DE10124988A1 - Dispensing arrangement and method for dispensing a solution to be dispensed using the dispensing arrangement - Google Patents

Dispensing arrangement and method for dispensing a solution to be dispensed using the dispensing arrangement

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Abstract

Eine Dispensier-Anordnung weist ein Substrat auf. Das Substrat weist eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche auf. Weiterhin weist die Dispensier-Anordnung eine Dispensiervorrichtung zur Aufnahme einer zu dispensierenden Lösung auf. Die Dispensiervorrichtung ist in einem Abstand oberhalb der oberen Oberfläche des Substrats angeordnet, derart, dass die zu dispensierende Lösung oberhalb eines vorgegebenen Bereichs der oberen Oberfläche des Substrats dispensiert werden kann. Hierbei ist das Substrat elektrisch kontaktiert, derart, dass zwischen dem vorgegebenen Bereich und der Dispensiervorrichtung ein elektrisches Potential erzeugt werden kann. Das zwischen dem vorgegebenen Bereich und der Dispensiervorrichtung erzeugte elektrische Potential ermöglicht, dass die Richtung des Dispensierens der zu dispensierenden Lösung zum vorgegebenen Bereich hin gesteuert werden kann.A dispensing arrangement has a substrate. The substrate has an upper surface and a lower surface. Furthermore, the dispensing arrangement has a dispensing device for receiving a solution to be dispensed. The dispensing device is arranged at a distance above the upper surface of the substrate such that the solution to be dispensed can be dispensed above a predetermined area of the upper surface of the substrate. The substrate is electrically contacted in such a way that an electrical potential can be generated between the predetermined area and the dispensing device. The electrical potential generated between the predetermined area and the dispensing device enables the direction of the dispensing of the solution to be dispensed to be controlled towards the predetermined area.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dispensier-Anordnung und ein Verfahren zum Dispensieren einer zu dispensierenden Lösung unter Verwendung der Dispensier-AnordnungThe invention relates to a dispensing arrangement and a Method for dispensing a solution to be dispensed using the dispensing arrangement

Auf Substrate miniaturisierte Bio-/Chemo-Arrays dienen dem Nachweis bestimmter Moleküle in zu untersuchenden Lösungen. Die Sensoren sind in großer Zahl auf einem Halbleitersubstrat, z. B. einem Siliziumchip, der bestimmte elektronische Funktionen bereitstellt, realisierbar oder auch auf einem Substrat aus Glas, Plastik, oder einem anderen Substratmaterial. Der hohe Parallelisierungsgrad ermöglicht die zeitgleiche parallele Durchführung einer Reihe verschiedener Untersuchungen, so z. B. Untersuchungen auf das Vorhandensein verschiedener Substanzen (d. h. zu erfassender Moleküle) in einer gegebenen, zu untersuchenden Flüssigkeit. Durch diese Eigenschaft ergeben sich für derartige Sensor- Array-Chips mit entsprechendem Auswertesystem vielfältige Anwendungen beispielsweise in der medizinischen Diagnostik, in der Pharmaindustrie zum Beispiel für Hochdurchsatz- Musterungsverfahren ("High Throughput Screening" (HTS)), in der chemischen Industrie, in der Lebensmittelanalytik, sowie in der Umwelt- und Lebensmitteltechnik.Bio / chemo arrays miniaturized on substrates serve this purpose Detection of certain molecules in solutions to be examined. The sensors are in large numbers on a semiconductor substrate, z. B. a silicon chip that certain electronic Provides functions, realizable or even on one Glass, plastic, or other substrate Substrate material. The high degree of parallelization enables the simultaneous parallel execution of a series various investigations, e.g. B. Investigations on that Presence of different substances (i.e. to be detected Molecules) in a given liquid to be examined. This property gives rise to such sensor Array chips with corresponding evaluation system diverse Applications, for example in medical diagnostics, in in the pharmaceutical industry for example for high-throughput Patterning procedure ("High Throughput Screening" (HTS)), in in the chemical industry, in food analysis, and in environmental and food technology.

Das Grundprinzip vieler bekannter Sensoren besteht darin, dass positionsspezifisch auf einem Substrat aus geeignetem Material zunächst bekannte sogenannte Fängermoleküle zum Beispiel mit Mikrodispensiertechniken aufgebracht und auf verschiedene Arten immobilisiert werden. Fig. 7 zeigt schematisch ein solches Substrat 700 mit n Positionen 701, auf denen jeweils unterschiedliche Fängermoleküle immobilisiert sind. Ein solches Substrat 700 wird üblicherweise zur Diagnose (z. B. zum Testen einer zu untersuchenden Flüssigkeit auf das Vorhandensein unterschiedlicher, zu erfassender Moleküle) zunächst auf allen Positionen mit der zu untersuchenden Flüssigkeit in Kontakt gebracht. In der Regel geschieht ein solches Inkontaktbringen durch Fluten des gesamten Substrats 700 mit der zu untersuchenden Flüssigkeit. Sofern die Fängermoleküle gemäß dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, gemäß dem nur diejenigen Moleküle in der zu untersuchenden Flüssigkeit von den Fängermolekülen gebunden werden, für die die letzteren eine Bindungsspezifität besitzen, mit einem in der zu untersuchenden Flüssigkeit vorhandenen Molekül eine spezifische Bindungsreaktion eingehen können, wird das Molekül in der zu untersuchenden Flüssigkeit durch die Fängermoleküle spezifisch gebunden. Ist dies nicht der Fall, so wird das Molekül in der zu untersuchenden Flüssigkeit nicht durch das Fängermolekül gebunden. Ein anschließendes Auswerten der jeweiligen Positionen 701 des Substrats 700 ergibt dann, ob ein Molekül bzw. welches Molekül in der zu untersuchenden Flüssigkeit vorhanden war.The basic principle of many known sensors is that so-called catcher molecules, for example using microdispensing techniques, are first applied to a substrate made of a suitable material and immobilized in various ways. Fig. 7, such a substrate 700 schematically shows with n positions 701, on which different capture molecules are immobilized. Such a substrate 700 is usually first brought into contact with the liquid to be examined at all positions for diagnosis (for example, to test a liquid to be examined for the presence of different molecules to be detected). Such contacting usually takes place by flooding the entire substrate 700 with the liquid to be examined. If the catcher molecules can bind to a molecule present in the liquid to be examined in a specific binding reaction according to the key-lock principle, according to which only those molecules in the liquid to be examined are bound by the catcher molecules for which the latter have a binding specificity, the molecule is specifically bound in the liquid to be examined by the capture molecules. If this is not the case, the molecule in the liquid to be examined is not bound by the capture molecule. Subsequent evaluation of the respective positions 701 of the substrate 700 then reveals whether a molecule or which molecule was present in the liquid to be examined.

Solche Substrate 700 werden häufig zum Erfassen von Nukleinsäuren in zu untersuchenden Flüssigkeiten verwendet. Wie oben beschrieben erfolgt dies dadurch, dass sowohl das Fängermolekül als auch das zu erfassende Molekül in der zu untersuchenden Flüssigkeit beide Nukleinsäuren, d. h. DNA oder RNA sind, wobei eine spezifische Bindung die vollständige oder mindestens für eine Hybridisierung beider Nukleinsäurestränge miteinander ausreichende Komplementarität zwischen diesen beiden Molekülen voraussetzt. Such substrates 700 are often used to detect nucleic acids in liquids to be examined. As described above, this takes place in that both the capture molecule and the molecule to be detected in the liquid to be examined are both nucleic acids, ie DNA or RNA, with a specific binding being the complete complementarity, or at least sufficient, for hybridization of the two nucleic acid strands with one another between the two Requires molecules.

Es sind aber auch andere Kombinationen zwischen Fängermolekülen auf dem Substrat 700 und zu erfassenden Molekülen in der zu untersuchenden Flüssigkeit möglich. So können beispielsweise Nukleinsäuren als Fängermoleküle für Nukleinsäuren spezifisch bindende Peptide oder Proteine verwendet werden. Weiterhin bekannt ist die Verwendung von Peptiden oder Proteinen als Fängermoleküle für andere, das Fängerpeptid bzw. Fängerprotein bindende Proteine oder Peptide zu verwenden. Von sehr großer Bedeutung für die pharmazeutische Industrie ist die Verwendung von niedermolekularen (d. h. weniger als etwa 1.700 g/Mol Molekulargewicht) chemischen Verbindungen als Fängermoleküle für diese niedermolekulare Verbindungen bindende Proteine oder Peptide sowie umgekehrt, d. h. die Verwendung von Proteinen und Peptiden als Fängermoleküle für eventuell in einer zu untersuchenden Flüssigkeit vorhandene, niedermolekulare Verbindungen.However, other combinations between catcher molecules on the substrate 700 and molecules to be detected in the liquid to be examined are also possible. For example, nucleic acids can be used as capture molecules for peptides or proteins that bind specifically to nucleic acids. It is also known to use peptides or proteins as capture molecules for other proteins or peptides that bind the capture peptide or capture protein. Of great importance for the pharmaceutical industry is the use of low molecular weight (ie less than about 1,700 g / mol molecular weight) chemical compounds as capture molecules for these low molecular weight binding proteins or peptides and vice versa, i.e. the use of proteins and peptides as capture molecules for possibly Low-molecular compounds present in a liquid to be examined.

Zum Nachweis der erfolgten Bindung zwischen dem auf dem Substrat aufgebrachten Fängermolekül und dem in der zu untersuchenden Flüssigkeit vorhandenen, zu erfassenden Molekül ist es bekannt, ein optisches Nachweisverfahren oder ein elektronisches Nachweisverfahren zu verwenden.To prove the bond between the on the Carrier molecule applied and the in the to investigating liquid present, to be detected It is known to be an optical detection method or molecule to use an electronic verification procedure.

Bei einem bekannten optischen Verfahren wird an die in der zu untersuchenden Lösung vorhandenen Moleküle spezifisch ein Fluoreszenzmarkierungsstoff ("Label") gebunden, der bei Beaufschlagen mit beispielsweise UV-Licht zum Leuchten angeregt werden kann. In der Regel ist diese Bindung eine chemisch kovalente Bindung. Wird nun das Substrat nach dem Inkontaktbringen mit der zu untersuchenden Flüssigkeit und nach einem weiteren Spülschritt, in dem in der zu untersuchenden Flüssigkeit zwar vorhandene, jedoch nicht gebundene Moleküle entfernt werden, mit Licht beaufschlagt, so kann aufgrund der Kenntnis der Lokalisierung der jeweiligen Fängermoleküle bestimmt werden, an welchen Positionen des Substrats eine spezifische Bindung stattgefunden hat und an welchen Positionen keine spezifische Bindung stattgefunden hat. Aufgrund der genauen Kenntnis der verwendeten Fängermoleküle kann auf die Existenz bzw. die fehlende Existenz bestimmter, zu erfassender Moleküle in der zu untersuchenden Flüssigkeit geschlossen werden.In a known optical method to the in the investigating solution specific molecules present Fluorescent label ("label") bound to the Exposure to, for example, UV light for lighting can be stimulated. As a rule, this bond is one chemically covalent bond. Now the substrate after the Bringing into contact with the liquid to be examined and after a further rinsing step in which to  Examining liquid present, but not bound molecules are removed, exposed to light, so can be based on knowledge of the location of each Catcher molecules are determined at which positions of the Specific binding has occurred and to which positions no specific binding took place Has. Due to the exact knowledge of the used Catcher molecules can indicate the existence or the absence Existence of certain molecules to be detected in the to examining liquid can be closed.

Das optische Nachweisverfahren weist im Vergleich zu einem bekannten elektrischen Nachweisverfahren insbesondere den Nachteil auf, dass ein relativ kompliziertes und teures optisches System zur Auswertung verwendet werden muss. Dies erschwert z. B. den Einsatz eines solchen optischen Nachweisverfahrens in einer Arztpraxis.The optical detection method points in comparison to one known electrical detection methods, in particular the Downside to being a relatively complicated and expensive one optical system must be used for evaluation. This complicates z. B. the use of such an optical Verification procedure in a doctor's office.

Ferner ist es zum Nachweis der erfolgten Bindung bekannt, ein elektrisches Nachweisverfahren einzusetzen. Beispiele eines solchen elektrischen Nachweisverfahrens sind aus [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7] und [8] bekannt.It is also known for the detection of the binding that has occurred electrical detection method. Examples of one such electrical detection methods are from [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7] and [8] are known.

Bei sowohl optischen als auch bei elektrischen Nachweisverfahren werden Fängermoleküle auf vorgegebene Bereiche eines Substrats immobilisiert. In der Regel erfolgt diese Immobilisierung durch Aufbringen einer diese Fängermoleküle enthaltende Lösung mittels Dispensiertechnik auf den vorgegebenen Bereich des Substrats. Die in dieser Lösung vorhandenen Fängermoleküle können dann mit dem jeweiligen vorgegebenen Bereich des Substrats reagieren, um auf diesem immobilisiert zu werden. Bei optischen Nachweisverfahren ist der vorgegebene Bereich oft ein beliebiger, von anderen Bereichen auf dem Substrat diskreter Bereich auf dem Substrat, dessen Beschaffenheit oft identisch ist mit derjenigen des übrigen Substrats. Bei elektrischen Nachweisverfahren ist der vorgegebene Bereich oft eine freiliegende Elektrode auf der Oberfläche des Substrats oder eine Elektrode, die mit einem anderen Material, z. B. mit dem Material des übrigen, die Elektrode umgebenden Substrats, überzogen ist.With both optical and electrical Detection methods are predisposed to capture molecules Areas of a substrate immobilized. Usually done this immobilization by applying one of these Solution containing capture molecules by means of dispensing technology on the specified area of the substrate. The one in this Capture molecules present can then be dissolved using the respond to each predetermined area of the substrate to be immobilized on this. With optical Proof is often the given area  any more discrete from other areas on the substrate Area on the substrate, the nature of which is often identical is with that of the rest of the substrate. With electrical The specified range is often a verification method exposed electrode on the surface of the substrate or an electrode that is coated with another material, e.g. B. with the Material of the rest of the substrate surrounding the electrode, is covered.

Im folgenden wird erläutert, wie das Dispensieren einer Lösung, die zu immobilisierende Fängermoleküle enthält, mittels bekannter Dispensiertechnik auf einen vorgegebenen Bereich eines Substrats idealerweise aufgebracht wird.The following explains how to dispense a Solution containing capture molecules to be immobilized by means of known dispensing technology to a given one Area of a substrate is ideally applied.

In Fig. 3A und 3B sind ein Substrat 300, ein vorgegebener Bereich 301 des Substrats 300, eine Dispensiervorrichtung 302 (hier eine Düse), eine zu dispensierende Lösung 303, große Führungsvorsprünge 304, und eine Kavität 306, die oberhalb des vorgegebenen Bereichs 301 durch die großen Führungsvorsprünge 304 gebildet ist, dargestellt.In FIGS. 3A and 3B, a substrate 300 , a predetermined area 301 of the substrate 300 , a dispensing device 302 (here a nozzle), a solution 303 to be dispensed, large guide projections 304 , and a cavity 306 that pass through the predetermined area 301 the large guide projections 304 is formed.

Fig. 3A und 3B zeigen den Fall, dass die Führungsvorsprünge 304 relativ groß ausgebildet sind, so dass sie imstande sind, das dispensierte Volumen der Lösung 303 vollständig aufzunehmen. Fig. 3A zeigt einen Tropfen der Lösung 303, der gerade aus der Düse 302 dispensiert wird. Fig. 3B zeigt das Ergebnis nach dem Dispensieren der Lösung 303 aus der Düse 302. Es ist anzumerken, dass die Lösung 303 in der Fig. 3B den vorgegebenen Bereich 301 vollständig benetzt, was den Idealfall darstellt. Fig. 3A and 3B show the case that the guide projections 304 are formed relatively large so that they are able, the dispensed volume of the solution to completely receive the 303rd Fig. 3A shows a drop of solution 303 which is being dispensed from the nozzle 302nd Fig. 3B shows the result after dispensing the solution from the nozzle 303 302nd It should be noted that the solution 303 in FIG. 3B completely wets the predetermined area 301 , which represents the ideal case.

In Fig. 3C und 3D sind ein Substrat 300, ein vorgegebener Bereich 301 des Substrats 300, eine Dispensiervorrichtung 302 (hier eine Düse), eine zu dispensierende Lösung 303, kleine Führungsvorsprünge 305, und eine Kavität 306, die oberhalb des vorgegebenen Bereichs 301 durch die kleinen Führungsvorsprünge 304 gebildet ist, dargestellt.In FIGS. 3C and 3D, a substrate 300 , a predefined area 301 of the substrate 300 , a dispensing device 302 (here a nozzle), a solution 303 to be dispensed, small guide projections 305 , and a cavity 306 that pass through the predefined area 301 the small guide projections 304 is formed.

Fig. 3C und 3D zeigen den Fall, dass kleinere Führungsvorsprünge 305 als diejenige in den Fig. 3A und 3B vorgesehen sind. Die Fig. 3C zeigt den Tropfen der Lösung 303, während dieser aus der Düse 302 gerade dispensiert wird. Die Fig. 3D zeigt den Fall nach der Dispensierung des Tropfens der Lösung 303 aus der Düse 302 derart, dass dieser Tropfen jetzt zwischen den Führungsvorsprüngen 305 zwar oberhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, jedoch ist das Volumen des Tropfens der Lösung 303 in Fig. 3D aufgrund der kleinen Führungsvorsprünge 305 von diesen nicht vollständig aufzunehmen. Aus diesem Grund erstreckt sich der Tropfen der Lösung 303 über die Führungsvorsprünge 305 nach oben hinaus, wobei die Oberflächenspannung der Lösung 303 dazu führt, dass eine im Allgemeinen kugelförmige Form des Tropfens der Lösung 303 oberhalb des vorgegebenen Bereichs 301 beibehalten wird. Es ist anzumerken, dass der in der Fig. 3D gezeigte vorgegebene Bereich 301 vollständig, d. h. gleichmäßig, von dem Tropfen der Lösung 303 benetzt ist, was den Idealfall darstellt. Fig. 3C and 3D show the case that smaller guide projections 305 are provided than that shown in FIGS. 3A and 3B. Figure 3C shows the drop of solution 303 as it is being dispensed from nozzle 302 . FIG. 3D shows the case after dispensing the drop of solution 303 from the nozzle 302 such that this drop is now above the predetermined range between the guide projections 305 , but the volume of the drop of solution 303 in FIG. 3D is due to of the small guide protrusions 305 cannot be fully received by them. For this reason, the drop of solution 303 extends upward beyond the guide protrusions 305 , the surface tension of the solution 303 tending to maintain a generally spherical shape of the drop of the solution 303 above the predetermined area 301 . It should be noted that the predetermined area 301 shown in FIG. 3D is completely, ie uniformly, wetted by the drop of the solution 303 , which represents the ideal case.

Jedoch ist ein solcher Idealfall mit herkömmlichen Chip- Anordnungen mit Sensorelektroden in der Regel nicht realisierbar. Fig. 8A zeigt ein Substrat 800, einen vorgegebenen Bereich 801 auf dem Substrat 800, eine zu dispensierende Lösung 802, große Führungsvorsprünge 803, eine beim Dispensieren eingeschlossene Luftblase 804 zwischen der Lösung 802 und dem vorgegebenen Bereich 801, sowie durch die großen Führungsvorsprünge 803 gebildete Kavität 806. Fig. 8B zeigt ein Substrat 800, einen vorgegebenen Bereich 801 auf dem Substrat 800, eine zu dispensierende Lösung 802, kleine Führungsvorsprünge 805, eine beim Dispensieren eingeschlossene Luftblase 804 zwischen der Lösung 802 und dem vorgegebenen Bereich 801, sowie durch die kleinen Führungsvorsprünge 805 gebildete Kavität 806.However, such an ideal case cannot usually be realized with conventional chip arrangements with sensor electrodes. FIG. 8A shows a substrate 800 , a predetermined area 801 on the substrate 800 , a solution 802 to be dispensed, large guide projections 803 , an air bubble 804 enclosed during the dispensing between the solution 802 and the predetermined area 801 , and formed by the large guide projections 803 Cavity 806 . Fig. 8B shows a substrate 800, a predetermined region 801 on the substrate 800, a to be dispensed solution 802, small guide projections 805, an enclosed during dispensing air bladder 804 between the solution 802 and the predetermined area 801, and formed by the small guide protrusions 805 Cavity 806 .

Die Fig. 8A entspricht der Fig. 3B, wobei allerdings während des Dispensierens eine Luftblase 804 zwischen der Lösung 802 und dem vorgegebenen 801 eingeschlossen wird. Da das Dispensieren bei den oben beschriebenen Anwendungen oftmals mit sehr kleinen Volumen stattfindet (beispielsweise mit Volumen im Nanoliter-Bereich), kann die Luftblase 804 sich nicht nach oben bewegen, um in die die Lösung 802 umgebende Atmosphäre abgeleitet zu werden. Aus diesem Grund bleibt die Luftblase 804 unterhalb der Lösung 802 in Kontakt mit dem vorgegebenen Bereich 801, so dass dieser Bereich des vorgegebenen Bereichs 801 keine zu immobilisierenden Fängermoleküle in der Lösung 802 kontaktieren kann. Somit werden keine zu immobilisierenden Fängermoleküle auf jenen Bereich des vorgegebenen Bereichs 801, der unterhalb der Luftblase 804 liegt, immobilisiert, während auf dem Bereich des vorgegebenen Bereichs 801, der die Lösung 802 direkt kontaktiert, zu immobilisierende Fängermoleküle in der Lösung 802 immobilisiert werden. FIG. 8A corresponds to FIG. 3B, but an air bubble 804 is enclosed between the solution 802 and the predetermined 801 during the dispensing. Since the dispensing often takes place with very small volumes in the applications described above (for example with volumes in the nanoliter range), the air bubble 804 cannot move upwards in order to be discharged into the atmosphere surrounding the solution 802 . For this reason, the air bubble 804 below the solution 802 remains in contact with the predetermined area 801 , so that this area of the predetermined area 801 can not contact any catcher molecules to be immobilized in the solution 802 . Thus, not to immobilized capture molecules on that region of the predetermined range 801, which is below the air bladder 804 is immobilized while, be immobilized to be immobilized capture molecules in the solution 802 on the area of the predetermined range 801 that contacts the solution 802 directly.

Somit führt eine unvollständige Benetzung des vorgegebenen Bereichs 801 mit der Lösung 802 zu dem unerwünschten Zustand, dass nach der Immobilisierungsphase ein Teilbereich des vorgegebenen Bereichs 801 immobilisierte Fängermoleküle aufweist, während ein anderer Teilbereich des vorgegebenen Bereichs 801 keine immobilisierten Fängermoleküle aufweist. Im späteren Nachweisverfahren könnte eine solche, ungleichmäßige Immobilisierung von Fängermolekülen auf dem vorgegebenen Bereich 801 zu unerwünschten Messartefakten führen. Thus, incomplete wetting of the predetermined area 801 with the solution 802 leads to the undesirable state that after the immobilization phase, a partial area of the predetermined area 801 has immobilized capture molecules, while another partial area of the predetermined area 801 has no immobilized capture molecules. In the later detection method, such an uneven immobilization of capture molecules on the predetermined area 801 could lead to undesired measurement artifacts.

Ein weiterer Nachteil bei solchen Dispensierverfahren im Stand der Technik liegt darin, dass wegen der kleinen Volumen, die bei solchen Dispensierverfahren verwendet werden, das Dispensieren an sich hinsichtlich des gewünschten Dispensierortes oft sehr unpräzise erfolgt. Wie oben erläutert, werden solche Dispensierverfahren im Stand der Technik oft mit sehr kleinen Volumen, zum Beispiel mit Volumen im Nanoliter-Bereich, durchgeführt. Das Volumen der zu dispensierenden Lösung erfährt daher an sich oft aufgrund seines Gewichtes, eine Gewichtskraft, die etwa so groß ist wie die Kraft durch den Luftwiderstand, den ein solches Volumen während des Dispensierens erfährt. Nach dem Austreten aus, zum Beispiel, einer Düse bei einem solchen Dispensierverfahren kann also vor dem Ruhen des Volumens der zu dispensierenden Lösung aufgrund dieses Luftwiderstandes zur Seite der Sollflugbahn dieses Volumens zwischen der Düse und dem Substrat wandern, was das genaue Platzieren des Volumens der zu dispensierenden Lösung auf einem bestimmten Ort des Substrats erschwert.Another disadvantage with such dispensing methods in the state The technique is that because of the small volume that be used in such dispensing procedures that Dispense itself in terms of what you want Dispensing location is often very imprecise. As above explained, such dispensing procedures are in the prior art Technology often with very small volumes, for example with volume in the nanoliter range. The volume of the too dispensing solution is therefore often experienced per se its weight, a weight that is about as big as the force due to drag such a volume experienced during dispensing. After exiting to Example, a nozzle in such a dispensing process can before dispensing the volume of the dispensed Solution due to this air resistance to the side of the Target trajectory of this volume between the nozzle and the Migrate substrate, which is the exact placement of the volume of the solution to be dispensed at a specific location of the Substrate difficult.

Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, die räumliche Genauigkeit, mit der ein Volumen der zu dispensierenden Lösung auf ein Substrat dispensiert werden kann, zu verbessern.The invention is therefore based on the problem of spatial Accuracy with which a volume of the solution to be dispensed can be dispensed onto a substrate to improve.

Dieses Problem wird mit einer Dispensier-Anordnung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.This problem is solved with a dispensing arrangement with the Features solved according to the independent claim.

Eine Dispensier-Anordnung weist ein Substrat auf. Das Substrat weist eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche auf. Weiterhin weist die Dispensier-Anordnung eine Dispensiervorrichtung zur Aufnahme einer zu dispensierenden Lösung auf. Die Dispensiervorrichtung ist in einem Abstand oberhalb der oberen Oberfläche des Substrats angeordnet derart, dass die zu dispensierende Lösung oberhalb eines vorgegebenen Bereichs der oberen Oberfläche des Substrats dispensiert werden kann. Hierbei ist das Substrat elektrisch kontaktiert derart, dass zwischen dem vorgegebenen Bereich und der Dispensiervorrichtung ein elektrisches Potential erzeugt werden kann. Das zwischen dem vorgegebenen Bereich und der Dispensiervorrichtung erzeugte elektrische Potential ermöglicht, dass die Richtung des Dispensierens der zu dispensierenden Lösung zum vorgegebenen Bereich hin gesteuert werden kann.A dispensing arrangement has a substrate. The substrate has an upper surface and a lower surface. Furthermore, the dispensing arrangement has a Dispensing device for receiving a dispense Solution. The dispensing device is at a distance arranged above the upper surface of the substrate  such that the solution to be dispensed is above a predetermined area of the upper surface of the substrate can be dispensed. The substrate is electrical contacted in such a way that between the specified range and the dispensing device generates an electrical potential can be. That between the given range and the Dispensing device generated electrical potential allows the direction of dispensing the to dispensing solution controlled to the specified area can be.

Die Dispensier-Anordnung gemäß der Erfindung bringt den Vorteil, dass durch Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen zumindest dem vorgegebenen Bereich des Substrats und der Dispensiervorrichtung ein Volumen der zu dispensierenden Lösung aktiv in Richtung der Zielposition, das heißt des vorgegebenen Bereiches des Substrats, elektrostatisch hingezogen wird. Somit wird die Flugbahn eines auch sehr kleinen Volumens der zu dispensierenden Lösung aus der Dispensiervorrichtung durch die zwischen dem vorgegebenen Bereich des Substrates und der Dispensiervorrichtung existierenden elektrostatischen Feldlinien bestimmt, wodurch ein seitliches Wandern des Volumens der zu dispensierenden Lösung ausserhalb der beabsichtigten Flugbahn des Volumens der zu dispensierenden Lösung reduziert und daher die ortsspezifische Genauigkeit, mit der das Volumen der zu dispensierenden Lösung auf das Substrat aufgebracht werden kann, erhöht wird.The dispensing arrangement according to the invention brings the Advantage that by applying an electrical potential between at least the predetermined area of the substrate and a volume of the dispensing device to be dispensed Solution actively in the direction of the target position, that is the predetermined area of the substrate, electrostatically is drawn. So the trajectory becomes one too small volume of the solution to be dispensed from the Dispensing device through between the given Area of the substrate and the dispensing device existing electrostatic field lines determined, whereby a lateral migration of the volume of the dispensed Solution outside of the intended trajectory of the volume of the solution to be dispensed and therefore the site-specific accuracy with which the volume of the to dispensing solution can be applied to the substrate can, is increased.

Des weiteren wird durch das aktive, elektostatische Hinziehen des Volumens der zu dispensierenden Lösung zu einem bestimmten vorgegebenen Bereich die Gefahr reduziert, dass beim Dispensieren zwischen dem Volumen der zu dispensierenden Lösung und dem vorgegebenen Bereich des Substrats eine Luftblase eingeschlossen wird. Das Volumen der zu dispensierenden Lösung wird effektiv durch die Feldlinien zwischen der Dispensiervorrichtung und dem vorgegebenen Bereich des Substrats auf diesen gezogen, so dass das Volumen der zu dispensierenden Lösung sich an den vorgegebenen Bereich eng anschmiegt, d. h. den vorgegebenen Bereichs des Substrats vollständig und gleichmäßig benetzt.Furthermore, the active, electrostatic pulling of the volume of the solution to be dispensed for a particular one specified area reduces the risk that the Dispense between the volume of dispensed  Solution and the predetermined area of the substrate Air bubble is trapped. The volume of the too Dispensing solution becomes effective through the field lines between the dispensing device and the given one Area of the substrate drawn onto this, making the volume the solution to be dispensed to the specified area hugs closely, d. H. the predetermined area of the substrate completely and evenly wetted.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dispensier-Anordnung ist die elektrische Kontaktierung des Substrats derart eingerichtet, dass das elektrische Potential ganzflächig an das Substrat angelegt werden kann. In diesem Szenario besteht zwischen der gesamten oberen Oberfläche des Substrats und der Dispensiervorrichtung ein für das Steuern eines Volumens der zu dispensierenden Lösung aus der Düse zum Substrat hin maßgebendes Potential, und der vorgegebene Bereich des Substrats, auf den die zu dispensierende Lösung dispensiert werden soll, stellt eine gedanklich abgegrenzte Unterteilung der gesamten oberen Oberfläche des Substrats dar. Demnach trägt der vorgegebene Bereich gemäß diesem Ausführungsbeispiel dieselbe elektrostatische Ladung wie die gesamte obere Oberfläche des Substrats.According to an embodiment of the invention Dispensing arrangement is the electrical contacting of the Set up the substrate so that the electrical potential can be applied to the entire surface of the substrate. In this Scenario exists between the entire top surface of the Substrate and the dispenser for control a volume of the solution to be dispensed from the nozzle to Potential determining substrate, and the predetermined Area of the substrate on which the solution to be dispensed should be dispensed, represents a mentally delimited Subdivision of the entire upper surface of the substrate. Accordingly, the specified area bears according to this Embodiment same electrostatic charge as that entire top surface of the substrate.

Bei einem ganzflächig auf das Substrat angelegten Potential sind vorzugsweise zwei Möglichkeiten hinsichtlich des Aufbaus des Substrats vorgesehen.With a potential applied to the entire surface of the substrate are preferably two construction options of the substrate provided.

Bei der ersten Möglichkeit besteht das Substrat selbst aus einem elektrisch leitfähigen Material, und die elektrische Kontaktierung ist eine unmittelbare elektrische Kontaktierung zwischen dem Substrat selbst und einer mit dem Substrat gekoppelten Spannungsquelle. Mögliche elektrisch leitfähige Materialien, aus denen das Substrat bestehen könnte, sind beispielsweise Polysilizium oder unterschiedliche Metalle wie zum Beispiel Gold.In the first option, the substrate itself consists of an electrically conductive material, and the electrical Contacting is direct electrical contacting between the substrate itself and one with the substrate coupled voltage source. Possible electrically conductive  Materials from which the substrate could be made for example polysilicon or different metals such as for example gold.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Potential ganzflächig auf das Substrat angelegt werden kann, kommen Feldlinien zwischen der Dispensiervorrichtung und der oberen Oberfläche des Substrats nicht nur zwischen dem vorgegebenen Bereich des Substrats, auf den die zu dispensierende Lösung dispensiert werden soll, und der Dispensiervorrichtung, sondern auch zwischen anderen Bereichen auf der oberen Oberfläche des Substrats und der Dispensiervorrichtung zustande. In diesem Fall wird der Flugweg des dispensierten Volumens der zu dispensierenden Lösung durch die kürzeste Feldlinie zu der oberen Oberfläche des Substrats hin bestimmt. Bei senkrecht zur oberen Oberfläche ausgerichteter Dispensiervorrichtung ist diese kürzeste Feldlinie diejenige Feldlinie, die senkrecht zu dem vorgegebenen Bereich auf der oberen Oberfläche des Substrats verläuft. Aus diesem Grund ist es bei einem solchen Ausführungsbeispiel wichtig, die laterale Position der Dispensiervorrichtung möglichst genau oberhalb des vorgegebenen Bereichs des Substrats, auf den die zu dispensierende Lösung dispensiert werden soll, zu positionieren, so dass die die Flugbahn des zu dispensierenden Lösung bestimmenden Feldlinien zwischen der Dispensiervorrichtung und dem vorgegebenen Bereich des Substrats diejenige Feldlinie aus der Mehrzahl der Feldlinien ist, die am kürzesten ist.Since in this embodiment, the potential over the entire surface field lines can be applied to the substrate between the dispenser and the top surface of the substrate not only between the predetermined range of Substrate onto which the solution to be dispensed dispenses should be, and the dispensing device, but also between other areas on the top surface of the Substrate and the dispensing device. In this Case the flight path of the dispensed volume becomes too dispensing solution through the shortest field line to the determined upper surface of the substrate. At vertical dispenser aligned with the top surface this shortest field line is the field line that is perpendicular to the specified area on the top surface of the Substrate runs. For this reason, it is with one Embodiment important, the lateral position of the Dispensing device as precisely as possible above the predetermined area of the substrate to which the dispensing solution to be dispensed, too position so that the trajectory of the to be dispensed Solution defining field lines between the Dispensing device and the predetermined range of Substrate that field line from the majority of the field lines is the shortest.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Potential ganzflächig auf die obere Oberfläche des Substrats angelegt ist, besteht das Substrat aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material und die elektrische Kontaktierung ist eine mittelbare elektrische Kontaktierung zwischen dem Substrat und einem elektrisch leitfähigen, mit einer Spannungsquelle gekoppelten Körper. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Volumen der zu dispensierenden Lösung nicht direkt auf dem elektrisch leitfähigen Material, sondern auf das nicht elektrisch leitfähige Material des Substrats dispensiert. Ein bevorzugtes, nicht elektrisch leitfähiges Material ist Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid. Bevorzugte, elektrisch leitfähige Materialien, aus denen der mit der Spannungsquelle gekoppelte Körper geschaffen sein kann, umfassen alle Metalle mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Beispielsweise kann Aluminium, Gold, Platin, Kupfer, Wolfram oder Palladium als Material für den elektrisch leitfähigen Körper verwendet werden.In a second embodiment, in which the potential all over the top surface of the substrate is, the substrate consists of a non-electrical conductive material and electrical contacting  an indirect electrical contact between the Substrate and an electrically conductive, with a Voltage source coupled body. With this Embodiment is the volume of dispensed Solution not directly on the electrically conductive material, but on the non-electrically conductive material of the Dispensed substrate. A preferred, not electric Conductive material is silicon dioxide or silicon nitride. Preferred, electrically conductive materials from which the body coupled to the voltage source can include all metals with high electrical Conductivity. For example, aluminum, gold, platinum, Copper, tungsten or palladium as material for the electrical conductive body can be used.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dieser elektrisch leitfähige, mit einer Spannungsquelle verbundene Körper innerhalb des Substrates zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Substrats angeordnet.According to an embodiment of the invention, this is electrically conductive, connected to a voltage source Bodies within the substrate between the top surface and the lower surface of the substrate.

Der elektrisch leitfähige, mit einer Spannungsquelle verbundene Körper ist gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung unterhalb der unteren Oberfläche des Substrats angeordnet.The electrically conductive, with a voltage source connected body is according to another embodiment of the invention below the lower surface of the substrate arranged.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die elektrische Kontaktierung derart geschaffen, dass das elektrische Potential auf nur einen einzelnen vorgegebenen Bereich des Substrats angelegt werden kann. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen nur zwischen dem vorgegebenen Bereich des Substrats und der Dispensiervorrichtung Feldlinien, die ein elektrisches Feld symbolisch darstellen, das ein Volumen der zu dispensierenden Lösung zum Substrat hin zieht. Auf andere Bereiche des Substrats, die nicht der vorgegebene Bereich des Substrats sind, wird entweder kein Potential oder ein das Volumen der zu dispensierenden Lösung abstoßendes Potential angelegt. Da Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung zum Substrat hin angezogen wird, nur zwischen dem gewünschten vorgegebenen Bereich des Substrats und der Dispensiervorrichtung bestehen, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die genaue Positionierung der Dispensiervorrichtung oberhalb des vorgegebenen Bereiches des Substrats nicht von der Bedeutung wie bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei welchen das Potential ganzflächig an das Substrat angelegt wird.According to a further embodiment of the invention, the electrical contact created in such a way that electrical potential to just a single given Area of the substrate can be created. According to this Embodiment of the invention exist only between the predetermined area of the substrate and the Dispensing device field lines that create an electrical field symbolically represent that a volume of dispensed  Solution towards the substrate. To other areas of the Substrate that is not the specified area of the substrate are either no potential or a the volume of the dispensing solution created repulsive potential. There Field lines along which the solution to be dispensed for Substrate is attracted, only between the desired predetermined area of the substrate and the Dispenser exist, is according to this Embodiment of the invention the exact positioning the dispensing device above the predetermined range of the substrate is not as important as in the Embodiments of the invention in which the potential is applied to the entire surface of the substrate.

Bevorzugt besteht das Substrat aus einem nicht elektrisch leitfähigem Material und der vorgegebene Bereich des Substrats ist eine Elektrode, die mit einer Spannungsquelle gekoppelt ist. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Elektrode, also der vorgegebene Bereich des Substrats, eine von einer Mehrzahl von Elektroden auf der oberen Oberfläche des Substrats, auf die Positionsspezifisch relativ zu den anderen Elektroden auf der Oberfläche des Substrats ein das Volumen der zu dispensierenden Lösung anziehendes Potential angelegt werden kann.The substrate preferably consists of a non-electrical one conductive material and the specified area of the substrate is an electrode that is coupled to a voltage source is. According to such an embodiment of the invention the electrode, that is the predetermined area of the substrate, one of a plurality of electrodes on the top Surface of the substrate, relative to the position specific to the other electrodes on the surface of the substrate increasing the volume of the solution to be dispensed Potential can be applied.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Elektrode nicht nur oberhalb der Oberfläche des Substrats, sondern auch unterhalb der oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sein. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel wird die zu dispensierende Lösung nicht direkt auf die Elektrode selbst dispensiert, sondern auf das elektrisch nicht leitfähige Material des Substrats. According to a further embodiment of the invention the electrode not only above the surface of the substrate, but also below the top surface of the substrate be arranged. According to such an embodiment do not apply the solution to be dispensed directly to the electrode dispensed itself, but not on the electrical conductive material of the substrate.  

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Elektrode, die den vorgegebenen Bereich des Substrats darstellt, Gold auf. Die Verwendung von Gold ermöglicht nicht nur eine hohe elektrische Leitfähigkeit, sondern auch die Immobilisierung von auf der Elektrode aufgebrachten Fängermolekülen mittels einer bekannten Gold- Schwefel-Kopplung.According to a particularly preferred embodiment of the Invention has the electrode covering the given area of the substrate represents gold. The use of gold not only enables high electrical conductivity, but also the immobilization of on the electrode applied capture molecules using a known gold Sulfur coupling.

Bei allen vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist ein geeignetes, nicht elektrisch leitfähiges Material Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid. Je nach Verwendungszweck können jedoch andere Materialien, z. B. polymerische Materialien wie Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen- Polypropylen Block Copolymere, Polystyrol, Aluminiumoxid, Titanoxid, sowie Tantaloxid verwendet werden.In all of the previous exemplary embodiments, a suitable, not electrically conductive material Silicon dioxide or silicon nitride. Depending on the purpose however, other materials, e.g. B. polymeric Materials such as polyethylene, polypropylene, polyethylene Polypropylene block copolymers, polystyrene, aluminum oxide, Titanium oxide, as well as tantalum oxide can be used.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Dispensiervorrichtung eine Düse. Bevorzugt ist die Düse derart eingerichtet, dass die zu dispensierende Lösung in Volumen bis zu einem Nanoliter dispensiert werden kann. Zu Mikrodispensierzwecken sind beispielsweise Piezomikrodüsen bevorzugt.According to an embodiment of the invention Dispensing device a nozzle. The nozzle is preferably such set up that the solution to be dispensed in volume up can be dispensed to a nanoliter. To For example, microdispensing purposes are piezomicro nozzles prefers.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Dispensiervorrichtung, beispielsweise eine Düse, zu immobilisierende Fängermoleküle. Dadurch, dass die zu dispensierende Lösung auf einen bestimmten vorgegebenen Bereich des Substrats dispensiert wird, werden die in der zu dispensierenden Lösung enthaltenen Fängermoleküle auf dem vorgegebenen Bereich des Substrat ortsspezifisch aufgebracht, so dass diese auf dem Substrat immobilisiert werden können. Dies setzt voraus, dass die Beschaffenheit des vorgegebenen Bereichs derart ist, dass eine chemische, d. h. kovalente, Bindung zwischen dem zu immobilisierenden Fängermolekül und sich selbst möglich ist. Die Immobilisierung eines in der zu dispensierenden Lösung enthaltenen Fängermoleküls je nach Aufbau des Substrats kann also auf ein entweder elektrisch leitfähiges Material oder ein nicht elektrisch leitfähiges Material erfolgen.In another embodiment of the invention the dispensing device, for example a nozzle immobilizing capture molecules. In that the too dispensing solution to a given given Area of the substrate is dispensed, the in the too Dispensing solution contained capture molecules on the predefined area of the substrate applied in a site-specific manner, so that they can be immobilized on the substrate. This presupposes that the nature of the given Range is such that a chemical, i.e. H. covalent,  Binding between the capture molecule to be immobilized and yourself is possible. Immobilizing one in the too dispensing solution contained capture molecule depending on Structure of the substrate can therefore be either electrical conductive material or a non-electrically conductive Material.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird oberhalb der oberen Oberfläche des Substrats eine Dielektrikumschicht angeordnet, so dass die Dielektrikumschicht die obere Oberfläche des Substrats sowie, falls vorhanden, die auf der oberen Oberfläche des Substrats angeordnete Elektrode bedeckt. Zwar wird dadurch die eventuell auf der Oberfläche des Substrats sich befindliche Elektrode bedeckt, jedoch wird diese durch eine solche Dielektrikumschicht von äußeren Einflüssen beschützt. Ob eine Dielektrikumschicht auf die obere Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, hängt beispielsweise also davon ab, wie die zu immobilisierenden Fängermoleküle immobilisiert werden sollen oder auch wie das elektrische Potential zwischen dem vorgegebnen Bereich des Substrats und der Dispensiervorrichtung der Dispensier-Anordnung erzeugt werden soll.According to a further embodiment of the invention one above the top surface of the substrate Dielectric layer arranged so that the Dielectric layer the top surface of the substrate as well, if any, on the top surface of the substrate arranged electrode covered. This may be the case electrode located on the surface of the substrate covered, but this is covered by one Dielectric layer protected from external influences. If one Dielectric layer on the top surface of the substrate is applied depends, for example, on how the immobilized to capture molecules should or like the electrical potential between the given area of the substrate and the Dispensing device of the dispensing arrangement are generated should.

Eine solche Dielektrikumschicht die auf die obere Oberfläche des Substrats sowie, falls vorhanden, auf die obere Oberfläche des Substrats angeordnete Elektrode aufgebracht werden kann, kann Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid aufweisen.Such a dielectric layer on the top surface of the substrate and, if present, on the upper surface electrode arranged on the substrate can be applied, can have silicon dioxide or silicon nitride.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind auf der oberen Oberfläche oder, falls vorhanden, auf der Dielektrikumschicht seitlich des vorgegebenen Bereiches sich nach oben hin erstreckende Führungsvorsprünge angeordnet. According to a further embodiment of the invention on the upper surface or, if present, on the Dielectric layer to the side of the specified area arranged upwardly extending guide projections.  

Solche Führungsvorsprünge weisen Führungsflächen auf, die nach innen hin zum vorgegebenen Bereich führen. Solche Führungsvorsprünge können verwendet werden, um die zu dispensierende Lösung gezielt oberhalb des vorgegebenen Bereiches des Substrats zu sammeln. Der Effekt der Führungsvorsprünge kommt insbesondere in den Fällen zum tragen, bei denen ein Fehlplatzieren des Volumens der zu dispensierenden Lösung seitlich oberhalb des vorgegebenen Bereichs des Substrats vermieden werden soll. Dies könnte beispielsweise bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel der Fall sein, bei dem ein Potential ganzflächig auf das Substrat angelegt werden kann, so dass zwischen der Dispensiervorrichtung und dem Substrat mehrere Feldlinien die Flugbahn eines Volumens der zu dispensierenden Lösung beeinflüssen können. Dadurch könnte es zu einem unerwünschten "Wegfliessen" des Volumens der zu dispensierenden Lösung aus dem vorgegebenen Bereich hinaus auf der Oberfläche des Substrats kommen. Ein solches "Wegfliessen" sollte daher vermieden werden.Such guide projections have guide surfaces that follow lead inside to the given area. Such Guide tabs can be used to create the dispensing solution targeted above the given Collect area of the substrate. The effect of Leadership is particularly important in cases wear where the volume is misplaced dispensing solution laterally above the given Area of the substrate should be avoided. this could for example in the above-mentioned embodiment of FIG Case in which a potential is applied to the entire surface of the substrate can be created so that between the Dispensing device and the substrate several field lines Trajectory of a volume of the solution to be dispensed can influence. This could make it undesirable "Flow away" from the volume of the solution to be dispensed the specified area on the surface of the Substrate come. Such "flowing away" should therefore be avoided.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird erfindungsgemäß auch mit einem Verfahren zum Dispensieren einer zu dispensierenden Lösung auf einen vorgegebenen Bereich eines Substrats unter Verwendung der Dispensier-Anordnung wie oben erläutert gelöst.The problem underlying the invention becomes according to the invention also with a method for dispensing a solution to be dispensed in a given area a substrate using the dispensing arrangement such as solved above.

Bei einem Verfahren zum Dispensieren einer zu dispensierenden Lösung auf einen vorgegebenen Bereich eines Substrats unter Verwendung der Dispensier-Anordnung wie oben erläutert werden die Dispensiervorrichtung und/oder das Substrat relativ zueinander bewegt derart, dass nach vollzogener Bewegung die Dispensiervorrichtung oberhalb des vorgegebenen Bereichs zum Ruhen kommt. Ein elektrisches Potential wird zwischen dem vorgegebenen Bereich des Substrats und der Dispensiervorrichtung angelegt. Die Dispensiervorrichtung wird zum Dispensieren eines Volumens der zu dispensierenden Lösung veranlasst. Man lässt das zwischen der Dispensiervorrichtung und dem vorgegebenen Bereich des Substrats existierende Potential auf das dispensierte Volumen der zu dispensierenden Lösung wirken, so dass ein Volumen der zu dispensierenden Lösung in Richtung des vorgegebenen Bereichs hin gesteuert wird.In a method of dispensing one to be dispensed Solution on a given area of a substrate Use the dispensing arrangement as explained above the dispensing device and / or the substrate relative moved towards each other in such a way that after the movement has been completed Dispensing device above the specified range for Rest comes. An electrical potential is between the  predetermined area of the substrate and the Dispensing device created. The dispenser will for dispensing a volume of the solution to be dispensed causes. This is left between the dispensing device and the given area of the substrate Potential on the dispensed volume of the dispensed Solution act so that a volume of to be dispensed Solution controlled in the direction of the predetermined range becomes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im weiteren näher erläutert.Embodiments of the invention are in the figures shown and are explained in more detail below.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dispensier-Anordnung, bei dem ein Potential ganzflächig an das Substrat angelegt werden kann; Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the dispensing arrangement according to the invention, in which a potential can be applied to the entire surface of the substrate.

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dispensier-Anordnung, bei der positionsspezifisch auf das Substrat unterschiedliche Potentialien an unterschiedliche Bereiche des Substrats angelegt werden können; FIG. 2 shows an embodiment of the dispensing assembly of the invention can be applied to different areas of the substrate at the position-specifically different to the substrate Potentialien;

Fig. 3 eine schematische Darstellung verschiedener Dispensier- Anordnungen gemäß dem Stand der Technik; Fig. 3 is a schematic representation of various dispensing arrangements according to the prior art;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dispensier-Anordnung, bei dem ein Potential ganzflächig entlang des Substrats mittels eines in dem Substrat sich befindlichen Körpers erzeugbar ist; Fig. 4 is a schematic representation of an embodiment of the dispensing assembly according to the invention, in which a potential can be generated over the entire surface along the substrate by a substrate is located in the body;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dispensier-Anordnung, bei dem ein Potential ganzflächig entlang des Substrats mittels eines unterhalb des Substrats sich befindlichen Körpers erzeugbar ist; Fig. 5 is an embodiment of the dispensing assembly according to the invention, in which a potential can be generated over the entire surface along the substrate by a substrate is located below the body;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dispensier-Anordnung, bei dem unterschiedliche Potentiale an unterschiedliche vorgegebene Bereiche des Substrats angelegt werden können und bei dem eine Dielektrikumschicht oberhalb der oberen Oberfläche des Substrats aufgebracht ist; Fig. 6 shows an embodiment of the dispensing assembly of the invention can be created in which different potentials at different predetermined regions of the substrate and in which a dielectric layer is applied above the upper surface of the substrate;

Fig. 7 ein adressierbares Substrat mit mehreren vorgegebenen Bereichen gemäß dem Stand der Technik; Fig. 7 is an addressable substrate having a plurality of predetermined areas in accordance with the prior art;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer unvollständigen Benetzung eines vorgegebenen Bereichs eines Substrats unter Verwendung einer Dispensier-Anordnung gemäß dem Stand der Technik. Fig. 8 is a schematic representation of an incomplete wetting a predetermined region of a substrate using a dispensing assembly according to the prior art.

Fig. 1 zeigt ein Substrat 100, vorgegebene Bereiche 101 des Substrats 100, eine Spannungsquelle 102, eine Dispensiervorrichtung 103 (hier eine Düse 103), eine zu dispensierende Lösung 104, Feldlinien 105, entlang derer die zu dispensierende Lösung 104 zum Substrat 100 hin angezogen wird, und eine Erdung 106. Fig. 1, a substrate 100, predetermined regions 101 shows the substrate 100, a voltage source 102, a dispensing device 103 (here, a nozzle 103), one along which the attracted to be dispensed solution 104, the field lines 105 to be dispensed solution 104 to the substrate 100 out and a ground 106 .

In dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 100 aus einem elektrisch leitfähigem Material, so dass zum Erzeugen eines elektrischen Potentials auf der gesamten Oberfläche des Substrats 100 das Substrat 100 mit einer Spannungsquelle 102 direkt, d. h. unmittelbar, gekoppelt ist. Das Substrat 100 weist mehrere vorgegebene Bereiche 101 auf, wovon, elektrisch gesehen, jeder vorgegebene Bereich 101 elektrisch von der umgebenen oberen Oberfläche des Substrats 100 getrennt ist. Die in der Düse 103 enthaltene, zu dispensierende Lösung 104 steht in elektrischem Kontakt mit der Düse 103. Da die Düse 103 aufgrund der Erdung 106 geerdet ist, ist die in der Düse 103 enthaltene, zu dispensierende Lösung 104 ebenfalls geerdet. Aus diesem Grund besteht zwischen der oberen Oberfläche des Substrats 100 mit den vorgegebenen Bereichen 101 des Substrats 100 und der zu dispensierenden Lösung 104 ein elektrisches Potential, das durch die mehreren Feldlinien 105 symbolisch dargestellt ist. Da nicht nur zwischen dem gewünschten, hier dem zentralen, vorgegebenen Bereich 101 und der zu dispensierenden Lösung 104 ein elektrisches Feld besteht, sondern auch zwischen der Düse 103 und der oberen Oberfläche den umgebenden Bereichen des Substrats 100 sowie den anderen vorgegebenen Bereichen 101 des Substrats 100, sollte die Düse 103 direkt oberhalb des gewünschten, hier des zentralen, vorgegebenen Bereiches 101 des Substrats 100 positioniert werden, so dass das dispensierte Volumen der zu dispensierenden Lösung 104 entlang der kürzesten Feldlinie, hier der Feldlinie 107, zum gewünschten vorgegebenen Bereich 101 des Substrats 100 gesteuert werden kann.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the substrate 100 is made of an electrically conductive material, so that the substrate 100 is directly, ie directly, coupled to a voltage source 102 in order to generate an electrical potential on the entire surface of the substrate 100 . The substrate 100 has a plurality of predetermined regions 101 , of which, viewed electrically, each predetermined region 101 is electrically separated from the surrounding upper surface of the substrate 100 . The solution 104 to be dispensed contained in the nozzle 103 is in electrical contact with the nozzle 103 . Since the nozzle 103 is grounded due to the grounding 106 , the solution 104 to be dispensed contained in the nozzle 103 is also grounded. For this reason, there is an electrical potential between the upper surface of the substrate 100 with the predetermined areas 101 of the substrate 100 and the solution 104 to be dispensed, which is symbolically represented by the multiple field lines 105 . Since there is not only an electric field between the desired, here central, predetermined region 101 and the solution 104 to be dispensed, but also between the nozzle 103 and the upper surface, the surrounding regions of the substrate 100 and the other predetermined regions 101 of the substrate 100 , The nozzle 103 should be positioned directly above the desired, here the central, predetermined area 101 of the substrate 100 , so that the dispensed volume of the solution 104 to be dispensed along the shortest field line, here the field line 107 , to the desired predetermined area 101 of the substrate 100 can be controlled.

Fig. 2 zeigt ein Substrat 200, einen positiv geladenen, vorgegebenen Bereich 201 des Substrats 200, eine Dispensiervorrichtung 202 (hier eine Düse 202), eine zu dispensierende Lösung 203, Feldlinien 204, entlang derer die zu dispensierende Lösung 203 zum Substrat 200 hin angezogen wird, Feldlinien 205, entlang derer die zu dispensierende Lösung 203 vom Substrat 200 abgestoßen wird, mehrere negativ geladenen vorgegebenen Bereiche 206 des Substrats 200, und eine Erdung 207. Fig. 2 shows a substrate 200, a positively charged, predetermined area 201 of the substrate 200, a dispensing device 202 (here, a nozzle 202), an along which the attracted to be dispensed solution 203, the field lines 204 to be dispensed solution 203 to the substrate 200 out field lines 205 along which the solution 203 to be dispensed is repelled from the substrate 200 , a plurality of negatively charged predetermined regions 206 of the substrate 200 , and an earth 207 .

Das Substrat 200 besteht aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel aus SiO2, so dass die vorgegebenen Bereiche 201, 206 des Substrats 200 elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind und bleiben. Aus diesem Grund können verschiedene Potentiale auf verschiedene vorgegebene Bereiche 201, 206 des Substrats 200 angelegt werden.The substrate 200 consists of a non-electrically conductive material, for example SiO 2 , so that the predetermined regions 201 , 206 of the substrate 200 are and remain electrically insulated from one another. For this reason, different potentials can be applied to different predetermined areas 201 , 206 of the substrate 200 .

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist es gewünscht, die zu dispensierende Lösung 203 auf den vorgegebenen Bereich 201 zu dispensieren, wobei auf die vorgegebenen Bereiche 206 des Substrats 200 keine zu dispensierende Lösung 203 dispensiert werden soll. Tritt ein Volumen der zu dispensierenden Lösung 203 aus der Düse 202 heraus, wird dieses aufgrund der zwischen dem vorgegebenen Bereich 201 des Substrats 200 und der Düse 202 existierenden, anziehenden elektrischen Potential entlang den Feldlinien 204 zu dem vorgegebenen Bereich 201 des Substrats 200 hingezogen. Hierbei wird durch die Feldlinien 205, entlang derer die zu dispensierende Lösung 203 vom Substrat 200 abgestoßen wird, vermieden, dass das Volumen der zu dispensierenden Lösung 203 zu anderen Orten, beispielsweise zu den vorgegebenen Bereichen 206 oder zu einem anderen Ort auf der Oberfläche des Substrats 200, hingezogen wird. Hierfür sollte jeder vorgegebene Bereich 201, 206 des Substrats 200 einzeln mit einer Spannungsquelle (hier nicht gezeigt) gekoppelt werden. Demnach erfolgt das Anlegen eines positionsspezifischen Potentials an einen bestimmten vorgegebenen Bereich des Substrats 200, hier an den vorgegebenen Bereich 201, gesteuert mittels eines Computers sowie der einzelnen, zwischen dem vorgegebenen Bereichen 201, 206 und der Spannungsquelle (nicht gezeigt) existierenden Kopplungen. In the embodiment shown in FIG. 2, it is desired to dispense the solution 203 to be dispensed onto the predetermined area 201 , wherein no solution 203 to be dispensed is to be dispensed onto the predetermined areas 206 of the substrate 200 . If a volume of to be dispensed solution 203 from the nozzle 202 out is between the predetermined area 201 of the substrate 200 and the nozzle 202 existing, attracting electric potential along the field lines 204 drawn this due to the to the predetermined area 201 of the substrate 200th In this case, the field lines 205 along which the solution 203 to be dispensed is repelled from the substrate 200 prevent the volume of the solution 203 to be dispensed from moving to other locations, for example to the predetermined areas 206 or to another location on the surface of the substrate 200 , is drawn. For this purpose, each predetermined region 201 , 206 of the substrate 200 should be individually coupled to a voltage source (not shown here). Accordingly, a position-specific potential is applied to a specific predetermined area of the substrate 200 , here to the predetermined area 201 , controlled by means of a computer and the individual couplings existing between the predetermined areas 201 , 206 and the voltage source (not shown).

Fig. 4 zeigt ein Substrat 400, mehrere vorgegebene Bereiche 401 auf der oberen Oberfläche des Substrats 400, eine Spannungsquelle 402, eine Dispensiervorrichtung 403 (hier eine Düse 403), eine zu dispensierende Lösung 404, Feldlinien 405, entlang derer die zu dispensierende Lösung 404 zum Substrat 400 hin angezogen wird, einen Körper 406 aus elektrisch leitfähigem Material, eine Erdung 407 und die kürzeste Feldlinie 408 zwischen der Düse 403 und dem Substrat 400. Fig. 4 shows a substrate 400, a plurality of predetermined regions 401 on the upper surface of the substrate 400, a voltage source 402, a dispensing device 403 (here a nozzle 403), a to be dispensed solution 404, the field lines 405 along which the to be dispensed solution 404 is attracted toward the substrate 400 , a body 406 made of electrically conductive material, an earth 407 and the shortest field line 408 between the nozzle 403 and the substrate 400 .

Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Substrat 400 aus nicht elektrisch leitfähigem Material und die vorgegebenen Bereiche 401 auf der oberen Oberfläche des Substrats 400 sind als elektrische Bereiche der oberen Oberfläche des Substrats 400 zu verstehen. Wie bereits oben für die Fig. 1 erläutert, ist es daher wichtig, das die Düse 403 genau oberhalb des gewünschten vorgegebenen Bereiches des Substrats 400, dass heißt oberhalb des in der Fig. 4 zentralen vorgegebenen Bereiches 401, positioniert werden muss, so dass das Volumen der zu dispensierenden Lösung 404 entlang der kürzesten Feldlinie 408 zwischen der Düse 403 und dem Substrat 400 zu diesem gewünschten vorgegebenen Bereich 401 des Substrats 400 gesteuert werden kann.In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the substrate 400 consists of non-electrically conductive material and the predetermined regions 401 on the upper surface of the substrate 400 are to be understood as electrical regions of the upper surface of the substrate 400 . As already explained above for FIG. 1, it is therefore important that the nozzle 403 must be positioned exactly above the desired predetermined area of the substrate 400 , that is to say above the predetermined area 401 central in FIG. 4, so that the Volume of the solution 404 to be dispensed can be controlled along the shortest field line 408 between the nozzle 403 and the substrate 400 to this desired predetermined area 401 of the substrate 400 .

Wie anhand der Plus-Zeichen in der Fig. 4 zu sehen ist, ist mittels des zwischen der oberen Oberfläche des Substrats 400 und der unteren Oberfläche des Substrats 400 eingebrachten Körpers 406 ein Potential ganzflächig auf die obere Oberfläche des Substrats 400 erzeugbar. Der Körper 406 ist direkt mit einer Spannungsquelle 402 gekoppelt und besteht vorzugsweise aus Metallen mit einer hohen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Gold, Platin, Wolfram oder Palladium. As can be seen from the plus signs in FIG. 4, a potential can be generated over the entire surface of the upper surface of the substrate 400 by means of the body 406 introduced between the upper surface of the substrate 400 and the lower surface of the substrate 400 . The body 406 is directly coupled to a voltage source 402 and is preferably made of metals with a high conductivity, such as aluminum, copper, gold, platinum, tungsten or palladium.

Fig. 5 zeigt ein Substrat 500, mehrere vorgegebene Bereiche 501 auf der oberen Oberfläche des Substrats 500, eine Spannungsquelle 502, eine Dispensiervorrichtung 503 (hier eine Düse 503), eine zu dispensierende Lösung 504, Feldlinien 505, entlang derer die zu dispensierende Lösung 504 zum Substrat 500 hin angezogen wird, einen Körper aus elektrisch leitfähigem Material 506 unterhalb der unteren Oberfläche des Substrats 500, eine Erdung 507 und eine kürzeste Feldlinie 508 zwischen der Düse 503 und dem Substrat 500. Fig. 5 shows a substrate 500, a plurality of predetermined areas 501 on the upper surface of the substrate 500, a voltage source 502, a dispensing device 503 (here a nozzle 503), a to be dispensed solution 504, the field lines 505 along which the to be dispensed solution 504 is attracted towards the substrate 500 , a body of electrically conductive material 506 below the lower surface of the substrate 500 , an earth 507 and a shortest field line 508 between the nozzle 503 and the substrate 500 .

Der in der Fig. 5 gezeigte Körper 506 befindet sich unter der unteren Oberfläche des Substrats 500. Ansonsten gilt die Erläuterung für die Fig. 4 entsprechend für die Fig. 5.The body 506 shown in FIG. 5 is located under the lower surface of the substrate 500 . Otherwise, the explanation for FIG. 4 applies correspondingly to FIG. 5.

Die Fig. 6 zeigt ein Substrat 600, einen gewünschten vorgegebenen Bereich 601, auf den eine zu dispensierende Lösung 603 dispensiert werden soll, eine Dispensiervorrichtung 602, Feldlinien 604, entlang derer die zu dispensierende Lösung 603 zum Substrat 600 hin angezogen wird, Feldlinien 605, entlang derer die zu dispensierende Lösung 603 vom Substrat 600 abgestoßen wird, mehrere vorgegebene Bereiche 606, auf die zu dispensierende Lösung 603 nicht dispensiert werden soll, eine Erdung 607 und eine Dielektrikumschicht 608 auf der oberen Oberfläche des Substrats 600. Die Erläuterung der Fig. 2 gilt entsprechend für die Fig. 6. Fig. 6 shows a substrate 600, a desired predetermined range 601 to which one is to be dispensed to be dispensed solution 603, a dispensing device 602, the field lines 604 along which is attracted to be dispensed solution 603 to the substrate 600 out field lines 605, along which the solution 603 to be dispensed is repelled from the substrate 600 , a plurality of predetermined areas 606 to which the solution 603 to be dispensed is not to be dispensed, a ground 607 and a dielectric layer 608 on the upper surface of the substrate 600 . The explanation of FIG. 2 applies accordingly to FIG. 6.

Die Fig. 6 unterscheidet sich von der Fig. 2 darin, dass auf der oberen Oberfläche des Substrats 600 eine Dielektrikumschicht 608 aufgebracht ist. Demnach werden Fängermolekül, die in der zu dispensierenden Lösung 603 enthalten sind, nicht direkt auf den vorgegebenen Bereich 601 (der für sich vorzugsweise eine Elektrode ist) dispensiert, sondern oberhalb des vorgegebenen Bereichs 601 auf die Dielektrikumschicht 608 dispensiert. FIG. 6 differs from FIG. 2 in that a dielectric layer 608 is applied to the upper surface of the substrate 600 . Accordingly, capture molecules which are contained in the solution 603 to be dispensed are not dispensed directly onto the predetermined area 601 (which is preferably an electrode in themselves), but are dispensed onto the dielectric layer 608 above the predetermined area 601 .

Vorzugsweise könnte die Dielektrikumschicht 608 aus dem selben, nicht elektrisch leitfähigen Material wie das Substrat 600 bestehen. Ein geeignetes, nicht elektrisch leitfähiges Material zu diesem Zweck ist, wie für die Fig. 2 bereits erläutert, Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid.The dielectric layer 608 could preferably consist of the same, non-electrically conductive material as the substrate 600 . A suitable, non-electrically conductive material for this purpose, as already explained for FIG. 2, is silicon dioxide or silicon nitride.

Die aufgebrachte Dielektrikumschicht 608 kann zum Schutz der vorgegebenen Bereiche 601, 606 des Substrats 600 vorgesehen sein, so dass Fängermoleküle die in der zu dispensierenden Lösung 603 enthalten sind, nicht direkt auf dem leitenden Material des jeweiligen vorgegebenen Bereichs 601, 606 dispensiert werden, sondern auf die Dielektrikumschicht 608 oberhalb des jeweiligen vorgegebenen Bereichs 601, 606. In dieser Hinsicht kann es auch vorteilhaft sein, die Dielektrikumschicht 608 nicht stoffbündig mit dem Material des Substrat 600 auszubilden, so dass die Dielektrikumschicht 608 nach dem Dispensieren unterschiedlicher Fängermoleküle auf den jeweiligen vorgegebenen Bereichen 601, 606 zur weiteren Auswertung bzw. Erfassung von dem Substrat 600 mit seinen vorgegebenen Bereichen 601, 606 getrennt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Positionsspezifität der vorgegebenen Bereiche 601, 606 des Substrats 600 eine entsprechende Positionsspezifität der jeweils dispensierten Lösung 606 auf der Dielektrikumschicht 608 ergibt. Ein solcher spezifischer Positionstransfer von den jeweiligen vorgegebenen Bereichen 601, 606 des Substrats 600 auf die Dielektrikumschicht 608 bringt den Vorteil mit sich, dass unter Verwendung immer neuer Dielektrikumschichten 608 die Dispensier-Anordnung, bestehend aus dem Substrat 600, den vorgegebenen Bereichen 601, 606, die Düse 602 sowie die Erdung 607, wiederholt verwendbar ist. The applied dielectric layer 608 can be provided to protect the predetermined areas 601 , 606 of the substrate 600 , so that catcher molecules contained in the solution 603 to be dispensed are not dispensed directly on the conductive material of the respective predetermined area 601 , 606 , but on the dielectric layer 608 above the respective predetermined area 601 , 606 . In this regard, it can also be advantageous not to form the dielectric layer 608 flush with the material of the substrate 600 , so that the dielectric layer 608 after the dispensing of different capture molecules on the respective predetermined areas 601 , 606 for further evaluation or detection of the substrate 600 can be separated with its predetermined areas 601 , 606 . This has the advantage that the position specificity of the predetermined areas 601 , 606 of the substrate 600 results in a corresponding position specificity of the solution 606 dispensed in each case on the dielectric layer 608 . Such a specific position transfer from the respective predefined areas 601 , 606 of the substrate 600 to the dielectric layer 608 has the advantage that, using ever new dielectric layers 608, the dispensing arrangement, consisting of the substrate 600 , the predefined areas 601 , 606 , the nozzle 602 and the grounding 607 can be used repeatedly.

Die Fig. 7 und die Fig. 8 sind bereits in dem einleitenden Teil im Lichte des Standes der Technik erläutert worden. FIGS. 7 and FIG. 8 have already been explained in the introductory part, in the light of the prior art.

Die folgenden Referenzen wurden in diesem Dokument zitiert:
[1] M. Paeschke et al., Electroanalysis 1996, 7, No. 1, p. 1-8
[2] R. Hintzsche et al., "Microbiosensors using electrodes made in Si-technology", in "Frontiers in Biosensorics I - Fundamental Aspects", F. W. Scheller et al. ed., 1997, Birkhauser Verlag Basel
[3] WO 93/22678
[4] DE 196 10 115 A1
[5] US Serial No 60/007840
[6] Peter Van Gerwen et al., Transducers '97, p. 907-910
[7] Christian Krause et al., Langmuir, Vol. 12, No. 25, 1996 p. 6059-6064
[8] V. M. Mirsky, Biosensors & Bioelectronics 1997, Vol. 12 No. 9-10, pp. 977-989
The following references have been cited in this document:
[1] M. Paeschke et al., Electroanalysis 1996 , 7 , no. 1, p. 1-8
[2] R. Hintzsche et al., "Microbiosensors using electrodes made in Si-technology", in "Frontiers in Biosensorics I - Fundamental Aspects", FW Scheller et al. ed., 1997, Birkhauser Verlag Basel
[3] WO 93/22678
[4] DE 196 10 115 A1
[5] US Serial No 60/007840
[6] Peter Van Gerwen et al., Transducers '97, p. 907-910
[7] Christian Krause et al., Langmuir, vol. 12, no. 25, 1996 p. 6059-6064
[8] VM Mirsky, Biosensors & Bioelectronics 1997 , Vol. 12 No. 9-10, pp. 977-989

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100

Substrat
substratum

101101

Vorgegebene Bereiche
Specified areas

102102

Spannungsquelle
voltage source

103103

Dispensiervorrichtung (hier eine Düse)
Dispensing device (here a nozzle)

104104

Zu dispensierende Lösung
Solution to be dispensed

105105

Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung Field lines along which the solution to be dispensed

104104

zum Substrat to the substrate

100100

hin angezogen wird
is attracted

106106

Erdung
grounding

107107

Kürzeste Feldlinie zwischen der Düse Shortest field line between the nozzle

103103

und dem Substrat and the substrate

100100

200200

Substrat
substratum

201201

Positiv geladene, vorgegebene Bereiche
Positively charged, predetermined areas

202202

Dispensiervorrichtung (hier eine Düse)
Dispensing device (here a nozzle)

203203

Zu dispensierende Lösung
Solution to be dispensed

204204

Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung Field lines along which the solution to be dispensed

203203

zum Substrat to the substrate

200200

hin angezogen wird
is attracted

205205

Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung Field lines along which the solution to be dispensed

203203

vom Substrat from the substrate

200200

abgestoßen wird
is repelled

206206

Negativ geladene, vorgegebene Bereiche
Negatively charged, predetermined areas

207207

Erdung
grounding

300300

Substrat
substratum

301301

Vorgegebene Bereiche
Specified areas

302302

Dispensiervorrichtung (hier Düse)
Dispensing device (here nozzle)

303303

Zu dispensierende Lösung
Solution to be dispensed

304304

Große Führungsvorsprünge
Great leadership

305305

Kleine Führungsvorsprünge
Small leadership leads

306306

Durch die Führungsvorsprünge gebildete Kavität
Cavity formed by the guide projections

400400

Substrat
substratum

401401

Vorgegebene Bereiche
Specified areas

402402

Spannungsquelle
voltage source

403403

Dispensiervorrichtung (hier Düse)
Dispensing device (here nozzle)

404404

Zu dispensierende Lösung
Solution to be dispensed

405405

Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung Field lines along which the solution to be dispensed

404404

zum Substrat to the substrate

400400

hin angezogen wird
is attracted

406406

Körper aus elektrisch leitfähigem Material
Body made of electrically conductive material

407407

Erdung
grounding

408408

Kürzeste Feldlinie zwischen der Düse Shortest field line between the nozzle

403403

und dem Substrat and the substrate

400400

500500

Substrat
substratum

501501

vorgegebene Bereiche
predetermined areas

502502

Spannungsquelle
voltage source

503503

Dispensiervorrichtung (hier Düse)
Dispensing device (here nozzle)

504504

Zu dispensierende Lösung
Solution to be dispensed

505505

Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung Field lines along which the solution to be dispensed

504504

zum Substrat to the substrate

500500

hin angezogen wird
is attracted

506506

Körper aus elektrisch leitfähigem Material
Body made of electrically conductive material

507507

Erdung
grounding

508508

Kürzeste Feldlinie zwischen der Düse Shortest field line between the nozzle

503503

und dem Substrat and the substrate

500500

600600

Substrat
substratum

601601

Positiv geladener, vorgegebener Bereich
Positively charged, predefined area

602602

Dispensiervorrichtung (hier eine Düse)
Dispensing device (here a nozzle)

603603

Zu dispensierende Lösung
Solution to be dispensed

604604

Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung Field lines along which the solution to be dispensed

603603

zum Substrat to the substrate

600600

hin angezogen wird
is attracted

605605

Feldlinien, entlang derer die zu dispensierende Lösung Field lines along which the solution to be dispensed

603603

vom Substrat from the substrate

600600

abgestoßen wird
is repelled

606606

Negativ geladene, vorgegebene Bereiche
Negatively charged, predetermined areas

607607

Erdung
grounding

608608

Dielektrikumschicht auf der oberen Oberfläche des Substrats Dielectric layer on the top surface of the substrate

600600

700700

Chip/Substrat
Chip / substrate

701701

vorgegebene Bereiche
predetermined areas

800800

Substrat
substratum

801801

Vorgegebener Bereich
Specified area

802802

Zu dispensierende Lösung
Solution to be dispensed

803803

Große Führungsvorsprünge
Great leadership

804804

Beim Dispensieren eingeschlossene Luftblase
Air bubble trapped during dispensing

805805

Kleine Führungsvorsprünge
Small leadership leads

806806

Durch die Führungsvorsprünge gebildete Kavität
Cavity formed by the guide projections

Claims (18)

1. Dispensier-Anordnung, mit
einem Substrat, das eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche aufweist; und
einer Dispensiervorrichtung zur Aufnahme einer zu dispensierenden Lösung, welche Dispensiervorrichtung in einem Abstand oberhalb der oberen Oberfläche des Substrats angeordnet ist derart, dass die zu dispensierende Lösung oberhalb eines vorgegebenen Bereichs der oberen Oberfläche des Substrats dispensiert werden kann,
wobei das Substrat elektrisch kontaktiert ist derart, dass zwischen dem vorgegebenen Bereich und der Dispensier­ vorrichtung ein elektrisches Potential erzeugt werden kann, so dass die Richtung des Dispensierens der zu dispensierenden Lösung zum vorgegebenen Bereich hin gesteuert werden kann.
1. Dispensing arrangement, with
a substrate having an upper surface and a lower surface; and
a dispensing device for receiving a solution to be dispensed, which dispensing device is arranged at a distance above the upper surface of the substrate such that the solution to be dispensed can be dispensed above a predetermined area of the upper surface of the substrate,
wherein the substrate is electrically contacted such that an electrical potential can be generated between the predetermined area and the dispensing device, so that the direction of the dispensing of the solution to be dispensed can be controlled towards the predetermined area.
2. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 1, bei der die elektrische Kontaktierung derart ist, dass das elektrische Potential ganzflächig auf das Substrat angelegt werden kann.2. dispensing arrangement according to claim 1, in which the electrical contact is such that the electrical potential applied to the entire surface of the substrate can be. 3. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 2, bei der das Substrat aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, und die elektrische Kontaktierung eine unmittelbare elektrische Kontaktierung zwischen dem Substrat und einer mit dem Substrat gekoppelten Spannungsquelle ist.3. dispensing arrangement according to claim 2, in which the substrate is made of an electrically conductive Material exists, and the electrical contacting one direct electrical contact between the substrate and is a voltage source coupled to the substrate. 4. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 2, bei der das Substrat aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material besteht, und die elektrische Kontaktierung eine mittelbare elektrische Kontaktierung zwischen dem Substrat und einem elektrisch leitfähigen, mit einer Spannungsquelle gekoppelten Körper ist.4. dispensing arrangement according to claim 2, in which the substrate consists of a non-electrically conductive Material exists, and the electrical contacting one indirect electrical contact between the substrate  and an electrically conductive, with a voltage source coupled body. 5. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 4, bei der der mit einer Spannungsquelle verbundene Körper
innerhalb des Substrats zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Substrats; oder
unterhalb der unteren Oberfläche des Substrats
angeordnet ist.
5. Dispensing arrangement according to claim 4, wherein the body connected to a voltage source
within the substrate between the top surface and the bottom surface of the substrate; or
below the bottom surface of the substrate
is arranged.
6. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 1, bei der die elektrische Kontaktierung derart ist, dass das elektrische Potential an einen einzelnen vorgegebenen Bereich des Substrats angelegt werden kann.6. dispensing arrangement according to claim 1, in which the electrical contact is such that the electrical potential to a single predetermined area of the substrate can be created. 7. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 6, bei der das Substrat aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material besteht, und der vorgegebene Bereich des Substrats eine Elektrode ist, die mit einer Spannungsquelle gekoppelt ist.7. dispensing arrangement according to claim 6, in which the substrate consists of a non-electrically conductive Material exists, and the predetermined area of the substrate is an electrode coupled to a voltage source is. 8. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 7, bei der die Elektrode
auf der oberen Oberfläche des Substrats; oder
unterhalb der oberen Oberfläche des Substrats
angeordnet ist.
8. dispensing arrangement according to claim 7, wherein the electrode
on the top surface of the substrate; or
below the top surface of the substrate
is arranged.
9. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 7 oder 8, bei der die Elektrode Gold aufweist.9. dispensing arrangement according to claim 7 or 8, where the electrode is gold. 10. Dispensier-Anordnung gemäss einem der Ansprüche 4, 5, 7, 8 oder 9, bei der das nicht elektrisch leitfähige Material Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen-Polypropylen Block Copolymere, Polystyrol, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Tantaloxid aufweist.10. Dispensing arrangement according to one of claims 4, 5, 7, 8 or 9,  where the non-electrically conductive material Silicon dioxide, silicon nitride, polyethylene, polypropylene, Polyethylene-polypropylene block copolymers, polystyrene, Alumina, titanium oxide or tantalum oxide. 11. Dispensier-Anordnung gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Dispensiervorrichtung eine Düse ist.11. Dispensing arrangement according to one of the preceding Expectations, in which the dispensing device is a nozzle. 12. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 11, bei der die Düse derart eingerichtet ist, dass die zu dispensierende Lösung in Volumen bis zu 0,1 nl oder geringer dispensiert werden kann.12. dispensing arrangement according to claim 11, in which the nozzle is set up such that the to dispensing solution in volumes up to 0.1 nl or less can be dispensed. 13. Dispensier-Anordnung gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die zu dispensierende Lösung auf dem vorgegebenen Bereich zu immobilisierende Fängermoleküle enthält.13. Dispensing arrangement according to one of the preceding Expectations, where the solution to be dispensed is on the given Contains capture molecules to be immobilized. 14. Dispensier-Anordnung gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der oberhalb der oberen Oberfläche des Substrats eine Dielektrikumschicht angeordnet ist, so dass die Dielektrikumschicht die obere Oberfläche des Substrats sowie, falls vorhanden, die auf der oberen Oberfläche des Substrats angeordnete Elektrode bedeckt.14. Dispensing arrangement according to one of the preceding Expectations, one above the top surface of the substrate Dielectric layer is arranged so that the Dielectric layer the top surface of the substrate as well, if any, on the top surface of the substrate arranged electrode covered. 15. Dispensier-Anordnung gemäss Anspruch 14, bei der die Dielektrikumschicht Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid aufweist.15. dispensing arrangement according to claim 14, in which the dielectric layer is silicon dioxide or Has silicon nitride. 16. Dispensier-Anordnung gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der auf der oberen Oberfläche oder, falls vorhanden, auf der Dielektrikumschicht seitlich des vorgegebenen Bereichs sich nach oben hin erstreckende Führungsvorsprünge angeordnet sind.16. Dispensing arrangement according to one of the preceding Expectations,  on the top surface or, if present, on the dielectric layer to the side of the specified area arranged upwardly extending guide projections are. 17. Verfahren zum Dispensieren einer zu dispensierenden Lösung auf einen vorgegebenen Bereich eines Substrats unter Verwendung der Dispensier-Anordnung gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche,
bei dem die Dispensiervorrichtung und/oder das Substrat relativ zueinander bewegt werden derart, dass nach vollzogener Bewegung die Dispensiervorrichtung oberhalb des vorgegebenen Bereichs zum Ruhen kommt;
bei dem zwischen dem vorgegebenen Bereich und der Dispensiervorrichtung ein elektrisches Potential angelegt wird;
bei dem die Dispensiervorrichtung zum Dispensieren eines Volumens der zu dispensierenden Lösung veranlasst wird; und
bei dem man das zwischen der Dispensiervorrichtung und dem vorgegebenen Bereich existierende Potential auf das dispensierte Volumen der zu dispensierenden Lösung wirken lässt, so dass das Volumen der zu dispensierenden Lösung in Richtung des vorgegebenen Bereichs hin gesteuert wird.
17. A method for dispensing a solution to be dispensed onto a predetermined area of a substrate using the dispensing arrangement according to one of the preceding claims,
in which the dispensing device and / or the substrate are moved relative to one another in such a way that after the movement has been completed, the dispensing device comes to rest above the predetermined range;
in which an electrical potential is applied between the predetermined area and the dispensing device;
wherein the dispensing device is caused to dispense a volume of the solution to be dispensed; and
in which the potential existing between the dispensing device and the predetermined area is allowed to act on the dispensed volume of the solution to be dispensed, so that the volume of the solution to be dispensed is controlled in the direction of the predetermined area.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem die Dispensieranordnung eine Mehrzahl vorgegebener Bereiche auf dem Substrat aufweist, an die jeweils alternierende Potentiale angelegt werden.18. The method according to claim 17, in which the dispensing arrangement has a plurality of predetermined ones Has areas on the substrate to each alternating potentials are created.
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