DE10142788A1

DE10142788A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung dünner Flüssigkeitsfilme

Info

Publication number: DE10142788A1
Application number: DE10142788A
Authority: DE
Inventors: Christoph Gauer
Original assignee: Advalytix AG
Current assignee: Advalytix AG
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes, mit einem ebenen Träger und einer ebenen Abdeckung mit zumindest einer Durchgangsbohrung, mit Abstandshaltern, die derart ausgestaltet sind, daß sie die Abdeckung und den Träger in gleichmäßigem Abstand voneinander halten können, daß eine Flüssigkeit zwischen ihnen sowohl den Träger als auch die Abdeckung berührt und sich aufgrund der Kapillarwirkung ausbreitet, und die Abstandshalter den Zwischenraum zwischen Träger und Abdeckung nicht vollständig abschließen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von homogenen Flüssigkeitsfilmen, das unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden kann und Analyseverfahren zur Untersuchung von Makromolekülen bzw. Gewebeschnitten unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen. Schließlich umfaßt die Erfindung eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung von Flüssigkeiten, die insbesondere als Abdeckung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen eingesetzt werden kann, und einen plattenförmigen Körper mit mindestens einer Durchgangsbohrung und mindestens eine in einer ersten Hauptfläche des plattenförmigen Körpers angeordnete Oberflächenschallwellenerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen in der Ebene dieser Hauptfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes, eine Analysevorrichtung zur Analyse von Makromolekülen, eine Analysevorrichtung zur Analyse von Gewebeschnitten und eine Bewegungseinrichtung, insbesondere zum Einsatz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In der chemischen und/oder biologischen Analyse wird bei vielen Experimenten ein homogener dünner Flüssigkeitsfilm auf einem Träger, z. B. einem Deckgläschen, benötigt. So bringt man z. B. bei der Hybridisierung von DNA-(Desoxyribonukleinsäure) Proben eine geringe Menge Probenflüssigkeit (ca. 10 bis 20 µl bei 1 cm² Fläche), die zu untersuchende DNA enthält, auf einem entsprechend funktionalisierten Trägergläschen auf. Die Funktionalisierung besteht in der Regel aus einem Array aus einzelnen Spots, die Oligonukleotide in bekannter Anordnung und Zusammensetzung aufweisen ("DNA Microarrays", herausgegeben von M. Schena, Oxford University Press, New York, 1999). Untersuchte Stoffe sind neben DNA z. B. Antikörper, Antigene oder Proteine.
Da die Probensubstanzen im allgemeinen selten und/oder teuer sind, muß das Volumen der Probenflüssigkeit klein gehalten sein. Ein kleines Volumen ist auch aufgrund der damit kürzeren Distanzen hilfreich, um die diffusionsgetriebenen Hybridisierungsreaktionszeiten kurz zu halten. Bei kleineren Volumina kann bei gegebener Probenmenge auch die Konzentration höher gewählt werden, wodurch ebenfalls die Reaktionszeit verkürzt werden kann und das Reaktionsgleichgewicht weiter auf der Seite der Produkte liegt.
In der Regel wird dazu heutzutage wie folgt vorgegangen. Die sogenannten Fängermoleküle werden in ca. 100 µm großen Spots auf Glasträger mit einem Pipettierrobotor, einem Dispenser oder Spotter deponiert. Auf das so bespottete Gläschen wird eine kleine Menge der Probenflüssigkeit meistens händisch pipettiert und mit einem Mikroskopierdeckgläschen bedeckt. Es dürfen dabei keine Luftblasen in der Probenflüssigkeit erzeugt werden, und die Probenflüssigkeit muß exakt oberhalb des bespotteten Bereiches in Form eines homogenen Filmes plaziert sein. Dazu ist es bisweilen nötig, das Deckgläschen per Hand noch etwas anzudrücken bzw. zu justieren. Der Prozeß erfordert damit eine große Geschicklichkeit und Erfahrung. Der resultierende Film hat dann eine Dicke von ca. 100 µm.
Eine Vorrichtung von "Molecular Dynamics" beschreibt einen Microarray-Slide- Processor, bei dem eine Abdeckplatte über eine umlaufende Gummidichtung auf einem Trägerglas aufgelegt wird. Durch ein Befüllungsseptum kann der auf diese Weise vollständig abgedichtete Zwischenraum zwischen Abdeckplatte und Trägergläschen mit Flüssigkeit gefüllt werden. Durch einen weiteren Zugang kann der Zwischenraum z. B. mit Flüssigkeit oder Luft gespült werden.
Die in der Probenflüssigkeit befindlichen Probenmoleküle, z. B. DNA-Stränge, hybridisieren ggf. mit den Fängermolekülen auf den bespotteten Flächen. Dazu muß die typische Reaktionszeit abgewartet werden, die wesentlich von der Diffusionszeit bestimmt wird, mit der sich die Probenmoleküle in bzw. mit der Probenflüssigkeit ausbreiten. Im Anschluß wird das Trägergläschen von dem Flüssigkeitstropfen befreit. Nach einem Waschvorgang kann untersucht werden, an welchen Spots, d. h. bei welcher Art von Fängermolekülen eine Reaktion mit den Probenmolekülen der Flüssigkeit stattgefunden hat. Dazu werden z. B. fluoreszenzmarkierte Probenmoleküle eingesetzt und nach der Reaktion und der Entfernung des Flüssigkeitstropfens von dem Träger die Fluoreszenz an den Spots untersucht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik soll die vorliegende Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung stellen, die die Präparation des dünnen homogenen Flüssigkeitsfilmes vereinfachen und ggf. eine Automatisierung ermöglichen, wobei dennoch eine verläßliche und möglichst schnelle Durchführung gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1, einer Abdeckung mit den Merkmalen des Anspruches 29, Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 19, 24 oder 26, oder einer Bewegungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 30 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes umfaßt einen ebenen Träger, z. B. einen Glasträger, und eine im wesentlichen ebene Abdeckung mit zumindest einer Durchgangsbohrung. Weiterhin sind erfindungsgemäß ein oder mehrere Abstandshalter vorgesehen, der derart ausgestaltet ist, daß er die Abdeckung und den Träger in einem gleichmäßigen Abstand voneinander halten kann. Der bzw. die Abstandshalter sind so ausgestaltet, daß sie den Zwischenraum zwischen Träger und Abdeckung nicht vollständig abschließen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß mehrere Abstandshalter in einem lateralen Abstand zueinander eingesetzt werden. Ebenso kann ein durchbrochener Abstandshalter eingesetzt werden, der Lücken aufweist. Die Abstandshalter werden so gewählt, daß unter Berücksichtigung der Benetzungseigenschaften der Abdeckungsoberfläche und der Trägeroberfläche eine Flüssigkeit aufgrund der Kapillarwirkung aus dem Durchgangsloch in den Spalt zwischen Träger und Abdeckung fließt.
Die Flüssigkeit bleibt dabei sowohl mit dem Träger als auch mit der Abdeckung in dem Bereich des gleichmäßigen Abstandes in Verbindung, so daß eine zusammenhängende Fläche sowohl des Trägers als auch der Abdeckung mit Flüssigkeit bedeckt wird.
Der Begriff "Flüssigkeit" umfaßt im vorliegenden Text unter anderem reine Flüssigkeiten, Mischungen, Dispersionen und Suspensionen sowie Flüssigkeiten, in denen sich feste Teilchen, z. B. biologisches Material, befinden.
Auf dem Träger sind ggf. zur Untersuchung von Makromolekülen entweder bereits Spots mit Makromolekülen in bekannter Anordnung aufgebracht oder werden mit einem Pipettierroboter, Dispenser oder Spotter aufgebracht. Auf den Bereich mit den Makromolekülen wird die Abdeckung mit den Abstandshaltern einfach aufgelegt, wobei der bzw. die Abstandshalter für einen entsprechenden Abstand sorgen. Gegebenenfalls wird die Abdeckung fixiert oder angepreßt. Im Anschluß wird durch die eine bzw. die mehreren Durchgangsöffnungen Flüssigkeit z. B. mit einem Pipettierrobotor geleitet. Möglich ist auch eine Befüllung durch ein Septum. Die Flüssigkeit gerät entweder durch Applikation äußeren Drucks oder durch die Kapillarwirkung in den Spalt zwischen Abdeckung und Trägermaterial und breitet sich aufgrund der Kapillarwirkung in diesem Spalt in lateraler Richtung aus. An ihrem äußeren Rand wird die Flüssigkeit allein durch die Oberflächenspannung im Spalt gehalten. Die Probenflüssigkeit wird also von selbst in den Spalt gezogen und breitet sich dort im wesentlichen kreisförmig und konzentrisch um die Durchgangsöffnung herum aus. Da die Flüssigkeit an den Rändern freiliegt, wird automatisch die vor der Befüllung im Spalt befindliche Luft zur Seite entweichen. Dazu sind der bzw. die Abstandshalter derart ausgestaltet, daß sie den Zwischenraum zwischen Träger und Abdeckung nicht vollständig abschließen. Aufgrund des nach den Seiten offenen Flüssigkeitsfilmes ist eine Entstehung von Luftblasen bei dieser Verfahrensführung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterdrückt bzw. unmöglich.
Die Größe der Durchgangsbohrung ist so gewählt, daß sie beim durch die Kapillarwirkung hervorgerufenen Wegfließen der Flüssigkeit nicht austrocknet. Typischerweise entsprechen die lateralen Ausmaße des Durchgangsloches in etwa der Höhe der Abstandshalter oder sind nur wenig größer.
Die Vorrichtung kann auch eingesetzt werden, um Gewebeschnitte zu untersuchen. Auf den Träger wird ein z. B. 10 µm dicker Gewebeschnitt gelegt und mit der Abdeckung abgedeckt. Wiederum wird die Flüssigkeit in beschriebener Weise durch das Durchgangsloch in den Spalt geführt und breitet sich aufgrund der Kapillarwirkung aus. Der Gewebeschnitt wird so homogen benetzt und kann weiter untersucht werden.
Die Abdeckung mit den Abstandshaltern kann ohne vorher vorhandene Flüssigkeit präzise auf dem bespotteten Bereich des Trägergläschens aufgebracht werden. Die Justage ist also sehr einfach und die Filmbildung sehr homogen.
Die Bewegung der Flüssigkeit erfolgt aufgrund der Kapillarkräfte und ist insofern von der Orientierung im Raum im wesentlichen unabhängig. Die Vorrichtung kann also z. B. mit der Abdeckung oberhalb des Trägers eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, daß der Träger sich oberhalb der Abdeckung befindet und die Vorrichtung von unten befüllt wird. Für diesen Fall eignet sich besonders die Befüllung mit Hilfe einer Spritze z. B. durch ein Septum.
Selbstverständlich können auch mehrere Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, die gleichzeitig oder nacheinander befüllt werden. Auf einem Trägergläschen können mehrere bespottete Bereiche vorgesehen sein, die mit einer Abdeckung abgedeckt werden, die mehrere Durchgangsöffnungen an verschiedenen Stellen aufweist, so daß Experimente parallel durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine exakte Parallelausrichtung zwischen Abdeckung und Träger. Die Befüllung des Spaltes durch die eine bzw. die mehreren Durchgangsöffnungen kann mit Hilfe eines Pipettierrobotors oder Dispensers automatisiert werden, so daß das gesamte Verfahren im Gegensatz zu den beschriebenen Verfahren des Standes der Technik automatisch durchgeführt werden kann.
Der oder die Abstandshalter können einzelne Elemente sein, die vor dem Aufbringen der Abdeckung auf den Träger aufgebracht werden. Besonders vorteilhaft und für die Verfahrensführung günstig ist es, wenn der oder die Abstandshalter einstückig mit der Abdeckung ausgebildet sind. Die Abdeckung muß dann einfach nur auf den Träger aufgesetzt werden.
Als Abstandshalter ist z. B. ein ringförmiges, durchbrochenes Element am Rand der Abdeckung möglich. Selbstverständlich können auch einzelne Abstandshalterelemente eingesetzt werden, die auf dem Träger z. B. um die Anordnung der Spots oder des Gewebeschnittes plaziert werden.
Die Höhe der Abstandshalter muß derart gewählt sein, daß die Kapillarwirkung im Spalt zwischen Abdeckung und Träger unter Berücksichtigung der Benetzungseigenschaften der Oberflächen die Flüssigkeit in den Spalt zieht. Bei einer wäßrigen Flüssigkeit hat sich ein Abstand von z. B. 30 µm bis 1 mm als vorteilhaft erwiesen. Für eine wäßrige Flüssigkeit kann die Kapillarkraft durch hydrophile Oberflächen unterstützt werden.
Während des Einsatzes der Vorrichtung wird die Flüssigkeit durch die Oberflächenspannung zwischen Abdeckung und Träger gehalten. Ein Auseinanderlaufen wird durch den Meniskus am äußeren Rand der Flüssigkeit verhindert. Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist am Rand der Abdeckung auf der dem Träger zugewandten Seite ein Ansatz vorgesehen, der den Abstand zwischen Abdeckung und Träger vergrößert. Aufgrund des größeren Abstandes kann die Flüssigkeit nicht kapillarkraftgetrieben in diesen Bereich eintreten, so daß ein unbeabsichtigtes Auseinanderlaufen der Flüssigkeit, z. B. bei einer zu reichlichen Befüllung, verhindert wird.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung befindet sich in der Oberfläche, die der Flüssigkeit zugewandt ist, eine vorzugsweise glattwandige Nut. So ist lokal der Spalt zwischen Abdeckung und Träger vergrößert und das Weiterfließen der Flüssigkeit wird verhindert. Bei einer solchen Anordnung können sich der bzw. die Abstandshalter auch auf der dem Durchgangsloch entfernten Seite der Nut befinden. Mit einer solchen Nut kann allgemein ein beliebig geformter Bereich definiert werden, der mit der Flüssigkeit in Berührung kommt.
Sowohl ein Ansatz als auch eine Nut können jeweils alternativ zu obigen Ausführungsformen auch in dem Träger vorgesehen sein.
Um die Befüllung durch das Durchgangsloch der Abdeckung zu erleichtern, kann die Durchgangsöffnung trichterförmig ausgestaltet sein, wobei dieser Miniaturtrichter vorzugsweise so ausgestaltet ist, daß man mit handelsüblichen Eppendorf- Pipettenspitzen direkt hinein pipettieren kann.
Alternativ kann ein "Kragen" um die Durchgangsöffnung angeordnet sein, der eine Befüllung erleichtert.
Die Abdeckung kann aus verschiedenen Materialien gefertigt sein, die sich neutral gegenüber der verwendeten Probenflüssigkeit verhalten und die gewünschten Benetzungseigenschaften aufweisen. Besonders einfach zu bearbeiten und damit kostengünstig ist Kunststoffmaterial. Eine möglichst große Neutralität gegenüber eventuellen Reaktionen gewährleistet der Einsatz von biokompatiblem oder lebensmittelechtem Kunststoff. Eine Abdeckung aus Kunststoff läßt sich in der gewünschten Form auf eine Weise durch Spritzguß oder durch Fräsung erreichen. Um die Ausbreitung aufgrund der Kapillarwirkung in dem Spalt zwischen Abdeckung und Träger zur besseren Kontrolle zu verlangsamen, kann die Oberfläche des Trägers und/oder die Oberfläche der Abdeckplatte, die dem Spalt zugewandt sind, aufgerauht bzw. mikrostrukturiert sein. Besonders einfach herzustellen ist eine rauhe Oberfläche der Abdeckung.
Vorteilhafterweise sind die Abdeckung und/oder der Träger transparent ausgestaltet, um die Ausbreitung der Flüssigkeit beobachten zu können. Auch optische Untersuchungen an der Flüssigkeit oder an den Reaktionsprodukten der Flüssigkeit mit im Spalt zwischen Abdeckung und Träger befindlichem Material können durch eine transparente Abdeckung hindurch gut durchgeführt werden. Vorzugsweise besteht die Abdeckung aus Polycarbonat, PMMA (Polymethylmetacrylat) oder PET (Polyethylenterephtalat).
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildung eines homogenen Flüssigkeitsfilmes ist eine Bewegungseinrichtung vorgesehen, die, vorzugsweise durch Erzeugung von Oberflächenschallwellen, die ihren Impuls auf die Flüssigkeit oder darin enthaltene Bestandteile übertragen, die Flüssigkeit in Bewegung versetzen kann. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit bewegt und/oder durchmischt und so z. B. die Hybridisierungszeit verkürzt. Eine einfache Ausgestaltung einer solchen Bewegungseinrichtung ist durch einen piezoelektischen Chip gegeben, der auf einer Fläche einen Interdigitaltransducer aufweist, wie er z. B. aus der Oberflächenwellenfiltertechnologie bekannt ist. Der piezoelektrische Chip kann entweder aus piezoelektrischem Material, z. B. Lithiumniobat oder Quarz, gefertigt sein, oder eine piezoelektrische Beschichtung, z. B. aus Zinkoxid, umfassen. Ein Interdigitaltransducer umfaßt in einfachster Ausführung zwei Elektroden mit fingerartig ineinander greifenden Fortsätzen. Derartige Interdigitalwandler sind z. B. in R. M. White und F. W. Voltmer, Applied Physics Letters 7, Seiten 314ff. (1965) beschrieben. Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an die beiden Elektroden erzeugt auf einer piezoelektrischen Oberfläche eine Oberflächenschallwelle, wenn die Resonanzbedingung erfüllt ist, daß die Frequenz dem Quotienten aus Oberflächenschallgeschwindigkeit des verwendeten Materiales und Fingerabstand des Interdigitaltransducers entspricht. Die typischerweise eingesetzte Frequenz liegt im Bereich von 10 bis einigen 100 MHz. Zum Anlegen des elektrischen Wechselfeldes müssen entsprechende Zuführungen zu den Elektroden des Interdigitaltransducers vorgesehen sein, die z. B. durch die Abdeckung hindurch geführt sein können.
Mit Hilfe eines Interdigitaltransducers läßt sich auf sehr einfache Weise eine definierte Oberflächenschallwelle erzeugen. Die Herstellung des Interdigitaltransducers auf dem piezoelektrischen Chip ist mit bekannten lithographischen Verfahren und Beschichtungstechnologien kostengünstig und einfach.
Der piezoelektrische Chip mit dem Interdigitaltransducer ist bei dieser vorteilhaften Ausführungsform derart angeordnet, daß der Interdigitaltransducer beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Flüssigkeit wechselwirkt. Dazu ist er entweder in derjenigen Oberfläche der Abdeckung oder in derjenigen Oberfläche des Trägers angeordnet, die beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Flüssigkeit in Berührung kommen.
Gegebenenfalls ist der Interdigitaltransducer oder der gesamte Chip mit einer biokompatiblen Beschichtung, z. B. Quarz, versehen, um einen direkten Kontakt des Interdigitaltransducers mit der Flüssigkeit zu vermeiden. Die Dicke der Beschichtung ist dabei so gering gewählt, daß die Oberflächenschallwellen durch sie nicht behindert werden.
Die Oberflächenschallwelle ermöglicht entweder durch Impulsübertrag durch die mechanische Deformierung der Oberfläche oder durch Wechselwirkung der sie begleitenden elektrischen Felder mit geladener oder polarisierter Materie in der Flüssigkeit die Erzeugung einer Kraftwirkung auf die Flüssigkeit bzw. darin enthaltene Bestandteile. Auf diese Weise wird eine effektive Bewegung und/oder Durchmischung der Flüssigkeit erreicht, die die Verteilung der Flüssigkeit in dem Spalt beschleunigt.
Um zu verhindern, daß sich ein stationäres Strömungsmuster einstellt, bei dem sich ein betrachtetes Flüssigkeitselement auf einer stabilen Bahn bewegen würde, sind vorteilhafterweise mehrere Interdigitaltransducer vorgesehen, die lateral gegeneinander versetzt angeordnet sind und ggf. zu verschiedenen vorbestimmten Zeiten betrieben werden. Haben diese Transducer unterschiedliche Fingerabstände und damit unterschiedliche Resonanzfrequenzen, können sie z. B. parallel geschaltet werden und durch Wahl der angelegten Frequenz selektiv angesteuert werden.
Es kann bei einer Ausführungsform mit Oberflächenschallwellenerzeugungseinrichtung vorteilhaft sein, wenn die Fläche, auf der sich auch die Oberflächenwellenerzeugungseinrichtung befindet, mit Löchern, vorzugsweise Sackbohrungen, versehen ist, deren Durchmesser größer als der Abstand zwischen Abdeckung und Träger ist. Die Wände dieser Sackbohrungen müssen glatt ausgestaltet sein, um zu verhindern, daß die Flüssigkeit in die Sackbohrungen kriechen kann. Derartige Löcher werden von der Flüssigkeit aufgrund der im Vergleich zum Spalt geringen Kapillarkraft und des sich bildenden Luftpolsters nicht gefüllt. Ein effektives Durchmischen wird durch derartige Löcher jedoch begünstigt.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft als Reaktor für Analyseexperimente mit Makromolekülen einzusetzen, kann entweder auf dem Träger oder auf der Abdeckplatte bereits im Vorhinein ein Array aus Spots von Makromolekülen in bekannter Anordnung vorgesehen sein, jeweils auf der Oberfläche, die beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Flüssigkeit in Berührung ist. Die Träger bzw. Abdeckungen mit den Spots aus Fängermolekülen können im Vorhinein in großer Anzahl fertiggestellt werden, so daß zudem zur Vereinfachung der Massenanwendung gewährleistet ist, daß ihre Anordnung bei jeder Vorrichtung gleich ist. Vor der Benutzung, z. B. während des Transports, sind die Spots aus Fängermolekülen geschützt, wenn die Abdeckung über Abstandshalter auf dem Träger aufgelegt ist.
Schließlich kann auch vorgesehen sein, daß Träger, Abstandshalter und Abdeckung fest miteinander verbunden sind, nachdem die Spots in bekannter Anordnung aus Fängermolekülen entweder auf die Abdeckplatte oder den Träger aufgebracht worden sind. Eine solche Vorrichtung eignet sich im speziellen für den Masseneinsatz ggf. als Einwegartikel.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes wird eine Flüssigkeit durch eine Durchgangsöffnung einer Abdeckung in einen Spalt zwischen der Abdeckung und einen Träger eingebracht. Der Träger und die Abdeckung sind in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnet und ggf. angepreßt oder zueinander fixiert, wobei der Spalt zwischen ihnen so gewählt ist, daß die Flüssigkeit sowohl mit der Abdeckung als auch mit dem Träger in Verbindung ist und sich aufgrund der Kapillarkräfte unter Berücksichtigung der Viskosität der Flüssigkeit und der Benetzungseigenschaften der Oberflächen in dem Spalt ausbreitet. So wird eine zusammenhängende Fläche sowohl der Abdeckung als auch des Trägers mit Flüssigkeit bedeckt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist z. B. mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes durchzuführen. Es ergeben sich die oben bereits mit Bezug zu der Vorrichtung beschriebenen Vorteile der Vermeidung von Luftblasen und der einfachen Justage.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines homogenen Flüssigkeitsfilmes bei einer automatischen Verfahrensführung einsetzen. Dazu wird die Befüllung z. B. mit einem Pipettierrobotor oder Dispenser durchgeführt.
Bei einem erfindungsgemäßen Analyseverfahren zur Untersuchung von Makromolekülen wird eine Flüssigkeit mit ersten Makromolekülen mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung homogener Flüssigkeitsfilme durch die Durchgangsöffnung in den Spalt zwischen Abdeckung und Träger, ggf. automatisch, eingebracht. Entweder auf dem Träger oder der Oberfläche der Abdeckung, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommt, befinden sich zweite Makromoleküle in einer bekannten Anordnung von Spots. Nachdem die Flüssigkeit mit allen gewünschten Spots in Berührung gewesen ist, wird sie wieder entfernt und untersucht, ob und an welchen der Spots eine Reaktion der in der Flüssigkeit befindlichen zweiten Makromoleküle mit den ersten Makromolekülen, die entweder auf dem Träger oder der Abdeckung in einer regelmäßigen Anordnung von Spots vorliegen, stattgefunden hat.
Besonders einfach läßt sich eine solche Analyse durchführen, wenn erste Makromoleküle mit einer fluoreszierenden Gruppe eingesetzt werden, und die Analyse die Untersuchung der Fluoreszenz im Anschluß an die Reaktion umfaßt.
Um die Verteilung der Flüssigkeit in dem Spalt zu unterstützen und damit die Hybridisierungszeit zu verkürzen, wird bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Analyseverfahrens die Flüssigkeit mit Hilfe des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen in Bewegung gesetzt bzw. "gerührt".
Bei einem erfindungsgemäßen Analyseverfahren zur Untersuchung von Gewebeschnitten wird eine Flüssigkeit mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung homogener Flüssigkeitsfilme durch die Durchgangsöffnung in den Spalt zwischen Abdeckung und Träger, ggf. automatisch, eingebracht. Zwischen Träger und Abdeckung ist ein Gewebeschnitt eingebracht worden, der von der Flüssigkeit benetzt wird. Die Ausbreitung der Flüssigkeit bzw. die Reaktion der Flüssigkeit mit dem Gewebematerial kann dann untersucht werden.
Unabhängiger Schutz wird auch für eine Abdeckplatte beansprucht, die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen eingesetzt werden kann und die dazu notwendigen Merkmale aufweist. Insbesondere können besondere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abdeckplatte einen oder mehrere einstückig mit der Abdeckplatte ausgebildete Abstandshalter, einen Ansatz an der äußeren Kante, eine Nut, ein trichterförmiges Durchgangsloch, einen Kragen, der um das Durchgangsloch ausgebildet ist, und/oder eine aufgerauhte Seite, die der Flüssigkeit zugewendet sein wird, aufweisen. Vorzugsweise ist die Abdeckung aus Plastik, insbesondere biokompatiblem Plastik, gebildet. Weiterhin können bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abdeckplatte eine Vielzahl von glattwandigen Löchern, vorzugsweise Sackbohrungen und/oder eine Anordnung von Spots mit Makromolekülen auf derjenigen Fläche aufweisen, die der Flüssigkeit zugewendet sein wird. Besonders vorteilhaft ist eine transparente Abdeckplatte. Die Vorteile und Funktionsweisen der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind bereits oben bezüglich der besonderen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung umfaßt einen plattenförmigen Körper, vorzugsweise aus Kunststoff, mit mindestens einer Durchgangsbohrung, die die zwei Hauptflächen des plattenförmigen Körpers miteinander verbindet. In einer ersten Hauptfläche ist zumindest eine Oberflächenschallwellenerzeugungseinrichtung angeordnet. Die Oberflächenschallwellenerzeugungseinrichtung kann z. B. einen oder mehrere Interdigitaltransducer auf einem Chip umfassen, der im wesentlichen eben mit dem plattenförmigen Körper abschließt. Eine solche Bewegungseinrichtung eignet sich insbesondere als Abdeckplatte, die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Flüssigkeitsfilmes bzw. in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.
Im folgenden werden Ausführungsformen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. Verfahren im Detail anhand der anliegenden Figuren erläutert. Die Figuren sind schematischer Natur und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Dabei zeigt
Fig. 1 verschiedene Zeitpunkte bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in seitlichem Querschnitt,
Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abdeckplatte zum Einsatz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen, in seitlichem Querschnitt,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abdeckplatte zum Einsatz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen, in seitlichem Querschnitt,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung, in seitlichem Querschnitt,
Fig. 5a in seitlichem Querschnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen während des Einsatzes,
Fig. 5b eine Schnittansicht in Richtung A-A der Fig. 5a,
Fig. 6a eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abdeckplatte zum Einsatz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen in Draufsicht,
Fig. 6b einen seitlichen Querschnitt der Abdeckplatte in Richtung B-B der Fig. 6a während des Einsatzes, und
Fig. 7 eine Teildraufsicht auf ein Detail einer erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung.
Fig. 1a bis 1c zeigen den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Schritten. Auf einem Träger 1, z. B. einem Glasplättchen, befinden sich in regelmäßiger Anordnung Spots 19, die Makromoleküle umfassen, wobei bekannt ist, welche Makromoleküle an welchen Spots 19 vorhanden sind. Fig. 1 zeigt Querschnitte. Die Anordnung der Spots 19 ist in zwei Dimensionen in Art eines Arrays regelmäßig.
Auf dem Träger 1 befindet sich ein Abstandshalter 5 bzw. mehrere Abstandshalter. Der Abstandshalter kann z. B. ein Ring um die regelmäßige Anordnung der Spots 19 sein, der Durchbrüche aufweist. Ebenso können mehrere Abstandshalter 5 vorgesehen sein, die um die Anordnung 19 herum angeordnet sind. Auf den Abstandshaltern stützt sich eine Abdeckung 3 ab, so daß ein Spalt 9 zwischen Abdeckung 3 und Träger 1 in der Größenordnung von 100 µm entsteht. Als Material der Abdeckung eignet sich lebensmittelechter Kunststoff. Die dem Spalt zugewandten Seiten der Abdeckplatte 3 bzw. des Trägers 1 sind mit 22 bzw. 2 bezeichnet. Im Außenbereich der Abdeckung 3 weist diese einen Ansatz 21 auf, bei dem der Abstand zwischen Abdeckung 3 und Träger 1 vergrößert ist. In der Abdeckung 3 ist eine Durchgangsöffnung 7 vorgesehen. In Fig. 1 ist Flüssigkeit 11 gezeigt, die durch die Durchgangsöffnung 7 in Richtung 13 eingefüllt wird und sich in dem Spalt 9 in Richtung der Pfeile 15 ausbreitet.
Abweichend von der gezeigten Ausführungsform können der bzw. die Abstandshalter 5 auch einstückig mit der Abdeckung 3 ausgebildet sein.
Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchführen. Zum Einsatz kommt entweder ein Träger 1, auf dem die Spots 19 bereits aufgebracht sind, oder es werden die Spots z. B. mit einem Pipettierroboter in regelmäßiger Anordnung auf den Träger 1 aufgebracht. Über Abstandshalter 5 wird die Abdeckung 3 oberhalb der Anordnung der Spots 19 auf den Träger 1 aufgelegt und angepreßt, so daß durch die Abstandshalter 5 ein definierter Abstand gewährleistet wird. Durch das Loch 7 wird in Richtung 13 Probenflüssigkeit 11 gegeben. Dies kann z. B. mit einer Pipette oder automatisiert mit einem Pipettierroboter geschehen. Aufgrund des geringen Abstandes zwischen Abdeckung 3 und bespottetem Träger 1 treten Kapillarkräfte auf, die dafür sorgen, daß die Probenflüssigkeit 11 in den Spalt 9 gezogen wird und sich dort im wesentlichen kreisförmig und konzentrisch um das Loch 7 herum verteilt. Die Oberfläche 22 der Abdeckung 3 ist aufgerauht und verlangsamt so zur besseren Kontrolle das Fließen der Flüssigkeit. Der Grad der Rauhigkeit wird ggf. im Vorhinein experimentell ermittelt und hängt von der Viskosität bzw. der Oberflächenspannung der Probenflüssigkeit ab. Die Flüssigkeit liegt an den Rändern 17 frei und wird dort nur durch die Oberflächenspannung der Menisken 17 gehalten. In dem Spalt 9 befindliche Luft wird automatisch zur Seite entweichen, so daß keine Luftblasen im Flüssigkeitsfilm vorkommen.
In der Probenflüssigkeit 11 befindliche Probenmoleküle haben jetzt die Gelegenheit, mit Makromolekülen der Spots 19 zu reagieren. Nach Entfernung der Flüssigkeit 11 kann untersucht werden, an welchen Spots 19 eine Reaktion stattgefunden hat, um so Information über die in der Flüssigkeit 11 enthaltenen Probenmoleküle zu erhalten. Geeigneterweise sind die Probenmoleküle in der Flüssigkeit fluoreszenzmarkiert, so daß die Analyse durch Untersuchung der Fluoreszenz geschehen kann.
Durch den Ansatz 21 wird verhindert, daß z. B. bei übermäßigem Befüllen des Spaltes 9 die Flüssigkeit den Bereich der regelmäßigen Anordnung aus Spots 19 verlassen kann, da im Bereich des Ansatzes 21 aufgrund des größeren Abstandes die Kapillarkräfte nicht mehr zur Ausbreitung der Flüssigkeit 11 wirken können. Die Abstandshalter 5 können entsprechend der Darstellung innerhalb des von dem Ansatz 21 definierten Bereich angeordnet sein, ebenso aber auch in dem Ansatz selbst angreifen.
Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der Fig. 6a und 6b ist anstelle des Ansatzes 21 eine glattwandige Nut 41 in der Abdeckplatte 43 vorgesehen. Fig. 6a zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommen soll, und Fig. 6b zeigt einen Querschnitt B-B, wobei zur Illustration zusätzlich ein Träger 1 mit einer Flüssigkeit 11 gezeigt ist, um die Wirkungsweise während des Betriebes zu verdeutlichen. In Fig. 6a ist die mögliche Position der Abstandshalter 5 angedeutet, die in der seitlichen Querschnittsansicht der Fig. 6b sichtbar sind. Die Nut 41 ist um das Durchgangsloch 25 angeordnet und hat eine größere Breite als der Abstand von Träger und Abdeckung 43 während des Einsatzes. Durch die Nut 41 wird der Abstand zwischen der Abdeckung 43 und dem Träger vergrößert, so daß sich die Flüssigkeit nicht aufgrund der Kapillarwirkung in den Bereich der Nut ausbreiten kann. Die Nut kann eine beliebige laterale Form haben, um so die Flüssigkeit in die gewünschten Bereiche zu bringen. Die Abstandshalter können innerhalb oder außerhalb des von der Nut 41 definierten Bereiches angeordnet werden.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform befinden sich die Spots 19 nicht auf der Oberfläche 2 des Trägers 1, sondern auf der Oberfläche 22 der Abdeckung 3. Bei einer solchen Ausführungsform muß die Abdeckung 3 nur einfach mit Abstandshaltern auf ein Trägergläschen 1, z. B. ein Mikroskopdeckgläschen, aufgesetzt werden und ist einsatzbereit.
Eine Ausführungsform ohne Spots 19 eignet sich z. B. zur Untersuchung von Gewebeschnitten, die zwischen der Abdeckung und dem Träger plaziert werden und mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht werden, die durch das Durchgangsloch eingefüllt wird.
Die beschriebenen Ausführungsformen können auch durch ein Septum befüllt werden, durch das zur Befüllung eine Spritze eingeführt wird. Nach Entfernen der Spritze schließt sich das Septum wieder.
Die beschriebenen Ausführungsformen zeigen die Abdeckung oberhalb des Trägers. Aufgrund der Wirkung der Kapillarkräfte in dem Spalt zwischen Träger und Abdeckplatte ist die Orientierung der Vorrichtung im Raum unerheblich. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können also auch mit dem Träger oberhalb der Abdeckung, also bezüglich der gezeigten Figuren "über Kopf", eingesetzt werden.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer Abdeckung 3 gezeigt, die anstelle der Abdeckung in Fig. 1 eingesetzt werden kann. Um die Durchgangsöffnung 7 herum befindet sich ein Kragen 23, vorzugsweise einstückig mit der Abdeckplatte 13 ausgebildet. Ein solcher Kragen ermöglicht eine leichtere Befüllung der Durchgangsöffnung 7.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Durchgangsöffnung 25 trichterförmig ausgestaltet ist, um eine Befüllung zu erleichtern. Dabei kann die trichterförmige Öffnung 25 so ausgestaltet sein, daß sie z. B. mit herkömmlichen Eppendorf-Pipetten befüllt werden kann.
Eine erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. Gezeigt ist eine Ausführungsform mit einer trichterförmigen Öffnung 25. Selbstverständlich können auch andere Öffnungsformen vorgesehen sein, wie sie z. B. mit Bezug zu den Fig. 1 oder 2 beschrieben sind. In der Fläche 22 der Platte 27, die beim Betrieb der Bewegungseinrichtung mit der Flüssigkeit in Verbindung ist, ist eine Vertiefung 28 vorgesehen, in die ein piezoelektrischer Chip 31 aus Quarz oder Lithiumniobat eingeklebt ist. Der verwendete Kleber 39 füllt den Spalt zwischen Chip 31 und Vertiefung 28 aus. An der mit der Oberfläche 22 koplanaren Fläche des Chips 31 befindet sich mindestens ein Interdigitaltransducer, der in der gezeigten Darstellung nicht sichtbar ist. Dieser Interdigitaltransducer umfaßt mindestens zwei Elektroden mit fingerartig ineinander greifenden Fortsätzen, wie sie z. B. in der Oberflächenwellenfiltertechnologie als Wandler eingesetzt werden. Der Hohlraum 28 kann z. B. mit einem entsprechenden Füllmaterial aufgefüllt sein, das den Chip 31 hält. Die Elektroden des Interdigitaltransducers sind mit nicht gezeigten elektrischen Verbindungen verbunden, die ein Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an den Interdigitaltransducer erlauben. Diese elektrischen Verbindungen können z. B. durch den plattenförmigen Körper 27 zu der Oberfläche geführt sein, die der Oberfläche 22 gegenüberliegt. Wird die erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht, so ist auch der mindestens eine Interdigitaltransducer auf dem Festkörperchip 31 mit der Flüssigkeit in Kontakt. Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an die Elektroden des Interdigitaltransducers bewirkt in bekannter Weise die Erzeugung einer Oberflächenschallwelle auf der Oberfläche des Festkörperchips 31, die koplanar mit der Fläche 22 des plattenförmigen Körpers 27 ist. Ist der plattenförmige Körper 27 mit einer Flüssigkeit in Verbindung, so überträgt die Oberflächenschallwelle ihren Impuls auf diese Flüssigkeit und führt zu deren Bewegung bzw. Durchmischung. Bei einer anderen Ausgestaltung werden die Interdigitaltransducer durch Einstrahlen eines elektrischen Wechselfeldes drahtlos angesteuert. Dazu werden die Elektroden in geeigneter Weise mit einer Empfangseinrichtung (Antenne) verbunden, die ebenfalls auf dem Chip angeordnet sein kann.
In Fig. 5 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines dünnen homogenen Flüssigkeitsfilmes gezeigt, bei der als Abdeckung eine erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung eingesetzt wird. Die Ausführungsform dieser Bewegungseinrichtung umfaßt zusätzliche Sackbohrungen 29, deren laterale Ausdehnung größer als die Höhe des Spaltes zwischen Abdeckung 27 und Träger 1 ist, die durch nicht gezeigte Abstandshalter aufrecht erhalten wird, wie es auch in Fig. 1 erkennbar ist. Die Flüssigkeit 11 ist bereits durch die Kapillarkräfte in dem Spalt zwischen der Abdeckung 27 und dem Trägermaterial 1 ausgebreitet und bedeckt die Spots 19. Fig. 5a zeigt den Querschnitt der Vorrichtung beim Einsatz.
Zur Erläuterung zeigt Fig. 5b den Blick von unten auf die Oberfläche 22 der Abdeckung 27. Eine Vielzahl von Sackbohrungen 29 ist erkennbar, die um die Durchgangsöffnung 25 angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber ist die Vertiefung 28 zur Aufnahme des Chips 31 zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen nicht gezeigt.
Diese Ausführungsform kann wie folgt eingesetzt werden. Nach Befüllung des Spaltes mit Flüssigkeit 11 durch die Öffnung 25 breitet sich die Flüssigkeit, bewirkt durch die Kapillarkräfte, lateral aus und bedeckt die Spots 19. An die Elektroden des auf dem Chip 31 befindlichen mindestens einen Interdigitaltransducers wird ein elektrisches Wechselfeld in der Größenordnung von 10 bis einigen 100 MHz angelegt, um eine Oberflächenschallwelle in der Ebene der Fläche 22 zu erzeugen. Die Oberflächenschallwelle überträgt ihren Impuls auf die Flüssigkeit 11 und führt so zu einer effektiven Durchmischung bzw. Verteilung der Flüssigkeit 11.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Chips 31 mit mehreren Interdigitaltransducern 50, die lateral versetzt angeordnet sind. Eine nicht maßstabsgetreue Draufsicht auf die Oberfläche eines solchen Chips 31, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommt, zeigt Fig. 7. Die Darstellung ist nur schematisch. Die tatsächliche Ausführung umfaßt z. B. jeweils eine viel größere Anzahl fingerartiger Elektrodenfortsätze. Nicht gezeigt sind der Übersichtlichkeit halber die Anschlußgeometrien für die Elektroden der Interdigitaltransducer 50. Die Interdigitaltransducer werden zu unterschiedlichen ggf. vorbestimmten Zeitpunkten während des Betriebes angesteuert, um die Flüssigkeit zu verschiedenen Zeitpunkten von verschiedenen Stellen aus in Bewegung zu versetzen. So kann ggf. eine nicht-stationäre Bewegung erzeugt werden. Die Interdigitaltransducer 50 können auch parallel zueinander verschaltet werden, so daß nur zwei Anschlußdrähte an den Chip 31 notwendig sind. Bei einer solchen Ausführungsform haben die Interdigitaltransducer 50 unterschiedliche Resonanzfrequenzen, was durch einen unterschiedlichen Fingerabstand hervorgerufen werden kann, der jedoch in der schematischen Fig. 7 nicht berücksichtigt ist. Je nach angelegter Frequenz wird dann ein anderer Interdigitaltransducer zur Erzeugung einer Oberflächenschallwelle angeregt.
Ein ähnlicher Effekt läßt sich selbstverständlich dadurch erreichen, daß in einer Abdeckung mehrere Chips mit Interdigitaltransducern vorgesehen sind.
Die Erfindung umfaßt sowohl gesamte Vorrichtungen zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen als auch isolierte Abdeckungen bzw. Bewegungseinrichtungen, wie sie z. B. in Fig. 2, 3 oder 4 gezeigt sind. Selbstverständlich können die entsprechenden Ausführungsformen auch Merkmale der anderen Ausführungsformen mit umfassen bzw. verschiedene der gezeigten Ausführungsformen kombinieren. So kann z. B. eine erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung bereits einstückig ausgebildete Abstandshalter 5 oder z. B. auf der Oberfläche 22 Spots 19 aus Makromolekülen umfassen.
Alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der erfindungsgemäßen Abdeckungen bzw. der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung können selbstverständlich auch mehrere Durchgangsöffnungen zur parallelen Befüllung entweder des gleichen oder unterschiedlicher Arrays aus Spots 19 umfassen.
Die Erfindung ermöglicht ein einfaches, schnelles und kostengünstiges Durchführen von Analyseexperimenten, im speziellen DNA-Analyseexperimenten. Aufgrund der einfachen und schnellen Durchführung eignen sich die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren auch gut zum DNA-Screening, bei dem viele Experimente nacheinander oder parallel zueinander durchgeführt werden müssen.
Die Justage und Ausrichtung ist aufgrund der Abstandshalter und die Befüllung durch die Durchgangsöffnung einfach und problemlos.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes mit
einem im wesentlichen ebenen Träger (1),
einer im wesentlichen ebenen Abdeckung (3, 27, 43) mit zumindest einer Durchgangsbohrung (7, 25), und
einem oder mehreren Abstandshaltern (5), die derart ausgestaltet sind, daß sie die Abdeckung (3, 27, 43) und den Träger (1) derart in einem gleichmäßigen Abstand voneinander halten können, daß eine Flüssigkeit (11) zwischen ihnen sowohl mit dem Träger (1) als auch mit der Abdeckung (3, 27, 43) in Verbindung bleibt und sich aufgrund der Kapillarwirkung ausbreitet,
wobei der bzw. die Abstandshalter (5) den Zwischenraum zwischen Träger (1) und Abdeckung (3, 27, 43) nicht vollständig abschließt bzw. abschließen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der bzw. die Abstandshalter (5) einstückig mit der Abdeckung (3) gebildet sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der bzw. die Abstandshalter (5) eine Höhe haben, die kleiner oder gleich dem kleinsten Durchmesser der Durchgangsbohrung (7, 25) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Abdeckung (3) und/oder der Träger (1) periphere, von dem zumindest einen Durchgangsloch (7) entfernte Bereiche mit einem Ansatz (21) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Abdeckung (43) und/oder der Träger (1) eine das Durchgangsloch (7) umgebende, vorzugsweise glattwandige Nut (41) in der den Abstandshaltern (1) zugewandten Fläche aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die bzw. das Durchgangsloch (25) trichterförmig ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Durchgangsloch auf der Seite der Abdeckung (3), die während des Einsatzes der Vorrichtung dem Träger (1) abgewandt ist, einen das Durchgangsloch (7) umgebenden Kragen (23) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Abdeckung (3, 27, 43) aus Kunststoff, vorzugsweise biokompatiblem Kunststoff, gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Abdeckung (3, 27, 43) aus transparentem Material besteht, vorzugsweise aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylenterephtalat (PET).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Abdeckung (3, 27, 43) auf der den Abstandshaltern (5) zugewandten Seite (22) aufgerauht ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit mindestens einer Bewegungseinrichtung (31) zum Mischen und/oder Verteilen einer zwischen dem Träger (1) und der Abdeckplatte (27) befindlichen Flüssigkeit (11), vorzugsweise einer Einrichtung zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Bewegungseinrichtung einen piezoelektrischen Chip (31), vorzugsweise aus Lithiumniobat oder Quarz, mit mindestens einem Interdigitaltransducer (50) zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen umfaßt, der in der Fläche (22) der Abdeckung (27) oder auf der Fläche (2) des Trägers (1), die jeweils den Abstandshaltern (5) zugewandt sind, derart angeordnet ist, daß der mindestens eine Interdigitaltransducer (50) auf dem piezoelektrischen Chip (31) während des Einsatzes der Vorrichtung mit der Flüssigkeit (11) wechselwirkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, mit einer Bewegungseinrichtung mit mehreren vorzugsweise lateral versetzt zueinander angeordneten Interdigitaltransducern (50).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, mit einer vorzugsweise biokompatiblen Schutzschicht zumindest auf der Bewegungseinrichtung (31).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die den Abstandshaltern zugewandte Fläche (22) der Abdeckung (27) und/oder des Trägers (1) eine Vielzahl von Löchern (29), vorzugsweise glattwandigen Sackbohrungen, aufweist, deren laterale Ausmaße größer als die Höhe der Abstandshalter (5) sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der der bzw. die Abstandshalter eine Höhe von etwa 30 µm bis 1 mm hat bzw. haben.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit in einer regelmäßigen Anordnung von Spots (19) aufgebrachten Makromolekülen auf derjenigen Oberfläche (2) des Trägers (1) oder derjenigen Oberfläche (22) der Abdeckung (3, 27, 43), die während des Einsatzes der Vorrichtung (11) mit der Flüssigkeit in Berührung ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die regelmäßige Anordnung von Spots (19) auf der Abdeckung (3, 27, 43) angeordnet ist.

19. Verfahren zur Erzeugung eines dünnen Flüssigkeitsfilmes, bei dem eine Flüssigkeit (11) durch eine Durchgangsöffnung (7, 25) einer Abdeckung (3, 27, 43) in einen Spalt zwischen der Abdeckung (3, 27, 43) und einem Träger (1) eingebracht wird, der in einem gleichmäßigen Abstand von der Abdeckung (3, 27, 43) angeordnet ist, wobei der Abstand und die Benetzungseigenschaften des Trägers (1) und der Abdeckung (3, 27, 43) so gewählt werden, daß die Flüssigkeit (11) sowohl mit der Abdeckung (3, 27, 43) als auch mit dem Träger (1) in Verbindung steht und die Flüssigkeit (11) sich aufgrund der Kapillarkräfte ausbreitet.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der kleinste Durchmesser der Durchgangsbohrung (7, 25) größer oder gleich dem Abstand zwischen Träger (1) und Abdeckung (3, 27, 43) gewählt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, bei dem die Flüssigkeit (11) durch die Durchgangsöffnung (7, 25) automatisiert, z. B. mit einem Pipettierroboter, eingebracht wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem die Flüssigkeit (11) durch Applikation von Oberflächenschallwellen in Bewegung gesetzt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem mehrere Oberflächenschallwellen vorzugsweise unterschiedlicher Frequenz, die an verschiedenen Orten mit der Flüssigkeit wechselwirken, zu verschiedenen Zeitpunkten nach einem vorbestimmten Programm appliziert werden.

24. Analyseverfahren zur Untersuchung von Makromolekülen, bei dem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23 eingesetzt wird, um eine Flüssigkeit (11) mit ersten Makromolekülen in einen Spalt (9) zwischen einer Abdeckung (3, 27, 43) und einem Träger (1) zu befördern, wobei zweite Makromoleküle in einer Anordnung von Spots (19) an der Abdeckung oder dem Träger gebunden sind, und untersucht wird, an welchen der Spots (19) und/oder in welchem Maße eine Reaktion zwischen den ersten und zweiten Makromolekülen stattgefunden hat.

25. Analyseverfahren nach Anspruch 24, bei dem die ersten Makromoleküle in der Flüssigkeit (11) eine fluoreszierende Gruppe umfaßen und zur Untersuchung, an welchen der Spots (19) und/oder in welchem Maße eine Reaktion zwischen den ersten und zweiten Makromolekülen stattgefunden hat, die Fluoreszenz untersucht wird.

26. Analyseverfahren zur Untersuchung von Gewebeschnitten, bei dem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23 eingesetzt wird, um einen Gewebeschnitt mit einer Flüssigkeit zu benetzen, wobei der Gewebeschnitt zwischen die Abdeckung (3, 27, 43) und den Träger (1) eingebracht wird.

27. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 als Reaktor zur Analyse von Makromolekülen mit einem Analyseverfahren gemäß einem der Ansprüche 24 oder 25.

28. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Durchführung eines Analyseverfahrens gemäß Anspruch 26.

29. Abdeckung zum Einsatz in einer Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Flüssigkeitsfilmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 oder zum Einsatz in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 26.

30. Bewegungseinrichtung zur Bewegung von Flüssigkeiten, insbesondere zum Einsatz als Abdeckung (27) in einer Vorrichtung nach Anspruch 11, einem Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, einem Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26 oder einer Verwendung nach einem der Ansprüche 27 oder 28, die folgendes umfaßt:

- einen plattenförmigen Körper (27) mit zwei Hauptflächen, vorzugsweise aus Kunststoff,

- mindestens eine Durchgangsbohrung (25), die die Hauptflächen des plattenförmigen Körpers (27) verbindet, und

- mindestens eine an einer ersten Hauptfläche (22) des plattenförmigen Körpers (27) angeordneten, vorzugsweise darin eingelassenen Oberflächenschallwellenerzeugungseinrichtung (31) zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen im wesentlichen in der Ebene dieser ersten Hauptfläche (22).

31. Bewegungseinrichtung nach Anspruch 30, bei der die Oberflächenschallwellenerzeugungseinrichtung einen Festkörperchip (31), vorzugsweise aus Lithiumniobat oder Quarz, mit zumindest einem Interdigitaltransducer (50) umfaßt und derart angeordnet ist, daß der mindestens eine Interdigitaltransducer (50) in der Ebene der ersten Hauptfläche (22) des plattenförmigen Körpers (27) angeordnet ist.

32. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 oder 31, mit einer vorzugsweise biokompatiblen Schutzbeschichtung auf der mindestens einen Oberflächenschallwellenerzeugungseinrichtung (31).

33. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, bei der das Durchgangsloch (25) sich zu der zweiten Hauptfläche des plattenförmigen Körpers (27) trichterförmig öffnet.

34. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, bei der um das Durchgangsloch (25) auf der zweiten Hauptfläche des plattenförmigen Körpers (27) ein Kragen angeordnet ist.

35. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, bei der die erste Hauptfläche (22) des plattenförmigen Körpers (27) aufgerauht ist.

36. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 35, bei der der plattenförmige Körper (27) aus biokompatiblem Kunststoff gebildet ist.

37. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 36, bei der der plattenförmige Körper (27) an der ersten Hauptfläche (22) einen oder mehrere Abstandshalter (5) umfaßt, die gegenüber einem weiteren plattenförmigen Körper (1) einen Abstand aufrecht erhalten können, der eine Größenordnung aufweist, daß eine Flüssigkeit zwischen den zwei plattenförmigen Körpern beide Körper (1, 27) berührt und sich aufgrund der Kapillarwirkung ausbreitet.

38. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 37, mit einer Vielzahl von Löchern (29) in der ersten Hauptfläche (22) des plattenförmigen Körpers (27), vorzugsweise glattwandigen Sackbohrungen.

39. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 38, mit einem Ansatz (21) in einer Hauptfläche (22) an der Außenkante des plattenförmigen Körpers (27).

40. Bewegungseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 38, mit einer vorzugsweise glattwandigen Nut (41) in einer Hauptfläche (22) des plattenförmigen Körpers.