DE102012015083B3

DE102012015083B3 - Dispenserkopf mit mehreren verschiebbaren Dispensern

Info

Publication number: DE102012015083B3
Application number: DE201210015083
Authority: DE
Inventors: Martin Horn; Daniel Phillips
Original assignee: Scienion GmbH
Current assignee: Scienion GmbH
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2032-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dispenserkopf (1) zum Dispensieren von flüssigen Proben, insbesondere in eine Mikrotiterplatte, mit mehreren Dispensern (2) zum Dispensieren der flüssigen Proben, insbesondere in ein Well der Mikrotiterplatte. Es wird vorgeschlagen, dass die einzelnen Dispenser (2) in dem Dispenserkopf (1) jeweils axial verschiebbar gelagert sind, so dass die einzelnen Dispenser (2) für einen Dispensiervorgang aus dem Dispenserkopf (1) herausgefahren werden können. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dispenserkopf zum Dispensieren von flüssigen Proben, insbesondere in eine Mikrotiterplatte.
Derartige Dispenserköpfe sind beispielsweise aus WO 2006/128662 A1 und WO 99/30168 A1 bekannt und weisen mehrere Mikrodispenser auf, die in dem Dispenserkopf nebeneinander angeordnet sind und unabhängig voneinander angesteuert werden können, um Mikrotropfen auszustoßen. Hierzu weisen die einzelnen Mikrodispenser jeweils einen Aktor (z. B. Piezoaktor, Solenoid) auf, der elektrisch angesteuert wird und bei einer Ansteuerung einen Mikrotropfen aus dem Mikrodispenser ausstößt.
Im Rahmen eines Dispensiervorgangs werden die herkömmlichen Dispenserköpfe beispielsweise über einer Mikrotiterplatte positioniert, so dass sich die Austrittsöffnungen der einzelnen Mikrodispenser jeweils über einem Well der Mikrotiterplatte befinden. Hierbei wird ein Well der Mikrotiterplatte also stets von demselben Mikrodispenser des Dispenserkopfs mit Probenflüssigkeit beschickt.
Nachteilig an diesen herkömmlichen Dispenserköpfen ist die Tatsache, dass bei einem Dispensiervorgang ein relativ großer Abstand zwischen der Austrittsöffnung der einzelnen Mikrodispenser und dem Boden des jeweiligen Wells der Mikrotiterplatte besteht. Dies ist problematisch, weil die Flugbahn der flüssigen Mikrotropfen zwischen der Austrittsöffnung der Mikrodispenser und dem Auftreffpunkt auf dem Boden des jeweiligen Wells durch äußere Störeffekte (z. B. elektrostatische Abstoßungen) beeinflusst werden kann. Es ist deshalb mit den herkömmlichen Dispenserköpfen schwierig, auf dem Boden eines Wells ein Array von mehreren nebeneinander liegenden Mikrotropfen aufzubringen, da die Flugbahn und damit auch der Auftreffpunkt auf dem Boden des jeweiligen Wells der Mikrotiterplatte durch störende äußere Effekte beeinflusst wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten Dispenserkopf zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Dispenserkopf gemäß dem Hauptanspruch bzw. durch ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren für einen derartigen Dispenserkopf gemäß dem unabhängigen Nebenanspruch gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die einzelnen Dispenser in dem Dispenserkopf nicht fest anzuordnen, sondern axial verschiebbar, so dass die einzelnen Dispenser für einen Dispensiervorgang aus dem Dispenserkopf herausgefahren werden können. Dies ermöglicht es vorteilhaft, die einzelnen Dispenser für einen Dispensiervorgang von oben nach unten in ein Well einer Mikrotiterplatte hineinzufahren, so dass sich die Austrittsöffnung des jeweiligen Dispensers nur knapp über dem Boden des jeweiligen Wells befindet. Durch das Herausfahren der Dispenser aus dem Dispenserkopf wird also die Länge der Flugbahn der einzelnen Mikrotropfen verkürzt, wodurch die Positioniergenauigkeit deutlich erhöht wird. Dies ermöglicht es wiederum, auf dem Boden des Wells ein Array von nebeneinander liegenden Mikrotropfen aufzubringen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Dispenserkopf mindestens einen Linearantrieb auf, um die einzelnen Dispenser aus dem Dispenserkopf auszufahren und/oder um die einzelnen Dispenser wieder in den Dispenserkopf einzufahren. Dieser Linearantrieb ist vorzugsweise als pneumatischer Linearantrieb realisiert und weist deshalb einen pneumatisch ausfahrbaren Kolben auf, der mit dem jeweiligen Dispenser gekoppelt ist und dadurch ein Ein- bzw. Ausfahren des jeweiligen Dispensers ermöglicht.
Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Funktionsprinzips des Linearantriebs nicht auf pneumatische Linearantriebe beschränkt, sondern beispielsweise auch mit einem elektromotorischen, elektromagnetischen (Solenoid), piezoelektrischen oder hydraulischen Linearantrieb realisierbar. Darüber hinaus kann auch ein Linearantrieb eingesetzt werden, der eine rotatorische Bewegung in eine Linearbewegung umwandelt.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Linearantrieb nicht notwendigerweise für das Einfahren und für das Ausfahren der Dispenser zuständig ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Dispenserkopf vielmehr mindestens ein Federelement auf, um die einzelnen Dispenser wieder in den Dispenserkopf einzufahren. Das Ausfahren eines Dispensers erfolgt hierbei also durch den Linearantrieb, während der jeweilige Dispenser durch das Federelement wieder in den Dispenserkopf eingefahren wird.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Dispenser im eingefahrenen Zustand vollständig in dem Dispenserkopf verborgen, d. h. die einzelnen Dispenser ragen dann mit ihrer Austrittsöffnung nicht aus dem Dispenserkopf heraus. Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Begriffe des Ein- bzw. Ausfahrens des Dispensers sind jedoch allgemein zu verstehen und nicht auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschränkt, bei dem die Dispenser im eingefahrenen Zustand vollständig in dem Dispenserkopf verborgen sind. Es ist also im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die einzelnen Dispenser auch im eingefahrenen Zustand noch aus dem Dispenserkopf herausragen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist den einzelnen Dispensern jeweils ein eigener Linearantrieb und/oder jeweils ein eigenes Federelement zugeordnet, so dass die einzelnen Dispenser unabhängig voneinander einfahrbar und/oder ausfahrbar sind. Die einzelnen Dispenser sind hierbei vorzugsweise jeweils in einem verschiebbaren Schlitten gelagert und mit dem Schlitten in dem Dispenserkopf axial verschiebbar. Die mechanische Kopplung zwischen den einzelnen Linearantrieben und den zugehörigen Dispensern bzw. den zugehörigen Schlitten erfolgt hierbei vorzugsweise durch ein Gelenk. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Gelenke durch eine lösbare Verbindung (z. B. eine Rastverbindung) mit dem zugehörigen Linearantrieb verbunden sind, so dass die einzelnen Schlitten mit dem darauf befindlichen Dispenser einfach aus dem Dispenserkopf entnommen werden können, indem die lösbare Verbindung gelöst wird.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die einzelnen Aktoren zum Ausstoßen der flüssigen Proben aus den Dispensern elektrisch betrieben. Beispielsweise kann es sich bei den Aktoren um Piezoaktoren handeln, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. Die elektrische Kontaktierung der einzelnen Aktoren erfolgt vorzugsweise durch jeweils einen Federkontakt. Diese Art der Kontaktierung ist vorteilhaft, weil die elektrische Verbindung zu den Dispensern mit den darin integrierten Aktoren auf diese Weise einfach gelöst werden kann, was beispielsweise bei einem Austausch eines Dispensers erforderlich ist. Die einzelnen Federkontakte sind hierbei vorzugsweise auf einer gemeinsamen Kontaktplatte angeordnet, wobei sich die Kontaktplatte quer zu den Dispensern erstreckt, die vorzugsweise nebeneinander in dem Dispenserkopf angeordnet sind.
Die einzelnen Dispenser können in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, wie beispielsweise in den eingangs zitierten Patentveröffentlichungen beschrieben ist. Die einzelnen Dispenser sind also vorzugsweise jeweils langgestreckt und entlang ihrer Längsachse verfahrbar. Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die einzelnen Dispenser in dem Dispenserkopf vorzugsweise nebeneinander angeordnet und im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Für einen Einsatz des erfindungsgemäßen Dispenserkopfs zur Dispensierung in eine Mikrotiterplatte ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Dispenser in einer Reihe in dem Dispenserkopf übereinstimmt mit der Anzahl der Wells in einer Reihe der Mikrotiterplatte, so dass jedem Dispenser der Reihe jeweils ein Well der Mikrotiterplatte zugeordnet ist.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die einzelnen Dispenser vorzugsweise als Mikrodispenser ausgebildet sind, die flüssige Proben mit einem Probenvolumen von weniger als 1 μl, 500 nl, 100 nl, 10 nl, 1 nl oder 500 pl dispensieren.
Ferner ist noch zu bemerken, dass die einzelnen Dispenser vorzugsweise über eine Schlauchverbindung befüllbar sind. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass es sich bei den einzelnen Dispensern um nicht-wiederbefüllbare Mikrodispenser handelt, wie sie beispielsweise in WO 2006/128662 A1 beschrieben sind.
Schließlich ist noch zu erwähnen, dass die einzelnen Dispenser in dem Dispenserkopf vorzugsweise mit einem Hub von mehr als 5 mm, 10 mm oder 15 mm bewegt werden können.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Einfahrbewegung und die Ausfahrbewegung der einzelnen Mikrodispenser durch Dämpfer gedämpft, um zu verhindern, dass durch eine zu abrupte Bewegung der Mikrodispenser Probenflüssigkeit austritt.
Vorzugsweise wird die Ausfahrbewegung der Mikrodispenser durch einen ersten Dämpfer gedämpft, während die Einfahrbewegung der Mikrodispenser durch einen zweiten Dämpfer gedämpft wird. Dies bietet die Möglichkeit, dass die Dämpfung beim Einfahren und beim Ausfahren der Mikrodispenser in unterschiedlicher Weise erfolgen kann. Die beiden Dämpfer haben deshalb vorzugsweise unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken.
Bei einer Realisierung des Linearantriebs als pneumatischer oder hydraulischer Linearantrieb können die Dämpfer beispielsweise als Drossel realisiert sein, die im Zulauf bzw. im Ablauf des Linearantriebs angeordnet ist.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen erfindungsgemäßen Dispenserkopf als einzelnes Bauteil beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung auch ein Dispensiersystem mit einem erfindungsgemäßen Dispenserkopf und einem zugehörigen Aufnahmebehälter zur Aufnahme der zu dispensierenden Proben, wobei es sich beispielsweise um eine Mikrotiterplatte handeln kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Dispensiersystem ist der Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Dispenser an ihrem oberen Anschlag innerhalb des Dispenserkopfs und der Oberseite des Aufnahmebehälters (z. B. Well einer Mikrotiterplatte) vorzugsweise kleiner als der maximale Hub der Dispenser, so dass die einzelnen Dispenser zum Dispensieren in den jeweiligen Aufnahmebehälter (z. B. Well einer Mikrotiterplatte) hineingefahren werden können.
Darüber hinaus ist der Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Dispenser an ihrem unteren Anschlag innerhalb des Dispenserkopfs und dem Boden des Aufnahmebehälters (z. B. Well einer Mikrotiterplatte) vorzugsweise kleiner als 5 mm, 2 mm, 1 mm oder sogar kleiner als 0,5 mm. Ein so kleiner Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Dispenser und dem Boden des Aufnahmebehälters ist vorteilhaft, weil die Flugbahn der flüssigen Proben dadurch so weit verkürzt wird, dass die Flugbahn durch äußere störende Einflüsse kaum beeinflusst wird.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass der Aufnahmebehälter (z. B. Well einer Mikrotiterplatte) ein bestimmtes Öffnungsmaß aufweist, während die einzelnen Dispenser ein bestimmtes Außenmaß aufweisen. Das Öffnungsmaß des Aufnahmebehälters ist vorzugsweise deutlich größer als das Außenmaß der Dispenser, so dass die einzelnen Dispenser innerhalb des Aufnahmebehälters in seitlicher Richtung mehrfach umpositioniert werden können, um auf den Boden des Aufnahmebehälters nebeneinander mehrere Proben dispensieren zu können. Dies ist wichtig, wenn auf den Boden des Aufnahmebehälters ein Array von zahlreichen Proben dispensiert werden soll.
Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Dispensiersystem vorzugsweise eine Positionierungseinrichtung, um den Dispenserkopf in seitlicher Richtung relativ zu dem Aufnahmebehälter zu positionieren. Zum einen ist dies wichtig, wenn auf den Boden des jeweiligen Wells der Mikrotiterplatte ein Array von zahlreichen nebeneinander liegenden Proben aufgebracht werden soll. Zum anderen ist die Positionierungseinrichtung aber auch erforderlich, um den Dispenserkopf als Ganzes in seitlicher Richtung zu positionieren.
Ferner umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren für einen erfindungsgemäßen Dispenserkopf, wobei die einzelnen Dispenser für einen Dispensiervorgang aus dem Dispenserkopf herausgefahren und anschließend wieder in den Dispenserkopf eingefahren werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird der ausgefahrene Dispenser innerhalb des jeweiligen Aufnahmebehälters (z. B. Well einer Mikrotiterplatte) in seitlicher Richtung mehrfach umpositioniert, um auf den Boden des jeweiligen Aufnahmebehälters (z. B. Well einer Mikrotiterplatte) mehrere nebeneinander liegende Proben aufbringen zu können.
Hierbei wird vorzugsweise ein Array von zahlreichen nebeneinander liegenden Proben auf den Boden des Aufnahmebehälters aufgebracht, wobei das Array der Proben mehr als 1, 2, 4, 5, 10, 20, 50 oder mehr als 100 Proben (Spots) umfassen kann.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Dispenserkopfs von schräg oben,
2 eine Perspektivansicht des Dispenserkopfs aus 1 von schräg unten,
3 eine Perspektivansicht des Dispenserkopfs aus den 1 und 2 von schräg unten, wobei zwei Abdeckungen abgenommen sind,
4 eine Perspektivansicht einer der beiden Abdeckungen des Dispenserkopfs,
5 eine Perspektivansicht der anderen Abdeckung des Dispenserkopfs,
6 eine perspektivische Detailansicht des Dispenserkopfs aus den 1 bis 5 im Bereich der mechanischen Kopplung zwischen Linearantrieben und Mikrodispensern,
7 eine perspektivische Detailansicht des Dispenserkopfs aus den 1 bis 6 im Bereich der Lagerung der einzelnen Mikrodispenser,
8 eine perspektivische Detailansicht des Dispenserkopfs aus den 1 bis 7 im Bereich der Schlauchanschlüsse der pneumatischen Linearantriebe,
9A eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dispensiersystems mit einem Dispenserkopf und einer Mikrotiterplatte vor einem Dispensiervorgang,
9B eine schematische Darstellung des Dispensiersystems gemäß 9A mit einem ausgefahrenen Mikrodispenser während eines Dispensiervorgangs,
10 das erfindungsgemäße Betriebsverfahren in Form eines Flussdiagramms,
11 eine schematische Aufsicht auf ein Well einer Mikrotiterplatte mit einem auf den Boden des Wells aufgebrachten Array von Mikrotropfen.
Die 1 bis 8 zeigen verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Dispenserkopfs 1, der beispielsweise eingesetzt werden kann, um Mikrotropfen mit einem Probenvolumen von weniger als 1 μl in die Wells einer Mikrotiterplatte zu dispensieren.
Hierzu weist der erfindungsgemäße Dispenserkopf 1 insgesamt acht Mikrodispenser 2 auf, die in dem Dispenserkopf 1 nebeneinander in einer Reihe angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet sind.
Die einzelnen Mikrodispenser 2 sind weitgehend in herkömmlicher Weise aufgebaut, wie beispielsweise in WO 99/30168 A1 beschrieben ist. So weisen die einzelnen Mikrodispenser 2 zum Ausstoßen der flüssigen Mikrotropfen jeweils einen Piezoaktor (nicht dargestellt) auf, der elektrisch angesteuert wird. Zur elektrischen Kontaktierung der Piezoaktoren der einzelnen Mikrodispenser 2 dient eine Kontaktplatte 3 mit insgesamt acht Federkontakten 4, die einen entsprechenden federnden elektrischen Kontakt mit den Piezoaktoren herstellen. Diese Art der elektrischen Kontaktierung der Piezoaktoren der einzelnen Mikrodispenser 2 ist vorteilhaft, weil diese elektrische Kontaktierung lösbar ist und dadurch eine Entnahme oder ein Austausch der Mikrodispenser 2 ermöglicht.
Die einzelnen Mikrodispenser 2 sind in dem Dispenserkopf 1 jeweils auf einem axial verschiebbaren Schlitten 5 gelagert, so dass die einzelnen Mikrodispenser 2 entsprechend auch axial verschiebbar sind, um die einzelnen Mikrodispenser 2 aus dem Dispenserkopf 1 herauszufahren oder in den Dispenserkopf 1 hineinzufahren. In 2 ist beispielsweise dargestellt, dass der in der Zeichnung ganz links dargestellte Mikrodispenser 2 in Pfeilrichtung aus dem Dispenserkopf 1 herausgefahren ist.
Vor einem Dispensiervorgang durch einen der Mikrodispenser 2 wird der jeweilige Mikrodispenser 2 aus dem Dispenserkopf 1 herausgefahren, um die Flugbahn der flüssigen Probe zwischen der Austrittsöffnung des jeweiligen Mikrodispensers 2 und dem Auftreffpunkt zu verkürzen. Diese Verkürzung der Flugbahn ist vorteilhaft, weil die Flugbahn dann weniger durch störende äußere Einflüsse verändert wird, was eine höhere Positionierungsgenauigkeit ermöglicht.
Zum Ausfahren der einzelnen Mikrodispenser 2 sind insgesamt acht pneumatische Linearantriebe 6 vorgesehen, die über jeweils einen Schlauchanschluss 7 von extern pneumatisch angesteuert werden können. Jeder der Linearantriebe 6 ist also einem der Mikrodispenser 2 zugeordnet, so dass die einzelnen Mikrodispenser 2 unabhängig voneinander ausgefahren werden können.
Zum Einfahren der einzelnen Mikrodispenser 2 weist der Dispenserkopf 1 dagegen jeweils ein Federelement auf, das die jeweiligen Mikrodispenser 2 ohne eine Aktivierung der zugehörigen Linearantriebe 6 wieder in den Dispenserkopf 1 einfährt.
Die einzelnen Linearantriebe 6 weisen jeweils einen pneumatisch ausfahrbaren Kolben 8 auf, der über ein Gelenk 9 mit dem zugehörigen Schlitten 5 mechanisch verbunden ist. Bei einem Ausfahren eines der Kolben 8 wird die Linearbewegung des Kolbens 8 also über das Gelenk 9 auf den zugehörigen Schlitten 5 übertragen, wodurch der in dem jeweiligen Schlitten 5 gelagerte Mikrodispenser 2 in axialer Richtung aus dem Dispenserkopf herausgefahren wird.
Die mechanische Verbindung zwischen dem Kolben 8 und dem Gelenk 9 erfolgt hierbei durch eine lösbare Rastverbindung. Hierzu ragen seitlich aus dem Kolben 8 Achsstummel 10 heraus, in die das Gelenk 9 einrasten kann. Diese lösbare Art der mechanischen Verbindung zwischen dem Kolben 8 und dem Gelenk 9 ist vorteilhaft, weil dadurch eine einfache Entnahme der einzelnen Mikrodispenser 2 aus dem Dispenserkopf 1 ermöglicht wird. Hierzu muss lediglich das Gelenk 9 von dem zugehörigen Achsstummel 10 gelöst werden. Anschließend kann das Gelenk 9 dann mit dem zugehörigen Schlitten 5 und dem darauf befindlichen Mikrodispenser 2 aus dem Dispenserkopf 1 entnommen werden, um beispielsweise den Mikrodispenser 2 auszutauschen.
Aus den 4 und 5 ist weiterhin ersichtlich, dass der Dispenserkopf 1 zwei abnehmbare Abdeckungen 11, 12 aufweist.
Ferner ist aus 7 ersichtlich, dass die einzelnen Mikrodispenser 2 in jeweils einem Spannblock 13 verschiebbar gelagert sind.
Die 9A und 9B zeigen ein erfindungsgemäßes Dispensiersystem vor einem Dispensiervorgang (vgl. 9A) und während eines Dispensiervorgangs (vgl. 9B).
Das Dispensiersystem weist einen Dispenserkopf 1 auf, der hier nur schematisch dargestellt ist, jedoch entsprechend den 1–8 ausgebildet sein kann, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Zusätzlich zu dem Dispenserkopf 1 weist das erfindungsgemäße Dispensiersystem eine Positionierungseinrichtung 14 auf, um den Dispenserkopf 1 in seitlicher Richtung zu positionieren, d. h. rechtwinklig zur Zeichenebene und in der Zeichenebene.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Dispensiersystem eine Mikrotiterplatte 15 mit zahlreichen (z. B. 6, 12, 24, 48, 96, 384, 1536) Wells 16 zur Aufnahme der von dem Dispenserkopf dispensierten Mikrotropfen.
Aus 9B ist ersichtlich, dass der in der Zeichnung links dargestellte Mikrodispenser 2 für einen Dispensiervorgang aus dem Dispenserkopf 1 axial herausgefahren wird, wobei der Mikrodispenser 2 gleichzeitig in das zugeordnete Well 16 der Mikrotiterplatte 15 hineingefahren wird. Hierbei durchfährt der Mikrodispenser 2 einen Hub h, der größer ist als ein Abstand d zwischen der Austrittsöffnung der Mikrodispenser 2 im eingefahrenen Zustand einerseits und der Oberseite der Mikrotiterplatte 15 andererseits. Dadurch wird erreicht, dass der Mikrodispenser 2 bei einem Dispensiervorgang mit seiner Austrittsöffnung in das zugehörige Well 16 der Mikrotiterplatte 15 hineinfährt.
Für einen Dispensiervorgang wird der Mikrodispenser so weit in das zugehörige Well 16 der Mikrotiterplatte 15 hineingefahren, dass zwischen einem Boden 17 des Wells 16 und der Austrittsöffnung des zugehörigen Mikrodispensers 2 nur ein Abstand a verbleibt, der im Bereich von 0,5–1 mm liegt. Die Flugbahn der dispensierten Mikrotropfen zwischen der Austrittsöffnung der ausgefahrenen Mikrodispenser 2 einerseits und dem Boden 17 der Wells 16 andererseits ist also extrem kurz, so dass die Flugbahn der Mikrotropfen durch äußere Einflüsse kaum gestört wird.
Im Folgenden wird nun das in 10 dargestellte Flussdiagramm erläutert, welches das erfindungsgemäße Betriebsverfahren beschreibt.
In einem ersten Schritt S1 wird zunächst der Dispenserkopf über der Mikrotiterplatte positioniert.
Anschließend wird dann einer der Mikrodispenser in einem Schritt S2 aus dem Dispenserkopf in ein Well der Mikrotiterplatte hineingefahren.
Daraufhin wird dann in einem Schritt S3 ein Mikrotröpfchen aus dem ausgefahrenen Mikrodispenser auf den Boden des Wells der Mikrotiterplatte abgegeben.
In einem Schritt S4 wird dann überprüft, ob in dem selben Well ein weiterer Dispensiervorgang erfolgen soll.
Falls dies der Fall ist, so wird der ausgefahrene Mikrodispenser innerhalb des selben Wells in einem Schritt S5 an die gewünschte seitliche Position umpositioniert und es wird mit dem Schritt S3 fortgefahren.
Andernfalls wird der Mikrodispenser dagegen in einem Schritt S6 wieder in den Dispenserkopf eingefahren.
In einem Schritt S7 wird dann geprüft, ob in einem anderen Well der Mikrotiterplatte ein Dispensiervorgang erfolgen soll.
Falls dies der Fall ist, so wird mit dem Schritt S1 fortgefahren.
Andernfalls ist das erfindungsgemäße Betriebsverfahren dagegen beendet.
Alternativ besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass ein anderer Mikrodispenser des Dispenserkopfs in das Well einfahren wird, so dass ein bestimmtes Well der Mikrotiterplatte nacheinander von verschiedenen Mikrodispensers des Dispenserkopfs mit Probenflüssigkeit beschickt werden kann.
11 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf ein Well 16 der Mikrotiterplatte 15, wobei ein Array 18 von Mikrotropfen 19 auf den Boden 17 des Wells 16 aufgebracht ist. In der Zeichnung umfasst das Array 18 der Mikrotropfen 19 insgesamt 16 Mikrotropfen. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die Anzahl der Mikrotropfen 19 innerhalb des Arrays 18 wesentlich größer ist. Die Abgabe von zahlreichen Mikrotropfen 19 innerhalb des selben Wells ist im Rahmen der Erfindung möglich, weil die einzelnen Mikrodispenser 2 ein Außenmaß A aufweisen, das wesentlich kleiner ist als ein entsprechendes Innenmaß I der einzelnen Wells 16. Dadurch ist es möglich, dass die einzelnen Mikrodispenser 2 im ausgefahrenen Zustand innerhalb des jeweiligen Wells 16 in seitlicher Richtung umpositioniert werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen vorangehenden Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Dispenserkopf
2: Mikrodispenser
3: Kontaktplatte
4: Federkontakte
5: Schlitten
6: Linearantrieb
7: Schlauchanschluss
8: Kolben
9: Gelenk
10: Achsstummel
11: Abdeckung
12: Abdeckung
13: Spannblock
14: Positionierungseinrichtung
15: Mikrotiterplatte
16: Wells
17: Boden des Wells
18: Array
19: Mikrotropfen
A: Außenmaß der Mikrodispenser
I: Innenmaß der Wells
h: Hub der Mikrodispenser
a: Abstand zwischen der Austrittsöffnung der ausgefahrenen Mikrodispenser und dem Boden des Wells
d: Abstand zwischen der Austrittsöffnung der eingefahrenen Mikrodispenser und der Oberseite der Mikrotiterplatte

Claims

Dispenserkopf (1) zum Dispensieren von flüssigen Proben (19), insbesondere in eine Mikrotiterplatte (15), mit mehreren Dispensern (2) zum Dispensieren der flüssigen Proben (19), insbesondere in ein Well (16) der Mikrotiterplatte (15), dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Dispenser (2) in dem Dispenserkopf (1) jeweils axial verschiebbar gelagert sind, so dass die einzelnen Dispenser (2) für einen Dispensiervorgang aus dem Dispenserkopf (1) herausgefahren werden können.
Dispenserkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Dispenserkopf (1) mindestens einen Linearantrieb (6) aufweist zum Ausfahren der einzelnen Dispenser (2) aus dem Dispenserkopf (1) und/oder zum Einfahren der einzelnen Dispenser (2) in den Dispenserkopf (1), und/oder b) dass der Linearantrieb (6) ein pneumatischer Linearantrieb (6) oder ein elektromotorischer Linearantrieb (6) oder eine piezoelektrischer Linearantrieb oder ein hydraulischer Linearantrieb ist, und/oder c) dass der Dispenserkopf (1) mindestens ein Federelement aufweist zum Einfahren der einzelnen Dispenser (2) in den Dispenserkopf (1).
Dispenserkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass den einzelnen Dispensern (2) jeweils ein eigener Linearantrieb (6) und/oder jeweils ein eigenes Federelement zugeordnet ist, so dass die einzelnen Dispenser (2) unabhängig voneinander einfahrbar und/oder ausfahrbar sind, und/oder b) dass die einzelnen Dispenser (2) in jeweils einem verschiebbaren Schlitten (5) gelagert und mit dem Schlitten (5) in dem Dispenserkopf (1) axial verschiebbar sind, und/oder c) dass die einzelnen Linearantriebe (6) durch jeweils ein Gelenk (9) mit dem zugehörigen Dispenser (2) oder dem zugehörigen Schlitten (5) verbunden sind, und/oder d) dass die einzelnen Gelenke (9) durch eine lösbare Verbindung, insbesondere durch eine Rastverbindung, mit dem zugehörigen Linearantrieb (6) verbunden sind, so dass die einzelnen Schlitten (5) mit dem darauf befindlichen Dispenser (2) aus dem Dispenserkopf (1) entnommen werden können, indem die lösbare Verbindung gelöst wird.
Dispenserkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Dispenser (2) jeweils einen elektrisch betriebenen Aktor zum Ausstoßen der flüssigen Proben (19) aufweisen, und/oder b) dass zur elektrischen Kontaktierung der einzelnen Aktoren jeweils ein Federkontakt (4) vorgesehen ist, und/oder c) dass die einzelnen Federkontakte (4) auf einer gemeinsamen Kontaktplatte (3) angeordnet sind, wobei sich die Kontaktplatte (3) quer zu den Dispensern (2) erstreckt.
Dispenserkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die einzelnen Dispenser (2) jeweils langgestreckt sind und entlang ihrer Längsachse verfahrbar sind, und/oder b) dass die einzelnen Dispenser (2) in dem Dispenserkopf (1) nebeneinander angeordnet und im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, und/oder c) dass die einzelnen Dispenser (2) jeweils Mikrodispenser sind, die flüssige Proben (19) mit einem Probenvolumen von weniger als 1 μl, 500 nl, 100 nl, 10 nl, 1 nl oder 500 pl dispensieren, und/oder d) dass die einzelnen Dispenser (2) über eine Schlauchverbindung befüllbar sind, und/oder e) dass die einzelnen Dispenser (2) jeweils einen Hub (h) von mehr als 5 mm, 10 mm oder 15 mm aufweisen.
Dispenserkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen mechanischen Dämpfer zum Dämpfen der Ausfahrbewegung des Dispensers (2) und/oder zum Dämpfen der Einfahrbewegung des Dispensers (2).
Dispenserkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein erster Dämpfer vorgesehen ist, der die Ausfahrbewegung des Dispensers (2) aus dem Dispenserkopf (1) heraus dämpft, und b) dass ein zweiter Dämpfer vorgesehen ist, der die Einfahrbewegung des Dispensers (2) in den Dispenserkopf (1) hinein dämpft, und c) dass der erste Dämpfer eine andere Dämpfungscharakteristik aufweist als der zweite Dämpfer.
Dispenserkopf nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Linearantrieb ein hydraulischer oder pneumatischer Linearantrieb ist, und b) dass der Dämpfer eine Drossel aufweist, die im Zulauf und/oder im Ablauf des Linearantriebs angeordnet ist, und/oder c) dass im Zulauf des Linearantriebs eine erste Drossel und im Ablauf des Linearantriebs eine zweite Drossel angeordnet ist, wobei die erste Drossel andere Drosseleigenschaften aufweist als die zweite Drossel.
Dispensiersystem mit a) einem Dispenserkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und b) mindestens einem Aufnahmebehälter (16) zur Aufnahme der zu dispensierenden Proben (19), insbesondere eine Mikrotiterplatte (15) mit zahlreichen Wells (16), wobei der Aufnahmebehälter (16) unter dem Dispenserkopf (1) angeordnet ist.
Dispensiersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Abstand (d) zwischen der Austrittsöffnung der Dispenser (2) an ihrem oberen Anschlag innerhalb des Dispenserkopfs (1) und der Oberseite des Aufnahmebehälters kleiner ist als der maximale Hub (h) der Dispenser (2), so dass die einzelnen Dispenser (2) in den Aufnahmebehälter hinein fahren können, und/oder b) dass der Abstand (a) zwischen der Austrittsöffnung der Dispenser (2) an ihrem unteren Anschlag innerhalb des Dispenserkopfs und dem Boden (17) des Aufnahmebehälters kleiner ist als 5 mm, 2 mm, 1 mm oder 0,5 mm, und/oder c) dass der Aufnahmebehälter eine bestimmtes Öffnungsmaß (I) und die einzelnen Dispenser (2) ein bestimmtes Außenmaß (A) aufweisen, wobei das Öffnungsmaß (I) des Aufnahmebehälters größer ist als das Außenmaß (A) der Dispenser (2), so dass die Dispenser (2) innerhalb des Aufnahmebehälters in seitlicher Richtung mehrfach umpositioniert werden können, um nebeneinander mehrere Proben (19) auf den Boden (17) des Aufnahmebehälters dispensieren zu können, und/oder d) dass das Dispensiersystem eine Positionierungseinrichtung (14) aufweist, um den Dispenserkopf (1) in seitlicher Richtung relativ zu dem Aufnahmebehälter (15, 16) zu positionieren.
Betriebsverfahren für einen Dispenserkopf (1) mit mehreren Dispensern (2), insbesondere für einen Dispenserkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ausfahren eines der Dispenser (2) aus dem Dispenserkopf (1) vor einem Dispensiervorgang, b) Dispensieren einer flüssigen Probe (19) aus dem ausgefahrenen Dispenser (2), c) Einfahren des ausgefahrenen Dispensers (2) in den Dispenserkopf (1) nach einem Dispensiervorgang.
Betriebsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Dispenser (2) zum Dispensieren der flüssigen Probe (19) jeweils von oben nach unten in einen oben offenen Aufnahmebehälter (15, 16) eingefahren werden, insbesondere in ein Well (16) einer Mikrotiterplatte (15), und/oder b) dass die einzelnen Dispenser (2) zum Dispensieren der flüssigen Probe (19) von oben so weit nach unten in den Aufnahmebehälter (15, 16) eingefahren werden, dass zwischen der Austrittsöffnung des Dispensers (2) und dem Boden (17) des Aufnahmebehälters (15, 16) ein Abstand von weniger als 5 mm, 2 mm, 1 mm oder 0,5 mm verbleibt.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einfahren eines der Dispenser (2) aus dem Dispenserkopf (1) von oben nach unten in einen oben offenen Aufnahmebehälter (16), insbesondere in ein Well (16) einer Mikrotiterplatte (15), b) Positionieren des Dispensers (2) in dem Aufnahmebehälter (16) in seitlicher Richtung in einer ersten Dispensierposition, c) Dispensieren einer ersten flüssigen Probe (19) auf den Boden (17) des Aufnahmebehälters (16) an der ersten Dispensierposition, d) Umpositionieren des Dispensers (2) in dem Aufnahmebehälter (16) in seitlicher Richtung in einer zweiten Dispensierposition, e) Dispensieren einer zweiten flüssigen Probe (19) auf den Boden (17) des Aufnahmebehälters (16) an der zweiten Dispensierposition.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, a) dass auf den Boden (17) des Aufnahmebehälters (16) ein Array (18) von nebeneinander liegenden und räumlich voneinander getrennten Proben (19) dispensiert wird, und/oder b) dass das Array (18) auf dem Boden (17) des Aufnahmebehälters mehr als 1, 2, 4, 5, 10, 20, 50 oder mehr als 100 Proben (19) umfasst.