DE20022875U1 - Device for receiving and dispensing liquid substances - Google Patents

Device for receiving and dispensing liquid substances

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Description

I U1234 Patentanwaltsbüro Pfeiffer & Partner, Winzerlaer Str. 10, 07745 Jena II U1234 Patent Attorney Office Pfeiffer & Partner, Winzerlaer Str. 10, 07745 Jena I

Vorrichtung zur Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen
Beschreibung
Device for receiving and dispensing liquid substances
Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontrollierten Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen, vorzugsweise zur Aufnahme und Abgabe aus respektive in Mikro- und Nanotiterplatten, wobei gleichzeitig bevorzugt alle Kavitäten wenigstens einer Zeile einer Titerplatte erfaßt werden können.The invention relates to a device for the controlled uptake and dispensing of liquid substances, preferably for uptake and dispensing from or into micro- and nanotiter plates, wherein preferably all cavities of at least one row of a titer plate can be detected simultaneously.

&iacgr;&ogr; Im makroskopischen Bereich sind Saugheber zur Aufnahme größerer Volumina bekannt, bei denen voneinander gleichbeabstandete Pipetten in Form eines Rechens vorgesehen sind, wobei alle Pipetten gemeinsam mit einem mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Ballon, Kolben oder ähnlichen Baugruppe verbunden sind, so daß gleichzeitig aus mehreren nebeneinander angeordneten Behältnissen eine flüssige Substanz entnommen werden kann.&iacgr;&ogr; In the macroscopic area, suction lifters for the absorption of larger volumes are known in which pipettes are provided in the form of a rake and are equally spaced from one another, whereby all pipettes are connected together to a balloon, piston or similar assembly that can be subjected to overpressure or underpressure, so that a liquid substance can be removed simultaneously from several containers arranged next to one another.

Auch ist ein Reaktor für mikrochemische und/oder mikrobiologische Reaktionen, der eine Pipette mit einem Dosieransatz umfaßt, bekannt (DE 196 42 777 Al), wobei in der Pipette in der Nähe ihres unteren, verengten Endes ein reaktiver Festphasenträger mit mindestens einem immobilisierten Reaktionspartner vorgesehen ist. Derartige Bauformen, wie auch in DE 197 23 469 Al beschriebene, lassen sich aus mechanischen Gründen nicht beliebig miniaturisieren und sind auch nicht Gegenstand vorliegender Erfindung.A reactor for microchemical and/or microbiological reactions comprising a pipette with a dosing attachment is also known (DE 196 42 777 A1), wherein a reactive solid phase carrier with at least one immobilized reaction partner is provided in the pipette near its lower, narrowed end. Such designs, as also described in DE 197 23 469 A1, cannot be miniaturized at will for mechanical reasons and are also not the subject of the present invention.

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Vorzugsweise ist die Oberfläche dieser Erhebung außen und innen hydrophob bzw. Lösungsmittel abweisend durch eine chemische Beschichtung oder durch eine physikalische Strukturierung oder Kombinationen von beiden (z.B. einer selbstreinigenden Oberfläche "self cleaning surface') auszuführen.Preferably, the surface of this elevation is made hydrophobic or solvent-repellent on the outside and inside by means of a chemical coating or by means of a physical structuring or combinations of both (e.g. a self-cleaning surface).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit Hilfe derer aus Mikro- oder Nanotiterplatten gleichzeitig eine Vielzahl auch unterschiedlicher flüssiger Substanzen aumehmbar, im selben Raster in, wenn gefordert, definierten Teilvolumina wieder abgebbar sind und die Möglichkeit zur Durchführung einer oder mehrerer chemischer oderThe invention is based on the object of specifying a device with the aid of which a large number of different liquid substances can be taken from microtiter or nanotiter plates at the same time, can be released again in the same grid in, if required, defined partial volumes and the possibility of carrying out one or more chemical or

biologischer Reaktionen in der Vorrichtung selbst gegeben und eine gleichzeitige Aufnahme von flüssigen Substanzen unterschiedlicher Viskosität ermöglicht sein soll.biological reactions in the device itself and the simultaneous absorption of liquid substances of different viscosities should be possible.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachgeordneten Ansprüche erfaßt.The problem is solved by the characterizing features of the first claim. Advantageous embodiments are covered by the subordinate claims.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zumindest in einer Zeile voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen vorgesehen sind, dieThe essence of the invention is that at least in one row, capillary cannulas are provided which are equally spaced from one another and

&iacgr;&ogr; gemeinsam mit einer mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer in eine kommunizierende Verbindung gebracht sind, wobei die Kapillarkanülen in eine Platte eingelassen sind und zumindest den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden eine siebartige Membran zugeordnet ist und oberhalb jedes Kapillarkanülenendes jeweils ein Raum&iacgr;&ogr; are brought into a communicating connection with a chamber which can be subjected to an overpressure or a negative pressure, wherein the capillary cannulas are embedded in a plate and a sieve-like membrane is assigned to at least the capillary cannula ends on the inside of the pressure chamber and a space is provided above each capillary cannula end

is zur Aumahmemöghchkeit einer flüssigen Substanz vorgesehen ist, innerhalb derer die Möglichkeit zur Durchführung chemischer oder biologischer Reaktionen besteht, wobei die Räume voneinander getrennt und alle Räume gemeinsam innerhalb der mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer angeordnet sind, wobei die Kapillarkanülen so ausgeführt sind, daß ihr Innenvolumen kleiner ist, als das von jeder Kapillare zugeordneten Raum aufhehmbaren Volumen.is intended for the absorption of a liquid substance within which it is possible to carry out chemical or biological reactions, whereby the chambers are separated from one another and all chambers are arranged together within the chamber which can be subjected to an overpressure or negative pressure, whereby the capillary cannulas are designed in such a way that their internal volume is smaller than the volume which can be absorbed by the space assigned to each capillary.

Vorliegende Erfindung erlaubt einen hochparallelen Flüssigkeitstransfer und die Entnahme von Substanz, insbesondere aus beliebig ausgeführten Mikro- oder Naraotiterplatten oder vergleichbaren Behältnissen.The present invention allows a highly parallel liquid transfer and the removal of substance, in particular from any designed micro or nano titer plates or comparable containers.

Die vorgeschlagene Vorrichtung kann sowohl für festphasengekoppelte Synthesen als insbesondere auch für eine Flüssigphasen-Synthesen in allen Varianten Verwendung finden. Der entscheidende Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß gleichzeitig definierte Volumina unterschiedlicher Viskosität aufhehm- und abgebbar sind, wobei ein hochparalleler und effizienter Flüssigkeitstransfer gewährleistet ist.The proposed device can be used for solid-phase coupled syntheses as well as for liquid-phase syntheses in all variants. The decisive advantage of the device is that defined volumes of different viscosities can be absorbed and released simultaneously, ensuring a highly parallel and efficient liquid transfer.

Vor allem Transferoperationen für Anwendungen im Bereich Bioassay können mit dieser Vorrichtung wirkungsvoll durchgeführt werden, z.B. Verdünnungsreihen von Librarysubstanzen im Assay.In particular, transfer operations for bioassay applications can be carried out effectively with this device, e.g. dilution series of library substances in the assay.

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So kann man u.a. auch nach Waschen, Einbringen der Targetsubstanz in Lösung und nach Fotoabspaltung der synthetisierten Bibliotheks-Substanzen Bioassays realisieren. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit besteht in der Entnahme von Substanzen für weitere Analysenprozesse durch Übertrag in entsprechende Analysengefaße. Die durch die Vorrichtung ermöglichte Integration von Bioassay und Synthese erlaubt dabei ebenso eine softwaregestützte Auswertung.This means that bioassays can be carried out after washing, introducing the target substance into solution and after photo-splitting the synthesized library substances. Another possible use is to remove substances for further analysis processes by transferring them to appropriate analysis vessels. The integration of bioassay and synthesis made possible by the device also allows software-based evaluation.

&iacgr;&ogr; Die Erfindung soll nachstehend anhand schematischer Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:&iacgr;&ogr; The invention will be explained in more detail below using schematic embodiments. They show:

Fig. 1 eine mögliche Ausfiihrungsform der Vorrichtung zur Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen in einem Längsschnitt;Fig. 1 shows a possible embodiment of the device for receiving and dispensing liquid substances in a longitudinal section;

Fig. 2a eine erste Ausfuhrungsmöglichkeit von erfindungswesentlichen Teilen der Vorrichtung,Fig. 2a shows a first possible embodiment of parts of the device that are essential to the invention,

Fig. 2b eine zweite Ausfuhrungsmögüchkeit von erfindungswesentlichen Teilen der Vorrichtung,Fig. 2b shows a second possible embodiment of parts of the device that are essential to the invention,

Fig. 2c eine dritte Ausfuhrungsmöglichkeit von erfindungswesentFig. 2c a third embodiment of inventive

lichen Teilen der Vorrichtung,ual parts of the device,

Fig. 3 eine bevorzugte Ausfuhrungsmöglichkeit der Vorrichtung unter Bildung von Räumen definierten Volumens innerhalb derer Reaktionen durchgeführt werden können und Fig. 4 beispielhaft eine untere Ansicht der Vorrichtung, die inFig. 3 shows a preferred embodiment of the device with the formation of spaces of defined volume within which reactions can be carried out and Fig. 4 shows an example of a lower view of the device, which in

mehreren Zeilen und Spalten mit Kanülen versehen ist, deren gegenseitige Beabstandung dem Kavitätenraster einer vorlegbaren Titerplatte entspricht.several rows and columns are provided with cannulas, the mutual spacing of which corresponds to the cavity grid of a presentable titer plate.

Figur 1 zeigt schematisch eine mögliche Ausfuhrungsform der Vorrichtung in einem Längsschnitt. Dabei sind in einer Zeile voneinander gleichbeabstandete Kapülarkanülen 1 vorgesehen, die gemeinsam mit einer mit einem Über- oder Unterdruck über einen Stutzen 8 beaufschlagbaren Kammer 2 in eine kommunizierende Verbindung gebracht sind, wobei die Kapillarkanülen 1, welche insbesondere als Stahlkanülen ausgebildet sind, die in eine Platte 3 eingelassen und durch eine Verklebung fixiert sind.Figure 1 shows a possible embodiment of the device in a longitudinal section. In this case, capillary cannulas 1 are provided in a row, which are equally spaced from one another and are connected together with a chamber 2 that can be subjected to overpressure or underpressure via a nozzle 8, the capillary cannulas 1, which are designed in particular as steel cannulas, being embedded in a plate 3 and fixed by means of an adhesive.

Zumindest den druckkaramerinnenseitigen Kapillarkanülenenden 11, die im Beispiel bündig mit der druckkammerseitigen Ebene der Platte 3 abschließen, ist zunächst eine siebartige Membran 4 zugeordnet, oberhalb derer jedem Kapillarkanülenende jeweils ein Raum 5 zur Aufnahme einer flüssigen Substanz vorgesehen ist, wobei die Räume 5 voneinander getrennt und alle Räume 5 gemeinsam innerhalb der mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer 2 angeordnet sind, wodurch gewährleistet ist, daß alle Kapillarkanülen 1 mit einem identischen Druck beaufschlagbar sind. Je nach Ausfuhrung, d.h. je nach Größe derAt least the capillary cannula ends 11 on the inside of the pressure chamber, which in the example are flush with the pressure chamber-side plane of the plate 3, are initially assigned a sieve-like membrane 4, above which a space 5 is provided for each capillary cannula end to accommodate a liquid substance, whereby the spaces 5 are separated from one another and all spaces 5 are arranged together within the chamber 2 which can be subjected to overpressure or underpressure, thereby ensuring that all capillary cannulas 1 can be subjected to an identical pressure. Depending on the design, i.e. depending on the size of the

&iacgr;&ogr; vorgesehenen Perforationen der siebartigen Mambranen 4 kann im Beispiel nach Fig. 1 erreicht werden, daß ein den jeweiligen Kapülarkanülen vorgelegtes definiertes Volumen bei hinreichendem Unterdruck bis in die Räume 5 hineingezogen werden kann, oder bei hinreichend kleiner Perforation der siebartigen Membranen 4, in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der jeweiligen flüssigen Substanzen, lediglich von einem beliebig vorgelegten Volumen ausschließlich die Kapillarkanülen 1 bis zur Membran 4 befällt werden, weil die siebartigen Membranen 4 einen Durchtritt der flüssigen Substanzen verhindern. Im letzteren Fall wird also auch wieder ein definiertes Volumen der flüssigen Substanzen aufgenommen, wobei hier der Vorteil besteht, daß Substanzen unterschiedlicher Viskosität mit ein und der selben Vorrichtung gleichzeitig aufgenommen werden können.1, it can be achieved that a defined volume presented to the respective capillary cannulas can be drawn into the spaces 5 with sufficient negative pressure, or with sufficiently small perforations of the sieve-like membranes 4, depending on the surface tension of the respective liquid substances, only the capillary cannulas 1 up to the membrane 4 are affected by any volume presented, because the sieve-like membranes 4 prevent the liquid substances from passing through. In the latter case, a defined volume of the liquid substances is also taken up, with the advantage that substances of different viscosities can be taken up simultaneously with one and the same device.

Im Beispiel soll jedem Raum 5, wenn er als Reaktionsraum genutzt werden soll, ein Volumen von 10 nl bis 2 &mgr;&idiagr; gegeben sein. Den zugeordneten Kapillaren soll ein Volumen von 1 nl bis 120 nl gegeben sein. Je nach den konkreten Gegebenheiten sind beliebig andere Dimensionierungen bezüglich der genannten Volumina möglich, jedoch muß, im Fall, daß in den Räumen 5 Reaktionen durchgeführt werden sollen gewährleistet sein, daß den jeweiligen Räume 5 ein größeres Volumen als den ihnen zugeordneten Kapillarkanülen gegeben ist, um ein Übersprechen von Reaktionsflüssigkeiten zwischen den Räumen 5 zu unterbinden.In the example, each room 5, if it is to be used as a reaction room, should have a volume of 10 nl to 2 μl. The associated capillaries should have a volume of 1 nl to 120 nl. Depending on the specific circumstances, any other dimensions are possible with regard to the volumes mentioned, but if reactions are to be carried out in the rooms 5, it must be ensured that the respective rooms 5 have a larger volume than the capillary cannulas assigned to them in order to prevent crosstalk of reaction liquids between the rooms 5.

Figur 2a zeigt eine 'erste Ausführungsmöglichkeit von erfindungswesentliehen Teilen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. Bei diesem Beispiel sind die genannten Räume 5 und die siebartigen Membranen 4 durch einFigure 2a shows a first possible embodiment of parts essential to the invention of the device shown in Fig. 1. In this example, the spaces 5 and the sieve-like membranes 4 are separated by a

einstückiges Bauteil 6 gebildet, in das mehrere Ausnehmungen zur Bildung der Räume 5 bis in einen Bodenbereich 61 eingebracht und die jeweils verbleibenden Bodenbereiche mit einer Perforation 62 versehen sind.a one-piece component 6 is formed, into which several recesses for forming the spaces 5 are made up to a floor area 61 and the remaining floor areas are provided with a perforation 62.

Figur 2b zeigt eine zweite Ausfuhrungsmöglichkeit von erfindungswesentlichen Teilen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. In diesem Beispiel sind die Räume 5 durch ein Bauteil 6 gebildet, in das zunächst mehrere durchgehende Ausnehmungen 63 eingebracht sind, die an der den Kapillarkanülen 1 zugewandten Seiten mit separaten siebartigenFigure 2b shows a second possible embodiment of parts of the device shown in Fig. 1 that are essential to the invention. In this example, the spaces 5 are formed by a component 6, into which several continuous recesses 63 are initially made, which are provided with separate sieve-like

&iacgr;&ogr; Membranen 4 versehen sind.&iacgr;&ogr; membranes 4.

Schließlich zeigt Figur 2c eine dritte Ausfuhrungsmöghchkeit von erfindungswesentlichen Teilen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. In diesem Beispiel ist die siebartige Membran 4 durch eine durchgängige, alle Ausnehmungen 63 gemeinsam erfassende Membran gebildet, die als Netz zwischen die Platte 3 und das Bauteil 6 durch Verklebung eingebracht ist.Finally, Figure 2c shows a third possible embodiment of parts essential to the invention of the device shown in Figure 1. In this example, the sieve-like membrane 4 is formed by a continuous membrane which covers all recesses 63 together and which is introduced as a net between the plate 3 and the component 6 by gluing.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsmöglichkeit der Vorrichtung unter Bildung von Räumen 5 definierten Volumens, innerhalb derer Reaktionen durchgeführt werden können, ist in Figur 3 dargestellt. Dabei sind zwei einstückige Silizium- oder Glaswafer 6a und 6b vorgesehen, in die jeweils deckungsgleich Ausnehmungen bis in den Bodenbereich eingebracht und jeweils siebartige Membranen 4; 7 durch an sich bekanntes und deshalb hier nicht weiter zu erläuterndes selektives Ätzen in die verbleibenden Bodenbereiche eingebracht sind. Die so gefertigten Wafer 6a und 6b werden an der den siebartigen Membranen 4; 7 gegenüberliegenden Seite miteinander durch anodisches Bonden, Kleben oder andere Fügetechniken miteinander verbunden, wobei dies ebenfalls gängige Methoden darstellen, die hier keiner weiteren Erläuterung bedürfen.A preferred embodiment of the device with the formation of spaces 5 of defined volume within which reactions can be carried out is shown in Figure 3. Two one-piece silicon or glass wafers 6a and 6b are provided, in each of which congruent recesses are made down to the bottom area and sieve-like membranes 4; 7 are introduced into the remaining bottom areas by selective etching, which is known per se and therefore does not need to be explained further here. The wafers 6a and 6b produced in this way are connected to one another on the side opposite the sieve-like membranes 4; 7 by anodic bonding, gluing or other joining techniques, whereby these are also common methods that do not require any further explanation here.

Andere Fertigungsverfahren zur Herstellung der den vorstehend beschriebenen Wafem 6a, 6b entsprechenden Ausfuhrungsformen, wie bspw. in PE geformte Strukturen, mit Hufe derer ebenfalls Siebe mit Öffnungen zwischen 0,5 &mgr;&idiagr;&eegr; und 35 &mgr;&idiagr;&eegr; und Kammergrößen der Reaktionsräume 5 zwischen 10 nl und 8 &mgr;&idiagr; realisierbar sind, liegen ebenso im Rahmen der Erfindung.Other manufacturing processes for producing the embodiments corresponding to the wafers 6a, 6b described above, such as structures molded in PE, with which sieves with openings between 0.5 μl and 35 μl and chamber sizes of the reaction spaces 5 between 10 nl and 8 μl can also be realized, are also within the scope of the invention.

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Wesentlich bei vorstehend beschriebenen Beispiel ist, daß der oberhalb jedes Kapillarkanülenendes vorgesehene, durch die in den beiden Wafem 6a, 6b vorgesehenen Ausnehmungen gebildete Raum 5 an der der Druckkammer 2 (in Fig. 3 nicht dargestellt) zugewandten Seite von einer zweiten siebartigen Membran 7 gasdurchlässig verschlossen ist, wobei die Perforationen dieser zweiten Membran 7, in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der zum Einsatz gelangenden flüssigen Substanz und der Größe eines angelegten Unterdrucks, soweit kleiner als die der den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden 11 zugeordnetenWhat is essential in the example described above is that the space 5 provided above each capillary cannula end, formed by the recesses provided in the two wafers 6a, 6b, is closed off on the side facing the pressure chamber 2 (not shown in Fig. 3) by a second sieve-like membrane 7 in a gas-permeable manner, whereby the perforations of this second membrane 7, depending on the surface tension of the liquid substance used and the magnitude of an applied negative pressure, are smaller than those of the capillary cannula ends 11 assigned to the pressure chamber inside.

&iacgr;&ogr; siebartigen Membran 4 ausgeführt sind, daß ein Flüssigkeitsdurchtritt durch die zweite siebartige Membran 7 verhindert ist. Im Beispiel ist dabei der siebartigen Membran 4 eine Sieblochbreite von 10 &mgr;&pgr;&igr; und der Membran 7 eine Sieblochbreite von 1 &mgr;&pgr;&igr; gegeben. Die jeweiligen Räume 5, in denen jeweils eine Reaktion durchgeführt werden soll, weisen im Beispiel ein Volumen von 1 &mgr;&idiagr; und die Kapillarkanülen 1 ein Fassungsvolumen von 100 nl auf.β sieve-like membrane 4 are designed such that a liquid passage through the second sieve-like membrane 7 is prevented. In the example, the sieve-like membrane 4 has a sieve hole width of 10 µm and the membrane 7 has a sieve hole width of 1 µm. The respective spaces 5, in each of which a reaction is to be carried out, have a volume of 1 µm in the example and the capillary cannulas 1 have a capacity of 100 nl.

Eine Flüssigkeitsreaktion kann beispielhaft wie folgt durchgeführt werden: Fünf verschiedene gelöste Reagenzien werden jeweils nacheinander mit der Vorrichtung durch einen entsprechend eingestellten Unterdruck aufgenommen und durch das kapillarseitige Sieb 4 gezogen, so daß das Volumen im Reaktionsraum verbleibt. Jedes weitere aufgenommene Volumen wird während dieses Prozesses mit den im Reakionsraum befindlichen vermischt. Die feinporigere Membran 7 verhindert den Flüssigkeitsdurchtritt in die Kammer 2. Je nach den für die Vorrichtung eingesetzten Materiahen lassen sich auch Reaktionen bei erhöhter Temperatur durchfuhren.A liquid reaction can be carried out as follows: Five different dissolved reagents are each taken up one after the other with the device using a suitably set negative pressure and drawn through the capillary-side sieve 4 so that the volume remains in the reaction chamber. During this process, each additional volume taken up is mixed with the volume in the reaction chamber. The finer-pored membrane 7 prevents liquid from passing into the chamber 2. Depending on the materials used for the device, reactions can also be carried out at elevated temperatures.

Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, die mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbare Kammer 2 von der Platte 3 lösbar (wie in Fig. 1 angedeutet) oder zumindest oberhalb der Ausnehmungen 63 eröffenbar auszufuhren (nicht näher dargestellt), um eine zweite Zugangsmöglichkeit zu den Räumen 5 zu schaffen, so daß die Räume 5, im Fall von Ausführungen nach den Figuren 1 und 2a bis 2c von oben, ggf. mit einer zweiten, analog zur beschriebenen Vorrichtung ausgebildeten Vorrichtung mit einem Agens befüllbar sind. Ebenso kann bei derFurthermore, it is within the scope of the invention to make the chamber 2, which can be subjected to a positive or negative pressure, detachable from the plate 3 (as indicated in Fig. 1) or at least openable above the recesses 63 (not shown in more detail) in order to create a second access option to the spaces 5, so that the spaces 5, in the case of designs according to Figs. 1 and 2a to 2c from above, can be filled with an agent if necessary using a second device designed analogously to the device described. Likewise, in the

vorgesehenen Eröfmungsmöglichkeit der Kammer 2 ein flächiges Überschwemmen der Räume 5 realisiert werden.The intended opening option of chamber 2 enables the rooms 5 to be flooded over a large area.

Wenn im Rahmen der vorstehenden speziellen Beschreibung von siebartigen Membranen die Rede ist, fallen darunter auch Strukturen mit unregelmäßig verteilten Öffnungen respektive Durchlässen, wie bspw.When sieve-like membranes are mentioned in the above specific description, this also includes structures with irregularly distributed openings or passages, such as:

Fritten, so sie die gleiche Funktion wie die siebartigen Membranen erfüllen.Frits, if they fulfill the same function as the sieve-like membranes.

Im Extremfall könnte die Funktion genannter Membranen jeweils auchIn extreme cases, the function of these membranes could also

durch ein einzelnes, hinreichend kleines Loch realisiert sein, was jedoch &iacgr;&ogr; nicht unbedingt eine bevorzugte Ausfuhrungsform darstellt.be realized by a single, sufficiently small hole, which, however, is not necessarily a preferred embodiment.

Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft, die Wandungen der Räume 5, zumindest die Innenwandungen Kapillarkanülen 1 und die Oberflächen der siebartigen Membranen 4; 7 mit einer hydrophoben Oberfläche und/oder einer selbstreinigenden physikalischen MikroStruktur (Lotos-Effekt) oder mit einem Lösungsmittel abweisenden Detergenz zu versehen, was die erforderliche Reinigung der Vorrichtung erleichtert.Within the scope of the invention, it is advantageous to provide the walls of the spaces 5, at least the inner walls of the capillary cannulas 1 and the surfaces of the sieve-like membranes 4; 7 with a hydrophobic surface and/or a self-cleaning physical microstructure (lotus effect) or with a solvent-repellent detergent, which facilitates the required cleaning of the device.

Schließlich zeigt Figur 4 beispielhaft eine untere Ansicht einer Vorrichtung, wobei in die Platte 3 matrixartig und der Kavitätenverteilung einer vorgelegten, hier nicht dargestellten Titerplatte korrespondierend eine Vielzahl von in Zeilen Z und Spalten Sp voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen 1 eingebracht sind, denen jeweils ein in Fig. 4 nicht dargestellten Raum 5 zur Aumahmemöglichkeit einer flüssigen Substanz zugeordnet ist.Finally, Figure 4 shows an example of a lower view of a device, wherein a plurality of capillary cannulas 1 are introduced into the plate 3 in a matrix-like manner and corresponding to the cavity distribution of a titer plate (not shown here), which are equally spaced apart from one another in rows Z and columns Sp, each of which is assigned a space 5 (not shown in Figure 4) for the possibility of receiving a liquid substance.

-S--S-

BezuRszeichenlisteReference list KapillarkanüleCapillary cannula 11 KapillarkanülenendenCapillary cannula ends 11 -11 - (Druck)kammer(Pressure) chamber 22 Platteplate 33 siebartige Membranensieve-like membranes 4,7 .-4.7 .- (Reaktions)raum(Reaction) space einstückiges Bauteilone-piece component 66 Bodenbereich des Bauteils 6Bottom area of component 6 61 -61 - Perforation im Bodenbereich 61Perforation in the bottom area 61 62 -62 - durchgehende Ausnehmungencontinuous recesses 63 -63 - StutzenSupport 88th ZeilenLines ZZ Spaltencolumns Sp -Sp -

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen, wobei zumindest in einer Zeile voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen (1) vorgesehen sind, die gemeinsam mit einer mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer (2) in eine kommunizierende Verbindung gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarkanülen (1) in eine Platte (3) eingelassen sind und zumindest den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden (11) eine siebartige Membran (4) zugeordnet ist und oberhalb jedes Kapillarkanülenendes jeweils ein Raum (5) zur Aufnahmemöglichkeit einer flüssigen Substanz vorgesehen ist, wobei die Räume (5) voneinander getrennt und alle Räume (5) gemeinsam innerhalb der mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer (2) angeordnet sind. 1. Device for receiving and dispensing liquid substances, wherein at least in one row capillary cannulas ( 1 ) are provided which are equally spaced from one another and which are brought into a communicating connection with a chamber ( 2 ) which can be subjected to an overpressure or a negative pressure, characterized in that the capillary cannulas ( 1 ) are embedded in a plate ( 3 ) and a sieve-like membrane ( 4 ) is assigned to at least the capillary cannula ends ( 11 ) on the inside of the pressure chamber and a space ( 5 ) is provided above each capillary cannula end for the possibility of receiving a liquid substance, wherein the spaces ( 5 ) are separated from one another and all spaces ( 5 ) are arranged together within the chamber ( 2 ) which can be subjected to an overpressure or a negative pressure. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Räume (5) und die siebartigen Membranen (4) durch ein einstückiges Bauteil (6) gebildet sind, in das mehrere Ausnehmungen bis in einen Bodenbereich (61) eingebracht sind und die jeweils verbleibenden Bodenbereiche mit einer Perforation (62) versehen sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that said spaces ( 5 ) and the sieve-like membranes ( 4 ) are formed by a one-piece component ( 6 ) into which several recesses are made down to a bottom region ( 61 ) and the remaining bottom regions are provided with a perforation ( 62 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Räume (5) durch ein Bauteil (6) gebildet sind, in das mehrere durchgehende Ausnehmungen (63) eingebracht sind, die an der den Kapillarkanülen (1) zugewandten Seite mit der siebartigen Membran (4) versehen sind. 3. Device according to claim 1, characterized in that said spaces ( 5 ) are formed by a component ( 6 ) into which a plurality of continuous recesses ( 63 ) are introduced, which are provided with the sieve-like membrane ( 4 ) on the side facing the capillary cannulas ( 1 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die siebartige Membran (4) durch eine durchgängige, alle Ausnehmungen (63) gemeinsam erfassende Membran gebildet ist. 4. Device according to claim 3, characterized in that the sieve-like membrane ( 4 ) is formed by a continuous membrane which covers all recesses ( 63 ) together. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Bauteil (6) durch ein Silizium- oder Glaswafer gebildet ist, in das die Ausnehmungen bis in den Bodenbereich eingebracht und die siebartigen Membranen (4) durch selektives Ätzen die verbleibenden Bodenbereiche eingebracht sind. 5. Device according to claim 2, characterized in that the one-piece component ( 6 ) is formed by a silicon or glass wafer into which the recesses are introduced down to the bottom region and the sieve-like membranes ( 4 ) are introduced into the remaining bottom regions by selective etching. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb jedes Kapillarkanülenendes vorgesehene Raum (5); an der der Druckkammer (2) zugewandten Seite von einer zweiten siebartigen Membran (7) gasdurchlässig verschlossen ist, wobei die Perforationen dieser zweiten Membran (7), in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der zum Einsatz gelangenden flüssigen Substanz und der Größe eines angelegten Unterdrucks, soweit kleiner als die der den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden (11) zugeordneten siebartigen Membran (4) ausgeführt sind, daß ein Flüssigkeitsdurchtritt durch die zweite siebartige Membran (7) verhindert ist. 6. Device according to claim 1, characterized in that the space ( 5 ) provided above each capillary cannula end is closed off on the side facing the pressure chamber ( 2 ) by a second sieve-like membrane ( 7 ) in a gas-permeable manner, the perforations of this second membrane ( 7 ), depending on the surface tension of the liquid substance used and the magnitude of an applied negative pressure, being designed to be smaller than those of the sieve-like membrane ( 4 ) assigned to the capillary cannula ends ( 11 ) on the inside of the pressure chamber, so that liquid is prevented from passing through the second sieve-like membrane ( 7 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Räume (4) durch zwei einstückige Silizium- oder Glaswafer (6a, 6b) gebildet sind, in die deckungsgleich Ausnehmungen bis in den Bodenbereich eingebracht und die siebartigen Membranen (4; 7) durch selektives Ätzen in die verbleibenden Bödenbereiche eingebracht sind und diese Wafer an der den siebartigen Membranen (4; 7) gegenüberliegenden Seite miteinander durch anodisches Bonden, Kleben oder andere Fügetechniken miteinander verbunden sind. 7. Device according to claim 6, characterized in that said spaces ( 4 ) are formed by two one-piece silicon or glass wafers ( 6a , 6b ) into which congruent recesses are made down to the bottom area and the sieve-like membranes ( 4 ; 7 ) are introduced into the remaining bottom areas by selective etching and these wafers are connected to one another on the side opposite the sieve-like membranes ( 4 ; 7 ) by anodic bonding, gluing or other joining techniques. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit, einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbare Kammer (2) von der Platte (3) lösbar oder zumindest oberhalb der Ausnehmungen (63) eröffenbar ausgeführt ist, um eine zweite Zugangsmöglichkeit zu den Räumen (5) zu schaffen. 8. Device according to claim 1, characterized in that the chamber ( 2 ) which can be subjected to an overpressure or a negative pressure is designed to be detachable from the plate ( 3 ) or at least openable above the recesses ( 63 ) in order to create a second access possibility to the spaces ( 5 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Räume (5), der Kapillarkanülen (1) und die Oberflächen der siebartigen Membranen (4; 7) mit einer hydrophoben Oberfläche und/oder einer selbstreinigenden physikalischen Mikrostruktur (Lotos-Effekt) oder mit einem Lösungsmittel abweisenden Detergenz versehen sind. 9. Device according to claim 1, characterized in that the walls of the spaces ( 5 ), the capillary cannulas ( 1 ) and the surfaces of the sieve-like membranes ( 4 ; 7 ) are provided with a hydrophobic surface and/or a self-cleaning physical microstructure (lotus effect) or with a solvent-repellent detergent. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarkanülen (1) durch in die Platte (3) eingeklebte Stahlkanülen gebildet sind. 10. Device according to claim 1, characterized in that the capillary cannulas ( 1 ) are formed by steel cannulas glued into the plate ( 3 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte (3) matrixartig und der Kavitätenverteilung einer vorgelegten Titerplatte korrespondierend eine Vielzahl von in Zeilen (Z) und Spalten (Sp) voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen (1) eingebracht sind, denen jeweils ein Raum (5) zur Aufnahmemöglichkeit einer flüssigen Substanz zugeordnet ist. 11. Device according to claim 1, characterized in that a plurality of capillary cannulas ( 1 ) are introduced into the plate ( 3 ) in a matrix-like manner and corresponding to the cavity distribution of a titer plate provided, which capillary cannulas are arranged in rows (Z) and columns (Sp) at equal distances from one another, each of which is assigned a space ( 5 ) for the reception of a liquid substance. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kapillarkanüle (1) so ausgeführt ist, daß ihr Innenvolumen kleiner ist, als das von dem ihr zugeordneten Raum (5) aufnehmbaren Volumen. 12. Device according to claim 1, characterized in that each capillary cannula ( 1 ) is designed such that its internal volume is smaller than the volume that can be accommodated by the space ( 5 ) assigned to it.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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