DE202006019795U1 - Micropipette for use in sample dispensing unit comprises upper section which holds sample and nozzle below this section, full pipettes being storable out of dispenser without leaking - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Mikrodispenser zum dispensieren einer flüssigen Probe in einem Dispensiergerät.The The invention relates to a microdispenser for dispensing a liquid sample in a dispenser.
Mikrodispenser sind beispielsweise aus WO 99/30168 bekannt und werden unter anderem für biotechnologische oder chemisch-technologische Aufgaben eingesetzt, um kleine Flüssigkeitsvolumina in Form von Mikrotropfen kontrolliert abzugeben. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von miniaturisierten DNS-Arrays für gentechnische Anwendungen, wobei durch eine geringe Tropfengröße eine hohe Klondichte erzielt wird, wofür piezoelektrisch betätigte Mikrodispenser besonders gut geeignet sind. Die bekannten Mikrodispenser bestehen aus einer Glaskapillare zur Aufnahme der zu dispensierenden Probenflüssigkeit, wobei die Glaskapillare zur Abgabe der Mikrotropfen eine Düse aufweist und zur Befüllung mit der Probenflüssigkeit eine Schlauchzuleitung aufweist. Das Ausstoßen der Mikrotropfen aus der Glaskapillare wird bei den bekannten Mikrodispensern durch einen Piezoaktor bewirkt, der die Glaskapillare im Bereich einer Engstelle mantelförmig umgibt und die Glaskapillare bei einer elektrischen Ansteuerung in radialer und/oder longitudinaler Richtung ausdehnt bzw. zusammendrückt, wodurch in der Glaskapillare eine Stoßwelle erzeugt wird, die nach einer Reflexion an der Engstelle der Glaskapillare Mikrotropfen über die Düse aus der Glaskapillare ausstößt.microdispenser are known for example from WO 99/30168 and are among others for biotechnological or chemical-technological Tasks used to deliver small volumes of liquid in the form of To deliver microdrops controlled. An example of this is the Production of miniaturized DNA arrays for genetic engineering applications, wherein by a small drop size one high density is achieved, for which piezoelectrically actuated microdispenser are particularly well suited. The known microdispenser exist from a glass capillary for receiving the sample liquid to be dispensed, wherein the glass capillary for dispensing the microdrops has a nozzle and for filling with the sample liquid having a hose feed line. The ejection of the microdrops from the Glass capillary is in the known Mikrodispensern by a Piezo actuator causes the glass capillary in the area of a bottleneck jacket-like surrounds and the glass capillary with an electrical control in the radial and / or longitudinal direction, whereby in the glass capillary a shock wave is generated after reflection at the bottleneck of the glass capillary Microdrops over the nozzle ejects from the glass capillary.
Nachteilig an den vorstehend beschriebenen bekannten Mikrodispensern ist die Tatsache, dass die Befüllung und der Be trieb der Glaskapillare über einen Schlauch zu Kontaminationen führen kann, da die typischerweise verwendeten Kunststoffschläuche Biofilme ausbilden können. Insbesondere ist die sterile Handhabung der Übergangsstellen zwischen dem Kunststoffschlauch und der Glaskapillare problematisch, da sich dort Ecken und Kanten befinden, in denen sich Kontaminationen (z.B. Biofilme) ablagern können, in denen sich wiederum Bakterien, Viren, Pilze und Hefen einnisten können. Dieses Problem von Kontaminationen beim Befüllen der Glaskapillaren ist insbesondere dann nachteilig, wenn die Mikrodispenser im Bereich der Diagnostik eingesetzt werden, da die Kontaminationen dann zu fehlerbehafteten Produkten und Fehldiagnosen führen können.adversely on the known microdispenser described above is the Fact that the filling and the operation of the glass capillary via a hose to contamination to lead can, as the plastic hoses typically used biofilms can train. In particular, the sterile handling of the interfaces between the Plastic tube and the glass capillary problematic, since there are corners and edges where contamination (e.g. Biofilms), in turn bacteria, viruses, fungi and yeasts nest can. This problem of contamination when filling the glass capillaries is especially disadvantageous if the microdispenser in the area the diagnostics are used, since the contaminants then too faulty products and misdiagnosis.
Allgemein besteht bei der Handhabung der bekannten Mikrodispenser das Problem, dass die Mikrodispenser Arbeitszyklen unterworfen sind, die aus Aufsaugen (Befüllung), Dispensieren und anschließendem Spülen bestehen. Diese Arbeitszyklen werden mit demselben Mikrodispenser für die nächste Probe bzw. für eine Anzahl von Proben wiederholt und können zu sogenannten Cross-Kontaminationen führen und sind mit einem hohen Zeitaufwand verbunden.Generally When handling the known microdispenser, the problem arises that the microdispensers are subjected to working cycles that are absorbed by (Filling), Dispensing and then do the washing up consist. These work cycles are done with the same microdispenser for the next sample or for repeated a number of samples and can lead to so-called cross-contamination and are associated with a lot of time.
Weiterhin ist zum Stand der Technik zu bemerken, dass beim sogenannten High-Throughput-Screening die zu untersuchenden Substanzen in der Regel in DMSO (Dimethylsulfoxid) gelöst in Mikrotiterplatten aufbewahrt werden, wobei die Mikrotiterplatten mit einer Vielzahl von Proben tiefgekühlt werden. Zur Entnahme einer einzigen Probe muss dann die gesamte Mikrotiterplatte mit allen darin befindlichen Proben aufgetaut werden, wobei Luftfeuchtigkeit in die Proben einkondensieren kann, was zu einer Beeinträchtigung der Proben führt.Farther It should be noted in the prior art that the so-called high-throughput screening the substances to be tested usually in DMSO (dimethyl sulfoxide) solved are stored in microtiter plates, the microtiter plates be deep-frozen with a variety of samples. To remove one single sample must then cover the entire microtiter plate with all thawed therein samples, with humidity can condense into the samples, causing an impairment leads the samples.
Ferner
ist aus
Auch aus WO 97/44 134 A1 ist ein Mikrodispenser bekannt, der von vorne über die Düse befüllt wird und deshalb die gleichen Probleme aufweist wie der vorstehend beschriebene bekannte Mikrodispenser, indem der Mikrodispenser im befüllten Zustand weder lagerungs- noch transportfähig ist.Also from WO 97/44 134 A1 discloses a microdispenser is known from the front over the Nozzle is filled and therefore has the same problems as the one described above known microdispenser by the microdispenser in the filled state neither storable or transportable is.
Die
Patentanmeldung
Aus
Ferner
sind aus
Weiterhin
offenbart
Schließlich sind
aus
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannten Mikrodispenser so zu verbessern, dass möglichst keine Kontaminationen oder Verunreinigungen auftreten.Of the The invention is therefore based on the object, the known microdispenser to improve so that as possible no contamination or impurities occur.
Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Mikrodispenser gelöst.The Task is solved by a microdispenser according to the invention.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, einen Mikrodispenser nicht nur zum Dispensieren einzusetzen, sondern auch zur Lagerung und zum Transport der zu dispensierenden Probe, so dass auf eine Befüllung des Mikrodispensers zu Beginn eines Dispensiervorgangs verzichtet werden kann, wodurch die beim Stand der Technik auftretenden Kontaminationsprobleme umgangen werden. Weiterhin werden keine zeitaufwändigen Spülvorgänge durchgeführt.The The invention includes the general technical teaching of a microdispenser not only for dispensing use, but also for storage and for transporting the sample to be dispensed, so that a filling of the Microdispenser can be dispensed at the beginning of a dispensing process, whereby the contamination problems occurring in the prior art to be bypassed. Furthermore, no time-consuming flushing operations are performed.
Der erfindungsgemäße Mikrodispenser ist deshalb mit dem befüllten Probenbehälter unabhängig und fluidisch getrennt von dem eigentlichen Dispensiergerät lagerungs- und/oder transportfähig, ohne dass die Probenflüssigkeit während der Lagerung bzw. während des Transports aus dem Probenbehälter ent weicht. Die eingangs beschriebenen bekannten Mikrodispenser sind hierzu nicht geeignet, wie im Folgenden ausgeführt wird. Bei den bekannten Mikrodispensern mit einer Schlauchzuleitung zur Befüllung des Probenbehälters könnte die Probenflüssigkeit nämlich während der Lagerung bzw. während des Transports über die Schlauchzuleitung austreten. Bei den ebenfalls bekannten Mikrodispensern, bei denen die Befüllung von vorne über die Düse erfolgt, wäre das Befüllen über die Düsen und das anschließende Verschließen der Düsen dagegen sehr zeitaufwändig.Of the Microdispenser according to the invention is therefore filled with the sample container independently and fluidly separated from the actual dispensing device storage and / or transportable, without that the sample liquid while storage or during transport from the sample container escapes. The known microdispensers described in the introduction are not suitable for this purpose, as will be explained below. In the known Microdispenser with a hose inlet for filling the sample container could the sample liquid namely while storage or during of transport over exit the hose feed line. In the likewise known microdispensers, where the filling from the front over the nozzle done, would be filling over the Nozzles and that subsequent close the nozzles on the other hand very time consuming.
Der erfindungsgemäße Mikrodispenser zeichnet sich vorzugsweise auch dadurch aus, dass die Befüllung des Probenbehälters mit der Probenflüssigkeit zeitlich getrennt von dem Dispensiervorgang erfolgt, wohingegen die Befüllung bei den bekannten Mikrodispensern mit einer Schlauchzuleitung unmittelbar vor oder während des Dispensierens erfolgt. In der Praxis wird der Probenbehälter des erfindungsgemäßen Mikrodispensers nämlich in der Regel zeitlich vor dem Dispensieren befüllt, wohingegen während des anschließenden Dispensiervorgangs kein Nachfüllen vorgesehen ist.Of the inventive microdispenser draws preferably also characterized in that the filling of the sample container with the sample liquid temporally separate from the dispensing process, whereas the filling in the known Mikrodispensern with a hose feed directly before or during of dispensing. In practice, the sample container of the microdispenser according to the invention namely usually filled in time before dispensing, whereas during the subsequent Dispensing process no refilling is provided.
In einer Variante der Erfindung ist der Mikrodispenser für eine Einwegnutzung ausgelegt, wobei der Probenbehälter (z.B. eine Glaskapillare) nicht wieder befüllbar ist. In dieser Variante wird der Einweg-Mikrodispenser also werksseitig mit der gewünschten Probenflüssigkeit befüllt und anschließend im befüllten Zustand gelagert und ausgeliefert, d.h. zum Kunden transportiert, wobei keine Probenflüssigkeit aus dem Mikrodispenser austreten kann. Auf diese Weise werden Kontaminationen der in dem Mikrodispenser befindlichen Probenflüssigkeit vollständig verhindert, da die Probenflüssigkeit in dem Mikrodispenser steril eingeschlossen ist. Vorzugsweise ist der Probenbehälter deshalb bis auf die Düse vollständig ge schlossen und weist abgesehen von der Düse, die während der Lagerung oder des Transports geschlossen ist, keine sonstige Öffnung auf, über die während der Lagerung oder des Transports Probenflüssigkeit austreten könnte.In A variant of the invention is the microdispenser for disposable use designed, the sample container (e.g., a glass capillary) is not refillable. In this variant Thus, the disposable microdispenser is factory set to the desired one sample liquid filled and subsequently in the filled Condition stored and delivered, i. transported to the customer, where no sample liquid can escape from the microdispenser. This will be contaminants completely prevents the sample liquid in the microdispenser because the sample liquid in which microdispenser is enclosed in a sterile manner. Preferably the sample container Therefore, down to the nozzle Completely ge closed and apart from the nozzle, during storage or transport closed, no other opening on, over the while storage or transport could leak sample liquid.
In einer anderen Variante der Erfindung weist der Mikrodispenser dagegen ein Ventil zur Belüftung des Probenbehälters beim Dispensieren und/oder zum Befüllen des Probenbehälters auf, was eine Mehrwegnutzung des erfindungsgemäßen Mikrodispensers erlaubt. Beispielsweise kann der Mikrodispenser werksseitig über das Ventil mit der gewünschten Probenflüssigkeit gefüllt werden, woraufhin das Ventil dann während der Lagerung und des Transports geschlossen wird. Zum eigentlichen Dispensieren wird das Ventil dann zur Belüftung des Probenbehälters geöffnet, damit die Probenabgabe nicht durch die Ausbildung eines übermäßigen Vakuums in dem Probenbehälter behindert wird. Das Ventil ist hierbei vorzugsweise baulich in den Mikrodispenser integriert und bildet eine Einheit mit dem Mikrodispenser, wodurch sich der erfindungsgemäße Dispenser von den eingangs beschriebenen bekannten Mikrodispensern unterscheidet, bei denen eine Zuleitung mit einer separaten Druckregelung verbunden ist.In another variant of the invention, however, the microdispenser a valve for ventilation of the sample container during dispensing and / or for filling the sample container, which allows reusable use of the microdispenser according to the invention. For example, the Mikrodispenser factory via the Valve with the desired sample liquid filled be, whereupon the valve then during storage and the Transports is closed. To the actual dispensing becomes the valve then for ventilation of the sample container open, so that the sample delivery is not due to the formation of an excessive vacuum in the sample container is hampered. The valve is preferably structurally in the Microdispenser integrates and forms a unit with the microdispenser, creating the dispenser according to the invention differs from the known microdispensers described at the beginning, where a supply line connected to a separate pressure control is.
Unter Einwegnutzung wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass der Mikrodispenser einmalig, d.h. in der Regel werksseitig, mit der Probensubstanz befüllt wird. Nachdem diese Befüllung dispensiert wurde, wird der Dispenser verworfen. Eine Mehrwegbenutzung in dem hier verwendeten Sprachgebrauch bedeutet, dass der Mikrodispenser einmal oder mehrfach in das Dispensiergerät eingesetzt werden kann. Zwischen den einzelnen Dispensiervorgängen wird der Mikrodispenser mit der enthaltenen Probe gelagert.Under Disposable use is understood in the context of the invention that the Microdispenser once, i. usually factory, with the Sample substance filled becomes. After this filling was dispensed, the dispenser is discarded. A reusable use As used herein, the microdispenser means once or can be used several times in the dispenser. Between the individual dispensing procedures the microdispenser is stored with the contained sample.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Mikrodispenser eine Markierung auf, die Informationen über den Mikrodispenser und/oder die in dem Probenbehälter befindliche Probe enthält. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Mikrodispenser werksseitig befüllt und anschließend im gefüllten Zustand ausgeliefert wird, da der Endnutzer dann anhand der Markierung die in dem Probenbehälter befindliche Probe identifizieren kann, wodurch Fehlanwendungen vermieden werden.The microdispenser according to the invention preferably has a marking which contains information about the microdispenser and / or the sample located in the sample container. This is particularly useful if the microdispenser is filled at the factory and then delivered in the filled state, since the end user then mark the sample in the sample container, thereby avoiding misuse.
Die Markierung zur Identifizierung des Mikrodispensers bzw. der Probe kann beispielsweise aus einem optischen Code bestehen, wie beispielsweise einem eindimensionalen oder zweidimensionalen Strichcode, der optisch ausgelesen wird. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der erfindungsgemäße Mikrodispenser einen integrierten Transponder aufweist, der drahtlos ausgelesen werden kann, was einen hohen Automatisierungsgrad ermöglicht.The Mark for identifying the microdispenser or the sample may for example consist of an optical code, such as a one-dimensional or two-dimensional bar code, the optical is read out. However, it is alternatively also possible that the microdispenser according to the invention has an integrated transponder, which is read wirelessly which allows a high degree of automation.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrodispensers ist dieser mit einem Transponder ausgestattet, der sowohl einen "Nur lese"-Bereich als auch einen "Lese und schreib"-Bereich aufweist. In dieses Ausführungsform ist beispielsweise die Probennachverfolgung besonders vorteilhaft gelöst, da jeder Lagerungsvorgang und jeder Dispensiervorgang beispielsweise mit Datumsstempel, Anzahl der dispensierten Tropfen oder Batch-Nummer des hergestellten Arrays direkt auf dem Mikrodispenser selber gespeichert wird.In a particular embodiment of the microdispenser according to the invention this is equipped with a transponder that has both a "read only" area as well has a "read and write" area. In this embodiment For example, sample tracking is particularly advantageous solved, because every storage process and dispensing process, for example, with Date stamp, number of dispensed drops or batch number the array produced directly stored on the microdispenser itself becomes.
Bei dem erfindungsgemäßen Mikrodispenser kann beispielsweise durch einen in dem Probenbehälter befindlichen Schwamm verhindert werden, dass die Probenflüssigkeit über die Düse aus dem Probenbehälter austritt, indem der Schwamm auf die Probenflüssigkeit eine Kapillarkraft ausübt, die in dem Probenbehälter einen Halteunterdruck erzeugt. Der Halteunterdruck kann bei dem erfindungsgemäßen Mikrodispenser zwischen 1 mbar und 100 mbar liegen, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich des Halteunterdrucks nicht auf diesen Wertebereich beschränkt.at the microdispenser according to the invention can for example be prevented by a sponge located in the sample container be that the sample liquid on the Nozzle off the sample container exits by the sponge on the sample liquid a capillary force exerts in the sample container creates a holding vacuum. The holding vacuum can at the microdispenser according to the invention between 1 mbar and 100 mbar, however, the invention is in terms of of holding vacuum is not limited to this range of values.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Düse zum Transport und/oder zur Lagerung durch einen Stopfen, eine Folie, durch Wachs oder durch eine Verschlusskappe verschlossen ist.It however, it is also possible as an alternative that the nozzle for transport and / or storage by a stopper, a foil, is closed by wax or by a cap.
Vorzugsweise weist der Probenbehälter (z.B. eine Glaskapillare) bei dem erfindungsgemäßen Mikrodispenser einen Querschnittssprung auf, an dem Stoßwellen reflektiert werden, die durch einen Aktor (z.B. einen herkömmlichen Piezoaktor) erzeugt werden. In einer Variante der Erfindung besteht der Querschnittssprung aus einer Querschnittsverengung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. In einer anderen Variante der Erfindung besteht der Querschnittssprung dagegen aus einer Querschnittserweiterung, was ebenfalls zu einer Reflexion von Stoßwellen im Bereich des Querschnittssprungs führt. Hinsichtlich der konstruktiven Auslegung des Querschnittssprungs zur Erreichung der gewünschten Reflexionswirkung wird auf Wolfgang Wehl: „Akustik und Fluidmechanik in Kanälen und Düsen von Tintenschreibwerken", Dissertation TU München, 2. Auflage 2002 verwiesen, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen, so dass an dieser Stelle auf eine detaillierte Beschreibung der konstruktiven Gestaltung des Querschnittssprungs verzichtet werden kann.Preferably points the sample container (For example, a glass capillary) in the microdispenser according to the invention a cross-sectional jump on, at the shockwaves to be reflected by an actuator (e.g., a conventional one Piezo actuator) are generated. In a variant of the invention the cross-sectional jump of a cross-sectional constriction, as they is known from the prior art. In another variant the invention, however, the cross-sectional jump consists of a cross-sectional widening, which also leads to a reflection of shock waves in the region of the cross-sectional jump. Regarding the structural design of the cross-sectional jump to achieve the desired Reflection effect on Wolfgang Wehl: "Acoustics and fluid mechanics in channels and nozzles of Ink writing works " Dissertation TU Munich, 2nd edition 2002, the content of which is the subject of this description attributed in full, so at this point to a detailed description of the structural design of the cross-sectional jump can be waived.
Der Probenbehälter und/oder die Düse können bei dem erfindungsgemäßen Mikrodispenser beispielsweise aus Kunststoff, Glas oder Keramik bestehen, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich der Materialien für den Probenbehälter bzw. die Düse nicht auf die vorstehend genannten Materialien beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Materialien realisierbar.Of the sample container and / or the nozzle can in the microdispenser according to the invention, for example made of plastic, glass or ceramic, but the invention in terms of materials for the sample container or the nozzle not limited to the above materials, but in principle also possible with other materials.
Vorzugsweise bestehen der Probenbehälter und/oder die Düse bei dem erfindungsgemäßem Mikrodispenser jedoch aus einem inerten Material, wie beispielsweise Glas.Preferably consist of the sample container and / or the nozzle in the inventive microdispenser however, from an inert material such as glass.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Mikrodispenser vorzugsweise einen Aktor zum Ausstoßen der in dem Probenbehälter befindlichen Probe auf, wobei der Aktor vorzugsweise baulich in den Mikrodispenser integriert ist.Furthermore has the microdispenser according to the invention Preferably, an actuator for ejecting the located in the sample container Sample, wherein the actuator is preferably structurally in the microdispenser is integrated.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Aktor von dem Mikrodispenser baulich getrennt ist und erst zum Dispensieren mit dem Aktor zusammen gebracht wird. Die Lagerung und der Transport des erfindungsgemäßen Mikrodispensers kann dann ohne den Aktor erfolgen.It however, it is also possible as an alternative that the actuator is structurally separated from the microdispenser and only is brought together for dispensing with the actuator. Warehousing and the transport of the microdispenser according to the invention can then without take the actuator.
Beispielsweise kann der Aktor stoffschlüssig, reibschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Probenbehälter verbunden sein.For example the actuator can cohesively, frictionally and / or form-fitting with the sample container be connected.
Vorzugsweise umgibt der Aktor den Probenbehälter hülsenförmig, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierbei kann der hülsenförmige Aktor auf den Probenbehälter aufgesteckt werden, wobei der Aktor im aufgesteckten Zustand durch eine Montagehülse fixiert werden kann. Die Montagehülse kann beispielsweise durch eine Verschraubung oder einen Sicherungsring auf dem Probenbehälter fixiert werden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Montagehülse einen axial verlaufenden Federschlitz aufweist, so dass sich die Montagehülse in radialer Richtung leicht aufdehnen kann.Preferably The actuator surrounds the sample container sleeve-shaped, like it is known per se from the prior art. Here, the sleeve-shaped actuator on the sample container be attached, the actuator in the plugged state by a mounting sleeve can be fixed. The mounting sleeve can, for example, by fixed a screw or a circlip on the sample container become. About that In addition, it is advantageous if the mounting sleeve has an axially extending Spring slot has, so that the mounting sleeve in the radial direction easily can expand.
Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Düse und/oder
der Probenbehälter
mit einer Beschichtung versehen ist, die Protein immobilisierend
oder DNA-immobilisierend wirkt. Derartige Beschichtungen sind beispielsweise
in
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Düse und/oder der Probenbehälter mit einer Beschichtung versehen ist, die eine spezifische Adsorption von Biomolekülen zulässt, eine Koagulation einer in den Mikrodispenser eingefüllten Probe verhindert, und/oder für eine Aufreinigung und/oder Aufkonzentration der Probe geeignet ist. Geeignete Substanzen für derartige Beschichtungen sind von Standardverfahren der Biotechnologie und Biochemie an sich bekannt.Farther it is advantageous if the nozzle and / or the sample container provided with a coating that has a specific adsorption of biomolecules allows, a coagulation of a filled in the microdispenser sample prevented, and / or for a purification and / or concentration of the sample is suitable. Suitable substances for Such coatings are from standard biotechnology processes and biochemistry known per se.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Probenbehälter vorzugsweise ein Volumen im Bereich von 1 nl bis 1 ml aufweist, während die Düse vorzugsweise einen Düsendurchmesser im Bereich von 10 μm bis 100 μm hat. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Volumens des Probenbehälters und des Düsendurchmessers nicht auf die vorstehend genannten Wertebereiche beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Werten realisierbar.Farther is to mention that the sample container preferably has a volume in the range of 1 nl to 1 ml, while the nozzle preferably a nozzle diameter in the range of 10 microns up to 100 μm Has. However, the invention is in terms of the volume of the sample container and the nozzle diameter not limited to the aforementioned ranges, but basically too achievable with other values.
Ferner weist der Probenbehälter vorzugsweise sowohl ein Probenreservoir als auch einen Arbeitsraum auf. Der Arbeitsraum dient hierbei zum Ausstoßen einer einzelnen Probe aus dem Mikrodispenser. Hierzu kann der Arbeitsraum beispielsweise mittels eines Piezoaktors radial und/oder longitudinal zusammengedrückt werden, was an sich bekannt ist. Das Probenreservoir dient dagegen zur Aufnahme einer ausreichenden Probenmenge, um ohne eine kontaminationsträchtige Wiederbefüllung des Mikrodispensers nacheinander mehrere Proben abgeben zu können. Das Probenreservoir weist deshalb vorzugsweise ein größeres Volumen auf als der Arbeitsraum des Probenbehälters.Further points the sample container preferably both a sample reservoir and a working space on. The working space serves to eject a single sample the microdispenser. For this purpose, the work space, for example by means of a piezoelectric actuator are compressed radially and / or longitudinally, which is known in itself. The sample reservoir, however, serves to accommodate a sufficient sample volume to without a reusable contamination of the Microdispenser succession to be able to submit multiple samples. The Sample reservoir therefore preferably has a larger volume on as the working space of the sample container.
In einer Variante der Erfindung besteht die Düse lediglich aus einer entsprechend geformten Düsenöffnung des Probenbehälters. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Düse durch eine separate Düsenfolie, eine Düsenkappe oder einen Düsenstopfen gebildet wird, die eine Öffnung in dem Probenbehälter verschließen.In According to a variant of the invention, the nozzle consists only of one shaped nozzle opening of the Sample container. However, there is also the alternative possibility that the nozzle by a separate nozzle foil, a nozzle cap or a nozzle plug is formed, which has an opening in the sample container close.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass das Probenreservoir aufgrund des verwendeten Materials oder konstruktionsbedingt eine Volumenänderung zulässt. Beispielsweise kann das Probenreservoir eine nachgiebige und vorzugsweise elastische Wandung aufweisen, so dass sich das Volumen des Probenreservoirs verringern lässt, indem man den Probenbehälter im Bereich des Probenreservoirs zusammendrückt.Further There is also the possibility within the scope of the invention that the sample reservoir due to the material used or by design a volume change allows. For example, the sample reservoir may be a compliant and preferably have elastic wall, so that the volume of the sample reservoir lessen, by placing the sample container in the area of the sample reservoir.
Das Probenreservoir kann beispielsweise auch durch eine elastische Membran oder einen flexiblen Schlauch gebildet werden. Die Volumenänderung kann hierbei beispielsweise erfolgen, indem von außen ein fluidischer Druck auf die Membran bzw. den Schlauch aufgebracht wird. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Volumen des Probenreservoirs dadurch verändert wird, dass ein Stempel gegen die Membran bzw. auf den Schlauch drückt. Bei einem Schlauch besteht eine weitere Möglichkeit zur Verringerung des Volumens darin, den Schlauch aufzurollen oder zu falten.The Sample reservoir, for example, by an elastic membrane or a flexible hose. The volume change This can for example be done by a from the outside applied fluidic pressure on the membrane or the hose becomes. Alternatively, it is possible to that the volume of the sample reservoir is thereby changed, that a stamp presses against the membrane or on the hose. at A tube is another way to reduce of the volume to roll up or fold the tube.
Ferner besteht die Möglichkeit, dass das Probenreservoir aus einem Rohr besteht, in dem ein Stempel verschiebbar ist, so dass die Stellung des Stempels in dem Rohr das Volumen des Probenreservoirs bestimmt. Der Stempel kann hierbei integraler Bestandteil des Probenbehälters sein oder durch Aufbringen einer äußeren Kraft (z.B. Druck, Hebel) bewegt werden.Further it is possible, that the sample reservoir consists of a tube in which a stamp is displaceable, so that the position of the punch in the pipe determines the volume of the sample reservoir. The stamp can here be integral part of the sample container or by applying an external force (e.g., pressure, lever).
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Probenreservoir vorzugsweise eine nachgiebige Wandung aufweist, damit sich das Volumen des Probenreservoirs bei einer Probenabgabe entsprechend dem abgegebenen Probenvolumen anpassen kann.Farther is to mention the sample reservoir preferably has a resilient wall, so that the volume of the sample reservoir at a sample delivery can adjust according to the dispensed sample volume.
Weiterhin ist die Erfindung nicht auf den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Mikrodispenser als einzelnes Teil beschränkt, sondern umfasst auch ein komplettes Dispensiergerät mit mindestens einem erfindungsgemäßen Mikrodispenser. Hierbei kann sich das Dispensiergerät dadurch auszeichnen, dass keine Probenzuleitung für den Mikrodispenser vorgesehen ist, so dass der Mikrodispenser fluidisch von dem Dispensiergerät getrennt ist. Das Dispensiergerät bewirkt in diesem Fall lediglich die Ansteuerung des zugehörigen Aktors zur Tropfenabgabe und unter Umständen auch die räumliche Positionierung und Ausrichtung des Mikrodispensers.Farther the invention is not on the microdispenser according to the invention described above limited as a single part, but also includes a complete dispenser with at least a microdispenser according to the invention. in this connection can the dispenser characterized in that no sample supply line for the microdispenser is provided, so that the microdispenser fluidly separated from the dispenser is. The dispenser causes in this case only the control of the associated actuator for drop delivery and possibly also the spatial positioning and orientation of the microdispenser.
Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Mikrodispenser bei der Herstellung von sogenannten Arbeitskopien für Screeningprozess beispielsweise in der pharmazeutischen Industrie. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Herstellung von sogenannten Mikroarrays oder auch die Herstellung von multiplen Assays. In den Arbeitsverfahren des Standes der Technik werden von den Substanzen, die sich im allgemeinen in Mikrotiterplatten oder anderen Behältnissen befinden, Aliquote abgenommen und in Mikrotiterplatten verteilt. Von diesen sogenannten Großmutterplatten werden durch einen zweimaligen Aliquotierungs- und Vervielfältigungsschritt erst Mutter- und anschließend Tochterplatten (Kopien) hergestellt. Hierzu müssen die mit den Probensubstanzen gefüllten und tiefgekühlt gelagerten Mikrotiterplatten zunächst aufgetaut werden, um eine Entnahme der flüssigen Probensubstanzen zu ermöglichen. Bei diesem Auftauen kann Luftfeuchtigkeit in die Probensubstanzen einkondensieren, was zu einer Beeinträchtigung der Probensubstanzen führt, was bereits eingangs erwähnt wurde. Nach dem Auftauen werden die Probensubstanzen dann aus der jeweiligen Mutterplatte entnommen und in eine sogenannte Tochterplatte überführt. In der gleichen Weise wird dann von der Tochterplatte eine weitere Kopie erstellt, die als Screening-Platte oder als Mikroarray bezeichnet wird. Dieser Arbeitsablauf, der dem Stand der Technik entspricht, ist aufwändig, kompliziert und besteht aus vielen Einzelschritten, bei denen es zu Kontaminationen, Kreuzkontaminationen, Verschleppungen, Verdünnungsfehlern oder zu Verdünnung durch kondensierendes Wasser kommen kann. Auch kann eine einzelne Probe nur entnommen werden indem die gesamte Mikrotiterplatte bearbeitet wird. Im Gegensatz dazu eignet sich der erfindungsgemäße Mikrodispenser besonders gut zur Herstellung von Arbeitskopien im Screeningprozess in Form von Mikroarrays, multiplen Assays oder zur Herstellung von so genannte Diagnostik-Chips. Hierbei wird die Probensubstanz direkt aus der Großmutterplatte in den Mikrodispenser gefüllt und zur Herstellung beispielsweise der Arrays verwendet. Die sonst notwendige Herstellung von Mutter- und Tochterplatten entfällt. Es können einzelne Proben dispensiert werden, ohne dass eine ganze Mikrotiterplatte aufgetaut werden muss.The microdispenser according to the invention is particularly advantageous in the production of so-called working copies for the screening process, for example in the pharmaceutical industry. These are, for example, the production of so-called microarrays or the production of multiple assays. In the prior art working procedures, aliquots of the substances, which are generally in microtiter plates or other containers, are collected and distributed in microtiter plates. Of these so-called grandmother's plates, first mother and then daughter plates (copies) are produced by a two-time aliquoting and duplicating step. For this purpose, the filled with the sample substances and frozen stored microtiter plates must first be thawed to allow removal of the liquid sample substances. In this thawing humidity can condense in the sample substances, what leads to an impairment of the sample substances, which has already been mentioned in the beginning. After thawing, the sample substances are then removed from the respective mother plate and transferred to a so-called daughter plate. In the same way, another copy is then made by the daughter plate, which is called a screening plate or a microarray. This workflow, which corresponds to the prior art, is complicated, complicated and consists of many individual steps, which can lead to contamination, cross contamination, carry-over, dilution errors or dilution by condensing water. Also, a single sample can only be taken by working the entire microtiter plate. In contrast, the microdispenser according to the invention is particularly well suited for the production of working copies in the screening process in the form of microarrays, multiple assays or for the production of so-called diagnostic chips. In this case, the sample substance is filled directly from the grandmother plate into the microdispenser and used for the production of, for example, the arrays. The otherwise necessary production of mother and daughter plates is eliminated. Individual samples can be dispensed without having to thaw a whole microtiter plate.
Die Handhabung des erfindungsgemäßen Mikrodispensers kann in herkömmlicher Weise manuell durch eine Bedienungsperson erfolgen.The Handling of the microdispenser according to the invention can in conventional Manually done by an operator.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Handhabung des erfindungsgemäßen Mikrodispensers durch einen Roboter erfolgt. Der erfindungsgemäße Mikrodispenser ist deshalb hin sichtlich seiner Abmessungen und Formgestaltung vorzugsweise kompatibel zu herkömmlichen Robotern für die Handhabung von Mikrodispensers, so dass der erfindungsgemäße Mikrodispenser auch von herkömmlichen Robotern gehandhabt werden kann, ohne dass bauliche Anpassungen an den Robotern erforderlich sind.It however, it is also possible as an alternative that the handling of the microdispenser according to the invention by a Robot takes place. The microdispenser according to the invention is therefore point of view of its dimensions and shape preferably compatible with conventional Robots for the handling of Mikrodispensers, so that the microdispenser according to the invention also from conventional Robots can be handled without making structural adjustments are required on the robots.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be discussed below together with the description of the preferred Exemplary embodiments closer to the figures explained. Show it:
Die
Querschnittsansicht in
Zur
Aufnahme einer Probenflüssigkeit
weist der Mikrodispenser
In
dem Probenreservoir
Darüber hinaus
weist der Probenbehälter
Die
Abgabe der Mikrotropfen
Von
besonderer Bedeutung an diesem Ausführungsbeispiel ist die Tatsache,
der Probenbehälter
Darüber hinaus
weist der Mikrodispenser
Das
in
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Probenbehälter
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Probenbehälter
Es
ist jedoch alternativ auch möglich,
dass das Ventilgehäuse
In
dem Ventilgehäuse
Darüber hinaus
weist das Ventil
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Probenbehälter
Schließlich zeigt
Darüber hinaus
ist der Stopfen
Das
in
Dieses
Ausführungsbeispiel
kombiniert die geschlossene Bauform bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Die
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass das Probenreservoir
Eine
weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die Düse
Ferner
weist der Mikrodispenser
Darüber hinaus
ist der Piezoaktor
Die
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die Düse
Die
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die Düse
Die
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die Düse
Die
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Piezoaktor
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.The Invention is not limited to those described above embodiments limited. Rather, a variety of variants and modifications is possible, the also make use of the idea of the invention and therefore in fall within the scope of protection.
Claims (30)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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-
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---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20070412 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20090731 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20120720 |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20140722 |
|
R071 | Expiry of right |