DE69414023T2

DE69414023T2 - Flüssigkeitsabgabesystem

Info

Publication number: DE69414023T2
Application number: DE69414023T
Authority: DE
Inventors: H. Paul Groton Ma 01450 Carlton; L. Keene Jr. Sudbury Ma 01776 Russell
Original assignee: PerSeptive Biosystems Inc
Current assignee: Applied Biosystems LLC
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: US5320139A; JP3466698B2; JPH0768154A; DE69414023D1; DE622115T1; EP0622115B1; EP0622115A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Fluidfördersystem zum Fördern einer Anzahl von Fluiden nacheinander zu einem oder mehr Behandlungsbehältern.
Vor der vorliegenden Erfindung sind Fluidfördersysteme verfügbar gewesen, die eine Durchmischung von Fluiden minimisieren, während sie eine genaue Fluidmenge für eine chemische Reaktion fördern. Diese Systeme werden allgemein für chemische Verfahren benutzt, die eine große Zahl nacheinander erfolgender chemischer Reaktionen umfassen, wie bei der Proteinsynthese, DNA-Synthese oder der aufeinanderfolgenden Herstellung von Proteinen.
Die US-A-4 008 736 offenbart einen Ventilblock mit einem Kapillarsystem, das aus etwa 30º von einer Kontaktfläche des Blocks gebohrten Kapillarsegmenten gebildet ist. Die Verbindungsstellen der Kapillarsegmente sind an der Kontaktfläche und innerhalb des Blocks ausgeführt. Die Verbindungsstellen an den Kontaktflächen bilden Ventilstellen, an denen mit Öffnungen versehene Gleitblöcke angreifen, welche die Fluidverbindung mit dem Kapillarsystem herstellen. Die Gleitblöcke sind zwar effektiv beim Herstellen der erwünschten Fluidströmung, sie nutzen sich jedoch zu schnell ab, wodurch sie unerwünschte Lecks verursachen.
Das US-A-4 168 724 offenbart eine ähnliche Vorrichtung, ersetzt jedoch die Schiebeventile durch Membranventile. Das Fluid wird durch die Ventile aus einer druckbeaufschlagten Fluidspeicherquelle gefördert. Dieses System erfordert, daß ein Vakuum bei der Öffnung der Ventile mithilft. Dieses System ist unerwünscht, da der benutzte Membranventiltyp auf unerwünschte Weise anfällig gegenüber Teilchenkontamination ist. Außerdem ist das Druckgefälle über die Ventile hinweg schwierig zu steuern, was eine weniger genaue Förderung der Reagenzien bewirkt.
Die US-A-4 558 845 offenbart ein Fluidfördersystem unter Verwendung eines Ventilblockaufbaus, der einen getrennten Block für jede Ventilstelle umfaßt. Die gemeinsame Leitung zum Reaktionsort ist wechselweise ein Kanal in einem Block und eine Rohrleitung, die zwei benachbarte Blocks miteinander verbindet. Diese Anordnung erfordert eine Vielzahl von Fittings, die leckanfällig sind.
Die US-A-4 773 446 offenbart einen Ventilblockaufbau, der Membranventile verwendet. Die Ventile dienen zur Steuerung der Fluidströmung von einer Anzahl der Reihe nach druckbeaufschlagter Fluidbehälter zu einem gemeinsamen Auslaßbehälter. Dieses System erfordert die Verwendung von den Fluidbehältern und Fittings zu den Ventilblocks für jede Leitung.
Das Fluidfördersystem nach dem Stand der Technik hängt von der Anwendung positiven Drucks ab, um das Fluid zu fördern, sowie auf der Steuerung von Gegendruck zum Fluidbehälter, um die Menge des einem Behandlungsbehälter zugeführten Fluids genau steuern zu können. Diese Systeme erfordern das häufige Verstellen bzw. Anpassen der Fluidfördereinrichtung als eine Funktion des Gegendrucks. Alle die oben dargestellten Systeme hängen von der genauen Kontrolle des Behälterdrucks und der Einschränkung durch die Rohrleitung, die Kanäle und Ventile ab, um das Reagenzmittel- Fördervolumen zu steuern. Sie sind gegenüber Variationen der entfernbaren bzw. abnehmbaren Reaktionssäulen sehr empfindlich, was das Fördervolumen und die Durchströmgeschwindigkeit betrifft. Auch fördern diese Systeme Fluide gegen Gegendruck nur bis ungefähr 69 kPa (10 psig).
Die US-A-5 123 443 offenbart ein System zum aufeinanderfolgenden Fördern einer Anzahl von Fluiden an einen Behandlungsbehälter, das eine Anzahl von Pumpen umfaßt, die mit anderen über Durchgänge in einer festen Platte in Fluidverbindung stehen. Jede Pumpe besteht aus einem Membranelement, das die Förderung bzw. den Transport durch Herausdrängen von Fluid aus einer Plenumkammer ausführt, einem Injektor (Sperrventil), das als Reaktion auf einen Schwellendruck öffnet, um ein Entweichen von Fluid in einen gemeinsamen Durchgang zu ermöglichen, sowie einem Einlaß- Sperrventil, das als Antwort auf einen steigenden Druck schließt, aber andernfalls ein Wiederauffüllen der Plenumkammer des Membranelements gestattet. Die Leistung dieser passiven Sperrventile in Pumpen sehr geringen Volumens ist marginal, da selbst sehr kleine Lecks die Druckstöße, auf welche diese Sperrventile reagieren, weitgehend dämpfen. Im schlimmsten Fall ergibt sich beim Versuch, ein komprimierbares Fluid niedriger Viskosität (d. h. Gas) zu pumpen, die Situation, bei der die Pumpen aufgrund mikroskopisch kleiner Lecks Schwierigkeiten beim Ansaugen zeigen können.
Die US-A-5 188 148 (EP-0 499 127) mit dem Titel "Conduit Plate for Fluid Delivery System" umfaßt eine Leitungsplatte für ein Fluidfördersystem, das vier oder fünf zusammengeschichtete Schichten umfaßt, mit einer Anzahl von eingekerbten Öffnungen zum Befestigen externer Fluidverarbeitungskomponenten in Fluidverbindung mit der Platte, sowie eine einzelne Fluidleitungsschicht zum Herstellen eines Fluiddurchgangs zwischen den verschiedenen Punkten auf der festen Platte. Die Platte ist vorzugsweise aus einem Keramikmaterial geformt. Eine Anzahl von Fluiden werden der Reihe nach an einen bestimmten Punkt mittels einer Anzahl von Pumpen gefördert, von denen jede ein Membranelement, einen Injektor (ein passives Auslaß- Sperrventil) sowie ein Einlaß-Sperrventil umfaßt. Die eingekerbten Öffnungen in der Platte gehen auf ein in der Herstellung der festen Platte liegendes Problem ein, wobei die Abmessungstoleranzen der festen Platte vergleichbar oder größer sind als die Abmessungen der Durchgänge innerhalb der Platte, so daß zusammenpassende Teile nur so weit genau aufeinander ausgerichtet werden können, als die Platte selbst dazu dient, die Positionen der mit der Platte zusammenpassenden externen Komponenten festzustellen. Die direkte Befestigung von Komponenten an der festen Platte stellt die feste Platte jedoch unter Spannungskräfte, die einen Bruch verursachen können. Das Vorhandensein einer einzigen Leitungsschicht in der festen Platte ergibt eine einheitliche Gestaltung der Fluidpassagen in der Platte, da die Durchgänge einander nicht kreuzen können, und Revisionen bzw. Überprüfungen im Fluidströmungsweg werden entsprechend schwieriger. Vorrichtungen, welche die Platten verwenden, sind in den US-A-5 095 932; 5 095 938; 5 111 845 sowie 5 123 443 offenbart.
Es wäre wünschenswert, ein System bereitzustellen, das die Erfordernis einer Verstellung bzw. Anpassung der Fluidfördereinrichtung ausschaltet. Es wäre auch wünschenswert, eine Einrichtung zum Fördern genauer Fluidvolumen zu benutzen, die gegenüber Gegendruck unempfindlich ist. Ein solches System würde eine verbesserte Systemleistung und einen verminderten Reagenzienverbrauch ergeben. Es wäre auch wünschenswert, ein Fluidfördersystem bereitzustellen, das die Anwendung von Rohren und Rohrfittings minimisiert, während sie das Volumen des Systems im Vergleich zu derzeit verfügbaren Systemen minimisiert. Außerdem wäre es wünschenswert, ein Fluidfördersystem bereitzustellen, das leicht zum Ansaugen gebracht werden kann, so daß selbst Gase leicht gepumpt werden können.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein System nach der Definition in Anspruch 1 zum Fördern mehrerer Fluide in Folge an ein Behandlungsreservoir bereit, in dem eine chemische Reaktion oder ein physikalischer Behandlungsschritt stattfinden. Die verschiedenen Fluide werden an einen gegebenen Ort, beispeilsweise ein Behandlungsreservoir, durch eine Anzahl von Verdrängerpumpen gefördert, von denen jede einem anderen Reagens zugeordnet ist und über Durchgänge in einer festen Platte in Fluidverbindung mit den anderen steht.
Jede Pumpe besteht aus einem Membranelement und zwei pneumatisch oder elektrisch gesteuerten Schlieber, die über Durchgänge in einer festen Platte in Verbindung stehen. Das Membranelement umfaßt eine flexible Membran, die sich innerhalb einer Plenumkammer bewegt und dadurch dazu dient, ein festgesetztes Fluidvolumen von der Pumpe auszustoßen. Das Volumen der Plenumkammer kann allgemein nur zwei Mikroliter betragen und nur zwei Millimeter groß sein. Die gesteuerten Schieber ermöglichen die Auffüllung des Membranelements aus einer Richtung und das Ausstoßen seines Inhalts unter Druck in derselben oder in einer zweiten Richtung. Die Steuerschieber verbessern die Leistung der derzeit erhältlichen Sperrventile, indem sie den Druckabfall über die geöffneten Ventile weitgehend vermindern, wodurch sie den Ansaugbeginn der Pumpen sehr zuverlässig gestalten und einen großen Umfang praktischer Volumen für die Plenumkammer zulassen. Die Betätigung der Steuerschieber kann synchronisiert werden, so daß die Pumpe in einer von zwei Richtungen arbeitet oder einen freien Fluidfluß durch die Pumpe ermöglicht.
Alle Komponenten des Fluidfördersystems, die mit dem soliden Plattenelement (Membranelemente, Steuerschieber, Anschlußverbinder) zusammenpassen, sind durch externe Metallplatten positioniert und gesichert. Die Metallplatten sind aneinander, durch Befestigungselemente befestigt, welche das feste Plattenelement durchsetzen. Alle zusammenpassenden Komponenten werden durch Federmittel fest gegen betreffende Flächen des festen Plattenelements gedrückt, wobei alle zusammenpassenden Komponenten so gestaltet sind, daß sie akzeptable Fehler in der Dimensionierung in ihrer Ausrichtung auf das Festplattenelement ermöglichen.
Die Steuerschieber, Membranelemente und Anschlußverbinder können mit beiden Flächen der Plattenstruktur verbunden werden, wodurch die Komponentendichte heraufgesetzt wird (und die Größe der Festplatte halbiert wird), und die Länge der Verbindungsdurchgänge innerhalb der Festplatte im Vergleich zu einer Plattenstruktur, bei der sich die externen Komponenten nur auf einer Fläche befinden, verringert wird. Die externen Komponenten werden vorzugsweise auf einem regelmäßigen Raster angeordnet, um die Gestaltung und die Ausrichtung der Teile beim endgültigen Zusammenbau zu vereinfachen. In einer anderen Ausführungsform können alle Komponenten mit einer einzigen Fläche der Keramikplatte verbunden werden. In dieser Ausführungsform können eine Vielzahl von Keramikplatten miteinander als Module verbunden werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bei der Herstellung von DNA angewandten Systems, das eine Plattenstruktur gemäß der Erfindung verwendet,
Fig. 1a eine Ansicht der oberen Schicht der Plattenstruktur dieser Erfindung,
Fig. 1b eine Ansicht einer ersten Leitungsschicht der Plattenstruktur dieser Erfindung,
Fig. 1c eine Ansicht der Verbindungsschicht der Plattenstruktur,
Fig. 1d eine Ansicht einer zweiten Leitungsschicht der Plattenstruktur,
Fig. 1e eine Ansicht der unteren Schicht der Plattenstruktur dieser Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf alle fünf Schichten der Fig. 1a, 1b, 1c, 1d und 1e, die in der Konfiguration der endgültigen Festplattenstruktur dieser Erfindung aufeinander ausgerichtet sind,
Fig. 3 eine Schnittansicht der Fluidpumpeinrichtung, die mit gegenüberliegenden Flächen der Plattenstruktur der Fig. 1a bis 1e verwendet wird oder auf diesen positioniert ist, um das System dieser Erfindung zu bilden,
Fig. 4 eine Teilansicht einer Platte dieser Erfindung,
Fig. 5 eine Teilansicht eines in der Erfindung nützlichen Moduls,
Fig. 6 eine Teilansicht eines in der Erfindung nützlichen Trennventils.

BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gemäß dieser Erfindung ist ein Fluidfördersystem bereitgestellt, das eine Leitungen und mehrere Fluidtransportmittel zum Herstellen eines Fluiddurchgangs durch die Leitungen aufweisende feste Platte umfaßt. Das System ist zum Ausführen des Transports bzw. der Förderung mehrerer Fluide in Folge von mehreren Fluidbehältern zu mindestens einem Behandlungsreservoir konstruiert. Die Mittel zum Transportieren jedes Fluids umfassen ein Verdrängungsmembranelement und zwei durch ein Solenoid oder pneumatisch gesteuerte Schieber. Ein Schieber ist mit einer Fluidquelle verbunden und steht in Fluidverbindung mit der Membranpumpe und dem zweiten Schieber, der seinerseits in Fluidverbindung mit einer Reaktionssäule steht. Das System dieser Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung in Verfahren unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen. Beispiele solcher Verfahren schließen die Synthese von Biopolymeren ein, beispielsweise Nucleinsäure, Peptide und Kohlenwasserstoffe. Diese Verfahren erfordern sequentielle chemische Reaktionen, die mit Waschschritten zur Beseitigung von überschüssigem, nicht umgesetztem Reagens abwechseln. In einigen Fällen erfordern die Reagenzien eine besondere atmosphärische Umgebung, beispielsweise eine reaktionsträge Umgebung oder eine oxidierende Umgebung. In diesen Beispielen werden dem Fluidbehälter Gase geliefert. Deshalb erfordern diese Verfahren Fluidfördersysteme, in denen Reagenzien, Bearbeitungschemikalien und Gas in einer genauen Art und Weise verarbeitet werden, so daß dem betreffenden Bestimmungsort innerhalb des Systems genaue Fluidvolumen zur richtigen Zeit und in der richtigen Reihenfolge zugeführt werden. Wenn eine Anzahl Behandlungsreservoirs verwendet wird, sind Schaltmittel vorgesehen, um das/die richtige Reagens, Verfahrenschemikalie oder Gas dem richtigen Behandlungsreservoir zuzuführen.
Die in dem System dieser Erfindung verwendete Platte enthält die Leitungen zum Fluidtransport, die aus einer Anzahl dünner Keramikplatten gebildet sind, welche durch Anwendung sehr hoher Temperaturen laminiert sind. Jede der dünneren Komponentenplatten kann durch ein photolithographisches Verfahren hergestellt werden, bei dem ein spezifisches Muster mit ultraviolettem Licht in die Komponentenschicht mittels einer Maske aufgedruckt wird, dem ein selektives Ausätzen der exponierten Keramikflächen folgt, um das spezifische Muster in der Komponentenplatte zu erzeugen.
Das System der Erfindung wird nun im einzelnen, der Einfachheit halber unter Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung von Polymer-Nucleinsäuren (NA) beschrieben. In Fig. 1 ist ein Verfahren zur Herstellung von NA schematisch dargestellt. Das gezeigte Verfahren verwendet zwei Sätze von Fluidreagenzien, wobei ein Satz in Fluidverbindung mit dem gemeinsamen Kanal 10 und ein zweiter Satz in Fluidverbindung mit dem gemeinsamen Kanal 12 steht. Der erste Satz weist ein Gasdurchströmmittel zum Ausblasen des Systems auf, (Gas B) verbunden mit Kanal 13, Acetonitril (ACN-B) verbunden mit Kanal 14, Tetrazol (TET) verbunden mit Kanal 15, ein Hilfsreservoir, verbunden mit Kanal 16, ein Hilfsresrvoir, verbunden mit Kanal 17, ein Hilfsreservoir, verbunden mit Kanal 18, ein Hilfsreservoir, verbunden mit Kanal 19, ein Hilfsreservoir, verbunden mit Kanal 20, Thymidin (T) verbunden mit Kanal 62, Cytodin (C) verbunden mit Kanal 63, Guanosin (G) verbunden mit Kanal 64 sowie Adenosin (A), verbunden mit Kanal 65. Der zweite Fluidsatz weist ein Gasdurchströmmittel zum Ausblasen des Systems (Gas-A), verbunden mit Kanal 21, auf, Acetonitril (ACN-A), verbunden mit Kanal 27, Capping-Lösung A (CAP-A), verbunden mit Kanal 26, Capping-Lösung B (CAP-B), verbunden mit Kanal 25, Oxidationsmittel (OXI), verbunden mit Kanal 23, Dichloressigsäure (DCA), verbunden mit Kanal 22, sowie ein Hilfsoxidations-Reagensreservoir (OX 2), verbunden mit Kanal 24. Die Reagenzien Adenosin, Cytidin, Guanosin und Thymidin sind Reagenzien, die zur Bildung der DNA verwendet werden, wie im Stand der Technik wohl bekannt ist. GAS-A liefert die Funktion des Ausblasens bzw. Reinigens des Systems und des Förderns geringer Flüssigkeitsvolumen aus dem System zu einem Detektor. GAS-B stellt dieselbe Funktion bereit wie GAS-A. Acetonitril liefert die Funktion des Ausspülens des Systems. Acetanhydrid (CAP-A) und N-Methylimidazol (CAP-B) liefern die Funktion der Beendigung nicht umgesetzter Stellen zur Verhinderung der Fortsetzung der fehlerhaften Sequenz. OXI oder OX 2, beispielsweise Iodin im Wasser und Pyridin, liefern die Funktionen der Oxidierung der verlängeren Polymerketten zum Stabilisieren der Internucleotid- Phosphatverbindungen. DCA liefert die Funktion der Entschützung des gebundenen Rests, um eine weitere Kondensationsreaktion zu ermöglichen. TET liefert die Funktion der Aktivierung des reaktiven Monomers für die nächste Koppelungsreaktion. Das Trennventil 28 dient als Schalter zum Lenken von Fluid von Kanal 10 oder Kanal 12 entweder zum Behandlungsreservoir 29, das eine Reaktionssäule umfaßt, die einen soliden Träger wie z. B. kontrolliertes Porenglas (CPG) enthält, oder zu einer Membran durch einen Kanal 31 oder zu einer Behandlungssäule 30, die ein Duplikat von Säule 29 ist, durch Kanal 32. Die Kanäle 33 und 34 führen verarbeitetes Fluid dem Abwasser oder einem Detektor zu.
Fig. 2 zeigt die Plattenlöcher und die Anordnung von Leitungen zum Bearbeiten von Fluiden durch die Plattenstruktur 11. Die Leitungen weisen den A-Strang 12 und den B-Strang 10 auf. Die Leitung 27 ist ein mit einem Hilfsreservoir über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und ein Loch 36 verbundene Leitung (Fig. 2). Die Leitung 26 ist ein mit einem Behälter für Dichloressigsäure über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und Loch 38 verbundene Leitung. Die Leitung 25 ist eine Leitung für ein Oxidationsmittel von einem Container über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und Loch 40. Die Leitung 24 ist eine Leitung für N- Methylimidazol von einem Container über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und Loch 41. Die Leitung 23 ist eine Leitung für Acetanhydrid von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und Loch 42. Die Leitung 22 ist eine Leitung für Acetonitril von einem Container über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und Loch 43. Die Leitung 21 ist eine Leitung zum Ausblasen von Gas über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und Loch 44. Die Leitung 13 ist eine Leitung zum Ausblasen von durch das Loch 45 einzuleitendem Gas. Die Leitung 14 ist eine Leitung für Acetonitril von einem Container über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und Loch 46. Die Leitung 15 ist eine Leitung für Tetrazol von einem Container über eine (nicht dargestellte) Leitung und Loch 47. Die Leitung 16 ist eine Leitung für ein Reagens von einem Hilfsreservoir von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 48. Die Leitung 17 ist eine Leitung für Adenosin von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 49. Die Leitung 18 ist eine Leitung für Cystidin von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 50. Die Leitung 19 ist eine Leitung für Guanosin von einem oberhalb des Lochs 51 positionierten Behälter. Die Leitung 20 ist eine Leitung für Thymidin von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 52. Die Leitung 62 ist eine Leitung für Thymidin von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 53. Die Leitung 63 ist eine Leitung für Cytidin von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 54. Die Leitung 64 ist eine Leitung für Guanosin von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 55. Die Leitung 65 ist eine Leitung für Adeonsin von einem Behälter über eine (nicht dargestellte) Rohrleitung und das Loch 56.
Das Trennventil 28 dient zum Leiten von Reagens entweder vom A-Strang 12 oder vom B-Strang 10 zu der oberhalb der Löcher 70, 71, 72 oder 73 positionierten Reaktionssäule. Das Trennventil 28 ist aus einer Mehrzahl von Schiebern gebildet, die im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben sind. Das Fluidfördersystem ist am besten mit Bezug auf die Fig. 3 beschrieben. Die in Fig. 1a gezeigte Platte 74 weist eine Anzahl benachbarter Löcher auf, beispielhaft durch die Löcher 36a und 36b dargestellt, wobei jeder verwendete Satz in Zusammenhang mit einem Solenoid- oder pneumatischen Ventil 80 oder 81 gemäß Fig. 3 verwendet wird. Das Fluidfördersystem dieser Erfindung wird darüber hinaus speziell mit Bezug auf die Verwendung von Solenoidventilen beschrieben. Die restlichen Sätze benachbarter Löcher sind der Einfachheit halber nicht gekennzeichnet. Die Platte 75 mit einzelnen voneinander beabstandeten Löchern gemäß Fig. 1e wird in Verbindung mit einer Membranpumpe 84 und einer Quelle 85 zu transportierenden Fluids verwendet. Das Solenoidventil 81 umfaßt ein Auslaßventil, während das Solenoidventil 80 ein Einlaßventil umfaßt. Die Solenoidventile 80 und 81 weisen jeweils eine Membran 86, eine Druckscheibe 87, eine Feder 88 und einen Anker 89 auf. Die oberen Abschnitte der Solenoidventile 80 und 81 weisen eine Spule 90, eine Feder 91 und einen verstellbaren Anschlag 92 auf. Die Membranpumpe 84 ist eine Verdrängerpumpe und umfaßt eine Feder 93, ein oberes Einsatzelement 94, ein unteres Einsatzelement 95 und eine Membran 96. Die Einsatzelemente 94 und 95 sind durch Kröpfung zusammengefügt, um die Membran 96 zu sichern bzw. festzuhalten. Der Einsatz 94 enthält eine Höhlung 97 zur Verbindung zu einer Fluidquelle, die geöffnet oder geschlossen werden kann, um wechselweise Druck auf die obere Fläche der Membran 96 auszuüben oder von ihr wegzunehmen. Das zu fördernde Fluid tritt in die Öffnung 98 und den Kanal 99 ein, wenn die Membran 86 des Solenoidventils 80 geöffnet ist. Wenn die Membran 96 der Pumpe 84 der freien Atmosphäre ausgesetzt ist und die Membran 86 des Ventils 80 geschlossen ist, strömt Fluid durch den Kanal 100 in die Plenumkammer 101 der Pumpe 84. Wenn die Membran 86 des Ventils 80 geschlossen ist und die Membran 96 der Pumpe 84 mit Luftdruck beaufschlagt wird, und die Membran 86 des Ventils 81 geöffnet ist, strömt Fluid über den Kanal 102 in den Kanal 120, welcher derselbe wie der Kanal 12 im Fall des A-Strangs oder wie der Kanal 10 im Fall des B-Strangs ist (sh. Fig. 1). Die Positionierung der Membran 86 des Solenoidventils 80 und 81 und der Membran 96 der Pumpe 84 werden so gesteuert, daß sie ein Strömen von Fluid von dem Auslaß-Solenoidventil 81 zur Membranpumpe 84 verhindern. Die Membranpositionierung wird mittels der Solenoide 92 und des Fluiddrucks in der Höhlung 97 gesteuert, die ihrerseits durch herkömmliche Steuermittel, z. B. einen Mikroprozessor gesteuert werden. Die Ventile 80 und 81, die Membranpumpe 84 und der Fluidförderteil 85 sind an der Plattenstruktur 11 mittels Schraubenbolzen 112 und 113 und Muttern 114 und 115 befestigt, die durch Löcher in Metallplatten 116 und 117 und Löcher 76 und 77 (Fig. 1a-1e) in der Plattenstruktur 11 verlaufen. Die Plattenschicht 78 gemäß Fig. 1b enthält hörizontale Leitungen 12, 10a und 10b für die A-Strang- und B-Strang-Leitungen ebenso wie Horizontalleitungen 104, welche zum Trennventil 28 führen. Die in der Fig. 1b gezeigten Löcher sind auf dieselben numerierten Löcher im Rest der Plattenschichten gemäß den Fig. 1a, 1c, 1d und 1e ausgerichtet.
Die in Fig. 1c dargestellte Plattenschicht 79 trennt die in den Fig. 1b und 1d gezeigten Plattenschichten. Die numerierten Löcher sind auf dieselben numerierten Löcher in den anderen Plattenschichten ausgerichtet. Die Plattenschicht 1c dient zur Bereitstellung selektiver Fluidverbindung zwischen den in den Fig. 1b und 1d dargestellten Leitungen über die gezeigten Löcherpaare und Löcher, z. B. die Löcher 36a und 36b. Die Plattenschicht 69 gemäß Fig. 1d weist die vertikalen Leitungen 13 bis 27, 62 bis 65 und 12a zum Fördern von Fluidreagens auf, sowie die vertikalen Leitungen 66 und 67, die mit dem Trennventil 28 zusammenwirken. Die in Fig. 1e dargestellte Plattenschicht weist die Austrittsöffnungen 103 und 106 auf, welche Fluid vom Trennventil 28 an der Plattenstruktur 11 zu einer Reaktionssäule 29 oder 30 fördern (Fig. 1).
Gemäß Fig. 4 weist die Platte 121 eine Leitung 122 für eine A-Stranganordnung und eine Leitung 123 für eine B- Stranganordnung auf. Die Platte 121 umfaßt eine Anzahl von Leitungen 124 zum Fördern eines Fluids von einem Fluid- Einlaßfilter 125 (Fig. 5) entweder zum A-Strang 122 oder zum B-Strang 123. Eine Leitung 124 ist in Fluidverbindung mit einem Auslaßventil 128 (Fig. 5) über Löcher 126 und 127, einer Membranpumpe 129 (Fig. 5) über ein Loch 130, einem Einlaßventil 131 (Fig. 5) über Löcher 132 und 133, und einem Fluideinlaßfilter 125 (Fig. 5) über Loch 134.
Das in Fig. 5 dargestellte Modul 135 ist an der Platte 121 durch Schraubbolzen befestigt, die durch das Modul 135, die Platte 121 und die Basisplatte 138 erstreckende Löcher 136 und 137 hindurchgehen. Das Modul 135 ist durch Stifte ausgerichtet, die sich durch die Platte 121 und in das Modul 135 hinein verlaufende Löcher 140 durchsetzen.
Die Trennventile 141 gemäß Fig. 6, welche einzelne Ventile 147 und 148 umfassen, sind auf der Platte 121 über Leitungen 142 positioniert, die in Fluidverbindung mit dem A- Strang 122 über ein Einlaßventil 147 und Löcher 143 und 144 in Fluidverbindung stehen, oder mit dem B-Strang 123 über Einlaßventile 148 und Löcher 145 und 146. Das Fluid wird entweder vom A-Strang 122 oder vom B-Strang 123 (nicht dargestellten) Behandlungsreservoirs über eine Leitung 149 oder eine Leitung 150 zugeleitet.

Claims

1. System zum Leiten mehrerer Fluide in Folge durch interne Leitungen in einem Plattenmittel zu einem Behandlungsreservoir mit mindestens zwei Fluidreservoirs und einer Fluidtransport- oder -fördereinrichtung für jedes der Fluidreservoirs, umfassend ein elektrisch oder pneumatisch aktiviertes Einlaßventil (80), eine Membranpumpe (84) und ein elektrisch oder pneumatisch aktiviertes Auslaßventil (81) in Fluidverbindung mit jedem der Reservoirs, Öffnungen oder den internen Leitungen,

ein Plattenmittel (11) mit mindestens zwei in mindestens zwei verschiedenen Schichten (69,78) gelegenen internen Leitungen,

eine Einrichtung zum Aufrechterhalten eines erhöhten Drucks in den Fluidreservoirs,

wobei das Einlaßventil (80) einen Ventileinlaß und einen Ventilauslaß, eine zwischen dem Ventileinlaß und dem Ventilauslaß angeordnete Membran (86) und (ein) Mittel (87- 92) zum Positionieren der Membran zwischen einer Stellung zur Verhinderung einer Fluidverbindung zwischen dem Ventileinlaß und dem Ventilauslaß sowie (einer Stellung) zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen dem Ventileinlaß und dem Ventilauslaß aufweist,

wobei die Membranpumpe (84) zwischen dem Einlaßventil (80) und dem Auslaßventil (81) und in Fluidverbindung damit positioniert ist, und die Membranpumpe (84) eine Kammer (101) und eine Pumpe und ein Mittel um Bewegen der Pumpe zwischen einer Stellung zum Füllen der Kammer (101) mit Fluid und einer Stellung zum Entleeren der Kammer (101) von Fluid aufweist,

wobei das Auslaßventil (81) einen zweiten Ventileinlaß und einen zweiten Ventilauslaß, eine zwischen dem zweiten Ventileinlaß und dem zweiten Ventilauslaß positionierte zweite Membran (86) und (ein) Mittel (87-92) zum Positionieren der zweiten Membran (86) zwischen einer Stellung zur Verhinderung einer Fluidverbindung zwischen dem zweiten Ventileinlaß und dem zweiten Ventilauslaß und zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem zweiten Ventileinlaß und dem zweiten Ventilauslaß aufweist,

eine Einrichtung zur Verhinderung einer Fluidströmung vom Auslaßventil (81) zu der Membranpumpe (84) und zum Einlaßventil (80), sowie

eine Einrichtung (28,31,32) zum Leiten von Fluid von dem Auslaßventil (81) zu dem Behandlungsreservoir.

2. System nach Anspruch 1, das mindestens ein Behandlungsreservoir (29, 30) sowie ein Ventilsteuermittel zum Leiten von Fluid zu mindestens einem der Behandlungsreservoirs (29, 30) aufweist.

3. System nach Anspruch 1, wobei das Plattenmittel (11) umfaßt:

Durchgänge (99, 100,102) zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem Einlaßventil (80), der Membranpumpe (84) und dem Auslaßventil (81),

einen ersten Sammelanal (10) in dem Plattenmittel (11) für einen ersten Satz von Fluiden, einen zweiten gemeinsamen Kanal (12) in dem Plattenmittel (11) für einen zweiten Satz von Fluiden, sowie

(ein) Mittel (28) zum Leiten von Fluiden aus dem ersten gemeinsamen Kanal zu einem von mehreren Behandlungsreservoirs und aus dem zweiten gemeinsamen Kanal (12) zu einem zweiten Behandlungsreservoir.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das elektrisch aktivierte Einlaßventil (80) und Auslaßventil (81) jeweils ein Solenoid aufweisen.

5. System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei das Einlaßventil (80), die Membranpumpe (84) und das Auslaßventil (81) an einer Oberfläche des Plattenmittels (11) positioniert sind.

6. System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei das Einlaßventil (80) und das Auslaßventil (81) an einer ersten Oberfläche des Plattenmittels (11) positioniert sind und die Membranpumpe (84) an einer zweiten Oberfläche des Plattenmittels (11) positioniert ist.