EP1259325A1 - Microdosing device for the defined delivery of small self-contained liquid volumes - Google Patents

Microdosing device for the defined delivery of small self-contained liquid volumes

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Publication number
EP1259325A1
EP1259325A1 EP01919276A EP01919276A EP1259325A1 EP 1259325 A1 EP1259325 A1 EP 1259325A1 EP 01919276 A EP01919276 A EP 01919276A EP 01919276 A EP01919276 A EP 01919276A EP 1259325 A1 EP1259325 A1 EP 1259325A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
microdosing device
bypass
opening cross
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01919276A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Albert
Rainer BRÄUTIGAM
Thomas Henkel
Günter Mayer
Andreas Schober
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
Original Assignee
Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV filed Critical Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
Publication of EP1259325A1 publication Critical patent/EP1259325A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0268—Drop counters; Drop formers using pulse dispensing or spraying, eg. inkjet type, piezo actuated ejection of droplets from capillaries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N2035/1027—General features of the devices
    • G01N2035/1034—Transferring microquantities of liquid
    • G01N2035/1039—Micropipettes, e.g. microcapillary tubes

Definitions

  • Microdosing device for the defined delivery of small, closed liquid volumes
  • the invention relates to a dosing device for the defined delivery of small, self-contained liquid volumes, which enables the generation of individual drops with volumes in the range from 10 nl to 3 ⁇ l.
  • Such pipetting systems are used to fill cell compartments, e.g. Nanotiter plates, in particular with changing reagents and for the production of biochips with spot sizes, in particular in the range from 0.2 mm to 2 mm, application.
  • microdosing devices for the same purpose as the present invention are already known.
  • DE 197 06 513 AI, DE 198 02 367 Cl and DE 198 02 368 Cl describe microdosing devices in which a pressure chamber is provided which is delimited by a membrane-like displacer, the displacer being provided with an actuating device with the aid of which the dispensing is carried out a defined amount of liquid from the drain chamber is effected via an outlet opening.
  • These modules are micromechanically manufactured using these solutions.
  • a piezo stack actuator is used for the actuating device.
  • the solutions described above also require integrated valves in order to prevent the liquid from flowing back out of the outlet channel.
  • microdosing device is known: "Mikrodostechnik", company typeface from microdrop GmbH, Norderstedt, 1995, in which a thin glass capillary is enclosed by a piezoelectric actuator which, when voltage is applied, causes a contraction of the capillary section encompassed by it and thus defines a defined one Volume of liquid displaced from the capillary.
  • the integration density or adjacent arrangement on the media-dispensing channels is limited if several dispensing channels are provided. Furthermore, the design of the above-mentioned devices makes cleaning them difficult, particularly when changing media.
  • the invention is based on the object of specifying an inexpensive microdosing device which enables a defined delivery of small, self-contained liquid volumes with a liquid volume which can be freely selected from volume part to volume part in a relatively large range, without thereby influencing the dwell time of the dispenser moving relative to the settling area and which is free from the disadvantages of the prior art.
  • the object is achieved by the characterizing features of the first claim.
  • Advantageous embodiments are covered by the subordinate claims.
  • the essence of the invention consists in the structural decoupling of pressure-generating means from the actual dispensing means.
  • FIG. 2 a first embodiment of the invention in a transparent perspective illustration
  • FIG. 3 a a base body of a second embodiment of the invention in a transparent perspective illustration
  • FIG. 3 b a special, 3a capillary formation to be used in a basic body according to FIG. 3a
  • FIG. 3c the assemblies according to FIGS. 3a and 3b in the assembled state
  • 4 shows a possibility of integrating several microdosing devices in a common carrier and
  • FIG. 5 shows, by way of example, the volume of the liquid dispensed from a resting capillary as a function of that for the generation of a drain pulse for various
  • Figures la and lb show possibilities of pneumatic pressurization of the proposed microdosing device m.
  • Fig. La dl stand for a pneumatic d2 for a pressure regulator, d3 for a throttle, d4 for a pressure reservoir and s for a switching valve.
  • d5 stands for an acoustic, mechanical, magnetic or electromagnetic device to be designed according to the state of the art in Teclinik for generating a pneumatic pressure pulse.
  • FIG. 2 shows a transparent and perspective view of a first embodiment of a microdosing device m, consisting of a carrier body 1, into which a first channel 2 is introduced, which is connected at the upper end to a pressurizing agent d, the pressurizing agent d in the example shown in FIG Fig. La should contain modules enclosed by a dashed frame.
  • the switching valve s cf. FIG. 1 a
  • the channel 2 can be acted upon by a pneumatic pressure pulse.
  • the entire second channel 5 filled with the liquid to be dispensed (not shown), which in the example is fastened in channel 2 by means of a holding and sealing means 4, is either emptied all at once or only a partial amount dispensed in the form of a drop at the nozzle-shaped end 54 (not shown).
  • the liquid to be dispensed is taken up according to FIG. 2, in which the channel 5 is designed as a capillary, by simply immersing it in a container (not shown) which contains the liquid in question.
  • the inner capillary diameter of the channel 5 is 0.6 mm and in the nozzle-shaped end 54 between 50 ... 100 ⁇ m.
  • the first channel 2 is provided with a bypass 3 which brings about a pressure compensation with the surroundings, which in the example is designed as a bore through the carrier 1.
  • the opening cross-section of the channel 2, in the example with an inside diameter of 4 mm and a channel length of 4 cm, is larger than the opening cross-section of the bypass 3, which in the example is given an inside diameter of 1.2 mm.
  • the end 53 of the second channel 5 opening into the first channel 2 is arranged below the attachment for the bypass 3 and the smallest opening cross section of the channel 5, in the nozzle-shaped end 54, is smaller than the opening cross section of the bypass 5.
  • FIG. 5 shows, for a variant according to FIG.
  • the volume of the liquid dispensed from a capillary 5 based on a maximum of 5 ⁇ l as a function of the pressure specified for generating the pressure pulse by the pressure regulator d2, for example for water and the organic solvents ethanol, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and toluene.
  • FIG. 3a shows schematically a GmndMech a second embodiment of the invention in a transparent perspective view, in which on both sides of the first channel 2, which is connected to a pressurizing means d (see Fig. 3b), channel sections 22, 23 are provided which have openings are connected to the channel 2 and face each other in alignment.
  • An interrupted capillary path 51, 52 can be introduced into these channel sections 22, 23, the capillary paths 51, 52 being connected to a sealing and deformable membrane 6 in the interrupted area.
  • the interrupted capillary paths are formed by two tubular capillaries, which are connected to one another and spaced from one another via a tubular membrane 6.
  • said membrane area 6 is positioned such that it comes to lie within the first channel 2 and is sealed by the channel sections 22, 23 outside the deformable membrane area 6, only the deformable membrane area 6 can be acted upon with a pneumatic pressure pulse that can be applied to channel 2.
  • the channel 2 is again provided with a bypass 3 analogous to the embodiment according to FIG. 2.
  • the largest inner diameter of the channel 2 is 4 mm
  • the inner diameter of the capillary paths 51, 52 is determined analogously to FIG. 2
  • the outflow-side capillary path 51 is in turn to be made nozzle-shaped (not shown).
  • the inner diameter of the bypass 3 is 1.8 mm.
  • the inlet-side part of the capillary path 52 is connected to a liquid reservoir or inlet f, so that there is a continuous supply of liquid to the liquid to be dispensed.
  • the outflow-side capillary path 51 can be shorter than that shown in FIG. 2 and is 25 mm in the example, since due to the constant supply of liquid, the entire liquid to be dispensed no longer has to be taken up through this section.
  • Fig. 3c With an embodiment according to Fig. 3c With a nozzle cross-section between 50 ... 200 ⁇ m in the capillary outlet area 51 and pneumatic pressure pulses, drop volumes in a range from 30 nl to 2 ⁇ l can be generated.
  • a miniaturization of a device according to FIGS. 3 and arrangements of several such devices next to one another is within the scope of the invention and is easier to achieve due to the permanent fluid supply than according to FIG. 2.
  • a channel (2) is connected to melter pressure-compensating bypasses (3), the sum of the minimum opening cross sections of the bypasses (3) being a maximum of twice the opening cross section of the channel (2).
  • FIG. 1 A possibility of integrating a plurality of microdosing devices in a common carrier 1 is indicated schematically in FIG.
  • the channels 2 and 5 to be provided are congruent in each of two platelet-shaped carrier bodies 11, 12 (cf. the lower part of FIG. 4) by means of microsystem technology methods, with recesses for forming the per channel in one of the carrier bodies, here 11 2 bypasses are to be provided.
  • the two platelet-shaped carrier bodies 11, 12 can be connected to one another, for example, by anodic bonding.
  • the basic design of the individual assemblies 2, 3 and 5 in this example essentially follows the exemplary embodiment according to FIG.
  • each of the channels 2 should be provided with a separate pressurizing means.
  • the present invention enables e.g. when used according to FIG. 1 a, after calibration, the setting of the desired drop volume over a wide volume range exclusively via the pressure specification with which the pressure reservoir is acted upon.
  • the determination of the linear calibration function over wide ranges on the basis of the dependence of the drop volume on the pressure specification (cf. FIG. 5) takes place experimentally for the corresponding reagents in the device-specific experiment and is then available until the device configuration is changed.
  • the use of non-linear calibration functions can further increase the accuracy.
  • the calculation of the calibration function on the basis of the solvent parameters density, viscosity, surface tension, various device parameters and empirical device parameters is possible.
  • the user By integrating the calibration function and transferring the reagent parameter set to a control software, the user only needs to specify the drop volume to be dispensed. The operator's operating effort is thus reduced to the specification of the drop volumes, the target coordinates x, y, z (when coupling between the microdosing device and a positioning system) and the reagent parameters, which can be provided by an internal database.
  • microdosing device software-based control of the respective fill level of the microdosing device is possible, as a result of which the fully automatic reloading of reagent can be implemented.
  • One and the same microdosing device is thus able to dispense drops of different volumes over a large range even during a loading cycle of a drop receiving medium.
  • embodiments according to FIGS. 2 and 3 enable pipetting operations to be carried out without direct contact between the medium to be dispensed and mechanical, electromechanically active or passive assemblies or auxiliary media.
  • the proposed microdosing device thus extends the range of media and reagents accessible to the microdosing process, in particular highly reactive or highly corrosive media, such as e.g. Acid chlorides, trifluoroacetic acid, organometallic compounds such as e.g. Grignard reagents, solutions of metal amides (LDA), reducing agents, e.g.
  • deformable membrane d pressure application means dl pressure supply device d2 pressure regulator d3 throttle d4 pressure reservoir d5 acoustic, mechanical, magnetic or electromagnetic device for generating a pneumatic pressure pulse for liquid reservoir or inlet m microdosing device s switching valve

Abstract

The invention relates to a microdosing device for the defined delivery of small self-contained liquid volumes. The aim of the invention is to provide a cost-effective microdosing device (m) which enables a defined delivery of small self-contained liquid volumes with liquid volumes that can be freely selected from part by volume to part by volume in a relatively large range without, as a result, influencing the dwell time of the dispenser that moves in relation to the settling area. To this end, the invention provides that a supporting body (1) comprises at least one first channel (2) which is connected to a pressurization means (d) that permits the channel (2) to be pressurized with a variably predeterminable pneumatic pressure pulse. Said channel (2) is connected to at least one pressure compensating bypass (3), whereby the minimum opening cross-section of the bypass (3) is no greater than twice the opening cross-section of the channel (2), and the channel (2) is provided, on the end (21) opposite the pressurization side, with at least one second channel (5) which accommodates the liquid to be dispensed and whose smallest opening cross-section is smaller than that of the bypass (3).

Description

Mikrodosiervorrichtung zur definierten Abgabe kleiner in sich geschlossener FlüssigkeitsvoluminaMicrodosing device for the defined delivery of small, closed liquid volumes
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Mil )dosiervorrichrung zur definierten Abgabe kleiner in sich geschlossener Flüssigkeitsvolunüna, der die Generierung von Einzeltropfen mit Volumina im Bereich von 10 nl bis 3 μl ermöglicht. Derartige Pipettiersysteme finden zur Befullung von Mü okompartimenten, wie z.B. Nanotiterplatten, insbesondere mit wechselnden Reagenzien sowie für die Herstellung von Biochips mit Spotgrößen, insbesondere im Bereich von 0,2 mm bis 2 mm, Anwendung.The invention relates to a dosing device for the defined delivery of small, self-contained liquid volumes, which enables the generation of individual drops with volumes in the range from 10 nl to 3 μl. Such pipetting systems are used to fill cell compartments, e.g. Nanotiter plates, in particular with changing reagents and for the production of biochips with spot sizes, in particular in the range from 0.2 mm to 2 mm, application.
Es sind bereits mehrere Mikrodosiervorrichtungen für den gleichen Einsatzzweck wie vorliegender Erfindung bekannt. So besclireiben DE 197 06 513 AI, DE 198 02 367 Cl und DE 198 02 368 Cl Mikrodosiervorrichtungen, bei denen eine Druckkammer vorgesehen ist, die von einem membranartigen Verdränger begrenzt sind, wobei der Verdränger mit einer Betätigungsvorrichtung versehen ist, mit Hilfe derer die Abgabe einer definierten Flüssigkeitsmenge aus der Drackkammer über eine Auslaßöfmung bewirkt wird. Genannte Baugruppen sind nach diesen Lösungen mikromechanisch gefertigt. Für die Betätigungsvorrichtung ist ein Piezostapel-Aktor eingesetzt. Neben einer Vielzahl weiterer Baugruppen benötigen die vorstehend beschriebenen Lösungen zusätzlich integrierte Ventile, um ein Rückströmen der Flüssigkeit aus dem Austrittskanal zu unterbinden. Weiterhin ist eine Mikrodosiervorrichtung: Schrift "Mikrodosierung", Firmenschrift der Fa. microdrop GmbH, Norderstedt, 1995, bekannt, bei der eine dünne Glaskapillare von einem piezoelektrischen Aktuator umfaßt ist, der bei Spannungsbeaufschlagung eine Kontraktion des von ihm umfaßten Kapillarabschnitts bewirkt und damit ein definiertes Flüssigkeitsvolumen aus der Kapillare verdrängt.Several microdosing devices for the same purpose as the present invention are already known. For example, DE 197 06 513 AI, DE 198 02 367 Cl and DE 198 02 368 Cl describe microdosing devices in which a pressure chamber is provided which is delimited by a membrane-like displacer, the displacer being provided with an actuating device with the aid of which the dispensing is carried out a defined amount of liquid from the drain chamber is effected via an outlet opening. These modules are micromechanically manufactured using these solutions. A piezo stack actuator is used for the actuating device. In addition to a large number of other assemblies, the solutions described above also require integrated valves in order to prevent the liquid from flowing back out of the outlet channel. Furthermore, a microdosing device is known: "Mikrodosierung", company typeface from microdrop GmbH, Norderstedt, 1995, in which a thin glass capillary is enclosed by a piezoelectric actuator which, when voltage is applied, causes a contraction of the capillary section encompassed by it and thus defines a defined one Volume of liquid displaced from the capillary.
Allen vorstehenden Lösungen haftet der Nachteil an, daß eine starke Abhängigkeit der Ansteuerparameter, wie Frequenz, Amplitude und Impulsform, von der Viskosität der zu dispensierenden Medien besteht, die nur durch aufwendige Steuer- und Regelmittel in gewissen Grenzen - ? -All of the above solutions have the disadvantage that there is a strong dependency of the control parameters, such as frequency, amplitude and pulse shape, on the viscosity of the media to be dispensed, which can only be achieved within complex limits by means of complex control and regulating means -? -
beeinflußbar ist. Weiterhin ist durch die Integration bzw. direkte Zuordnung der aktiven Elemente, die einen Dn ckimpuls auslösen, auf den medienabgebenden Kanälen die Integrationsdichte bzw. benachbarte Anordnung bei Vorsehung mehrerer Abgabekanäle beschränkt. Desweiteren ist durch die konstruktiven Ausbildungen genannter Vorrichtungen deren Reinigung, insbesondere bei Medienwechsel erschwert.can be influenced. Furthermore, due to the integration or direct assignment of the active elements that trigger a pressure pulse, the integration density or adjacent arrangement on the media-dispensing channels is limited if several dispensing channels are provided. Furthermore, the design of the above-mentioned devices makes cleaning them difficult, particularly when changing media.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Mikrodosiervorrichtung anzugeben, die eine definierte Abgabe kleiner in sich geschlossener Flüssigkeitsvolumiiia mit einem von Volumenteil zu Volumenteil in einem relativ großen Bereich frei wählbaren Flüssigkeitsvolumen ermöglicht, ohne daß dadurch die Verweilzeit des sich relativ zum Absetzgebiet bewegenden Dispensers beeinflußt wird und die frei von den Nachteilen des Standes der Technik ist.The invention is based on the object of specifying an inexpensive microdosing device which enables a defined delivery of small, self-contained liquid volumes with a liquid volume which can be freely selected from volume part to volume part in a relatively large range, without thereby influencing the dwell time of the dispenser moving relative to the settling area and which is free from the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind von den nachgeordneten Patentansprüchen erfaßt. Das Wesen der Erfindung besteht in der baulichen Entkopplung druckerzeugender Mittel von den eigentlichen Dispensieπnitteln.The object is achieved by the characterizing features of the first claim. Advantageous embodiments are covered by the subordinate claims. The essence of the invention consists in the structural decoupling of pressure-generating means from the actual dispensing means.
Die Erfindung soll nachstehend anhand schematischer Ausf hrungs- beispiele näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below on the basis of schematic exemplary embodiments. Show it:
Fig. la und lb Möglichkeiten der pneumatischen Druckbeaufschla- gung der vorgeschlagenen Mikrodosiervorrichtung, Fig. 2 eine erste Ausfuhrungsmöglichkeit der Erfindung in transparenter perspektivischer Darstellung, Fig. 3 a einen Grundkörper einer zweiten Ausfuhrungsmöglichkeit der Erfindung in transparenter perspektivischer Darstellung, Fig. 3b eine spezielle, in einen Gnmdkörper nach Fig. 3a einzusetzende Kapillarenausbildung, Fig. 3c die Baugruppen nach Fig. 3a und 3b im zusammengebauten Zustand, Fig. 4 eine Möglichkeit der Integration mehrerer Mikrodosier- vorrichtungen in einem gemeinsamen Träger und1 a and 1 b possibilities of the pneumatic pressure application of the proposed microdosing device, FIG. 2 a first embodiment of the invention in a transparent perspective illustration, FIG. 3 a a base body of a second embodiment of the invention in a transparent perspective illustration, FIG. 3 b a special, 3a capillary formation to be used in a basic body according to FIG. 3a, FIG. 3c the assemblies according to FIGS. 3a and 3b in the assembled state, 4 shows a possibility of integrating several microdosing devices in a common carrier and
Fig. 5 beispielhaft das Volumen der aus einer beruhten Kapillare abgegebenen Flüssigkeit in Abhängigkeit von der zur Erzeugung eines Drackimpulses für verschiedene5 shows, by way of example, the volume of the liquid dispensed from a resting capillary as a function of that for the generation of a drain pulse for various
Flüssigkeiten.Liquids.
Die Figuren la und lb zeigen Möglichkeiten der pneumatischen Druckbeaufschlagung der vorgeschlagenen Mikrodosiervorrichtung m. Dabei stehen in Fig. la dl für eine pneumatische d2 für einen Druckregler, d3 für eine Drossel, d4 für ein Druckreservoir und s für ein Schaltventil. Gleiche Baugruppen in Fig. lb sind mit identischen Bezugszeichen versehen, wobei d5 für eine nach dem Stand der Teclinik auszubildende akustische, mechanische, magnetische oder elektromagnetische Einrichtung zur Erzeugung eines pneumatischen Druckimpulses steht.Figures la and lb show possibilities of pneumatic pressurization of the proposed microdosing device m. In Fig. La dl stand for a pneumatic d2 for a pressure regulator, d3 for a throttle, d4 for a pressure reservoir and s for a switching valve. The same assemblies in FIG. 1b are provided with identical reference numerals, where d5 stands for an acoustic, mechanical, magnetic or electromagnetic device to be designed according to the state of the art in Teclinik for generating a pneumatic pressure pulse.
Figur 2 zeigt in transparenter und perspektivischer Darstellung eine erste Ausf hrungsmöglichkeit einer Mikrodosiervorrichtung m, bestehend aus einem Trägerkörper 1, in den ein erster Kanal 2 eingebracht ist, der am oberen Ende mit einem Druckbeaufsclilagungsmittel d verbunden ist, wobei das Druckbeaufschlagungsmittel d im Beispiel die in Fig. la durch einen strichlinierten Rahmen umfaßte Baugruppen beinhalten soll. Durch Betätigung des Schaltventils s (vgl. Fig. la), bei Anliegen eines variabel vorgebbaren im Druckreservoir d4, ist der Kanal 2 mit einem pneumatischen Druckimpuls beaufschlagbar. Dabei wird je nach vorgebbarer Stärke und Dauer des Druckimpulses der gesamte mit der zu dispensierenden Flüssigkeit (nicht dargestellt) befüllte zweite Kanal 5, der im Beispiel vermittels eines Halte- und Dichtmittels 4 im Kanal 2 befestigt ist, entweder auf einmal entleert oder nur eine Teilmenge in Form eines Tropfens am düsenförmig ausgeformten (nicht dargestellt) Ende 54 abgegeben. Die Aufnahme der zu dispensierenden Flüssigkeit erfolgt nach Fig. 2, bei der der Kanal 5 als Kapillare ausgebildet ist, durch einfaches Eintauchen in einen nicht dargestellten Behälter, der die betreffende Flüssigkeit enthält. Im Beispiel beträgt der Kapillareninnendurchmesser des Kanals 5 0,6 mm und im düsenförmig ausgeformten Ende 54 zwischen 50...100 μm. Wesentlich ist, daß der erste Kanal 2 mit einem einen Druckausgleich mit der Umgebung bewirkenden Bypass 3 versehen ist, der im Beispiel als Bohrung durch den Träger 1 ausgebildet ist. Dabei ist der Öffhuiigsquersclmitt des Kanals 2, im Beispiel mit einem Imiendurchmesser von 4 mm bei einer Kanallänge von 4 cm, größer festgelegt, als der Öffhm gsquerschnitt des Bypass 3, dem im Beispiel ein Innendurchmesser von 1 ,2 mm gegeben ist. Das in den ersten Kanal 2 mündende Ende 53 des zweiten Kanals 5 ist unterhalb des Ansatzes für den Bypass 3 angeordnet und der kleinste Öffhuiigsquerschnitt des Kanals 5, im düsenförmig ausgebildeten Ende 54, ist kleiner als der Öffhungsquersclτnitt des Bypass 5 festgelegt. Dadurch ist gewährleistet, daß nach Auslösung eines Druckimpulses vorgebbarer Stärke und Dauer die entsprechende Menge der zu dispensierenden Flüssigkeit aus der Kapillare 5 ausgestoßen wird und bereits bei noch geöffnetem Schaltventil s (Fig. la) sofort ein Druckabbau im Kanal 2 über den Bypass 5 erfolgt, so daß nach Anlegen eines weiteren Druckimpulses an den Kanal 2 wieder identische Ausgangsbedingungen f r den nächsten zu dispensierenden Tropfen gegeben sind. Die Größe des zum Einsatz gelangenden Druckreservoirs d4 ist je nach Betriebsweise der Gesamtvorrichtung beliebig vorgebbar; in realisierten Ausfül rungsformen ist sie zwischen 2 μl bis 20 ml, insbesondere zu 200 μl, festgelegt. Figur 5 zeigt für eine Variante nach Fig. la das Volumen der aus einer mit maximal 5 μl beruhten Kapillare 5 abgegebenen Flüssigkeit in Abhängigkeit von der zur Erzeugung des Druckimpulses durch den Druckregler d2 vorgegebenen Druck beispielhaft für Wasser und die organischen Lösungsmittel Ethanol, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und Toluol.Figure 2 shows a transparent and perspective view of a first embodiment of a microdosing device m, consisting of a carrier body 1, into which a first channel 2 is introduced, which is connected at the upper end to a pressurizing agent d, the pressurizing agent d in the example shown in FIG Fig. La should contain modules enclosed by a dashed frame. By actuating the switching valve s (cf. FIG. 1 a), when a variably predefinable one is present in the pressure reservoir d4, the channel 2 can be acted upon by a pneumatic pressure pulse. Depending on the predeterminable strength and duration of the pressure pulse, the entire second channel 5 filled with the liquid to be dispensed (not shown), which in the example is fastened in channel 2 by means of a holding and sealing means 4, is either emptied all at once or only a partial amount dispensed in the form of a drop at the nozzle-shaped end 54 (not shown). The liquid to be dispensed is taken up according to FIG. 2, in which the channel 5 is designed as a capillary, by simply immersing it in a container (not shown) which contains the liquid in question. In the example, the inner capillary diameter of the channel 5 is 0.6 mm and in the nozzle-shaped end 54 between 50 ... 100 μm. It is essential that the first channel 2 is provided with a bypass 3 which brings about a pressure compensation with the surroundings, which in the example is designed as a bore through the carrier 1. The opening cross-section of the channel 2, in the example with an inside diameter of 4 mm and a channel length of 4 cm, is larger than the opening cross-section of the bypass 3, which in the example is given an inside diameter of 1.2 mm. The end 53 of the second channel 5 opening into the first channel 2 is arranged below the attachment for the bypass 3 and the smallest opening cross section of the channel 5, in the nozzle-shaped end 54, is smaller than the opening cross section of the bypass 5. This ensures that after triggering a pressure pulse of predeterminable strength and duration, the corresponding amount of the liquid to be dispensed is expelled from the capillary 5 and pressure is immediately reduced in the channel 2 via the bypass 5 even with the switching valve s (FIG. 1 a) open. so that after application of a further pressure pulse to channel 2, identical starting conditions for the next drop to be dispensed are again given. The size of the pressure reservoir d4 used can be set as desired, depending on the mode of operation of the overall device; in realized forms it is between 2 μl to 20 ml, in particular 200 μl. FIG. 5 shows, for a variant according to FIG. 1 a, the volume of the liquid dispensed from a capillary 5 based on a maximum of 5 μl as a function of the pressure specified for generating the pressure pulse by the pressure regulator d2, for example for water and the organic solvents ethanol, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and toluene.
Enthält die Kapillare 5 bspw. 5 μl Dimethylformamid und wird die Mikrodosiervorrichtung m mit Druckimpulsen, erzeugt durch Druckbeaufschlagung des Druckreservoirs d4 mit einem Druck von 220 mbar und nachfolgendes Öffiien des Schaltventils betrieben, so erfolgt bis zur vollständigen Entleerung der Kapillare 5 die Abgabe von 62 Einzeltropfen mit einem Tropfenvolumen von 80 nl mit einer Frequenz von 2,3 Hz. Figur 3a zeigt schematisch einen Gmndkörper einer zweiten Ausfuhrimgsmöglichkeit der Erfindung in transparenter perspektivischer Darstellung, bei dem beidseits an den ersten Kanal 2, der mit einem Druckbeaufschlagungsmittel d verbunden ist (vgl. Fig. 3b), Kanalabschnitte 22, 23 vorgesehen sind, die über Durchbrüche mit dem Kanal 2 verbunden sind und fluchtend einander gegenüberstehen. In diese Kanalabschnitte 22, 23 ist ein unterbrochener Kapillarweg 51, 52 einbringbar, wobei im unterbrochenen Bereich die Kapillarwege 51, 52 mit einer abdichtenden und verformbaren Membran 6 verbunden sind. Im Beispiel nach Fig. 3b sind die unterbrochenen Kapillarwege durch zwei rolτrförmige Kapillaren gebildet, die über eine schlauchartige Membran 6 miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind. Genannter Membranbereich 6 ist im eingebauten Zustand (vgl. Fig. 3c) dabei so positioniert, daß er innerhalb des ersten Kanals 2 zu liegen kommt und außerhalb des verformbaren Membranbereichs 6 von den Kanalabschnitten 22, 23 dichtend erfaßt ist, wobei einzig der verformbare Membranbereich 6 mit einem am Kanal 2 anlegbaren pneumatischen Druckimpuls beaufschlagbar ist. Der Kanal 2 ist analog zur Ausführung nach Fig. 2 wiederum mit einem Bypass 3 versehen. Im Beispiel beträgt der größte Innendurchmesser des Kanals 2 4 mm, der Durchmesser der im Beispiel als Bohrung in den Träger 1 eingebrachten Kanal ab schnitte 22, 23 2 mm, der Innendurchmesser der Kapillarwege 51, 52 ist analog zu Fig. 2 festgelegt, wobei der abflußseitige Kapillarenweg 51 wiederum düsenförmig (nicht dargestellt) ausgebildet sein soll. Der Innendurchmesser des Bypass 3 beträgt in einer Ausführung nach Fig. 3a 1 ,8 mm. In Abwandlung zu Fig. 2 ist der zulaufseitige Teil des Kapillarwegs 52 mit einem Flüssigkeitsreservoir oder -zulauf f verbunden, so daß eine kontinuierliche Flüssigkeitszufuhr der zu dispensierenden Flüssigkeit gegeben ist. Beim Betrieb der Vorrichtung ist darauf zu achten, daß neben dem Kapillarenweg 52 zumindest auch der Membranbereich 6 stets vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, um reproduzierbare Tropfengrößen zu gewährleisten. Der abflußseitige Kapillarenweg 51 kann kürzer als nach Fig. 2 festgelegt sein und beträgt im Beispiel 25 mm, da infolge der ständigen Flüssigkeitszufuhr nicht mehr die gesamte zu dispensierende Flüssigkeit durch diesen Abschnitt aufgenommen werden muß. Mit einer Ausführungsform nach Fig. 3c lassen sich bei einem Düsenquerschnitt zwischen 50...200 μm im Kapillarenauslaßbereich 51 und pneumatischen Drucldmpulsen Tropfenvolumen in einem Bereich von 30 nl bis 2 μl generieren. Eine Miniaturisierung einer Vorrichtung nach den Figuren 3 und Anordnungen mehrerer solcher Vorrichtungen nebeneinander liegt im Rahmen der Erfindung und ist aufgrund der permanenten Fluidzumhrung leichter möglich als nach Fig. 2.If the capillary 5 contains, for example, 5 μl of dimethylformamide and the microdosing device m is operated with pressure pulses, generated by pressurizing the pressure reservoir d4 with a pressure of 220 mbar and then opening the switching valve, 62 individual drops are dispensed until the capillary 5 is completely emptied with a drop volume of 80 nl with a frequency of 2.3 Hz. Figure 3a shows schematically a Gmndkörper a second embodiment of the invention in a transparent perspective view, in which on both sides of the first channel 2, which is connected to a pressurizing means d (see Fig. 3b), channel sections 22, 23 are provided which have openings are connected to the channel 2 and face each other in alignment. An interrupted capillary path 51, 52 can be introduced into these channel sections 22, 23, the capillary paths 51, 52 being connected to a sealing and deformable membrane 6 in the interrupted area. In the example according to FIG. 3b, the interrupted capillary paths are formed by two tubular capillaries, which are connected to one another and spaced from one another via a tubular membrane 6. In the installed state (cf. FIG. 3 c), said membrane area 6 is positioned such that it comes to lie within the first channel 2 and is sealed by the channel sections 22, 23 outside the deformable membrane area 6, only the deformable membrane area 6 can be acted upon with a pneumatic pressure pulse that can be applied to channel 2. The channel 2 is again provided with a bypass 3 analogous to the embodiment according to FIG. 2. In the example, the largest inner diameter of the channel 2 is 4 mm, the diameter of the channel introduced in the example as a bore in the carrier 1 from sections 22, 23 2 mm, the inner diameter of the capillary paths 51, 52 is determined analogously to FIG. 2, the outflow-side capillary path 51 is in turn to be made nozzle-shaped (not shown). In an embodiment according to FIG. 3a, the inner diameter of the bypass 3 is 1.8 mm. 2, the inlet-side part of the capillary path 52 is connected to a liquid reservoir or inlet f, so that there is a continuous supply of liquid to the liquid to be dispensed. When operating the device, care must be taken that, in addition to the capillary path 52, at least the membrane area 6 is always completely filled with liquid in order to ensure reproducible drop sizes. The outflow-side capillary path 51 can be shorter than that shown in FIG. 2 and is 25 mm in the example, since due to the constant supply of liquid, the entire liquid to be dispensed no longer has to be taken up through this section. With an embodiment according to Fig. 3c With a nozzle cross-section between 50 ... 200 μm in the capillary outlet area 51 and pneumatic pressure pulses, drop volumes in a range from 30 nl to 2 μl can be generated. A miniaturization of a device according to FIGS. 3 and arrangements of several such devices next to one another is within the scope of the invention and is easier to achieve due to the permanent fluid supply than according to FIG. 2.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, daß jeweils ein Kanal (2) mit melireren druckausgleichenden Bypässen (3) verbunden ist, wobei die Summe der minimalen Öfrhungsquerschnitte der Bypässe (3) maximal das Zweifache des Öffnungsquerschnitts des Kanals (2) beträgt.It is also within the scope of the invention that a channel (2) is connected to melter pressure-compensating bypasses (3), the sum of the minimum opening cross sections of the bypasses (3) being a maximum of twice the opening cross section of the channel (2).
In Figur 4 ist eine Möglichkeit der Integration mehrerer Mikrodosier- vorrichtungen in einem gemeinsamen Träger 1 schematisch angedeutet. Dabei sind im Beispiel die vorzusehenden Kanäle 2 und 5 deckungsgleich in je zwei plättchenförmige Trägerkörper 11, 12 (vgl. den unteren Teil von Fig. 4) mittels mikrosystemtechnischer Methoden eingebracht, wobei in einem der Trägerkörper, hier 11, Ausnehmungen zur Bildung der pro Kanal 2 vorzusehenden Bypässe eingebracht sind. Die beiden plättchenförmigen Trägerkörper 11, 12 können bspw. miteinander durch anodisches Bonden miteinander verbunden sein. Die grundsätzliche Ausbildung der einzelnen Baugruppen 2, 3 und 5 folgt in diesem Beispiel im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, wobei der Querschnitt der Kanäle 2 mit 1 mm bei einer Kanallänge von 3 mm, der Querschnitt der Kanäle 2 mit 0,24 mm2 bei einer Kanallänge von 30 mm, welche im Tropfenabgabebereich wieder einen düsenföπnige Ausformung mit einem Querschnitt von 10μm2 aufweisen, und der Querschnitt des Bypass mit 0,6 mm2 festgelegt ist. Im Beispiel soll jeder der Kanäle 2 mit einem separaten Druckbeaufschlagungsmittel versehen sein. Die Vereinigung dieser Druckbeaufschlagungsmittel d zu einem einzigen, alle Kanäle 2 erfassenden Drackbeaufschlagungsmittel ist denkbar, erfordert aber eine Variation zumindest der Querschnitte der Kanäle 2, da sich der D ckimpuls gaußföπnig ausbreitet und so bei identischer Ausbildung der Kanäle 2 nicht in jedem Kanal ein identischer pneumatischer Dmckimpuls anliegen würde. Eine analoge miniaturisierte Ausbildung einer Mikrodosiervorrichtung nach Fig. 3 c ist ebenfalls denkbar, wobei der Aufbau komplizierter ist, als der in Fig. 4 dargestellte. Ebenso kann bei einer solchen Ausfuhrung vorgesehen sein, daß der unterbrochene Kapillarweg nicht allseits von einer Membran umfaßt ist, wie in Fig. 3b gezeigt, sondern nur in einer Ebene angeordnet ist.A possibility of integrating a plurality of microdosing devices in a common carrier 1 is indicated schematically in FIG. In the example, the channels 2 and 5 to be provided are congruent in each of two platelet-shaped carrier bodies 11, 12 (cf. the lower part of FIG. 4) by means of microsystem technology methods, with recesses for forming the per channel in one of the carrier bodies, here 11 2 bypasses are to be provided. The two platelet-shaped carrier bodies 11, 12 can be connected to one another, for example, by anodic bonding. The basic design of the individual assemblies 2, 3 and 5 in this example essentially follows the exemplary embodiment according to FIG. 2, the cross section of the channels 2 being 1 mm with a channel length of 3 mm, the cross section of the channels 2 being 0.24 mm 2 with a channel length of 30 mm, which again has a nozzle-like shape with a cross section of 10 μm 2 in the drop delivery area, and the cross section of the bypass is fixed at 0.6 mm 2 . In the example, each of the channels 2 should be provided with a separate pressurizing means. It is conceivable to combine these pressurizing means d into a single pressure-applying means, which covers all channels 2, but requires a variation of at least the cross-sections of the channels 2, since the pressure pulse spreads out in a gaussian manner and thus, with identical design of the channels 2, not an identical pneumatic one in each channel Dmckimpulse would apply. An analog miniaturized design of a microdosing device according to FIG. 3 c is also conceivable, the structure being more complicated than that shown in FIG. 4. It can also be provided in such an embodiment that the interrupted capillary path is not surrounded on all sides by a membrane, as shown in FIG. 3b, but is only arranged in one plane.
Im Gegensatz zu den vergleichbaren Lösungen nach dem Stand der Technik ermöglicht vorliegende Erfindung, z.B. bei einem Einsatz entsprechend Fig. la, nach Kalibrierung die Einstellung des gewünschten Tropfenvolumens über einen weiten Volumenbereich ausschließlich über die Druckvorgabe, mit welcher das Druckreservoir beaufschlagt wird. Die Ermittlung der über weite Bereiche linearen Kalibrierungsfunktion auf Grundlage der Abhängigkeit des Tropfenvolumens von der Druckvorgabe (vgl. Fig. 5) erfolgt im Rahmen der Erfindung gerätespezifisch experimentell je einmal für die entsprechenden Reagenzien und steht danach bis zur Änderung der Gerätekonfiguration zur Verfügung. Die Verwendung nichtlinearer Kalibrierfunktionen kann die Genauigkeit zusätzlich erhöhen. Die rechnerische Ermittlung der Kalibrierfunktion auf der Grundlage der Lösungsmittelparameter Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung, verschiedener Geräteparameter sowie empirischer Gerätekennzahlen ist möglich. Durch Integration der Kalibrierfunktion und Übergabe des Reagenzparametersatzes an eine Steuersoftware ist durch den Anwender nur die Vorgabe des abzugebenden Tropfen volumens erforderlich. Damit reduziert sich der anwenderseitige Bedienaufwand auf die Vorgabe der Tropfenvolumina, der Zielkoordinaten x, y, z (bei Kopplung zwischen der Mikrodosiervorrichtung und einem Positioniersystem) sowie die Reagenzparameter, welche von einer internen Datenbank bereitstellbar sind.In contrast to comparable prior art solutions, the present invention enables e.g. when used according to FIG. 1 a, after calibration, the setting of the desired drop volume over a wide volume range exclusively via the pressure specification with which the pressure reservoir is acted upon. The determination of the linear calibration function over wide ranges on the basis of the dependence of the drop volume on the pressure specification (cf. FIG. 5) takes place experimentally for the corresponding reagents in the device-specific experiment and is then available until the device configuration is changed. The use of non-linear calibration functions can further increase the accuracy. The calculation of the calibration function on the basis of the solvent parameters density, viscosity, surface tension, various device parameters and empirical device parameters is possible. By integrating the calibration function and transferring the reagent parameter set to a control software, the user only needs to specify the drop volume to be dispensed. The operator's operating effort is thus reduced to the specification of the drop volumes, the target coordinates x, y, z (when coupling between the microdosing device and a positioning system) and the reagent parameters, which can be provided by an internal database.
Darüber hinaus ist eine softwareseitige Kontrolle über den jeweiligen Füllstand der Mikrodosiervorrichtung möglich, wodurch das vollautomatische Nachladen von Reagenz realisiert werden kann. Ein und dieselbe Mikrodosiervorrichtung ist damit in der Lage, über einen großen Bereich Tropfen unterschiedlichen Volumens auch während eines Beschickungszyklus eines Tropfenaufiiahmeträgers zu dispensieren.In addition, software-based control of the respective fill level of the microdosing device is possible, as a result of which the fully automatic reloading of reagent can be implemented. One and the same microdosing device is thus able to dispense drops of different volumes over a large range even during a loading cycle of a drop receiving medium.
Durch temporäres Schließen des Bypass 3 an Geräten entsprechend einer Ausführung nach Fig. 2 und Auslösen emes Druckstoßes wird ein vollständiges Ausblasen der Kapillare in einem Schritt erreicht. Diese leicht automatisierbare Vorgehensweise ennöglicht in Kombination mit dem wechselseitigen vollständigen Befüllen der Kapillare mit Spül- und Reinigungsflüssigkeiten sowie Reagenzien zur Einstellung des prozeßbedingt notwendigen Benetzungsverhaltens der inneren KapiUarfläche an den sclmellen Wechsel des Arbeitsreagenz vorzugsweise während eines Beschickungszyklus eines Tropfenträgers.By temporarily closing the bypass 3 on devices corresponding to an embodiment according to FIG. 2 and triggering a pressure surge, a complete blowing out of the capillary is achieved in one step. This procedure, which can be easily automated, in combination with the mutual complete filling of the capillary with rinsing and cleaning liquids and reagents for adjusting the process-related wetting behavior of the inner capillary surface to the rapid change of the working reagent, preferably during a loading cycle of a drop carrier.
Im Gegensatz zu vergleichbaren Lösungen nach dem Stand der Technik ermöglichen Ausfuhrungsformen nach den Figuren 2 und 3 die Durchfuhrung von Pipettieroperationen ohne den direkten Kontakt zwischen zu dispensierenden Medium und mechanischen, elektromechanisch aktiven oder passiven Baugruppen oder Hilfsmedien. Damit erweitert die vorgeschlagene Mikrodosiervorrichtung die Palette der dem Verfahren der Mikrodosierung zugänglichen Medien und Reagenzien insbesondere von hochreaktiven oder hochkorrosiven Medien, wie z.B. Säurechloride, Trifluoressigsäure, metallorganische Verbindungen, wie z.B. Grignard-Reagenzien, Lösungen von Metallamiden (LDA), Reduktionsmitteta, wie z.B.In contrast to comparable solutions according to the prior art, embodiments according to FIGS. 2 and 3 enable pipetting operations to be carried out without direct contact between the medium to be dispensed and mechanical, electromechanically active or passive assemblies or auxiliary media. The proposed microdosing device thus extends the range of media and reagents accessible to the microdosing process, in particular highly reactive or highly corrosive media, such as e.g. Acid chlorides, trifluoroacetic acid, organometallic compounds such as e.g. Grignard reagents, solutions of metal amides (LDA), reducing agents, e.g.
Lithiumaluminiumhydrid u.v.a.Lithium aluminum hydride and many others
Neben den eingangs beschriebenen vorteilhaftenIn addition to the advantageous described above
Verwendungsmöglichkeiten der beanspruchten Vorrichtung lassen sich unter Einsatz dieser u.a. definierte, flexible Verdünnungsopera ionen als wesentlicher Bestandteil der meisten Protokolle für die Durchführung von Assays, wie Rezeptor-Bindungsstudien, Radioimmunoassays, Enzym- Immunoassays usw., bei welchen sich die zu bestimmende Zielgröße aus der Konzentrationsabhängigkeit einer Meßgröße ergibt, realisieren. BezugszeichenlistePossible uses of the claimed device can be made using these, among other things, defined, flexible dilution operations as an essential component of most protocols for carrying out assays, such as receptor binding studies, radioimmunoassays, enzyme immunoassays etc., in which the target variable to be determined is derived from the concentration dependency results in a measured variable. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1, 11, 12 - Trägerkörper1, 11, 12 - carrier body
2 erster Kanal2 first channel
21 der Druckbeaufschlagungsseite des Kanals 2 gegenüberliegendes Ende21 opposite end of the pressurizing side of the channel 2
22, 23 Kanalabschnitte22, 23 channel sections
3 Bypass3 bypass
4 Halte- und Dichtmittel4 holding and sealing agents
5 zweiter Kanal (Kapillare)5 second channel (capillary)
51, 52 unterbrochener Kapillarweg51, 52 interrupted capillary path
53 in den Kanal 2 mündendes Ende des Kanals 553 end of channel 5 opening into channel 2
54 flüssigkeitsabgebendes Ende des Kanals 554 liquid-dispensing end of the channel 5
6 verformbare Membran d Druckbeaufschlagungsmittel dl D ckversorgungseinrichtung d2 Druckregler d3 Drossel d4 Druckreservoir d5 akustische, mechanische, magnetische oder elektromagnetische Einrichtung zur Erzeugung eines pneumatischen Druckimpulses f Flüssigkeitsreservoir oder -Zulauf m Mikrodosiervorrichtung s Schaltventil 6 deformable membrane d pressure application means dl pressure supply device d2 pressure regulator d3 throttle d4 pressure reservoir d5 acoustic, mechanical, magnetic or electromagnetic device for generating a pneumatic pressure pulse for liquid reservoir or inlet m microdosing device s switching valve

Claims

Patentansprüche claims
1. Mikrodosiervorrichtung zur definierten Abgabe kleiner in sich geschlossener Flüssigkeitsvolumina, bestehend aus einem1. Microdosing device for the defined delivery of small, self-contained liquid volumes, consisting of a
Trägerkörper (1), der mindestens einen ersten Kanal (2) umfaßt, der mit einem Druckbeaufschlagungsmittel (d) verbunden ist, welches den Kanal (2) mit einen variabel vorgebbaren pneumantischen Druckimpuls beaufschlagen läßt, wobei der Kanal (2) mit einem wenigstens einen druckausgleichenden Bypass (3) verbunden ist, wobei der minimale Öfmungsquerschnitt des Bypass (3) maximal das Zweifache des Öff ungsquerschnitts des Kanals (2) beträgt, und der Kanal (2) an dem der Druckbeaufschlagungsseite gegenüberliegenden Ende (21) mit wenigstens einem die zu dispensierende Flüssigkeit aufnehmenden zweiten Kanal (5) versehen ist, dessen kleinsterCarrier body (1) which comprises at least a first channel (2) which is connected to a pressurizing means (d) which allows the channel (2) to be acted upon by a variable pneumatic pressure pulse, the channel (2) having at least one pressure-compensating bypass (3) is connected, the minimum opening cross section of the bypass (3) being a maximum of twice the opening cross section of the channel (2), and the channel (2) at the end opposite the pressurizing side (21) with at least one of them Dispensing liquid receiving second channel (5) is provided, the smallest
Öfmungsquerschnitt kleiner als der des Bypass (3) festgelegt ist.Opening cross-section is smaller than that of the bypass (3).
2. Mikrodosiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal (5) durch einen unterbrochenen Kapillarweg (51 , 52) gebildet ist, der im unterbrochenen Bereich mit einer den2. Microdosing device according to claim 1, characterized in that the second channel (5) is formed by an interrupted capillary path (51, 52) which in the interrupted area with one
Kapillarweg nach außen abdichtenden und verformbaren Membran (6) versehen ist, welche im ersten Kanal (2) angeordnet, mit einem pneumatischen Druckimpuls beaufschlagbar ist.Capillary path sealing and deformable membrane (6) is provided, which is arranged in the first channel (2), can be acted upon by a pneumatic pressure pulse.
3. Mikrodosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekemizeiclmet, daß der zulaufseitige Teil (52) des Kapillarwegs (51, 52) mit einem Flüssigkeitsreservoir oder -Zulauf (f) verbunden ist.3. microdosing device according to claim 2, characterized gekemizeiclmet that the inlet-side part (52) of the capillary path (51, 52) is connected to a liquid reservoir or inlet (f).
4. Mikrodosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits an den ersten Kanal (2) den unterbrochenen Kapillarweg4. Microdosing device according to claim 2, characterized in that the interrupted capillary path on both sides of the first channel (2)
(51, 52) aufnehmende Kanalabschnitte (22, 23) angeschlossen sind, die außerhalb des verformbaren Membranbereichs (6) die Kapillarwege(51, 52) receiving channel sections (22, 23) are connected, the capillary paths outside the deformable membrane area (6)
(51 ; 52) dichtend erfassen. (51; 52) sealingly capture.
5. Mikrodosiervoπich ng nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das in den ersten Kanal (2) mündenden Ende (53) des zweiten Kanals (5) unterhalb des Ansatzes für den Bypass (3) angeordnet ist.5. Mikrodosiervoπich ng according to claim 1, characterized in that in the first channel (2) opening end (53) of the second channel (5) is arranged below the approach for the bypass (3).
6. Mikrodosiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal (5) am flüssigkeitsabgebenden Ende (54) düsenförmig ausgebildet ist.6. Microdosing device according to one of the preceding claims, characterized in that the second channel (5) at the liquid-dispensing end (54) is designed in the form of a nozzle.
7. Mikrodosiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere erste Kanäle (2), diesen zugeordnete Bypässe (3) sowie zweite Kanäle (5) in einen plättchenförmigen Trägerkörper (1) mikrosystemtechnisch eingebracht sind.7. Microdosing device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of first channels (2), bypasses associated therewith (3) and second channels (5) are introduced into a platelet-shaped carrier body (1) using microsystems technology.
8. Mikrodosiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der plättchenförmige Trägerkörper durch zumindest zweigeteilte plättchenförmigen Trägerkörper (11, 12), die miteinander flächig verbunden sind, gebildet ist, wobei die vorzusehenden Baugruppen (2; 3; 5) zumindest in einen der Trägerkörper (11 oder 12) mikrosystemtechnisch eingebracht sind.8. Microdosing device according to claim 7, characterized in that the platelet-shaped carrier body is formed by at least two-part platelet-shaped carrier bodies (11, 12) which are connected to one another in a planar manner, the assemblies to be provided (2; 3; 5) at least in one of the carrier bodies (11 or 12) are introduced using microsystems technology.
9. Mikrodosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekemizeiclmet, daß jeweils ein Kanal (2) mit mehreren druckausgleichenden Bypässen9. microdosing device according to claim 1, characterized gekemizeiclmet that each have a channel (2) with a plurality of pressure-compensating bypasses
(3) verbunden ist, wobei die Summe der minimalen Öffhungsquerschnitte der Bypässe (3) maximal das Zweifache des(3) is connected, the sum of the minimum opening cross sections of the bypasses (3) being at most twice the
Öfrhungsquerschnitts des Kanals (2) beträgt. Opening cross section of the channel (2) is.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10255595A1 (en) * 2002-11-26 2004-06-03 Cybio Ag Multi-channel dosing device with automatic calibration
DE10315222B3 (en) * 2003-03-31 2005-02-24 Minebea Co., Ltd. Method and device for introducing lubricant in a hydrodynamic bearing
US7344002B2 (en) 2003-03-31 2008-03-18 Minebea Co., Ltd. Method and apparatus for filling the bearing gap of a hydrodynamic bearing with a lubricant
US8383059B2 (en) * 2005-09-30 2013-02-26 University Of Utah Research Foundation Microfluidic interface for highly parallel addressing of sensing arrays
DE102008039117B3 (en) * 2008-08-21 2010-05-20 Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. Arrangement and method for generating, manipulating and analyzing compartments
US8757511B2 (en) 2010-01-11 2014-06-24 AdvanJet Viscous non-contact jetting method and apparatus
US9346075B2 (en) 2011-08-26 2016-05-24 Nordson Corporation Modular jetting devices
US9254642B2 (en) 2012-01-19 2016-02-09 AdvanJet Control method and apparatus for dispensing high-quality drops of high-viscosity material
US10300450B2 (en) 2012-09-14 2019-05-28 Carterra, Inc. Method and device for depositing a substance on a submerged surface
CN111803275A (en) * 2019-04-10 2020-10-23 上海交通大学医学院附属第九人民医院 Micro-injection device
LU501476B1 (en) * 2022-02-15 2023-08-16 Dispendix Gmbh Method for determining a function for determining a volume of liquid to be dispensed
LU501474B1 (en) * 2022-02-15 2023-08-17 Dispendix Gmbh Method for determining a volume of liquid arranged in a receptacle
LU501473B1 (en) * 2022-02-15 2023-08-16 Dispendix Gmbh Method for setting a volume of liquid to be dispensed
LU501475B1 (en) * 2022-02-15 2023-08-16 Dispendix Gmbh Method for determining a function for determining a volume of liquid to be dispensed
LU501663B1 (en) * 2022-03-15 2023-09-20 Dispendix Gmbh Method for determining a function for determining a volume of liquid to be dispensed
LU501825B1 (en) * 2022-04-10 2023-10-10 Dispendix Gmbh Method for setting a volume of liquid to be dispensed by using a function
LU501823B1 (en) * 2022-04-10 2023-10-10 Dispendix Gmbh Method for determining a function for determining a volume of liquid to be dispensed
LU501824B1 (en) * 2022-04-10 2023-10-10 Dispendix Gmbh Method for setting a volume of liquid to be dispensed from a receptacle
LU502213B1 (en) * 2022-06-02 2023-12-04 Dispendix Gmbh Method for Determining a Volume of Liquid dispensed from a Receptacle
CN115106143A (en) * 2022-06-29 2022-09-27 合肥瀚海星点生物科技有限公司 High-precision electric micro-liquid pipettor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3203251A (en) * 1963-03-19 1965-08-31 Beckman Instruments Inc Pipette apparatus
US20010051334A1 (en) * 1998-09-09 2001-12-13 Agilent Technologies, Inc. Method and multiple reservoir apparatus for fabrication of biomolecular arrays

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2062493B (en) * 1979-10-31 1984-02-29 Secr Social Service Brit Pipette means
US4589421A (en) * 1984-03-14 1986-05-20 Syntex (U.S.A.) Inc. Sampling device
US5312757A (en) * 1991-05-02 1994-05-17 Olympus Optical Co., Ltd. Sample distributing method
DE9308103U1 (en) * 1993-05-29 1993-08-05 Schwarte-Werk Gmbh, 21514 Buechen, De
US5785926A (en) * 1995-09-19 1998-07-28 University Of Washington Precision small volume fluid processing apparatus
DE19802367C1 (en) * 1997-02-19 1999-09-23 Hahn Schickard Ges Microdosing device array and method for operating the same
DE19742005A1 (en) * 1997-09-24 1999-04-01 Microdrop Ges Fuer Mikrodosier Disposable-capillary micropipette forming part of multiple unit used in combinatorial investigations
WO1999032174A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Arithmed Gmbh Portable medicament dispenser for time delayed administration of injection or infusion preparations
DE19802368C1 (en) * 1998-01-22 1999-08-05 Hahn Schickard Ges Microdosing device
US6296811B1 (en) * 1998-12-10 2001-10-02 Aurora Biosciences Corporation Fluid dispenser and dispensing methods
DE19913076A1 (en) * 1999-03-23 2000-10-19 Hahn Schickard Ges Device and method for applying microdroplets to a substrate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3203251A (en) * 1963-03-19 1965-08-31 Beckman Instruments Inc Pipette apparatus
US20010051334A1 (en) * 1998-09-09 2001-12-13 Agilent Technologies, Inc. Method and multiple reservoir apparatus for fabrication of biomolecular arrays

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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