EP1343587A2 - Vorrichtung zur aufnahme und abgabe von flüssigen substanzen - Google Patents

Vorrichtung zur aufnahme und abgabe von flüssigen substanzen

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EP1343587A2
EP1343587A2 EP01985897A EP01985897A EP1343587A2 EP 1343587 A2 EP1343587 A2 EP 1343587A2 EP 01985897 A EP01985897 A EP 01985897A EP 01985897 A EP01985897 A EP 01985897A EP 1343587 A2 EP1343587 A2 EP 1343587A2
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EP
European Patent Office
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capillary
sieve
membrane
cannulas
chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01985897A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Albert
Thomas Henkel
Günter Mayer
Andreas Schober
Gregor Schlingloff
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Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
Original Assignee
Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1343587A2 publication Critical patent/EP1343587A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a device for the controlled uptake and release of liquid substances, preferably for the uptake and release from or into micro- and nanotiter plates, wherein at the same time preferably all cavities of at least one row of a titer plate can be detected.
  • suction lifters for holding larger volumes are known, in which pipettes are provided at the same distance from each other in the form of a rake, all pipettes being connected together with a balloon, piston or similar assembly that can be pressurized with overpressure or underpressure, so that at the same time, several a liquid substance can be removed from adjacent containers.
  • a reactor for microchemical and / or microbiological reactions which comprises a pipette with a dosing approach (DE 196 42 777 AI), a reactive solid phase support with at least one immobilized reaction partner being provided in the pipette near its lower, narrowed end is.
  • a reactive solid phase support with at least one immobilized reaction partner being provided in the pipette near its lower, narrowed end is.
  • the surface of this elevation is preferably hydrophobic or solvent-repellent on the outside and inside by chemical coating or by a physical structuring or combinations of both (e.g. a self-cleaning surface "seif cleaning surface”).
  • the invention is based on the object of specifying a device with the aid of which a large number of different liquid substances can also be simultaneously absorbed from microplates or nanotiter plates, can be dispensed again in the same grid in defined partial volumes if required, and the possibility of carrying out one or more chemical substances or biological reactions in the device itself and a simultaneous absorption of liquid substances of different viscosity should be possible.
  • the essence of the invention is that at least in one row, equally spaced capillary cannulas are provided, which are brought into a communicating connection with a chamber to which an overpressure or underpressure can be applied, the capillary cannulas being embedded in a plate and at least the capillary cannula ends on the inside of the pressure chamber a sieve-like membrane is assigned and above each capillary cannula end there is a space for the absorption of a liquid substance, within which there is the possibility of carrying out chemical or biological reactions, the spaces being separated from one another and all the spaces together within those that can be pressurized with overpressure or underpressure Are arranged chamber, wherein the capillary cannulas are designed so that their internal volume is smaller than the volume that can be absorbed by each capillary.
  • the present invention permits a highly parallel liquid transfer and the removal of substance, in particular from micro or Namotiter plates of comparable design or comparable containers.
  • the proposed device can be used both for solid-phase-coupled syntheses and in particular for liquid-phase syntheses in all variants.
  • the decisive advantage of the device is that defined volumes of different viscosities can be simultaneously absorbed and dispensed, a highly parallel and efficient liquid transfer being ensured.
  • transfer operations for bioassay applications can be carried out effectively with this device, for example dilution series of library substances in the assay.
  • bioassays can also be carried out after washing, introducing the target substance into solution and after photo-cleaving the synthesized library substances.
  • Another possible use is the removal of substances for further analysis processes by transferring them into corresponding analysis vessels.
  • the integration of bioassay and synthesis made possible by the device also enables software-supported evaluation.
  • Figure 1 shows a possible embodiment of the device for receiving and dispensing liquid substances in a longitudinal section.
  • FIG. 2b shows a second possible embodiment of parts of the device essential to the invention
  • FIG. 2c shows a third possible option for parts of the device essential to the invention
  • Fig. 3 shows a preferred embodiment of the device with the formation of spaces of defined volume within which reactions can be carried out; and Fig. 4 shows, by way of example, a lower view of the device, which is provided with cannulas in several rows and columns, the mutual spacing of which is the cavity grid of a titer plate which can be put in place equivalent.
  • FIG. 1 shows schematically a possible embodiment of the device in a longitudinal section.
  • Capillary cannulas 1, which are equally spaced from one another, are provided in a row, which are brought into a communicating connection together with a chamber 2, which can be pressurized with an overpressure or negative pressure via a connector 8, the capillary cannulas 1, which are in particular designed as steel cannulas, which are inserted into a Plate 3 are inserted and fixed by gluing.
  • a sieve-like membrane 4 Depending on the design, ie depending on the size of the perforations provided for the sieve-like membranes 4, it can be achieved in the example according to FIG.
  • the assigned capillaries should have a volume of 1 nl to 120 nl.
  • any other dimensions with regard to the volumes mentioned are possible, however, in the event that 5 reactions are to be carried out in the rooms, it must be ensured that the respective rooms 5 have a larger volume than the capillary cannulas assigned to them to prevent crosstalk of reaction liquids between rooms 5.
  • FIG. 2a shows a first embodiment of parts of the device shown in FIG. 1 that are essential to the invention.
  • the spaces 5 mentioned and the sieve-like membranes 4 are through one-piece component 6 is formed, into which a plurality of recesses for forming the rooms 5 are made down to a floor area 61 and the respective remaining floor areas are provided with a perforation 62.
  • FIG. 2b shows a second embodiment of parts of the device shown in FIG. 1 which are essential to the invention.
  • the spaces 5 are formed by a component 6, into which a plurality of continuous recesses 63 are initially made, which are provided with separate sieve-like membranes 4 on the sides facing the capillary cannulas 1.
  • FIG. 2c shows a third embodiment of parts of the device shown in FIG. 1 which are essential to the invention.
  • the sieve-like membrane 4 is formed by a continuous membrane which covers all the recesses 63 and is introduced as a network between the plate 3 and the component 6 by gluing.
  • FIG. 1 A preferred embodiment of the device with the formation of spaces 5 of defined volume, within which reactions can be carried out, is shown in FIG.
  • two one-piece silicon or glass wafers 6a and 6b are provided, in each of which recesses are made congruent down to the bottom area and each have sieve-like membranes 4; 7 are introduced into the remaining floor areas by selective etching, which is known per se and therefore cannot be explained further here.
  • the wafers 6a and 6b thus produced are attached to the sieve-like membranes 4; 7 opposite side connected to each other by anodic bonding, gluing or other joining techniques, which are also common methods that require no further explanation here.
  • the sieve-like membrane 4 is given a sieve hole width of 10 ⁇ m and the membrane 7 has a sieve hole width of 1 ⁇ m.
  • the respective rooms 5, in each of which a reaction is to be carried out, have a volume of 1 ⁇ l in the example and the capillary cannulas 1 have a volume of 100 nl.
  • a liquid reaction can be carried out, for example, as follows: Five different dissolved reagents are each taken up in succession with the device by an appropriately set negative pressure and drawn through the capillary-side sieve 4, so that the volume remains in the reaction space. Any further volume taken up is mixed with that in the reaction space during this process. The more fine-pored membrane 7 prevents the liquid from entering the chamber 2. Depending on the materials used for the device, reactions can also be carried out at elevated temperature.
  • the chamber 2 which can be subjected to an overpressure or underpressure to be detachable from the plate 3 (as indicated in FIG. 1) or at least openable above the recesses 63 (not shown in more detail) in order to provide a second access option to create the rooms 5, so that the rooms 5, in the case of designs according to FIGS. 1 and 2a to 2c from above, can be filled with an agent, if appropriate, with a second device designed analogously to the device described. Likewise, with the provided opening possibility of the chamber 2, a flooding of the rooms 5 can be realized.
  • Frits so they perform the same function as the sieve-like membranes.
  • FIG. 4 shows an example of a lower view of a device, a plurality of capillary cannulas 1, which are equally spaced from one another in rows Z and columns Sp, being introduced into the plate 3 in a matrix-like manner and corresponding to the cavity distribution of a titer plate, not shown here. 4 space 5, not shown, for the absorption of a liquid substance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontrollierten Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen. Die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit Hilfe derer aus Mikro- oder Nanotiterplatten gleichzeitig eine Vielzahl auch unterschiedlicher flüssiger Substanzen aufnehm- und wieder abgebbar sind, wobei die Möglichkeit zur Durchführung einer oder mehrerer chemischer oder biologischer Reaktionen in der Vorrichtung selbst gegeben und eine gleichzeitige Aufnahme von flüssigen Substanzen unterschiedlicher Viskosität ermöglicht sein soll, wird dadurch gelöst, dass in einer Zeile voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen (1) vorgesehen sind, die gemeinsam mit einer mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer (2) in eine kommunizierende Verbindung gebracht sind, wobei die Kapillarkanülen (1) in eine Platte (3) eingelassen sind und zumindest den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden (11) eine siebartige Membran (4) zugeordnet ist und oberhalb jedes Kapillarkanülenendes jeweils ein Raum (5) zur Aufnahmemöglichkeit einer flüssigen Substanz vorgesehen ist, wobei die Räume (5) voneinander getrennt und alle Räume (5) gemeinsam innerhalb der mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer (2) angeordnet sind.

Description

Vorrichtung zur Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontrollierten Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen, vorzugsweise zur Aufnahme und Abgabe aus respektive in Mikro- und Nanotiterplatten, wobei gleichzeitig bevorzugt alle Kavitäten wenigstens einer Zeile einer Titerplatte erfaßt werden können. Im makroskopischen Bereich sind Saugheber zur Aufhahme größerer Volumina bekannt, bei denen voneinander gleichbeabstandete Pipetten in Form eines Rechens vorgesehen sind, wobei alle Pipetten gemeinsam mit einem mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Ballon, Kolben oder ähnlichen Baugruppe verbunden sind, so daß gleichzeitig aus mehreren nebeneinander angeordneten Behältnissen eine flüssige Substanz entnommen werden kann.
Auch ist ein Reaktor für mikrochemische und/oder mikrobiologische Reaktionen, der eine Pipette mit einem Dosieransatz umfaßt, bekannt (DE 196 42 777 AI), wobei in der Pipette in der Nähe ihres unteren, verengten Endes ein reaktiver Festphasenträger mit mindestens einem immobilisierten Reaktionspartner vorgesehen ist. Derartige Bauformen, wie auch in DE 197 23 469 AI beschriebene, lassen sich aus mechanischen Gründen nicht behebig miniaturisieren und sind auch nicht Gegenstand vorhegender Erfindung.
Vorzugsweise ist die Oberfläche dieser Erhebung außen und innen hydrophob bzw. Lösungsmittel abweisend durch eine chemische Beschichtung oder durch eine physikalische Strukturierung oder Kombinationen von beiden (z.B. einer selbstreinigenden Oberfläche "seif cleaning surface') auszuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit Hilfe derer aus Mikro- oder Nanotiterplatten gleichzeitig eine Vielzahl auch unterschiedlicher flüssiger Substanzen aufhehmbar, im selben Raster in, wenn gefordert, definierten Teilvolumina wieder abgebbar sind und die Möglichkeit zur Durchführung einer oder mehrerer chemischer oder biologischer Reaktionen in der Vorrichtung selbst gegeben und eine gleichzeitige Aufnahme von flüssigen Substanzen unterschiedlicher Viskosität ermöglicht sein soll.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachgeordneten Ansprüche erfaßt.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zumindest in einer Zeile voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen vorgesehen sind, die gemeinsam mit einer mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer in eine kommunizierende Verbindung gebracht sind, wobei die Kapillarkanülen in eine Platte eingelassen sind und zumindest den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden eine siebartige Membran zugeordnet ist und oberhalb jedes Kapillarkanülenendes jeweils ein Raum zur Aufnahmemöglichkeit einer flüssigen Substanz vorgesehen ist, innerhalb derer die Möglichkeit zur Durchführung chemischer oder biologischer Reaktionen besteht, wobei die Räume voneinander getrennt und alle Räume gemeinsam innerhalb der mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer angeordnet sind, wobei die Kapillarkanülen so ausgefiihrt sind, daß ihr Innenvolumen kleiner ist, als das von jeder Kapillare zugeordneten Raum aufhehmbaren Volumen.
Vorhegende Erfindung erlaubt einen hochparallelen Flüssigkeitstransfer und die Entnahme von Substanz, insbesondere aus behebig ausgeführten Mikro- oder Namotiterplatten oder vergleichbaren Behältnissen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung kann sowohl für festphasengekoppelte Synthesen als insbesondere auch für eine Flüssigphasen-Synthesen in allen Varianten Verwendung finden. Der entscheidende Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß gleichzeitig definierte Volumina unterschiedlicher Viskosität aufhehm- und abgebbar sind, wobei ein hochparalleler und effizienter Flüssigkeitstransfer gewährleistet ist.
Vor allem Transferoperationen für Anwendungen im Bereich Bioassay können mit dieser Vorrichtung wirkungsvoll durchgeführt werden, z.B. Verdünnungsreihen von Librarysubstanzen im Assay. So kann man u.a. auch nach Waschen, Einbringen der Targetsubstanz in Lösung und nach Fotoabspaltung der synthetisierten Bibliotheks-Substanzen Bioassays realisieren. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit besteht in der Entnahme von Substanzen für weitere Analysenprozesse durch Übertrag in entsprechende Analysengefäße. Die durch die Vorrichtung ermöglichte Integration von Bioassay und Synthese erlaubt dabei ebenso eine softwaregestützte Auswertung.
Die Erfindung soll nachstehend anhand schematischer Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine mögliche Ausfuhrungsform der Vorrichtung zur Aufhahme und Abgabe von flüssigen Substanzen in einem Längsschnitt;
Fig. 2a eine erste Ausführungsmöglichkeit von erfindungswesent- lichen Teilen der Vorrichtung,
Fig. 2b eine zweite Ausfuhrungsmöglichkeit von erfindungswesentlichen Teilen der Vorrichtung, Fig. 2c eine dritte Ausfuhrungsmöglichkeit von erfindungswesent- lichen Teilen der Vorrichtung,
Fig. 3 eine bevorzugte Ausfuhrungsmöghchkeit der Vorrichtung unter Bildung von Räumen definierten Volumens innerhalb derer Reaktionen durchgeführt werden können und Fig. 4 beispielhaft eine untere Ansicht der Vorrichtung, die in mehreren Zeilen und Spalten mit Kanülen versehen ist, deren gegenseitige Beabstandung dem Kavitätenraster einer vorlegbaren Titerplatte entspricht.
Figur 1 zeigt schematisch eine mögliche Ausfuhrungsform der Vorrichtung in einem Längsschnitt. Dabei sind in einer Zeile voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen 1 vorgesehen, die gemeinsam mit einer mit einem Über- oder Unterdruck über einen Stutzen 8 beaufschlagbaren Kammer 2 in eine kommunizierende Verbindung gebracht sind, wobei die Kapillarkanulen 1, welche insbesondere als Stahlkanülen ausgebildet sind, die in eine Platte 3 eingelassen und durch eine Verklebung fixiert sind. Zumindest den druckkammerinnenseitigen Kapülarkanülenenden 11, die im Beispiel bündig mit der druckkammerseitigen Ebene der Platte 3 abschließen, ist zunächst eine siebartige Membran 4 zugeordnet, oberhalb derer jedem Kapillarkanülenende jeweils ein Raum 5 zur Aufhahme einer flüssigen Substanz vorgesehen ist, wobei die Räume 5 voneinander getrennt und alle Räume 5 gemeinsam innerhalb der mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer 2 angeordnet sind, wodurch gewährleistet ist, daß alle Kapillarkanulen 1 mit einem identischen Druck beaufschlagbar sind. Je nach Ausfuhrung, d.h. je nach Größe der vorgesehenen Perforationen der siebartigen Mambranen 4 kann im Beispiel nach Fig. 1 erreicht werden, daß ein den jeweiligen Kapillarkanülen vorgelegtes definiertes Volumen bei hinreichendem Unterdruck bis in die Räume 5 hineingezogen werden kann, oder bei hinreichend kleiner Perforation der siebartigen Membranen 4, in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der jeweiligen flüssigen Substanzen, lediglich von einem beliebig vorgelegten Volumen ausschließlich die Kapillarkanulen 1 bis zur Membran 4 befüllt werden, weil die siebartigen Membranen 4 einen Durchtritt der flüssigen Substanzen verhindern. Im letzteren Fall wird also auch wieder ein definiertes Volumen der flüssigen Substanzen aufgenommen, wobei hier der Vorteil besteht, daß Substanzen unterschiedlicher Viskosität mit ein und der selben Vorrichtung gleichzeitig aufgenommen werden können.
Im Beispiel soll jedem Raum 5, wenn er als Reaktionsraum genutzt werden soll, ein Volumen von 10 nl bis 2 μl gegeben sein. Den zugeordneten Kapillaren soll ein Volumen von 1 nl bis 120 nl gegeben sein. Je nach den konkreten Gegebenheiten sind beliebig andere Dimensionierungen bezüglich der genannten Volumina möglich, jedoch muß, im Fall, daß in den Räumen 5 Reaktionen durchgeführt werden sollen gewährleistet sein, daß den jeweiligen Räume 5 ein größeres Volumen als den ihnen zugeordneten Kapillarkanulen gegeben ist, um ein Übersprechen von Reaktionsflüssigkeiten zwischen den Räumen 5 zu unterbinden.
Figur 2a zeigt eine erste Ausführungsmöghchkeit von erfindungswesent- liehen Teilen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. Bei diesem Beispiel sind die genannten Räume 5 und die siebartigen Membranen 4 durch ein einstückiges Bauteil 6 gebildet, in das mehrere Ausnehmungen zur Bildung der Räume 5 bis in einen Bodenbereich 61 eingebracht und die jeweils verbleibenden Bodenbereiche mit einer Perforation 62 versehen sind.
Figur 2b zeigt eine zweite Ausfϊihrungsmöghchkeit von erfindungswesentlichen Teilen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. In diesem Beispiel sind die Räume 5 durch ein Bauteil 6 gebildet, in das zunächst mehrere durchgehende Ausnehmungen 63 eingebracht sind, die an der den Kapillarkanülen 1 zugewandten Seiten mit separaten siebartigen Membranen 4 versehen sind.
Schließlich zeigt Figur 2c eine dritte Ausfuhrungsmöghchkeit von erfindungswesentlichen Teilen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. In diesem Beispiel ist die siebartige Membran 4 durch eine durchgängige, alle Ausnehmungen 63 gemeinsam erfassende Membran gebildet, die als Netz zwischen die Platte 3 und das Bauteil 6 durch Verklebung eingebracht ist.
Eine bevorzugte Ausfuhrungsmöghchkeit der Vorrichtung unter Bildung von Räumen 5 definierten Volumens, innerhalb derer Reaktionen durchgeführt werden können, ist in Figur 3 dargestellt. Dabei sind zwei einstückige Silizium- oder Glaswafer 6a und 6b vorgesehen, in die jeweils deckungsgleich Ausnehmungen bis in den Bodenbereich eingebracht und jeweils siebartige Membranen 4; 7 durch an sich bekanntes und deshalb hier nicht weiter zu erläuterndes selektives Ätzen in die verbleibenden Bodenbereiche eingebracht sind. Die so gefertigten Wafer 6a und 6b werden an der den siebartigen Membranen 4; 7 gegenüberhegenden Seite miteinander durch anodisches Bonden, Kleben oder andere Fügetechniken miteinander verbunden, wobei dies ebenfalls gängige Methoden darstellen, die hier keiner weiteren Erläuterung bedürfen. Andere Fertigungsverfahren zur Herstellung der den vorstehend beschriebenen Wafern 6a, 6b entsprechenden Ausfuhrungsformen, wie bspw. in PE geformte Strukturen, mit Hilfe derer ebenfalls Siebe mit Öffnungen zwischen 0,5 μm und 35 μm und Kammergrößen der Reaktionsräume 5 zwischen 10 nl und 8 μl realisierbar sind, hegen ebenso im Rahmen der Erfindung. Wesentlich bei vorstehend beschriebenen Beispiel ist, daß der oberhalb jedes Kapillarkanülenendes vorgesehene, durch die in den beiden Wafern 6a, 6b vorgesehenen Ausnehmungen gebildete Raum 5 an der der Druckkammer 2 (in Fig. 3 nicht dargestellt) zugewandten Seite von einer zweiten siebartigen Membran 7 gasdurchlässig verschlossen ist, wobei die Perforationen dieser zweiten Membran 7, in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der zum Einsatz gelangenden flüssigen Substanz und der Größe eines angelegten Unterdrucks, soweit kleiner als die der den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden 11 zugeordneten siebartigen Membran 4 ausgeführt sind, daß ein Flussigkeitsdurchtritt durch die zweite siebartige Membran 7 verhindert ist. Im Beispiel ist dabei der siebartigen Membran 4 eine Sieblochbreite von 10 μm und der Membran 7 eine Sieblochbreite von 1 μm gegeben. Die jeweiligen Räume 5, in denen jeweils eine Reaktion durchgefiihrt werden soll, weisen im Beispiel ein Volumen von 1 μl und die Kapillarkanülen 1 ein Fassungsvolumen von 100 nl auf.
Eine Flüssigkeitsreaktion kann beispielhaft wie folgt durchgeführt werden: Fünf verschiedene gelöste Reagenzien werden jeweils nacheinander mit der Vorrichtung durch einen entsprechend eingestellten Unterdruck aufgenommen und durch das kapillarseitige Sieb 4 gezogen, so daß das Volumen im Reaktionsraum verbleibt. Jedes weitere aufgenommene Volumen wird während dieses Prozesses mit den im Reakionsraum befindlichen vermischt. Die feinporigere Membran 7 verhindert den Flüssigkeitsdurchtritt in die Kammer 2. Je nach den für die Vorrichtung eingesetzten Materiahen lassen sich auch Reaktionen bei erhöhter Temperatur durchfiihren.
Weiterhin hegt es im Rahmen der Erfindung, die mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbare Kammer 2 von der Platte 3 lösbar (wie in Fig. 1 angedeutet) oder zumindest oberhalb der Ausnehmungen 63 eröffenbar auszuführen (nicht näher dargestellt), um eine zweite Zugangsmöglichkeit zu den Räumen 5 zu schaffen, so daß die Räume 5, im Fall von Ausfuhrungen nach den Figuren 1 und 2a bis 2c von oben, ggf. mit einer zweiten, analog zur beschriebenen Vorrichtung ausgebildeten Vorrichtung mit einem Agens befüllbar sind. Ebenso kann bei der vorgesehenen Eröffhungsmöghchkeit der Kammer 2 ein flächiges Überschwemmen der Räume 5 realisiert werden.
Wenn im Rahmen der vorstehenden speziellen Beschreibung von siebartigen Membranen die Rede ist, fallen darunter auch Strukturen mit unregelmäßig verteilten Öffnungen respektive Durchlässen, wie bspw.
Fritten, so sie die gleiche Funktion wie die siebartigen Membranen erfüllen.
Im Extremfall könnte die Funktion genannter Membranen jeweils auch durch ein einzelnes, hinreichend kleines Loch realisiert sein, was jedoch nicht unbedingt eine bevorzugte Ausfuhrungsform darstellt.
Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft, die Wandungen der Räume 5, zumindest die Innenwandungen Kapillarkanülen 1 und die Oberflächen der siebartigen Membranen 4; 7 mit einer hydrophoben Oberfläche und/oder einer selbstreimgenden physikalischen MikroStruktur (Lotos-Effekt) oder mit einem Lösungsmittel abweisenden Detergenz zu versehen, was die erforderliche Reinigung der Vorrichtung erleichtert.
Schließlich zeigt Figur 4 beispielhaft eine untere Ansicht einer Vorrichtung, wobei in die Platte 3 matrixartig und der Kavitätenverteilung einer vorgelegten, hier nicht dargestellten Titerplatte korrespondierend eine Vielzahl von in Zeilen Z und Spalten Sp voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanulen 1 eingebracht sind, denen jeweils ein in Fig. 4 nicht dargestellten Raum 5 zur Aufhahmemöghchkeit einer flüssigen Substanz zugeordnet ist.
Bezuεszeichenliste
1 Kapillarkanüle
11 - Kapillarkanülenenden
2 (Druck)kammer
3 Platte
4, 7 - siebartige Membranen
5 (Reaktions)raum
6 einstückiges Bauteil
61 - Bodenbereich des Bauteüs 6
62 - Perforation im Bodenbereich 61
63 - durchgehende Ausnehmungen
8 Stutzen
Z Zeilen
Sp - Spalten

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Aufnahme und Abgabe von flüssigen Substanzen, wobei zumindest in einer Zeile voneinander gleichbeabstandete
Kapillarkanulen (1) vorgesehen sind, diQ gemeinsam mit einer mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbaren Kammer (2) in eine kommunizierende Verbindung gebracht sind, dadurch gekennzeichnet. daß die Kapillarkanülen (1) in eine Platte (3) eingelassen sind und zumindest den druckkammerinnenseitigen Kapillarkanülenenden (11) eine siebartige Membran (4) zugeordnet ist und oberhalb jedes
Kapillarkanülenendes jeweils ein Raum (5) zur Aufnahmemöglichkeit einer flüssigen Substanz vorgesehen ist, wobei die Räume (5) voneinander getrennt und alle Räume (5) gemeinsam innerhalb der mit einem Über- oder Unterdrück beaufschlagbaren Kammer (2) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß genannte Räume (5) und die siebartigen Membranen (4) durch ein einstückiges
Bauteil (6) gebildet sind, in das mehrere Ausnehmungen bis in einen Bodenbereich (61) eingebracht sind und die jeweils verbleibenden Bodenbereiche mit einer Perforation (62) versehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Räume (5) durch ein Bauteil (6) gebildet sind, in das mehrere durchgehende Ausnehmungen (63) eingebracht sind, die an der den Kapillarkanulen (1) zugewandten Seite mit der siebartigen Membran (4) versehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die siebartige Membran (4) durch eine durchgängige, alle Ausnehmungen (63) gemeinsam erfassende Membran gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das einstückige Bauteil (6) durch ein Silizium- oder Glaswafer gebildet ist, in das die Ausnehmungen bis in den Bodenbereich eingebracht und die siebartigen Membranen (4) durch selektives Ätzen die verbleibenden Bodenbereiche eingebracht sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb jedes Kapillarkanülenendes vorgesehene Raum (5) an der der Druckkammer (2) zugewandten Seite von einer zweiten siebartigen
Membran (7) gasdurchlässig verschlossen ist, wobei die Perforationen dieser zweiten Membran (7), in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der zum Einsatz gelangenden flüssigen Substanz und der Größe eines angelegten Unterdrucks, soweit kleiner als die der den άnickkammerinnenseitigen Kapülarkanülenenden (11) zugeordneten siebartigen Membran (4) ausgeführt sind, daß ein Flüssigkeitsdurchtritt durch die zweite siebartige Membran (7) verhindert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Räume (4) durch zwei einstückige Silizium- oder Glaswafer (6a, 6b) gebildet sind, in die deckungsgleich Ausnehmungen bis in den Bodenbereich eingebracht und die siebartigen Membranen (4; 7) durch selektives Ätzen in die verbleibenden Bodenbereiche eingebracht sind und diese Wafer an der den siebartigen Membranen (4; 7) gegenüberhegenden Seite miteinander durch anodisches Bonden, Kleben oder andere Fügetechniken miteinander verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbare Kammer (2) von der Platte (3) lösbar oder zumindest oberhalb der Ausnehmungen (63) eröffenbar ausgeführt ist, um eine zweite Zugangsmöglichkeit zu den Räumen (5) zu schaffen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Wandungen der Räume (5), der Kapillarkanülen (1) und die Oberflächen der siebartigen Membranen (4; 7) mit einer hydrophoben Oberfläche und/oder einer selbstreinigenden physikalischen MikroStruktur (Lotos-Effekt) oder mit einem Lösungsmittel abweisenden Detergenz versehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Kapillarkanülen (1) durch in die Platte (3) eingeklebte Stahlkanülen gebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte (3) matrixartig und der Kavitätenverteilung einer vorgelegten
Titerplatte korrespondierend eine Vielzahl von in Zeilen (Z) und Spalten (Sp) voneinander gleichbeabstandete Kapillarkanülen (1) eingebracht sind, denen jeweils ein Raum (5), zur Aufhahmemöghchkeit einer flüssigen Substanz zugeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jede Kapillarkanüle (1) so ausgeführt ist, daß ihr Innenvolumen kleiner ist, als das von dem ihr zugeordneten Raum (5) aufhehmbaren Volumen.
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