EP2569088A1 - Dispenser und verfahren zum abgeben von fliess- oder rieselfähigen materialien - Google Patents

Dispenser und verfahren zum abgeben von fliess- oder rieselfähigen materialien

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EP2569088A1
EP2569088A1 EP11720421A EP11720421A EP2569088A1 EP 2569088 A1 EP2569088 A1 EP 2569088A1 EP 11720421 A EP11720421 A EP 11720421A EP 11720421 A EP11720421 A EP 11720421A EP 2569088 A1 EP2569088 A1 EP 2569088A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dispenser
flowable
line
container
outlet end
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11720421A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Schriber
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.)
Tecan Trading AG
Original Assignee
Tecan Trading AG
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 Tecan Trading AG filed Critical Tecan Trading AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/08—Arrangements of devices for controlling, indicating, metering or registering quantity or price of liquid transferred
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0265—Drop counters; Drop formers using valves to interrupt or meter fluid flow, e.g. using solenoids or metering valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
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    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
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    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
    • G01N35/1097—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers characterised by the valves

Definitions

  • the invention relates according to the preamble of independent claim 1, a dispenser for dispensing flowable or free-flowing materials.
  • This dispenser comprises at least one conduit having an inlet end and an outlet end for transporting a flowable material or a flowable material from a container to the outlet end.
  • the line is positioned with its inlet end in the flowable or free-flowing material of the container or connected to the container, but in each case with the flowable or free-flowing material substantially filled.
  • the dispenser also includes a check valve to control the delivery of the flowable or free flowing material from the outlet end.
  • the dispenser further includes a control unit which controls opening and closing of the check valve.
  • the invention furthermore relates, according to the preamble of independent claim 20, to a corresponding method for dispensing flowable or free-flowing materials.
  • dispensers It is known to perform the delivery of liquids (the dispensing) more or less automated.
  • the devices used for this purpose are generally referred to as dispensers.
  • dispensers Depending on the requirements on the precision of the delivery with regard to the volume to be dispensed, such dispensers have a different complexity.
  • laboratories for example in diagnostic institutes or in other biological or biochemical laboratories, the efficiency and reproducibility of routine experiments can be considerably increased with the help of automated dispensing processes.
  • laboratory dispensers typically have very high demands on the precision of the volume of liquid dispensed during dispensing. This is because they often work with very expensive reagents (eg enzymes, dyes, etc.), and because the sample volumes to be processed are relatively small (about 0.5 ⁇ to 2 ml).
  • the dispensers include special pumps that control fluid delivery as much as possible.
  • Frequently used pumps are, for example, peristaltic pumps or piston pumps.
  • Peristaltic pumps are preferably used for pure dispensers, which are used for less sensitive laboratory processes.
  • Piston pumps are installed in dispensers and in combined dispensers with aspirating function, which must dispense liquid volumes with very high precision or - in the case of a pipetting device - also aspirate (aspirate).
  • the driving force for dispensing the fluid volume is provided by an additional "drive pressure" provided by a pump to the fluid, but the incorporation of such pumps makes the dispensers used in laboratories relatively complex and therefore expensive.
  • US Pat. No. 6,063,339 discloses a dispenser which can dispense liquids in a preprogrammed array very quickly and with high precision.
  • This dispenser includes a pressure pump that regulates the inflow of liquid to be dispensed to a dispenser head.
  • a control unit then controls a solenoid valve and thus the dispensing (or portioning) of the liquid through the dispenser head.
  • Such a dispenser can deliver accordingly defined volumes of liquid with high precision and speed, but this is very complex in its construction.
  • Easier dispensers with significantly lower precision are known, for example, from hospital infusion systems (see US 3,667,464).
  • the hydrostatic pressure of the infusion fluid is used as the driving force, and a desired dropping speed is set by means of a metering valve (eg a roller clamp). If the fluid volume decreases, the metering valve must be readjusted manually. If, however, the delivery of a constant fluid supply is required, additional infusion pumps (infusion pumps) are used in such infusion systems, so that the fluid can be delivered in a controlled manner by the additional pressure. Again, usually peristaltic pumps are used.
  • EP 0 781 521 B1 discloses a dispenser designed as a soap dispenser, in which a uniform dispenser is provided for maintaining the dispenser
  • Flow rate of the hydrostatic pressure itself is kept constant despite decreasing liquid level. This is achieved by carrying the container with the liquid from an element that responds to weight. If the container is emptied by multiple discharges of a volume of soap, it becomes lighter, whereupon the weight-responsive element raises the container. The height of the container is thus always adjusted to the level of the liquid in this container.
  • weight-responsive elements may be, for example, coil springs adapted to the weight of the container.
  • the volumes dispensed from such soap dispensers do not impose any special requirements on precision with regard to the dispensed volume.
  • the dispenser according to the invention introduced at the outset is characterized in that the line comprises an elastic section which can be inserted into the check valve and completely separates all parts of the check valve from the flowable or free-flowing material, the check valve acting as a pinch valve for stationary compression of this elastic section and is thus designed to close the line.
  • the inventive dispenser is also characterized in that the control unit for dispensing a defined, discrete amount of the flowable or free-flowing material in a sample vessel controls a corresponding opening time t of the check valve, said opening time t is exclusively determined by the properties of the flowable or free-flowing material to be dispensed and the properties of the line substantially filled with these materials.
  • This object according to the second aspect is achieved with the features of independent claim 20.
  • the method according to the invention is based on the use of the dispenser according to the invention introduced at the beginning and is characterized in that an elastic section of the line is inserted into the check valve, this elastic section completely separating all parts of the check valve from the flowable or free-flowing material, and wherein
  • Shut-off valve is designed as a pinch valve and compresses this elastic portion to close the line stationary.
  • the inventive method is also characterized in that the control unit for delivering a defined, discrete amount of the flowable or free-flowing material in a sample vessel controls a corresponding opening time t of the check valve, said opening time t is exclusively determined by the properties of the flowable or free-flowing material to be dispensed and the properties of the line substantially filled with these materials. Additional inventive features will be apparent from the dependent claims, respectively.
  • the dispenser according to the invention comprises the following advantages:
  • Sterile packaged liquids can be processed from simultaneously sterilized containers and lines, ie. be dispensed.
  • a flexible design of the dispenser ensures that different containers, lines and valves can be used depending on the need.
  • liquids which, for example, comprise sensitive material such as cells, do not have to be subjected to any additional pressure except for the locally limited influence of the closing valve.
  • the flexibly selectable cable lengths and the different selectable positions of the valve allow a design with the lowest dead volume, thus a cost-effective operation is possible.
  • FIG. 1 shows a dispenser according to a first embodiment, in which the ascending section of a line is inserted into a standard container for liquids to be dispensed and the descending section is guided through a closing valve, wherein the line is filled when the closing valve is open;
  • FIG. 2 shows a first variant of the dispenser of FIG. 1 in the controlled delivery of liquid into a single sample vessel;
  • FIG. 3 shows a second variant of the dispenser of FIG. 1 in the controlled dispensing of liquid in wells of a microplate
  • FIG. 4 shows a container of a dispenser for liquids to be dispensed according to a second embodiment, which comprises a line connected to this container with an exclusively descending part, which is designed to be used in a closing valve;
  • FIG. 5 shows a container of a dispenser for liquids to be dispensed or free-flowing solids according to a third embodiment, which comprises an insertable into this container line with an exclusively descending part, which is designed to be used in a closing valve;
  • Fig. 6 is a side view of a pinch valve with inserted elastic
  • Section of pipe for transporting the liquids or free-flowing solids to be delivered
  • FIG. 7 3D views of dispenser systems, wherein
  • FIG. 7A shows a dispenser system with a simple pivoting device, on which one or more dispensers can be arranged in a circle and swiveled into a dispensing position;
  • Fig. 7B shows a dispenser system with a complex pivoting device, on which several dispensers can be arranged in a circle and pivoted to a dispensing position, and to which a co-rotating boom is mounted, on which several dispensers in a linear or circular
  • FIG. 8A shows a dispenser system with four parallel channels and individual containers
  • Fig. 8B shows a dispenser system with four parallel channels and a common container.
  • the inventive dispenser is suitable both for dispensing liquids and for dispensing free-flowing solid materials.
  • An important field of application is the dispensing of certain volumes of liquid into the wells of microplates. The content of such wells depends on the geometric shape of these containers and on the number of wells per microplate.
  • SBS standard American National Standards Institute: ANSI / SBS / 1-2004
  • the microplates were standardized as far as possible and are available, for example, from Greiner Bio-One GmbH, D-72636 Frickenhausen, Germany.
  • Table 1 shows an excerpt of standard formats and contents of exemplary polystyrene microplates, which was taken from the "Microplate Dimensions Guide" by Greiner (July 2007 version).
  • AV working volume
  • MV maximum volume
  • FIG. 1 shows a dispenser according to a first embodiment.
  • This dispenser 1 is equipped for dispensing flowable materials 2 and comprises a conduit 3 having an inlet end 4 and an outlet end 5 for transporting a flowable material 2 from a container 6 to the outlet end 5.
  • the container shown here is, for example a vial containing an original component from an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kit.
  • ELISA enzyme-linked immunosorbent assay
  • the line 3 is positioned with its inlet end 4 in the flowable material 2 of the container 6 and filled with the flowable material 2 substantially.
  • the filling or "priming" of the conduit 3 is shown here:
  • a primer device 17 of the dispenser in this case a suction balloon, was connected to the discharge end 5 of the conduit 3.
  • the container 6 is sucked into the line 3.
  • the liquid is sucked in just as far (see vertical flow arrow) that its meniscus reaches the outlet end 5 of the line 3.
  • the dispenser 1 also includes a check valve 7 with which the line 3 can be fixed. Further, exemplary attachment possibilities for the line 3 are shown in FIG.
  • This check valve 7 serves to control the delivery of the flowable material 2 from the outlet end 5 of the conduit 3 and is shown here in the open state.
  • the line 3 comprises an elastic and insertable into the check valve 7 section 9 (indicated by dashed lines).
  • This elastic portion 9 is preferably a part of the conduit 3; however, the entire line 3 can also be elastic. In any case, this elastic portion 9 completely separates all parts of the check valve 7 from the flowable material 2.
  • the check valve 7 is designed as a pinch valve for stationary compression of this elastic portion 9 and thus for the reversible closing of the line 3.
  • a combination of a PS-1615-NC pinch valve (Takasago Electric Inc., Nagoya, Japan) and an elastic silicone line has been well proven (see Fig. 6), with repeated crushing (test: 1 '). OOO x) the silicone line could not permanently deform the same, so that a good repeatability of the discharge quantities was ensured.
  • silicone tubing used to empty a container once and then disposed of is considered acceptable for a maximum of a few thousand closures.
  • shut-off valve mentioned here is preferably of the "normally closed” type and the dimensional stability is specified as approximately 10 7 cycles Depending on requirements, the shut-off valve 7 can be opened by a certain amount so that the opening of the line is either partial or complete If the check valve 7 is only partially opened, this is done with highest reproducibility, preferably by a mechanically defined, adjustable open end position.
  • a "discrete amount” is considered to be a clearly defined, defined volume.
  • the term "priming” refers to the first, virtually complete filling of the conduit 3.
  • "practically completely filled” means that smaller gas or air bubbles are tolerable, as long as they have the cohesion of priming Do not endanger the liquid column formed in line 3.
  • conditioning designates the opening and closing of the conduit 3 (see Fig. 2 and Fig. 3) .
  • This conditioning is preferably carried out after priming and immediately before the first dispensing, and it is also preferred after longer periods of use a line 3 (in the range of up to several hours) immediately before the next dispensing to perform such a conditioning step.
  • the dispenser 1 further comprises a control unit 8, which controls an opening and closing of the check valve 7.
  • a control unit 8 preferably comprises an actuator for determining the opening time of the check valve 7.
  • the control unit 8 operatively connected actuators are, for example, rotary capacitors, actuators or a processor which calculates the actual opening time t of the check valve 7.
  • the control unit 8 controls a corresponding opening time t of the shut-off valve 7 and thus the delivery of a defined, discrete amount of the flowable material 2, which is conducted into a sample vessel 11.
  • this opening time t is determined exclusively by the properties of the flowable material 2 to be delivered and the properties of the essentially filled line 3.
  • software activated in the control unit 8 preferably uses identifications existing on the containers 6 for recognizing these containers, their geometry, content and volume.
  • identifications can be, for example, barcodes (eg as a barcode or as a 2D barcode) and / or radiofrequency labels (RFID tags).
  • This software is also preferably suitable for tracking the liquid level in the containers, i. for evaluating the residual volume remaining in the containers (see component C in Fig. 2).
  • the control unit 8 is also preferably designed to track the drop in the liquid level in the individual (previously identified) containers 6 and to correct the opening times of the valves for the slightly changed hydrostatic pressure in the container / line combination. This tracking of the liquid level can be done mathematically on the basis of the delivered liquid volumes. Alternatively, there can Liquid level can be determined in the containers with, for example, optical or capacitive methods.
  • the properties of the flowable material include, for example, the viscosity of a liquid, its vapor pressure, its friction on the inner surface of the conduit 3 and their specific gravity.
  • the properties of the line include, for example, its geometry (inner diameter, length and height difference) and their material and elasticity (in particular in section 9, which is inserted into the check valve 7).
  • the properties of a substantially filled conduit 3 include the properties of the flowable material 2 (the hydrostatic pressure prevailing in the conduit) and of the flowable material 2 '(the potential energy of the material particles).
  • the hydrostatic pressure can be superimposed by a pressure additionally generated in the container 6 and / or in the line 3.
  • the rising section 14 of the line 3 is inserted through an opening 16 into a standard container 6 for liquids to be dispensed.
  • the descending portion 15 of this line comprises the outlet end 5 and is guided by the closing valve 7.
  • the dispenser 1 preferably comprises a holding device 12 with the aid of which the container 6 can be arranged with the inlet end 4 of the line 3 at a first height level H 1 (cf. also FIG. 2).
  • the holding device 12 is preferably designed for placing the container 6 so that the inlet end 4 of the line 3 is located at the lowest point of the container 6 as possible.
  • FIG. 2 shows a first variant of the dispenser 1 of FIG.
  • the resulting hydrostatic pressure here determines the transport of the flowable material 2 from the container 6 to the outlet end 5 of the conduit 3.
  • the check valve 7 is here arranged close to the outlet end 5 of the conduit 3. However, it could also be fastened, for example, to the holding device 12 (not shown).
  • the line 3 preferably comprises a removable, the line reversibly closing plug 20 at its outlet end 5; this serves to protect the outlet end against contamination when the dispenser 1 is not currently in operation, for example.
  • the plug 20 was removed here and deposited on a housing in which the control unit 8 and at least one processor 10 are housed. In the illustrated moment, the check valve 7 is opened, so that soon a certain volume (shown here in drop form) will leave the outlet end 5 of the line 3.
  • the blunt end of the line is used as outlet end 5, preferably larger volumes in the microliter or milliliter range are reproducible as single drops (> 10 ⁇ ) or in constant flow (> 100 ⁇ ) (C v ⁇ 1.6%). ).
  • the Cv value indicates the coefficient of variation; this is calculated according to the formula
  • VK ⁇ x 100
  • the silicone tube selected as line 3 was designated "SF 1303 medical grade 0.062 ID x 0.125 AD" (article No. FT 06 5205 3162, Angst + Pfizer AG, Zurich, Switzerland), was 410 mm long and had an inner diameter of 1.6 mm and an outside diameter of 3.2 mm., This line 3 was fixed in the container 6 so that its inlet end 4 was placed close to the bottom of the vessel 6.
  • the container 6 contained 100 ml of deionized water used as the test liquid 2. Before dispensing the test volumes were given a "conditioning dispensing" for 80 ms. At the control unit 8, the valve opening time of 110 ms per dispensing was set; The accuracy of the total valve opening time, which was controlled in steps of 10 ms, was about 1 ms or +/- 1%.
  • Dispensing was carried out in a collecting vessel, which was located in a room protected against drafts on a calibrated analytical balance (SAG 285, Mettler-Toledo, Gsammlungsee, Switzerland). The experiments were carried out at a room temperature of 21.3 ° Celsius and a relative humidity of 41%. The following amounts of fluid (in mg) were measured:
  • FIG. 3 shows a second variant of the dispenser 1 of FIG. 1 in the controlled delivery of liquid 2 in wells of a microplate 11 '.
  • a filter 30 inserted into the opening 16 of the container 6, so that no contaminating bacteria from the ambient air can get into the liquid by the resulting suction in the container in the delivery of the liquid 2.
  • the closing elements of the valve 7 are arranged here so that the elastic portion 9 of the line 3 is stationary, ie locally scattered and always pressed together at the same point.
  • the line 3 here comprises a dispenser tip 19 at its outlet end 5.
  • the dispenser tip 19 preferably comprises a removable stopper 20, which reversibly closes the dispenser tip 19; this serves to protect the outlet end 5 from contamination if, for example, the dispenser 1 is not currently in operation.
  • the plug 20 was also removed here (not shown). While in FIG. 2 a single sample vessel 11 is depicted on a sample holder 21 specially provided for this purpose, a microplate 11 'with a number of 96 flat-bottomed wells was placed on this sample holder 21 or placed in this sample holder 21. sets.
  • a motorized drive 22 moves the sample holder 21 with the microplate 11 'so that certain wells of the microplate 11' and the outlet end 5 of the conduit or dispenser tip 19 can be correctly positioned relative to each other.
  • the positioning of the sample holder 21 and / or the outlet end 5 of the line 3 relative to one another preferably takes place by means of at least one motorized drive 22, the corresponding movements being controlled by the control unit 8 and the processor 10.
  • the sample vessels 11, 11 'that can be positioned by the sample holder 21 are selected from the group consisting of wells of microplates, sample tubes and gel cassettes and MALDI-TOF mass spectrometry targets (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization-Time Of Flight) and slide (for example, for light microscopy).
  • the sample vessels can define a certain volume, have only small depressions or even be formed completely flat.
  • the flowable material 2 is preferably selected from the
  • the check valve 7 is closed, so that just a certain volume (in drop form) leaves the outlet end 5 of the line 3 (not visible).
  • a dispenser tip 19 is used as the outlet end 5, preferably smaller volumes in the nanoliter or microliter range are reproducibly delivered as single drops ( ⁇ 10 ⁇ ).
  • a smaller diameter tube may also be used to dispense smaller volumes with its end simply cut clean and serving as a "dispenser outlet.”
  • dispensing smaller volumes in nanoliters or microliter region the demolition of a drop or liquid jet to be delivered is reproducibly effected by the closing momentum of the check valve 7.
  • FIG. 4 shows a container 6 of a dispenser 1 for liquids to be dispensed according to a second embodiment.
  • the container 6 comprises a line 3 connected to this container with an exclusively descending section 15 which is designed to be usable in a closing valve 7.
  • This container 6 is here a plastic bag, as used for example in hospitals for infusions.
  • the holding device 12 is slightly beveled to store the container 6 so that the inlet end 4 of the conduit 3 is arranged at the lowest point of the bag-shaped container 6.
  • a simple printing device 13 (in the form of a weight placed on the bag) is shown here. With this printing device 13 in the flowable material 2 containing container 6 and in the line 3, an overpressure is generated.
  • an ideal target pressure is generated for each individual container / line combination (with or without dispenser tip).
  • the ideal target pressure is z.
  • the properties of the liquid to be dispensed vapor pressure, viscosity, specific gravity, etc.
  • the pressure in a container / conduit combination can be increased to the same Dispense liquid volumes in a shorter time.
  • a motor-driven punch could be pressed onto the bag (not shown). It can also be provided to place a bag between two surfaces, wherein at least one of these two surfaces is pressed against the other surface (clamp or press, not shown). It can also be provided that the line 3 from the flexible container 6 (bag) is at least partially formed as an ascending line (not shown).
  • FIG. 5 shows a container 6 of a dispenser 1 for liquids 2 to be dispensed or free-flowing solids 2 'according to a third embodiment.
  • the container 6 is designed as a plastic bag, in which a line 3 is inserted. This line comprises an exclusively descending section 15, which in a Closing valve 7 is designed to be used.
  • the holding device 12 is formed here as a suspension hook, which engages in a suspension eyelet 26 of the container 6.
  • the inlet end 4 of the conduit 3 pierces a membrane 18, which otherwise closes the container 6.
  • this is preferably selected from the group comprising powders, grains, spheres and comminuted solids.
  • Container 6 and lines 3 as shown in Figures 1 to 3, or bags and lines, as shown in Figures 5 and 6, regardless of whether they are each separable from each other or not, are preferably designed as plastic disposable articles , Also, glass containers are preferably treated as disposable articles in order to exclude cross-contamination as possible.
  • FIG. 6 shows a side view of a pinch valve of the type PS-1615-NC with an inserted elastic section of the silicone line 3 for transporting the liquids 2 or free-flowing solids 2 'to be delivered.
  • the diameter of the silicone pipe 3 is for example 3.2 mm outside and 1.6 mm inside and the permissible working pressure 0 to 1.5 bar.
  • this pinch valve 7 only one driven by an electric coil slide 27 is moved back and forth.
  • the elastic portion 9 of the conduit 3 is inserted into one of the two seats 29, so that the slide 27 presses this line 3 against an immovable counterpart 28 in an end position. In the other end position of the spool 27 (not shown), the conduit 3 is open.
  • the part of the valve 7 with the two counterparts 28 and the slide 27 is dismantled and replaced by new, uncontaminated or no Abrasion pointing spare parts with the two counterparts 28 and the slider 27.
  • FIG. 7 shows 3D views of dispenser systems 23 with at least one, but preferably at least two, of the previously described dispenser 1.
  • a dispenser system 23 preferably comprises at least two lines 3 each having an inlet end 4, outlet End 5 and elastic section 9; two as Pinch valves formed check valves 7 for inserting the elastic portions 9 of the lines 3; and a control unit 8 with a processor 10 for calculating the opening time t of the shut-off valves 7 and for controlling these shut-off valves 7.
  • each outlet end 5 of the lines 3 preferably comprises a dispenser tip 19, these dispensing tips 19 in one row or in one Circle can be arranged.
  • such a dispenser system 23 comprises a pivoting device 24, with which each dispenser tip 19 with the outlet end 5 of a line 3 in this dispenser system 23 is pivotable into a specific dispensing position 25.
  • the dispensing tips 19 at the outlet ends 5 of the lines 3 in this dispenser system 23 can be arranged linearly at a distance from each other, this distance corresponding to the center distance of wells of a microplate 11 '.
  • FIG. 7A shows a dispenser system with a simple swiveling device 24, on which several dispensers 1 can be arranged in a circle and can be swiveled into a dispensing position 25. Shown is a mounted dispenser 1, as shown in FIG. This dispenser 1 can with the
  • Pivoting device 24 are rotated about a central axis 31, wherein the pivoting device 24 can be moved by means of a motorized drive 22.
  • the sample holder 21 with the microplate 11 ' can also be moved linearly by means of a motorized drive 22 here.
  • certain wells can be positioned under the dispensing tip 19, which is currently in the dispensing position 25. These movements are preferably controlled and controlled by the control unit 8 or by the processor 10 or another computer.
  • a dispenser system 23 comprises a corresponding reading device (not shown), which forwards the read information to the control unit 8. So the control unit 8 knows every- time, which liquid is present in the container 6, so that it can be used on stored physical characteristic data and the dispensing process can be modified accordingly (preferably automatically). At the same time, the control unit 8 knows the initial volume present in the container 6 and (because the control unit 8 controls the dispensing) also the current volume of the liquid 2 in the container 6.
  • FIG. 7B shows a dispenser system 23 with a complex swivel device 24, on which several dispensers 1 can be arranged in a circle and swiveled into a dispensing position 25.
  • a pivoting boom 32 is mounted on this pivoting device 24 to which a plurality of dispensers 1 are mounted in a linear (not shown) or circular arrangement (shown). If the dispensers 1 of the cantilever 32 are arranged linearly, several wells of a microplate 11 'can be filled simultaneously. All other elements correspond to the representation in FIG. 7A.
  • containers 6 are arranged substantially circular.
  • Four of these containers 6 are bags which are suspended in their suspension eye 26 (see Fig. 8) on a bracket of the holding device 12 (see front side of the
  • All containers 6 shown preferably comprise an identification 36 in the form of a barcode (preferably as a barcode or as a 2D barcode) and / or in the form of a barcode.
  • RFID tag Radio Frequency Identification Tag
  • FIG. 7B This was symbolized in FIG. 7B by showing at least one container of the different types of containers with an identification 36 attached or arranged on the container 6.
  • the alignment of the identifications which are to be optically read out must advantageously be positioned so that all of these identifications 36 are arranged at substantially the same height and thus are easy to read, for example when the pivoting device is rotated. According to the scanning direction of the optical reading device while the identification is arranged standing or lying. Because RFID labels are not optically read, these identifications 36 can be arbitrarily arranged on the containers 6.
  • FIGS. 7A and 7B impressively show how the most varied containers 6 (in the form of bags, bottles or troughs) can be held with identical or only slightly modified holding devices 12 of the dispenser system 23 according to the invention.
  • Figure 8 shows piping schemes for the parallel dispensing of liquid samples.
  • the outlet ends 5 of the conduits 3 are arranged so that they have an average distance from each other, which corresponds just to the center distance of the wells of a standard microplate.
  • Shown here are embodiments with a microplate 11 'with 384 flat-bottomed wells. These microplates 11 'are arranged on a sample holder 21, which can be moved in a motorized manner preferably in an X direction and in a Y direction substantially horizontally (see arrows in FIGS. 8A and 8B). These movements are preferably controlled via the control unit 8 of the dispenser system 23, which also controls the dispensing of liquid samples from the containers 6.
  • such a control unit comprises a processor with corresponding software.
  • the opening and closing of these lines 3 happens here synchronously via a common Shut-off valve 7.
  • Figure 8A shows a dispenser system 23 with four parallel channels (lines 3) and four individual containers 6. These containers 6 are each preferably designed as a bag and hooked into a respective hook of the holding device 12.
  • Such commercially available bags include z. B. a bag wall of a laminate whose innermost layer of polypropylene and / or polyethylene. The laminate preferably comprises an aluminum layer as light protection for sensitive liquids.
  • the lines 3 are guided through the valve 7, that a single slide 27 whose elastic portions 9 (not marked here, see Fig. 3) can see closing quet-.
  • the check valve 7 is preferably operatively connected to the control unit 8, so that its opening time can be controlled by the control unit 8.
  • the outlet ends 5 of the conduits 3 are held in a straight line by means of a guide 35 in the vicinity of the outlet ends 5 so that their average distance from one another corresponds to the spacing of the wells of the 384 microplate of 4.5 mm.
  • FIG. 8B shows a similar dispenser system 23 with four parallel channels (lines 3), but with a single, common container 6 resting on a holding device 12.
  • the inlet ends 4 of the lines 3 are embedded in the bottom of the container 6 and the descending portions 15 of the lines 3 are also guided by a common check valve 7 and held near its outlet end 5 by a guide 35.
  • the closing member of this stopper valve 7 is an elastic pipe 33 which can be pressurized by a pressing unit 34 so that the elastic pipe 33 expands and squeezes the elastic portions 9 of the pipes 3.
  • a pressure unit 34 includes, for example, a pump, a pressure vessel and a valve (all not shown).
  • This pressure unit 34 is also operatively connected to the control unit 8, so that the opening time of this pinch valve 7 is regulated and controlled as already described. can be.
  • the control unit 8 is always equipped with a processor 10.
  • Magnetic stirrers are known per se to a person skilled in the art and serve, for example, to keep suspended particles (eg living cells) in liquids. Alternative means for maintaining suspensions, such.
  • B. Rockers can be provided as an alternative or in addition to the magnetic stirrers. Magnetic stirrers are preferably used in bottle-shaped containers 6, whereas rockers are more suitable when using containers 6 in the form of lying bags.
  • the control unit 8 (with or without processor 10) is preferably used again.
  • the corresponding measuring device is arranged next to, at or below the sample vessels 11 / microplates 11 'or under their carriers can be :
  • the discharged liquid droplet or jet is collected in the sample vessel 11 or in the well of a microplate 11 ', whereby it disturbs or alters the electric field of a capacitive circuit.
  • the severity of this disorder or change is proportional to the volume of liquid dispensed.
  • the delivered liquid droplet or jet is monitored optically (eg by CCD) in flight between outlet end 5 and upper edge of the sample vessel. Thereby, the stop time of the opening time of the shut-off valve 7 at runtime for the set the desired volume. This is done by means of a processor that converts the shadow of the liquid that has already passed the CCD sensor into a corresponding volume.
  • the variable environmental influences are continuously recorded, so that device parameters can preferably be corrected immediately. This provides a delivery monitor or self-correcting delivery control.
  • the dispensed liquid droplet or jet is collected in the sample vessel 11 or in the well of a microplate 11 ', where it changes the acoustic signal of an ultrasound source circuit.
  • the strength of this change is proportional to the dispensed volume of liquid.

Abstract

Betrifft einen Dispenser (1) zum Abgeben von fliessfähigen oder rieselfähigen Materialien (2,2´) und ein entsprechendes Verfahren. Der Dispenser (1) umfasst zumindest eine Leitung (3) mit einem Einlass-Ende (4) und einem Auslass-Ende (5) zum Transportieren eines fliessfähigen Materials (2) oder eines rieselfähigen Materials (2) aus einem Behälter (6) zum Auslass-Ende (5). Die mit diesen Materialien (2,2´) im Wesentlichen befüllbare Leitung (3) ist mit ihrem Einlass-Ende (4) im fliessfähigen oder rieselfähigen Material (2,2´) des Behälters (6) positionierbar oder mit dem Behälter verbunden. Ein Sperrventil (7) ist zum Kontrollieren der Abgabe des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2´) aus dem Auslass-Ende (5) ausgebildet und eine Steuereinheit (8) steuert ein Öffnen und Schliessen des Sperrventils (7). Der erfindungsgemässe Dispenser (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) einen elastischen und in das Sperrventil (7) einsetzbaren Abschnitt (9) umfasst, wobei das Sperrventil (7) als Quetschventil zum stationären Zusammendrücken dieses elastischen Abschnitts (9) und damit zum Verschliessen der Leitung (3) ausgebildet ist; zudem, steuert die Steuereinheit (8) zur Abgabe einer definierten, diskreten Menge des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2´) in ein Probengefäss (11) eine entsprechende Öffnungszeit (t) das Sperrventil (7), wobei diese Öffnungszeit (t) ausschliesslich bestimmt ist durch die Eigenschaften des abzugebenden fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2´) sowie die Eigenschaften der mit diesen Materialien (2,2´) im Wesentlichen gefüllten Leitung (3).

Description

Dispenser und Verfahren zum Abgeben von fliess- oder rieselfähigen Materialien
Diese internationale Patentanmeldung beansprucht die Priorität der Schweizer Pa- tentanmeldung Nr. 00738/10 vom 12. Mai 2010 sowie der US-Provisional Anmeldung Nr. 61/334,332 vom 13. Mai 2010. Der gesamte Inhalt dieser Prioritätsanmeldungen gehört für jegliche Zwecke zum Umfang dieser internationalen Anmeldung . Die Erfindung betrifft gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 einen Dispenser zum Abgeben von fliess- oder rieselfähigen Materialien. Dieser Dispenser umfasst zumindest eine Leitung mit einem Einlass-Ende und einem Auslass-Ende zum Transportieren eines fliessfähigen Materials oder eines rieselfähigen Materials aus einem Behälter zum Auslass-Ende. Dabei ist die Leitung mit ihrem Einlass-Ende im fliessfähigen oder rieselfähigen Material des Behälters positionierbar oder mit dem Behälter verbunden, jeweils aber mit dem fliessfähigen oder rieselfähigen Material im Wesentlichen befüllbar. Der Dispenser umfasst zudem ein Sperrventil zum Kontrollieren der Abgabe des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials aus dem Auslass-Ende. Der Dispenser umfasst des Weiteren eine Steuereinheit, welche ein Öffnen und Schliessen des Sperrventils steuert. Die Erfindung betrifft weiterhin gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 20 ein entsprechendes Verfahren zum Abgeben von fliess- oder rieselfähigen Materialien.
Es ist bekannt, die Abgabe von Flüssigkeiten (die Dispensierung) mehr oder weni- ger automatisiert durchzuführen. Die dafür verwendeten Geräte werden allgemein als Dispenser bezeichnet. Je nach Anforderung an die Präzision der Abgabe im Hinblick auf das abzugebende Volumen sind solche Dispenser unterschiedlich komplex aufgebaut. In Laboratorien, zum Beispiel in Diagnostikinstituten oder in anderen biologischen oder biochemischen Laboratorien, kann mit Hilfe automatisiert durchgeführter Dis- pensier-Prozesse die Effizienz und Reproduzierbarkeit von Routineversuchen erheblich gesteigert werden. Allerdings werden an solche Labor-Dispenser typischerweise sehr hohe Anforderungen an die Präzision des bei der Dispensierung abgegeben Flüssigkeitsvolumens gestellt. Dies deshalb, weil häufig mit sehr kostspieligen Reagenzien gearbeitet wird (z.B. Enzymen, Farbstoffen, etc.), und weil die zu bearbeitenden Probenvolumina relativ klein sind (ca. 0.5 μΙ bis 2 ml). Um dieser hohen Anforderung an die Präzision des Dispensierens gerecht zu werden, umfassen die Dispenser spezielle Pumpen, mit denen die Flüssigkeitsabgabe weitestgehend kontrolliert wird. Häufig verwendete Pumpen sind zum Beispiel Peristaitik-Pumpen oder Kolbenpumpen. Peristaitik-Pumpen werden dabei bevorzugt für reine Dispenser verwendet, die für weniger sensitive Laborprozesse eingesetzt werden. Kolbenpumpen dagegen werden in Dispenser und in kombinierte Dispenser mit Aspirierfunkti- on eingebaut, die Flüssigkeitsvolumina mit sehr hoher Präzision abgeben oder - im Falle eines Pipetiergeräts - auch ansaugen (aspirieren) müssen. Allen Dispensern ist dabei gemein, dass die Antriebskraft zum Dispensieren des Flüssigkeitsvolumens durch einen von einer Pumpe bereitgestellten zusätzlichen„Antriebsdruck" auf die Flüssigkeit bereitgestellt wird . Durch den Einbau solcher Pumpen werden die in La- boratorien verwendeten Dispenser jedoch relativ komplex und damit auch teuer.
So ist aus der Patentschrift US 6,063,339 ein Dispenser bekannt, der sehr schnell und mit hoher Präzision Flüssigkeiten in einem vorprogrammierten Array dispensieren kann. Dieser Dispenser umfasst eine Druckpumpe, die den Zufluss der zu dis- pensierenden Flüssigkeit zu einem Dispenser-Kopf reguliert. Eine Steuereinheit steuert dann ein Magnetventil und damit die Abgabe (bzw. Portionierung) der Flüssigkeit durch den Dispenser-Kopf. Ein solcher Dispenser kann entsprechend mit hoher Präzision und Schnelligkeit definierte Flüssigkeitsvolumina abgeben, dieser ist jedoch sehr komplex in seinem Aufbau.
Andere, einfachere Dispenser sind ebenfalls geeignet, sehr kleine Volumina im Na- no- und Mikroliter-Bereich abzugeben. Bekannt ist zum Beispiel der sogenannte „PipeJet" des IMTEK-Institutes für Mikrosystemtechnologie, Freiburg, Deutschland (vgl. Streule et al. Journal of the Association for Laboratory Automation JALA Okto- ber 2004: 300-306). In diesem Fall wird eine dünne elastische Kapillare mittels Kapillarkraft mit einer Flüssigkeit gefüllt. Ein Aktuator schlägt auf die Aussenseite dieser Kapillare und verdrängt so ein gewisses Flüssigkeitsvolumen, das durch diesen Schlag in reproduzierbarer Weise aus der Leitung geschleudert wird. Nach dem Zu- rückziehen des Aktuators dehnt sich die Kapillare elastisch wieder aus und nimmt die Ausgangsform an; die Kapillare füllt sich wieder mittels Kapillarkraft und ist dann bereit zum nächsten Schlag . Ein ähnliches Prinzip ist aus dem Patent US 5,763,278 des aktuellen Anmelders bekannt. Auch dort wird ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen mit Hilfe eines von aussen auf eine elastische Leitung wirkenden Aktuators ausgestossen. Allerdings wird hier die Leitung mit einer Präzisions- Kolbenpumpe wieder gefüllt. Zudem unterscheidet sich diese Vorrichtung zum Abgeben von Volumina im Bereich von 1-10 μΙ vom PipeJet dadurch, dass nach dem vollständigen Füllen der Leitung und der Dispenserspitze (vgl. US 5,763,278: Fig . 2) eine erste, nur zum Primen des Geräts verwendete und zu verwerfende Flüssig- keitsmenge mit dem Aktuator aus der Dispenserspitze abgegeben wird (vgl. US 5,763,278: Fig . 3). Die Dispenserspitze wird dann in die gewünschte Abgabeposition (z. B. über dem Well einer Mikroplatte) gebracht worauf der der Kolben der Pumpe um genau das nun abzugebende Volumen vorgeschoben wird (vgl. US
5,763,278: Fig . 4). Anschliessend wird das so definierte Flüssigkeitsvolumen durch einen Schlag mit dem Aktuator aus der Dispenserspitze und in das Well geschleudert (vgl. US 5,763,278: Fig . 5).
Einfacher aufgebaute Dispenser mit wesentlich geringerer Präzision sind zum Beispiel von Infusionssystemen aus Krankenhäusern bekannt (vgl. US 3,667,464). In der einfachsten Form wird dabei der hydrostatische Druck der Infusionsflüssigkeit als Antriebskraft genutzt, und mittels eines Dosierungsventils (z. B. einer Rollklemme) wird eine gewünschte Tropfgeschwindigkeit eingestellt. Nimmt das Flüssigkeitsvolumen ab, muss das Dosierungsventil manuell nachjustiert werden. Ist jedoch die Abgabe einer konstanten Flüssigkeitszufuhr erforderlich, wird auch in sol- chen Infusionssystemen auf zusätzliche Pumpen (Infusionspumpen) zurückgegriffen, so dass die Flüssigkeit durch den zusätzlichen Druck kontrolliert abgegeben werden kann. Auch hier kommen üblicherweise Peristaltikpumpen zum Einsatz. Wie bereits oben angedeutet, weisen solche einfachen, mit Schwerkraft angetriebenen Dispenser das Problem auf, dass bei sinkendem Flüssigkeitspegel der abzugebenden Flüssigkeit in dem Behälter (also bei sinkendem hydrostatischem Druck) die Flussrate abnimmt. Zudem ist bekannt, dass der Schlauch durch die Rollklemme zunehmend deformiert wird, so dass von Zeit zu Zeit nachgestellt werden muss um eine gewünschte Flussrate aufrecht zu erhalten. Um dennoch die Flussrate aufrechtzuerhalten, wird oftmals ein zusätzlicher Druck durch Pumpen angelegt. Dies kann dadurch geschehen, dass mit Hilfe von Verdränger-Pumpen direkt ein Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt wird . Alternativ kann der Druck auch auf den elasti- sehen, beuteiförmigen Behälter wirken, wenn dieser beispielsweise mittels Federn gestreckt wird (vgl . FR 2 701 646). In jedem dieser hier beschriebenen Fälle aber wird der hydrostatische Druck durch den zusätzlich erzeugten Druck überlagert.
Alternativ wird in der Patentschrift EP 0 781 521 Bl ein als Seifenspender ausgebil- deter Dispenser offenbart, bei dem zum Aufrechterhalten einer gleichmässigen
Flussrate der hydrostatische Druck selbst trotz abnehmenden Flüssigkeitslevel konstant gehalten wird . Dies wird erzielt, indem der Behälter mit der Flüssigkeit von einem Element getragen wird, das auf Gewicht reagiert. Leert sich der Behälter durch mehrfache Abgaben eines Seifenvolumens, so wird er leichter, woraufhin das auf Gewicht reagierende Element den Behälter anhebt. Die Höhe des Behälters wird damit immer dem Pegel der Flüssigkeit in diesem Behälter angeglichen. Gemäss EP 0 781 521 können solche auf Gewicht reagierenden Elemente zum Beispiel Schraubenfedern sein, die dem Gewicht des Behälters angepasst sind . Die von solchen Seifenspendern abgegebenen Volumina entsprechend jedoch keinen besonderen Anforderungen an Präzision im Hinblick auf das abgegebene Volumen.
Gemäss einem ersten Aspekt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dispenser bereitzustellen, der fliessfähige oder rieselfähige Materialien mit einer sehr hohen Präzision abgeben kann und dennoch einfach und günstig im Aufbau ist.
Gemäss einem zweiten Aspekt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren bereitzustellen, mit dem fliessfähige oder rieselfähige Materialien mit einer sehr hohen Präzision abgegeben werden können. Diese Aufgabe gemäss dem ersten Aspekt wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist der eingangs eingeführte, erfindungsgemässe Dispenser dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung einen elastischen und in das Sperrventil einsetzbaren Abschnitt umfasst, der alle Teile des Sperrventils vollstän- dig vom fliessfähigen oder rieselfähigen Material trennt, wobei das Sperrventil als Quetschventil zum stationären Zusammendrücken dieses elastischen Abschnitts und damit zum Verschliessen der Leitung ausgebildet ist. Der erfindungsgemässe Dispenser ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zur Abgabe einer definierten, diskreten Menge des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials in ein Probengefäss eine entsprechende Öffnungszeit t des Sperrventils steuert, wobei diese Öffnungszeit t ausschliesslich bestimmt ist durch die Eigenschaften des abzugebenden fliessfähigen oder rieselfähigen Materials sowie die Eigenschaften der mit diesen Materialien im Wesentlichen gefüllten Leitung . Diese Aufgabe gemäss dem zweiten Aspekt wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 20 gelöst. Dabei beruht das erfindungsgemässe Verfahren auf der Verwendung des eingangs eingeführten, erfindungsgemässen Dispensers und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein elastischer Abschnitt der Leitung in das Sperrventil eingesetzt wird, wobei dieser elastische Abschnitt alle Teile des Sperrventils vollständig vom fliessfähigen oder rieselfähigen Material trennt, und wobei das
Sperrventil als Quetschventil ausgebildet ist und diesen elastischen Abschnitt zum Verschliessen der Leitung stationär zusammendrückt. Das erfindungsgemässe Verfahren ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zur Abgabe einer definierten, diskreten Menge des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials in ein Probengefäss eine entsprechende Öffnungszeit t des Sperrventils steuert, wobei diese Öffnungszeit t ausschliesslich bestimmt ist durch die Eigenschaften des abzugebenden fliessfähigen oder rieselfähigen Materials sowie die Eigenschaften der mit diesen Materialien im Wesentlichen gefüllten Leitung . Zusätzliche erfinderische Merkmale ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen. Der erfindungsgemässe Dispenser umfasst die folgenden Vorteile :
Eine hohe Präzision der abgegebenen Menge des rieselfähigen Materials bzw. des abgegebenen Flüssigkeitsvolumens bei einfachem Aufbau der Material füh renden Teile und damit niedrige Gerätekosten.
Eine direkte Verwendung von Behältern, in denen das zu dispensierende Mate rial hergestellt, geliefert oder aufbewahrt wird .
Steril abgepackte Flüssigkeiten können aus gleichzeitig sterilisierten Behältern und Leitungen verarbeitet, d .h. dispensiert werden.
Die Verwendung aller benetzten bzw. kontaminierbaren Einzelkomponenten als Wegwerfartikel. So kann die Gefahr einer Kreuzkontamination ausgeschlos sen oder zumindest minimiert werden. Solche Wegwerfartikel können als Verbrauchsmaterial konfektioniert und sterilisiert ausgeliefert werden.
Ein flexibler Aufbau des Dispensers gewährleistet, dass je nach Bedürfnis verschiedene Behälter, Leitungen und Ventile eingesetzt werden können.
Ein schonendes Abgeben von Flüssigkeiten wird ermöglicht, so dass Flüssigkei ten (Suspensionen) die zum Beispiel sensibles Material wie Zellen umfassen keinem zusätzlichen Druck ausgesetzt werden müssen ausser dem örtlich seht begrenzten Einfluss des Schliessventils.
Die flexibel auswählbaren Leitungslängen und die unterschiedlich wählbaren Positionen des Ventils ermöglichen einen Aufbau mit geringstem Totvolumen, dadurch ist ein kostengünstiger Betrieb möglich.
Der erfindungsgemässe Dispenser und das Verfahren zum Abgeben von fliess- oder rieselfähigen Materialien werden nun an Hand von schematischen Abbildungen näher erläutert, welche beispielhafte und bevorzugte Ausführungsformen zeigen, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Dabei zeigen :
Fig. 1 einen Dispenser gemäss einer ersten Ausführungsform, bei welchem der aufsteigende Abschnitt einer Leitung in einen Standardbehälter für abzu- gebende Flüssigkeiten eingesetzt ist und der absteigende Abschnitt durch ein Schliessventil geführt ist, wobei bei geöffnetem Schliessventil die Leitung gefüllt wird; Fig. 2 eine erste Variante des Dispensers von Fig . 1 bei der gesteuerten Abgabe von Flüssigkeit in ein einzelnes Probengefäss;
Fig. 3 eine zweite Variante des Dispensers von Fig . 1 bei der gesteuerten Abga- be von Flüssigkeit in Wells einer Mikroplatte;
Fig. 4 einen Behälter eines Dispensers für abzugebende Flüssigkeiten gemäss einer zweiten Ausführungsform, welcher eine mit diesem Behälter verbundene Leitung mit einem ausschliesslich absteigenden Teil umfasst, der in ein Schliessventil einsetzbar ausgeführt ist;
Fig. 5 einen Behälter eines Dispensers für abzugebende Flüssigkeiten oder rieselfähige Feststoffe gemäss einer dritten Ausführungsform, welcher eine in diesen Behälter einsteckbare Leitung mit einem ausschliesslich abstei- genden Teil umfasst, der in ein Schliessventil einsetzbar ausgeführt ist;
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Quetschventils mit eingesetztem elastischem
Abschnitt der Leitung zum Transportieren der abzugebenden Flüssigkeiten oder rieselfähigen Feststoffe;
Fig. 7 3D-Ansichten von Dispenser-Systemen, wobei
Fig. 7A ein Dispenser-System mit einer einfachen Schwenkvorrichtung zeigt, an welcher ein oder mehrere Dispenser kreisförmig angeordnet und in eine Abgabeposition geschwenkt werden kön- nen; und wobei
Fig. 7B ein Dispenser-System mit einer komplexen Schwenkvorrichtung zeigt, an welcher mehrere Dispenser kreisförmig angeordnet und in eine Abgabeposition geschwenkt werden können, und an welcher ein mitschwenkender Ausleger montiert ist, an dem mehrere Dispenser in einer linearen oder kreisförmigen
Anordnung befestigt sind; Leitungsschemata zur parallelen Abgabe von Flüssigkeitsproben, wobei Fig. 8A ein Dispenser-System mit vier parallelen Kanälen und individu eilen Behältern zeigt, und
Fig. 8B ein Dispenser-System mit vier parallelen Kanälen und einem gemeinsamen Behälter zeigt.
Der erfindungsgemässe Dispenser ist sowohl zum Abgeben von Flüssigkeiten als auch zum Dispensieren von rieselfähigen Feststoff-Materialien geeignet. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist das Dispensieren von bestimmten Flüssigkeitsvolumina in die Wells von Mikroplatten. Der Inhalt solcher Wells richtet sich nach der geometrischen Form dieser Behälter und nach der Anzahl Wells pro Mikroplatte. Ausgehend vom SBS Standard (American National Standards Institute : ANSI/SBS/ 1-2004) wurden die Mikroplatten weitestgehend normiert und sind beispielsweise von Greiner Bio-One GmbH, D-72636 Frickenhausen, Deutschland erhältlich. Die folgende Tabelle 1 zeigt einen Auszug von Standard-Formaten und Inhalten beispielhafter Polystyrol-Mikroplatten, der dem„Microplate Dimensions Guide" von Greiner (Version Juli 2007) entnommen wurde.
Tabelle 1
AV = Arbeitsvolumen; MV = Maximalvolumen
Ausnahmen : * Polypropylen-Mikroplatte; ** Polypropylen Deep-Well Platte
Der erfindungsgemässe Dispenser ist besonders geeignet, Flüssigkeitsvolumina im Bereich von wenigen μΙ bis über 100 μΙ abzugeben. Spezielle Anwendungen beinhalten jedoch auch das Abgeben von kleineren Volumina (im Nanoliter-Bereich) oder grösseren Volumina (im Milliliter-Bereich). Die Figur 1 zeigt einen Dispenser gemäss einer ersten Ausführungsform. Dieser Dispenser 1 ist zum Abgeben von fliessfähigen Materialien 2 ausgerüstet und umfasst eine Leitung 3 mit einem Einlass-Ende 4 und einem Auslass-Ende 5 zum Transportieren eines fliessfähigen Materials 2 aus einem Behälter 6 zum Auslass- Ende 5. Der hier dargestellte Behälter ist beispielsweise ein Fläschchen mit einer Original-Komponente aus einem ELISA-Kit (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay).
Die Leitung 3 ist mit ihrem Einlass-Ende 4 im fliessfähigen Material 2 des Behälters 6 positioniert und mit dem fliessfähigen Material 2 im Wesentlichen befüllbar. Das Befüllen oder„Primen" der Leitung 3 ist hier abgebildet. Eine Primervorrichtung 17 des Dispensers, in diesem Fall ein Saugballon wurde mit dem Auslauf-Ende 5 der Leitung 3 verbunden. Durch das sich Ausdehnen des elastischen, anfänglich zusammengedrückten Saugballons wurde Flüssigkeit 2 aus dem Behälter 6 in die Leitung 3 gesogen. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit gerade soweit angesogen (vgl. senkrechter Fliess- Pfeil), dass deren Meniskus das Auslass-Ende 5 der Leitung 3 erreicht.
Der Dispenser 1 umfasst zudem ein Sperrventil 7 mit welchem die Leitung 3 fixiert werden kann. Weitere, beispielhafte Befestigungsmöglichkeiten für die Leitung 3 werden in der Figur 7 gezeigt. Dieses Sperrventil 7 dient zum Kontrollieren der Abgabe des fliessfähigen Materials 2 aus dem Auslass-Ende 5 der Leitung 3 und ist hier in offenem Zustand gezeigt. Die Leitung 3 umfasst einen elastischen und in das Sperrventil 7 einsetzbaren Abschnitt 9 (hier gestrichelt angedeutet). Dieser elastische Abschnitt 9 ist bevorzugt ein Teil der Leitung 3; allerdings kann auch die gan- ze Leitung 3 elastisch ausgebildet sein. Jedenfalls trennt dieser elastische Abschnitt 9 alle Teile des Sperrventils 7 vollständig vom fliessfähigen Material 2.
Das Sperrventil 7 ist als Quetschventil zum stationären Zusammendrücken dieses elastischen Abschnitts 9 und damit zum reversiblen Verschliessen der Leitung 3 ausgebildet. Eine Kombination aus einem Quetschventil des Typs PS-1615-NC (Ta- kasago Electric Inc., Nagoya, Japan) und einer elastischen Silikonleitung hat sich gut bewährt (vgl. Fig . 6), wobei auch ein wiederholtes Quetschen (Test: l'OOO x) der Silikonleitung dieselbe nicht dauerhaft deformieren konnte, so dass eine gute Wiederholbarkeit der Abgabemengen gewährleistet war. Für Einwegartikel, also für Silikonleitungen, die zum einmaligen Leeren eines Behälters 6 verwendet und dann entsorgt werden, wird eine maximale Anzahl von ein paar Tausend Schliessungen als akzeptierbar betrachtet. Bei wesentlich höheren Schliesszahlen muss jedoch mit einer Abnahme der Elastizität der Leitung und damit mit einer Veränderung der Öffnungszeit bei gleichem Abgabevolumen gerechnet werden. Das hier erwähnte Sperrventil ist bevorzugt vom Typ„stromlos geschlossen" und die Dimensionsstabilität wird mit ca. 107 Zyklen angegeben. Je nach Erfordernis kann das Sperrventil 7 um einen bestimmten Betrag geöffnet werden, so dass das Öffnen der Leitung entweder nur teilweise oder ganz erfolgt. Falls das Sperrventil 7 nur teilweise geöffnet wird, geschieht dies mit höchster Reproduzierbarkeit vorzugsweise durch eine mechanisch definierte, einstellbare Offen-Endstellung .
Interessanterweise stellte es sich heraus, dass das Priming der Leitung 3 nicht nur deren möglichst vollständiges Füllen (kleinste Luftblasen stören allerdings nicht) sondern auch zumindest ein einmaliges Schliessen, Öffnen (= Konditionieren; vgl. horizontale, divergierende Pfeile) und wieder Schliessen (Quetschen, Loslassen, Quetschen) der Leitung 3 umfassen soll; erst dann sind die Abgabemengen bei gleicher Öffnungszeit reproduzierbar. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird eine„diskrete Menge" als klar begrenztes, definiertes Volumen betrachtet.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck„Priming" das erste, praktisch vollständige Füllen der Leitung 3. Dabei bedeutet„prak- tisch vollständig gefüllt", dass zwar kleinere Gas- oder Luftblasen tolerierbar sind, solange diese die Kohäsion der durch das Priming in der Leitung 3 entstehenden Flüssigkeitssäule nicht gefährden.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck„Kon- ditionieren" das Öffnen und Schliessen der Leitung 3 (vgl. Fig . 2 und Fig . 3). Bei diesem Öffnen und wieder Schliessen des elastischen Abschnitts 9 der Leitung 3 können auch kleinere Volumina im Mikroliterbereich abgegeben werden. Dieses Konditionieren wird vorzugsweise nach dem Priming und unmittelbar vor dem ersten Dispensieren ausgeführt. Es ist ebenfalls bevorzugt, nach längeren Standzeiten einer Leitung 3 (im Bereich von bis zu mehreren Stunden) unmittelbar vor dem nächsten Dispensieren einen solchen Konditionierschritt auszuführen.
Der Dispenser 1 umfasst des Weiteren eine Steuereinheit 8, welche ein Öffnen und Schliessen des Sperrventils 7 steuert. Eine solche Steuereinheit 8 umfasst vorzugsweise einen Aktuator zum Bestimmen der Öffnungszeit des Sperrventils 7. Bevorzugte, mit der Steuereinheit 8 wirkverbundene Aktuatoren sind beispielsweise Drehkondensatoren, Stellglieder oder aber ein Prozessor, welcher die tatsächliche Öffnungszeit t des Sperrventils 7 berechnet. Dadurch steuert die Steuereinheit 8 ei- ne entsprechende Öffnungszeit t des Sperrventils 7 und damit die Abgabe einer definierten, diskreten Menge des fliessfähigen Materials 2, das in ein Probengefäss 11 geleitet wird . Diese Öffnungszeit t wird erfindungsgemäss ausschliesslich durch die Eigenschaften des abzugebenden fliessfähigen Materials 2 sowie die Eigenschaften der im Wesentlichen gefüllten Leitung 3 bestimmt.
Vorzugsweise nutzt eine in der Steuereinheit 8 aktivierte Software an den Behältern 6 bevorzugt vorhandene Identifikationen zum Erkennen dieser Behälter, deren Geometrie, Inhalt und Volumen. Derartige Identifikationen können beispielsweise Barcodes (z. B. als Strichcode oder als 2D Barcode) und/oder Radiofrequenzetiketten (RFID tags) sein. Diese Software ist zudem vorzugsweise geeignet zum Verfolgen des Flüssigkeitspegels in den Behältern, d.h. zum Evaluieren des aktuellen in den Behältern verbleibenden Restvolumens (vgl. Komponente C in Fig . 2).
Erfahrungsgemäss ist das Volumen in den Fläschchen (Behältern 6) mit den ELISA Original-Komponenten immer genau aber knapp bemessen . Das automatische Erkennen dieser Behälter und deren Inhalt macht ein Umschütten unnötig, so dass eine wichtige Fehlerquelle (Verwechslungen) und durch das Umschütten entstehende Verluste vermieden werden können. Die Steuereinheit 8 ist vorzugsweise auch dazu ausgebildet, das Absinken des Flüssigkeitsniveaus in den einzelnen (zuvor identifizierten) Behältern 6 zu verfolgen und die Öffnungszeiten der Ventile dem dadurch leicht veränderten hydrostatischen Druck in der Behälter/Leitung- Kombination zu korrigieren. Dieses Verfolgen des Flüssigkeitsniveaus kann rechnerisch an Hand der abgegebenen Flüssigkeitsvolumina erfolgen. Alternativ kann da Flüssigkeitsniveau in den Behältern mit beispielsweise optischen oder kapazitiven Methoden bestimmt werden.
Zu den Eigenschaften des fliessfähigen Materials zählen beispielsweise die Viskosi- tät einer Flüssigkeit, deren Dampfdruck, deren Reibung an der Innenoberfläche der Leitung 3 und deren spezifisches Gewicht.
Zu den Eigenschaften der Leitung zählen beispielsweise deren Geometrie (Innendurchmesser, Länge und Höhendifferenz) und deren Material und Elastizität (insbe- sondere im Abschnitt 9, der in das Sperrventil 7 eingesetzt wird) .
Zu den Eigenschaften einer im Wesentlichen gefüllten Leitung 3 zählen die Eigenschaften des fliessfähigen Materials 2 (der in der Leitung herrschende, durch die Flüssigkeit erzeugte hydrostatische Druck) bzw. des rieselfähigen Materials 2' (die potenzielle Energie der Materialteilchen). Wenn Flüssigkeiten abgegeben werden sollen kann der hydrostatische Druck durch einen im Behälter 6 und/oder in der Leitung 3 zusätzlich erzeugten Druck überlagert sein .
In der in der Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist der ansteigende Ab- schnitt 14 der Leitung 3 durch eine Öffnung 16 in einen Standardbehälter 6 für abzugebende Flüssigkeiten eingesetzt. Der absteigende Abschnitt 15 dieser Leitung umfasst das Auslass-Ende 5 und ist durch das Schliessventil 7 geführt. Bei geöffnetem Schliessventil 7 wird die Leitung beim Primen gefüllt. Bevorzugt umfasst der Dispenser 1 eine Haltevorrichtung 12, mit deren Hilfe der Behälter 6 mit dem Ein- lass-Ende 4 der Leitung 3 auf einem ersten Höhenniveau H l anordenbar ist (vgl. auch Fig. 2). Die Haltevorrichtung 12 ist bevorzugt so zum Auflegen des Behälters 6 ausgebildet, dass sich das Einlass-Ende 4 der Leitung 3 möglichst am tiefsten Punkt des Behälters 6 befindet. Die Figur 2 zeigt eine erste Variante des Dispensers 1 von Fig. 1 bei der gesteuerten Abgabe von Flüssigkeit 2 in ein einzelnes Probengefäss 11. Wie schon in der Figur 1 ist auch hier nicht die ganze Leitung 3 und im Unterschied zu Fig . 1 das ganze Ventil 7 gezeichnet. In diesem Fall ist das Auslass-Ende 5 der Leitung 3 auf einem zweiten, tiefer liegenden Höhenniveau H2 angeordnet, wobei der Wert A den Hö- henunterschied H 1-H2 bezeichnet. Durch diesen Höhenunterschied (H1-H2) herrscht ein hydrostatischer Druck in der im Wesentlichen mit fliessfähigem Material 2 befüllten Leitung 3. Der hydrostatische Druck wird allerdings um einen Wert C erhöht, welcher durch das Niveau der Flüssigkeit im Behälter 6 bestimmt wird. So- mit wird der in der Leitung 3 herrschende hydrostatische Druck unabhängig vom Mass B durch die Summe der Masse A+C bestimmt. Der resultierende hydrostatische Druck bestimmt hier das Transportieren des fliessfähigen Materials 2 aus dem Behälter 6 zum Auslass-Ende 5 der Leitung 3. Das Sperrventil 7 ist hier nahe am Auslass-Ende 5 der Leitung 3 angeordnet. Es könnte aber auch beispielsweise an der Haltevorrichtung 12 befestigt sein (nicht gezeigt). Die Leitung 3 umfasst bevorzugt einen wegnehmbaren, die Leitung reversibel verschliessenden Stopfen 20 an ihrem Auslass-Ende 5; dieser dient dazu das Auslass-Ende vor Kontamination zu schützen, wenn der Dispenser 1 beispielsweise nicht gerade im Betrieb ist. Der Stopfen 20 wurde hier abgenommen und auf einem Gehäuse deponiert, in welchem die Steuereinheit 8 und zumindest ein Prozessor 10 untergebracht sind . Im abgebildeten Moment ist das Sperrventil 7 geöffnet, so dass demnächst wieder ein bestimmtes Volumen (hier in Tropfenform dargestellt) das Auslass-Ende 5 der Leitung 3 verlassen wird. Wird wie hier dargestellt, das stumpfe Leitungsende als Auslass-Ende 5 benutzt, so werden vorzugsweise grössere Volumina im Mikroliter- oder Milliliter-Bereich als Einzeltropfen (> 10 μΙ) oder im konstanten Fluss (> 100 μΙ) reproduzierbar (Cv < 1.6 %) abgegeben. Dabei gibt der Cv-Wert den Variationskoeffizienten an; dieser berechnet sich nach der Formel
VK = σ x 100
X (1) aus dem Quotienten Standardabweichung/Mittelwert und wird in der Regel in % angegeben.
Experimentelle Daten des Reproduzierbarkeitstests
Um diesen Cv-Wert zu ermitteln wurde folgender Versuchsaufbau gewählt: Ein Behälter 6 wurde auf eine Haltevorrichtung 12 gestellt, wie dies aus der Fig . 2 ersichtlich ist. Der aktuelle hydrostatische Druck betrug für den Abschnitt A (H 1-H2 = 17 cm) 17 hPa und für den aktuellen Flüssigkeitspegelstand im Behälter 6 (Abschnitt C) ca. 8 hPa. Daraus resultierte ein Total für den effektiv wirksamen hydrostatischen Druck von 25 hPa.
Der als Leitung 3 gewählte Silikonschlauch trug die Bezeichnung„SF 1303 medical grade 0.062 ID x 0.125 AD" (Artikel Nr. FT 06 5205 3162, Angst+ Pf ister AG, Zürich, Schweiz), war 410 mm lang und wies einen Innendurchmesser von 1.6 mm sowie einen Aussendurchmesser von 3.2 mm auf. Diese Leitung 3 wurde im Behälter 6 so befestigt, dass deren Einlass-Ende 4 nahe am Gefässboden platziert wurde. Im Behälter 6 befanden sich 100 ml deionisiertes Wasser, das als Testflüssigkeit 2 verwendet wurde. Vor dem Abgeben der Testvolumina wurde ein„Konditionie- rungsdispens" währen der Dauer von 80 ms abgegeben. An der Steuereinheit 8 wurde die Ventilöffnungszeit von 110 ms pro Dispens eingestellt; dabei betrug die Genauigkeit der totalen Ventilöffnungszeit, die in Schritten von 10 ms gesteuert wurde, ca. 1 ms oder +/- 1%.
Dispensiert wurde in ein Auffanggefäss, das sich in einem gegen Durchzug geschützten Raum auf einer kalibrierten Analysenwaage (SAG 285, Mettler-Toledo, Greifensee, Schweiz) befand. Die Versuche wurde bei einer Raumtemperatur von 21.3 °Celsius und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 41 % durchgeführt. Folgende Flüssigkeitsmengen (in mg angegeben) wurden gemessen :
Tabelle 2
51.0 51.9 50.3 51.6 52.0 50.7 52.2 51.4 52.6 50.7
52.1 50.4 52.0 50.1 51.1 52.2 50.7 52.2 50.7 52.0
50.5 51.4 52.3 50.9 51.6 52.3 49.9 51.5 52.1 50.4
51.4 51.8 50.1 51.1 52.2 50.5 51.1 52.0 50.0 51.3
52.0 50.2 51.2 51.7 49.7 51.0 51.4 49.7 50.4 51.7
52.2 50.6 51.6 52.0 50.2 51.2 51.7 49.9 50.9 51.5
49.8 50.7 51.7 49.7 50.6 51.5 49.3 50.4 51.4 52.0
50.4 51.2 51.9 50.0 51.0 50.9 49.9 50.6 51.8 49.7
50.8 51.6 49.6 50.6 51.4 52.1 50.6 51.3 52.0 50.2
51.1 51.8 50.2 50.9 51.6 49.7 Die total in den 96 Dispensieraktionen (ä ca. 51 μΙ) abgegebene Flüssigkeitsmenge betrug 4.896 ml oder ca. 5 % des Inhalts des Behälters 6. Der durch diese Dispensiervorgänge hervor gerufene Fehler im hydrostatischen Druck betrug damit ca. 1/20 von 8 hPa, also 0.4 hPa und wurde in der Software der Steuereinheit 8 nicht korrigiert. Die aus den in der Tabelle 2 aufgeführten Daten errechnete Standardabweichung beträgt 0.80958011, der entsprechende Mittelwert entspricht einem Volumen von 51.07395833 μΙ. Gemäss der oben stehenden Formel errechnet beträgt der Cv 1.59 %. Als theoretische Grundlage für Fliessgeschwindigkeitsberechnungen des Dispensers dient das Gesetz von Hagen-Poiseuille (nach Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen, 1797- 1884; Jean Louis Marie Poiseuille, 1797-1869). Der Volumenstrom, d . h . das geflossene Volumen V pro Zeiteinheit, bei einer laminaren Strömung einer homogenen viskosen Flüssigkeit durch ein Rohr (Kapillare mit dem Radius r und der Länge I) wird mit diesem Gesetz von Hagen-Poiseuille wie folgt beschrieben :
TFT * Δϊ?
dt 8η
(2)
Dabei bedeuten (die Einheiten sind in eckigen Klammern angegeben) :
V Volumenstrom durch das Rohr [m3/s]
r Innenradius des Rohres [m]
I Länge des Rohres [m]
η dynamische Viskosität der strömenden Flüssigkeit [Pa-s]
Δρ Druckdifferenz zwischen Anfang und Ende des Rohres [Pa] .
Ein numerisches Beispiel für den beschriebenen Versuchsaufbau ergibt die folgenden Daten : Tabelle 3
Es kann eine gute Übereinstimmung der tatsächlich abgegeben Flüssigkeitsmenge pro Dispens von 51 μΙ mit der errechneten Ventilaktivierungszeit konstatiert wer- den. Eine kleine Abweichung ergibt sich beispielsweise dadurch, dass für die Berechnung ein (durch ein leichtes Verformen des Silikonschlauchs im Ventilsitz 29 verursachter) etwas kleinerer Innendurchmesser der Leitung 3 angenommen wurde. Die Figur 3 zeigt eine zweite Variante des Dispensers 1 von Fig . 1 bei der gesteuerten Abgabe von Flüssigkeit 2 in Wells einer Mikroplatte 11'. Im Unterschied zu Fig . 2 ist hier ein Filter 30 in die Öffnung 16 des Behälters 6 eingesetzt, damit durch den im Behälter entstehenden Sog bei der Abgabe der Flüssigkeit 2 keine kontaminierenden Keime aus der Umgebungsluft in die Flüssigkeit gelangen können. Wie schon in den Figuren 1 und 2, sind die Schliesselemente des Ventils 7 hier so angeordnet, dass der elastische Abschnitt 9 der Leitung 3 stationär, also ortstreu und immer an der gleichen Stelle zusammen gedrückt wird. Die Leitung 3 umfasst hier an ihrem Auslass-Ende 5 eine Dispenserspitze 19. Die Dispenserspitze 19 umfasst bevorzugt einen wegnehmbaren, die Dispenserspitze 19 reversibel verschliessenden Stopfen 20; dieser dient dazu das Auslass-Ende 5 vor Kontamination zu schützen, wenn der Dispenser 1 beispielsweise nicht gerade im Betrieb ist. Der Stopfen 20 wurde auch hier abgenommen (nicht dargestellt). Während in der Figur 2 ein einzelnes Probengefäss 11 auf einer speziell dafür vorgesehenen Probenhalterung 21 abgebildet ist, wurde hier eine Mikroplatte 11' mit einer Anzahl von 96 Flachboden- Wells auf diese Probenhalterung 21 gelegt, bzw. in diese Probenhalterung 21 einge- legt. Ein motorisierter Antrieb 22 bewegt die Probenhalterung 21 mit der Mikroplatte 11' so dass bestimmte Wells der Mikroplatte 11' und das Auslass-Ende 5 der Leitung bzw. der Dispenserspitze 19 zueinander korrekt positioniert werden können. Das Positionieren der Probenhalterung 21 und/oder des Auslass-Endes 5 der Lei- tung 3 zueinander erfolgt vorzugsweise mittels zumindest eines motorisiertes Antriebs 22, wobei die entsprechenden Bewegungen von der Steuereinheit 8 und dem Prozessor 10 kontrolliert werden.
Allgemein gilt, dass die durch die Probenhalterung 21 positionierbaren Probengefäs- se 11,11' aus der Gruppe ausgewählt sind, die Wells von Mikroplatten, Probenröhr- chen und Gelkassetten sowie MALDI-TOF Massenspektrometrie-Targets (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization - Time Of Flight) und Objektträger (zum Beispiel für die Lichtmikroskopie) umfasst. Somit können die Probengefässe ein bestimmtes Volumen definieren, nur geringe Vertiefungen aufweisen oder sogar komplett flach ausgebildet sein. Das fliessfähige Material 2 ist bevorzugt ausgewählt aus der
Gruppe, die Flüssigkeiten, Suspensionen, Gele und Emulsionen umfasst. Im abgebildeten Moment ist das Sperrventil 7 geschlossen, so dass gerade ein bestimmtes Volumen (in Tropfenform) das Auslass-Ende 5 der Leitung 3 verlässt (nicht sichtbar). Wird wie hier dargestellt, eine Dispenserspitze 19 als Auslass-Ende 5 benutzt, so werden vorzugsweise kleinere Volumina im Nanoliter- oder Mikroliter-Bereich als Einzeltropfen (< 10 μΙ) reproduzierbar abgegeben. An Stelle einer Dispenserspitze mit einem kleinen Durchmesser kann zum Abgeben von kleineren Volumina auch ein Schlauch mit einem kleineren Durchmesser gewählt werden, wobei dessen Ende einfach sauber abgeschnitten ist und als„Dispenserauslass" dient. In jedem Fall ei- ner Abgabe von kleineren Volumina im Nanoliter- oder Mikroliter-Bereich wird der Abriss eines abzugebenden Tropfens oder eines abzugebenden, zusammenhängenden Flüssigkeitsstrahls reproduzierbar durch den Schliessimpuls des Sperrventils 7 bewerkstelligt. Diese Auswirkung eines Impulses auf die Leitung 3 ist in ähnlicher Weise aus US 5,763,278 bekannt. Durch ein mehrfaches Abgeben von Einzeltropfen oder durch das mittels längeren Öffnungszeiten des Sperrventils 7 ermöglichte Bereitstellen eines Flüssigkeitsstrahls können jedoch auch grössere Mengen von Flüssigkeiten reproduzierbar abgegeben werden. Die Figur 4 zeigt einen Behälter 6 eines Dispensers 1 für abzugebende Flüssigkeiten gemäss einer zweiten Ausführungsform. Der Behälter 6 umfasst eine mit diesem Behälter verbundene Leitung 3 mit einem ausschliesslich absteigenden Abschnitt 15, der in ein Schliessventil 7 einsetzbar ausgeführt ist. Dieser Behälter 6 ist hier ein Plastikbeutel, wie er beispielsweise in Spitälern für Infusionen eingesetzt wird . Die Haltevorrichtung 12 ist etwas angeschrägt um den Behälter 6 so zu lagern, dass das Einlass-Ende 4 der Leitung 3 am tiefsten Punkt des beuteiförmigen Behälters 6 angeordnet ist. Zudem ist hier eine einfach Druckvorrichtung 13 (in Form eines auf den Beutel gelegten Gewichts) dargestellt. Mit dieser Druckvorrichtung 13 wird im das fliessfähige Material 2 enthaltenden Behälter 6 bzw. in der Leitung 3 ein Überdruck erzeugt.
Dieses Gewicht soll somit den bereits herrschenden hydrostatischen Druck überlagern und einerseits zu einer noch präziseren Flüssigkeitsabgabe beitragen. Dabei wird vorzugsweise ein idealer Solldruck für jede einzelne Behälter/Leitung-Kombination (mit oder ohne Dispenserspitze) erzeugt. Der ideale Solldruck wird z. B. be- einflusst durch ein vorgesehenes abzugebendes Volumen, die Eigenschaften der abzugebenden Flüssigkeit (Dampfdruck, Viskosität, spezifisches Gewicht etc.) und die Eigenschaften der Leitung 3. Andererseits kann der Druck in einer Behälter/Leitung- Kombination erhöht werden, um die gleichen Flüssigkeitsvolumina in kürzerer Zeit abzugeben.
Alternativ könnte beispielsweise auch ein motorisch angetriebener Stempel auf den Beutel gedrückt werden (nicht dargestellt). Ebenso kann vorgesehen sein, einen Beutel zwischen zwei Flächen zu platzieren, wobei zumindest eine dieser beiden Flächen gegen die andere Fläche gedrückt wird (Klemme oder Presse, nicht dargestellt). Es kann auch vorgesehen sein, dass die Leitung 3 aus dem flexiblen Behälter 6 (Beutel) zumindest teilweise als aufsteigende Leitung ausgebildet ist (nicht dargestellt).
Die Figur 5 zeigt einen Behälter 6 eines Dispensers 1 für abzugebende Flüssigkeiten 2 oder rieselfähige Feststoffe 2' gemäss einer dritten Ausführungsform. Der Behälter 6 ist als Plastikbeutel ausgebildet, in welchen eine Leitung 3 eingesteckt ist. Diese Leitung umfasst einen ausschliesslich absteigenden Abschnitt 15, der in ein Schliessventil 7 einsetzbar ausgeführt ist. Die Haltevorrichtung 12 ist hier als Aufhängehaken ausgebildet, welcher in eine Aufhänge-Öse 26 des Behälters 6 eingreift. Das Einlass-Ende 4 der Leitung 3 durchstösst eine Membran 18, welche den Behälter 6 sonst abschliesst. Für den Fall, dass der Behälter 6 ausschliesslich riesel- fähiges Material 2' enthält, so ist dieses vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die Pulver, Körner, Kugeln sowie zerkleinerte Feststoffe umfasst. Durch den Höhenunterschied H1-H2 (vgl. Fig. 2) weist das rieselfähige Material 2' in der im Wesentlichen mit diesem befüllten Leitung 3 eine potentielle Energie auf, welche das Transportieren des rieselfähigen Materials 2' aus einem Behälter 6 zum Auslass-Ende 5 der Leitung 3 bestimmt. Behälter 6 und Leitungen 3 wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt sind, bzw. Beutel und Leitungen, wie diese in den Figuren 5 und 6 dargestellt sind, egal, ob diese jeweils voneinander trennbar sind oder nicht, sind vorzugsweise als Kunststoff-Einwegartikel ausgebildet. Auch Glas-Behälter werden vorzugsweise als Einwegartikel behandelt, um Kreuzkontaminationen möglichst auszu- schliessen.
Die Figur 6 zeigt eine Seitenansicht eines Quetschventils des Typs PS-1615-NC mit eingesetztem elastischem Abschnitt der Silikon-Leitung 3 zum Transportieren der abzugebenden Flüssigkeiten 2 oder rieselfähigen Feststoffe 2'. Der Durchmesser der Silikon-Leitung 3 beträgt beispielsweise aussen 3.2 mm und innen 1.6 mm und der zulässige Arbeitsdruck 0 bis 1.5 bar. Bei diesem Quetschventil 7 wird nur ein durch eine elektrische Spule angetriebener Schieber 27 hin und her bewegt. Der elastische Abschnitt 9 der Leitung 3 wird in einen der beiden Sitze 29 eingelegt, so dass der Schieber 27 in einer Endposition diese Leitung 3 gegen ein unbewegliches Ge- genstück 28 drückt. In der anderen Endposition des Schiebers 27 (nicht gezeigt) ist die Leitung 3 offen. Nach dem Herausnehmen der Leitung 3 kann, je nach Bedarf, der Teil des Ventils 7 mit den beiden Gegenstücken 28 und dem Schieber 27 demontiert und durch neue, unkontaminierte bzw. keine Abnützungen zeigenden Ersatzteile mit den beiden Gegenstücken 28 und dem Schieber 27 ersetzt werden.
Die Figur 7 zeigt 3D-Ansichten von Dispenser-Systemen 23 mit zumindest einem, vorzugsweise aber mit zumindest zwei, der bisher beschriebenen Dispenser 1. Ein solches Dispenser-System 23 umfasst vorzugsweise mindestens zwei Leitungen 3 mit je einem Einlass-Ende 4, Auslass-Ende 5 und elastischen Abschnitt 9; zwei als Quetschventile ausgebildete Sperrventile 7 zum Einsetzen der elastischen Abschnitte 9 der Leitungen 3; und eine Steuereinheit 8 mit einem Prozessor 10 zum Berechnen der Öffnungszeit t der Sperrventile 7 und zum Steuern dieser Sperrventile 7. Dabei umfasst jedes Auslass-Ende 5 der Leitungen 3 bevorzugt eine Dispen- serspitze 19, wobei diese Dispenserspitzen 19 in einer Reihe oder in einem Kreis anordenbar sind .
Bevorzugt umfasst ein solches Dispenser-System 23 eine Schwenkvorrichtung 24, mit welchem jede Dispenserspitze 19 mit dem Auslass-Ende 5 einer Leitung 3 in diesem Dispenser-System 23 in eine bestimmte Abgabeposition 25 schwenkbar ist. Alternativ wird bevorzugt, dass die Dispenserspitzen 19 an den Auslass-Enden 5 der Leitungen 3 in diesem Dispenser-System 23 linear in einem Abstand zueinander anordenbar sind, wobei dieser Abstand dem Achsabstand von Wells einer Mikroplatte 11' entspricht.
Die Figur 7A zeigt ein Dispenser-System mit einer einfachen Schwenkvorrichtung 24, an welcher mehrere Dispenser 1 in einem Kreis angeordnet sein und in eine Abgabeposition 25 geschwenkt werden können. Gezeigt ist ein montierter Dispenser 1, wie er in der Figur 2 dargestellt ist. Dieser Dispenser 1 kann mit der
Schwenkvorrichtung 24 um eine zentrale Achse 31 gedreht werden, wobei die Schwenkvorrichtung 24 mittels eines motorisierten Antriebs 22 bewegt werden kann. Auch die Probenhalterung 21 mit der Mikroplatte 11' kann hier linear mittels eines motorisierten Antriebs 22 bewegt werden. Damit können bestimmte Wells unter der Dispenserspitze 19 positioniert werden, die sich gerade in der Abgabepositi- on 25 befindet. Diese Bewegungen werden bevorzugt durch die Steuereinheit 8 bzw. durch den Prozessor 10 oder einen anderen Rechner gesteuert und kontrolliert.
Der gezeigte Behälter 6 ist ein marktüblicher Flüssigkeitsbehälter und umfasst vor- zugsweise eine Identifikation 36 in Form eines Barcodes (bevorzugt als Strichcode oder als 2D-Barcode) und/oder in Form einer RFID-Etikette (= Radio Frequency Identification Tag). Zum Lesen dieser Identifikation umfasst ein Dispenser-System 23 eine entsprechende Lesevorrichtung (nicht gezeigt), welche die abgelesenen Informationen an die Steuereinheit 8 weitergibt. So weiss die Steuereinheit 8 jeder- zeit, welche Flüssigkeit im Behälter 6 vorhanden ist, so dass auf gespeicherte physikalische Kenn-Daten zurückgegriffen werden und der Dispensvorgang entsprechend (vorzugsweise automatisch) modifiziert werden kann. Gleichzeitig kennt die Steuereinheit 8 das im Behälter 6 vorhandene Anfangsvolumen und (weil die Steu- 5 ereinheit 8 das Dispensieren steuert) auch das aktuelle Volumen der Flüssigkeit 2 im Behälter 6.
Die Figur 7B zeigt ein Dispenser-System 23 mit einer komplexen Schwenkvorrichtung 24, an welcher mehrere Dispenser 1 kreisförmig angeordnet und in eine Abgalt) beposition 25 geschwenkt werden können. Zudem ist an dieser Schwenkvorrichtung 24 ein mitschwenkender Ausleger 32 montiert, an dem mehrere Dispenser 1 in einer linearen (nicht gezeigt) oder kreisförmigen Anordnung (gezeigt) befestigt sind . Falls die Dispenser 1 des Auslegers 32 linear angeordnet sind, können mehrere Wells einer Mikroplatte 11' gleichzeitig befüllt werden. Alle anderen Elemente ent- 15 sprechen der Darstellung in der Figur 7A.
An der Schwenkvorrichtung 24 sind 11 Behälter 6 im Wesentlichen kreisförmig angeordnet. Vier dieser Behälter 6 sind Beutel, die in ihrer Aufhängeöse 26 (vgl. Fig . 8) an einem Bügel der Haltevorrichtung 12 aufgehängt sind (vgl. vordere Seite der
20 Schwenkvorrichtung), wobei sich das Auslassende 5 der Leitung 3 eines dieser Beutel nahe der Abgabeposition 25 befindet. Zwei dieser an der Schwenkvorrichtung 24 angeordneten Behälter 6 sind Fläschchen mit einer Original-Komponente aus einem ELISA-Kit (vgl. linke Seite der Schwenkvorrichtung). Drei dieser Behälter sind andere marktübliche Flüssigkeitsbehälter mit geöffnetem Schraubdeckel (vgl. hintere
25 Seite der Schwenkvorrichtung) und zwei dieser Behälter sind Tröge (vgl. rechte Seite der Schwenkvorrichtung), wie diese üblicherweise in Pipetierautomaten von Li- quid-Handling Anlagen, wie z. B. in der Freedom EVO® des aktuellen Anmelders verwendet werden. Zwei der am Ausleger 32 angeordneten Behälter 6 sind ebenfalls Fläschchen mit einer Original-Komponente aus einem ELISA-Kit mit geöffne-
30 tem Schraubdeckel. Alle anderen Elemente entsprechen der Darstellung in der Figur 7A.
Alle gezeigten Behälter 6 umfassen vorzugsweise eine Identifikation 36 in Form eines Barcodes (bevorzugt als Strichcode oder als 2D-Barcode) und/oder in Form ei- ner RFID- Etikette (= Radio Frequency Identification Tag). Dies wurde in der Fig. 7B dadurch symbolisiert, dass zumindest ein Behälter der unterschiedlichen Arten von Behältern mit aufgebrachter, bzw. am Behälter 6 angeordneter Identifikation 36 gezeigt wird . Dabei wird die Ausrichtung der Identifikationen die optisch ausgelesen werden müssen vorteilhafterweise so platziert, dass alle diese Identifikationen 36 auf einer im Wesentlichen gleichen Höhe angeordnet und damit, beispielsweise beim Drehen der Schwenkvorrichtung, leicht lesbar sind . Entsprechend der Scanrichtung der optischen Lesevorrichtung wird dabei die Identifikation stehend oder liegend angeordnet. Weil RFID- Etiketten nicht optisch abgelesen werden, können diese Identifikationen 36 beliebig an den Behältern 6 angeordnet sein.
Die Figuren 7A und 7B zeigen eindrücklich, wie unterschiedlichste Behälter 6 (in Form von Beuteln, Flaschen oder Trögen) mit identischen oder nur geringfügig veränderten Haltevorrichtungen 12 des erfindungsgemässen Dispenser-Systems 23 gehalten werden können.
Von der Darstellung in den Figuren 1 bis 7 abweichend, aber immer noch zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehörend kann vorgesehen sein, dass mehrere Leitungen 3 mit ihren Einlass-Enden 4 in einem gemeinsamen Behälter 6 angeordnet oder mit diesem gemeinsamen Behälter 6 verbunden sind (vgl. Fig. 8B).
Die Figur 8 zeigt Leitungsschemata zur parallelen Abgabe von Flüssigkeitsproben. Bevorzugt werden die Auslass-Enden 5 der Leitungen 3 so angeordnet, dass diese einen mittleren Abstand zueinander haben, der gerade dem Achsabstand der Wells einer Standard-Mikroplatte entspricht. Dargestellt sind hier Ausführungsbeispiele mit einer Mikroplatte 11' mit 384 Flachboden-Wells. Diese Mikroplatten 11' sind auf einer Probenhalterung 21 angeordnet, die motorisiert vorzugsweise in einer X- Richtung und in einer Y-Richtung im Wesentlichen horizontal bewegt werden kann (vgl. Pfeile in den Fig . 8A und 8B). Diese Bewegungen sind vorzugsweise über die Steuereinheit 8 des Dispenser-Systems 23 gesteuert, welche auch die Abgabe der Flüssigkeitsproben aus den Behältern 6 steuert. Besonders bevorzugt umfasst eine solche Steuereinheit einen Prozessor mit einer entsprechenden Software. Nicht nur die Auslass-Enden 5 der Leitungen 3 sind hier parallel angeordnet, auch das Öffnen und Schliessen dieser Leitungen 3 passiert hier synchron über ein gemeinsames Sperrventil 7. Auch wenn hier gerade vier Leitungen 3 mit einem Sperrventil 7 bedient werden, kann die Anzahl der Leitungen 3 pro Sperrventil 7 auch grösser oder kleiner sein. Figur 8A zeigt ein Dispenser-System 23 mit vier parallelen Kanälen (Leitungen 3) und vier individuellen Behältern 6. Diese Behälter 6 sind jeweils vorzugsweise als Beutel ausgebildet und in je einen Haken der Haltevorrichtung 12 eingehängt. Solche marktüblichen Beutel umfassen z. B. eine Beutelwand aus einem Laminat, dessen innerste Schicht aus Polypropylen und/oder Polyethylen ist. Vorzugsweise um- fasst das Laminat eine Aluminium-Schicht als Lichtschutz für empfindliche Flüssigkeiten.
Die Leitungen 3 sind so durch das Ventil 7 geführt, dass ein einzelner Schieber 27 deren elastischen Abschnitte 9 (hier nicht markiert, siehe Fig . 3) schliessend quet- sehen kann. Das Sperrventil 7 ist vorzugsweise mit der Steuereinheit 8 wirkverbunden, so dass dessen Öffnungszeit von der Steuereinheit 8 gesteuert werden kann. Die Auslass-Enden 5 der Leitungen 3 sind mittels einer Führung 35 in der Nähe der Auslass-Enden 5 so in einer geraden Linie gehalten, dass deren mittlerer Abstand zueinander dem Abstand der Wells der 384-er Mikroplatte von 4.5 mm entspricht.
Die Figur 8B zeigt ein ähnliches Dispenser-System 23 mit vier parallelen Kanälen (Leitungen 3), aber mit einem einzigen, gemeinsamen Behälter 6, der auf einer Haltevorrichtung 12 liegt. Die Einlass-Enden 4 der Leitungen 3 sind im Boden des Behälters 6 eingelassen und die absteigenden Abschnitte 15 der Leitungen 3 sind ebenfalls durch ein gemeinsames Sperrventil 7 geführt und nahe ihres Auslass- Endes 5 von einer Führung 35 gehalten.
Im Unterschied zur Fig . 8A ist das Schliesselement dieses Sperrventils 7 eine elastische Leitung 33, die durch eine Druckeinheit 34 so unter Druck gesetzt werden kann, dass die elastische Leitung 33 sich ausdehnt und die elastischen Abschnitte 9 der Leitungen 3 zusammenquetscht. Eine solche Druckeinheit 34 umfasst beispielsweise eine Pumpe, einen Druckbehälter und ein Ventil (alle nicht gezeigt). Auch diese Druckeinheit 34 ist mit der Steuereinheit 8 wirkverbunden, so dass die Öffnungszeit dieses Quetschventils 7 wie bereits beschrieben geregelt und gesteu- ert werden kann. Bevorzugt ist die Steuereinheit 8 immer mit einem Prozessor 10 ausgerüstet.
Es kann vorgesehen werden, zumindest einen Dispenser 1 oder ein ganzes Dispen- ser-System 23 mit Magnetrührern auszustatten. Solche Magnetrührer sind dem Fachmann an sich bekannt und dienen beispielsweise dazu, in Flüssigkeiten vorhandene Teilchen (z. B. lebende Zellen) in Suspension zu halten. Alternative Mittel zum Aufrechterhalten von Suspensionen, wie z. B. Wippen können alternativ oder ergänzend zu dem Magnetrührern vorgesehen werden. Magnetrührer werden vor- zugsweise in flaschenförmigen Behältern 6 eingesetzt, wogegen sich Wippen eher beim Einsatz von Behältern 6 in der Form von liegenden Beuteln eignen. Zum Ansteuern der Magnetrührer und/oder Wippen wird vorzugsweise wiederum die Steuereinheit 8 (mit oder ohne Prozessor 10) eingesetzt. Zur Überwachung, Kalibrierung und/oder Justierung der dispensierten Flüssigkeitsmenge mit einem der erfindungsgemässen Dispenser 1 oder Dispenser-Systeme 23 kommen mehrere Möglichkeiten in Betracht, wobei die entsprechende Messeinrichtung neben, an oder unter den Probegefässen 11 / Mikroplatten 11' bzw. unter deren Trägern angeordnet sein kann :
A. Gravimetrische Überwachung, Kalibrierung, Justierung
Dies kann mit einer Wägezelle geschehen, wie sie im oben beschriebenen Reprodu- zierbarkeitstest verwendet wurde. B. Kapazitive Überwachung, Kalibrierung, Justierung
Der abgegebene Flüssigkeits-Tropfen oder -Strahl wird im Probegefäss 11 bzw. im Well einer Mikroplatte 11' aufgefangen, wobei er das elektrische Feld einer kapazitiven Schaltung stört bzw. verändert. Die Stärke dieser Störung oder Veränderung ist proportional zum dispensierten Flüssigkeitsvolumen.
C. Optische Überwachung, Kalibrierung, Justierung
Der abgegebene Flüssigkeits-Tropfen oder -Strahl wird im Flug zwischen Auslass- Ende 5 und Probengefäss-Oberkante optisch (z. B. mittels CCD) überwacht. Dadurch wird der Stoppzeitpunkt der Öffnungszeit des Sperrventils 7 zur Laufzeit für das gewünschte Volumen festgelegt. Dies geschieht mittels eines Prozessors, der den Schatten der Flüssigkeit, die bereits den CCD Sensor passiert hat in ein entsprechendes Volumen umrechnet. So werden neben den festen Einflussgrössen auch die variablen Umwelteinflüsse laufend erfasst, so dass Geräteparameter vorzugsweise sofort korrigiert werden können. Damit wird eine Abgabe-Überwachung bzw. eine sich selbst korrigierende Abgabe-Steuerung bereitgestellt.
D. Akustische Überwachung, Kalibrierung, Justierung
Der abgegebene Flüssigkeits-Tropfen oder -Strahl wird im Probegefäss 11 bzw. im Well einer Mikroplatte 11' aufgefangen, wobei er das akustische Signal einer Ultraschallquelle Schaltung verändert. Die Stärke dieser Veränderung ist proportional zum dispensierten Flüssigkeitsvolumen.
Die gleichen Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen immer gleiche oder entsprechende Elemente, auch wenn diese nicht in jedem Fall ausführlich beschrieben sind Kombinationen der gezeigten und besprochenen Ausführungsformen gehören zum Umfang der vorliegenden Erfindung .
Bezugszeichen:
1 Dispenser 19 Dispenserspitze
2 fliessfähiges Material 20 Stopfen
2' rieselfähiges Material 21 Probenhalterung
3 Leitung 22 motorisierter Antrieb
4 Einlass-Ende 23 Dispenser-System
5 Auslass-Ende 24 Schwenkvorrichtung 6 Behälter 25 Abgabeposition
7 Sperrventil 26 Aufhänge-Öse
8 Steuereinheit 27 Schieber
9 elastischer Abschnitt von 3 28 Gegenstück
10 Prozessor 29 Sitz von 9
11 Probengefäss 30 Filter
11' Mikroplatte 31 zentrale Achse
12 Haltevorrichtung 32 Ausleger
13 Druckvorrichtung 33 elastische Steuerleitung
14 ansteigender Abschnitt von 3 34 Druckeinheit
15 absteigender Abschnitt von 3 35 Führung
16 Öffnung von 6 36 Identifikation
17 Primervorrichtung
18 Membran von 6
Hl erstes Höhenniveau
H2 zweites, tiefer liegendes Höhenniveau
A Höhenunterschied zwischen Hl und H2
B Höhe des Behälters
C Füllstand im Behälter

Claims

Patentansprüche
Dispenser (1) zum Abgeben von fliessfähigen oder rieselfähigen Materialien
(2) , welcher zumindest umfasst:
(a) eine Leitung (3) mit einem Einlass-Ende (4) und einem Auslass-Ende (5) zum Transportieren eines fliessfähigen Materials (2) oder eines rieselfähigen Materials (2') aus einem Behälter (6) zum Auslass-Ende (5), wobei die Leitung (3) mit ihrem Einlass-Ende (4) im fliessfähigen oder rieselfähigen Material (2,2') des Behälters (6) positionierbar oder mit dem Behälter verbunden, jeweils aber mit dem fliessfähigen oder rieselfähigen Material (2,2') im Wesentlichen befüllbar ist;
(b) ein Sperrventil (7) zum Kontrollieren der Abgabe des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2') aus dem Auslass-Ende (5); und
(c) eine Steuereinheit (8), welche ein Öffnen und Schliessen des Sperrventils (7) steuert,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) einen elastischen und in das Sperrventil (7) einsetzbaren Abschnitt (9) umfasst, der alle Teile des Sperrventils (7) vollständig vom fliessfähigen oder rieselfähigen Material (2,2') trennt, wobei das Sperrventil (7) als Quetschventil zum stationären Zusammendrücken dieses elastischen Abschnitts (9) und damit zum Verschliessen der Leitung (3) ausgebildet ist,
und dass die Steuereinheit (8) zur Abgabe einer definierten, diskreten Menge des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2') in ein Probengefäss (11) eine entsprechende Öffnungszeit (t) des Sperrventils (7) steuert, wobei diese Öffnungszeit (t) ausschliesslich bestimmt ist durch die Eigenschaften des abzugebenden fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2') sowie die Eigenschaften der mit diesen Materialien (2,2') im Wesentlichen gefüllten Leitung
(3) .
Dispenser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) mit einen Prozessor (10) wirkverbunden ist, der Öffnungszeit (t) des Sperrventils (7) berechnet. Dispenser (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Haltevorrichtung (12) umfasst, mit deren Hilfe der Behälter (6) mit dem Einlass-Ende (4) der Leitung (3) auf einem ersten Höhenniveau (H l) anorden bar ist.
Dispenser (1) nach der Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Auslass-Ende (5) der Leitung (3) auf einem zweiten, tiefer liegenden Höhenni veau (H2) anordenbar ist.
Dispenser (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Summe der Höhenunterschiede (A+C) ein hydrostatischer Druck in der im We sentlichen mit fliessfähigem Material (2) befüllten Leitung (3) herrscht, welcher das Transportieren eines fliessfähigen Materials (2) aus einem Behälter (6) zum Auslass-Ende (5) der Leitung (3) bestimmt.
Dispenser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Druckvorrichtung ( 13) umfasst, womit im das fliessfä- hige Material (2) enthaltenden Behälter (6) bzw. in der Leitung (3) ein Überdruck erzeugbar ist.
Dispenser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (7) nahe am Auslass-Ende (5) der Leitung (3) angeordnet ist.
Dispenser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) einen ansteigenden Abschnitt (14) mit dem Einlass-Ende (4) und einen absteigenden Abschnitt (15) mit dem Auslass-Ende (5) umfasst, wobei der ansteigende Abschnitt (14) durch eine Öffnung (16) des Behälters (6) in denselben einführbar ist.
Dispenser (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Pri- mervorrichtung (17) zum erstmaligen und im Wesentlichen vollständigen Befüllen der Leitung (3)mit fliessfähigem Material (2) umfasst. Dispenser (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Höhenunterschied (H1-H2) das rieselfähige Material (2') in der im Wesentlichen mit diesem befüllten Leitung (3) eine potentielle Energie aufweist, welche das Transportieren des rieselfähigen Materials (2') aus einem Behälter (6) zum Auslass-Ende (5) der Leitung (3) bestimmt.
Dispenser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) einen absteigenden Abschnitt (15) mit dem Einlass-Ende (4) und dem Auslass-Ende (5) umfasst, wobei das Einlass- Ende (4) durch eine Öffnung (16) oder Membran (18) des Behälters (6) in denselben einführbar oder mit dem Behälter (6) verbunden ist.
Dispenser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) oder eine Kombination aus Leitung (3) und Behälter (6) als Kunststoff-Einwegartikel ausgebildet sind .
Dispenser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) an ihrem Auslass-Ende (5) eine Dispenserspit- ze (19) umfasst.
Dispenser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Probenhalterung (21) zum Positionieren eines oder mehrerer Probengefässe (11) umfasst, wobei diese Probenhalterung (21) und/oder das Auslass-Ende (5) der Leitung (3) mittels zumindest einen motorisiertes Antriebs (22) beweglich zueinander ausgebildet sind, wobei die entsprechenden Bewegungen von der Steuereinheit (8) und dem Prozessor (10) kontrolliert werden.
Dispenser-System (23) mit zumindest einem Dispenser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispenser-System (23) mindestens umfasst:
(a) zwei Leitungen (3) mit je einem Einlass-Ende (4), Auslass-Ende (5) und elastischen Abschnitt (9);
(b) zumindest ein als Quetschventil ausgebildetes Sperrventil (7) zum Einsetzen der elastischen Abschnitte (9) der Leitungen (3); und (c) eine Steuereinheit (8) mit einem Prozessor (10) zum Berechnen der Öffnungszeit (t) der Sperrventile (7) und zum Steuern dieser Sperrventile (7).
Dispenser-System (23) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslass-Enden (5) der Leitungen (3) in einer geraden Linie oder in einem Kreis anordenbar sind .
Dispenser-System (23) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die jedes Auslass-Ende (5) der Leitungen (3) je eine Dispenserspit- ze (19) umfasst.
Dispenser-System (23) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schwenkvorrichtung (24) umfasst, mit welchem jede Dispenserspitze (19) mit dem Auslass-Ende (5) einer Leitung (3) in diesem Dispenser-System (23) in eine bestimmte Abgabeposition (25) schwenkbar ist.
Dispenser-System (23) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispenserspitzen (19) an den Auslass-Enden (5) der Leitungen (3) in diesem Dispenser-System (23) linear in einem Abstand zueinander anordenbar sind, wobei dieser Abstand dem Achsabstand von Wells einer Standard- Mikroplatte (11') entspricht. 20. Verfahren zum Abgeben von fliessfähigen oder rieselfähigen Materialien (2) mit einem Dispenser (1), welcher zumindest umfasst:
(a) eine Leitung (3) mit einem Einlass-Ende (4) und einem Auslass-Ende (5) zum Transportieren eines fliessfähigen Materials (2) oder eines rieselfähigen Materials (2') aus einem Behälter (6) zum Auslass-Ende (5), wobei die Leitung (3) mit ihrem Einlass-Ende (4) im fliessfähigen oder rieselfähigen Material (2,2') des Behälters (6) positionierbar oder mit dem Behälter verbunden, jeweils aber mit dem fliessfähigen oder rieselfähigen Material (2,2') im Wesentlichen befüllbar ist;
(b) ein Sperrventil (7) zum Kontrollieren der Abgabe des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2') aus dem Auslass-Ende (5); und (c) eine Steuereinheit (8), welche ein Öffnen und Schliessen des Sperrventils (7) steuert,
dadurch gekennzeichnet, dass ein elastischer Abschnitt (9) der Leitung (3) in das Sperrventil (7) eingesetzt wird, wobei dieser elastische Abschnitt (9) alle Teile des Sperrventils (7) vollständig vom fliessfähigen oder rieselfähigen Material (2,2') trennt, und wobei das Sperrventil (7) als Quetschventil ausgebildet ist und diesen elastischen Abschnitt (9) zum Verschliessen der Leitung (3) stationär zusammendrückt,
und dass mit der Steuereinheit (8) die Abgabe einer definierten, diskreten Menge des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2') in ein Probengefäss (11) gesteuert wird, wobei diese Öffnungszeit (t) ausschliesslich bestimmt wird durch die Eigenschaften des abzugebenden fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2') sowie die Eigenschaften der mit diesen Materialien (2,2') im Wesentlichen gefüllten Leitung (3).
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abgeben eines fliessfähigen Materials (2) mit diesem Dispenser (1) die Leitung (3) mittels einer Primervorrichtung (17) im Wesentlichen vollständig mit fliess- fähigem Material (2) befüllt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass für die
Abgabe einer definierten, diskreten Menge des fliessfähigen oder rieselfähigen Materials (2,2') mit einem mit der Steuereinheit (8) wirkverbundenen Prozessor (10) eine entsprechende Öffnungszeit (t) des Sperrventils (7) berechnet wird .
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