JP2000258438A - 多チャネル滴発生装置 - Google Patents
多チャネル滴発生装置Info
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- JP2000258438A JP2000258438A JP2000056122A JP2000056122A JP2000258438A JP 2000258438 A JP2000258438 A JP 2000258438A JP 2000056122 A JP2000056122 A JP 2000056122A JP 2000056122 A JP2000056122 A JP 2000056122A JP 2000258438 A JP2000258438 A JP 2000258438A
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- metering device
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/02—Burettes; Pipettes
- B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
- B01L3/0268—Drop counters; Drop formers using pulse dispensing or spraying, eg. inkjet type, piezo actuated ejection of droplets from capillaries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
- B01L2300/0864—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
- B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
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- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
複数の０．５μl程度の等量液体を滴下するための多
チャネル滴発生装置。これは計量装置１と、弾力性のあ
る接続体２と、分配器３と、複数の流出口４とを備えて
おり、これらの複数の流出口４を通ってそれらの液体が
接触しないで滴下され、これらの流出口は、同量の液体
が再現可能な方法で常に滴下されるように、滴下後に
は、完全に空にされる。
チャネル滴発生装置。これは計量装置１と、弾力性のあ
る接続体２と、分配器３と、複数の流出口４とを備えて
おり、これらの複数の流出口４を通ってそれらの液体が
接触しないで滴下され、これらの流出口は、同量の液体
が再現可能な方法で常に滴下されるように、滴下後に
は、完全に空にされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】多チャネル滴発生装置或いは
滴下装置は、従来技術でしばしば引き合いに出されるよ
うに、特に液体でマイクロ滴定プレートのキャビティを
満たすのに使用される。
滴下装置は、従来技術でしばしば引き合いに出されるよ
うに、特に液体でマイクロ滴定プレートのキャビティを
満たすのに使用される。
【０００２】
【従来の技術】これらは、概して、ポンプと、それにラ
インを介して接続された分配器とから成る。従来技術か
ら知られる解決法は、可能な限り少ない容量の差でキャ
ビティを満たす、つまり、同容量の液体が分配器の全て
の流出口において常に滴下されることを目標とする。
インを介して接続された分配器とから成る。従来技術か
ら知られる解決法は、可能な限り少ない容量の差でキャ
ビティを満たす、つまり、同容量の液体が分配器の全て
の流出口において常に滴下されることを目標とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この目的を達成するた
めに、特に、分配器の設計に関する様々の解決法が開発
されている。この分配器は、管状分配器としてしばしば
設計される。但し、この動作原理のため、これは正確に
均等な分配を妨げる。
めに、特に、分配器の設計に関する様々の解決法が開発
されている。この分配器は、管状分配器としてしばしば
設計される。但し、この動作原理のため、これは正確に
均等な分配を妨げる。
【０００４】この流れは、遙かに遠くにある流出口より
も、分配器の流入口からの距離がより短い流出口を通過
するのが好ましい。米国特許第５，３３４，３５２号
は、そのような分配器の変形例を説明する。そこでは、
取り付け部分および制御した断面を狭くした部分を補っ
てこの傾向を改良する試みがなされる。但し、この種の
配置構成は、分配されるべきそれらの液体の特性と調整
がとられ、他の液体に対しては限定した範囲でしか使用
できない。小滴Ｖ＜１０μｌの滴下は、滴下されるべき
液体が他の表面と接触する場合にのみ、この配備で可能
であり、そうでなければ、この滴は、その表面張力のた
めに、流出口から離れない。
も、分配器の流入口からの距離がより短い流出口を通過
するのが好ましい。米国特許第５，３３４，３５２号
は、そのような分配器の変形例を説明する。そこでは、
取り付け部分および制御した断面を狭くした部分を補っ
てこの傾向を改良する試みがなされる。但し、この種の
配置構成は、分配されるべきそれらの液体の特性と調整
がとられ、他の液体に対しては限定した範囲でしか使用
できない。小滴Ｖ＜１０μｌの滴下は、滴下されるべき
液体が他の表面と接触する場合にのみ、この配備で可能
であり、そうでなければ、この滴は、その表面張力のた
めに、流出口から離れない。
【０００５】分配器の他の変形を備えた滴下装置は、Ｅ
Ｐ ０ １８０ ５９１ Ｂ１により周知されている。
これは、基本的に水平分配管から成り、その分配管から
少なくとも２つの充填管が最初に上方に向かって、次
に、たわみ領域後、下方に向かって流出領域に至る。こ
のたわみ領域では、これらの充填管は、補償管を介して
互いに接続される。ポンプと分配器との間のラインは、
比較的激しいポンプ波動を補償し、各ポンプ操作の終了
後に充填管内の液体を約1〜2ｍｍ引き戻すために、弾性
材料によって構成すると好都合である。その目的は後滴
下を確実に防止することである。この滴下装置は、ほぼ
０．５〜１０μｌの等容量の多数滴下を同時に行わせる
のには適していない、なぜならば、充填管の流出領域に
おける僅かに異なる液柱ヘッドでさえ、液体が引き戻さ
れた後、次計量動作中に個々の流出口で異なる滴下容量
となるからである。
Ｐ ０ １８０ ５９１ Ｂ１により周知されている。
これは、基本的に水平分配管から成り、その分配管から
少なくとも２つの充填管が最初に上方に向かって、次
に、たわみ領域後、下方に向かって流出領域に至る。こ
のたわみ領域では、これらの充填管は、補償管を介して
互いに接続される。ポンプと分配器との間のラインは、
比較的激しいポンプ波動を補償し、各ポンプ操作の終了
後に充填管内の液体を約1〜2ｍｍ引き戻すために、弾性
材料によって構成すると好都合である。その目的は後滴
下を確実に防止することである。この滴下装置は、ほぼ
０．５〜１０μｌの等容量の多数滴下を同時に行わせる
のには適していない、なぜならば、充填管の流出領域に
おける僅かに異なる液柱ヘッドでさえ、液体が引き戻さ
れた後、次計量動作中に個々の流出口で異なる滴下容量
となるからである。
【０００６】他の分配器構造は、例えば、印刷ローラに
印刷インクを均一の厚みに塗布するための印刷技術から
周知である。米国特許第５，４４１，２０４号からの配
置構成は、線状流出口における均一分配を達成するため
に、液流の多分割を利用する。この原理では、分配され
た液体の流体特性に関係なく、各流出口が同容量の流れ
を有するようになる流入口液流の分割を達成することが
可能である。滴の滴下は、静電原理によって行われ、そ
れによって連続的に運ばれた液体は、静電的に帯電さ
れ、電場によってその表面から離される。この種の分配
器は、実用的には常に可能とは言えないが、画定された
電場を有する配置構成内でのみ使用できる。
印刷インクを均一の厚みに塗布するための印刷技術から
周知である。米国特許第５，４４１，２０４号からの配
置構成は、線状流出口における均一分配を達成するため
に、液流の多分割を利用する。この原理では、分配され
た液体の流体特性に関係なく、各流出口が同容量の流れ
を有するようになる流入口液流の分割を達成することが
可能である。滴の滴下は、静電原理によって行われ、そ
れによって連続的に運ばれた液体は、静電的に帯電さ
れ、電場によってその表面から離される。この種の分配
器は、実用的には常に可能とは言えないが、画定された
電場を有する配置構成内でのみ使用できる。
【０００７】本発明の基本となる目的は、ほぼ０．５〜
１０μｌの容量範囲内で同量の複数の流出口を介して液
体を滴下するのに、静電的に帯電させなくても、適して
いる多チャネル滴発生装置を提供することである。
１０μｌの容量範囲内で同量の複数の流出口を介して液
体を滴下するのに、静電的に帯電させなくても、適して
いる多チャネル滴発生装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的は、滴下が、一
方で、他と接触せずに、他方で、容量滴下精度に対して
決定的に、各滴下動作後に完全に空にされる流出口を介
して起こるように、多チャネル滴発生装置が基本的に設
計され、作動されることで実質的に達成される。
方で、他と接触せずに、他方で、容量滴下精度に対して
決定的に、各滴下動作後に完全に空にされる流出口を介
して起こるように、多チャネル滴発生装置が基本的に設
計され、作動されることで実質的に達成される。
【０００９】本発明を、図を参照すると共に例示的態様
によって以下で詳述する。
によって以下で詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明による多チャネル滴発生装
置は、図１に示された次の構成要素から成る。精密に調
節可能な容量の液体を運ぶ計量装置１と、分配器に計量
装置を結合する画定された弾力性の接続体２と、供給さ
れた量の液体を均一に複数の流出口に割り当てる分配器
３と、分配器の出口に取り付けられ、それらの設計構造
により、非常に小さな滴を滴下できる流出口４とから成
る。
置は、図１に示された次の構成要素から成る。精密に調
節可能な容量の液体を運ぶ計量装置１と、分配器に計量
装置を結合する画定された弾力性の接続体２と、供給さ
れた量の液体を均一に複数の流出口に割り当てる分配器
３と、分配器の出口に取り付けられ、それらの設計構造
により、非常に小さな滴を滴下できる流出口４とから成
る。
【００１１】計量装置（もしくは配量装置）１は、供給
容器５と、その供給容器５から接続体２を経て分配器３
に液体を運ぶ計量器６とから成り、分配器の出口には、
滴を滴下することを可能にする流出口４が配置されてい
る。この液量は、精密に調節できるように、しかも高い
反復精度で運ばれなければならない。圧力容器またはウ
ォーブリングピストンポンプと関連したソレノイド弁を
都合良く利用できる。計量装置１の強い波動は、接続体
２を経て分配器３および流出口４に伝達され、そこに小
滴を滴下できるようにする圧力パルスを発生する。
容器５と、その供給容器５から接続体２を経て分配器３
に液体を運ぶ計量器６とから成り、分配器の出口には、
滴を滴下することを可能にする流出口４が配置されてい
る。この液量は、精密に調節できるように、しかも高い
反復精度で運ばれなければならない。圧力容器またはウ
ォーブリングピストンポンプと関連したソレノイド弁を
都合良く利用できる。計量装置１の強い波動は、接続体
２を経て分配器３および流出口４に伝達され、そこに小
滴を滴下できるようにする圧力パルスを発生する。
【００１２】この接続体は、圧力パルスの縁部の急勾配
を低減するために、画定された弾力性の好ましくはホー
ス状の構成要素である。
を低減するために、画定された弾力性の好ましくはホー
ス状の構成要素である。
【００１３】の分配器３は、図１および図２に示される
ように、１つの入口１２と複数の出口１３とを備えた瀑
落Ｔ状片から構成される平面チャネルシステムであり、
前記システムは、例えば、板状材料に加工することがで
きる。この種の構造は、無駄な容積を最小限に抑えると
共に、流体的特性に関係なく、出口を通過する液体の正
確に均一な分配を確実にする。さらに、この分配器３
は、入口から出口への圧力パルスの均一な割り当てをも
たらす。このチャネルシステムのチャネル断面は、流出
口４と比べて、大きいので、分配器３に及ぼす多チャネ
ル滴発生装置の動的特性の影響は無視できる程少ない。
ように、１つの入口１２と複数の出口１３とを備えた瀑
落Ｔ状片から構成される平面チャネルシステムであり、
前記システムは、例えば、板状材料に加工することがで
きる。この種の構造は、無駄な容積を最小限に抑えると
共に、流体的特性に関係なく、出口を通過する液体の正
確に均一な分配を確実にする。さらに、この分配器３
は、入口から出口への圧力パルスの均一な割り当てをも
たらす。このチャネルシステムのチャネル断面は、流出
口４と比べて、大きいので、分配器３に及ぼす多チャネ
ル滴発生装置の動的特性の影響は無視できる程少ない。
【００１４】出口には、断面が細くなっている部分を構
成し、故に、多チャネル滴発生装置内に高流動抵抗を形
成する流出口４が配置される。流出口４が同量の流体抵
抗を形成できるように、それらの流出口は、例えば、精
密管の場合に、実現される高度の製造精度を有さなけれ
ばならない。チャネルシステム内の製造公差は、故に補
償される。さらに、流出口４内の液柱は、全システム内
で最高慣性を有し、故に全システムの動的作用への相当
な影響を有する。特に非常に小さな滴の滴下に関して、
多チャネル滴発生装置を理解するために、静的パラメー
タを考えることに加えて、動力学を考えることも必要と
なるが、これは等価電気回路図を利用してなされよう。
図１は、簡略化した等価電気回路図（図４）に縮小でき
る詳述した等価電気回路図（図３）を起こる。これは本
質的に、電気工学からの微分方程式によって説明できる
電力励起を備えた直列共振回路を構成する。計量装置１
は、スイッチ８を備えた電源７によって模造され、さら
に弾力のある接続体はコンデンサ９によって模造され
る。分配器は無視される。流出口は、抵抗器１０と慣性
部１１として示される。
成し、故に、多チャネル滴発生装置内に高流動抵抗を形
成する流出口４が配置される。流出口４が同量の流体抵
抗を形成できるように、それらの流出口は、例えば、精
密管の場合に、実現される高度の製造精度を有さなけれ
ばならない。チャネルシステム内の製造公差は、故に補
償される。さらに、流出口４内の液柱は、全システム内
で最高慣性を有し、故に全システムの動的作用への相当
な影響を有する。特に非常に小さな滴の滴下に関して、
多チャネル滴発生装置を理解するために、静的パラメー
タを考えることに加えて、動力学を考えることも必要と
なるが、これは等価電気回路図を利用してなされよう。
図１は、簡略化した等価電気回路図（図４）に縮小でき
る詳述した等価電気回路図（図３）を起こる。これは本
質的に、電気工学からの微分方程式によって説明できる
電力励起を備えた直列共振回路を構成する。計量装置１
は、スイッチ８を備えた電源７によって模造され、さら
に弾力のある接続体はコンデンサ９によって模造され
る。分配器は無視される。流出口は、抵抗器１０と慣性
部１１として示される。
【００１５】多チャネル滴発生装置が準静的状態で考え
られる場合、計量装置１により液体が緩やかに追加され
る場合、滴が流出口４に形成され、その滴の重量がその
表面張力を超えるときに離れる。いわゆるメニスカスが
続いて、後に流出口４に残り、不正確となる。このよう
に発生された滴は、水の場合、ほぼ１０〜２０μｌの容
量を有するので、設定した目標に適合しない。
られる場合、計量装置１により液体が緩やかに追加され
る場合、滴が流出口４に形成され、その滴の重量がその
表面張力を超えるときに離れる。いわゆるメニスカスが
続いて、後に流出口４に残り、不正確となる。このよう
に発生された滴は、水の場合、ほぼ１０〜２０μｌの容
量を有するので、設定した目標に適合しない。
【００１６】故に、計量装置１が、滴下されるべき容量
を、接続体２および分配器３を経て、高搬送速度で流出
口４に運ぶ本発明に不可欠な特徴に従う。流出口４の直
径を有する液体噴出口がそこに形成される。慣性は滴形
成を防ぐ。その液流が急に遮られる場合、高運動エネル
ギーのため、滴が得られる前に、その噴流が離れる。但
し、ここでも、未確定量の液体がその流出口４に残り、
メニスカスを形成する。次の滴下サイクルの結果に悪影
響を及ぼさないように、この液体は除去されなければな
らない。これは、計量装置１を逆に動作させることによ
って行われ得るが、高速度であるので、これには、大き
く技術的出費の増大を伴うこととなろう。本発明による
多チャネル滴発生装置では、この目的は、弾力性のある
部品として設計され、この機能を果たすことができる接
続体２によって達成される、滴下サイクルの開始の際
に、この接続体２は、その横断面拡大で、搬送された容
量の一部を吸収し、さらに進んで、それを再び部分的に
放出する。その容量流が妨げられる場合、流出口４内の
液柱の慣性が容量流の運動を短期間継続させる。この流
動容量は接続体２の弾力性によって分配され、真空が発
生される。この液柱が止まると、この真空は、その残留
液体が流出口４から吸い戻されるようにする。
を、接続体２および分配器３を経て、高搬送速度で流出
口４に運ぶ本発明に不可欠な特徴に従う。流出口４の直
径を有する液体噴出口がそこに形成される。慣性は滴形
成を防ぐ。その液流が急に遮られる場合、高運動エネル
ギーのため、滴が得られる前に、その噴流が離れる。但
し、ここでも、未確定量の液体がその流出口４に残り、
メニスカスを形成する。次の滴下サイクルの結果に悪影
響を及ぼさないように、この液体は除去されなければな
らない。これは、計量装置１を逆に動作させることによ
って行われ得るが、高速度であるので、これには、大き
く技術的出費の増大を伴うこととなろう。本発明による
多チャネル滴発生装置では、この目的は、弾力性のある
部品として設計され、この機能を果たすことができる接
続体２によって達成される、滴下サイクルの開始の際
に、この接続体２は、その横断面拡大で、搬送された容
量の一部を吸収し、さらに進んで、それを再び部分的に
放出する。その容量流が妨げられる場合、流出口４内の
液柱の慣性が容量流の運動を短期間継続させる。この流
動容量は接続体２の弾力性によって分配され、真空が発
生される。この液柱が止まると、この真空は、その残留
液体が流出口４から吸い戻されるようにする。
【００１７】事前の補償圧力比の予備条件下で、計量サ
イクルの経時シーケンス（図５に示された、ここで、Ｖ
Ｄは計量装置１によって発生された容量流を、ＶＡは流
出口に生じた容量流を示す）が次のように確立される：
時間ｔ＝０において、計量装置１は容量流を運び始め
る。
イクルの経時シーケンス（図５に示された、ここで、Ｖ
Ｄは計量装置１によって発生された容量流を、ＶＡは流
出口に生じた容量流を示す）が次のように確立される：
時間ｔ＝０において、計量装置１は容量流を運び始め
る。
【００１８】流出口４内の慣性のため、これは、最初流
出できない、故に、弾力のある接続体２の容積の膨張に
つながる圧力上昇を引き起こす。流出口４内の液柱は加
速され、容量流がその中に形成される。接続体２内の圧
力は流体抵抗とそれを通る流体とで決まるレベルまで降
下し、格納された容量の一部が放出されている。これ
は、準静的状態に相当する。
出できない、故に、弾力のある接続体２の容積の膨張に
つながる圧力上昇を引き起こす。流出口４内の液柱は加
速され、容量流がその中に形成される。接続体２内の圧
力は流体抵抗とそれを通る流体とで決まるレベルまで降
下し、格納された容量の一部が放出されている。これ
は、準静的状態に相当する。
【００１９】供給された容量流が時間ｔ＝１において遮
られると、その慣性が最初、容量流を断つ真空と関連し
て、容量の収縮がそこで起こるまで、接続体２内に格納
された容量の供給から送られた、容量流の継続が起こ
る。この真空は、容量流が止まると接続体２内で持続す
る。容量流の方向は、それによって逆行し、その液体は
流出口４から分配器内に吸い戻される。それらの流出口
における残留液が除去される。
られると、その慣性が最初、容量流を断つ真空と関連し
て、容量の収縮がそこで起こるまで、接続体２内に格納
された容量の供給から送られた、容量流の継続が起こ
る。この真空は、容量流が止まると接続体２内で持続す
る。容量流の方向は、それによって逆行し、その液体は
流出口４から分配器内に吸い戻される。それらの流出口
における残留液が除去される。
【００２０】流出口における容量流ＶＡのこの挙動は、
流体共振回路の調整による。
流体共振回路の調整による。
【図１】多チャネル滴発生装置の概略設計構造を示す。
【図２】流出口を備えた分配器の設計構造の２つの断面
図を示す。
図を示す。
【図３】多チャネル滴発生装置の詳細な等価電気回路図
を示す。
を示す。
【図４】多チャネル滴発生装置の簡略化した等価電気回
路図を示す。
路図を示す。
【図５】計量装置と流出口とによって滴下された容量流
の特性を表す曲線を示す。
の特性を表す曲線を示す。
１ 計量装置 ２ 弾力性接続体 ３ 分配器 ４ 管状流出口 １２ 入口 １３ 出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セバスチアン ポーベリンク ドイツ連邦共和国 デー・07745 イェー ナ フーゴ・シュラーデ・シュトラーセ 38
Claims (1)
- 【請求項１】 計量装置（１）と、１つの入口（１２）
と複数の出口（１３）とを有する分配器（３）と、前記
計量装置（１）がそれを介して前記入口（１２）に接続
される弾力性接続体（２）とを備えた多チャネル滴発生
装置であって、前記入口（１２）が、圧力が均一に分割
されるように、瀑落Ｔ状片から構成された平面チャネル
システムを介して前記出口（１３）に接続され、前記出
口（１３）には管状流出口（４）があり、その断面が前
記分配器（３）内のチャネルの断面よりも小さく、その
長さおよび断面が弾力性のある接続体（２）の弾力性、
長さ、および断面と、前記計量装置（１）の搬送速度と
調整されるので、動的作用を有し、故に非接触液体滴下
となり、続いて前記流出口（４）を完全に空にすること
ができる、多チャネル滴発生装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19911456:0 | 1999-03-08 | ||
| DE19911456A DE19911456A1 (de) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | Mehrkanal-Tropfengenerator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258438A true JP2000258438A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=7901017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000056122A Pending JP2000258438A (ja) | 1999-03-08 | 2000-03-01 | 多チャネル滴発生装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1036594B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000258438A (ja) |
| DE (2) | DE19911456A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7379832B2 (en) | 2002-11-26 | 2008-05-27 | Cybio Ag | Multi-channel metering apparatus with automatic calibration |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10000691A1 (de) * | 2000-01-10 | 2001-07-26 | Fraunhofer Ges Forschung | Mikro-Düsen-System |
| DE10236029A1 (de) | 2002-08-02 | 2004-02-19 | Cybio Systems Gmbh | Einrichtung zum Dispensieren und Beobachten der Lumineszenz von Einzelproben in Multiprobenanordnungen |
| ITMI20031900A1 (it) * | 2003-10-03 | 2005-04-04 | Delta Biolog S R L | Dispositivo per la distribuzione e l'aspirazione uniforme di piccole quantita' di fluidi. |
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