LU100331B1 - Verfahren zum Ausgeben einer Flüssigkeit - Google Patents

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Jonas Schöndube
Andre Gross
Michael MELL
Julian Riba
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Cytena Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben einer Flüssigkeit. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus einer Ausgabevorrichtung ausgegeben und eine Istposition der Flüssigkeit nach Ausgabe der Flüssigkeit aus der Ausgabevorrichtung ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Titel: Verfahren zum Ausgeben einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben einer Flüssigkeit. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausgeben einer Flüssigkeit.
Aus dem Stand der Technik sind Anwendungen im Bereich der Einzelzell-Genomik bekannt, bei denen ein Flüssigkeitstropfen mit einer darin enthaltenen Zelle in ein Behältnis eingebracht wird, in dem ein flüssiges Reagenz enthalten ist. Das flüssige Reagenz ist Teil der chemischen Reaktion, mithilfe dessen die DNA der Zelle zugänglich gemacht wird. Um die Zelle nicht zu beschädigen und/oder um die DNA der Zelle zugänglich zu machen, ist die Menge des in dem Behältnis enthaltenen Reagenz streng reguliert. So kommt es oftmals vor, dass nur ein Teil eines Behältnisbodens mit dem flüssigen Reagenz benetzt ist.
Bei der Ausgabe des Flüssigkeitstropfens aus einer Ausgabevorrichtung, die oberhalb des Behältnisses angeordnet ist, besteht das Problem, dass oftmals der ausgegebene Flüssigkeitstropfen neben das im Behältnis enthaltene Reagenz landet und es somit nicht zu der oben genannten chemischen Reaktion kommt. Dieses Problem ergibt sich, weil aufgrund der Bauteiltoleranzen der Ausgabevorrichtung, wie beispielsweise Fertigungstoleranzen, nicht gewährleistet ist, dass sich der Flüssigkeitstropfen ausschließlich in vertikaler Richtung bewegt.
Dabei erhöht sich die Gefahr, dass der Flüssigkeitstropfen neben dem im Behältnis befindlichen Reagenz landet, je größer die Distanz zwischen dem Behältnis und der Ausgabevorrichtung ist. Oftmals beträgt der Abstand zwischen der Ausgabevorrichtung und dem Behältnis ca. 15-25 mm (Millimeter), was bereits ausreichend ist, dass der Flüssigkeitstropfen aufgrund der in der Ausgabevorrichtung vorhandenen Bauteiltoleranzen neben dem Reagenz landen kann. Da die Bauteiltoleranzen der Ausgabevorrichtungen nicht bekannt sind, wird erst im Laborbetrieb festgestellt, ob der Flüssigkeitstropfen in das Reagenz abgelegt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren anzugeben mittels dem ermittelt werden kann, ob die ausgegebene Flüssigkeit auf eine vorgegebene Stelle abgelegt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkeit aus einer Ausgabevorrichtung ausgegeben und eine Istposition der Flüssigkeit nach Ausgabe der Flüssigkeit aus der Ausgabevorrichtung ermittelt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung anzugeben, mittels der ermittelt werden kann, ob die ausgegebene Flüssigkeit auf eine vorgegebene Stelle abgelegt werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist, durch eine Ausgabevorrichtung zum Ausgeben der Flüssigkeit und eine Auswertevorrichtung, die eine Istposition der Flüssigkeit nach Ausgabe der Flüssigkeit aus der Ausgabevorrichtung ermittelt.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch die Ermittlung der Istposition der Flüssigkeit ein Rückschluss darauf gezogen werden kann, ob die Flüssigkeit und/oder nachfolgend aus der Ausgabevorrichtung ausgegebene Flüssigkeiten an die gewünschte Stelle abgelegt werden können.
Die Menge der ausgegebenen Flüssigkeit kann vom Benutzer vorgegeben werden. Insbesondere kann die Ausgabe der Flüssigkeit derart erfolgen, dass die ausgegebene Flüssigkeit ein Flüssigkeitstropfen oder ein
Flüssigkeitsstrahl ist. Die Flüssigkeitsabgabe kann diskret erfolgen, wobei die Zeitabschnitte zwischen den einzelnen Flüssigkeitsabgaben vorgebbar und/oder einstellbar sind. Darüber hinaus kann die ausgegebene Flüssigkeit, insbesondere eine einzige, vorzugsweise biologische, Zelle enthalten. Insbesondere kann jede der ausgegebenen Flüssigkeiten, insbesondere eine einzige, vorzugsweise biologische, Zelle aufweisen.
Der Flüssigkeitstropfen kann einen Durchmesser von ca. 65 pm (Mikrometer) und/oder ein Volumen von ca. 150 pl (Pikoliter) aufweisen.
Die Flüssigkeit kann in einen Probenträger eingebracht werden. Darüber hinaus kann die Flüssigkeit auf einen Probenträger abgelegt werden. Der Probenträger kann ein Reagenz tragen. Mittels des Reagenzes kann die oben genannte chemische Reaktion durchgeführt werden kann. Das Reagenz kann beispielsweise ein Lysepuffer sein. Alternativ ist ein Probenträger möglich, der kein Reagenz trägt.
Der Probenträger kann als Behältnis ausgeführt sein, in dem das Reagenz angeordnet ist. Das Behältnis kann eine Öffnung aufweisen, die einen Durchmesser von beispielsweise 4 mm (Millimeter) aufweist. Außerdem kann das Behältnis schiefe Wände aufweisen, so dass sich der Querschnitt des Behältnisses verändert. Der Probenträger kann als Mikrotiterplatte ausgeführt sein, die eine Vielzahl von Behältnissen aufweist. Alternativ kann der Probenträger planar ausgeführt sein. Das Reagenz kann auf dem Probenträger angeordnet sein.
Bei einer besonderen Ausführung kann die Auswertevorrichtung eine Trajektorie der Flüssigkeit ermitteln. Darüber hinaus kann die Auswertevorrichtung prüfen, ob die Trajektorie durch eine Solllage läuft.
Durch die Ermittlung der Trajektorie der Flüssigkeit kann auf einfache Weise ermittelt werden, ob die ausgegebene Flüssigkeit auf eine vorgegebene
Stelle abgelegt wird. Die Trajektorie der Flüssigkeit hängt von den Bauteiltoleranzen der Ausgabevorrichtung ab. Dies bedeutet, dass die ermittelte Trajektorie die Bauteiltoleranzen berücksichtigt. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass ein Ablegen der ausgegebenen Flüssigkeit in beispielsweise ein im Probenträger befindliches Reagenz sichergestellt werden kann, wenn dazu, wie nachstehend näher ausgeführt ist, die ermittelte Trajektorie herangezogen wird.
Als Trajektorie wird die Bewegungsbahn verstanden, entlang der sich die Flüssigkeit nach der Ausgabe aus der Ausgabevorrichtung bis zu dem Auftreffen auf den Probenträger und/oder das Reagenz bewegt. Zudem entspricht die ermittelte Trajektorie der Bewegungsbahn von nachfolgenden mittels der Ausgabevorrichtung ausgegebenen Flüssigkeiten. Somit ist anhand der Ermittlung der Trajektorie einer ausgegebenen Flüssigkeit die Bewegungsbahn von aus der Ausgabevorrichtung nachfolgend ausgegebenen Flüssigkeiten bekannt.
Der Probenträger kann die Solllage aufweisen. Dies kann sich bei Fällen anbieten, bei denen der Probenträger kein Reagenz trägt. Alternativ oder zusätzlich kann das Reagenz die Solllage aufweisen. Die Solllage kann einen Sollpunkt aufweisen. Bei diesem Fall wird geprüft, ob die Trajektorie durch den Sollpunkt läuft. Alternativ kann die Solllage eine Sollfläche aufweisen. Bei diesem Fall wird geprüft, ob die Trajektorie die Sollfläche schneidet und somit durch die Solllage läuft.
Bei einer besonderen Ausführung kann die Vorrichtung eine Aufnahmevorrichtung aufweisen. Die Aufnahmevorrichtung kann zur Ermittlung der Istposition der Flüssigkeit, insbesondere von zwei Raumrichtungen der Istposition, wenigstens eine Abbildung der aus der Ausgabevorrichtung ausgegebenen Flüssigkeit erzeugen. Insbesondere können mittels der Aufnahmevorrichtung mehrere Abbildungen der aus der Ausgabevorrichtung ausgegebenen Flüssigkeit erzeugt werden. Die Abbildungen können zu unterschiedlichen Zeitpunkten in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Flüssigkeitsabgabe erzeugt werden. Insbesondere kann eine Abbildung erzeugt werden, bevor die Flüssigkeit auf den Probenträger und/oder das Reagenz trifft.
Dadurch können unterschiedliche Istpositionen der ausgegebenen Flüssigkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt werden. Die Erzeugung der mehreren Abbildungen erfolgt bei gleichen Fokus-Einstellungen der Aufnahmevorrichtung. Dies bedeutet, dass sich bei der Erzeugung der mehreren Abbildungen die Lage des Fokus, insbesondere einer Fokalebene, der Aufnahmevorrichtung nicht ändert. Als Fokalebene wird eine Ebene verstanden, die einen Fokus der Aufnahmevorrichtung aufweist und zumindest einen Bereich aufweist, der senkrecht zu einer optischen Achse der Aufnahmevorrichtung steht. Die Fokalebene kann einen leicht gekrümmten Verlauf aufweisen, was auch kompensiert werden kann.
Darüber hinaus kann die Aufnahmevorrichtung jeweils wenigstens eine Abbildung, insbesondere mehrere Abbildungen pro ausgegebener Flüssigkeit, von mehreren aufeinander folgenden ausgegebenen Flüssigkeiten, insbesondere mehrerer aufeinander folgender Flüssigkeitstropfen, erzeugen. Dabei kann der Zeitpunkt der Erzeugung der Abbildung durch die Aufnahmevorrichtung von dem Zeitpunkt der Flüssigkeitsabgabe abhängen. Dieses Verfahren bietet sich an, wenn die ausgegebene Flüssigkeit sich so schnell bewegt, dass nicht mehr als eine Abbildung pro ausgegebener Flüssigkeit erzeugt werden kann.
So kann bei einer ersten ausgegebenen Flüssigkeitsmenge die Abbildung zu einem Zeitpunkt nach der Flüssigkeitsabgabe erzeugt werden. Bei einer darauffolgenden zweiten ausgegebenen Flüssigkeitsmenge kann die Abbildung zu einem anderen Zeitpunkt nach der Flüssigkeitsabgabe erzeugt werden. Die Erzeugung der Abbildungen erfolgt bei jeder ausgegebenen Flüssigkeit bei gleichen Fokus-Einstellungen. Im Ergebnis kann für eine Vielzahl von ausgegebenen Flüssigkeiten die jeweilige Istposition zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt werden. Die ausgegebenen Flüssigkeiten können Bestandteil derselben Probe und somit vom gleichen Typ sein. Darüber hinaus kann die ausgegebene Flüssigkeitsmenge bei aufeinander folgenden Flüssigkeitsabgaben gleich sein.
Darüber hinaus kann die Aufnahmevorrichtung zur Ermittlung der Istposition der Flüssigkeit, insbesondere in einer dritten Raumrichtung, wenigstens eine erste andere Abbildung der aus der Ausgabevorrichtung ausgegebenen Flüssigkeit und wenigstens eine zweite andere Abbildung der aus der Ausgabevorrichtung ausgegebenen Flüssigkeit erzeugen.
Ein Fokus der Aufnahmevorrichtung ist beim Erzeugen der ersten anderen Abbildung, insbesondere entlang der optischen Achse der Aufnahmevorrichtung, versetzt zu dem Fokus der Aufnahmevorrichtung beim Erzeugen der zweiten anderen Abbildung angeordnet. Insbesondere ist die Fokalebene der Aufnahmevorrichtung beim Erzeugen der ersten anderen Abbildung, insbesondere entlang der optischen Achse der Aufnahmevorrichtung, versetzt und/oder verdreht zu der Fokalebene der Aufnahmevorrichtung beim Erzeugen der zweiten anderen Abbildung angeordnet.
Die Aufnahmevorrichtung kann zur Ermittlung der Istposition der Flüssigkeit auch noch weitere andere Abbildungen erzeugen. Dabei werden die anderen Abbildungen dadurch erzeugt, dass der Fokus, insbesondere die Fokalebene, entlang der optischen Achse jeweils verschoben und/oder verdreht wird.
Dabei kann die erste andere Abbildung die zuvor genannte Abbildung sein. Dies bietet den Vorteil, dass durch Erzeugung von genau zwei Abbildungen, nämlich der Abbildung und der zweiten Abbildung die Istposition der Flüssigkeit in drei Raumrichtungen ermittelt werden kann.
Außerdem kann mittels der Aufnahmevorrichtung jeweils wenigstens eine erste andere Abbildung und wenigstens eine zweite andere Abbildung von mehreren aufeinander folgenden ausgegebenen Flüssigkeiten erzeugt werden.
Darüber hinaus ist es möglich, dass mehrere erste andere Abbildungen und/oder mehrere zweite andere Abbildungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugt werden. Die Zeitpunkte der Erzeugung der einzelnen ersten anderen Abbildungen und/oder der einzelnen zweiten anderen Abbildungen können von dem Zeitpunkt der Flüssigkeitsabgabe abhängen. Dadurch kann die Istposition der Flüssigkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten, insbesondere ab Flüssigkeitsabgabe, ermittelt werden.
Die Vorrichtung kann zum Verschieben des Fokus, insbesondere der Fokalebene, der Aufnahmevorrichtung eine Verschiebevorrichtung aufweisen. Dabei kann mittels der Verschiebevorrichtung die Aufnahmevorrichtung im Ganzen und/oder der Probenträger verschoben werden. Alternativ ist es möglich, dass die Verschiebevorrichtung ein Objektiv der Aufnahmevorrichtung verschiebt und/oder die Form einer Linse verändert. Die Aufnahmevorrichtung kann eine Kamera sein und/oder ein Stroboskop aufweisen.
Die Vorrichtung kann eine weitere Aufnahmevorrichtung aufweisen. Die andere Aufnahmevorrichtung kann wenigstens eine weitere Abbildung erzeugen. Die Fokalebene der weiteren Aufnahmevorrichtung kann verdreht zu der Fokalebene der Aufnahmevorrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann die weitere Aufnahmevorrichtung derart angeordnet sein, dass die optische Achse der Aufnahmevorrichtung und die weitere optische Achse der weiteren Aufnahmevorrichtung senkrecht zueinanderstehen. Durch das Vorsehen einer weiteren Aufnahmevorrichtung lässt sich die Trajektorie der ausgegebenen Flüssigkeit noch genauer und/oder auch ohne Verschieben der Fokalebene ermitteln als bei nur einer einzigen Aufnahmevorrichtung.
Die Auswertevorrichtung kann eine Istposition der Flüssigkeit in einer ersten Raumrichtung und einer zweiten Raumrichtung in der Abbildung ermitteln. Die erste Raumrichtung kann senkrecht zu der zweiten Raumrichtung verlaufen. Bei Ausführungen, bei denen mehrere Abbildungen erzeugt werden, kann die Auswertevorrichtung in jeder der Abbildungen eine Istposition der Flüssigkeit in der ersten und zweiten Raumrichtung ermitteln.
Bei einer Erzeugung einer Vielzahl von Abbildungen kann ein Mittelwert der Istposition der Flüssigkeit und/oder ein Mittelwert von mehreren aufeinander folgenden Flüssigkeiten in der ersten und zweiten Raumrichtung ermittelt werden. Dadurch kann eine Streuung der Istposition in der ersten und zweiten Raumrichtung kompensiert werden. Dieses Vorgehen bietet sich dann an, wenn die Zeitabschnitte zwischen der Erzeugung der Abbildungen sehr kurz sind.
Die Auswertevorrichtung kann zur Bestimmung der Istposition der Flüssigkeit in einer dritten Raumrichtung eine Bildeigenschaft, insbesondere dieselbe Bildeigenschaft, der ersten anderen Abbildung und der zweiten anderen Abbildung ermitteln. Die Bildeigenschaft kann die Schärfe und/oder der Kontrast und/oder Konturkontrast und/oder die Frequenzverteilung im Bild sein. Weiterhin kann ein Phasenvergleich oder eine Interferenzmessung vorgenommen werden. So ist die Abbildung umso schärfer, je kürzer der Abstand der Probe zum Fokus, insbesondere zur Fokalebene, ist. Somit kann auf einfache Weise durch Ermittlung einer Bildeigenschaft ein Rückschluss zu der Istposition der Flüssigkeit und/oder die Istpositionen der mehreren aufeinanderfolgenden Flüssigkeiten in der dritten Raumrichtung gezogen werden.
Bei Ausführungen, bei denen mehr als zwei andere Abbildungen erzeugt werden, erhöht sich die Genauigkeit der Istpositionsbestimmung in der dritten Raumrichtung. Die dritte Raumrichtung steht zur ersten Raumrichtung und zu der zweiten Raumrichtung senkrecht. Darüber hinaus weist die dritte Raumrichtung in die gleiche Richtung wie die optische Achse der Aufnahmevorrichtung.
Die durch die weitere Abbildungsvorrichtung erzeugten weiteren Abbildungen und/oder ersten weiteren Abbildungen und/oder zweiten weiteren Abbildungen können ebenfalls zur Ermittlung der Istposition der Flüssigkeit herangezogen werden. Die Auswertevorrichtung kann diese analog zu den durch die Aufnahmevorrichtung erzeugten Abbildungen und/oder erste andere Abbildungen und/oder zweite andere Abbildungen auswerten. Durch Berücksichtigung der durch die Aufnahmevorrichtung und die weiteren Aufnahmevorrichtungen erzeugten Abbildungen lässt sich die Istposition der Flüssigkeit genau ermitteln.
Die Auswertevorrichtung kann außerdem eine Istposition der Ausgabevorrichtung ermitteln. Die Ermittlung der Istposition in allen drei Raumrichtungen der Ausgabevorrichtung kann analog zur Ermittlung der Istposition der Flüssigkeitsmenge erfolgen. Insbesondere kann die Ermittlung der Istposition der Ausgabevorrichtung mittels der erzeugten wenigstens einen Abbildung und/oder wenigstens einen anderen Abbildung ermittelt werden. Alternativ kann die Istposition der Ausgabevorrichtung auf einem anderen Weg bestimmt und/oder durch den Benutzer eingegeben werden. Die Ausgabevorrichtung kann beispielsweise als Piezodispenser ausgeführt sein.
Bei einer besonderen Ausführung kann die Auswertevorrichtung die Trajektorie auf Basis der ermittelten Istposition der Flüssigkeit und/oder der Istpositionen der Flüssigkeiten und der ermittelten Istposition der Ausgabevorrichtung ermitteln.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertevorrichtung die Trajektorie auf Basis der bestimmten Istposition der ausgegebenen Flüssigkeit und/oder der Istpositionen der ausgegebenen Flüssigkeiten zu einem ersten Zeitpunkt und der ermittelten Istposition der ausgegebenen Flüssigkeit und/oder der Istpositionen der ausgegebenen Flüssigkeiten zu einem zweiten Zeitpunkt ermitteln. Dies ist insbesondere bei den Ausführungen möglich, bei denen mehrere Abbildungen und/oder mehrere erste andere Abbildungen und mehrere zweite andere Abbildungen mittels der Aufnahmevorrichtung erzeugt werden.
Im Ergebnis kann die Auswertevorrichtung auf Basis der ermittelten Istpositionen der Flüssigkeit die Trajektorie der Flüssigkeit in allen drei Raumrichtungen ermitteln. Die Ermittlung kann auf Basis einer Inter-und/oder Extrapolation der ermittelten des Istpositionen der Flüssigkeitsmenge erfolgen. Dabei ist eine lineare Inter- und/oder Extrapolation, bei der die Trajektorie einen linearen Verlauf aufweist, möglich. Alternativ kann eine parabolische Inter- und/oder Extrapolation, die zu einem parabolischen Verlauf der Trajektorie führt, durchgeführt werden. Weiterhin können noch andere Formen der Trajektorie berücksichtigt werden.
Da sich die Bauteiltoleranzen der Ausgabevorrichtung im Laufe der Zeit nicht signifikant verändern, sind auch die Bewegungspfade der der Flüssigkeit nachfolgenden auszugebenden Flüssigkeiten bekannt. Dies bedeutet, dass basierend auf der ermittelten Trajektorie eine Vorhersage über die Trajektorien der zukünftig auszugebenden Flüssigkeiten möglich ist.
Die Prüfung, ob die Trajektorie durch die Solllage läuft, kann durch den Benutzer der Vorrichtung manuell, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Anzeigevorrichtung, die die Trajektorie anzeigt, durchgeführt werden. Alternativ kann die Prüfung automatisch mittels der, insbesondere elektrischen oder elektronischen, Auswertevorrichtung erfolgen.
Darüber hinaus kann mittels der Auswertevorrichtung geprüft werden, ob mittels der Ausgabevorrichtung nur eine einzige Flüssigkeit ausgegeben wird. Sofern in der Abbildung und/oder in der ersten anderen Abbildung und/oder der zweiten anderen Abbildung mehr als eine Flüssigkeit dargestellt ist, wird die Ermittlung der Trajektorie der Flüssigkeit beendet und die Dispensierparameter angepasst, so dass nur ein einziger Flüssigkeitstropfen pro Flüssigkeitsausstoß oder Flüssigkeitsstrahl pro Flüssigkeitsausstoß erzeugt wird.
Die Vorrichtung kann eine Versetzvorrichtung aufweisen, die die Ausgabevorrichtung und/oder den Probenträger in eine andere Stellung bewegt, wenn, insbesondere durch die Auswertevorrichtung, ermittelt wird, dass die Trajektorie nicht durch die Solllage läuft. Insbesondere kann die Versetzvorrichtung die Ausgabevorrichtung in die andere Stellung bewegen, bei der die Trajektorie durch die Solllage läuft. Alternativ kann die Vorrichtung eine Versetzvorrichtung, die die Ausgabevorrichtung bewegt, und eine weitere Versetzvorrichtung aufweisen, die den Probenträger bewegt. Dabei werden die Ausgabevorrichtung und der Probenträger soweit bewegt, bis ermittelt wird, dass die Trajektorie nicht mehr durch die Solllage läuft. Dadurch wird erreicht, dass die, beispielsweise im Laborbetrieb, mittels der Ausgabevorrichtung ausgegebene Flüssigkeit in das durch den Probenträger getragene Reagenz bei der gewünschten Stelle abgelegt wird.
Bei einer besonderen Ausführung kann, insbesondere mittels der Auswertevorrichtung, wenigstens einmal geprüft werden, ob die Istposition der ausgegebenen Flüssigkeit mit einer anderen Solllage übereinstimmt. Die Prüfung kann in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt werden und/oder erfolgen, bevor die Flüssigkeit auf den Probenträger und/oder das Reagenz trifft. Die andere Solllage kann in einem, insbesondere elektrischen oder elektronischem, Speicher der Vorrichtung gespeichert sein.
Die andere Solllage kann Daten hinsichtlich der Raumlage der Flüssigkeiten, insbesondere abhängig von dem Zeitpunkt ab der Flüssigkeitsabgabe enthalten. Sofern die Istposition der ausgegebenen Flüssigkeit mit der hinterlegten Raumlage nicht übereinstimmt, erkennt die Auswertevorrichtung, dass die aus der Ausgabevorrichtung ausgegebene Flüssigkeit nicht auf der gewünschten Stelle abgelegt werden kann. Dementsprechend wird die Ausgabevorrichtung soweit verschoben, dass die Istposition, insbesondere der in einem nachfolgenden Schritt, ausgegebene Flüssigkeit mit der Solllage übereinstimmt. Für den Fall, dass die Istposition der ausgegebenen Flüssigkeit mit der anderen Solllage übereinstimmt, wird die Ausgabevorrichtung nicht verschoben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mehrmals hintereinander durchgeführt werden. Dazu werden mittels der Ausgabevorrichtung nacheinander die Flüssigkeiten ausgegeben. Dabei ist der zeitliche Abstand zwischen der Ausgabe von zwei Flüssigkeiten derart gewählt, dass in der Abbildung und/oder in der ersten anderen Abbildung und/oder in der zweiten anderen Abbildung jeweils nur ein einziger Flüssigkeitstropfen dargestellt ist.
Dabei wird für jede ausgegebene Flüssigkeit das oben beschriebene Verfahren durchgeführt, um die jeweilige Trajektorie zu ermitteln. Die einzelnen Trajektorien können gemittelt werden, um eine einzige Trajektorie zu erhalten. Darüber hinaus ist es denkbar, dass nach einer vorgegebenen Betriebszeit und/oder einer vorgegebenen Anzahl an ausgegebenen Flüssigkeiten der Vorrichtung die Trajektorie erneut ermittelt wird. Dadurch kann vermieden werden, dass beispielsweise aufgrund eines Bauteilverschleißes während des Laborbetriebs die ausgegebene Flüssigkeit nicht an die gewählte Position abgelegt wird.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Frontansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und einem Probenträger,
Fig. 2 eine Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und
Fig. 3 eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei der die Ausgabevorrichtung verschoben ist,
Fig. 4 eine Frontansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und dem Probenträger.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zum Einbringen einer Flüssigkeit in Form eines Flüssigkeitstropfens 1 in einen Probenträger 2, der als Behältnis ausgeführt ist, weist eine Ausgabevorrichtung 3 zum Ausgeben des Flüssigkeitstropfens 1 und eine in Figur 2 dargestellte Auswertevorrichtung 6 auf. In dem Probenträger 2 ist ein, insbesondere flüssiges, Reagenz 8 angeordnet, das nur einen Teil eines Probenträgerbodens 9 benetzt. Die Auswertevorrichtung 6 ermittelt eine Istposition I, nachdem der Flüssigkeitstropfen 1 aus der Ausgabevorrichtung 6 ausgetreten ist. Darüber hinaus ermittelt die Auswertevorrichtung 6 eine in Figur 1 gestrichelt dargestellte Trajektorie 4 des Flüssigkeitstropfens 1 auf Basis der ermittelten Istposition I des Flüssigkeitstropfens 1. Die Auswertevorrichtung 6 prüft, ob die Trajektorie 4 durch eine vorgegebene Solllage S läuft. Der Probenträgerboden 9 weist die Solllage S auf. Insbesondere entspricht die Solllage S einem Sollpunkt in der einer Mitte des Probenträgerbodens 9. Die Solllage S ist jedoch nicht auf den Sollpunkt beschränkt.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, schneidet die Trajektorie 4 den Probenträgerboden 9 in einem Schnittpunkt E, der beabstandet zu der Solllage S liegt. Dies bedeutet, dass der aus der Ausgabevorrichtung 3 ausgegebene Flüssigkeitstropfen 1 in dem Probenträger 2 nicht in der gewünschten Stelle abgelegt wird und neben dem Reagenz 8 landen wird.
Zum Ermitteln der Trajektorie 4 wird mittels einer in Figur 2 dargestellten Aufnahmevorrichtung 5 zu einem ersten Zeitpunkt eine Abbildung der Vorrichtung, des aus der Ausgabevorrichtung 3 ausgetretenen Flüssigkeitstropfens 1, der mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, und des Probenträgers 2 erzeugt. Anschließend wird mittels der Aufnahmevorrichtung 6 zu einem zweiten Zeitpunkt eine Abbildung der Vorrichtung, des aus der Ausgabevorrichtung 3 ausgetretenen Flüssigkeitstropfens 1 der mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, und des Probenträgers 2 erzeugt. Die Abbildung beinhaltet eine Ebene, die sich in einer ersten Raumrichtung x und einer zweiten Raumrichtung y erstreckt.
Alternativ oder zusätzlich wird mittels der Aufnahmevorrichtung 6 zu einem zweiten anderen Zeitpunkt eine Abbildung der Vorrichtung, eines anderen aus der Ausgabevorrichtung 3 ausgetretenen Flüssigkeitstropfens I und des Probenträgers 2 erzeugt. Dies bietet sich an, wenn sich der Flüssigkeitstropfen 1 so schnell bewegt, dass keine zwei Abbildungen erzeugt werden können. Die Istposition I des Flüssigkeitstropfens 1 zum ersten Zeitpunkt unterscheidet sich von der Istposition I des Flüssigkeitstropfens 1 zum zweiten Zeitpunkt. Dabei verläuft eine optische Achse 7 (in Figur 2 gezeigt) senkrecht zu der Abbildung bzw. den Abbildungen.
Die Auswertevorrichtung 6 ermittelt in der ersten Abbildung die Istposition I des Flüssigkeitstropfens 1 in der ersten Raumrichtung x und der zweiten Raumrichtung y. Darüber hinaus ermittelt die Auswertevorrichtung 6 in der zweiten Abbildung die Istposition I des gestrichelt dargestellten Flüssigkeitstropfens I in der ersten Raumrichtung x und der zweiten Raumrichtung y.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung. In Figur 2 sind die Aufnahmevorrichtung 1 und die Auswertevorrichtung 6 dargestellt. Dabei kommuniziert die Auswertevorrichtung 6 mittels wenigstens einer elektrischen Leitung datentechnisch mit der Aufnahmevorrichtung 1. Insbesondere werden die mit der Aufnahmevorrichtung 1 erzeugten Abbildungen zur Auswertung an die Auswertevorrichtung 6 übermittelt.
Zur Ermittlung der Istposition I des Flüssigkeitstropfens 1 in einer dritten Raumrichtung z wird mittels der Aufnahmevorrichtung 5 eine erste andere Abbildung und eine zweite andere Abbildung erzeugt. Die erste andere Abbildung und die zweite andere Abbildung weisen analog zu der Abbildung eine Ebene auf, die sich in der ersten Raumrichtung x und der zweiten Raumrichtung y erstreckt. Die erste andere Abbildung und die zweite andere Abbildung unterscheiden sich voneinander in der Anordnung des Fokus, insbesondere der Fokalebenen F.
In Figur 2 ist eine erste Lage 10 der Aufnahmevorrichtung 5 gestrichelt und eine zweite Lage 11 der Aufnahmevorrichtung 5 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Die in der ersten Lage 10 angeordnete Aufnahmevorrichtung 5 wird entlang einer optischen Achse 7 in Richtung des Pfeils P mittels einer Verschiebevorrichtung 16 verschoben, um in die zweite Lage 11 zu gelangen. Dabei wird die erste andere Abbildung erzeugt, wenn die Aufnahmevorrichtung 5 in der ersten Lage 10 angeordnet ist. Die zweite andere Abbildung wird erzeugt, wenn die Aufnahmevorrichtung 5 in der zweiten Lage 11 angeordnet ist. Bei der Anordnung der Aufnahmevorrichtung 5 in der ersten Lage 10 ist der Flüssigkeitstropfen 1 in der Fokalebene F angeordnet.
Infolge der Verschiebung der Aufnahmevorrichtung 5 verschiebt sich auch die Fokalebene F der Aufnahmevorrichtung 5. Dies führt dazu, dass die erste andere Abbildung eine andere Bildeigenschaft, wie beispielsweise eine andere Schärfe des Flüssigkeitstropfens 1, aufweist als die zweite andere Abbildung. Da bei der ersten Lage 10 der Aufnahmevorrichtung 5 der Flüssigkeitstropfen 1 in der Fokalebene F angeordnet ist und bei der zweiten Lage 11 der Aufnahmevorrichtung 5 der Flüssigkeitstropfen 1 nicht in der Fokalebene F angeordnet ist, wird der Flüssigkeitstropfen 1 in der ersten anderen Abbildung schärfer dargestellt als in der zweiten anderen Abbildung.
Die Auswertevorrichtung 6 kann basierend auf der Bildeigenschaft der ersten anderen Abbildung und der Bildeigenschaft der zweiten anderen Abbildung die Istposition I des Flüssigkeitstropfens 1 in der dritten Raumrichtung z ermitteln. Auch wenn dies in Figur 2 nicht dargestellt ist, besteht die Möglichkeit, dass die Aufnahmevorrichtung 5 weiter entlang der optischen Achse 7 verschoben wird und mehr als zwei andere Abbildungen erzeugt werden.
Die Auswertevorrichtung 6 kann nun basierend auf den Istpositionen des Flüssigkeitstropfens 1 in den drei Raumrichtungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Trajektorie 4 des Flüssigkeitstropfens 1 ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertevorrichtung 6 für die Ermittlung der Trajektorie 4 eine Istposition der Ausgabevorrichtung 3 heranziehen. Die Istposition I der Ausgabevorrichtung 3 kann auf analoge Weise ermittelt werden, wie die Istposition I des Flüssigkeitstropfens 1 oder anderweitig bestimmt werden.
Die Trajektorie 4 wird auf Basis der ermittelten Istpositionen I des Flüssigkeitstropfens 1 extrapoliert. So kann bei Kenntnis der zwei Istpositionen des Flüssigkeitstropfens 1 zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Trajektorie 4 einer Geraden entsprechen, die die beiden Istpositionen aufweist. Die Trajektorie 4 kann alternativ durch andere Extrapolationsverfahren bestimmt werden.
Figur 3 zeigt eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Ausgabevorrichtung 3 verschoben ist. Dabei ist in Figur 3 eine Stellung 12 der Ausgabevorrichtung 3 gestrichelt dargestellt, die der in Figur 1 dargestellten Stellung der Ausgabevorrichtung 3 entspricht, bei der die Trajektorie 4 nicht durch die Solllage S läuft.
Außerdem ist in Figur 3 eine andere Stellung 13 der Ausgabevorrichtung 3 in durchgezogenen Linien dargestellt. In der anderen Stellung 13 ist die Ausgabevorrichtung 3 derart angeordnet, dass die Trajektorie 4 des Flüssigkeitstropfens 1 durch die Solllage S läuft.
Wie oben bereits beschrieben wurde, ermittelt die Auswertevorrichtung 6 die Trajektorie 4 des Flüssigkeitstropfens 1. Danach prüft die Auswertevorrichtung 6 oder der Benutzer der Vorrichtung, ob die Trajektorie 4 des Flüssigkeitstropfens 1 durch die Solllage S läuft. Ist dies nicht der Fall, wird die Ausgabevorrichtung 3 in Richtung des Pfeils P in ein bis drei Raumrichtungen so weit verschoben, bis die Trajektorie 4 des Flüssigkeitstropfens 1 durch die Solllage S läuft.
Die Verschiebung der Ausgabevorrichtung 4 erfolgt mittels einer Versetzvorrichtung 17. Dabei ist die Versetzvorrichtung 17 mit der Auswertevorrichtung 4 datentechnisch verbunden. Dabei wird die Versetzvorrichtung 17 die Ausgabevorrichtung 4 solange verschieben, bis ermittelt wird, dass die Trajektorie 4 durch die Solllage S läuft.
Auch wenn dies aus Figur 3 nicht ersichtlich ist, wird die Ausgabevorrichtung 3 auch entlang der dritten Raumrichtung z so weit verschoben, dass sichergestellt ist, dass die Trajektorie 4 des Flüssigkeitstropfens 1 durch das Reagenz 8 läuft.
Figur 4 zeigt eine Frontansicht auf die Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung darin, dass eine weitere Aufnahmevorrichtung 14 vorhanden ist. Die weitere Aufnahmevorrichtung 14 ist derart angeordnet, dass eine optische Achse 15 der weiteren Aufnahmevorrichtung 14 senkrecht zu der optischen Achse 7 der Aufnahmevorrichtung 5 verläuft.
Mittels der weiteren Aufnahmevorrichtung 14 kann eine Abbildung erzeugt werden, mittels der Rückschluss auf die Istposition des Flüssigkeitstropfens (1) in der zweiten Raumrichtung y und der dritten Raumrichtung z gezogen werden kann. Darüber hinaus kann die weitere Aufnahmevorrichtung 14 analog zur Aufnahmevorrichfung 5 entlang ihrer optischen Achse 15 bewegt werden, damit die Istposition des Flüssigkeitstropfens 1 in der ersten Raumrichtung x ermittelt werden kann. Die Verschiebung der weiteren Aufnahmevorrichtung 14 kann mittels einer weiteren Verschiebevorrichtung 19 realisiert werden.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Aufnahmevorrichtung 5, gemäß der die oben genannten Abbildungen ermittelt werden können.
Ein weiterer Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung besteht darin, dass die Vorrichtung eine weitere Versetzvorrichtung 18 zum Verschieben des Probenträgers 2 aufweist. Die weitere Versetzvorrichtung 18 ist mit der Auswertevorrichtung 4 datentechnisch verbunden. Nach der Ermittlung der Trajektorie 4 wird die Versetzvorrichtung 17 die Ausgabevorrichtung 3 und die weitere Versetzvorrichtung 18 wird den Probenträger 2 soweit verschieben, bis ermittelt wird, dass die Trajektorie 4 durch die Solllage S läuft.
In den Figuren nimmt die ausgegebene Flüssigkeit die Form eines Flüssigkeitstropfens 1 an. Die Vorrichtung kann auch betrieben werden, wenn die ausgegebene Flüssigkeit eine andere Form aufweist und beispielsweise ein Flüssigkeitsstrahl ist.
Bezugszeichenliste: 1 Flüssigkeitstropfen 2 Probenträger 3 Ausgabevorrichtung 4 Trajektorie 5 Aufnahmevorrichtung 6 Auswertevorrichtung 7 optische Achse der Aufnahmevorrichtung 8 Reagenz 9 Probenträgerboden 10 erste Lage der Aufnahmevorrichtung 11 zweite Lage der Aufnahmevorrichtung 12 Stellung der Ausgabevorrichtung 13 andere Stellung der Ausgabevorrichtung 14 weitere Aufnahmevorrichtung 15 optische Achse der weiteren Aufnahmevorrichtung 16 Verschiebevorrichtung 17 Versetzvorrichtung 18 weitere Versetzvorrichtung 19 weitere Verschiebevorrichtung E Schnittpunkt F Fokalebene I Istposition P Pfeil S Solllage x erste Raumrichtung y zweite Raumrichtung z dritte Raumrichtung

Claims (26)

1. Verfahren zum Ausgeben einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus einer Ausgabevorrichtung (3) ausgegeben und eine Istposition (I) der Flüssigkeit nach Ausgabe der Flüssigkeit aus der Ausgabevorrichtung (3) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trajektorie (4) der Flüssigkeit ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob die Trajektorie (4) durch eine Solllage (S) läuft.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Istposition (I) der Flüssigkeit wenigstens eine Abbildung der aus der Ausgabevorrichtung (3) ausgegebenen Flüssigkeit erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Istposition (I) der Flüssigkeit eine erste andere Abbildung des aus der Ausgabevorrichtung (3) ausgegebenen Flüssigkeit und mindestens eine zweite andere Abbildung des aus der Ausgabevorrichtung (3) ausgegebenen Flüssigkeit erzeugt werden, wobei eine Fokalebene (F) einer Aufnahmevorrichtung (5) beim Erzeugen der ersten anderen Abbildung versetzt und/oder verdreht zu der Fokalebene (F) der Aufnahmevorrichtung (5) beim Erzeugen der zweiten anderen Abbildung angeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste andere Abbildung die Abbildung ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Istposition (I) der Flüssigkeit in einer ersten Raumrichtung (x) und in einer zweiten Raumrichtung (y) in der Abbildung ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Istposition (I) der Flüssigkeit in einer dritten Raumrichtung (z) eine Bildeigenschaft der ersten anderen Abbildung und der mindestens einen zweiten anderen Abbildung ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Istposition (I) der Ausgabevorrichtung (3) ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Trajektorie (4) auf Basis der ermittelten Istposition (I) der Flüssigkeit und der ermittelten Istposition (I) der Ausgabevorrichtung (3) ermittelt wird und/oder dass b. die Trajektorie (4) auf Basis der ermittelten Istposition (I) der Flüssigkeit zu einem ersten Zeitpunkt und der ermittelten Istposition (I) der Flüssigkeit zu einem zweiten Zeitpunkt ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Ausgabevorrichtung (3) und/oder ein Probenträger (2) in eine andere Stellung (13) bewegt wird, wenn die Trajektorie (4) nicht durch die Solllage (S) läuft und/oder dass b. die Ausgabevorrichtung und/oder ein Probenträger (2) in eine andere Stellung bewegt wird, bei der die Trajektorie (4) durch die Solllage (S) läuft.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob die Istposition (I) mit einer anderen Solllage übereinstimmt.
13. Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Vorrichtung zum Ausgeben einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch eine Ausgabevorrichtung (3) zum Ausgeben der Flüssigkeit und eine Auswertevorrichtung (6), die eine Istposition (I) der Flüssigkeit nach Ausgabe der Flüssigkeit aus der Ausgabevorrichtung (3) ermittelt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (6) eine Trajektorie (4) der Flüssigkeit ermittelt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (6) ermittelt, ob die Trajektorie (4) durch eine Solllage (S) läuft.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine Aufnahmevorrichtung (5) zum Erzeugen a. einer Abbildung der aus der Ausgabevorrichtung (3) ausgegebenen Flüssigkeit und/oder b. einer ersten anderen Abbildung der aus der Ausgabevorrichtung (3) ausgegebenen Flüssigkeit und mindestens einer zweiten anderen Abbildung der aus der Ausgabevorrichtung (3) ausgegebenen Flüssigkeit.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch eine Verschiebevorrichtung (16) zum Verschieben eines Fokus der Aufnahmevorrichtung (5).
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch eine weitere Aufnahmevorrichtung (14), die wenigstens eine weitere Abbildung erzeugt, wobei eine Fokalebene der weiteren Aufnahmevorrichtung verdreht zu der Fokalebene (F) der Aufnahmevorrichtung (5) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (6) in mindestens einer Abbildung eine Istposition (I) der Flüssigkeit in einer ersten Raumrichtung (x) und in einer zweiten Raumrichtung (y) ermittelt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (6) zur Ermittlung der Istposition (I) der Flüssigkeit in einer dritten Raumrichtung (z) eine Bildeigenschaft der ersten anderen Abbildung und der zweiten anderen Abbildung ermittelt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (6) eine Istposition (I) der Ausgabevorrichtung (3) ermittelt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (6) a. die Trajektorie (4) auf Basis der ermittelten Istposition (I) der Flüssigkeit und der ermittelten Istposition (I) der Ausgabevorrichtung (3) ermittelt und/oder dass b. die Trajektorie (4) auf Basis der ermittelten Istposition (I) der Flüssigkeit zu einem ersten Zeitpunkt und der ermittelten Istposition (I) der Flüssigkeit zu einem zweiten Zeitpunkt ermittelt.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Probenträger (2) die Solllage (S) aufweist und/oder dass b. ein Reagenz (8) die Solllage (S) aufweist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24, gekennzeichnet durch eine Versetzvorrichtung (17) und/oder eine weitere Versetzvorrichtung (18), die a. die Ausgabevorrichtung (3) und/oder den Probenträger (2) in eine andere Stellung (13) bewegt, wenn die Auswertevorrichtung (6) ermittelt, dass die Trajektorie (4) nicht durch die Solllage (S) läuft und/oder die b. die Ausgabevorrichtung (3) und/oder den Probenträger (2) in eine andere Stellung (13) bewegt, bei der die Trajektorie (4) durch den Sollbereich (S) läuft.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (6) prüft, ob die Istposition (I) mit einer anderen Solllage übereinstimmt.
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