LU506763B1

LU506763B1 - Zusatzeinheit für eine Dispensiervorrichtung

Info

Publication number: LU506763B1
Application number: LU506763A
Authority: LU
Inventors: Frank Schwemmer; Jonas Schöndube; Friedrich Sarrazin
Original assignee: Larkwick Gmbh
Priority date: 2024-04-02
Filing date: 2024-04-02
Publication date: 2025-10-03
Also published as: WO2025209671A1; DE202024107562U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zusatzeinheit für eine Dispensiervorrichtung (2) mit min- estens einem Fluidpfad (40) zwischen einem Fluidreservoir (20) un einer Aus- lassdüse (42), welche mit dem Fluidpfad (40) fluidisch und/oder mechanisch ge- koppelt oder koppelbar ist, und welche im Betrieb der Dispensiervorrichtung (2) eine Zusatzfunktion ausführt.

Description

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 1

P240220LU-RF/TS/CSI LUS06763

Beschreibung

Zusatzeinheit für eine Dispensiervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Zusatzeinheit für eine Dispensiervorrichtung. Die Erfin- wo dung betrifft weiterhin ein Kartuschensystem für eine Dispensiervorrichtung eine

Dispensiervorrichtung, eine Software auf einem Datenträger, und eine Verwen- dung.

Dispensiervorrichiungen, wie beispielsweise Reagenzdispensierer, dienen dazu, + präzise Mengen von chemischen Reagenzien, Lösungen oder anderen Flüssigkei- ten in ein Zielgefäß oder auf eine Oberfläche zu applizieren. Solche Dispansiervor- richtungen können beispielsweise Flüssigkeitsmengen im Mikroliter- (ul) bis Nano- fiterbersich (nl) dispensieren. x Dispensiervorrichtungen können für eine Vielzahl von Anwendungen konzipiert sein, darunter die Befüllung von Mikrotiterplatten {engl microwell plates oder kurz well plates) für Hochdurchsatz-Screenings, das Hinzufügen von Reagenzien zu

Reaktionsansätzen in der chemischen Synthese oder die Dispensierung von Zel- len oder Kulturmedien in biologischen Kulturen. Vollautomatisierte Discensiervor- x richtungen sind hierbei in der Lage, aus mehreren parallelen Ausiassdusen (Dis- pensierspitzen) gleichzeitig mit hoher Präzision und Geschwindigkeit zu dispensie- ren.

Derartige Dispensiervorrichtungen weisen in der Regel eine Druckquelle als Fôr- « Cereinrichtung auf, um ein Fluid entlang eines Fluidpfads aus einem Fluidreservoir zu mindestens einer Auslassdise zu fördern. Derartige Druckquellen können bei- spielsweise Membranpumpen, akustische Dispensierung, Direktverdränger, z.B.

Spritzenpumpen oder Kolbenpumpen, Pipetien oder drucklufibetriebene nicht (Me2017\gsi-software\winpat5\docurment\3918513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

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Kontakt Dispensiersysteme sein. Die Druckquelle der Dispensiervorrichtung kann LUS06763 hierbei auch mit dem Reservoir gekoppelt sein. In solchen Ausführungen sind die

Fluidpfade zwischen Reservoir und Auslassdüse insbesondere ais Kanäle oder

Fluidieitungen ausgebildet.

Die Druckguelle ist jedoch häufig als eine Peristaltikpumpe (Schlauchpumpe) aus- geführt. Die Peristaltikpumpe fördert hierbei das Fluid durch komprimierende Be- wegung entlang eines verformbaren Schiauchs als Fluidpfad. Die Bewegung wird durch Pins, Rollen oder Räder eines Pumpenrotors erzeugt, die den Schlauch in i einer Wellenbewegung zusammendrücken und dadurch das Fluid innerhalb des

Schiauchs vorwärts bewegen.

Der Schlauch ist hierbei regelmäßig Teil einer Dispensierkartusche (auch Dispen- sierkassette genannt), welche als Verbrauchsgegenstand (engl: consumable) im + Bereich des Pumpenrotors angeordnet wird. Solche Dispensierkartuschen weisen eine Anzahl von parallelen Schläuchen auf, welche zwischen mindestens zwei

Kartuschenteilen geführt sind. Die Kartuschenteile dienen unter anderem der Mon- tage und Halterung an der Dispensiervorrichtung, wobei dis häufig im VWesentii- chen freiliegenden Schläuche auf dem Pumpenrotor zur Auflage kommen.

Bei derartigen Dispensiervorrichtungen beziehungsweise Dispensierkartuschen wird, wenn die Fluidpfade den gleichen Strômungsdurchmesser aufweisen, in je- dem der Fluidpfade die gleiche Fluidmenge gefôrdert, so dass aus den damit ge- koppelten Auslassdisen jeweils die gleiche Fluidmenge dispensiert wird. Die dis- x pensierte Fluidmenge ist somit lediglich durch den Strômungsdurchmesser der

Fluidpfade und den Druckquelien- oder Pumpenbetrieb steuerbar. Somit ist die

Dispensierung nicht auf dem Niveau der einzelnen Fluidpfade kontrollierbar,

Dadurch treten insbesondere bei Dispensierungen in Mikrotiterplatien Interpiatten-

Variationen {engl inter plate variability) und Intrapiaiten-Variationen (engl: intra « plate variability) auf. Außerdem lassen sich Randeffekte (engl: edge effect), sowie andere Effekte, weiche zu einer ungleichen dispensierten Fluidmengen, nicht ge- zielt ausgleichen, weil die einzelnen Schläuche oder Fluidpfade nicht einzeln steu- erbar sind.

QT Agsi-softwarewinpatidosumenti3t 6513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

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Unter einem „Randeffekt“ ist hier und im Folgenden insbesondere das Phänomen zu verstehen, bei weichem die randseitigen und/oder in der Nähe eines Rands ge- legenen Aufnahmen (Randaufnahmen) einer Mikroplatie unterschiedliche physika- s lische und biologische Eigenschaften im Vergleich zu den zentral gelegenen Auf- nahmen (Zentralaufnahmen) aufweisen. Dies kann zu Variationen in der Tempera- tur, der Verdunstungsrate und anderen Umgebungsbedingungen führen, die wie- derum die Konzentration der in den Randaufnahmen befindlichen Lösungen oder

Suspensionen, das Zellwachstum oder die Reaktionskinetik besinflussen kônnen. wo Solche Randeffekte sind besonders relevant bei langfristigen Inkubationen oder bei Verfahren, die eine präzise Kontrolle der experimentellen Bedingungen erfor- dern, da soiche Randeffekte die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der experi- mentellen Ergebnisse beeinträchtigen. 1 Unter einer ,Interplatien-Variation” ist hier und im Folgenden insbesondere die Va- riabilitat oder Schwankung der experimentellen Ergebnisse zwischen verschiede- nen Mikrotiterplatien zu verstehen, die unter scheinbar identischen Bedingungen behandelt wurden. Diese Variabilität kann die Vergleichbarkeit und Reproduzier- barkeit von experimentellen Daten beeinträchtigen und ist daher ein wichtiger As- x pekt, der bei der Planung und Auswertung von Experimenten, insbesondere bei

Hochaurchsatz-Screening-Verfahren, berücksichtigt werden muss.

Unter einer „Intraplatten-Variation“ ist hier und im Folgenden insbesondere die Va- riabilität oder Schwankung der experimentellen Ergebnisse innerhalb einer einzel- x nen Mikrotiterplatte zu verstehen. Diese Variabilität kann auf unterschiedliche Fak- toren zurückzuführen sein, wie beispielsweise nicht einheitliche Verteilung von Re- agenzien oder Proben in den Aufnahmen, sowie den vorstehend erwähnten Rand- effekt, der die Randaufnahmen anders beeinflusst als die Zentralaufnahmen. so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Zusatzein- heit für eine Dispensiervorrichtung anzugeben. Vorzugsweise soll die Zusatzein- heit eine erweiterte Funktionalität für die Dispensiervorrichtung bereitstellen, wel- che insbesondere dazu beitragen soll, Randeffekte sowie Intra- und Interplatien-

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Variationen zu reduzieren. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, LUS06763 eine besonders geeignete Software, ein besonders gesignetes Kartuschensystem, eine besonders geeignete Dispensiervorrichtung sowie besonders geeignete Ver- wendungen anzugeben.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Zusatzeinheit mit den Merkmalen des Änspruchs 1, hinsichtlich der Software mit den Merkmalen des Anspruchs 12, hinsichtlich des

Kartuschensystems mit den Merkmalen des Anspruchs 13, hinsichtlich der Dis- pensiervorrichiung mit den Merkmalen des Anspruchs 18, und hinsichtlich der Ver- wo wendung mit den Merkmalen des Anspruchs 19 erfindungsgemäß gelöst. Vorteil- hafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen

Ansprüche (Unteransprüche).

Die im Hinblick auf die Zusatzeinheit angeführten Vorteile und Ausgestaltungen 1 sind sinngemäß auch auf die Software und/oder auf das Kartuschensystem und/oder die Dispensiervorrichtung und/oder die Verwendung übertragbar und umgekehrt.

Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die x mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als

Alternativen zueinander ausgebildet sein können.

Die erfindungsgemäße Zusatzeinheit ist für eine Dispensiervorrichtung vorgese- hen sowie dafür geeignet und eingerichtet, Unter einer Dispensiervorrichtung ist x hier und im Folgenden insbesondere eine Vorrichtung zu verstehen, mittels wel- cher Fluide in Aufnahmen einer Mikrotiterplatte dispensiert werden, vorzugsweise mit dispensierten Fluidmengen im Mikroliter- bis Nanoliterbersich, Die Dispensier- vorrichtung weist hierbei zumindest einen Fluidpfad zwischen einem Fluidreservoir und einer Auslassdûse auf. Die Zusatzeinheit ist hierbei dazu vorgesehen und ein- « gerichtet fluidisch und/oder mechanisch mit dem Fluidpfad gekoppelt zu sein oder mit diesem gekoppelt zu werden.

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Unter „Auidisch gekoppelt“ ist in diesem Zusammenhang insbesondere zu verste- LUS06763 hen, dass die Zusatzeinheit mit dem Fluidpfad, und damit insbesondere mit dem darin enthaltenen Fluid, interagiert oder wechselwirkt. Beispielsweise kann die Zu- satzeinheit zumindest abschnittsweise in den Fluidpfad geschaltet sein, so dass s ein in dem Fluidpfad geführtes Fluid abschnittsweise durch oder entlang der Zu- satzeinheit strömt. Die Zusatzeinheit kann auch mit physikalischen Eigenschaften, wie z.B. Druck oder Druckverteilung, Strömungsgeschwindigkeit, -profil oder -rich- tung, Partikel- oder Blasenkonzentration, Farbe, Transparenz, Brechzahl, Viskosi- tät, Leitfähigkeit etc, des Fluldpfads oder des darin enthaltenen Fluids interagie- wo ren oder wechselwirken. Insbesondere kann die Zusatzeinheit diese physikali- schen Eigenschaften messen, beeinflussen oder verändern.

Unter „mechanisch gekoppelt“ ist in diesem Zusammenhang insbesondere zu ver- stehen, dass die Zusatzeinheit von außen mit dem Fluidpfad gekoppelt wird. Die + Zusatzeinheit hat bei einer rein mechanischen Kopplung im Wesentlichen keinen direkten oder unmittelbaren Kontakt mit dem geführten Fluid, sondern lediglich mit dem Fluidpfad oder dessen Komponenten, Die mechanische Kopplung kann hier- bei direkt oder unmittelbar erfolgen. Ebenso denkbar ist eine mittelbare mechani- sche Kopplung mit dem Fluidpfad, beispielsweise über die Dispensiervorrichtung x oder eine Komponente hiervor.

Bei einer fluidischen und mechanischen Kopplung weist die Zusatzeinheit sowohl

Abschnitte auf, in weicher das Fluid geführt ist, als auch Abschnitte, in weicher die

Zusatzeinheit von außen mit dem Fluidpfad gekoppelt ist.

Die Zusatzeinheit ist erfindungsgemäß dazu vorgesehen und eingerichtet im Be- trieb der Dispensiervorrichtung mindestens eine Zusatzfunktion auszuführen. Un- ter einer „Zusatzfunktion“ ist hier und im Folgenden insbesondere eine zusätzliche oder ergänzende Funktion zu verstehen, welche über die grundlegende Förderung « und Dispensierung von Fluiden hinausgeht, und somit die Flexibilität und Funktio- nalität einer damit ausgestatteten Dispensiervorrichtung erweitert, Die Zusatzfunk- tion ist insbesondere dazu vorgesehen und ausgestaltet Randeffekte und/oder In- terplatten- und/oder intraplatten-Variationen zu reduzieren.

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Die Zusatzeinheit ist also als ein Add-On für Dispensiervorrichtungen ausgeführt, mittels weichen die Dispensiervorrichtungen (auch nachträglich) mit einer erweiter- ten Funktionalität ausgestattet werden, um ausgestaltet Randeffekte und/oder In- s terplatten- und/oder Intraplatten-Variationen zu reduzieren oder vollständig zu ver- meiden.

In einer vorteilhaften Ausführung weist die Zusatzeinheit einen Controller zur

Durchführung der Zusatzfunktion auf. Mit anderen Worten weist die Zusatzeinheit wo hierbei beispielsweise einen Controller (das heißt einem Steuergerät) auf, mittels weichem die Zusatzfunktion steuerbar und/oder regelbar ist. Der Controller ist hierbei allgemein — programm- und/oder schaltungstechnisch — zur Durchführung der jeweiligen Zusatzfunktion geeignet und eingerichtet, Sofern die Zusatzeinheit mehrere Zusatzfunktionen realisiert, kann der Controller auch dafür ausgeführt + sein, mehrere oder sogar jede dieser Zusatzfunktionen durchzuführen. Alternativ ist für jede Zusatzfunktion ein eigener Controller vorgesehen.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Controller zumindest im Kern durch einen Mikrocontroller mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebil- x det, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass die Zusatzfunktion— gegebenenfalls in Interaktion mit einem Benutzer — bei Ausführung der Betriebssoftware in dem Mikrocontroller automatisch durch- geführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch x durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, wie zum Beispiel einem anwendungsspezifischen integrierten Schaitkreis (ASIC) oder durch einem FPGA (Field Programmable Gate Array), gebildet sein, in dem die Funktionalität zur

Durchführung der jeweiligen Zusatzfunktion mit schaltungstechnischen Mitteln im- plementiert ist.

Der Controller ist hierbei beispielsweise signaltechnisch mit der Dispensiervorrich- tung gekoppelt oder koppelbar, so dass der Betrieb der Dispensiervorrichtung,

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 7 insbesondere ein Druckquellen- oder Pumpenbetrieb, durch den Controller bezie- LUS06763 hungsweise in Abhängigkeit der Zusatzfunktion beeinflussbar ist.

Der Controller kann in die Zusatzeinnheit integriert sein, oder als ein externes Zu- s Satzgerät, weiches signaltechnisch mit der Zusatzeinheit Koppeibar ist, ausgeführt sein,

Alternativ kann der Controller in einem externen elektronischen Gerät integriert sein, welches signaltechnisch mit der Zusatzeinheit gekoppelt ist. Die signaltechni- wo sche Kopplung zwischen der Zusatzeinheit und dem elektronischen Gerät ist vor- zugsweise drahtlos. Zwischen den Komponenten ist also ein drahtiose Kommuni- kationsverbindung, beispielsweise eine Funkverbindung, insbesondere eine VVifi-,

RFID- oder Blustooth-Verbindung, gebildet. Hierzu weisen die Zusatzeinneit und das elektronische Gerät entsprechende Transceiver zum Daten- und Signalaus- = tausch auf. Uber die Transceiver beziehungsweise über die signaltechnische

Kopplung können entsprechende Steuerbefehle zur Auslösung oder Bedienung der Zusatzfunktion(en) übertragen werden.

Das elektronische Gerät ist beispielsweise ein mobiles Bedien- und Anzeigegerat, x insbesondere ein mobiles Computergerät, vorzugsweise ein Smartphone oder ein

Tablet{-computer). Die Zusatzfunktion(en) können hierbei durch eine hinterlegte

Anwendungssoftware (Betrisbssofiware) aktiviert werden. Die Arwendungssoft- ware (Application software) ist hierzu vorzugsweise als eine sogenannte App oder

Mobile App (Mobilanwendung, Smartphone-App) auf dem elektronischen Gerät in- x Stallierbar beziehungsweise installiert.

Diese Weiterbildung geht dabei von der Überlegung aus, dass moderne Bedien- und Anzeigegerâte, wie insbesondere Smartphones oder Tabletcomputer, in der heutigen Gesellschaft weit verbreitet sind und einem Benutzer generell jederzeit « verfügbar und zugänglich ist. Insbesondere weist der Benutzer der Zusatzeinheit oder Dispensiervorrichtung mit großer Wahrscheintichkeit im Wesentlichen ein derartiges Bedien- und Anzeigegerat auf. Dadurch benötigt der Benutzer kein zu- sétzliches, separates Bediensystem zur Überwachung und Steuerung der

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Zusatzfunktion, sondern es ist möglich, durch ein (nachträgliches) Herunterladen LUS06763 und/oder Installieren der Anwendungssoftware sein bereits vorhandenes Smart- phone oder Tabletcomputer zu verwenden, Auf diese Weise werden benutzersei- tige Kosten vorteilhaft reduziert.

Die typischerweise als Touchscreens (Anzeige, Display) ausgebildeten Oberfia- chen von Smartphones oder Tabletcomputern erlauben weiterhin sine besonders einfache und intuitive Bedienung der Anwendungssoftware des dadurch gebiide- ten Bedien- und Anzeigegerats.

Das externe elektronische Gerät kann hierbei auch die Dispensiervorrichtung sein.

Mit anderen Worten kann der Controller zur Steuerung und/oder Regelung der Zu- satzfunktion der Zusatzeinheit auch in die damit ausgestattete Dispensiervorrich- tung integriert sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Zusatzeinheit eine Ventileinheit und/oder eine Füllstandssensoreinheit und/oder eine Partikeisensoreinheit und/oder eine Drucksensoreinheit und/ader eine Durchflusssensoreinheit und/oder eine Druckquelleneinheit und/oder eine Reservoireinheit auf. Jede dieser Einhei- x ten (Ventileinheit, Fülistandssensoreinheit, Partikelsensoreinheit, Drucksensorein- heit, Durchflusssensoreinheit, Druckquelleneinheit, Reservoireinheit) ist für sich al- lein erfinderisch und stellt somit eine eigene Erfindung dar. Auch stellt die Kombi- nation aus einer oder mehrerer dieser Einheiten bei einer Zusatzeinheit jeweils gine eigenständige Erfindung dar.

Die Drucksensoreinheit ist dazu vorgesehen und eingerichtet einen Druck in dem

Fluid zu messen und in ein elektrisches Signal umzuwandeln, welches ausgelesen und verarbeitet werden kann. Die Drucksensoreinheit weist einen mit dem

Schlauch beziehungsweise dem darin geführten Fluid gekoppelten Drucksensor so auf. Der Drucksensor ist beispielsweise ein piezosiektrischer, kapazitiver, piezore- sistiver oder optischer Sensor. Beispielsweise kann der Drucksensor hierbei auch gine Verformung des Schiauchs aufgrund eines Innendrucks erfassen und zur

Druckbestimmung verwenden.

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Die Durchflusssensoreinheit ist dazu vorgesehen und eingerichtet eine Durchfluss- rate des Fluids in dem jeweils überwachten Schlauch zu messen. Die Durchfluss- sensoreinheit wandelt die physischen Eigenschaften des durchströmenden Fluids, s wie Geschwindigkeit oder Volumen pro Zeiteinheit, in ein elektrisches Signal um, das für die Überwachung, Regelung oder Steuerung des Durchflusses verwendet werden kann. Die Durchflusssensoreinheit weist einen entsprechenden Durch- flusssensor auf. Der Durchflusssensor kann ein thermischer Sensor sein, welcher

Temperaturänderungen nutzt, um den Durchfluss zu bestimmen. Alternativ kann wo der Durchflusssensor ein mechanisches Sensorsystem sein, welches beispiels- weise die Bewegung eines Rades oder einer Turbine in der Strömung des Fluids nutzt. Ebenso denkbar ist beispielsweise ein Ultraschalisensor, welcher Differen- zen in akustischen Signalen misst, oder ein magnetisch-induktiver Durchfluss- sensor, weicher die Veränderung eines magnetischen Feldes aufgrund der Flu- + idstrômung misst.

Nachfolgend sind die Ventileinheit, die Fülistandssensoreinheit, die Parti- kelsensoreinheit, die Reservoireinheit und die Druckquelieneinheit näher erläutert. x In einer vorteilhaften Ausbildung weist die Zusatzeinheit eine Ventileinheit zur

Steuerung eines Strômungsdurchmessers des mindestens einen Schiauchs auf.

Dadurch wird die Dispensiervorrichtung um eine Ventilfunktionalität erweitert.

Die Ventileinheit ist dazu vorgesehen und eingerichtet den Strémungsdurchmes- x ser des mindestens einen Fluidpfads zu verändern, insbesondere zu reduzieren oder volistandig zu verschließen. Durch die Ventileinheit ist es somit möglich, ei- nen Fluid- oder Strômungskanal reversibel zu verschließen und zu öffnen,

Die Dispensiervorrichtung kann eine Anzahl von Fluidpfaden, also mindestens « Zwei Fluidpfade, aufweisen, Vorzugsweise weist die Ventileinheit hierbei eine der

Anzahl der Fluidpfade entsprechende Anzahl von Ventilen auf, so dass der Strô- mungsdurchmesser eines jeden Fluidpfads einzeln steuerbar und/oder regelbar

As201A\gsi-softwareiwinpatbidacument39176613 docx) letzte Speicherung: 02. April 2024

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 10 ist. Dadurch ist ein besonders flexibles Dispensieren mittels der Dispensiervorrich- LUS06763 tung ermaghicht. insbesondere ist es somit möglich auch im Druckquellen- oder Pumpenbetrieb die

Dispensierung der einzelnen Fluidpfade individuell zu steuer und/oder zu regeln, obwohl die Fluidpfade beispielsweise als Schläuche gemeinsam auf dem gleichen

Fumpenrotor verlegt sind. Dadurch kann bei einer Dispensiervorrichiung mit ei- nem einzelnen Pumpenrotor eine Anzahl von Dispensier- oder Fluldpfaden indivi- duell gesteuert und/oder geregelt werden, so dass die dispensierte Fluidmenge für wo jeden Dispensierkanal einzeln eingestellt werden kann. Somit ist es beispielsweise möglich, eine größere Fluidmenge in Randaufnahmen als in Zentralaufnahmen zu dispensieren, um Randeffekte zu minimieren.

Die Ventileinheit ist hierbei beispielsweise normalschiielRend ausgeführt, dies be- + deutet, dass die Ventileinheit im inaktiven (nichtbestromten, nichtangesteuerten)

Zustand den Strômungswiderstand vorzugsweise vollständig verschließt, so dass

Leckagen bei einem Fehlerfall vermieden werden.

Die Ventileinheit weist ein mit dem mindestens einem Fluidpfad gekoppelies Ventil x auf, Das Ventil kann beispielsweise als ein Mikroventil oder ein Elektromagnetven- til fur präzise Fluidabgaben im Nanoliterbereich mit einer Schaligeschwindigkeit von bis zu 4 kHz (Kilohertz)} sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher der oder jeder Fluidpfad der Dis- x pensiervorrichtung insbesondere durch jeweils einen flexiblen Schlauch, beispiels- weise einem Silikonschlauch, gebildet ist, weist die Ventileinheit ein Pinch-Ventil {Quetsch-Ventil) auf, welches von außen den Schlauch quetscht und somit den

Strômungsdurchmesser verändert, Durch das Pinch-Ventil weist die Ventileinheit keinen direkten Kontakt mit dem im Schlauch geführten Fluid auf, so dass Konta- « Minationen vorteilhaft vermieden werden. Das Pinch-Ventil ist beispielsweise ais ein Solenoid-Pinch-Ventil (Magnetquetschventit) ausgeführt. Das Pinch-Ventil weist einen (Ventil-)jAktuator, beispielsweise ein Solenoid, und einen damit beweg- baren oder verstellbaren Ventilkôrper auf. Der Ventilkdrper ist beispielsweise ein

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Pin oder Bolzen, welcher radial gegen die Außenwand des jeweiligen Schlauchs LUS06763 gepresst wird, Der Ventilkörper ist hierbei vorzugsweise in eine Schließstellung fe- derbelastet, so dass der Strömungsdurchmesser im nicht angesteuerten oder nicht aktiven Zustand der Ventileinheit verschlossen wird. Das Pinch-Ventil weist beispielsweise in feststehendes Gegenlager auf, welches etwa diametral gegen- überliegend zu dem Ventilkôrper an dem Schlauch angeordnet ist, und in dessen

Richtung der Ventilkôrper zum Verschließend es Schlauchs bewegt wird. Das Ge- geniager kann hierbei ebenfalls pin- oder bolzenförmig sein. „Vorzugsweise ist die Ventileinheit beziehungsweise der Ventilkdrper möglichst nahe an der Auslassdüse des zu schaltenden Fluidpfads angeordnet. Mit anderen

Worten ist die Quetschstelle oder der Druckpunkt möglichst nahe an der Auslass- düse positioniert. In diesem Bereich ist jedoch der Bauraum beschränkt. in einer bevorzugten Weiterbildungsform ist ein bewegliches Koppelelement zur Kraftüber- + tragung zwischen dem Aktuator und dem Ventilkôrper angeordnet. Insbesondere ist der vergleichsweise bauraumintensive Aktuator hierbei räumlich beabstandet zum vergleichsweise bauraumkompakten Ventilkörper angeordnet und betäti- gungstechnisch mittels des Koopelelements mit diesem verbunden, Dadurch ist es möglich den Ventilkörper — und somit die Quetschstelle — näher an der jeweiligen x Auslassdüse zu positionieren, und über das Koppelelement quasi fernzubetätigen.

Diese Weiterbildungsform ist hierbei auch insbesondere bei einem magnetisch ak- tiven Fluid, beispielsweise einer Flüssigkeit mit suspendierten magnetischen Parti- kein, und einem Solenoid-Pinch-Ventil vorteilhaft, da somit das (Streu-)Magnetfeld des Aktuators nicht mit dem zu dispensierenden Fluid wechselwirkt.

Das Koppelelement ist beispielsweise Pneumatikschlauch, eine Kette, ein Hydrau- likschlauch, eine Stange oder ein Bowdenzug.

In einer besonders bevorzugten Ausführung des Ventils bewegt sich der Druck- so punkt oder die Quetschstelle am Schlauch beim Zusammendrücken oder Quet- schen von der Auslassdüse weg. Dadurch kommt es zu einem Gleichgewicht zwi- schen dem aus der Auslassdise verdrängten Volumen und durch die

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Verschiebung zurückgedrücktem Volumen, so dass beim Schließen des Ventils | LU506763 kein Volumen in Richtung der Auslassdûse verdrängt wird,

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein beispielsweise als s Metalipin ausgefütrter Ventiikôrper nicht senkrecht zum Schlauch an den Druck- punkt geführt wird, sondern schräg oder bogenförmig. Hierfür kann beispielsweise eine entsprechende Kinematik zur Bewegung des Ventilkörpers vorgesehen sein.

Zusätzlich oder alternativ kann die Führung des Ventilkôrpers in der Ventileinheit bogenfdrmig oder schräg eingelassen sein. In anderen Ausführungsformen kann wo auch das Ventil mit einem entsprechend ausgestaiteten Teil, beispielsweise einem

Spritzgussteil, 3D-Druckteil oder Frästeil, schräg zum Schlauch schließen.

Eine denkbare Weiterbildung sieht vor, dass ein oder mehrere Ventilkdrper varia- bel und je nach Anwendung an verschiedenen Stellen der Schläuche oder Fluid- + pfade oder sogar an verschiedenen Schläuchen oder Fluidpfaden befestigt wer- den. Der Aktuator kann dabei je nach Ausführung und Wahl des Koppelelements mitbewegi oder ortsfest bleiben. So kann ein Anwender flexibel wählen, wo, für ei- nen bestimmten Prozess, das mindestens eine Ventil angeordnet wird. x Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt sieht vor, dass das Quetsch-Ventil als ein

Wegeventil ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass mehrere Fluidpfade mittels des

Quetsch-Ventils schaltbar oder umschaltbar sind. Dadurch ist es mit der Ventilein- heit ermöglicht mehrere Eingangsiluide aus verschiedenen Fluidreservoiren zu verwenden, und mittels des Wegeventils zwischen diesen umzuschalten. Somit x Kann beispielsweise eine Zeillösung und eine Pufferldsung in einem Lauf dispen- siert werden. Insbesondere ist das Ventil beziehungsweise Quetsch-Ventil der

Ventileinheit ais ein 3/2-Wegeventil ausgeführt.

In einer vorteilhaften Ausbildung weist die Zusatzeinheit eine Fülistandssensorein- so heit zur Bestimmung einer Fluidmenge innerhalb des mindestens einen Fluidpfa- des und/oder der damit gekoppelten Auslassdüse und/oder dem damit gekoppel- ten Fluidreservoir auf. Dadurch ist es insbesondere möglich, einen Flüssigkeits- stand in den Fluidpfaden und/oder Auslassdisen zu erfassen, und das

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Dispensiermuster beispielsweise derart anzupassen, dass die Fülistände zwi- LUS06763 schen verschiedenen Fluidpfaden und/oder Auslassdisen auszugleichen und so- mit die Präzision zu erhöhen. Im Stand der Technik entsteht eine Ungenauigkeit der Dispensierung bei Peristaltik- und Rollerpumpen als Druckquellen insbeson- s dere aus dem Abrissverhalten an den Auslassdûsen und, damit zusammenhan- gend, aus dem Fülistand in der Auslassdiüse. Wenn dieser Fülistand entsprechend kompensiert wird, dann kann die Präzision verbessert werden. Hierzu ist vorzugs- weise eine Zusatzeinheit vorgesehen, weiche sowohl eine Fülistandssensoreinnheit als auch eine vorstehend beschriebene Ventileinheit aufweist, so dass durch die wo Ansteuerung und/oder Regelung der einzelnen (Schlauch-}Ventile ein entspre- chender Ausgleich vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann ein solcher

Ausgleich durch eine in dem Controller der Zusatzeinheit implementierte Regelung erfolgen. + Die Fülistandssensoreinheit weist ein mit dem zu überwachenden Fluidpfad und/oder Auslassdüse gekoppeltes optisches oder elektrisches Sensorelement auf, wobei der Controller dazu vorgesehen und eingerichtet ist, im Betrieb Mess- signale von dem Sensorelement zu erfassen und auszuwerten, insbesondere ei- nen Fülistand oder Fluidmenge zu bestimmen. Das Sensorelement ist beispiels- x weise eine Kamera oder eine Lichtbarriere (Lichischranke).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Zusatzeinheit sine Parti- kelsensoreinheit zur Bestimmung einer Partikeleigenschaft von (Schweb-)Partikeln innerhalb eines in dem mindestens einen Fluidpfad fôrderbaren Fluids auf. Die x Partikelsensoreinheit wird also insbesondere bei dispersen Flüssigkeiten, insbe- sondere Suspensionen, verwendet, um mindestens eine Partikeleigenschait des heterogenen Stoffgemisches zu bestimmen.

Vorzugsweise weist die Zusatzeinheit hierbei eine vorstehend beschriebene Venti- so leinheit auf, welche mit der Partikelsensoreinheit gekoppelt ist. Die Ventileinheit wird hierbei als Mittel zum Einstellen eines Dosier- oder Dispensiervolumens ge- nutzt, um eine ungefähre Zielanzahl an dosierten Partikeln im dispensierten Volu- men zu erreichen. Weiterhin ist somit eine Echtzeitanpassung des abgegebenen (ts2012gsi-sofiwarewinpatS\document3916613 doc) letzte Speicherung: 02. Apri 2024

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Volumens auf der Grundlage von Messwerten der Partikel Konzentration, Lebens- LU506763 fähigkeit (bei Zellen) ermöglicht. Also beispielsweise werden die bestimmten Parti- keleigenschaften zur Steuerung und/oder Regelung der Ventileinheil verwendet, s Die Partikel können beispielsweise Beads sein. Die Partikel können hierbei bei- spielsweise auch (Luft-)Blasen innerhalb des Fluids sein. In einer bevorzugten An- wendung sind die Partikel insbesondere biologische Zeilen, Zellanhaufungen oder

Zeilbestandteile, z.B. Bakterien, pflanzliche Zeilen, Pilze, tierische oder menschli- che Zeilen, Vesikel oder Organoide,

Unter einer „Partikeleigenschaft“ ist hier und im Folgenden insbesondere eine cha- rakteristische physikalische oder chemische Eigenschaft der in einer Flüssigkeit verteilten festen Partikel zu verstehen. Unter Partikelsigenschafien ist beispiels- weise eine Partikelanzahl, eine Dichte oder Konzentration der Partikel in der Flüs- 1 sigkeit, eine Partikelmorphologie (Größe, Form), Farbe, Fluoreszenz oder eine

Fartikelverteilung zu verstehen,

In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Partikelsensoreinheit ein insbe- sondere Sensorelement zur Erfassung der Partikeleigenschaft auf.

Das Sensorelement kann als ein optisches Sensorelement ausgeführt sein. Das optische Sensorelement weist eine Lichtquelle und mindestens einen Licht- oder

Photodetektor auf. Die Lichtquelle emittiert ein Eingangslicht in das zu untersu- chende Fluid, wobet er mindestens eine Lichidetektor ein aus dem Fluid kommen- x des Ausgangsiioht erfasst. Das Eingangslicht wird an den Partikeln des Fluids bei- spielsweise gestreut und/oder gebrochen und/oder reflektiert, und wird ais Aus- gangslicht von dem Lichtsensor detektieri. Beispielsweise wird korreliert eine

Amplitude des Streulichts (Streuamplitude) mit der Partikelkonzentration, so dass durch Auswertung des gestreuten Ausgangslichis eine Bestimmung der Partikel- « konzentration möglich ist. im Falle von fluoreszierenden Partikeln wird das Eingangslicht beispielsweise zur

Anregung der Partikel verwendet, wobei das Ausgangsiicht ein entsprechend

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 15 emittiertes Fluoreszenzlicht der Partikel ist. Anhand der Sensordaten bestimmt der LUS06763

Controller eine jeweilige Partikeleigenschaft, Anhand der Partikeleigenschaft er- folgt anschließend vorzugsweise eine Steuerung und/oder Regelung des Dispe- nier- oder Pumpenbetriebs, um Fluid mit einer gewünschten Partikeleigenschaft zu dispensieren, Hierzu weist die Partikelsensoreinheit vorzugsweise eine vorstehend beschriebene Ventileinheit auf.

Das Sensorelement kann alternativ als ein elektrischer, kapazitiver oder impe- danzbasierter Sensor ausgeführt sein.

Impedanzbasierte Sensoren zur Bestimmung von Partikeleigenschafien sind bei- spielsweise aus den Verdffentlichungen Holmes et al. (2010), "Single cell imped- ance cytometry for identification and counting of CD4 T-cells in human blood using impedance labels” (Analytical Chemistry, 82(4), 1455-1461, is hitpsi/dolLorg/10. 1021/ac902568p) und Schoendube et al. (2015), “Single-cell printing based on impedance detection” (Biomicrofluidics, 9(1), hitps.//doi 0rg/10.1063/1 4907896) bekannt. Die Offenbarungsgehalte dieser Ver-

Sffentlichungen werden hiermit ausdrücklich mit in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen.

Ein als elektrischer Sensor ausgeführtes Sensorelement kann hierbei auf dem

Prinzip des Couker-Zählers basieren. Ein Coulter-Zähler misst Partikelanzahl, u.a.

Zeilen, durch die Erfassung von Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit zwi- schen zwei Elektroden in einer leitfählgen Flüssigkeit, weiche die Partikel enthält. x Hierzu ist das Fluid also eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit. Die Messung erfolgt zwischen zwei durch eine schmale Öffnung getrennten Bereichen, die mit jeweils einer Elektrode in Kontakt stehen. Wenn mindestens ein Partikel durch die schmale Öffnung strömt, verändert sich die Leitfähigkeit zwischen den Elektroden messbar. Beispielsweise könnten die beiden mit Flüssigkeit gefühten Bereiche je- x wells eine Elektrode aus Gold enthalten und Teil einer Glaskapillare sein. Zwi- schen den beiden Bereichen kann dann die Glaskapillare verjüngt sein. Mit einer dafür ausgelegten elektrischen Auslesesinheit können dann Änderungen des slektrischen Widerstands gemessen werden, wenn eine Partikelsuspension durch

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 16 die Glaskapillare strömt und somit die Anzahl der Partikel bestimmt werden. Mit- LUS06763 hife der Partikelanzahl lässt sich die Partikelkonzentration bestimmen.

Derartige Coulter-Zähler sind beispielsweise aus Hoffman et al. (1979) “Flow-sys- s tem measurement of cell impedance properties” (Journal of Histochemistry & Cy- tochemistry, 27{1), 234-240, https./doiorg/10.1177/27.1 374580) und Hoffman et al. (1981) “Flow cytometric electronic direct current volume and radiofrequency im- pedance measurements of single cells and particles” (Cytometry, 1(6), 377-384,

Mttps.//doi org/10._1002/cyto 990010605) bekannt, Die Offenbarungsgehaite dieser wo Verdffentiichungen werden hiermit ausdrücklich mit in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen.

Der elektrische Sensor kann auf eine Messung der Kapazität oder Impedanz der

Partikelsuspension (Fluid) zwischen den Elektroden ausgelegt sein. In diesem + Falle kann eine Vernuüngung oder Taillierung der Glaskapillare entfallen. Hierbei wird als Partikelsigenschatt insbesondere die Menge oder das Volumen aller Parti- kel im Messbereich erfasst,

Vorzugsweise ist das Sensorelement außerhalb des Fluids beziehungsweise au- x Rerhalb des Fluidpfads angeordnet, um Kontaminationen und Verschmutzungen des Sensorsiements zu vermeiden.

Das Sensorelement ist zweckmäßigerweise in einem mit dem Fluidpfad gekoppel- ten oder koppelbaren Messbereich angeordnet. Der Messbereich ist beispiels- x weise ein für das Messlioht transparentes Fenster, beispielsweise aus Glas, insbe- sondere eine Glaskapillare, vorzugsweise eine runde, rechteckige oder ovale

Glaskapillare, so dass bei einem optischen Sensorelement im Zuge eines Lichisin- tritts und Lichtaustritts möglichst kein zusätzliches Rauschen oder Messartefakte erzeugt werden. Das Fenster ist beispielsweise in der Außenwand des Fluidpfads « und/oder in mindestens einen mit der Zusatzeinheit gekoppelten Kartuschenteil ei- nes Kartuschensysiems angeordnet,

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 17

Aufgrund des Durchsatzes bei einer Peristaltikförderung durch eine Peristaltik- LUS06763 pumpe als Druckquelle, wirken mitunter vergleichsweise hohe Scherkräfte auf die

Partikel, welche die Partikel verformen können, so dass eine genaue Messung der

Partikeleigenschaften erschwert wird. Weiterhin ist aufgrund der Durchsatzrate seine hinreichend hohe Zählrate (Partikel/Sekunde) für das Sensorelement erfor- derlich, um zuverlässige Partikelmessungen, insbesondere Einzeimessungen, zu- verlässig durchführen zu können. Der Messbereich der Partikelsensoreinheit ist hierbei als ein mit dem Fluidpfad gekoppeltes definiertes Messvolumen ausge- führt. In dieser Weiterbildung wird also nicht das geförderte Fluidvolumen, sondern wo lediglich ein Teil davon gemessen. Es wird also eine definierte oder reduzierte Flu- idmenge in den Messbereich abgezweigt, so dass eine einfachere und zuverlässi- gere Bestimmung der Partikeleigenschaften realisierbar ist.

Mittels des Controllers ist anhand der bestimmten Partikeleigenschaft in dem

Messbereich beispielsweise mittels eines Algorithmus ein Wert für eine entspre- chende Partikeleigenschaft (z.B. Zeildichte, Lebensfähigkeit) für das in dem Flu- idpfad geförderte Fluidvolumen berechenbar.

Der Messbereich kann ein Fluidpfad, beispielsweise als Bypass zu dem Fluldpfad- x volumen sein. Vorzugsweise weist der Kanal einen Mindestabmessung kleiner 1 mm (Tiefe des optischen Pfads) auf.

Die Partikelsensoreinheit kann als ein mikrofluidischer Chip ausgeführt sein, wobei der Messbereich beispielsweise ein flaches Hohlvolumen ist. Unter „fach“ ist hier- x bei eine reduzierte Tiefe zu verstehen, so dass der optische Pfad für die Messung des Sensorelements reduziert wird. Die reduzierte Tiefe ist kleiner als 1 mm, ideal- erweise, kleiner als 500 um, 300 um oder 100 um.

Der mikrofluidische Chip kann dazu aus einem Thermoplast aufgebaut sein, ideal so erweise Polypropylen, Polystyrol oder Cyclo-Olefin-Polymer oder Cyclo-Olefin-Co- polymer. Typischerweise ist der mikrofluidische Chip als Spritzgusstei! ausgeführt.

Der Chip kann entweder mit einem zweiten Spritzgussteil, oder mit einer Polymer folie versiegelt oder abgedichtet werden. Die Siegelung oder Abdichtung wird

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 18 dabei so ausgeführt, dass der mikrofluidische Chip fluidisch dicht ist, außer jeweils LU506763 an den Auslass- und Einiassstrukturen. Zumindest die Folie oder der mikrofluidi- sche Chip sind dabei optisch transparent ausgestaltet, s Der Chip kann einen oder auch mehr Kanäle als integrierte Schlauchabschnitte oder Fluidpfadabschnitte enthalten. Die integrierten Kanäle sind jeweils an einem

Einlass und an einem Auslass mit zugehörigen Fluidpfad beziehungsweise Flu- idpfadabschnitten verbunden. Der Fluidpfadabschniit am Einlass ist dabei bei- spielsweise mit dem Fluidreservoir verbunden, wobei der Schiauchabschnitt am 0 Auslass zu der Ausiassdüse geführt ist in einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die Partikelzahi optisch oder sogar bildgebend ermittelt werden. Dafür wir ein optische Messsignal erzeugt, von dem man auf die Anzahl Zellen, in einem bestimmten Bereich mit definierten Volumen + (Messbereich), geschlossen werden kann. Dadurch lässt sich die Partikelkonzent- ration bestimmen, Weiterhin kann abwechselnd ein Gas und eine Flüssigprobe in den Fluidpfad eingesaugt werden. Dies bewirkt, dass die Abschnitte mit Flüssig- probe getrennt voneinander sind, und es zu keiner Durchmischung kommen kann. x In einer vorteilhaften Ausbildung weist die Zusatzeinheit, insbesondere die Parti- kelsensoreinheit, vorzugsweise im Messbereich, eine Akustikeinheit (Schallgeber) zum akustischen Anordnen, insbesondere Fokussieren, der Partikel auf. Dadurch sind die suspendierten Partikel in dem Messbereich durch akustisches Fokussie- ren konzentrierbar. Hierbei kann vorzugsweise ein stehendes akustisches Feld an x den Kanal angelegt werden. Dabei kann die Akustikeinheit beziehungsweise der

Schaligeber ein Piezoslement sein. Je nach den akustischen Partikeleigenschaf- ten und der Kammer- oder Kanalgeometrie sammeln sich die Partikel in einem oder mehreren Knotenpunkien, einer oder mehrerer Knotenlinien oder in den Be- reichen dazwischen. In einer Ausführungsvariante wird an einen ca. Tmm breiten « Kanal eine Frequenz von 630 kHz angelegt. Dadurch sammeln sich typische eu- karyotische Zeilen in einer Knoteniinie in der Mitte, Um robuster gegen Toleranzen zu sein, kann man die Frequenz leicht (z.B. + 10 kHz) modulieren. Das hierdurch erreichte Ordnen der Zellen erleichtert die Untersuchung/Messung und Zählung

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 19 der Zeilen, so dass die Partikel- beziehungsweise Zeileigenschaften leichter und LUS06763 zuverlässiger bestimmbar sind.

In einer zweckmäßigen Ausführung weist die Zusatzeinheit eine Reservolreinheit s Zur Bereitstellung eines zu dispensierenden Fluids und zur Bestimmung einer dis- pensierten Fluidmenge auf. Die Reservoireinheit weist ein Fluidreservoir zur Be- reitstellung eines zu dispensierenden Fluids und zur Kopplung mit dem Fluidpfad, ein Mischgerät für das Fluidreservoir (beispielsweise Kührgerät), und/oder ein

Sensoreiement zur Erfassung einer dispansierten Fluidmenge auf. Das Mischge- wo rät, beispielsweise ein Shaker oder Stirrer, ist mit dem Fluidreservoir gekoppelt, beispielsweise ist es fluidisch und/oder mechanisch mit dem Fluidreservoir gekop- pelt. Das Sensorelement ist beispielsweise Teil der Reservoireinheit. Alternativ kann ein externes Sensorelement verwendet werden, welches mit der Reservoi- reinheit gekoppelt wird. Ebenso sind Ausführungen der Reservoireinheit ohne 1 Sensorelernent denkbar, weiche lediglich das Fluidreservoir und das Mischgerét aufweisen.

Durch Kombination mit einer Zusatzeinheit mit einer vorstehend beschriebenen

Ventileinheil ermöglicht die Keservoireinheit beispielsweise eine Bestimmung oder x Messung einer Düse-zu-Düse Variation (engl: tip-to-tio variabilty) indem aus indi- viduellen Fluidkanälen dispensiert wird, Anhand dieser Düse-zu-Düse Variation können dann die ventilgesteuerten Fluidkanale individuell gesteuert werden, so dass aus jeder Auslassdüse stets eine jeweils gewünschte Fluidmenge dispensiert wird. Dadurch sind insbesondere Intrapiatten-Variationen reduzierbar.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sensorelement der Reservoireinheit als ein Gewichtssensor zur Erfassung eines Gewichts des Fluidreservoirs oder &i- ner darin aufgenommenen Fluidmenge ausgeführt. Durch den Gewichtssensor ist eine konstruktiv einfache Bestimmung der dispensierten Fluidmenge, also der aus « dem Fluidreservoir entnommenen Fluidmenge, ermöglicht. Beispielsweise wird ein erster Gewichtswert mit einem zweiten Gewichtswert nach einer Anzahl von Dis- pensierungen, beispielsweise nach 100 Dispensierungen, verglichen. Zur weiteren

Verbesserung der Genauigkeit kann hierbei, insbesondere durch den Controller, (Mte201 2\gsi-software\winpat5\docurment\3910513 docx) letzte Speicherung: 02. April 2024

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 20 ein Hintergrundwert oder Korrekturwert (Offsetwert) für die Fluid- oder Gewichts- LUS06763 veriuste durch Verdunstung berücksichtigt werden. Durch diese Kompensation wird die Bestimmung des Dispensiervolumens weiter verbessert. s Alternativ zur Reservoireinheit ist es beispielsweise ebenso denkbar, dass eine

Mikrotiterplatte und/oder eine Entsorgungsaufnahme (Waste), in welche dispen- siert wird, mit einem entsprechenden Gewichissensor ausgestattet wird, Hierbei wird beispielsweise das Gewicht einer Mikrotiterplatie und/oder der Entsorgungs- aufnahme vor und nach einem Dispensiervorgang gemessen, und die Dispensier- 0 menge bestimmt. Zur Verbesserung der Genauigkeit ist auch hier eine Kompen- sierung von Verdunstungsverlusien mittels eines Hintergrund- oder Korrekturwer- tes möglich.

Das Sensorelement kann alternativ auch als ein mit dem Fluidreservoir gekoppel- + ter Drucksensor ausgeführt sein, wobei das Fluidreservoir Über mindestens eine

Entlüftung belûftet ist. Die oder jede Entlüftung haben gemeinsam betrachtet einen vergleichsweise hohen fluidischen Widerstand. Dieser Widerstand verhindert, dass ein durch die Dispensierung entstehender Unterdruck im Fluidreservoir inner- halb von weniger als 1 ms ausgeglichen wird, wobei ausgeglichen bedeutet, dass x der entstehende Druckunterschied zur Umgebung um mindestens 80% abgebaut wird. Uber den Drucksensor kann dann auf das dispensierte Volumen zurückge- schlossen werden. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen kann über mehrere

Dispensierungen gemittelt werden, x In einer weiteren alternativen Ausführung des Sensorelements ist die Reservoi- reinheit mit mindestens einem Fluidkanal gekoppelt, wobei das Fluidreservoir le- diglich über eine einzelne Entlüftung belüftet ist. Diese Entlüftung ist in dieser Aus- führung mit einem Flussmesser als Sensorelement versehen, welches einen Gas- fluss in das Fluidreservoir misst, Durch das Sensorelement beziehungsweise den wo Flussmesser lässt sich die dispensierte Fluidmenge berechnen. Um eine höhere

Genauigkeit zu erreichen kann über mehrere Dispensierungen gemittelt werden.

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 21 in einer denkbaren Weiterbildung ist das Fluidreservoir mit einer Temperiereinheit LUS06763 zur Messung, Einstellung und/oder Regelung einer Fluidtemperatur eines in dem

Fluidreservoir aufgenommenen Fluids gekoppelt. Dadurch ist das Fluid beispiels- weise kühlbar oder aufwärmbar.

In einer zweckmäßigen Ausbildung weist die Zusatzeinheit die Druckauelleneinheit zur Förderung eines Fluids entlang des Fluidpfads auf. Die Druckquelleneinheit weist hierbei eine Peristaliikpumpe mit einer Anzahl von einzeln ansteuerbaren

Pumpenrotoren auf, Insbesondere weist die Druckquelleneinheit eine der Anzahl wo der insbesondere als Schläuche ausgeführten Fluidpfade entsprechende Anzahl von Pumpenrotoren auf. Dadurch kann jeder Fluidpfad einzeln gefördert und/oder angesteuert werden. Die Zusatzfunktion der Zusatzeinheit ist hierbei insbesondere die individuelle Ansteuerung der Fluidpfade beziehungsweise die individuelle För- derung in den einzelnen Fluidpfaden.

Das erfindungsgemäße Kartuschensystem ist für eine Dispensiervorrichiung vor- gesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Das Kartuschensystem weist eine

Dispensjerkartusche und mindestens eine vorstehend beschriebene Zusatzeinheit auf.

Die Dispensierkartusche ist zur Kopplung mit einer Druckquelle ausgeführt, Die

Druckquelle kann beispielsweise eine Peristaltikoumpe, beispielsweise einer

Druckquelleneinheit der Zusatzeinheit oder der Dispensiervorrichtung sein. Nach- folgend ist die Druckquelleneinheit ohne Beschränkung der Allgemeinheit als eine x Peristaltikoumpe beschrieben und auch als solche bezeichnet.

Die Dispensierkartusche weist zwei, insbesondere dimensionsstabil gekoppelte, beispielsweise etwa quader- oder riegelfôrmige, Kartuschenteile (Kartuschenrie- gel) und mindestens einen dazwischen angeordneten Fluidpfad auf.

Im Montagezustand ist die Dispensierkartusche ein Verbindungselement zwischen einem Fluidreservoir, aus welchem eine zu dispensierende Fluidmenge entnom- men wird, und einer Fluidaufnanme, in welche die Fluidmenge dispensiert wird,

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 22 angeordnet. Die Fluidaufnahme ist beispielsweise eine Mikrotiterplatte bezie- LUS06763 hungsweise eine Aufnahme der Mikrotiterplatte.

Das ais Dispensiermittel verwendete Fluid kann eine Flüssigkeit, insbesondere s eine Reagenz, Emulsion, Lösung oder Suspension sein. Beispielsweise weist das

Fluid beziehungsweise die Flüssigkeit suspendierte Partikel, insbesondere biologi- sche Zeilen (lebend und tot), auf. Bei den Partikeln kann es sich jedoch auch um

Beads, Nanopartikel, DNA, oder dergleichen handeln. Das Fluid kann beispiels- weise auch ein Gas, insbesondere Luft sein.

Der Fluidpfad ist in dieser Ausführung als ein Schlauch zur Förderung eines darin führbaren Fluids mittels der insbesondere ais Peristaltikpumpe ausgeführten

Druckquelle vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Unter einem „Schlauch“ ist hier und im Folgenden im Wesentlichen jede(r) (Fluid-)Leitung, Ka- is nal oder Rohr zu verstehen, welche(r}) eine hinreichend verformbare, weiche, oder elastische (Schlauch-JAuRenwand aufweist, um eine peristaitische Fluidfôrderung durch den Pumpenrotor der Peristaltikpumpe zu ermöglichen. Ein solcher

Schlauch bildet somit den Fluldpfad zur Führung des Fluids, wobei der Schlauch sich auch aus mehreren gekoppelten einzelnen Schlauchabschnitten gebildet sein x kann. Der Schlauch ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, weiches che- misch inert gegenüber dem geführten oder zu führenden Fluid ist. Der Schlauch ist beispielsweise als ein Silikonschiauch ausgeführt.

In einer denkbaren Ausführung ist der mindestens eine Fluidpfad beziehungs- x weise Schlauch innen phobisch oder superphobisch ausgeführt, Der Fluidpfad be- ziehungsweise Schlauch weist hierbei eine entsprechende (Innen-)Beschichtung auf, oder ist aus einem entsprechenden Material hergestellt. Ein Kartuschensys- tem mit mindestens einem derartigen phobisch oder superphobisch ausgeführten

Fluidpfad ist für sich allein erfinderisch und stellt somit (auch ohne Zusatzeinheit) « eine eigene Erfindung dar.

Unter „phobisch“ ist hier und im Folgenden insbesondere zu verstehen, dass ein

Kontaktwinkel mit einem flüssigen Fluid von größer als 100°, insbesondere größer

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 23 110°, vorzugsweise größer 130°, vorliegt. Unter „superphobisch“ ist hier und im LUS06763

Folgenden zu verstehen, dass ein Kontaktwinkel mit dem Fluid von größer oder gleich 150° vorliegt. s Durch die phobischen oder superphobischen Schläuche oder Fluidpfade wird si- chergesiellt, dass bei einem Vor- und Zurückpumpen eines flüssigen Fluids keine oder möglichst wenig Flüssigkeit im Schlauch (Fluldpfad) und/oder den Auslassdi- sen verbleibt. Dies minimiert ein Totvolumen im Fluidpfad beziehungsweise

Schlauch, und verringert einen Reinigungsaufwand sowie die Gefahr von Kreuz- 0 kKontaminationen bei Wechsel des Fluids.

Die Fluidpfade sind hierbei insbesondere hinsichtlich des zu führenden (flüssigen)

Fluids phobisch oder superphobisch ausgeführt. Wenn das Fluid ein Öl oder ölba- siert ist, so sind die Fluidpfade lipophob (cisophob) oder superlipophob (superole- + Ophob) Wenn das Fluid Wasser oder wasserbasiert ist, ist der Fluidpfad entspre- chend hydrophob oder superhydrophob ausgestaltet. Eine hydrophobe oder su- perhydrophobe Ausführung des Fluidpfads oder Schlauchs ist beispielsweise durch eine Innenbeschichtung auf Basis von Silan, PFA (Perfluoralokoxy), PTFE (Polytetrafluorethyien), Fluoropel, Carbonblack, Kombinationen von solchen oder x ähnlichen Stoffen, oder durch Herstellung des Fluidpfads aus einem entsprechen- den Material, beispielsweise Polyurethan oder PTFE oder besonders hydrophobes

Silikon, möglich,

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der oder jeder Fluidpfad hierbei insbe- x sondere omniphob oder superomniphob ausgeführt, so dass im Wesentlichen be- liebige Flüssigkeiten als Fluide durch den Fluidpfad fôrderbar sind. Dadurch kann der Fluidpfad für mehrere unterschiedliche Flüssigkeiten in gleicher Weise genutzt werden. so Der mindestens eine Schlauch der Dispensierkassetie kann im Dispensier- oder

Pumpenbetrieb zumindest abschnittsweise anliegend an dem Pumpenrotor ge- führt sein, beispielsweise mit einer etwa 180° Umienkung. Der mindestens eine

Schlauch ist hierbei mit einer bestimmten Spannung auf oder um den

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Pumpenrotor gespannt, um die für die peristaitische Förderung gewünschte Ver- LUS06763 formung der Außenwand durch den Pumpenrotor zu ermöglichen.

Der mindestens eine Schlauch verläuft von einem Kartuschentell zum anderen s Kartuschenteil, wobei die Kartuschenteile idealerweise dimensionsstabil gekoppelt sind. Zwischen den Kartuschenteilen ist hierbei beispielsweise mindestens ein di- mensionsstabliles Verbindungselement angeordnet, weiches die Kartuschentelle miteinander mechanisch verbindet. Unter ,dimensionsstabi” ist hier und im Fol- genden insbesondere eine Eigenschaft des Verbindungselements zu verstehen, w seine vorgegebene Dimensionierung (z.B. Maße, Form, Volumen, … ) unter nor- malen Betriebsbedingungen konstant zu halten. Dies umfasst insbesondere den

Widerstand gegen eine Ausdehnung, Schrumpfung oder Längenänderung unter

Einflüssen wie Temperaturänderungen, Feuchtigkeit, mechanischer Belastung oder Alterung, Das dimensionsstabile Verbindungselement behält somit über ei- + nen langen Zeitraum seine spezifizierten Eigenschaften bei. Dadurch ist sicherge- stellt, dass der Abstand zwischen den Kartuschentellen, insbesondere in einem nicht an dem Pumpenrotor montierten Zustand, begrenzt ist, so dass ungewünscht hohen mechanischen Belastungen auf den Schlauch vermieden werden. x Das dimensionsstabile Verbindungselement kann beispielsweise beweglich aus- geführt sein. In einer solchen beweglichen oder flexiblen Ausführung Ist das Ver- bindungselement beispielsweise als ein Drahi, ein Stahlseil, ein Bowden, eine

Kette oder als ein Kabel ausgeführt, Dimensionsstabil bedeutet hierbei insbeson- dere, dass die Länge und Flexibilität des Verbindungselements unter typischen x Betriebsbedingungen beibehalten werden. Alternativ ist das dimensionsstabile

Verbindungselement beispielsweise biegeflexibel, biegeelastisch oder federeias- tisch ausgeführt. Das Verbindungselement kann beispielsweise U- oder C-förmig nach Art einer Spange oder Klammer ausgeführt sein. Das Verbindungselement kann weiterhin eine gelenkige Verbindung und/oder einen Klapp- oder Schwenk- wo Mechanismus aufweisen.

Die Kartuschenteile sind dazu vorgesehen und eingerichtet an der Dispensiervor- richtung, insbesondere im Bereich der Peristaltikoumpe, befestigt oder montiert zu

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 25 werden, und somit den Schlauch im Betrieb auf der notwendigen Spannung zu LUS06763 halten. Die Kartuschenteile weisen hierbei jeweils einen Halterahmen zur Halte- rung und Führung des Schlauches auf, Eines der Kartuschenteile ist mit mindes- tens einem Fluidreservoir koppelbar (Reservoirkartuschenteil), wobei an dem an- s deren Kartuschenteil sine mit dem Schlauch verbundene Auslassdüse (engl. dis- pensing nozzle) zur Dispensierung eines im Schlauch geförderten Fluids angeord- net ist {Auslasskartuschentsil).

Die Auslassdûse ist beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem Metall herge- „stellt. Das Material der Auslassdüse ist hierbei derart gewählt, dass es chemisch inert gegenüber dem zu dispensierenden Fluid ausgeführt ist. Bei einem hinrei- chend geringen Schlauchdurchmesser (Strômungsdurchmesser) ist es beispiels- weise denkbar, dass ein Schlauchende die Auslassdüse bildet. Welcher Schiauch- durchmesser hierbei als hinreichend gilt und wie groß der Schiauchdurchmesser 1 konkret ist, ist dabei zunächst nebensachlich. Dies ist beispielsweise von dem zu dispensierenden Fluid abhängig, und lässt sich beispielsweise aus vergangenen

Dispensierdaten oder aus entsprechenden Versuchen oder Erprobungen ermit- tein. x Die Auslassdise kann in das Auslasskartuschenteil integriert, also Teil des Aus- lasskartuschenteils sein, alternativ ist die Auslassdüse beispielsweise separat zu dem Auslasskartuschentell ausgeführt. Nachfolgend ist die Auslassdüse — ohne

Beschränkung der Allgemeinheit — insbesondere als Teil des Auslasskartuschen- teils beschrieben.

Vorzugsweise ist zwischen den Kartuschenteilen eine Anzahl von parallel geführ- ten Schläuchen (Fluidpfaden) angeordnet, welche jeweils mit einer zugeordneten

Auslassdüse des Ausiasskartuschenteils gekoppelt sind. Mit „einer Anzahl von

Schläuchen“ sind hierbei und im Folgenden insbesondere mehrere Schläuche, sw alse mindestens zwei Schläuche, beispielsweise 8, 16 oder 32 Schläuche, zu ver- stehen. Dadurch ist es mittels der Dispensierkartusche möglich, mehrere Aufnah- men der Mikrotiterpiatte gleichzeitig zu befüllen, was insbesondere hinsichtlich

Hochdurchsatz-Anwendungen vorteilhaft ist.

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LU506763

Die Schläuche sind reservoirkartuschenseitig beispielsweise jeweils mit einem zu- geordneten Fluidreservoir verbunden, so dass im Dispensierbetrieb durch jeden

Schlauch ein unterschiediiches Fluid gefördert wird oder zumindest fôrderbar ist.

Ebenso denkbar ist beispielsweise, dass ein oder mehrere Schläuche aus einem gemeinsamen Fluidreservoir gespeist werden, wobei beispielsweise Verteilungs- system (Verteilerkamm) vorgesehen ist, weiches eine in das Fluidreservoir ge- führte Versorgungsleitung gleichmäßig in die Schläuche aufteilt oder aufspaltet,

Das Verteilungssystem kann hierbei beispielsweise vollständig oder teilweise in wo das Reservoirkartuschenteil integriert sein. Weiterhin sind auch Kombinationen hieraus möglich, also das einige der Schläuche über ein Vertellersystem und an- dere einzeln gespeist sind.

Die Zusatzeinheit kann mit mindestens einem der Kartuschenteile mechanisch + oder fluidisch koppelbar sein. Mit anderen Worten ist die Zusatzeinheit mit dem

Reservoirkartuschentell und/oder dem Auslasskartuschentell mechanisch oder flu- idisch koppelbar.

Beispielsweise kann die Zusatzeinheit mit und/oder an mindestens einem der Kar- x tuschenteile koppelbar oder befestigbar sein. Mit anderen Worten ist die Zusatz- einheit beispielsweise an dem Reservoirkartuschenteil und/oder dem Auslasskar- tuschenteil befestigt oder befestighar. Alternativ kann die Zusatzeinheit auch als ein drittes Kartuschenteil (Zusatzkartuschenteil) ausgeführt sein, welches vor dem

Reservoirkartuschenteil oder zwischen dem Reservoirkartuschentell und dem Aus- x lasskartuschenteil oder hinter dem Auslasskartuschenteil angeordnet sein kann.

Eine Zusatzeinheit mit einer Ventileinheit ist hierbei beispielsweise an oder vor dem Reservoirkartuschenteil angeordnet, also vor der Druckquelle beziehungs- weise Peristaltikpumpe beziehungsweise dem Pumpenrotor, so dass bei einem so VWerschließen des Strômungsdurchmessers sich noch im Schlauch befindliches

Fluid abgepumpt und durch die Auslassdûse dispensiert wird.

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Vorzugsweise ist eine Zusatzeinheit mit Ventileinheit an dem Auslasskartuschen- LUS06763 teil oder dahinter angeordnet, also hinter der Peristaltikpumpe beziehungsweise dem Pumpenroior. Bei einem Verschließen des Strömungsdurchmessers während des Pumpenbetriebs baut sich somit ein zunehmender (Fluid-)Druck innerhalb des s Schiauchs auf. Indem der Strömungsdurchmesser kurzzeitig oder teilweise geöff- net wird, kann dieser Druck dafür verwendet werden um hochpräzise kleinste Flu- idmengen, insbesondere kleiner 500 nl, vorzugsweise 100 nl, besonders bevor- zugt 10 nl, zu dispensieren. Die Öffnungszeit ist hierbei beispielsweise kleiner 1 ms (Millisekunde), vorzugsweise etwa 300 us (Mikrosekunden). Derart kurze Öff- 2 nungszeiten sind beispielsweise dadurch realisierbar, dass ein Stößel beschleu- nigt wird, und mit Schwung auf den Schiieflimechanismus des Ventils trifft. Vor- zugsweise wird der Stäßel dann durch einen Anschlag gebremst und durch einen

Mechanismus zurückbewegt. Dadurch kann die Rückstellkraft des SchlieBmecha- nismus des Ventils dieses nach sehr kurzer Zeit wieder schließen. Die Offnungs- + zeit korreliert dabei mit dem zu dispensierenden Fluidvolumen,

Durch die Zusatzeinheit ist ein besonders geeignetes Kartuschensystem realisiert. insbesondere ist es durch die damit ermäglichte Zusatzfunktion möglich, baste- hende Dispensiervorrichtungen nachzurüsten oder für spezielle Anwendungen an- x Zupassen. Insbesondere ist as somit möglich, je nach Anwendung bei gleicher

Dispensiervorrichtung unterschiedliche Kartuschensysteme austauschbar zu ver- wenden um eine jeweils vorteilhafte Funktionalität zu nutzen.

Die Zusatzeinheit kann dauerhaft an mindestens einem der Kartuschenteile befes- x tigt sein, also in das mindestens eine Kartuschenteil integriert oder integral mit die- sem ausgeführt sein, so dass die Dispensierkartusche und die Zusatzeinheit eine gemeinsame Baugruppe bilden.

Alternativ ist die Zusatzeinheit mit und/oder an dem mindestens einem Kartu- so schenteil befestigbar und/oder mit diesem koppelbar. Die Zusatzeinheit ist also se- parat zu dem mindestens einem Kartuschenteil beziehungsweise separat zu der

Dispensierkartusche ausgeführt. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Zusatz- ginheit insbesondere modular mit der Dispensierkartusche ausgeführt.

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Vorzugsweise ist die Zusatzeinheit hierbei als ein austauschbares Zusatzmodui LUS06763 ausgeführt, so dass die Dispensierkartusche — und somit die Dispensiervorrich- tung — flexibel an unterschiedliche Anforderungen oder Anwendungen anpassbar ist. Bei einem derartigen modularen Aufbau sind beispielsweise mehrere unter-

Schiedliche Zusatzmodule, welche sich insbesandere hinsichtlich ihrer realisierba- ren Zusatzfunktionen unterscheiden, bereitgestellt, und können flexibe! je nach gewünschter Anwendung, mit dem mindestens einen Kartuschenteil befestigt oder gekoppelt werden. wo Wahrend die Dispensierkartusche insbesondere als ein Verbrauchsgegenstand ausgeführt ist, ist die Zusatzeinheit aufgrund des modularen Aufbaus und/oder der

Austauschbarkeit zumindest teilweise wiederverwertbar ausgestaltet, Eine Zusatz- einheit ist daher mit mehreren verschiedenen Dispensierkartuschen verwendbar. + In einer solchen modularen Ausführung ist die Zusatzeinheit für sich allein erfinde- risch und stellt somit eine eigene Erfindung unabhängig von der Dispensierkartu- sche dar. Hierbei ist die Zusatzeinheit insbesondere für eine Dispensierkartusche eines vorstehend beschriebenen Kartuschensystems vorgesehen sowie dafür ge- eignet und eingerichtet.

Die mögliche Befestigung der Zusatzeinheit beziehungsweise des Zusatzmaduls an dem mindestens einen Kartuschenteil erfolgt vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig. x Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins- besondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen

Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares ineinandergreifen von

Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Insinandergreifen über ein zu- so satzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.

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Unter einem ,Krafischluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen we- LUS06763 nigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbe- sondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer Zwi- schen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind.

Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet dieje- nige Kraft, weiche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schrauben- kraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht auf- recht erhalten und somit gelöst werden. wo Die Befestigung ist beispielsweise als eine Steckverbindung, Rastverbindung oder

Clipsverbindung ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ ist eine Magnetverbindung vorgesehen. Hierzu ist beispielsweise in die Zusatzeinheit ein selbstausrichtender

Magnet integriert, welcher im Zuge der Befestigung mit einem magnetischen oder magnetisierbaren Gegenstück, beispielsweise einem magnetischen Metall, des 1 Mindesiens einen Kartuschenteils wechselwirkt

Beispielsweise ist es bei einer modularen Ausgestaltung der Zusatzeinheit mit ei- ner Ventileinheit denkbar, dass das Gegeniager für den Ventilkôrper in das Kariu- schenteil integriert ist, und lediglich der Aktuator und der Ventilkôrper Teil des aus- x tauschbaren Zusatzmoduls sind. Dies bedeutet, dass die Ventileinheit, insbeson- dere ein Teil des Quetsch-Ventils, zumindest teilweise auch in die Dispensierkar- tusche integriert ist.

In einer denkbaren Ausführung weist der Schlauch mindestens zwei Schiauchab- x schnitte auf, wobei die Zusatzeinheit zwischen einem ersten Schlauchabschnitt, weicher in das Fluidreservoir geführt ist, und einem zweiten Schlauchabschnitt, welcher in die Auslassdüse mündet, angeordnet ist.

Wenn die Zusatzeinheit hierbei als eine Ventileinheit mit einem 3/2-Wegeventil so ausgeführt ist, ist vorzugsweise zusätzlich ein dritter Schlauchabschnitt an die Zu- satzeinheit geführt. Das 3/2-Wegeventil weist einen ersten Anschluss für den mit dem Fluidreservoir gekoppelten ersten Schlauchabschnitt, einen zweiten An- schluss für den mit der Auslassdise gekoppelten zweiten Schlauchabschritt, und

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 30 einen dritten Anschluss für den dritten Schlauchabschnitt auf, und koppelt diese LUS06763 somit miteinander. Der dritte Schlauchabschnitt kann hierbei an dem Pumpenrotor vorbeigeführt sein. Der dritte Schlauchabschnitt weist daher eine geringere (Vor-

Spannung und ein größeres Spiel auf.

Der dritte Schlauchabschnitt kann mit einem zweiten Fluidreservoir verbunden sein, so dass mittels des 3/2-Wegeventils sowohl Fluid aus dem ersten als auch aus dem zweiten Fluidreservoir aus der Auslassdüse dispensierbar ist. we Vorzugsweise bildet der dritte Schlauchabschnitt jedoch eine Zirkulationsieituna, welche mit dem ersten Schlauchabschnilt und/oder dem Fluidreservoir des ersten

Schiauchabschnitts gekoppelt ist. Eine solche Zirkulationsleitung ermöglicht somit ein wiederhoites Umwalzen oder Rückführen des Fluids, um beispielsweise eine konstante Temperatur, Konzentration oder andere spezifische Eigenschaften in- 1 nerhalb des Systems zu gewährleisten, oder eine Homogenität des Fluids zu er- halten, indem Sedimentation vermieden und eine gleichmäßige Temperatur und

Konzentration während des Dispensierprozesses sicherzustellen, Die Zirkulations- leitung mündet beispielsweise in das Fluidreservoir, so dass ein Zurückpumpen von nicht verwendeten Fluid möglich ist. Der dritte Schiauchabschnitt ist hierbei im x Wesentlichen parallel zu dem ersten Schiauchabschnitt geführt,

In manchen Anwendungen mündet die Jirkulationsleitung direkt in den ersten

Schlauchabschnitt, so dass eine Kontamination des Fluidreservoirs vermieden wird.

Vorzugsweise sind der erste und zweite Anschluss möglichst koaxial angeordnet, so dass ein möglichst geradliniger Fluidpfad für die Dispensierung gebildet ist, um

Turbulenzen der Verwirbelungen innerhalb des Fluids zu vermeiden, Der dritte An- schluss ist hierzu quer orientiert angeordnet, Im Einbauzustand in einer Dispen- so siervorrichtung sind der erste und zweite Anschluss im Wesentlichen horizontal und der dritte Anschluss vertikal, insbesondere entgegen der Schwerkraftrichtung, angeordnet, Die Rezirkulationsabbiegung ist somit nach oben weggeführt, 50 dass

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 31 während des normalen Dosierens/Dispensierens keine Rückstände in der Abbie- LUS06763 gung sedimentieren.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind eine Ventileinheil zur Steuerung eines s Strdmungsdurchmessers des mindestens einen Fluidpfads, und eine Parti- keisensoreinheit zur Bestimmung einer Partikeleigenschaft von Partikeln innerhalb eines in dem mindestens einen Fluidpfads fôrderbaren Fluids durch die mindes- tens eine Zusatzeinheit bereitgestellt. wo In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Druckquelleneinheit mit mindestens ei- ner Peristaltikoumpe mit einer der Anzahl der Fluidpfade beziehungsweise Schläu- che (im Wesentlichen) entsprechenden Anzahl von einzeln ansteuerbaren Pum- penrotoren durch die mindestens eine Zusatzeinheit bereitgestellt. Das Kartu- schensystem ist somit dafür geeignet und eingerichtet um mit mindestens Zwei un- + terschiedlichen Druckquellen (Pumpenrotoren) aus unterschiediichen Auslassdü- sen unterschiedliche Fluidmengen zu dispensieren,

Wie beispielsweise aus der EP030444651 bekannt ist, wird das Dispensiervoiu- men der einzeinen Fluidpfade von Dispensierkartuschen typischerweise durch die x Vorspannung der korrespondierenden Schläuche kalibriert. Durch entsprechende

Schrauben, lassen sich Spannblôcke bewegen, und dadurch die Vorspannung im

Schlauch einstellen. Die Schrauben und Spannblôcke befinden sich hierbei Gbli- cherweise im/am Reservoirkartuschenteil. x Durch den Einsatz einer Zusatzeinheit mit einer Druckquelleneinheit mit einer An- zahl von einzeln ansteuerbaren Pumpenrotoren, kann auf diese Kalibration und die genannten Schrauben und Spannblôcke verzichtet werden. Dies erlaubt eine einfachere Ausgestaltung der Kartuschenteile, insbesondere des Reservoirkartu- schenteils.

Das Dispensiervolumen kann hierbei durch angepasste Rotation der Pumpenroto- ren kompensiert werden. Insbesondere in Kombination mit einer der vorstehend beschriebenen Sensoriken zur Messung der Dispensierrate (dispensierten

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Fluidmenge) kann das Kartuschensystem damit selbsikalibrierend ausgelegt wer- LUS06763 den, ohne werkseitig kalibriert werden zu müssen. Zusätzlich oder alternativ ist es hierbei möglich, dass sich das Kartuschensystem — insbesondere mittels des Con- trollers — im Betrieb nachjustiert.

Beispielsweise weist die Zusatzeinheit zusätzlich zu der Drucquelleneinheit eine vorstehend beschriebene Partikelsensoreinheit auf. Die Druckquelleneinheit wird hierbei als Mittel zum Einstellen des Dispensiervolumens genutzt, um eine (zumin-~ dest in Näherung) gewünschte Zielanzahl von dosierten Partikeln im dispensierten wo Volumen zu erreichen. Weiterhin ist somit eine Echtzeitanpassung des abgegebe- nen Volumens auf der Grundiage der gemessenen oder bestimmten Partikeleigen- schaften, beispielsweise anhand eine Partikelkonzentration oder Lebensfähigkeit (bei Zellen), ermöglicht. Mit anderen Worten werden die von der Partikelsensorein- heit bestimmten Partikeleigenschaften zur Steuerung und/oder Regelung der + Druckquelleneinheit verwendet,

Alternativ können optimierte Pumpparameter für eine Dispensierkartusche vor dem Betrieb, beispielsweise werkseitig oder durch den Benutzer, bestimmt werden und zum Betrieb an die Dispensiervorrichtung übergeben werden, beispielsweise x Uber eine Benutzerschnittstelle (z.B. Nuizerinterface) durch den Benutzer selbst, oder automatisiert, beispielsweise durch einen Barcode oder einen RFID-Chip welcher mit der Dispensierkartusche ausgeliefert wird oder in oder an der Dispen- sierkartusche verbaut ist und durch den Controller oder die Dispensiervorrichtung automatisiert ausgelesen werden kann. Der Controller rechnet hierbei vorzugs- x weise die durch den Benutzer über die Benutzerschnitistelle eingestellten Dispen- siervolumina so in eine Ansteuerung der Pumpenrotoren um, dass jeweils das ge- wünschte Dispensiervolumen aus den Auslassdisen dispensiert, und beispiels- weise in die entsprechende Aufnahme einer Mikrotiterplatie abgegeben wird. x Die erfindungsgemäße Dispensiervorrichtung ist beispielsweise als ein Reagenz-

Dispensierer ausgeführt. Die Dispensiervorrichtung weist eine Druckquelle oder ei- nen Anschluss für eine Druckqueile auf. Beispielsweise weist die Dispensiervor- richtung eine als Peristaitikpumpe, beispielsweise als eine Rollerpumpe,

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 33 ausgeführte Druckquelie und ein vorstehend beschriebenes Kartuschensystem LUS06763 auf, weiches mit der Druckquelle beziehungsweise Peristaltikpumpe gekoppelt oder koppelbar ist. Durch die zusätzliche Funktionalität der Zusatzeinheit ist eine besonders geeignete Dispensiervorrichtung realisiert.

In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Dispensierkartusche des

Kartuschensystems eine Anzahl von Schläuchen als parallels Fluidpfade auf, wo- bei die Dispensiervorrichtung und/oder das Kartuschensystem eine Zusatzeinheit mit einer Druckquelleneinheit aufweist. Die Druckquelleneinheit weist eine Peri- wo staltikoumpe mit einer der Anzahl der Schläuche entsprechenden Anzahl von ein- zein ansteuerbaren Pumpenrotoren aufweist, und wobel jeweils ein Schlauch zu- mindest abschnittsweise um einen zugeordneten Fumpenrotor geführt ist, Mit an- deren Worten ist die Peristaltikoumpe in dieser Ausführung dazu vorgesehen und eingerichtet einzelne ausgewählte Schläuche anzutreiben, so dass aus den + Schiäuchen individuell dispensiert werden kann.

Beispielsweise weist die Dispensierkartusche acht (8) parallele Schläuche und die

Peristaltikpumpe entsprechend acht (8) zugeordnete Pumpenrotoren auf, Die ent- sprechenden Pumpenmotoren könnten dabei zur Antriebsachse des oder jeden x Pumpenrolors versetzt angeordnet und z.B. über ein Zahnrad, einen Riemen oder eine Kette verbunden sein. Die Pumpenrotoren können auf einer gemeinsamen

Achse über Kugellager befestigt sein. Die Pumpenrotoren können beispielsweise mit jeweils einem Pumpenmotor angetrieben sein, Ebenso denkbar ist, dass meh- rere Pumpenrotoren durch entsprechende schalibare Kupplungen und Getriebe x gemeinsam von einem Pumpenmotor angetrieben werden.

Die Ausführung der Peristaltikpumpe mit einer Anzahl von einzeln ansteuerbaren

Pumpenrotoren, insbesondere mindestens zwei einzeln ansteuerbaren Pumpenro- toren, ist für sich allein erfinderisch und stellt somit eine eigene Erfindung dar. « Eine entsprechende Pumpeneinheit kann hierbei auch als Teil des Kartuschensys- tems angesehen werden, wobei die Pumpeneinheit mit einem Controller des Kar- tuschensystems beziehungsweise einer Zusatzeinheit signaltechnisch gekoppelt ist.

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LU506763

Der Abstand der Schläuche in den Kartuschenteilen kann hierbei jeweils auf den

Abstand der Pumpenrotoren abgestimmt sein, so dass beispielsweise ein Abstand von einem Schlauch zum nächsten Schlauch in etwa dem Abstand von einem ss Pumpenrotor zum nächsten Pumpenrotor entspricht, Wenn zwischen den Pum- penrotoren jeweils eine entsprechende Lücke (lichte Weite) ist, dann kann der je- weilige Schlauch durch diese Lücke bewegt werden, mit dem Ziel den Schlauch am zugehörigen Pumpenrotor zu befestigen. Dadurch ist es einfacher, die Pum- penrotoren einzeln mit den Schläuchen zu koppeln.

Der Abstand der Schläuche kann dabei durch einen oder zwei Riegel im entspre- chenden Abstand gehalten werden, damit ein Nutzer in einem Handgriff aile

Schläuche mit den jeweiligen Pumpenrotoren verbinden kann. Der entsprechende

Riegel kann dann in einer Halterung an der Peristaltikoumpe, einem der Kartu- + Schenteile, oder der Dispensiervorrichtung befestigt werden. Durch die Führung senkrecht zur Drehachse der Pumpenrotoren wird sichergestellt, dass der jewel- lige Schlauch gerade auf dem zugeordneten Pumpenrotor auf- oder anliegt und am Rand liegende Schläuche nicht seitlich gequetscht werden. Die dargelegte

Version mit 8 Kanälen kann sinngemäß auch für 2, 4, 16, 32 oder jede beliebige x Anzahl an Schläuchen und Pumpenrotoren umgesetzt werden.

Grundsätzlich ist dabei ein Abstand der parallelen Schläuche, und der dazu zuge- ordneten Pumpenrotoren, vorteilhaft, der besonders ähnlich dem Abstand der Auf- nahmen der Mikrotiterplatte ist, also z.B. etwa 9 mm für eine Mikrotiterplatte mit 96 x Aufnahmen.

Sollten mehrere Pumpenmotoren verwendet werden, ist es deshalb besonders hilfreich, wenn sehr flache Motoren, beispielsweise sogenannte Pfannkuchenmo- toren, verwendet werden. Derartige Pfannkuchenmotoren weisen eine Höhe des so Motorkörpers in Richtung der Welle, berechnet ohne Welle, von weniger als 20 mm, insbesondere kleiner als 15 mm, vorzugsweise kleiner als 10 mm, auf. In ei- ner denkbaren Ausführung kann ein Aspektverhältnis einer (axialen) Bauhöhe des

Pumpenmotors zu einer mittleren (radialen) Ausdehnung des Pumpenmotors,

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 35 kleiner als 1, insbesondere kleiner 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3, besonders LUS06763 bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3 dimensioniert sein. Idealerweise werden Schritt- motoren mit einem Schrittwinkel von weniger als 2° und einer Haltekraft von min- destens 0.1 N cm (Newtonzentimeter), insbesondere mindestens 0,3 N cm, vor- s Zugsweise mindestens 0,5 N cm verwendet.

Eine weitere Ausführung der Dispensiervorrichiung beinhaltet einen Verfahreinheit zum Verfahren einer das dispensierte Fluid aufnehmenden Fluidaufnahme. Die

Fluldaufnahme ist hierbei insbesondere eine Mikrotiterplatie beziehungsweise eine wo Aufnahme (Well) der Mikrotiterplatte. Dadurch kann eine Mikrotiterplatte so ange- ordnet werden, dass jede Auslassdüse in jede Aufnahme dosieren kann.

Sofern die Dispensiervorrichtung zur Aufnahme von mehr als einer Mikrotiterplatte ausgeführt ist, ist die Verfahreinheit derart ausgeführt, dass sie die oder jede + Mikrotiterplatten so anordnen kann, dass jede Auslassdüse in jede Aufnahme der

Mikrotiterplatten dosieren kann. In einer besonders vorteilhaften Variante können entweder die Auslassdüsen des Kartuschensystems oder eine Zusatzeinheit mit

Druckquelleneinheit oder mindestens eine der Mikrotiterplatten senkrecht zur

Ebene, die die Aufnahmen der Mikrotiterplatte definieren, verfahren werden. x Dadurch können die Auslassdisen in mindestens eine der Mikrotiterplatien einge- taucht werden um darin enthaltene Flüssigkeit in die Fluidpfade aufzusaugen. Die aufgesaugte Flüssigkeit kann dann in einen Abfallbehälter oder eine Entsorgungs- aufnahme (Waste) oder in andere Aufnahmen der Mikrotiterplatien, insbesondere in Aufnahmen der anderen Mikrotiterplatte abgegeben werden.

Das erfindungsgemäße Kartuschensystem beziehungsweise die erfindungsge- mâle Zusatzeinheit und/oder die erfindungsgemäße Dispensiervorrichtung er- möglichen neue Verwendungsmadglichkeiten, weiche mit gewöhnlichen Dispensier- vorrichtungen nicht realisierbar sind. Sofern bei den nachfolgend beschriebenen « Verwendungen Verfahrensschritte beschrieben werden, ergeben sich vorteilhafte

Ausgestaltungen für das Kartuschensystem und/oder die Dispensiervorrichtung insbesondere dadurch, dass diese dazu ausgebildet sind, einen oder mehrerer dieser Verfahrensschritte auszuführen.

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LU506763

Eine vorstehend beschriebene Zusatzeinnheit oder ein vorstehend beschreibendes

Kartuschensystem oder eine vorstehend beschriebene Dispensiervorrichtung wird zur Befüllung einer Mikrotiterplatte oder zum Dispensieren von Zeilsuspensionen s als Fluid verwendet.

In einer weiteren denkbaren Verwendung wird durch eine Zusatzeinhait mit einer

Ventileinheit ein Kleinmengen-Dispensierer mit Dispensiermengen insbesondere kleiner 500 ni, vorzugsweise 100 ni, besonders bevorzugt 10 nl, ermöglicht, Hierzu „wird die Ventileinheit mit dem Ausiasskartuschenteil gekoppelt, und in einem Flu- idpfad bei einem geschlossenen Ventil mit der Peristaltikoumpe ein erhöhter Druck im Fiuidpfad aufgebaut. Anschließend wird das Ventil kurzzeitig oder lediglich teil- weise geöffnet so dass eine puls- oder hammerbewequngsartige Dispensierung erfolgt. Der Druckaufbau kann beispielsweise anhand einer Ausdehnung des 1 Schiauchs gemessen werden.

Vorzugsweise ist der Fluldpfad hinter dem Ventil, also zwischen dem Ventil und der Auslassdüse mechanisch steif ausgeführt, um den Ausstoß durch den erhôh- ten Druck betriebssicher auszuhalten, Hierbei ist es beispielsweise denkbar, den x Fiukdpfadabschnitt und/oder die Auslassdüse hinter dem Ventil aus einem Metall, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, oder mechanisch stabilen Kunststoff, bei- spielsweise einem Thermoplast, hergestellt sind. Zusätzlich oder alternativ ist es beispielsweise denkbar, die Fluidpfad hinter dem Ventil mit einer superhydrophobi- schen Beschichtung auf der Außenseite zu versehen.

Hierbei ist es zur Dispensierung eines Probenfiuids durch entsprechende Ansteue- rung der Ventileinheit insbesondere möglich, teilweise Luft oder Ol als Fluid zu do- sieren, um eine kleinvoiumige Probenabgabe des Probenfluids zu realisieren. so Bel einer Anwendung mit Zellidsungen als Probenfluid ist es beispielsweise mög- lich, eine Pufferldsung zur Trennung der Abschnitte im Fluidpfad (Fluidpfadab- schnitte) mit Zellsuspensionen zu verwenden. Der mit der Auslassdüse verbun- dene Fluidpf'adabschnitt ist hierbei mittels eines Ventils der Ventileinheit

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 37 wahlweise mit einem Zelllôsungs-Reservoir und einem Pufferlösungsreservoir ver- LU506763 bindbar. Hierbei wird eine Menge Pufferidsung zwischen Flüssigkeiismengen mit einer Zielzellen-Nummer hinzugefügt. Im Fluidpfad werden somit aufeinanderfoi- gend aiternierend Pufferldsung und Zeillösung eingespeist. Dispensiert werden s hierbei ,Fluidpakete" von Pufferiôsung-Zellliôsung-Pufferlôsung, die gewünschte

Zeilösungsmenge ist also in Pufferlôsungen „eingepackt“, Die Puffervolumina sind hierbei ausreichend groß dimensioniert, dass sich die Zeilen aufeinanderfoigender

Zellldsungspakete nicht miteinander vermischen. w In einer zusätzlichen oder weiteren Verwendung werden Dosierverfahren zunächst

Flüssigkeiten dosiert und dann aus den Fluidkanalen bis zu einer Ventilposition abgelassen. Die Ventile der Ventileinheit werden gedfinet/geschicssen, wobei of- fene Kanäle angesaugt und anschließend dosiert werden können. + In einer Ausführung kann die Ventileinheit vor der Druckquelle beziehungsweise dem Pumpenrotor angeordnet sein. Vorteilhafterweise können die Ventile dadurch größer dimensioniert sein, da diese nicht im vergleichsweise geringen Abstand zu den Auslassdisen positioniert sind. Dazu kann die Dispensierkartusche mit einem zusätzlichen Kartuschentell als Adapter (Adapterkartuschenteil) ausgestatiet sein, x welches die Schläuche in einem definierten Abstand hält und nutzerfreundiich mit der Ventileinheit verbindbar ist Vorzugsweise ist das Reservoirkartuschenteil hier- bei nutzerfreundlich mit der Ventileinheit beziehungsweise der Zusatzeinheit ver- bindbar. x Zum Schalten im Betrieb wird dann das Fluid in den Schiduchen so weit zurückge- pumpt, bis der entsprechende Meniskus hinter dem zugehörigen Ventil angekom- men ist. Dies kann über einen entsprechenden Sensor, vorzugsweise optisch, z.B. mit einer Lichischranke oder Kamera, festgestellt oder Über die Pumpbewegung beziehungsweise Drehbewegung des Pumpenmotors berechnet werden. Bei- « spielsweise ist hierfür eine FUlistandssensoreinheit in die Zusatzeinheit integriert.

Die Ventile deren zugehörige Ausiassdûsen nicht dispensieren sollen werden ent- sprechend geschlossen. Der Pumpenrotor dreht nun vorwärts, bis die Flüssigkeit die Auslassdüsen der offenen Ventile erreicht hat. Auch dies kann über einen

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 38 entsprechenden Sensor, vorzugsweise optisch, z.B. mit einer Lichtschranke oder LUS06763

Kamera, insbesondere mit einer Füllstandssensoreinheit, fesigestellt oder über- wacht werden. Falls der Flüssigkeitsstand der zu dispensierten Auslassdisen nicht gleich ist, oder Luftblasen detektiert werden, kann ein erstes Volumen in die s Entsorgungsaufnahme abgelassen werden, bis ein definierter Zustand erreicht ist.

Nun kann aus den befüllten Auslassdüsen in die zugehörigen Zeilen und Spalten dispensiert werden. Nach dem Dispensiervorgang wird der Fumpenrotor so lange rückwärts gedreht, bis der jeweilige Flüssigkeitsmeniskus der offenen Ventile wie- der vor diesen ist. Nun können die Ventile entsprechend geschaiten werden und „der nächste Dispensiervorgang wird äquivalent gestartet.

In einer weiteren Verwendung ist das Auslasskartuschenteil bewegbar an der Dis- pensiervorrichiung angeordnet, sodass zumindest eine Auslassdise in eine mit

Fluid gefüllte Aufnahme einer Mikrotiterplatte eingetaucht wird, und durch Rever- + Sierung der Pumprichtung, das Fluid aus der Aufnahme entfernt. Dadurch ist ein

Waschen oder Reinigen der Mikrotiterplatten-Aufnahmen ermöglicht oder ein

Transfer von Flüssigkeit von einer Aufnahme zu einer anderen Aufnahme. Insbe- sondere ist somit ein Waschen von in dem Fluid befindlichen Zellen und/oder ein

Austausch von Medien der Mikrotiterplatten-Aufnahmen realisierbar.

In einer bevorzugten Anwendung werden die erfindungsgemäße Zusatzeinheit und/oder das erfindungsgemäße Kartuschensystem und/oder die erfindungsge- male Dispensiervorrichtung zur Reduzierung von Randeffekten bei Mikrotiterplat- ten verwendet, Bei einer Dispensierkartusche mit 8 parallelen Schläuchen und ei- x ner Mikrotiterplatte mit 96 Aufnahmen, aufgeteilt in 12 Spalten und 8 Zeilen (A bis

H), ist mittels den Auslassdüsen jeweils eine Spalte gleichzeitig dispensierbar.

Verwendungsgemäß wird in den Zeilen A und H durch Ansteuerung der Ventilein- heit und/oder einzelner Pumpenrotoren eine größere Fluidmenge als in den Zeilen

B bis G dispensiert. Anschließend geht man noch einmal über die Zeilen B bis G « den Kanälen beziehungsweise Ventilen 2 bis 7 geschlossen. Dann baut sich in den Schläuchen 2 bis 7 ein Überdruck auf, welchen man am Ende in die Entsor- gungsaufnahme ablässt oder durch Rückwärtsdrehen des(r) Pumpenrotor(en) ab- baut. Durch ein zusätzliches Verfahren der Auslassdisen entlang der Achse, in

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 39 welcher die Auslassdüsen ausgerichtet sind, können entsprechend auch andere LUS06763

Mikrotiterplatten, insbesondere mit 384 und 1536 Aufnahmen, befüllt werden.

Im Allgemeinen kann zusätzlich zu einem Ausgleich von Randeffekten auch jegli- s che gewünschte Dispensierung abgebildet werden. Dazu würde vorzugsweise mit je einer Auslassdüse die zugehörigen Zeilen gefüllt, also bei einer Mikrotiterplatte mit 96 Aufnahmen eine Zeile pro Auslassdüse, bei einer 384 Mikrotiterplatie zwei

Zeilen pro Ausiassdûse und bei einer 1536 Mikrotiterplatte 4 Zeilen pro Ausiass- düse, Das Dispensier- oder Fluidvolumen kann dabei pro Spalte und Zeile durch wo entsprechende Ansteuerung des Pumpenrotors und/oder der Ventileinheit indivi- duell angepasst werden. Dies ermöglicht eine Anpassung von Dispensiervolumen für jede Spalte und Verwendung von je lediglich einer Ausiassdûse, so dass ein frei wählbares Volumen an Flüssigkeit für jede der Aufnahmen realisierbar ist + Zur Beschleunigung, und wenn das von Dispensiermuster gewünscht ist, können teilweise zwei oder mehr der Auslassdisen gleichzeitig betrieben werden. Dies kann auch vorteilhaft sein, wenn die entsprechenden Zielvolumina nicht exakt gleich sind. Wenn beispielsweise in der Aufnahme AT 1,5 ul und in Aufnahme C1 1,7 ul dispensiert werden sollen, so könnten diese parallel mit 1.6 ul befülit wer- x den, Ob ein entsprechendes Verfahren günstig ist, kann dabei jeweils softwaressi- tig durch den Nutzer vordefiniert und durch den Controller automatisch eingestellt werden. Diese freie Befüllung ist insbesondere zur Normalisierung nützlich, bei- spielsweise für Next-Generation-Sequencing Vorbereitung (NGS) oder zum Zu- satz von Dimethylsulfoxid (DMSO) vor der Einlagerung einer Probe (Compound). in einer weiteren Verwendung kann eine automatische Reinigung implementiert werden. Dazu ist der Schlauch- oder Fluidpfadabschnitt mit einem zweiten Fluidre- servoir verbunden, so dass mittels der Ventileinheit beziehungsweise dessen 3/2-

Wegeventils sowohl Fluid aus dem ersten als auch aus dem zweiten Fluidreservoir « aus der Auslassdüse dispensierbar ist. Dabei ist im ersten Fluidreservoir ein zu dispensierendes Fluid und im zweiten Fluidreservoir eine Waschlösung, beispiels- weise Ethanol, deionisiertes Wasser (DI-Wasser) oder ein EthanoV/DI-Wasser Ge- misch. Nachdem der Dispensiervorgang mit dem Fluid aus dem ersten

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Fiuidreservoir abgeschlossen ist, kann das Ventil geschalten werden, und die Dis- LUS06763 pensierkartusche beziehungsweise dessen Schläuche mithilfe der Flüssigkeit aus dem zweiten Fluidreservoir gereinigt werden. Die Flüssigkeit wird zweckmäitiger- weise unter Vorwärtsrotation des Pumpenrotors beispielsweise in die Entsor- gungsaufnahme gepumpt. Idealerweise kann durch ein weiteres Schalten und

Rückwärtspumpen des Pumpenrotors die Waschlösung auch bis zum ersten Flu- idreservoir gepumpt werden und dadurch die komplette Dispensierkariusche ge- spült werden. Um die Dispensierkartusche sicher zu reinigen, kann der Waschvor- gang mehrfach durchgeführt werden. Abschließend kann durch Rückwärtspumpen io und schalten der Ventile die gereinigte Dispensierkariusche mit Luft gespült wer- den, um ggf. Rückstände des Reinigungsmittels zu entfernen.

Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine Software auf einem

Medium oder Datenträger zur Durchführung oder Ausführung einer vorstehend be- 1 schriebenen Zusatzfunktion oder Verwendung vor, wenn die Software auf einer

Recheneinheit (Computer), insbesonders auf dem Controller der Zusatzeinheit, abläuft. Dies bedeutet, dass die Software auf einem Datenträger hinterlegt ist, und zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vorgesehen, sowie da- für geeignet und ausgestaltet ist. Dadurch ist eine besonders geeignete Software x für den Betrieb einer Zusatzeinheit und/oder eines Kartuschensystems und/oder einer Dispensiervorrichtung realisiert, mit welcher die Funktionalität zur Durchfüh- rung der erfindungsgemäßen Zusatzfunktionen oder Verwendungen programm- technisch implementiert wird. Die Software ist somit insbesondere eine Betriebs- software (Firmware), wobei der Datenträger beispielsweise ein Datenspeicher des x Controllers ist.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen und vereinfachten Figuren: so Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Dispensiervorrichtung mit einer Peristal- tikpumpe und mit einem Kartuschensystem,

Fig. 2 in Seitenansicht die Peristaltikpumpe und das Kartuschensystem mit einer Zirkulationsleitung in einer ersten Ausführungsform,

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Fig. 3 in Seitenansicht die Peristaltikoumpe und das Kartuschensystem LU506763 mit einer Zirkulationsieitung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 in Seitenansicht die Peristaltikoumpe und das Kartuschensystem mit einer Zirkulationsleitung in einer dritten Ausführungsform, s Fig 5 in Seitenansicht die Peristaltikpumpe und das Kartuschensystem mit einer Zirkulationsleitung in einer vierten Ausführungsform,

Fig. 6 in Schnittansicht eine Partikelsensoreinheit des Kartuschensys- tems,

Fig 7 in Draufsicht ein Ventil einer Ventileinheit des Kartuschensys- tems,

Fig. 8 in Schnittansicht ausschnitisweise das Kartuschensystem und eine damit gekoppelte Zusaizeinheit,

Fig. 9 in einer perspektivischen Darstellung ausschnitisweise das Kar- tuschensystem mit einer Zusatzeinheit mit einer Ventileinheit, + Fig. 10 in einer Schnittansicht die Ventileinheit der Zusatzeinheit in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 11 in Draufsicht die Ventileinheit der Zusatzeinheit in einer dritten

Ausführungsform in einem geöffneten Zustand,

Fig. 12 in Frontansichi die Ventiteinheit gemäß der dritten Ausführungs- form in dem geöffneten Zustand,

Fig. 13 in Draufsicht die Ventileinheit gemäß der dritten Ausführungs- form in einem geschlossenen Zustand,

Fig. 14 in Frontansicht die Ventileinheit gemäß der dritten Ausführungs- farm in dem geschlossenen Zustand, x Fig. 15 in Draufsicht eine zweite Ausführung der Dispensiervorrichtung,

Fig. 16, Fig. 17 in Draufsicht eine dritte Ausführung der Dispensiervorrichtung,

Fig. 18 in Schnittansicht eine Partikelsensoreinheit des Kartuschensys- tems in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 19 in Schnittansicht eine Partikelsensoreinheit des Kartuschensys- tems in einer dritten Ausführungsform, und

Fig. 20 in Schnittansicht eine Partikelsensoreinheit des Kartuschensys- tems in einer vierten Ausführungsform,

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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den glei- LUS06763 chen Bezugszeichen versehen,

Die Figur 1 zeigt eine Dispensiervorrichtung 2 zum Dispensieren eines Fluids 4 in seine Anzahl von Fluidaufnahmen 6.

Die Fluidaufnahmen 6 sind hierbei als Vertiefungen (Wells) einer Mikrotiterplatte 8 ausgeführt, wobei die Fluidaufnahmen 6 in parallelen Reihen und Spalten ange- ordnet sind. Die Fluidaufnahmen 6 sind in der Fig. 1 lediglich beispielhaft mit Be- wo Zugszeichen versehen. Die Mikrotiterplatte 8 ist in einer horizontalen Ebene ver- schiebebeweglich angeordnet. Beispielsweise weist die Dispensiervorrichtung 2 entsprechende Stellmittel auf, um die Mikrotiterplatte 8 entlang einer Längsrich- tung x und einer hierzu senkrecht angeordneten Querrichtung y zu bewegen. Ins- besondere weist die Dispensiervorrichtung 2 einen entsprechenden Verfahrtisch + als Verfahreinheit 7 für die Mikrotiterpiatte 8 auf. Die Bewegbarkeit entlang der

Richtungen x, y ist in der Fig. 1 mittels Doppelpfeilen angedeutet.

Zur Dispensierung des Fluids 4 weist die Dispensiervorrichtung 2 eine Peristaltik- pumpe 10 und ein Kartuschensystem 12 auf.

Die Peristaltikoumpe 10 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere als eine Rollerpumpe ausgeführt, und weist einen beispielsweise elektrischen

Pumpenmotor 14 und einen damit angetriebenen Pumpenrotor 16 auf. Die Peri- staltikoumpe 10 ist vorzugsweise höhenverstellbar, dies bedeutet, dass ein verti- x Kaler Abstand zwischen der Peristaltikpumpe 10 und der Mikrotiterplatte 8 verän- dert werden kann. Insbesondere ist die Peristaltikoumpe 10 hierbei entlang einer

Höhenrichtung z, welche senkrecht zu der Längsrichtung x und der Querrichtung y angeordnet ist, bewegbar angeordnet. so Ber Pumpenrotor 16 ist mittels des Fumpenmotors 14 wahlweise in eine Vorwärts- richtung, bei welcher das Fluid 4 in Richtung der Fluidaufnahmen 6 gefördert wird, und in eine Rickwartsrichtung, bei welcher das Fluid 4 in die Gegenrichiung geför- dert wird, antreibbar.

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 43

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Das Fluid 4 ist in einer Reservoireinheit 18 des Kartuschensystems 12 bereitge- stellt. Die Reservoireinheit 18 weist ein Fluidreservoir 20 als Behälter für das

Fluid 4, ein Mischgerät 22 zum Mischen des Fluids 4 innerhalb des Fluidreser- voirs 20, ein als Gewichtssensor ausgeführtes Sensorelement 24 zur Erfassung einer dispensierten Fluldmenge, insbesondere durch Überwachung des Fluidre- servoirgewichts, und eine Temperiereinheit 26 zur Temperierung der Fluidtempe- ratur im Fluidreservoir 20 auf. wo Das Kartuschensystem 12 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin gine Dispensierkartusche 28 und zwei damit gekoppelte Zusatzeinheiten 30, 32 sowie einen Controller 34 auf. Die Zusatzeinheiten 30, 32 sind dazu vorgesehen und eingerichtet Zusatzfunktionen für die Dispensiervorrichtung 2 bereitzustellen, wobei der Controller 34 dazu vorgesehen und eingerichtet ist diese Zusatzfunitio- is nen auszuführen beziehungsweise diese zu steuern und/oder zu regeln. Der Con- troller 34 kann hierbei auch ein Teil einer oder beider Zusatzeinheiten 30, 32 sein.

Mit anderen Worten kann der Controller in mindestens einer der Zusatzeinhei- ten 30, 32 integriert sein. x Die beispielsweise als Verbrauchsgegenstand ausgeführte Dispensierkartu- sche 28 weist zwei dimensionsstabil verbundene Kartuschenteile 36, 38 und eine

Anzahl von Fluidpfaden 40 auf. Die Fluidpfade 40 sind insbesondere als Schläu- che ausgeführt und nachfolgend auch ais solche bezeichnet. in dem gezeigten

Ausführungsbeispiel ist ein zwischen den Kartuschenteilen 36, 38 verlaufendes x Schlauchsystem mit einer Anzahl von parallel geführten Schiduchen 40 vorgese- hen. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist das Schiauchsysiem acht punk- tiert dargestellte Schläuche 40 auf, welche lediglich beispielhaft mit Bezugszei- chen versehen sind. x Pas Schlauchsystem beziehungsweise die Schläuche 40 sind mittels der Kartu- schenteile 36, 38 beispielsweise derart im Bereich der Peristaitikpumpe 10 mon- tierbar, dass sie gemeinsam mit der Peristaltikpumpe 10 höhenverstellbar sind.

Weiterhin sind die Schläuche 40 zwischen den Kartuschenteilen 36, 38 im Einbau-

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 44 oder Montagezustand zumindest abschnittsweise anliegend an dem Pumpenrotor LUS06763 16 geführt, beispielsweise mit einer etwa 180° Umlenkung.

Das reservoirseitige Kartuschenteil 36 ist nachfolgend auch als Reservoirkartu- s Schenteil 36 und das mikrotiterplattenseitige Kartuschentell 38 auch als Auslass- kartuschenteil 38 bezeichnet.

Die Kartuschenteile 36, 38 sind im Montagezustand in Hôhenrichtung z Gbereinan- dergestapelt angeordnet, wobei dis Schläuche 40 mit einer Schlaufe um den Pum- w penrotor 16 geführt sind.

Das oben angeordnete Reservoirkartuschenteil 38 weist eine Halterung zur paral- lelen Führung der Schläuche 40 und die Zusatzeinheit 30 auf. Die Zusatzein- heit 30 ist hierbei beispielsweise als ein Mittel zur Kalibrierung oder Einstellung ei- + nes Dispensiervolumens also einer dispensierten Fluidmenge ausgeführt. Die Zu- satzeinheit 30 ist beispielsweise zur Anpassung einer Schlauchspannung ausge- führt.

Das unten angeordnete Auslasskartuschenteil 38 weist eine Anzahl der Schläuche x 40 entsprechende Anzahl von Auslassdüsen 42 zur Dispensierung oder Ausgabe des Fluids 4 beziehungsweise der zu dispensierenden Fluidmenge in die Fluidauf- nahmen 6 auf, wobei jeweils ein Schlauch 40 in eine der Auslassdüsen 42 mün- det. Die Auslassdüsen 42 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszei- chen versehen. An dem Ausiasskartuschenteil 38 ist weiterhin die Zusatzein- x heit 32 angeordnet.

Die Schläuche 40 sind mit einem Schlauchende in das Fluidreservoir 20 geführt und zumindest teilweise in dem Fluid 4 versenkt. Hierbei ist es beispielsweise ebenso denkbar, dass jeder Schlauch 40 oder Gruppen von Schläuchen 40 in un- sw terschiedliche Fluidreservoire mit unterschiediichen Fluiden 4 versenkt sind. Das jeweils andere Schlauchende mündet in dem Auslasskartuschenteil 38 in die je- weilige Auslassdüse 42. Ein jeweils zwischen den Schlauchenden befindlicher

Ats2012\gsi-softwareiwinpastäidosument\3916613 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

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Schlauchabschnitt ist zumindest teilweise mit einer gewissen mechanischen Span- LUS06763 nung um den Pumpenrotor 16 geführt.

Die Dispensiervorrichtung 2 weist weiterhin einen Abfallbehälter oder sine Entsor- gungsaufnahme 44 (Waste) zur Entsorgung von überschüssigen oder nicht benö- tigten Fluid auf, Die Entsorgungsaufnahme 44 ist vorzugsweise relativ zu der Dis- pensierkartusche 28 bewegbar, so dass bedarfsweise in die Fluidaufnahmen 6 der

Mikrotiterplatie 8 oder in die Entsorgungsaufnahme 44 dispensiert werden kann. wo Der Controller 34 ist signaltechnisch mit der Reservoireinheit 18 und den Zusatz- ginheiten 30, 32 gekoppelt. Der Controller 34 weist beispielsweise eine Schnitt- stelle 46 auf. Die Schnittstelle 46 ist beispielsweise eine Benutzerschnitistelle, wie beispielsweise ein Nutzer-Interface oder eine Anzeigeeinheit (Bildschirm). Die

Schnittstelle 46 kann hierbei jedoch auch als eine signaltechnische Kopplung des + Controllers 34 zu einem externen Gerät, beispielsweise einem Steuergerät der

Dispensiervorrichtung 2 und/oder der Peristaltikpumpe 10 ausgeführt sein.

Die Zusatzeinheiten 30, 32 können in das jeweilige Kartuschenteil 36, 38 integriert sein. Vorzugsweise sind die Zusatzeinheiten 30, 32 jedoch als modulare Einheiten x austauschbar an den Kartuschenieilen 36, 38 befestigt. Ebenso denkbar ist, dass die Zusatzeinheiten 30, 32 als zusätzliche Kartuschenteile ausgeführt sind, so ist beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 16 und 17 die Zusatzein- heit 32 als separates Kartuschenteil ausgeführt. x Die Zusatzeinheit 30 weist eine Ventileinheit 48 zur Steuerung oder Einstellung ei- nes jeweiligen Strdmungsdurchmessers des Schläuche 40 auf. Die Zusatzein- heit 32 weist eine Partikelsensoreinheit 50 zur Bestimmung einer Partikeleigen- schaft von Partikeln 52 (Fig. 2) innerhalb des zu dispensierenden Fluids 4 auf. Das

Fluid 4 ist also insbesonders eine Suspension mit suspendierten Partikeln 52. Die x Ventileinheit 48 und die Partikelsensoreinheit 50 können auch in einer gemeinsa- men Zusatzeinheit integriert sein, welche an einer oder beiden Kartuschenteilen 36, 38 angeordnet ist.

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Die Zusatzeinheit 30 und/oder die Zusatzeinheit 32 kann weiterhin eine nicht nä- LUS06763 her dargestellten Füllstandssensoreinheit aufweisen, mittels welcher eine Fluid- menge innerhalb des mindestens einen Schlauches 4 und/oder der damit gekop- pelten Auslassdüse 42 bestimmbar ist. Die Füllstandssensoreinheit weist ein mit s dem zu überwachenden Schlauch 40 und/oder Auslassdüse 42 gekoppeltes opti- sches Sensorsiement auf, wobei der Controller 34 dazu vorgesehen und einge- richtet ist, im Betrieb Messsignale von dem Sensorelement zu erfassen und aus- zuwerten, insbesondere einen Fülistand oder Fluidmenge zu bestimmen. Das

Sensoreiement ist beispielsweise eine Kamera oder eine Lichibarriere (Licht- ww schranke).

Weiterhin können die Zusatzeinheit 30 und/oder die Zusatzeinheit 32 auch eine nicht näher dargestellte Drucksensoreinheit und/oder Durchflusssensoreinheit auf- weisen.

Die Ventileinheit 48 weist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform acht Ven- tile 54 auf, weiche jeweils mit einem der Schläuche 40 gekoppelt sind. Die Ven- tile 54 sind hierbei vorzugsweise als Quetsch-Ventile ausgeführt, Die Ventile 54 sind in der Fig. 1 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen,

Die Partikelsensoreinheit 50 weist in dem in Fig, 1 gezeigten Ausführungsbeispiel acht optische oder elektrische Sensorelemente 56 auf, mittels welchen die Parti- keleigenschaften des Fluids 4 beziehungsweise der Partikel 52 innerhalb der

Schläuche 40 bestimmt oder überwacht werden. Die Sensorelemente 56 sind in x der Fig. 1 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.

Nachfolgend sind anhand der Figuren 2 bis 9 unterschiedliche Ausführungen und

Anwendungen des Kartuschensystems 28 beziehungsweise der Zusatzeinheiten näher erläutert. Die Ausführungen und Anwendungen sind hierbei beispielhaft für « einen Fluidpfad erläutert. Vorzugsweise weist das Kartuschensystem 12 jedoch mehrere parallele Fluidpfade, beispielsweise 8 Fluidpfade auf, die Ausführungen für den einzelnen Fluidpfad sind hierbei jeweils sinngemäß auf mehrere Fluidpfade übertragbar.

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LU506763

Die Fig. 2 und Fig. 4 zeigt jeweils eine Anwendung des Kartuschensystems 28 mit einem in das Fluidreservoir 20 geführten Schlauchabschnitt ein Kartuschensystem 28 mit einer Zusatzeinheit umfassend eine Ventileinheit 48. Das Ventil 54 ist in s dieser Ausführung als ein Wegventil, insbesondere als ein 3/2-Wegventil ausge- führt. Vorzugsweise ist das Ventil 54 als ein Quetsch- oder Pinch-Ventil, beispiels- weise als ein Solenoid-Quetsch-Ventil, ausgeführt.

Die Ventileinheit 48 beziehungsweise das Ventil 54 koppelt in dieser Ausführung we drei Schlauchabschnitte (Fluidpfadabschnitie) 58, GC, 62. Die Schlauchabschnitte 58 und 60 bilden hierbei einen Schlauch 40 vom Fluidreservoir 20 zur Auslass- düse 42, wobei der Schlauchabschnitt 58 zwischen dem Fluidreservoir 20 und dem Ventil 54 und der Schiauchabschnitt 60 zwischen dem Ventil 54 und der Aus- lassdise 42 verläuft. Der Schlauchabschnitt 58 ist zumindest teilweise Uber den + Pumpenrotor 16 der Peristaitikpumpe 10 geführt, Dies bedeutet, dass die Venti- leinheit 48 beziehungsweise die dazugehörige Zusatzeinheit an dem Auslasskar- tuschenteil 38 angeordnet ist

Der Schlauchabschnitt 62 ist als eine Zirkulationsieitung ausgeführt, welche von x dem Ventil 54 zurück zum Fluidreservoir 20 geführt ist.

In einer ersten Ventilstellung des Ventils 54 sind die Schlauchabschnitte 58 und 60 verbunden, so dass im Fumpenbetrieb eine Fluidmenge aus der Auslassdise 42 dispensiert wird. In der zweiten Ventilstellung sind die Schlauchabschnitte 58 und x 62 verbunden, so dass im Pumpenbetrieb eine Zirkulation des Fluids 4 aus dem

Fluidreservoir 20 über die Schiauchabschnitte 58 und 62 zurück ins Fluidreser- voir 20 erfolgt. Die Zirkulation des Fluids 4 ist also mit der gleichen Peristaltik- pumpe 10 wie die Dispensierung antreibbar. « Pas Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit einem Ventil 54, welches die Schiauchabschnitte 58 und 60 sowie einen Schisuchabschnitt (Flu- idpfadabschitt 64 miteinander xoppelt Das Ventil 54 ist hierbei wieder

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 48 beispielsweise ebenfalls als ein 3/2-Wegeventil ausgeführt. Vorzugsweise ist das LUS06763

Ventil 54 als ein Quetsch-Ventil, beispielsweise als ein Solenoid-Quetsch-Ventil, ausgeführt. s Der Schlauchabschnitt 64 ist hierbei ebenfalls als eine Zirkulationsieitung ausge- führt, jedoch ist der Schlauchabschnitt 64 im Gegensatz zum Schlauchabschnitt 62 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels nicht zurück in das Flu- idreservoir 20 geführt, sondern mündet in den Schlauchabschnitt 58. Die Verbin- dung zwischen den Schlauchabschnitten 58 und 64 ist beispielsweise in dem Re- wo servoirkartuschenteil 36 angeordnet, Der Schlauchabschnitt 58 ist somit von ei- nem Peristaltikpumpenausiass zurück zu einem Peristaitikpumpeneiniass geführt.

In einer ersten Ventilstellung des Ventils 54 sind die Schlauchabschnitte 58 und 60 verbunden, so dass im Pumpenbetrieb eine Fluidmenge aus der Auslassdüse 42 1 dispensiert wird. In der zweiten Ventilstellung sind die Schlauchabschnitte 58 und 64 verbunden, so dass im Pumpenbetrieb im Wesentlichen eine Zirkulation des

Fluids 4 innerhalb des Schlauchs 40 erfolgt. Dadurch werden Kontaminationen des Fluidreservoirs 20 vermieden. x Die Darstellung der Fig. 5 zeigt eine Erweiterung des vorstehend beschriebenen

Ausführungsbeispiels der Fig. 4. In dieser Ausführung ist eine zweite Zusatzeinheit mit einer Ventileinheit 48 an dem Reservoirkartuschenteil 36 angeordnet. Mit an- deren Worten sind in dieser Ausführung sowohl das Reservoirkartuschenteil 36 als auch das Auslasskartuschenteil 38 jeweils mit einer Ventileinheit 48 ausgestattet. x Dig Ventileinheiten 48 weisen jeweils ein als 3/2-Wegeventil ausgeführtes Ven- tit 54 auf. Vorzugsweise sind die Ventile 54 als Quetsch-Ventile, beispielsweise als ein Solenoid-Quetsch-Ventile, ausgeführt.

Das reservoirseitige Ventil 54 koppelt drei Schiauchabschnitte (Fluidpfadab- s schnitte) 64, 66, 68, wobei das auslassseitige Ventil 54 die Schlauchabschniite 66,

GC und 62 koppelt.

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Der Schlauchabschnitt 64 verläuft ins Fluidreservoir 20. Der Schlauchabschnitt 66 LUS06763 verläuft zwischen den Karluschentellen 36, 38 um den Pumpenrotor 16 von dem reservoirseitigen Ventil 54 zu dem auslassseitigen Ventil 54. Die Schlauchab- schnitte 64, 66 und 80 bilden hierbei einen Schlauch 40 des Kartuschensystems s zur Dispensierung. Der Schiauchabschnitt 68 ist in ein zweites Fluidreservoir 70 mit einem zweiten Fluid 72 geführt.

In einer ersten Ventilstellung des reservoirseitigen Ventils 54 sind die Schlauchab- schnitte 64 und 66 verbunden, so dass im Pumpenbetrieb eine Fluidmenge aus „dem Fluidreservoir 20 gefördert wird. In der zweiten Ventiistellung sind die

Schlauchabschnitte 58 und 66 verbunden, so dass im Pumpenbetrieb eine Fluid- menge aus dem Fluidreservoir 70 gefördert wird,

In einer ersten Ventilstellung des auslassseitigen Ventils 54 sind die Schlauchab- + Schnitte 66 und 60 verbunden, so dass im Pumpenbetrieb eine Fluidmenge aus dem Schiauchabschnitt 66 aus der Auslassdûse 42 dispensiert wird. In der zwei- ten Ventilstellung sind die Schlauchabschnitte 66 und 62 verbunden, so dass im

Pumpenbetrieb eine Zirkulation des Fluids 4 aus dem Fluidreservoir 20 über die

Schiauchabschnitte 58 und 62 zurück ins Fluidreservoir 20 erfolgt.

Je nach Ventilstellungskombination befindet sich somit beispielsweise ein Totvolu- men im Schiauchabschnitt 66 und/oder Schlauchabschnitt 60.

In einer denkbaren Weiterbildungsform ist es beispielsweise möglich, dass die x Ventieinheit 48 des Reservoirkartuschenteils 36 und/oder des Auslasskartuschen- teils 38 mehr als ein Ventil 54 pro Fluidpfac aufweist.

Beispielsweise weist die reservoirseitige Ventileinheit 48 an der Stelle 74 ein zwei- tes 3/2-Wegeventil auf, weiches den Schiauchabschnitt 68 teilt, Dadurch ist es so Möglich weitere Fluidreservoire mit unterschiediichen Fluiden anzuschließen und mittels des Kartuschensystems 12 zu Dispensieren. Dies ist in der Fig. 5 punktiert dargestellt.

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Zusätzlich oder alternativ weist die auslassseitige Ventileinheit 48 in dem LUS06763

Schlauchabschnitt 62 ein zweites 3/2-Wegeventil auf, um z.B. eine Zirkulation des

Fluid 72 zurück ins Fluidreservoir 70 zu ermöglichen. s Die Schaltung oder Ansteuerung der Ventileinheilen 48 erfolgt mittels des Controi- lers 34 in einem vorgegebenen oder einstellbaren Schaltmuster.

Die Fig. 6 zeigt die Partikelsensoreinneit 50. Die beispielsweise als ein Mikroflu- idik-Chip ausgeführte Partikelsensoreinheit 50 weist ein Hohivolumen zur Führung „des Fluids 4 auf. Das Hohlvolumen ist hierbei in den Fluidpfad beziehungsweise

Schlauch 40 eingebracht, und bildet zumindest abschnittsweise die Führung für das Fluid 4. Das Hohlvolumen weist einen im Querschnitt stufenartige Grundform mit einem Hauptkanal 76 und mit einem Messbereich 78 auf. Der Hauptkanal 76 ist derart dimensioniert, dass im Pumpenbetrieb der Großteil des Fluidstroms, bei- + spielsweise eiwa 99 %, durch den Hauptkanal 76 strömt. Der Messbereich 78 ist als ein parallel zum Hauptkanal 76 verlaufender Nebenkanal ausgeführt, in wel- chem lediglich ein geringer Anteil des Fluidstroms, beispielsweise etwa 1 % strömt. Das Hohlvolumen ist beispielsweise mittels eine Siegelung 80, beispiels- weise in Form eines flexiblen Films oder einer Folie, abgedichtet, so dass lediglich x die Stirnseiten zum Ein- und Aussträmen des Fluids 4 geöffnet sind.

An dem vergleichsweise flachen Messbereich 78 ist ein optisches Sensorele- ment 82 angerordnet, um eine Partikeleigenschaft der im Fluid 4 suspendierten

Partikel 52 im Messbereich 78 zu erfassen. Das optische Sensorslement 82 weist x eine Lichtquelle und mindestens einen Licht- oder Photodetektor auf. Die Licht- quelle emittiert ein Eingangslicht in das zu untersuchende Fluid 4, wobei er min- destens eine Lichtdetektor ein aus dem Fluid 4 kommendes Ausgangslicht erfasst.

Vorzugsweise erfasst der Lichidetekior im Wesentlichen Ausgangslicht aus dem

Messbereich 78. Der flache Messbereich 78 weist beispielsweise eine Tiefe von so Kleiner 1 mm auf.

Das Eingangslicht wird an den Partikeln 52 des Fluids 4 beispielsweise gestreut und/oder gebrochen und/oder reflektiert, und wird als Ausgangslicht von dem

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 51

Lichtsensor detektiert. Vorzugsweise ist das Sensorelement 82 außerhalb des Flu- LUS06763 ids 4 beziehungsweise außerhalb des Messbereichs 78 angeordnet, um Kontami- nationen und Verschmutzungen des Sensorelements 82 zu vermeiden. s Mittels des Controllers 34 wird anhand der für den Messbereich 78 bestimmten

Partikeleigenschaft mittels eines Algorithmus ein entsprechender Wert für das

Fluid 4 des Hauptkanals 76 berechnet,

Die Partikelsensoreinheit 50 kann optional eine Akustikeinheit 84 zum akustischen we Anordnen der Partikel 52 im Messbereich 78 aufweisen.

Nachfolgend ist anhand der Fig. 7 der Aufbau des Ventils 54 der Ventileinheit 48, insbesondere in der Ausführung eines 3/2-Wegeventils, erläutert. Das Ventil 54 ist hierbei als ein Quetsch-Ventil ausgeführt, Der Aufbau ist beispielhaft für ein Ventil + 54 zwischen den Schlauchabschnitten 58, 60, 62 erläutert, ist jedoch aber sinnge- mäß auch auf andere Schlauchabschnitte oder Schlauchabschnittskombinationen übertragbar.

Der vom Fluidreservoir 20 kommende Schlauchabschnitt 58 verzweigt an einer x Zweigstelle 86 in den Schlauchabschnitt 60 und den Schlauchabschnitt 62. Das

Ventil 54 weist zwei feststehende Ventilkôrper 88 und einen beweglichen Ventil- körper 90 auf. Die Ventilkôrper 88, 90 sind in dieser Ausführung bolzen- oder pin- fôrmig, also etwa (rund-)zylindrisch ausgeführt, so dass beim Quetschen der

Schlauchabschnitte 58, 60, 62 keine scharfkantigen Ecken auf die Außenwände x pressen.

Die Ventilkôorper 88, 90 sind außerhalb des Schlauches 40, also außerhalb der

Schlauchabschnitte 58, 60, 62 angeordnet, so dass die Ventilkörper 88, 90 — und somit das Ventil 54 beziehungsweise die Ventileinheit 54 — keinen direkten Fluid- so kontakt aufweisen.

Die Ventilkkdrper 88, 90 sind linear beabstandet zueinander angeordnet, wobei der

Ventilkédrper 90 mittig zwischen den außen angeordneten Ventilkdrpern 88 (Me2017\gsi-software\winpat5\docurment\3918513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 52 positioniert ist. Somit ist zwischen dem bewegbaren Ventilkörper 90 und jeweils ei- LUS06763 nem der Ventilkôrper 88 eine lichte Weite gebildet, durch weiche einerseits der

Schlauchabschnitt 60 und anderseits der Schlauchabschnitt 62 geführt sind. s Der Ventilkörper 90 ist linear verschiebebeweglich in Richtung der Ventilkôrper 88 gelagert. Die (Verschiebe-)Bewegbarkeit ist in der Fig. / mittels eines Doppel- pfeils 92 gezeigt.

Wird der Ventilkôrper 90 — bezogen auf die Darstellung der Fig. 7 — nach oben be- wo Wegt, so wird der Schiauchabschnitt 60 zwischen den Ventilkärper 88 und 90 ein- geklemmt, und somit dessen Stromungsdurchmesser geschlossen. Somit strömt das Fluid 4 von dem Schlauchabschnitt 58 in den Schlauchabschnitt 62. Wenn der

Ventilkôrper 90 — bezogen auf die Darstellung der Fig. 7 — nach unten bewegt wird, so wird entsprechend der Schlauchabschnitt 62 zwischen den Ventilkôrpern + 88 und 90 eingeklemmt, und somit dessen Sirémungsdurchmesser geschlossen.

Dadurch strömt das Fluid 4 von dem Schiauchabschnitt 58 in den Schlauchab- schnitt 60 zur Auslassdiise 42.

Beispielsweise ist der Ventiikdrper 90 hierbei in Richtung des oberen Ventilkérpers x B8 federbelastet, so dass das Ventil 54 normal sperrend oder schließend ausge- führt ist. Dadurch wird bei einem Fehilerfall der Fluidpfad zur Ausiassduse 42 ge- schlossen, so dass kein Fluid 4 dispensiert wird.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Verstelkweg des Ventilkôrpers 80 unter x einem Neigungswinkel gegenüber der geradiinigen Verbindungslinie der Ventilkôr- per 88, 90 schräg gestellt. Diese geneigte Beweglichkeit des Ventilkörpers 90 ist in der Fig. 7 mittels eines Doppelofeils 94 gezeigt. Anstelle des durch den Pfeil 92 dargestellten Verstellweges weist der Ventilkdrper 90 in dieser Weiterbildung also den geneigten Verstellweg entlang des Doppeipfeils 94 auf. Dadurch ist eine so schrag orientierte Quetschrichtung realisiert, so dass bei dem Quetschen des

Schlauchabschnitts 50 die Quetschsielle am Schlauchabschnitt 60 sukzessive In

Richtung der Zweigstelle 86 wandert. Mit anderen Worten bewegt sich der Druck- punkt am Schlauchabschnitt 50 beim Zusammendrücken von der Auslassdise 42

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 53 weg. Dadurch kommt es zu einem Gleichgewicht zwischen dem aus der Auslass- LU506763 düse 42 verdrängten Volumen und durch die Verschiebung zurückgedrücktem Vo- lumen, so dass beim Schließen des Strômungsdurchmessers des Schlauchab- schnitis 60 kein Volumen in Richtung der Auslassdüse 60 gedrückt und dispen- s siert wird.

Nachfolgend ist anhand der Fig. 8 und Fig. 9 eine modulare Kopplung zwischen einem Kartuschenteil 36, 38 und einer Zusatzeinheit 30, 32 näher erläutert. Die nachfolgenden Ausführungen sind sinngemäß auch auf andere Zusatzeinheiten wo übertragbar.

Das Kartuschenteil 36, 38 ist hierbei als ein im Querschnitt etwa U-fôrmiger Tra- gerrahmen zur Halterung und Führung der Schläuche 40 ausgeführt. Die Zusatz- einheit 30, 32 wird als Zusatzmodul von oben aufgesetzt und an dem Kartuschen- 1 teil 36, 38 befestigt. Zu diesem Zwecke weisen das Kartuschenteil 36, 38 und die

Zusatzeinheit 30, 32 komplementäre Befestigungselemente 96, 98 auf. Die mitei- nander fügbaren Befestigungselemente 96, 98 realisieren im Fügezustand eine form- und/oder krafischlüssige Befestigung der Zusatzeinheit 30, 32 an dem Kar- tuschenteil 36, 38. Zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit bei der Befestigung x sind die Befestigungselemente 96, 98 beispielsweise auch zur relativen Ausrich- tung (Alignment) der Zusatzeinheit 30, 32 zum Kartuschenteil 36, 38 ausgeführt.

In einer denkbaren Ausführungsform ist das Befestigungselement 98 der Zusatz- ginheit 30, 32 als ein selbstausrichtendes Magnetelement ausgeführt, wobei das x Befestigungselement 96 des Kartuschenteils 36, 38 ein magnetisches oder mag- netisierbares Element ist. Beispielsweise ist das Befestigungselement 96 als ein

Metallelement oder als ein (zweites) Magnetelement oder als ein Ferrosiement, also als ein Element aus einem ferromagnetischen Material, ausgeführt. « Be Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Auslasskartuschenteil 38 und die modulare Zusatzeinheit 32, wobei die Zusatzeinheit 32 in diesem Ausführungshei- spiel eine Ventileinheit 48 und eine Partikeisensoreinheit 50 aufweist. Die Befesti- gung der Zusaizeinheit 32 an dem Auslasskartuschenteil 38 weist beispielsweise

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 54 gine gelenkige Verbindung auf, so dass die Zusatzeinheit 32 klappbar oder ver- | LUS06763 schwenkbar bezüglich des Auslasskartuschenteils 38 ist (angedeutet durch den

Doppelpfeil 100). Die Schlauchabschnitte 58 und 62 sind mittels einer Anzahl von

Riegein 102 zumindest abschnittsweise parallel zueinander geführt. Die Peristaiti- s kpumpe 10 ist in dissem Ausführungsbeispiel beispielsweise ais eine Rollerpumpe ausgeführt.

Die Ventileinheit 48 weist ein Ventil 54 auf, wobei der Aufbau der Ventileinheit 48 beziehungsweise des insbesondere als 3/2-Wege-Pinch-Ventil ausgeführten Ven- 0 tis 54 im Wesentlichen der vorstehend beschriebenen Ausführung der Fig. 7 ent- spricht. Die beiden feststehenden Ventilkdrper 88 können hierbei Teil des Auslass- kartuschenteils 38 sein.

Die Partikeisensoreinheit 50 weist beispielsweise den vorstehend anhand der + Fig. 6 beschriebenen Aufbau auf. Die Partikelsensoreinheit 50 ist strôomungstech- nisch hinter dem Ventil 54 in den Schiauchabschnitt 60 geschaltet,

Optional kann die Zusatzeinheit 32 auch noch eine Fülistandssensoreinheit auf- weisen. Die vorstehenden Ausführungen sind sinngemäß auch auf eine an dem x Reservoirkartuschenteil 36 befestighare Zusatzeinneit 30 übertragbar.

Nachfolgend ist anhand der Fig. 10 eine alternative Ausführung für die Ventilein- heit 48 näher erläutert. Die Fig. 10 zeigt hierbei in Draufsicht zwei Ventile 54 mit jeweils einem bewegbaren Ventilkôrper 104. Die Ventilkôrper 104 sind hierbei je- x weils verschiebebeweglich in einer beispielsweise nut- oder schiitzartigen Führung 105 der Ventileinheit 48 geführt. Die Führung 105 ist in der Fig. 10 lediglich bei- spielhaft dargestellt. Vorzugsweise ist die Führung 105 schräg orientiert, beispiels- weise entlang des Verstellwegs 94. x Bie Ventilkôrper 104 sind jeweils mittels eines Federelements 106 federbelastet, und insbesondere in eine jeweilige SchlieBsiellung vorgespannt In der Schließ- stellung ist ein jeweiliger Sirômungsdurchmesser eines damit schalibaren

Schiauchs 40 verschlossen. Die Ventile 54 sind hierbei vorzugsweise als Pinch-

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 55

Ventile ausgeführt, wobei die jeweiligen Gegenlager beispielsweise in das jewei- LU506763 lige Kartuschenteil 36, 38 integriert sind.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein {(Ventil-)Aktuator 107 des jeweiligen Ventils s 54 (Ventilaktuator) räumlich beabstandet zu den Ventilkôrper 104 angeordnet, so dass die Ventilkôrper 104 (und deren Gegenlager) näher an einer jeweiligen Aus- lassdûse 42 positionierbar sind.

Die Ventilkôrner 104 sind hierbei jeweils mittels eines beweglichen Koppelele- wo ments 108, beispielsweise in Form eines Zugseils, Zugdrahts oder Bowdens, mit dem jeweiligen Ventilaktuator 107 betâtigungstechnisch gekoppelt. Das Kop- pelelement 108 ist beispielsweise mittels einer Fixierung 109 unter einer etwa 180°-Umienkung an dem jeweiligen Ventilkdrper 104 befestigt. Alternativ kann das

Koppelelement 108 auch direkt oder unmittelbar an dem Ventilkdrper 104 befestigt + sein.

Mittels des Koppelelements 108 wird eine Betätigungskraft des Ventilaktuators 107 auf den Ventilkôrper 104 übertragen, und somit entgegen der Federkraft des jeweiligen Federelements 106 in eine Offenstellung bewegt. In der Offenstellung x st ein jeweiliger Strémungsdurchmesser eines damit schaltbaren Schlauchs 40 geöffnet.

Die Koppelelemente 108 sind beispielsweise mittels einer Umlenkung 110 zu dem jeweiligen Aktuator 107 geführt. Alternativ können die Koppelelemente 108 auch x über die volle Länge als Bowdenzug ausgeführt sein.

Die Figuren 11 bis 14 zeigen ein weiteres denkbares Ausführungsbeispiel für ein

Ventil! 54 der Ventileinheit 48. Das Ventil 54 weist in dieser Ausführungsform einen

Ventilkdrper 111 und einen relativ hierzu bewegbaren Aktuator 112 auf, welche je- x wells mit einem Federsiements 114, 116 gekoppelt sind. Ein Federende der Fe- derelemente 114 und 116 ist hierbei mit dem jeweiligen Ventilkôrper 111 bezie- hungsweise Aktuator 112 verbunden, wobei ein jeweiliges zweites Federende ortsfest eingespannt ist, Insbesondere an einem Gehäuse der Ventileinheit 48.

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LU506763

Der mit dem Federelement 114 gekoppelte Ventilkôrper 111 ist etwa bolzenfärmig, wobei eine dem Aktuator 112 zugewandtes Bolzenende domfôrmig gewdibt ist.

Das Bolzenende bildet hierbei den Druckpunkt des Ventiikôrpers 111 auf die Au- s Bßenwand des Schlauchs 40. Der Ventilkdrper 111 ist somit etwa fingerförmig. An einer dem Ventilkdrper 111 gegenüberliegenden Seite des Schlauchs 40 ist ein feststehendes Gegenlager 118 zur Bildung der Quetschstelle angeordnet,

An dem Ventilkôrper 111 ist an dem federseitigen Ende ein Plattensiement 120 wo angeordnet, weiches dem Ventilkôrper 111 kragenartig oder flanschartig quer zur

Verstelirichtung übersteht.

Der mit dem Federelement 116 gekoppelte Aktuator 112 ist aus einem magneti- sierbaren Material hergestellt, und weist an der dem Ventilkôrper 111 zugewand- + ten Stirnseite eine eiwa U-férmige nutenartige Aussparung oder Vertiefung 122 auf. Der Aktuator 112 ist von einer Spule 124, insbesondere einem Solenoid-Spule (Zylinderspule), ais Elekiromagnet umgeben.

Im nicht bestromien Zustand der Spule 124 (Fig. 11, Fig. 12) ist das Ventil 54 ge- x schlossen, also der Strômungsdurchmesser des Schlauchs 40 zusammenge- quetscht. Das Federelement 114 ist hierbei insbesondere eine Druckfeder, welche den Ventilkôrper 111 gegen das Gegenlager 118 presst, so dass der flexible

Schlauch 40 zwischen dem Ventilkôrper 111 und dem Gegenlager 118 einge- quetscht (gepincht) wird, Das Federsiement 116 ist hierbei insbesondere als eine x Éugfeder ausgeführt, welche den Ventilkdrper 112 in einer zum Ventilkôrper 111 beabstandeten Stellung hält.

Bei einer Bestromung der Spule 124 wird der Aktuator 112 magnetisiert, und als

Plunger oder Kolben entgegen der Federkraft des Federslements 116 in Richtung x des Ventilkörpers 111 aus der Spule 124 herausbewegt. Dabei umgreift der Aktua- tor 112 freiendseitig den Schlauch 40, das Gegenlager 118 und den Ventilkörper 111, so dass der Ventilkkôrper 111 zumindest abschnittsweise in die Aussparung 122 eingreift, Die Freienden der vertikalen U-Schenkel des Aktuators 112 kommen

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 57 beim Ausfahren in Kontakt mit dem Plattenelement 120. Bei einem ausreichend LUS06763 hohen Spulenstrom überwindet die Aktuator- oder Betätigunagskraft des Aktuators 112 und/oder das Momentum des Aktuators 112 die Federkraft des Federele- ments 114, so dass das Federelement 114 komprimiert und das Plattenelement s 120 zusammen mit den Ventilkdrper 111 mittels des Aktuators 112 von dem Ge- genlager 118 — und somit von dem Schlauch 40 — weggedrückt wird. Dadurch wird das Ventil 54 beziehungsweise der Strömungsdurchmesser geöffnet (Fig. 13,

Fig. 14). Die Bewegung des Aktuators 112 wird dabei durch einen Aufprall auf das

Gegenlager 118 gebremst, so dass die Federkraft des Federelements 114 den we Strémungsdurchmesser schnell wieder schließen kann.

Die Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführung der Dispensiervorrichtung 2. in dieser

Ausführungsform sind die Ventileinheit 48 und die Partikelsensoreinheit 50 sowie der Controller 34 Teil der Dispensiervorrichtung 2. Mit anderen Worten sind die + Ventileinheit 48 und die Partikelsensoreinheit 50 sowie der Controller 34 in die

Dispensiervorrichtung 2 selbst integriert. Die Ventileinhait 48 und die Parti- kelsensoreinheit 50 sowie der Controller 34 sind also in dieser Ausführung nicht

Teil das Kartuschensystems 28. Die Zusaizeinheiten 30, 32 beziehungsweise die

Ventileinheit 48 und die Partikeisensoreinheit 50 sind hierbei an der als Ver- x brauchsgegensiand ausgeführten Dispensierkartusche 28 wisderverwendbar be- festigbar, wobei der Controller 34 auch den Betrieb der Peristaltikpumpe 10 sowie der Verfahreinheit 7 für die Mikroliterplatte 5 steuert und/oder regelt.

Nachfolgend ist anhand der Figuren 16 und 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel x für die Dispensiervorrichtung 2 näher erläutert. In dieser Ausführung weist die Dis- pensiervorrichtung 2 eine Druckquelleneinheit 126 auf. Die Druckquelleneinheit 126 kann hierbei auch Teil einer Zusatzeinheit oder des Kartuschensystems 12 sein, und kann insbesondere auch mit dem Controller 34 gekoppelt sein. so Bie Fig. 16 zeigt hierbei einen nicht vollständig montierten Zustand der Dispensier- kartusche 28, wobei die Fig. 17 den Montagezustand zeigt.

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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind acht Schläuche 40 mittels der Dispen- LU506763 sierkartusche 28 beziehungsweise mittels des Reservoirkartuschentsils 36 und des Auslasskartuschenteils 28 parallel zueinander geführt. Hinter dem Auslasskar- tuschenteil 28 ist eine Zusatzeinheit 32 mit einer Ventileinheit 48 und acht inte- 5s grierten Ventilen 54 befestigbar, wobei in der gezeigten Ausführungsform die Aus- lassdüsen 42 als Teil der Zusatzeinheit 32 dargestellt sind. Die Zusatzeinheit 32 ist hierbei insbesondere als ein drittes Kartuschentell ausgeführt, weiches mit der

Dispensierkartusche 28 gekoppelt ist. wo Die Druckquelleneinheit 126 weist in dieser Ausführungsform beispielsweise acht separate Peristaltikoumpen mit jeweils einem Pumpenmotor 128 und mit einem davon angetriebenen oder antreibbaren Pumpenrotor 130 auf. Die Peristaltikoum- pen beziehungsweise die insbesondere elektrischen Pumpenmotoren (Elektromo- toren) 128 sind in dieser Ausführung einzeln ansteuerbar und/oder regelbar. Zwi- + schen den Peristallikpumpen beziehungsweise zwischen den Pumpenmotoren 128 und Pumpenrotoren 130 benachbarter Peristaltikoumpen ist jeweils ain Zwi- schenraum 132 als lichte Weite vorgesehen. Die Pumpenmotoren 128, Pumpenro- toren 130 und Zwischenräume 132 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit

Bezugszeichen versehen.

Das Verteilungs- oder Abstandsmaß der Kartuschenteile 36, 38 mittels welcher die

Schläuche 40 gehalten sind, ist vorzugsweise an das Verteilungsmaß der Zwi- schenräume 132 angepasst. Mit anderen Worten sind die Schläuche 40 vorzugs- weise derart gehalten, dass diese gemeinsam mittels der Dispensierkartusche 28 x durch die von den Zwischenräumen 132 gebildeten Lücken der Druckquelienein- heit 126 bewegbar sind, um die Schläuche 40 um die jeweiligen Pumpenrotoren 130 zu wickeln und anschließend durch Montage der Kartuschenteile 36, 38 zu fi- xieren (Fig. 17). so Anhand der Figuren 18 und 19 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele für die Par- tikelsensoreinheit 50 nachfolgend näher erläutert.

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Die Fig. 18 zeigt hierbei eine Ausführung der Partikelsensoreinheit 50, bei weicher LUS06763 das Sensorelement 82 in einem etwa U-férmigen Koppelelement 134 angeordnet ist, weiches die Abdichtung 80 abschnittsweise umgreift, Der horizontale U-Schen- kel ist hierbei entlang der Oberfläche der Abdichtung 80 angeordnet. Das Senso- relement 82 ist hierbei als eine Kamera ausgeführt, welche in den horizontalen U-

Schenkel des Koppelelements 134 integriert ist. Zur Verbesserung der durch das

Sensorsiement 82 aufgenommenen Bilddaten ist mindestens ein Belichtungsels- ment 136 in dem Koppelelement 134 angeordnet, welches insbesondere den

Messbereich 78 während der Kameraaufnahmen belichtet. Das Belichtungsele- wo ment 136 ist in der gezeigten Ausführungsform insbesondere als eine Ringbelich- tung ausgeführt.

In der Fig. 19 ist eine Partikelsensoreinheit 50 mit als Streulichtsensor ausgeführ- ten Sensorelementen 82 gezeigt. Beispielsweise sind drei Sensorelemente 82 vor- 1s gesehen, welche Streulicht aus dem Messbereich 78 erfassen. Zwei Sensorele- mente 82 sind hierbei in dem horizontalen U-Schenkel des Koppelelements 134 angeordnet, wobei ein Sensorelement 82 in dem vertikalen U-Schenkel angeord- net ist, welcher benachbart zum Messbereich 78 angeordnet ist, Durch die Senso- relemente 82 kann somit in Richtung des Koppelelements 134 gestreutes Licht x aus dem Messbereich 78, insbesondere in zwei senkrecht zueinander orientierten

Messrichtungen, erfasst werden.

Die Partikeisensoreinheit 50 weist hierbei eine mit einem Hohlraum 138 gekop- pelte Lichiquelle 140 auf. Die Lichtquelle 140 emittiert im Betrieb vorzugsweise ein x Lichtsignal mit einer festen Wellenlänge oder Frequenz, Die Lichtquelle 140 kann gepuist oder kontinuieriich betrieben werden. Beispielsweise ist die Lichtquelle 140 als ein Lichidiode (engl: light emitiing diode, LED), als eine Laser-Diode oder als ein Laser ausgeführt. « Der Hohlraum 138 ist eine Vertiefung oder Aussparung des Koppelelements 134, welche zum Messbereich 78 hin geöffnet ist. Die Lichtquelle 140 ist an einem Bo- den des Hohlraums 138 angeordnet, welcher parallel zu der Oberfläche der Ab- dichtung 80 angeordnet ist. Die Sensorelemente 82 sind außerhalb des

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Hohlraums 138 und verteilt um diesen angeordnet, so dass das Lichtsignal der LUS06763

Lichtquelle 140 nicht direkt auf die Sensorelemente 82 einstrahlen kann, und die

Menge an Streulicht, welches nicht aus dem Messbereich 78 stammt, reduziert wird.

Die Sensorsiemente 82 sind insbesondere derart angeordnet, um durch das Licht- signal bewirkte Streulicht aus dem Messbereich 78 in verschiedenen Richtung zu erfassen, insbesondere erfassen die Sensorelements 82 im horizontalen U-

Schenkel ein rückgestreutes Lichtsignal, wobei das Sensorelement 82 im vertika- wo len U-Schenkel in 90° Richtung gestreute Lichtsignale erfasst,

Optional können ein oder mehrere Sensorelemente 82 mit ein nicht näher gezeig- tes optisches Filter aufweisen, welche lediglich Lichtsignale in einem definierten

Welleniängenbereich transmittieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Fluores- + Zenzmessungen der Partikel 52. in den Ausführungsbeispisien der Figuren 6, 18 und 19 ist der Messbereich 78 als ein mikrofluidischer Kanals ausgeführt. Die vorstehenden Ausführungen sind je- doch sinngemäß auch auf als Glaskapillare ausgeführte Messbereiche 78 an- x wendbar. Die Glaskapillare weist hierbei beispielsweise einen runden oder recht- eckigen Querschnitt auf. in der Fig. 20 ist eine Partikelsensoreinheit 50 mit einer solchen Glaskapillare als

Messbereich 78 gezeigt. Das Sensorelement 82 ist in dieser Ausführung als ein x @lektrischer Sensor nach Art eines Coulter-Zählers ausgeführt,

Der Messbereich 78 beziehungsweise die Glaskapillare ist in dieser Ausführung in

Reihe in den Fluidpfad 40 geschaltet, und weist eine sanduhrartige Veriünguna oder Taillierung auf, deren Strômungsdurchmesser etwa ein- bis zehnmal so groß wo dimensioniert ist, wie die zu messenden Partikel 52 des Fluids 4.

Das Sensorelement 82 weist hierbei eine Zähleinheit 142 und zwei damit verbun- dene Elektroden 144 auf. Die Elektroden 144 ragen stromaufwärts und

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 51 stromabwärts der Verjüngung in den Fluidpfad 40 beziehungsweise in den Mess- LUS06763 bereich 78. Die Elektroden 144 befinden sich somit in Kontakt mit dem Fluid 4

Das Fluid 4 ist in dieser Ausführung eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit, wobel die s Partikel 52 insbesondere nicht elektrisch leitfähig sind. Die Partikel 52 sind insbe- sondere Zellen. Die Zähleinheit 142 weist eine nicht näher gezeigte Spannungs- quelle auf, mittels welcher eine elektrische Messspannung zwischen den Elekiro- den 144 — und somit über den verjüngten Messbereich 78 — angelegt wird.

Dadurch fießt Messbereich 78 ein elektrischer Strom durch das Fluid à Wenn wo Mindestens einer der Partikel 52 durch die Verjüngung strömt, wird dadurch der elektrische Stromfluss zwischen den Elektroden 144 verändert, insbesondere re- duziert. Die Zähleinheit 142 erfasst diese Stromanderung.

Mittels der Zähleinheit 142 die Anzahl und/oder Amplitude der Stromänderungen messbar, wobei die Zähleinheit 142 oder der Controller 34 hieraus die Anzahl und/oder das Volumen der durch die Verjingung strdmenden Partikel 52 als Parti- keleigenschaft bestimmt.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläu- x tert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandiungen môg- lich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen

Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwen- dungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem

Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umset- x Zung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse

Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der be- schriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbe- reich zu verlassen, wie sich dieser aus den Ansprüchen und diesen dguivalenten

Merkmalskombinationen ergibt.

So sind das Kartuschensystem 12, die Zusatzeinheiten 30,32 beziehungsweise die Ventileinheit 48, Partikelsensoreinheit 50, Fülistandssensoreinheit, Druckquel- leneinheit 126, Drucksensoreinheit, Durchflusssensoreinheit und die

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Reservoireinheit 18 jeweils für sich allein erfinderisch und stellen somit jeweils LUS06763 eine eigene Erfindung dar.

Weiterhin ist es möglich, dass eine Zusatzeinheit eine Ventileinheit 48 und/oder s eine Fülistandssensoreinheit und/oder eine Partikelsensoreinheit 50 und/oder eine

Drucksensoreinheit und/oder eine Durchfiusssensoreinheit und/oder eine

Druckquelleneinheit 126 und/oder eine Reservoireinheit 18 aufweist.

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Bezugszeichenliste LUS06763 2 Dispensiervorrichtung 4 Fluid 5 Fluidaufnahme 7 Verfahreinheit 8 Mikrotiterpiatis 40 Peristaitikpumpe 12 Kartuschensystem 0 14 Pumpenmotor 16 Pumpenrotor 18 Reservoireinheit 20 Fluidreservoir 22 Mischgerat 24 Sensorelement, Gewichissensor 26 Temperiereinheit 28 Dispensierkartusche 30, 32 Zusatzeinheit 34 Controller x 36 Kartuschenteil, Reservoirkartuschenteil 38 Kartuschenteil, Auslasskartuschenteil

Fluidpfad, Schlauch 42 Ausiassdüse 44 Entsorgungsaufnahme x 46 Schnittstelle 48 Ventileinheit

Partikeisensoreinheit 52 Partikel

S4 Ventil so 96 Sensorelemente 58, 60, 62, 64, 66, 68 Schiauchabschnitt, Fluidpfadabschnitt 70 Fluidreservoir 72 Fluid

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 54 74 Stelle LU506763 76 Hauptkanal 78 Messbereich 80 Siegelung s 82 Sensorelement 84 Akustikeinheit 86 Zweigstelle 88, 90 Ventilkôrper 92, 94 Doppelpfeil » 96, 98 Befestigungselement 100 Doppelpfeil 102 Koppelelement 104 Ventilkdrper 106 Federelement is 107 Aktuator 108 Koppelelement 109 Fixierung 110 Umienkung 411 Ventilkôrper x 112 Aktuator 114, 116 Faderslement 118 Gegenlager 120 Plattenelement 122 Aussparung x 124 Spule 126 Druckquellensinheit 128 Pumpenmotor 130 Pumpenrotor 132 Zwischenraum so 134 Koppelelement 136 Belichtungselement 138 Hohlraum 140 Lichtquelle

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 55 142 Zähleinheit LUS06763 144 Elektrode

X Längsrichtung sv Querrichtung (Me2017\gsi-software\winpat5\docurment\3918513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

Claims

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 56 Ansprüche LUS06763

1. Zusatzeinheit für eine Dispensiervorrichiung (2) mit mindestens einem Fiu- idpfad (40) zwischen einem Fluidreservoir (20) und einer Auslassdüse (42), weiche mit dem Fluidpfad (40) fluidisch und/oder mechanisch gekoppelt oder koppelbar ist, und weiche im Betrieb der Dispensiervorrichtung (2) eine Zu- satzfunktion ausführt,

2. Zusatzeinheit nach Anspruch 1, aufweisend einen Controller (34) zur Durch- führung der Zusatzfunktion.

3. Zusatzeinheit nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend - eine Ventileinheit (48) zur Steuerung eines Stromungsdurchmessers des mindestens einen Fluidpfads (40) und/oder - eine Fülistandssensoreinnheit zur Bestimmung einer Fluidmenge innerhalb des mindestens einen Fluidpfads (40) und/oder Auslassdise (42) und/oder Fluidreservoir (20) und/oder - eine Partikelsensoreinheit (50) zur Bestimmung einer Partikeleigenschaft von Partikeln (52) innerhalb eines in dem mindestens einen Fluidpfads (40) förderbaren Fluids (4) und/oder - eine Reservoireinheit (18) zur Bereitstellung eines zu dispensierenden Fluids (4) und zur Bestimmung einer dispensierten Fluidmenge und/oder - eine Druckquelleneinheit (126) zur Förderung eines Fluids (4) entlang des Fluidpfads (40) und/oder - eine Drucksensoreinheit zur Bestimmung eines Fiuiddrucks im Fluidpfad (40) und/oder - eine Durchflusssensoreinheit zur Bestimmung einer Durchflussrate im Flu- idpfad (40) 0 4 Zusatzeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (48) ein mit dem Fluidpfad (40) gekoppeltes oder kop- pelbares Ventil (54), beispielsweise ein Queatsch-Ventil, insbesondere ein QT Agsi-softwarewinpatidosumenti3t 6513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 57 Solenoid-Quetsch-Ventil, mit einem Aktuator und mit einem dadurch beweg- LUS06763 baren Ventilkôrper (90, 104, 110, 112) aufweist, wobei zwischen dem Aktua- tor und dem Ventilkôrper (104) insbesondere ein bewegliches Koppelelement (108) zur Kraftübertragung angeordnet ist

5. Zusatzeinheit nach Anspruch À, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (54) als ein 3/2-Wegeventii ausgeführt ist. „6 Zusatzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikeisensoreinheit (50) einen mit dem mindestens einen Fiu- idpfad (40) koppelbaren Messbereich (78) zur Aufnahme eines definierten Messvolumens des Fluids (4), und ein mit dem Messbereich (78) gekoppel- tes oder koppelbares Sensorelement (82) aufweist,

7. Zusatzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend eine Akus- tikeinheit (84) zum akustischen Anordnen von Partikeln (52) innerhalb eines in dem mindestens einen Fluidpfads (40) förderbaren Fluids (4).

8. Zusatzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Reservoireinheit (18) - ein Fluidreservoir (20) zur Bereitstellung eines zu dispensierenden Fluids (4) und zur Kopplung mit dem Fluidpfad (40), - ein Mischgerat (22) für das Fluidreservoir (20) zur Durchmischung des Flu- ids (4), und/oder - ein Sensorelement (24) zur Erfassung einer dispensierten Fluidmenge aufweist. «0 9. Zusatzeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, QT Agsi-softwarewinpatidosumenti3t 6513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

FDST Patentanwälte, Nürnberg Saite 58 dass das Sensorelement (24) als ein Gewichtssensor zur Erfassung eines LUS06763 Gewichts des Fluidreservoirs (20) oder einer darin aufgenommenen Fluid- menge des Fluids (4) ausgeführt ist. s 10. Zusatzeinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidreservoir (20) mit einer Temperiereinheit (26) zur Messung, Einstellung und/oder Regelung einer Fluidtemperatur gekoppelt ist.

„11. Zusatzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelleneinheit (126) mindestens eine Persitaltikoumpe mit ei- ner Anzahl von einzeln ansteuerbaren Pumpenrotoren (130) aufweist. 1 12. Software auf einem Datenträger zur Durchführung der Zusatzfunktion einer Zusatzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wenn die Software auf ei- ner Recheneinheit abläuft.

13. Kartuschensystem (12) für eine Dispensiervorrichtung (2), aufweisend eine Dispensierkartusche (28) zur Kopplung mit einer Druckquelle (10), und min- destens eine Zusatzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, - wobei die Dispensierkartusche (28) mindestens zwei gekoppelte Kartu- schenteile (36, 38) und mindestens einen dazwischen angeordneten Schlauch (40) als Fluidpfad zur Förderung eines darin führbaren Fluids (4) mittels der Druckquelle (10) aufweist, - wobei eines der Kartuschenteile (36) mit mindestens einem Fluidreservoir (20) koppelbar ist, - wobei an dem anderen Kartuschenteil (38) eine mit dem Schlauch (40) verbundene Auslassdisea (42) zur Dispensierung eines im Schlauch (40) geförderten Fluids (4) angeordnet ist.

14. Kartuschensystem (12) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, QT Agsi-softwarewinpatidosumenti3t 6513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 59 dass der Schlauch (40) mindestens zwei Schlauchabschnitte aufweist, wobei LUS06763 die Zusatzeinheit zwischen einem ersten Schlauchabschnitt (58), welcher in das Fluidreservoir (20) geführt ist, und einem zweiten Schlauchabschnitt (60), weicher in die Auslassdüse (42) mündet, angeordnet ist

15. Kartuschensystem (12) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzeinheit (30, 32) modular mit der Dispensierkartusche (28) ausgeführt ist.

16. Kartuschensystem (12) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzeinheit (30) eine Ventileinheit (45) mit mindestens einem als ein 3/2-Wegeventil ausgeführten Ventil (54) aufweist, welches zwischen ei- nen mit dem Fluidreservoir (20) gekoppelten ersten Schlauchabschnitt (58) und einen mit der Auslassduse (42) gekoppelten zweiten Schiauchabschnitt (60) sowie einen dritten Schiauchabschnitt (62, 64) angeordnet ist, wobei der dritte Schlauchabschnitt (62, 64) insbesondere eine Zirkulationsieitung bildet, weiche mit dem ersten Schiauchabschnilt (28) und/oder dem Fluidreservoir (20) verbunden ist.

17. Kartuschensystem (12) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei mindes- tens eine Ventileinheit (48) zur Steuerung eines Sirdmungsdurchmessers des mindestens einen Fluidpfads (40), und/oder sine Partikelsensoreinheit (50) zur Bestimmung einer Partikeleigenschaft von Partikeln (52) innerhalb eines in dem mindestens einen Fluidpfads (40) förderbaren Fluids (4) durch die mindestens eine Zusatzeinnheit () bereitgestellt ist.

18. Kartuschensysiem (12) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei eine Druckquelleneinheit (126) mit mindestens einer Peristaltikpumpe (10) mit ei- ner Anzahl von einzeln ansteuerbaren Pumpenrotoren (130) durch die min- destens eine Zusatzeinheit bereitgestellt ist QT Agsi-softwarewinpatidosumenti3t 6513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024

FDST Patentanwälte, Nürnberg Seite 70

19. Dispensiervorrichtung (2) aufweisend eine Druckquelle (10) oder einen An- LUS06763 schluss für eine Druckquelle und ein damit gekoppeltes oder koppelbares Kartuschensystem (12) nach einem der Ansprûche 13 bis 18 oder zumindest gine Zusatzeinheit {) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

20. Verwendung einer Zusatzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder ei- nes Kartuschensystems (12) nach einem der Ansprüche 13 bis 18 oder einer Dispensiervorrichtung {2} nach Anspruch 19 zur Befüllung einer Mikrotiter- platte (8) und/oder zum Dispensieren von Zelisuspensionen als Fluid (4). (Me2017\gsi-software\winpat5\docurment\3918513 dock) letzte Speicherung: 02. April 2024