WO2004105951A1 - Modular sample holder system - Google Patents

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WO2004105951A1
WO2004105951A1 PCT/EP2004/005678 EP2004005678W WO2004105951A1 WO 2004105951 A1 WO2004105951 A1 WO 2004105951A1 EP 2004005678 W EP2004005678 W EP 2004005678W WO 2004105951 A1 WO2004105951 A1 WO 2004105951A1
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WO
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modules
module
sample holder
holder system
modular
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Application number
PCT/EP2004/005678
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German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Vietze
Alexander Cross
Original Assignee
Hte Aktiengesellschaft The High Throughput Experimentation Company
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Publication date
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Priority claimed from DE2003133545 external-priority patent/DE10333545A1/en
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01L3/508Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50855Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates using modular assemblies of strips or of individual wells
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    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
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    • B01L2300/0809Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829Multi-well plates; Microtitration plates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C40COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40BCOMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B60/00Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries
    • C40B60/14Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries

Definitions

  • the present invention relates to a modular sample holder system which has at least three modules and is suitable for use in analysis devices. It also relates to a method for populating these modules.
  • the present invention is in the technical field of high throughput materials research, particularly high throughput catalyst research. It is known that the use of such high-throughput methods can significantly increase the efficiency or effectiveness in finding new materials for specific purposes. It is among other things important, already when preparing an analysis of the corresponding materials, e.g. B. in the preparation of an analysis of heterogeneous catalysts to significantly increase the speed in the preparation and execution of the analysis, the preparation of the samples for analysis due to the risk of contamination of the samples to be analyzed among themselves, is of particular importance. For example, when preparing z. B. heterogeneous catalysts for a subsequent catalyst screening, it is advantageous to the sample preparation steps such. B. Transfer of the samples into the form necessary for the analysis, to be carried out in simple separate steps, the individual sample holders preferably being equipped with samples separately from one another.
  • Previously known sample holder systems are either specifically adapted to certain analysis devices or are predefined by them with defined dimensions, or are designed in such a way that contamination of the individual samples with one another, in particular during sample loading, cannot be avoided.
  • the present invention was therefore based on the object of providing a device and a method which make it possible to prepare samples for analysis as efficiently as possible and avoid contamination of the samples with one another and thus the parallelized characterization of e.g. B. to make heterogeneous catalysts more flexible and to accelerate them significantly or to enable them in the first place.
  • the present invention thus relates to a modular sample holder system which has at least the following components: (a) at least one first module which is suitable for receiving at least one sample;
  • first modules of a modular sample holder system the first modules being equipped separately from one another with at least one sample, and contamination between the first modules being avoided.
  • the term “module” describes a three-dimensional object that has at least one section.
  • the module can be constructed from one or more materials and can be solid or hollow. It can have any suitable geometric shape. It preferably has two mutually parallel surfaces. An example of such a module is a cuboid or cylinder. However, a large number of similar geometries are also conceivable.
  • the modules can, for example, have an oval, round or polygonal outline with straight or curved connections between the corner points of the polygon. A round or equilateral is preferred polygonal module shape, preferably all first or all second or all third modules have the same geometry.
  • the modules are preferably made from a solid material (which in turn can be constructed from one or more starting materials).
  • the modules can be disc-shaped, for example.
  • Plastics such as PP (polypropylene), PE (polyethylene), PVC (polyvinyl chloride), acrylic glass, Kapton and Teflon;
  • Metals or metal alloys such as brass, aluminum and stainless steel, such as those according to DIN 1.4401, DIN 1.4435, DIN 1.4541, DIN 1.4571, DIN 1.4573, DIN 1.4575, DIN 2.4360 / 2.4366, DIN 2.4615 / 2.4617, DIN 2.4800 / 2.4810, DIN 2.4816, DIN 2.4851, DIN 2.4856, DIN 2.4858, DIN 1.4767, DIN 1.4401, DIN 2.4610, DIN 1.4765, DIN 1.4847, DIN 1.4301 as well as glasses, ceramics, graphite, carbon fiber, quartz glass, oxidic or
  • “Sections” in the context of the present invention are defined locations on or in the modules, such as cavities, which can always be found again due to their coordinates (three-dimensional coordinate system). These locations or sections are suitable for receiving samples in the first modules, for receiving first modules in the second modules and for receiving second modules in the third modules.
  • sample denotes a single defined unit, which is located in the respective separate sections of the modules and which can consist of one or more components or materials.
  • the sample can be produced both outside and inside the first modules, it also being conceivable for partial or pre-production to be carried out outside the first modules in combination with completion of the samples carried out in the first modules, in particular from the point of view that a sample can also be composed of melter components.
  • non gasfb substances such as solids (such as powder or monolithic solids, granules, beads, tablets and other shaped articles), liquids, sols, gels, waxy substances or substance mixtures, dispersions , Emulsions and suspensions, particularly preferably solids.
  • these can be molecular and non-molecular chemical compounds or formulations, or mixtures or materials, the term “non-molecular” defining substances that can be varied or changed continuously, in contrast to "molecular” substances, the structural characteristics of which can only be changed by varying discrete states, for example by varying a substitution pattern.
  • composition of the respective samples comprises both the stoichiometric and the substance and element composition of the materials to be tested, which can vary from material to material. It is therefore possible according to the invention to produce or test material libraries which consist of materials which are identical in terms of their element composition, but the stoichiometric composition of the elements making up the material differs between the individual materials; it is also possible that the material library is made up of materials that differ in their element composition; Of course, it is also possible for the individual materials to differ in their stoichiometric and elemental composition.
  • the material library is constructed from samples which are identical in terms of their element composition and stoichiometric composition, but differ in terms of their physical or chemical or physico-chemical properties as a result of a treatment step.
  • element used here refers to elements of the periodic table of the elements.
  • substrate here means materials, components or precursor components which lead to a material.
  • the samples e.g. heterogeneous or heterogenized catalysts, luminophores, thermoelectric, piezoelectric, semiconducting, electro-optical, superconducting or magnetic substances or mixtures of two or more of these substances, in particular intermetallic compounds, oxides, oxide mixtures, mixed oxides, ionic or covalent compounds of metals and / or non-metals, metal alloys, ceramics, organometallic compounds and composite materials, dielectrics, thermoelectrics, magnetoresistive and magneto-optical materials, organic compounds, enzymes and enzyme mixtures, active pharmaceutical ingredients, substances for feed and feed supplements, substances for food and nutritional supplements and cosmetics and mixtures of two or more oxides can be varied as desired. It is also possible that a variety of catalysts, which are largely similar but differ in their elements in at least one element, can be used to test all catalyst variants using a suitable different element composition.
  • the samples in the material library can be the same or different from one another, the latter being preferred.
  • the at least one second module of the modular sample holding system can have at least two first modules or record, the first modules having the same or different shapes and the same or different materials.
  • the at least one first module of the modular sample holding system preferably has at least one or more sections on one side for receiving one or more samples, the sections in the individual first modules having the same or different shapes.
  • the at least one first module of the modular sample holding system is designed such that it completely encloses the at least one sample.
  • the modular sample holder system can be equipped in such a way that in each individual section there are one or more samples which are the same or different from one another and where there is one sample per section, the samples in the respective sections are the same or different from one another.
  • the modular sample holder system preferably has a number of sections for sample collection in the range from 4 to 1536.
  • the at least one first module is, for example, cuboid, the individual side lengths being in the range from 0.5 mm to 300 mm.
  • the at least one first module is preferably cube-shaped and preferably has an edge length in the range from 10 mm to 30 mm, in particular an edge length of 19 mm.
  • Another embodiment of the modular sample holder system is characterized in that the first, second and third modules have several layers.
  • devices in particular for sample treatment, can be integrated into the layers of the modular sample holding system.
  • devices for sample treatment are understood to mean, for example, devices for heating (for example heating elements) and cooling (for example cooling elements) of the modules or the samples or means for supplying and / or removing fluids.
  • the means for supplying and / or discharging preferably fluid media are preferably implemented through tubular openings or channels, such as, for example, tube and capillary systems or bores, or through porous layers.
  • the means for supply and / or discharge preferably have an angle to the longitudinal plane of the module, which is preferably 90 °. Furthermore, there is the possibility of arranging the supply and discharge lines at an angle to one another and also in different planes, an angle of 90 ° being preferred for this purpose when the supply and discharge lines are arranged in one plane.
  • channel here preferably describes a connection, running through a module, in the present case, for example, a plate or disk, of two openings present on the body surface, which, for example, allows a fluid to pass through the module.
  • the channel can have any geometry. It can have a cross-sectional area that is variable over the length of the channel or, preferably, a constant channel cross-sectional area.
  • the channel cross section can, for example, have an oval, round or polygonal outline with straight or curved connections between the corner points of the polygon. A round or equilateral polygonal cross section is preferred. All channels in the module preferably have the same geometry (cross section and length) and run parallel to one another.
  • the means for supplying and / or discharging the fluid media can also have a membrane.
  • Membranes are preferably to be understood as permeable or semi-permeable closures or regions of a closure, which in principle can be provided with a closure or locking device for opening and closing the membrane.
  • the membrane can also be a pore membrane, the pore membrane having pores with a defined texture for uniform pressure distribution of the fluid media.
  • a “pore membrane” is understood to mean a membrane with preferably a pore system.
  • the pore system can be ordered and / or disordered, directed and / or undirected.
  • pores there are no restrictions with regard to the dimensions and the number of pores insofar as they are suitable for supplying and / or discharging preferably fluid media. Furthermore, they should preferably have a permeability to radiation, for example high-energy electromagnetic radiation such as magnetic fields, light, UV-VIS, XRD and microwaves, and heat radiation.
  • high-energy electromagnetic radiation such as magnetic fields, light, UV-VIS, XRD and microwaves, and heat radiation.
  • the pores preferably have a diameter of 1 to 500 ⁇ m, particularly preferably 5 to 30 ⁇ m and preferably a length of 1 to 1000 ⁇ m, particularly preferably 50 to 200 ⁇ m.
  • the pore diameter and the pore length must be adjusted accordingly.
  • the number of pores per inlet and / or outlet is preferably 1 to 1000, particularly preferably 3 to 20 pores.
  • the pore radius distribution is preferably monomodal. However, multimodal and / or hierarchically organized pore systems can also be implemented.
  • the pores are preferably arranged in parallel and preferably in the direction of the fluid flow. The pores can also be arranged non-straight and connected to interconnectable pore systems.
  • Such pore systems cause a uniform fluid distribution over all sections, which, for. B. compared to binary and quaternary trees, good scalability and higher parallelization can be achieved.
  • all production processes known to the person skilled in the art and suitable for producing the pores described above are suitable as production processes for pores.
  • Examples include: lithographic processes, etching processes, LIGA processes, laser ablation processes, drilling processes, milling processes, eroding processes, lapping processes (such as ultrasonic vibratory lapping), ECM processes, screen printing processes, lithographic electroplating, embossing processes, punching processes, etc.
  • Suitable pore membranes can also be produced by crystallization processes and / or ceramic processes as well as sintering processes and template-based processes.
  • Examples of such pore membranes are: foam ceramics, zeolite membranes, sintered metal frits, glass frits, inorganic porous filter media and many others.
  • the devices for sample treatment of the modular sample holder system described above can also be located outside the first, second and third modules.
  • a further preferred embodiment of the modular sample holding system is characterized in that the first, second and third modules are designed to be self-centering, so that they are predetermined when they are assembled Take positions exactly. This can be ensured, for example, by the respective geometric shapes of the modules.
  • the positions of the individual first, second and third modules within the modular sample holder system as well as the positions and composition of the samples can furthermore be stored by means of a barcode which is attached to the sample holder system.
  • the bar code or bar code which is preferably part of the modules, consists of thick and thin bars or pixels (eg dots or other shapes) arranged according to a specific law of education (code type) and the "white" gaps in between. Bars, dots and / or other shapes or the “gaps” in between can also be provided in the form of recesses in the respective carrier material of the bar code.
  • code type a specific law of education
  • Bars, dots and / or other shapes or the “gaps” in between can also be provided in the form of recesses in the respective carrier material of the bar code.
  • one-dimensional and / or two-dimensional code types such as, for. B.
  • the quality of identification is determined, among other things, by the width and the width ratio (cheap 1: 3) of the thin and thick bars or gaps, their thickness tolerance, the degree of blackening and the edge sharpness of the bars.
  • Identification can also be done by mechanically scanning a shape and / or embossing.
  • the barcode can in principle be attached to the modules by all application or insertion methods known to the person skilled in the art, the respective method being sufficiently resistant to the barcode
  • reaction conditions z. B. high temperature and reactive gas
  • Suitable application and application methods are, for example: adhesive processes, print (printing) processes, engraving processes, lithographic processes, etching processes, LIGA processes, laser ablation processes, drilling processes, milling processes, eroding processes, lapping processes (such as ultrasonic vibratory lapping), ECM processes , Screen printing, etc.
  • a barcode is preferably stuck onto the modules for identification.
  • the method according to the invention for equipping first modules of the modular sample holding system can additionally have the following steps in the assembly as well as alternatively:
  • the assembly of the first modules of the modular sample holder system can be carried out in parallel and / or sequentially, preferably in an automated manner.
  • the modular sample holder system according to the invention is preferably used in analysis devices for combinatorial characterization of the samples with regard to performance properties.
  • "Performance properties" are measurable properties, preferably those of the first or second order, of the samples of a material library, which are recorded within an automated characterization (analysis) with suitable sensors.
  • first-order properties are understood to be as far as possible those properties which are obtained with the aid of physical characterization methods, such as X-ray diffraction, LEED structure elucidation, EDX, X-ray fluorescence analysis; X-ray photoelectron spectroscopy, Auger spectroscopy.
  • physical characterization methods such as X-ray diffraction, LEED structure elucidation, EDX, X-ray fluorescence analysis; X-ray photoelectron spectroscopy, Auger spectroscopy.
  • first-order properties are: atomic distance, element composition, etc.
  • Second-order properties are understood to mean those property values that can be obtained using physicochemical characterization methods, e.g. Nitrogen adsorption (surface dimensions (BET)); TPD (binding strengths of absorbates on surfaces or selective chemisorption - sizes of the surfaces of active centers) are accessible.
  • BET surface dimensions
  • TPD binding strengths of absorbates on surfaces or selective chemisorption - sizes of the surfaces of active centers
  • property expression denotes physical, chemical or physico-chemical states of the individual materials within the material library; examples include: oxidation state, crystallinity, etc.
  • the characterization of the samples for at least one performance property is preferably carried out by a separate analysis station within the analysis.
  • the analysis stations can also be combined. It is also conceivable that a separate analysis device is used for each property to be checked.
  • analysis is to be understood to mean all analysis techniques for characterizing materials within a material library in order to determine their characteristics.
  • thermography examples include: infrared thermography, infrared thermography in combination with mass spectroscopy, mass spectroscopy, GC, LC, HPLC, micro-GC, dispersive FTIR spectroscopy, microwave spectroscopy, Raman spectroscopy, MIR, UV, UV-VIS, NMR, ESR, GC-MS, infrared thermography / Raman spectroscopy, infrared thermography / dispersive FTIR spectroscopy, color detection with chemical indicator / MS, color detection with chemical indicator / GCMS, color detection with chemical indicator / dispersive FTIR spectroscopy , photoacoustic analysis, electronic or electrochemical sensors, tomographic NMR and ESR methods, optical microscopy, scanning electron microscopy, TEM (transmission electron microscopy), SEM (scanning electron microscopy), AFM (atomic force microscopy), STM (scanning tunnel microscopy), X-ray diffractometry and X-ray fluorescence
  • the analysis of the samples for performance properties can be carried out in parallel or sequentially.
  • a device for characterizing materials in at least one sample which has a modular sample holding system.
  • a plurality of first modules are inserted or preferably inserted into a second module after they have been equipped with samples.
  • a second module is preferably inserted or applied in the third module.
  • the insertion or application from one module to another module can be carried out by all connection or joining techniques known to the person skilled in the art, detachable connection or joining techniques being preferred.
  • interlocking connections such as, for example, pin connections, bolt connections, wedge connections, feather key and disc spring connections, tongue and groove connections
  • screw connections spring connections
  • permanent and / or not Permanent adhesive for example with pressure sensitive adhesives, contact adhesives, dispersion adhesives, hot melt adhesives, PVC plastisol, epoxy resin, phenolic resin, polyurethane, silicone resin, cyanoacrylate, diacrylic acid ester
  • magnetic connections permanent magnetic connections, electromagnetic connections
  • the preferably a second module is preferably connected to the third module in a form-fitting manner.
  • first, second and third modules of a modular sample holder system which is characterized in that a plurality of first modules are connected to at least one second module and this second module to at least one third module by means of at least one connection technology.
  • connection technology is selected from the group: form-fit connections, screw connections, spring connections, adhesive connections and magnetic connections.
  • La shows a schematic illustration of first modules in a side view
  • Fig. Lb is a schematic representation of a second module in a side view
  • Fig. Lc is a schematic representation of a cross section of a third module in a side view
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second module with first modules arranged thereon with a square outer contour and one section per first module
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a second module with first modules arranged thereon with a rectangular outer contour and six sections per first module;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a second module with first modules arranged thereon, which are combined from square first modules with one section each and rectangular first modules with three or six sections each;
  • 5 shows a schematic representation of a second module with four first modules arranged thereon, each with a 21 ⁇ 14 matrix of sections; 6 shows a schematic illustration of a second module with honeycomb-shaped first modules arranged thereon.
  • FIG. 1 a shows an embodiment of first modules 100, which in turn each have a section 110 for receiving one or more samples.
  • the first modules 100 shown in FIG. 1 a are cuboid, each first module 100 having a cylindrical section 110 which is introduced into the first module 100 like a bore.
  • FIG. 1b shows an embodiment of a second module 200 which has a section 210 for receiving first modules 100.
  • the second module 200 shown in FIG. 1b is cuboid, the section 210 forming a cuboid recess in the second module 200, which is designed in such a way that it can accommodate a certain number of first modules 100.
  • the depth 220 of the section 210 preferably corresponds to 1/2 to 2/3 of the height 120 of a first module 100.
  • An embodiment is also possible in which the height 120 of a first module 100 1/2 to 2/3 of the depth 220 of the Section 210 corresponds.
  • FIG. 1 c shows an embodiment of a third module 300, which has a section 310 for receiving second modules 200.
  • the third module 300 is preferably designed such that it is suitable for inclusion in an analysis device.
  • the third module 300 has a cuboid section 310, the dimensions of which preferably correspond to the external dimensions of, for example, a second module 200.
  • the third module 300 has a stop 330, wherein the position fixation of the second module 200 within the section 310 can also be ensured by other suitable means.
  • the actual fixing of the second module 200 within the section 310 is preferably carried out with a spring 320. In principle there is also the possibility that more Other second modules 200 are received by the section 310 of the third module 300.
  • the modules 100, 200, 300 are preferably joined together without additional clamping means, a corresponding tolerance in the external dimensions of the modules 100, 200, 300 ensuring that the respective outer shapes of the modules can be easily joined to one another.
  • FIG. 2 shows a possible combination of twenty-four first modules 100 with a square outer contour, each first module 100 having a cylindrical section 110.
  • the first modules 100 are inserted in the form of a 6 ⁇ 4 matrix in the section 210 of a second module 200.
  • FIG. 3 shows a further possible combination of first modules 100.
  • first modules 100 there are four first modules 100, each with six cylindrical sections 110, which are inserted into section 210 of a second module 200.
  • first modules 100 shown in FIG. 4 represents a combination of the possible combinations from FIGS. 2 and 3, the shape and number of sections 110 additionally being varied.
  • twelve first modules 100 with a square outer contour and one section 110 per first module 100 were combined with two first modules 100 with a rectangular outer contour and three or six sections 110 per first module 100 in a section 210 of a second module 200 .
  • Six of the twelve first modules 100 with a square outer contour have cylindrical sections 110 and six cuboid, preferably cube-shaped sections 110.
  • the three sections 110 of a rectangular first module 100 are cuboid, the six sections 110 of the further rectangular first module 100 are cylindrical.
  • each first module 100, 294 having cylindrical sections 110 in the form of a 21 ⁇ 14 matrix.
  • the four first modules 100 are inserted adjacent to one another in the section 210 of a second module 200.
  • each of the first modules 100 has a cylindrical section 110.
  • thirty-two first modules 100 are inserted in the section 210 of a second module 200.

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Abstract

The invention relates to a modular sample holder system, which comprises at least the following components: (a) at least one first module that is suitable for receiving a sample; (b) at least one second module that is suitable for receiving at least one first module; and (c) at least one third module that is suitable for receiving a second module.

Description

Modulares Probenhalterungssystem Modular sample holder system
Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Probenhalterungssystem, wel- ches wenigstens drei Module aufweist und für den Einsatz in Analysengeräten geeignet ist. Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Bestückung dieser Module.The present invention relates to a modular sample holder system which has at least three modules and is suitable for use in analysis devices. It also relates to a method for populating these modules.
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Hochdurchsatz- Materialforschung, insbesondere der Hochdurchsatz-Katalysatorforschung. Es ist bekannt, dass durch die Anwendung von derartigen Hochdurchsatz-Methoden die Effizienz bzw. Effektivität zum Auffinden neuer Materialien für bestimmte Zwecke signifikant erhöht werden kann. Dabei ist es u.a. wichtig, bereits bei der Vorbereitung einer Analyse der entsprechenden Materialien, z. B. bei der Vorbereitung einer Analyse von Heterogenkatalysatoren, die Geschwindigkeit bei der Analysenvorbereitung und -durchfuhrung deutlich zu steigern, wobei der Vorbereitung der Proben für die Analyse aufgrund der Gefahr einer Kontamination der zu analysierenden Proben untereinander, eine besonders große Bedeutung zukommt. Beispielsweise bei der Vorbereitung von z. B. Heterogenkatalysatoren für ein anschließendes Katalysator-Screening, ist es vorteilhaft, die Probenvorberei- tungsschritte, wie z. B. Transfer der Proben in die für die Analyse notwendige Form, in einfachen getrennten Schritten durchzuführen, wobei die einzelnen Probenhalter vorzugsweise getrennt voneinander mit Proben bestückt werden.The present invention is in the technical field of high throughput materials research, particularly high throughput catalyst research. It is known that the use of such high-throughput methods can significantly increase the efficiency or effectiveness in finding new materials for specific purposes. It is among other things important, already when preparing an analysis of the corresponding materials, e.g. B. in the preparation of an analysis of heterogeneous catalysts to significantly increase the speed in the preparation and execution of the analysis, the preparation of the samples for analysis due to the risk of contamination of the samples to be analyzed among themselves, is of particular importance. For example, when preparing z. B. heterogeneous catalysts for a subsequent catalyst screening, it is advantageous to the sample preparation steps such. B. Transfer of the samples into the form necessary for the analysis, to be carried out in simple separate steps, the individual sample holders preferably being equipped with samples separately from one another.
Bisher bekannte Probenhalterungssysteme sind entweder spezifisch an bestimmte Analysegeräte angepasst bzw. werden von diesen mit definierten Dimensionen vorgegeben oder derart gestaltet, dass eine Kontamination der einzelnen Proben untereinander, insbesondere bei der Probenbestückung, nicht vermieden werden kann. Somit lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, Proben für eine Analyse möglichst effizient und unter Vermeidung von Kontaminationen der Proben untereinander vorzubereiten und damit die parallelisierte Charakterisierung von z. B. Heterogenkatalysatoren flexibler zu gestalten und signifikant zu beschleunigen bzw. überhaupt erst zu ermöglichen.Previously known sample holder systems are either specifically adapted to certain analysis devices or are predefined by them with defined dimensions, or are designed in such a way that contamination of the individual samples with one another, in particular during sample loading, cannot be avoided. The present invention was therefore based on the object of providing a device and a method which make it possible to prepare samples for analysis as efficiently as possible and avoid contamination of the samples with one another and thus the parallelized characterization of e.g. B. to make heterogeneous catalysts more flexible and to accelerate them significantly or to enable them in the first place.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein modulares Probenhalterungssystem, welches wenigstens folgende Komponenten aufweist: (a) wenigstens ein erstes Modul, welches zur Aufnahme wenigstens einer Probe geeignet ist;The present invention thus relates to a modular sample holder system which has at least the following components: (a) at least one first module which is suitable for receiving at least one sample;
(b) wenigstens ein zweites Modul, welches zur Aufnahme von wenigstens einem ersten Modul geeignet ist sowie(b) at least one second module which is suitable for accommodating at least one first module and
(c) wenigstens ein drittes Modul, welches zur Aufnahme von wenigstens einem zweiten Modul geeignet ist.(c) at least one third module which is suitable for accommodating at least one second module.
Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Bestückung von ersten Modulen eines mo- dularen Probenhalterungssystems, wobei die ersten Module getrennt voneinander mit wenigstens einer Probe bestückt werden, und wobei eine Kontamination zwi- sehen den ersten Modulen vermieden wird.Furthermore, it relates to a method for equipping first modules of a modular sample holder system, the first modules being equipped separately from one another with at least one sample, and contamination between the first modules being avoided.
Der Begriff „Modul" beschreibt einen dreidimensionalen Gegenstand, der wenigstens einen Abschnitt aufweist. Das Modul kann dabei aus einem oder mehreren Materialien aufgebaut sein und massiv oder hohl sein. Es kann jede geeignete geometrische Form aufweisen. Vorzugsweise weist es zwei zueinander parallele Oberflächen auf. Ein Beispiel eines derartigen Moduls ist ein Quader oder Zylinder. Es sind aber auch eine Vielzahl ähnlicher Geometrien denkbar. Die Module können beispielsweise einen ovalen, runden oder polygonalen Umriß mit geraden oder gebogenen Verbindungen zwischen den Eckpunkten des Polygons aufweisen. Bevorzugt ist eine runde oder gleichseitig polygonale Modulform. Vorzugsweise weisen alle ersten bzw. alle zweiten bzw. alle dritten Module die gleiche Geometrie auf. Die Module sind vorzugsweise aus einem Massivmaterial (das wiederum aus einem oder mehreren Ausgangsmaterialien aufgebaut sein kann) hergestellt. Die Module, deren äußere Gestalt grundsätzlich keinen Beschränkungen unterliegt, können beispielsweise scheibenförmig sein. Bezüglich des Materials der erfindungsgemäß verwendeten Module existieren keine besonderen Beschränkungen, solange die verwendeten Materialien den Belastungen, welchen die Module ausgesetzt sind, standhalten. Vorzugsweise werden Kunststoffe, wie beispielsweise PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PVC (Polyvinylchlorid), Acrylglas, Kapton und Teflon; Metalle oder Metallegierungen, wie z.B. Messing, Aluminium und Edelstahle, wie z.B. solche nach DIN 1.4401, DIN 1.4435, DIN 1.4541, DIN 1.4571, DIN 1.4573, DIN 1.4575, DIN 2.4360/2.4366, DIN 2.4615/2.4617, DIN 2.4800/2.4810, DIN 2.4816, DIN 2.4851, DIN 2.4856, DIN 2.4858, DIN 1.4767, DIN 1.4401, DIN 2.4610, DIN 1.4765, DIN 1.4847, DIN 1.4301 sowie Gläser, Keramiken, Graphit, Kohlefaser, Quarzglas, oxidische oder nitridische Werkstoffe, Verbundwerkstoffe und/oder Mischungen aus den vorgenannten Werkstoffen eingesetzt. Besonders bevorzugt kommen Module aus Kunststoff, Glas und Keramik zum Einsatz.The term “module” describes a three-dimensional object that has at least one section. The module can be constructed from one or more materials and can be solid or hollow. It can have any suitable geometric shape. It preferably has two mutually parallel surfaces. An example of such a module is a cuboid or cylinder. However, a large number of similar geometries are also conceivable. The modules can, for example, have an oval, round or polygonal outline with straight or curved connections between the corner points of the polygon. A round or equilateral is preferred polygonal module shape, preferably all first or all second or all third modules have the same geometry. The modules are preferably made from a solid material (which in turn can be constructed from one or more starting materials). The modules, the external shape of which is fundamentally not subject to any restrictions, can be disc-shaped, for example. There are no particular restrictions with regard to the material of the modules used according to the invention, as long as the materials used withstand the loads to which the modules are exposed. Plastics such as PP (polypropylene), PE (polyethylene), PVC (polyvinyl chloride), acrylic glass, Kapton and Teflon; Metals or metal alloys, such as brass, aluminum and stainless steel, such as those according to DIN 1.4401, DIN 1.4435, DIN 1.4541, DIN 1.4571, DIN 1.4573, DIN 1.4575, DIN 2.4360 / 2.4366, DIN 2.4615 / 2.4617, DIN 2.4800 / 2.4810, DIN 2.4816, DIN 2.4851, DIN 2.4856, DIN 2.4858, DIN 1.4767, DIN 1.4401, DIN 2.4610, DIN 1.4765, DIN 1.4847, DIN 1.4301 as well as glasses, ceramics, graphite, carbon fiber, quartz glass, oxidic or nitride materials, composite materials and / or mixtures of the aforementioned materials used. Modules made of plastic, glass and ceramic are particularly preferred.
Unter "Abschnitten" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung definierte Orte auf oder in den Modulen wie beispielsweise Hohlräume verstanden, welche aufgrund ihrer Koordinaten (dreidimensionales Koordinatensystem) immer wiederauffindbar sind. Diese Orte bzw. Abschnitte sind bei den ersten Modulen zur Aufnahme von Proben, bei den zweiten Modulen zur Aufnahme von ersten Modulen und bei den dritten Modulen zur Aufnahme von zweiten Modulen geeignet.“Sections” in the context of the present invention are defined locations on or in the modules, such as cavities, which can always be found again due to their coordinates (three-dimensional coordinate system). These locations or sections are suitable for receiving samples in the first modules, for receiving first modules in the second modules and for receiving second modules in the third modules.
Der Begriff "Probe" bezeichnet eine einzelne definierte Einheit, die sich in den jeweiligen voneinander getrennten Abschnitten der Module befindet und die aus einer oder mehreren Komponenten bzw. Materialien bestehen kann. Die Herstellung der Probe kann sowohl außerhalb als auch innerhalb der ersten Module erfolgen, wobei auch eine außerhalb der ersten Module vorgenommene Teil- oder Vorherstellung in Kombination mit einer in den ersten Modulen durchgeführten Fertigstellung der Proben denkbar ist, insbesondere unter dem Ge- sichtspunkt, daß eine Probe auch aus melireren Komponenten aufgebaut sein kann.The term “sample” denotes a single defined unit, which is located in the respective separate sections of the modules and which can consist of one or more components or materials. The sample can be produced both outside and inside the first modules, it also being conceivable for partial or pre-production to be carried out outside the first modules in combination with completion of the samples carried out in the first modules, in particular from the point of view that a sample can also be composed of melter components.
Solche Proben sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise nicht- gasfb'rmige Substanzen, wie zum Beispiel Feststoffe (wie beispielsweise Pulver oder monolithische Festkörper, Granulate, Kugeln, Tabletten und andere Formkörper), Flüssigkeiten, Sole, Gele, wachsartige Substanzen oder Substanzmischungen, Dispersionen, Emulsionen und Suspensionen, besonders bevorzugt Feststoffe. Dabei kann es sich im Rahmen der erfindungsgemäß eingesetzten Substanzen um molekulare und nicht-molekulare chemische Verbindungen bzw. Formulierungen, bzw. Gemische bzw. Materialien handeln, wobei der Begriff "nicht-molekular" Substanzen definiert, die kontinuierlich variiert bzw. verändert werden können, im Gegensatz zu "molekularen" Substanzen, deren strukturelle Ausprägung sich lediglich über eine Variation von diskreten Zuständen, also beispielsweise der Variation eines Substitutionsmusters, verändern lassen.Such samples are '-shaped in the present invention preferably non gasfb substances, such as solids (such as powder or monolithic solids, granules, beads, tablets and other shaped articles), liquids, sols, gels, waxy substances or substance mixtures, dispersions , Emulsions and suspensions, particularly preferably solids. In the context of the substances used according to the invention, these can be molecular and non-molecular chemical compounds or formulations, or mixtures or materials, the term “non-molecular” defining substances that can be varied or changed continuously, in contrast to "molecular" substances, the structural characteristics of which can only be changed by varying discrete states, for example by varying a substitution pattern.
Die Zusammensetzung der jeweiligen Proben umfaßt sowohl die stöchiometrische als auch die Substanz- und Element-Zusammensetzung der zu testenden Materialien, die von Material zu Material unterschiedlich sein kann. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, Materialbibliotheken herzustellen bzw. zu testen, die aus Materialien bestehen, die bezüglich ihrer Element-Zusammensetzung zwar identisch sind, sich jedoch die stöchiometrische Zusammensetzung der das Material ausmachenden Elemente zwischen den einzelnen Materialien unterschiedlich ist; ferner ist es möglich, daß die Materialbibliothek aus Materialien aufgebaut ist, die sich bezüglich ihrer Element-Zusammensetzung jeweils unterscheiden; selbstver- ständlich ist es ebenfalls möglich, daß sich die einzelnen Materialien jeweils in ihrer stöchiometrischen und Element-Zusammensetzung unterscheiden. Ferner ist es möglich, daß die Materialbibliothek aus Proben aufgebaut ist, die bezüglich ihrer Element-Zusammensetzung und stöchiometrischen Zusammensetzung identisch sind, sich jedoch bezüglich der physikalischen oder chemischen oder physikalisch-chemischen Eigenschaften als Folge eines Behandlungsschritts unter- scheiden. Dabei bezieht sich der hier verwendete Begriff „Element" auf Elemente des Periodensystems der Elemente. Unter dem Begriff "Substanz" sind hier Materialien, Komponenten oder Vorläufer-Komponenten, welche zu einem Material führen, zu verstehen.The composition of the respective samples comprises both the stoichiometric and the substance and element composition of the materials to be tested, which can vary from material to material. It is therefore possible according to the invention to produce or test material libraries which consist of materials which are identical in terms of their element composition, but the stoichiometric composition of the elements making up the material differs between the individual materials; it is also possible that the material library is made up of materials that differ in their element composition; Of course, it is also possible for the individual materials to differ in their stoichiometric and elemental composition. Furthermore is it is possible that the material library is constructed from samples which are identical in terms of their element composition and stoichiometric composition, but differ in terms of their physical or chemical or physico-chemical properties as a result of a treatment step. The term “element” used here refers to elements of the periodic table of the elements. The term “substance” here means materials, components or precursor components which lead to a material.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können in einfacher Weise die Proben, wie z.B. heterogene oder heterogenisierte Katalysatoren, Luminophore, thermo- elektrische, piezoelektrische, halbleitende, elektrooptische, supraleitende oder magnetische Substanzen oder Gemische aus zwei oder mehr dieser Substanzen, insbesondere intermetallische Verbindungen, Oxide, Oxidmischungen, Mischoxi- de, ionische oder kovalente Verbindungen von Metallen und/oder Nichtmetallen, Metallegierungen, Keramiken, organometallischen Verbindungen und Verbundmaterialien, Dielektrika, Thermoelektrika, magnetoresistiven und magnetooptischen Materialien, organischen Verbindungen, Enzymen und Enzymgemischen, pharmazeutischen Wirkstoffen, Substanzen für Futter und Futterergänzungsmittel, Substanzen für Nahrungs- und Nahrungsergänzungsmittel und Kosmetika und Gemische aus zwei oder mehr Oxiden beliebig variiert werden. Ebenso ist es möglich, daß durch eine geeignete unterschiedliche Elementzusammensetzung eine Vielzahl von zwar weitgehend ähnlichen, sich in ihren Elementen jedoch in zumindest einem Element unterscheidenden Katalysatoren sämtliche Katalysator- Varianten getestet werden können.With the method according to the invention, the samples, e.g. heterogeneous or heterogenized catalysts, luminophores, thermoelectric, piezoelectric, semiconducting, electro-optical, superconducting or magnetic substances or mixtures of two or more of these substances, in particular intermetallic compounds, oxides, oxide mixtures, mixed oxides, ionic or covalent compounds of metals and / or non-metals, metal alloys, ceramics, organometallic compounds and composite materials, dielectrics, thermoelectrics, magnetoresistive and magneto-optical materials, organic compounds, enzymes and enzyme mixtures, active pharmaceutical ingredients, substances for feed and feed supplements, substances for food and nutritional supplements and cosmetics and mixtures of two or more oxides can be varied as desired. It is also possible that a variety of catalysts, which are largely similar but differ in their elements in at least one element, can be used to test all catalyst variants using a suitable different element composition.
Die Proben in der Materialbibliothek können untereinander gleich oder verschieden sein, wobei letzteres bevorzugt ist.The samples in the material library can be the same or different from one another, the latter being preferred.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das wenigstens eine zweite Modul des mo- dularen Probenhalterungssystems wenigstens zwei erste Module aufweisen bzw. aufnehmen, wobei die ersten Module gleiche oder verschiedene Formen sowie gleiche oder verschiedene Materialien aufweisen.In a further embodiment, the at least one second module of the modular sample holding system can have at least two first modules or record, the first modules having the same or different shapes and the same or different materials.
Vorzugsweise weist das wenigstens eine erste Modul des modularen Probenhalte- rungssystems wenigstens auf einer Seite eine oder mehrere Abschnitte zur Aufnahme einer oder mehrerer Proben auf, wobei die Abschnitte in den einzelnen ersten Modulen gleiche oder verschiedene Formen aufweisen können.The at least one first module of the modular sample holding system preferably has at least one or more sections on one side for receiving one or more samples, the sections in the individual first modules having the same or different shapes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine erste Mo- dul des modularen Probenhalterungssystems derart gestaltet, dass es die wenigstens eine Probe vollständig umschließt.In a further preferred embodiment, the at least one first module of the modular sample holding system is designed such that it completely encloses the at least one sample.
Weiterhin kann das modulare Probenhalterungssystem derart bestückt sein, dass in jedem einzelnen Abschnitt eine oder mehrere Proben vorliegen, welche gleich oder verschieden voneinander sind und wobei bei Vorliegen jeweils einer Probe pro Abschnitt, die Proben in den jeweiligen Abschnitten gleich oder verschieden voneinander sind.Furthermore, the modular sample holder system can be equipped in such a way that in each individual section there are one or more samples which are the same or different from one another and where there is one sample per section, the samples in the respective sections are the same or different from one another.
Vorzugsweise weist das modulare Probenhalterungssystem eine Anzahl der Ab- schnitte zur Probeaufnahme im Bereich von 4 bis 1536 auf.The modular sample holder system preferably has a number of sections for sample collection in the range from 4 to 1536.
Bei dem modularen Probenhalterungssystem ist das wenigstens eine erste Modul beispielsweise quaderförmig ausgestaltet, wobei die einzelnen Seitenlängen im Bereich von 0,5 mm bis 300 mm liegen. Vorzugsweise ist das wenigstens eine erste Modul würfelförmig und weist bevorzugt eine Kantenlänge im Bereich von 10 mm bis 30 mm auf, insbesondere eine Kantenlänge von 19 mm.In the case of the modular sample holder system, the at least one first module is, for example, cuboid, the individual side lengths being in the range from 0.5 mm to 300 mm. The at least one first module is preferably cube-shaped and preferably has an edge length in the range from 10 mm to 30 mm, in particular an edge length of 19 mm.
Eine weitere Ausführungsform des modularen Probenhalterungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Module mehrere Schichten aufweisen. Dabei können in die Schichten des modularen Probenhalterungssystems Einrichtungen, insbesondere zur Probenbehandlung, integriert sein.Another embodiment of the modular sample holder system is characterized in that the first, second and third modules have several layers. In this case, devices, in particular for sample treatment, can be integrated into the layers of the modular sample holding system.
Unter Einrichtungen zur Probenbehandlung werden erfindungsgemäß beispiels- weise Einrichtungen zum Heizen (z. B. Heizelemente) und Kühlen (z. B. Kühlelemente) der Module bzw. der Proben oder Mittel zur Zu- und/oder Abfuhr von Fluiden verstanden.According to the invention, devices for sample treatment are understood to mean, for example, devices for heating (for example heating elements) and cooling (for example cooling elements) of the modules or the samples or means for supplying and / or removing fluids.
Die Mittel zur Zu- und/oder Ableitung von vorzugsweise fluiden Medien sind bevorzugt durch rohrartige Öffnungen bzw. Kanäle, wie beispielsweise Rohr- und Kapillarsysteme oder Bohrungen oder durch poröse Schichten realisiert. Die Mittel zur Zu- und/oder Ableitung weisen vorzugsweise einen Winkel zur Modullängsebene auf, welcher bevorzugt 90° beträgt. Des weiteren besteht die Möglichkeit, Zu- und Ableitung winklig zueinander und auch in verschiedenen Ebenen anzuordnen, wobei auch hierfür ein Winkel von 90° bei Anordnung von Zu- und Ableitung in einer Ebene bevorzugt ist.The means for supplying and / or discharging preferably fluid media are preferably implemented through tubular openings or channels, such as, for example, tube and capillary systems or bores, or through porous layers. The means for supply and / or discharge preferably have an angle to the longitudinal plane of the module, which is preferably 90 °. Furthermore, there is the possibility of arranging the supply and discharge lines at an angle to one another and also in different planes, an angle of 90 ° being preferred for this purpose when the supply and discharge lines are arranged in one plane.
Der Begriff "Kanal" beschreibt dabei bevorzugt eine durch ein Modul, vorliegend beispielsweise eine Platte oder Scheibe, hindurchlaufende Verbindung zweier an der Körperoberfläche vorliegender Öffnungen, die beispielsweise den Durchtritt eines Fluids durch das Modul erlaubt. Der Kanal kann dabei eine beliebige Geometrie aufweisen. Er kann eine über die Länge des Kanals veränderliche Querschnittsfläche oder vorzugsweise eine konstante Kanalquerschnittsfläche aufweisen. Der Kanalquerschnitt kann beispielsweise einen ovalen, runden oder polygonalen Umriß mit geraden oder gebogenen Verbindungen zwischen den Eckpunkten des Polygons aufweisen. Bevorzugt sind ein runder oder gleichseitiger polygonaler Querschnitt. Vorzugsweise weisen alle Kanäle im Modul die gleiche Geometrie (Querschnitt und Länge) auf und verlaufen parallel zueinander.The term “channel” here preferably describes a connection, running through a module, in the present case, for example, a plate or disk, of two openings present on the body surface, which, for example, allows a fluid to pass through the module. The channel can have any geometry. It can have a cross-sectional area that is variable over the length of the channel or, preferably, a constant channel cross-sectional area. The channel cross section can, for example, have an oval, round or polygonal outline with straight or curved connections between the corner points of the polygon. A round or equilateral polygonal cross section is preferred. All channels in the module preferably have the same geometry (cross section and length) and run parallel to one another.
Die Mittel zur Zu- und/oder Ableitung der fluiden Medien können weiterhin eine Membran aufweisen. Unter Membranen sind dabei vorzugsweise permeable oder semipermeable Verschlüsse oder Bereiche eines Verschlusses zu verstehen, welche prinzipiell mit einer Verschluß- oder Sperreinrichtung zum Öffnen und Schließen der Membran versehen sein können.The means for supplying and / or discharging the fluid media can also have a membrane. Membranes are preferably to be understood as permeable or semi-permeable closures or regions of a closure, which in principle can be provided with a closure or locking device for opening and closing the membrane.
Die Membran kann zudem eine Poren embran sein, wobei die Porenmembran Poren mit definierter Textur zur Druckgleichverteilung der fluiden Medien aufweist.The membrane can also be a pore membrane, the pore membrane having pores with a defined texture for uniform pressure distribution of the fluid media.
Unter einer "Porenmembran" wird erfindungsgemäß eine Membran mit vorzugsweise einem Porensystem verstanden. Das Porensystem kann dabei geordnet und/oder ungeordnet, gerichtet und/oder ungerichtet sein.According to the invention, a “pore membrane” is understood to mean a membrane with preferably a pore system. The pore system can be ordered and / or disordered, directed and / or undirected.
Bezüglich der Abmessungen und der Anzahl der Poren bestehen keine Beschränkungen, soweit sie zur Zu- und/oder Ableitung vorzugsweise fluider Medien geeignet sind. Sie sollten weiterhin bevorzugt eine Durchlässigkeit für Strahlung aufweisen, beispielsweise energiereiche elektromagnetische Strahlung wie Magnetfelder, Licht, UV-VIS, XRD und Mikrowellen sowie Wärmestrahlung.There are no restrictions with regard to the dimensions and the number of pores insofar as they are suitable for supplying and / or discharging preferably fluid media. Furthermore, they should preferably have a permeability to radiation, for example high-energy electromagnetic radiation such as magnetic fields, light, UV-VIS, XRD and microwaves, and heat radiation.
Die Poren weisen jedoch bei Verwendung von gasförmigen Medien bevorzugt einen Durchmesser von 1 bis 500 μm, besonders bevorzugt 5 bis 30 μm auf sowie bevorzugt eine Länge von 1 bis 1000 μm, besonders bevorzugt 50 bis 200 μm auf.When using gaseous media, however, the pores preferably have a diameter of 1 to 500 μm, particularly preferably 5 to 30 μm and preferably a length of 1 to 1000 μm, particularly preferably 50 to 200 μm.
Bei Verwendung von Medien anderer Aggregatzustände als fluide Medien sind der Porendurchmesser und die Porenlänge entsprechend anzupassen.If media other than fluid media are used, the pore diameter and the pore length must be adjusted accordingly.
Die Anzahl der Poren pro Zu- und/oder Ableitung beträgt bevorzugt 1 bis 1000, besonders bevorzugt 3 bis 20 Poren. Bevorzugt ist die Porenradienverteilung monomodal. Es können jedoch auch mehrmodale und/oder hierarchisch organisierte Porensysteme realisiert werden. Dabei sind die Poren bevorzugt parallel und vorzugsweise in Richtung des Fluidstromes angeordnet. Die Poren können ebenfalls nicht-gerade angeordnet sein und zu interkonnektiven Porensystemen verbunden sein.The number of pores per inlet and / or outlet is preferably 1 to 1000, particularly preferably 3 to 20 pores. The pore radius distribution is preferably monomodal. However, multimodal and / or hierarchically organized pore systems can also be implemented. The pores are preferably arranged in parallel and preferably in the direction of the fluid flow. The pores can also be arranged non-straight and connected to interconnectable pore systems.
Solche Porensysteme bewirken eine Fluidgleichverteilung über alle Abschnitte, wodurch, z. B. im Vergleich zu binären und quaternären Bäumen, eine gute Skalierbarkeit und eine höhere Parallelisierung erreichbar ist.Such pore systems cause a uniform fluid distribution over all sections, which, for. B. compared to binary and quaternary trees, good scalability and higher parallelization can be achieved.
Als Herstellungsverfahren für Poren kommen grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten und zur Herstellung der oben beschriebenen Poren geeigneten Fertigungsverfahren in Betracht. Beispielhaft seien hier genannt: lithographische Verfahren, Ätzverfahren, LIGA-Vefahren, Laserablationsverfahren, Bohrverfahren, Fräsverfahren, Erodierverfahren, Läppverfahren (wie beispielsweise Ultraschallschwingläppen), ECM-Verfahren, Siebdruckverfahren, Lithographie-Galvano- Abformung, Prägeverfahren, Stanzverfahren, etc..Basically, all production processes known to the person skilled in the art and suitable for producing the pores described above are suitable as production processes for pores. Examples include: lithographic processes, etching processes, LIGA processes, laser ablation processes, drilling processes, milling processes, eroding processes, lapping processes (such as ultrasonic vibratory lapping), ECM processes, screen printing processes, lithographic electroplating, embossing processes, punching processes, etc.
Geeignete Porenmembranen können aber auch durch Kristallisationsverfahren und/oder keramische Verfahren sowie Sinterprozesse und templatbasierte Verfahren hergestellt werden. Beispiele für solche Porenmembranen sind: Schaumkeramiken, Zeolithmembranen, Sintermetallfritten, Glasfritten, anorganisch poröse Filtermedien und viele andere mehr.Suitable pore membranes can also be produced by crystallization processes and / or ceramic processes as well as sintering processes and template-based processes. Examples of such pore membranes are: foam ceramics, zeolite membranes, sintered metal frits, glass frits, inorganic porous filter media and many others.
Die zuvor beschriebenen Einrichtungen zur Probenbehandlung des modularen Probenhalterungssystems können sich darüber hinaus auch außerhalb der ersten, zweiten und dritten Module befinden.The devices for sample treatment of the modular sample holder system described above can also be located outside the first, second and third modules.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des modularen Probenhalterungssy- stems ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Module selbstzentrierend gestaltet sind, so dass sie beim Zusammenfügen vorbestimmte Positionen exakt einnehmen. Dies kann beispielsweise durch die jeweiligen geometrischen Formen der Module sichergestellt werden.A further preferred embodiment of the modular sample holding system is characterized in that the first, second and third modules are designed to be self-centering, so that they are predetermined when they are assembled Take positions exactly. This can be ensured, for example, by the respective geometric shapes of the modules.
Die Positionen der einzelnen ersten, zweiten und dritten Module innerhalb des modularen Probenhalterungssystems sowie die Positionen und Zusammensetzung der Proben können des weiteren mittels eines Barcodes, welcher am Probenhalterungssystem angebracht ist, gespeichert werden.The positions of the individual first, second and third modules within the modular sample holder system as well as the positions and composition of the samples can furthermore be stored by means of a barcode which is attached to the sample holder system.
Vorzugsweise kommen dabei optische Barcodesysteme zum Einsatz. Der Strich- code oder auch Barcode, welcher vorzugsweise Bestandteil der Module ist, besteht aus nach einem bestimmten Bildungsgesetz (Codeart) angeordneten dicken und dünnen Balken bzw. Pixeln (z. B. Punkte oder andere Formen) und den dazwischenliegenden "weißen" Lücken. Balken, Punkte und/oder andere Formen oder die dazwischenliegenden "Lücken" können auch in Form von Ausnehmun- gen in dem jeweiligen Trägermaterial des Barcodes vorgesehen sein. Vorzugsweise kommen erfmdungsgemäß eindimensionale und/oder zweidimensionale Codearten wie z. B. Code 2/5, Code 2/5i, Code 39, EAN Code, Code 129, PDF417 Barcode, CODEABLOCK Barcode, UPS MaxiCode Barcode, Micro-PDF417 Barcode, Standard 2 of 5 Barcode, QR Code Barcode, Data Matrix Barcode u.a. zum Einsatz.Optical barcode systems are preferably used. The bar code or bar code, which is preferably part of the modules, consists of thick and thin bars or pixels (eg dots or other shapes) arranged according to a specific law of education (code type) and the "white" gaps in between. Bars, dots and / or other shapes or the “gaps” in between can also be provided in the form of recesses in the respective carrier material of the bar code. According to the invention, one-dimensional and / or two-dimensional code types such as, for. B. Code 2/5, Code 2 / 5i, Code 39, EAN Code, Code 129, PDF417 Barcode, CODEABLOCK Barcode, UPS MaxiCode Barcode, Micro-PDF417 Barcode, Standard 2 of 5 Barcode, QR Code Barcode, Data Matrix Barcode and others. for use.
Die Identifizierungsgüte wird unter anderem durch die Breite und das Breitenverhältnis (günstig 1 :3) der dünnen und dicken Balken bzw. Lücken, ihre Dickentoleranz, den Schwärzungsgrad und die Kantenschärfe der Balken bestimmt.The quality of identification is determined, among other things, by the width and the width ratio (cheap 1: 3) of the thin and thick bars or gaps, their thickness tolerance, the degree of blackening and the edge sharpness of the bars.
Die Identifikation kann auch durch mechanisches Abtasten einer Form und/oder Einprägung erfolgen.Identification can also be done by mechanically scanning a shape and / or embossing.
Die Anbringung des Barcodes auf den Modulen kann grundsätzlich durch alle dem Fachmann bekannten Auf- bzw. Einbringungsverfahren erfolgen, wobei das jeweilige Verfahren eine ausreichende Beständigkeit des Barcodes gegenüber beispielsweise Reaktionsbedingungen (z. B. hohe Temperatur und Reaktivgas) gewährleisten muß. Eines der wichtigsten Kriterien ist dabei die Lesbarkeit des Barcodes. Geeignete Auf- bzw. Einbringverfahren sind beispielsweise: Klebever- fahren, Print-(Druck-) verfahren, Gravurverfahren, lithographische Verfahren, Ätzverfahren, LIGA-Vefahren, Laserablationsverfahren, Bohrverfahren, Fräsverfahren, Erodierverfahren, Läppverfahren (wie beispielsweise Ultraschallschwingläppen), ECM- Verfahren, Siebdruckverfahren, etc..The barcode can in principle be attached to the modules by all application or insertion methods known to the person skilled in the art, the respective method being sufficiently resistant to the barcode For example, reaction conditions (z. B. high temperature and reactive gas) must ensure. One of the most important criteria is the legibility of the barcode. Suitable application and application methods are, for example: adhesive processes, print (printing) processes, engraving processes, lithographic processes, etching processes, LIGA processes, laser ablation processes, drilling processes, milling processes, eroding processes, lapping processes (such as ultrasonic vibratory lapping), ECM processes , Screen printing, etc.
Die im Zusammenhang mit der Anbringung des Barcodes auf den Modulen ge- nannten Verfahren sind auch zur Herstellung der Module selbst geeignet.The methods mentioned in connection with the attachment of the barcode on the modules are also suitable for producing the modules themselves.
Bevorzugt wird ein Barcode zur Identifikation auf die Module aufgeklebt.A barcode is preferably stuck onto the modules for identification.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestückung von ersten Modulen des mo- dularen Probenhalterungssystems kann bei der Bestückung zusätzlich folgende Schritte sowohl geschlossen als auch alternativ aufweisen:The method according to the invention for equipping first modules of the modular sample holding system can additionally have the following steps in the assembly as well as alternatively:
(a) Lagerung von ersten, zweiten und dritten Modulen;(a) storage of first, second and third modules;
(b) Trocknung von ersten, zweiten und dritten Modulen;(b) drying first, second and third modules;
(c) Transport von ersten, zweiten und dritten Modulen sowie (d) Einsetzen von ersten, zweiten und dritten Modulen in geeignete Analysengeräte, wobei die Reihenfolge der Durchführung der Schritte (a) bis (d) frei wählbar ist.(c) transporting first, second and third modules and (d) inserting first, second and third modules into suitable analysis devices, the sequence of steps (a) to (d) being freely selectable.
Die Bestückung der ersten Module des modularen Probenhalterungssystems kann parallel und/oder sequentiell vorzugsweise automatisiert durchgeführt werden.The assembly of the first modules of the modular sample holder system can be carried out in parallel and / or sequentially, preferably in an automated manner.
Das erfindungsgemäße modulare Probenhalterungssystem wird vorzugsweise in Analysengeräten zur kombinatorischen Charakterisierung der Proben in Bezug auf Performance-Eigenschaften eingesetzt. Bei "Performance-Eigenschaften" handelt es sich um meßbare Eigenschaften, vorzugsweise solche erster oder zweiter Ordnung, der Proben einer Materialbibliothek, die innerhalb einer automatisierten Charakterisierung (Analyse) mit geeigneten Sensoren erfaßt werden.The modular sample holder system according to the invention is preferably used in analysis devices for combinatorial characterization of the samples with regard to performance properties. "Performance properties" are measurable properties, preferably those of the first or second order, of the samples of a material library, which are recorded within an automated characterization (analysis) with suitable sensors.
Unter Eigenschaften erster Ordnung werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung weitestgehend diejenigen Eigenschaftsausprägungen verstanden, die mit Hilfe physikalischer Charakterisierungsmethoden gewonnen werden, wie z.B. Röntgendiffraktion, LEED-Strukturaufklärung, EDX, Röntgenfluoreszenzanalyse; Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie, Auger-Spektroskopie. Beispiele für Eigenschaften erster Ordnung sind: Atomabstand, Elementzusammensetzung, etc..In the context of the present invention, first-order properties are understood to be as far as possible those properties which are obtained with the aid of physical characterization methods, such as X-ray diffraction, LEED structure elucidation, EDX, X-ray fluorescence analysis; X-ray photoelectron spectroscopy, Auger spectroscopy. Examples of first-order properties are: atomic distance, element composition, etc.
Unter Eigenschaften zweiter Ordnung werden diejenigen Eigenschaftsausprägungen verstanden, die mit Hilfe physikochemischer Charakterisierungsmethoden, wie z.B. Stickstoff- Adsorption (Oberflächendimensionen (BET)); TPD (Bindungsstärken von Absorbaten auf Oberflächen oder selektive Chemisorption - Größen der Oberflächen aktiver Zentren) zugänglich sind.Second-order properties are understood to mean those property values that can be obtained using physicochemical characterization methods, e.g. Nitrogen adsorption (surface dimensions (BET)); TPD (binding strengths of absorbates on surfaces or selective chemisorption - sizes of the surfaces of active centers) are accessible.
Der Begriff „Eigenschaftsausprägung" bezeichnet physikalische, chemische oder physikalisch-chemische Zustände der einzelnen Materialien innerhalb der Materialbibliothek; beispielhaft sind hier zu nennen: Oxidationsstufe, Kristallinität, usw..The term “property expression” denotes physical, chemical or physico-chemical states of the individual materials within the material library; examples include: oxidation state, crystallinity, etc.
Die Charakterisierung der Proben auf mindestens eine Performance-Eigenschaft wird innerhalb der Analyse vorzugsweise von einer separaten Analysenstation durchgeführt. Die Analysenstationen können auch zusammengefaßt werden. Ebenso ist es denkbar, daß für jede zu überprüfende Eigenschaft eine separate Analyseeinrichtung zur Anwendung kommt.The characterization of the samples for at least one performance property is preferably carried out by a separate analysis station within the analysis. The analysis stations can also be combined. It is also conceivable that a separate analysis device is used for each property to be checked.
Durch die Möglichkeit der Kontaktierung der Proben mit Fluiden und/oder ener- giereicher Strahlung wie beispielsweise Magnetfelder, Licht, UV-VIS, XRD, Mi- krowellen etc., können eine Vielzahl von Performance-Eigenschaften charakterisiert werden, die Aussagen darüber geben, ob die Proben geeignete Katalysatoren, Thermoelektrika, Supraleiter, magnetoresistive Materialien, etc. sind.The possibility of contacting the samples with fluids and / or high-energy radiation such as magnetic fields, light, UV-VIS, XRD, Mi krowellen etc., a variety of performance properties can be characterized, which provide information about whether the samples are suitable catalysts, thermoelectrics, superconductors, magnetoresistive materials, etc.
Unter "Analyse" sind erfindungsgemäß sämtliche Analysetechniken zur Charakterisierung von Materialien innerhalb einer Materialbibliothek zur Ermittlung von deren Eigenschaftsausprägungen zu verstehen.According to the invention, “analysis” is to be understood to mean all analysis techniques for characterizing materials within a material library in order to determine their characteristics.
Beispielhaft seien hier genannt: Infrarot-Thermographie, Infrarot-Thermographie in Kombination mit Massenspektroskopie, Massenspektroskopie, GC, LC, HPLC, Micro-GC, dispersive FTIR-Spektroskopie, Mikrowellen-Spektroskopie, Raman- Spektroskopie, MIR, UV, UV-VIS, NMR, ESR, GC-MS, Infrarot- Thermographie/Raman-Spektroskopie, Infrarot-Thermographie /dispersive FTIR- Spektroskopie, Farbdetektion mit chemischem Indikator/MS, Farbdetektion mit chemischem Indikator/GCMS, Farbdetektion mit chemischem Indika- tor/dispersive FTIR-Spektroskopie, photoakustische Analyse, elektronische oder elektrochemische Sensoren, tomographische NMR- und ESR-Methoden, optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, TEM (transmission electron microscopy), SEM (scanning electron microscopy), AFM (atomic force microscopy), STM (scanning tunnel microscopy), Röntgendiffraktometrie und Röntgenfluores- zenzanalyse sowie andere dem Fachmann bekannte Analyse- und Charakterisierungsverfahren für Festkörper oder Moleküle.Examples include: infrared thermography, infrared thermography in combination with mass spectroscopy, mass spectroscopy, GC, LC, HPLC, micro-GC, dispersive FTIR spectroscopy, microwave spectroscopy, Raman spectroscopy, MIR, UV, UV-VIS, NMR, ESR, GC-MS, infrared thermography / Raman spectroscopy, infrared thermography / dispersive FTIR spectroscopy, color detection with chemical indicator / MS, color detection with chemical indicator / GCMS, color detection with chemical indicator / dispersive FTIR spectroscopy , photoacoustic analysis, electronic or electrochemical sensors, tomographic NMR and ESR methods, optical microscopy, scanning electron microscopy, TEM (transmission electron microscopy), SEM (scanning electron microscopy), AFM (atomic force microscopy), STM (scanning tunnel microscopy), X-ray diffractometry and X-ray fluorescence analysis as well as other analysis and characterization methods for solids or moles known to the person skilled in the art molecules.
Die Analyse der Proben auf Performance-Eigenschaften kann parallel oder se- quentiell durchgeführt werden.The analysis of the samples for performance properties can be carried out in parallel or sequentially.
Denkbar ist zudem eine Vorrichtung zur Charakterisierung von Materialien in mindestens einer Probe, welche ein modulares Probenhalterungssystem aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere erste Module nach deren Bestückung mit Proben in vorzugsweise ein zweites Modul eingesetzt bzw. eingesteckt.A device for characterizing materials in at least one sample is also conceivable, which has a modular sample holding system. In a preferred embodiment, a plurality of first modules are inserted or preferably inserted into a second module after they have been equipped with samples.
Nach der Bestückung des zweiten Moduls mit ersten Modulen, wird das vorzugsweise eine zweite Modul in das dritte Modul eingebracht bzw. aufgebracht. Das Ein- bzw. Aufbringen von einem Modul auf ein anderes Modul kann durch alle dem Fachmann bekannten Verbindungs- bzw. Fügetechniken erfolgen, wobei lösbare Verbindungs- bzw. Fügetechniken bevorzugt sind. Als in Frage kornmen- de Modulverbindungstechniken seien hier beispielhaft Folgende genannt: Formschlussverbindungen (wie z. B. Stiftverbindungen, Bolzenverbindungen, Keilverbindungen, Paß- und Scheibenfeder-Verbindungen, Nut-Feder-Verbindungen), Schraubenverbindungen, federnde Verbindungen, permanentes und/oder nicht permanentes Kleben (beispielsweise mit z. B. Haftklebstoffen, Kontaktklebstof- fen, Dispersionsklebstoffen, Schmelzklebstoffen, PVC-Plastisol, Epoxidharz, Phenolharz, Polyurethan, Silikonharz, Cyanacrylat, Diacrylsäure-Ester) und Magnetverbindungen (permanentmagnetische Verbindungen, elektromagnetische Verbindungen.After the second module has been equipped with first modules, a second module is preferably inserted or applied in the third module. The insertion or application from one module to another module can be carried out by all connection or joining techniques known to the person skilled in the art, detachable connection or joining techniques being preferred. The following may be mentioned as examples of module connection technologies in question: interlocking connections (such as, for example, pin connections, bolt connections, wedge connections, feather key and disc spring connections, tongue and groove connections), screw connections, spring connections, permanent and / or not Permanent adhesive (for example with pressure sensitive adhesives, contact adhesives, dispersion adhesives, hot melt adhesives, PVC plastisol, epoxy resin, phenolic resin, polyurethane, silicone resin, cyanoacrylate, diacrylic acid ester) and magnetic connections (permanent magnetic connections, electromagnetic connections).
Das vorzugsweise eine zweite Modul wird mit dem dritten Modul bevorzugt formschlüssig verbunden.The preferably a second module is preferably connected to the third module in a form-fitting manner.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zur Verbindung von ersten, zweiten und dritten Modulen eines modularen Probenhalterungssystems, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere erste Module mit wenigstens einem zweiten Modul und dieses zweite Modul mit wenigstens einem dritten Modul mittels wenigstens einer Verbindungstechnik verbunden werden.According to the invention, there is also a method for connecting first, second and third modules of a modular sample holder system, which is characterized in that a plurality of first modules are connected to at least one second module and this second module to at least one third module by means of at least one connection technology.
Die Verbindungstechnik wird dabei ausgewählt aus der Gruppe: Formschlussver- bindungen, Schraubenverbindungen, federnde Verbindungen, Klebeverbindungen und Magnetverbindungen. Einige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The connection technology is selected from the group: form-fit connections, screw connections, spring connections, adhesive connections and magnetic connections. Some exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:
Fig. la eine schematische Darstellung von ersten Modulen in einer Seitenansicht;La shows a schematic illustration of first modules in a side view;
Fig. lb eine schematische Darstellung eines zweiten Moduls in einer Seitenansicht;Fig. Lb is a schematic representation of a second module in a side view;
Fig. lc eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines dritten Moduls in einer Seitenansicht;Fig. Lc is a schematic representation of a cross section of a third module in a side view;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Moduls mit darauf angeordneten ersten Modulen mit quadratischer Außenkontur und einem Abschnitt pro erstem Modul;2 shows a schematic representation of a second module with first modules arranged thereon with a square outer contour and one section per first module;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Moduls mit darauf angeordneten ersten Modulen mit rechteckförmiger Außenkontur und sechs Abschnitte pro erstem Modul;3 shows a schematic illustration of a second module with first modules arranged thereon with a rectangular outer contour and six sections per first module;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Moduls mit darauf angeordneten ersten Modulen, welche aus quadratischen ersten Modulen mit jeweils einem Abschnitt und rechteckförmigen ersten Modulen mit jeweils drei bzw. sechs Abschnitten kombiniert sind;4 shows a schematic representation of a second module with first modules arranged thereon, which are combined from square first modules with one section each and rectangular first modules with three or six sections each;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Moduls mit darauf angeordneten vier ersten Modulen mit jeweils einer 21 x 14 Matrix von Abschnitten; Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Moduls mit darauf angeordneten wabenförmigen ersten Modulen.5 shows a schematic representation of a second module with four first modules arranged thereon, each with a 21 × 14 matrix of sections; 6 shows a schematic illustration of a second module with honeycomb-shaped first modules arranged thereon.
Figur la zeigt eine Ausführungsform von ersten Modulen 100, welche ihrerseits jeweils einen Abschnitt 110 zur Aufnahme einer oder mehrerer Proben aufweist. Die in Figur la dargestellten ersten Module 100 sind quaderformig, wobei jedes erste Modul 100 einen zylinderförmigen Abschnitt 110 aufweist, welcher in das erste Modul 100 ähnlich einer Bohrung eingebracht ist.FIG. 1 a shows an embodiment of first modules 100, which in turn each have a section 110 for receiving one or more samples. The first modules 100 shown in FIG. 1 a are cuboid, each first module 100 having a cylindrical section 110 which is introduced into the first module 100 like a bore.
Figur lb zeigt eine Ausführungsform eines zweiten Moduls 200, welches einen Abschnitt 210 zur Aufnahme von ersten Modulen 100 aufweist. Das in Figur lb dargestellte zweite Modul 200 ist quaderformig, wobei der Abschnitt 210 eine quaderfδrmige Ausnehmung in dem zweiten Modul 200 bildet, die derart gestaltet ist, dass sie eine bestimmte Anzahl von ersten Modulen 100 aufnehmen kann. Die Tiefe 220 des Abschnitts 210 entspricht dabei vorzugsweise 1/2 bis 2/3 der Höhe 120 eines ersten Moduls 100. Ebenfalls möglich ist eine Ausführungsform, bei der die Höhe 120 eines ersten Moduls 100 1/2 bis 2/3 der Tiefe 220 des Abschnitts 210 entspricht.FIG. 1b shows an embodiment of a second module 200 which has a section 210 for receiving first modules 100. The second module 200 shown in FIG. 1b is cuboid, the section 210 forming a cuboid recess in the second module 200, which is designed in such a way that it can accommodate a certain number of first modules 100. The depth 220 of the section 210 preferably corresponds to 1/2 to 2/3 of the height 120 of a first module 100. An embodiment is also possible in which the height 120 of a first module 100 1/2 to 2/3 of the depth 220 of the Section 210 corresponds.
Figur lc zeigt eine Ausführungsform eines dritten Moduls 300, welches einen Abschnitt 310 zur Aufnahme von zweiten Modulen 200 aufweist. Das dritte Modul 300 ist bevorzugt derart gestaltet, dass es zur Aufnahme in einem Analysengerät geeignet ist. Ferner weist das dritte Modul 300 einen quaderfδrmigen Abschnitt 310 auf, dessen Maße vorzugsweise den Außenmaßen beispielsweise eines zweiten Moduls 200 entsprechen. Zur Lagefixierung des zweiten Moduls 200 innerhalb des Abschnittes 310 weist das dritte Modul 300 einen Anschlag 330 auf, wobei die Lagefixierung des zweiten Moduls 200 innerhalb des Abschnittes 310 auch durch andere geeignete Mittel sichergestellt werden kann. Die eigentliche Fixierung des zweiten Moduls 200 innerhalb des Abschnittes 310 erfolgt bevor- zugt mit einer Feder 320. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass meh- rere zweite Module 200 von dem Abschnitt 310 des dritten Moduls 300 aufgenommen werden.FIG. 1 c shows an embodiment of a third module 300, which has a section 310 for receiving second modules 200. The third module 300 is preferably designed such that it is suitable for inclusion in an analysis device. Furthermore, the third module 300 has a cuboid section 310, the dimensions of which preferably correspond to the external dimensions of, for example, a second module 200. In order to fix the position of the second module 200 within the section 310, the third module 300 has a stop 330, wherein the position fixation of the second module 200 within the section 310 can also be ensured by other suitable means. The actual fixing of the second module 200 within the section 310 is preferably carried out with a spring 320. In principle there is also the possibility that more Other second modules 200 are received by the section 310 of the third module 300.
Vorzugsweise werden die Module 100, 200, 300 ohne zusätzliche Spannmittel zusammengefügt, wobei eine entsprechende Toleranz bei den Außenmaßen der Module 100, 200, 300 eine leichte Fügbarkeit der jeweiligen Außenformen der Module zueinander gewährleistet.The modules 100, 200, 300 are preferably joined together without additional clamping means, a corresponding tolerance in the external dimensions of the modules 100, 200, 300 ensuring that the respective outer shapes of the modules can be easily joined to one another.
In Figur 2 ist eine Kombinationsmöglichkeit von vierundzwanzig ersten Modulen 100 mit quadratischer Außenkontur dargestellt, wobei jedes erste Modul 100 einen zylinderformigen Abschnitt 110 aufweist. Die ersten Module 100 sind dabei in Form einer 6 x 4 Matrix in den Abschnitt 210 eines zweiten Moduls 200 eingefügt.FIG. 2 shows a possible combination of twenty-four first modules 100 with a square outer contour, each first module 100 having a cylindrical section 110. The first modules 100 are inserted in the form of a 6 × 4 matrix in the section 210 of a second module 200.
Figur 3 zeigt eine weiter Kombinationsmöglichkeit von ersten Modulen 100. In diesem Fall handelt es sich um vier erste Module 100 mit jeweils sechs zylinderformigen Abschnitten 110, welche in den Abschnitt 210 eines zweiten Moduls 200 eingefügt sind.FIG. 3 shows a further possible combination of first modules 100. In this case there are four first modules 100, each with six cylindrical sections 110, which are inserted into section 210 of a second module 200.
Die in Figur 4 gezeigte Kombinationsmöglichkeit von ersten Modulen 100 stellt eine Kombination der Kombinationsmöglichkeiten aus Figur 2 und 3 dar, wobei zusätzlich noch die Form und Anzahl der Abschnitte 110 variiert wurde. In diesem Fall wurden zwölf erste Module 100 mit quadratischer Außenkontur und jeweils einem Abschnitt 110 pro erstem Modul 100 mit zwei ersten Modulen 100 mit rechteckförmiger Außenkontur und jeweils drei bzw. sechs Abschnitten 110 pro erstem Modul 100 miteinander in einem Abschnitt 210 eines zweiten Moduls 200 kombiniert. Dabei weisen sechs der zwölf ersten Module 100 mit quadratischer Außenkontur zylinderförmige Abschnitte 110 und sechs quaderförmige, vorzugsweise würfelförmige Abschnitte 110 auf. Die drei Abschnitte 110 des ei- nen rechteckformigen ersten Moduls 100 sind quaderformig, die sechs Abschnitte 110 des weiteren rechteckformigen ersten Moduls 100 sind zylinderförmig. Figur 5 zeigt eine weitere Kombinationsmöglichkeit von vier ersten Modulen 100 mit rechteckförmiger Außenkontur, wobei jedes erste Modul 100, 294 zylinder- förmige Abschnitte 110 in Form einer 21 x 14 Matrix aufweist. Die vier ersten Module 100 sind aneinandergrenzend in den Abschnitt 210 eines zweiten Moduls 200 eingefügt.The possible combination of first modules 100 shown in FIG. 4 represents a combination of the possible combinations from FIGS. 2 and 3, the shape and number of sections 110 additionally being varied. In this case, twelve first modules 100 with a square outer contour and one section 110 per first module 100 were combined with two first modules 100 with a rectangular outer contour and three or six sections 110 per first module 100 in a section 210 of a second module 200 , Six of the twelve first modules 100 with a square outer contour have cylindrical sections 110 and six cuboid, preferably cube-shaped sections 110. The three sections 110 of a rectangular first module 100 are cuboid, the six sections 110 of the further rectangular first module 100 are cylindrical. FIG. 5 shows a further possible combination of four first modules 100 with a rectangular outer contour, each first module 100, 294 having cylindrical sections 110 in the form of a 21 × 14 matrix. The four first modules 100 are inserted adjacent to one another in the section 210 of a second module 200.
Bei der in Figur 6 dargestellten Kombinationsmöglichkeit für erste Module 100 wurde eine waben- bzw. sechseckförmige Außenkontur der ersten Module 100 gewählt. Auch in Figur 6 weist jedes der ersten Module 100 einen zylinderförmi- gen Abschnitt 110 auf. Im vorliegenden Fall sind zweiunddreißig erste Module 100 in dem Abschnitt 210 eines zweiten Moduls 200 eingefügt. In the combination option for first modules 100 shown in FIG. 6, a honeycomb or hexagonal outer contour of the first modules 100 was selected. In FIG. 6 too, each of the first modules 100 has a cylindrical section 110. In the present case, thirty-two first modules 100 are inserted in the section 210 of a second module 200.
B ezugszeichenliste :LIST OF REFERENCES:
100 - erste Module100 - first modules
110 - Abschnitt zur Aufnahme von Proben 120 - Höhe des ersten Moduls110 - Section for receiving samples 120 - Height of the first module
200 - zweites Modul200 - second module
210 - Abschnitt zur Aufnahme von ersten Modulen210 - Section for accommodating the first modules
220 - Tiefe des Abschnittes zur Aufnahme von ersten Modulen220 - depth of the section for receiving the first modules
300 - drittes Modul 310 - Abschnitt zur Aufnahme von zweiten Modulen300 - third module 310 - section for accommodating second modules
320 - Feder320 - spring
330 - Anschlag 330 - stop

Claims

Patentansprüche claims
1. Modulares Probenhalterungssystem, welches wenigstens folgende Komponenten aufweist: (a) wenigstens ein erstes Modul (100), welches zur Aufnahme wenigstens einer Probe geeignet ist;1. Modular sample holder system which has at least the following components: (a) at least one first module (100) which is suitable for receiving at least one sample;
(b) wenigstens ein zweites Modul (200), welches zur Aufnahme von wenigstens einem ersten Modul (100) geeignet ist sowie(b) at least one second module (200) which is suitable for accommodating at least one first module (100) and
(c) wenigstens ein drittes Modul (300), welches zur Aufnahme von wenig- stens einem zweiten Modul (200) geeignet ist.(c) at least one third module (300), which is suitable for accommodating at least one second module (200).
2. Modulares Probenhalterungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Modul (200) wenigstens zwei erste Module (100) aufweist, wobei die ersten Module (100) gleiche oder verschiedene Formen sowie gleiche oder verschiedene Materialien aufweisen.2. Modular sample holder system according to claim 1, characterized in that the at least one second module (200) has at least two first modules (100), the first modules (100) having the same or different shapes and the same or different materials.
3. Modulares Probenhalterungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Modul (100) wenigstens auf einer Seite eine oder mehrere Abschnitte zur Aufnahme einer oder mehrerer Proben aufweist, wobei die Abschnitte in den einzelnen ersten Modulen (100) gleiche oder verschiedene Formen aufweisen können.3. Modular sample holder system according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one first module (100) has at least on one side one or more sections for receiving one or more samples, the sections in the individual first modules (100) being the same or can have different shapes.
4. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Modul (100) derart gestaltet ist, dass es die wenigstens eine Probe vollständig umschließt.4. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first module (100) is designed such that it completely encloses the at least one sample.
5. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem einzelnen Abschnitt eine oder mehrere Proben vorliegen, welche gleich oder verschieden voneinander sind und wobei bei Vorliegen jeweils einer Probe pro Abschnitt, die Proben in den jeweiligen Abschnitten gleich oder verschieden voneinander sind. 5. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that in each individual section there are one or more samples which are the same or different from one another and where there is one sample per section, the samples in the respective sections are identical or different from one another are.
6. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abschnitte zur Proben- aufhahme im Bereich von 4 bis 1536 liegt.6. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the number of sections for sample reception is in the range from 4 to 1536.
7. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Modul (100) quaderformig ausgestaltet ist, wobei die einzelnen Seitenlängen im Bereich von 0,5 mm bis 300 mm liegen.7. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first module (100) is cuboidal, the individual side lengths being in the range from 0.5 mm to 300 mm.
8. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (220) des Abschnitts (210) 1/2 bis 2/3 der Höhe (120) eines ersten Moduls (100) entspricht.8. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the depth (220) of the section (210) corresponds to 1/2 to 2/3 the height (120) of a first module (100).
9. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Module (100, 200, 300) mehrere Schichten aufweisen.9. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the first, second and third modules (100, 200, 300) have a plurality of layers.
10. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schichten Einrichtungen, insbesondere zur Probenbehandlung, integriert sind.10. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that devices, in particular for sample treatment, are integrated in the layers.
11. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einrichtungen nach Anspruch 9 auch außerhalb der ersten, zweiten und dritten Module (100, 200, 300) befinden.11. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the devices according to claim 9 are also outside the first, second and third modules (100, 200, 300).
12. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Module (100, 200, 300) selbstzentrierend gestaltet sind, so dass sie beim Zusammenfügen vorbestimmte Positionen exakt einnehmen. 12. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the first, second and third modules (100, 200, 300) are designed to be self-centering, so that they exactly assume predetermined positions when assembled.
13. Modulares Probenhalterungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der einzelnen ersten, zweiten und dritten Module (100, 200, 300) innerhalb des Probenhalterungs- Systems sowie die Positionen und Zusammensetzung der Proben mittels eines13. Modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that the positions of the individual first, second and third modules (100, 200, 300) within the sample holder system and the positions and composition of the samples by means of a
Barcodes, welcher am Probenhalterungssystem angebracht ist, gespeichert werden.Barcodes attached to the sample holder system can be saved.
14. Verfahren zur Bestückung von ersten Modulen (100) eines modularen Pro- benhalterungssystems nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Module (100) getrennt voneinander mit wenigstens einer Probe bestückt werden, wobei eine Kontamination zwischen den ersten Modulen (100) vermieden wird.14. The method for equipping first modules (100) of a modular sample holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the first modules (100) are equipped separately from one another with at least one sample, contamination between the first modules (100 ) is avoided.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Bestückung zusätzlich folgende Schritte sowohl geschlossen als auch alternativ aufweisen kann:15. The method according to claim 13, wherein the assembly can additionally have the following steps both closed and alternatively:
(a) Lagerung von ersten, zweiten und dritten Modulen (100, 200, 300);(a) storage of first, second and third modules (100, 200, 300);
(b) Trocknung von ersten, zweiten und dritten Modulen (100, 200, 300);(b) drying first, second and third modules (100, 200, 300);
(c) Transport von ersten, zweiten und dritten Modulen (100, 200, 300) sowie (d) Einsetzen von ersten, zweiten und dritten Modulen (100, 200, 300) in geeignete Analysengeräte, wobei die Reihenfolge der Durchführung der Schritte (a) bis (d) frei wählbar ist.(c) transporting first, second and third modules (100, 200, 300) and (d) inserting first, second and third modules (100, 200, 300) into suitable analysis devices, the sequence of the steps (a ) until (d) is freely selectable.
16. Verfahren zur Verbindung von ersten, zweiten und dritten Modulen (100, 200, 300) eines modularen Probenhalterungssystems nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Module 100 mit wenigstens einem zweiten Modul 200 und dieses zweite Modul 200 mit wenigstens einem dritten Modul 300 mittels wenigstens einer Verbindungstechnik verbunden wird. 16. A method for connecting first, second and third modules (100, 200, 300) of a modular sample holder system according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of first modules 100 with at least one second module 200 and this second module 200 with at least one third module 300 is connected by means of at least one connection technology.
17. Verfahren nach Ansprach 15, wobei die Verbindungstechnik ausgewählt ist aus der Gruppe: Formschlussverbindungen, Schraubenverbmdungen, federnde Verbindungen, Klebeverbindungen und Magnetverbindungen.17. The method according spoke 15, wherein the connection technology is selected from the group: positive connections, screw connections, resilient connections, adhesive connections and magnetic connections.
18. Verwendung des modularen Probenhalterungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in Analysengeräten zur kombinatorischen Charakterisierung der Proben in Bezug auf Performance-Eigenschaften. 18. Use of the modular sample holder system according to one of claims 1 to 12 in analysis devices for combinatorial characterization of the samples in relation to performance properties.
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