WO2005094995A1 - Verfahren und vorrichtung zum speichern und dispensieren von kleinen flüssigkeitsmengen - Google Patents

Abstract

Flüssigkeiten (3), von denen insbesondere kleine Mengen (10) dispensiert werden sollen, insbesondere in parallelen Dispensierschritten in Mikrotestplatten dispensiert werden sollen, werden in schlauchartigen, zusammenpressbaren Behältern gespeichert. Für die Dispensierung wird ein Endbereich (5) des schlauchartigen Behälters abgetrennt und so ein neuer, offener Endbereich (5') mit einem definierten Flüssigkeitsspiegel (F) geschaffen. Dieser neue Endbereich (5') wird auf einer vorgegebenen Länge (1) zusammengepresst, so dass die darin enthaltenen Flüssigkeit abgegeben wird. Anschliessend wird der Behälter vorgeschoben und der zusammengepresste Endbereich wiederum abgetrennt, wobei wiederum ein neuer, offener Endbereich mit einem definierten Flüssigkeitsspiegel (F) entsteht, der für einen nächsten Dispensierschritt zusammengepresst wird. Bei Verwendung von Kapplillarrohren als Behälter können kleinste Mengen von Flüssigkeit dispensiert werden, wobei diese Mengen sehr genau reproduzierbar sind. Eine Vorrichtung für die Durchführung der Dispensierschritte ist sehr einfach und die Flüssigkeit kann in dem Behälter zwischen Dispensierschritten problemlos länger gelagert werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM SPEICHERN UND DISPENSIEREN VON KLEINEN FLÜSSIGKEITSMENGEN

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der chemisch/biologischen Analytik und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der entsprechenden Patentansprüche. Verfahren und Vorrichtung dienen zum Speichern und Dispensieren von kleinen Flüssigkeitsmengen, insbesondere zum parallelen Dispensieren kleiner Mengen von verschiedenen, gespeicherten Flüssigkeiten, wie dies beispielsweise für die Bereitstellung von Proben durch Entnahme von gelösten Substanzen aus Substanzbibliotheken notwendig ist.

Substanzbibliotheken enthalten grosse Zahlen verschiedener Substanzen, beispielsweise durch kombinatorische Chemie hergestellte, chemische Verbindungen. Aus einer derartigen Substanzbibliothek, in der die Substanzen meist in gelöster Form gespeichert sind, wird für spezifische, biologische oder pharmazeutische Tests von allen Substanzen oder von einer ausgewählten Zahl der Substanzen je eine bestimmte, üblicherweise sehr kleine Menge (Aliquot) entnommen und dem Test unterzogen.

Üblicherweise werden die Tests oder mindestens die für die Tests notwendigen Pro- benvorbereitungen an einer möglichst grossen Zahl von Substanzen parallel durchgeführt. Dazu werden die Substanzen in Kavitäten von Mikrotestplatten gegeben und in diesen beispielsweise durch Zugabe von Reaktionspartnern, durch Inkubation und/oder durch Auftrennung behandelt und anschliessend physikalischen Messungen unterzogen. Die Mikrotestplatten haben vorzugsweise eine genormte Form und weisen 96, .384 oder 1556 Kavitäten auf (gemäss Normen der Society for Biomolecular Screening, SBS). Zur parallelen Behandlung von in den Kavitäten enthaltenen Proben werden üblicherweise Anordnungen von Instrumenten verwendet, die auf die Testplatten bzw. auf den Raster der Kavitätenanordnung auf den Testplatten abgestimmt sind und mit denen alle Kavitäten einer Platte gleichzeitig behandelt werden oder mit denen verschiedene Gruppen der Kavitäten oder auch einzelne Kavitäten nacheinander behandelt werden und die Instrumentenanordnung zwischen Behandlungsschritten relativ zur Testplatte verschoben werden.

Zur Entnahme von Flüssigkeiten aus Kavitäten von Testplatten werden beispielsweise Anordnungen von Pipetten oder Anordnungen von kapillarenartigen oder nadelartigen Instrumenten in die Proben eingetaucht, wobei die Flüssigkeiten aktiv in die Pipetten eingesaugt werden, passiv in die Kapillaren hochsteigen oder die nadelartigen Instrumente einfach benetzen. Für das Abgeben der mit den Instrumentenanord- nungen entnommenen Flüssigkeiten werden diese aus Pipetten oder Kapillaren aus- gestossen oder von nadelartigen Instrumenten durch Kontakt mit einer möglichst adhäsiv wirkenden Oberfläche abgegeben. Für die Entnahme von Flüssigkeiten aus Kapillaren wird auch vorgeschlagen, die Kapillaren oder ganze Kapillarenanordnungen zu beschleunigen und dann schockartig zu bremsen, derart, dass die Flüssigkeit aus den Kapillaren geschleudert wird. Pipettenanordnungen der genannten Art sind beispielsweise in der Publikation EP-0565450 bzw. US-5195403 (Bürgisser), Anordnungen mit kapillarenartigen Instrumenten in der Publikation US-5957167 (Pharmacopeia Inc.) beschrieben.

Pipetten-Anordnungen, wie sie oben kurz beschrieben sind, werden auch verwendet, um gelöste Substanzen aus einer Substanzbibliothek in Kavitäten von Testplatten einzubringen. Dazu ist es erforderlich, dass die Substanzbibliothek ein auf das Format der Testplatten und der Instrumentenanordnung abgestimmtes Format aufweist, dass die Substanzbibliothek also beispielsweise aus einer Mehrzahl von sogenannten Bibliotheksplatten besteht, wobei in jeder Kavität jeder Bibliotheksplatte eine Substanz, beispielsweise in Dimethylsulfoxid gelöst, aufbewahrt wird. Derartige Bibliotheken bestehen also beispielsweise aus Testplatten mit je 96 Vertiefungen, aus de- nen Aliquote mit Hilfe von Pipetten-Anordnungen mit 96 Pipetten entnommen und auf Testplatten mit 96 Kavitäten (eine Testplatte aus einer Bibliotheksplatte), mit 384 Kavitäten (eine Testplatte aus vier Bibliotheksplatten) oder mit 1556 Kavitäten (eine Testplatte aus 16 Bibliotheksplatten) transferiert werden, wobei die Pipetten nach jeder Dispensierschritt gereinigt werden müssen. Üblicherweise werden die Biblio- theksplatten bei tiefen Temperaturen und/oder in einer Schutzgasatmosphäre gelagert. Für die Entnahme von Substanzen werden die Bibliotheksplatten aus der Schutzgasatmosphäre entnommen und mindestens soweit aufgewärmt, dass die Substanzlösungen flüssig sind.

Bekannte Pipettenanordnungen erlauben eine berührungsfreie Dispensierung bis hin- unter zu Flüssigkeitsmengen von ca. 5μl. Üblicherweise werden Bibliotheksplatten verwendet, in deren Kavitäten bei der Erstellung der Bibliothek ca. lOOμl der Lösungen eingebracht werden. Das heisst mit anderen Worten, dass die Substanzmengen der Bibliotheksplatten für die Erstellung von recht vielen Testplatten ausreicht. Dies reduziert einerseits die aufwendige Herstellung von Bibliotheksplatten, birgt aber andererseits die Gefahr, dass insbesondere empfindliche Substanzen sich verändern können, dadurch, dass die Bibliotheksplatten derart viele Male aus der Schutzgasatmosphäre entnommen und erwärmt werden. Ferner muss für jede Entnahme eine Pipette in die Lösungen der Bibliothek eingetaucht werden. Nach der Abgabe haftet an den Pipetten noch Lösung, die weggespült wird. Dies bedeutet nicht nur, dass bei jeder Aufnahme/Abgabe von den Bibliothekssubstanzen etwas verloren geht, sondern es bedeutet auch, dass eine gegenseitige Verunreinigung der Bibliotheksubstanzen nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Speichern und Dispensieren von kleinen Flüssigkeitsmengen aufzuzeigen, wobei es mit dem Verfahren und der Vorrichtung möglich werden soll, Flüssigkeitsmengen bis hinunter zu ca. 0,05μl oder noch weniger genau und gegebenenfalls auch berüh- rungsfrei abzugeben und gegebenenfalls grosse Zahlen derartiger Dispensierschritte parallel durchzuführen. Dabei soll der Verlust an Flüssigkeiten und die Gefahr einer gegenseitigen Verschmutzung von nacheinander dispensierten Flüssigkeiten deutlich kleiner sein als dies bei Verwendung von bekannten Pipettenanordnungen der Fall ist. Verfahren und Vorrichtung gemäss Erfindung sollen es erlauben, Substanzbi- bliotheken aufzubauen und zu nutzen, in denen relativ grosse Substanzmengen gespeichert werden können, so dass von jeder Substanz sehr viele Proben erstellbar sind, ohne dass dies zu einer Beeinträchtigung der Substanzen führt. Verfahren und Vorrichtung gemäss Erfindung sollen aber nicht nur im Zusammenhang mit Substanzbibliotheken und mit der Entnahme von Probemengen aus Substanzbibliotheken sondern für jede Anwendung verwendbar sein, in der kleine bis kleinste Flüssigkeitsmengen dispensiert, insbesondere parallel dispensiert werden sollen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Vorrichtung, wie sie in den Patentansprüchen definiert sind.

Gemäss Erfindung werden die zu dispensierenden Flüssigkeiten in schlauchartigen Behältern gespeichert, wobei diese Behälter vorzugsweise an beiden Enden geschlossen und vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt sind. Für die Dispensierung einer vorgegebenen, kleinen Menge der Flüssigkeit wird von einem Ende (Dispensier- Ende) des entsprechenden, schlauchartigen Behälters ein Endbereich abgetrennt. Der durch das Abtrennen erstellte, neue Endbereich, der offen ist und einen definierten Flüssigkeitsspiegel aufweist, wird dann auf einer vorgegebenen Länge zusammengepresst, so dass eine kleine Menge von Flüssigkeit aus dem Behälter ausgepresst und abgegeben wird. Bei einer entsprechend hohen Geschwindigkeit des Zusammenpres- sens wird die ausgepresste Flüssigkeitsmenge vom Endbereich des Behälters abgeschleudert, so dass eine berührungslose Abgabe möglich wird. Für einen folgenden Dispensierschritt wird der schlauchartige Behälter vorzugsweise vorgeschoben, der Endbereich abgetrennt und der durch die Abtrennung erstellte, neue Endbereich zu- sammengepresst.

Damit das Volumen von nacheinander dispensierten Flüssigkeitsmengen mit hoher Genauigkeit reproduzierbar ist, ist es notwendig, dass die innere Querschnittsfläche des schlauchartigen Behälters über seine Länge sehr konstant ist. Ferner ist es notwendig, dass die Abtrennung in genau reproduzierbarer Weise durchgeführt wird und zwar in einem Bereich des Behälters, der durch eine vorherige Dispensierung nicht verändert ist. Weiter ist es notwendig, dass die Flüssigkeit in diesem Bereich immer in derselben Weise vorhanden ist (keine Luftblasen etc.), so dass der durch die Abtrennung entstehende Flüssigkeitsspiegel immer gleich ist. Auch die Zusammenpressung uss in immer gleicher Weise durchgeführt werden. Die Reproduzierbarkeit ist am besten, wenn der Behälter ein beidseitig verschlossenes, vollständig gefülltes Kapillarrohr ist, in dem der durch die Abtrennung erstellte Flüssigkeitsspiegel unabhängig ist vom Füllstand des Behälters bzw. der Länge des Behälters und von der Lage des Behälters relativ zur Schwerkraft.

Bei weniger hohen Anforderungen an die Reproduzierbarkeit können auch Behälter mit Durchmessern verwendet werden, die für eine Kapillarwirkung zu gross sind, oder Kapillarbehälter mit einem an der Dispensierung nicht beteiligten, offenen Ende.

Wenn das Dispensier-Ende des Behälters zwischen aufeinanderfolgenden Dispensierschritten verschlossen wird, kann der Behälter jederzeit über längere Zeit unbe- nützt bleiben oder er kann auch für eine Lagerung aus einer entsprechenden Dispen- siervorrichtung entfernt werden, während die darin gespeicherte Flüssigkeit immer vor Kontamination und Umwelteinflüssen geschützt bleibt.

Der schlauchartige Behälter besteht aus einem flexiblen, zusammenpressbaren Material, beispielsweise aus einem flexiblen Kunststoffpolymer, welches sich vorzugs- weise durch Wärme und/oder Druck verschliessen, z.B. verschweissen, lässt. Beispielsweise sind als schlauchartige Behälter Kapillarrohre, Mikrokapillarrohre oder hohle faseroptische Fasern verwendbar, wie sie im Handel erhältlich sind. Die Behälter können die Form von Hohlzylindern mit rundem, ovalem oder auch polygonalem Querschnitt haben, weisen aber über ihre gesamte Länge einen konstanten Querschnitt, insbesondere einen konstanten Innenquerschnitt auf. Innendurchmesser solcher schlauchartiger Behälter liegen typischerweise in einem Bereich von 10 - lOOOμm, beispielsweise in einem Bereich von 50 - 250μm. Die Länge der schlauchartigen Behälter ist im wesentlichen beliebig, typischerweise von 5 - 50cm, bspw. 10 - 20cm. Die Behälterlänge die für einen Dispensierschritt zusammenge- presst wird, ist im wesentlichen ebenfalls frei wählbar und liegt in einem bevorzugten Bereich von 0.5 - 5mm, z.B. bei 1mm. Typische in einem Dispensierschritt abzugebene Aliquote haben beispielsweise ein Volumen von 1 - 1000 Nanoliter, z.B. 50 Nanoliter.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wird das Dispens ier-Ende des mit Flüssigkeit gefüllten, schlauchartigen Behälters mit Hilfe einer Führung oder Halterung positioniert. Mit einem geeigneten Trennmittel wird vor einem ersten Dispensierschritt vom Dispensier-Ende des Behälters ein Stück abgetrennt, wodurch ein genau definierter, offener Endbereich mit einem definierten Flüssigkeitsspiegel entsteht. Mit einem geeigneten Pressmittel wird der offe- ne Endbereich auf einer vorgegebenen aber frei wählbaren Länge zusammengepresst, so dass ein gewünschtes Flüssigkeitsvolumen aus dem Endbereich des Behälters ge- presst wird. Das Pressmittel ist dabei vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass eine berührungsfreie Abgabe möglich ist. Nach dem Zusammenpressen wird der schlauchartige Behälter vorteilhafterweise um mindestens den zusammengepressten Endbereich vorgeschoben. Vor, während oder nach diesem Vorschieben kann das Dispensier-Ende auch wieder verschlossen werden. Damit ist die Vorrichtung und das Dispensier-Ende des schlauchartigen Behälters bereit für einen nächsten Dispensierschritt, in dem wieder abgetrennt, zusammengepresst und gegebenenfalls wieder verschlossen und vorgeschoben wird.

Für die erfindungsgemässe Speicherung und Dispensierung verwendete schlauchartige Behälter können auf verschiedene Arten erstellt bzw. gefüllt werden. Kapillarroh- re, die auf beiden Seiten offen sind, lassen sich unter Ausnützung der Kapillarkraft füllen oder mittels Saugkraft. Die gefüllten Behälter werden dann vorzugsweise an beide Enden gasdicht geschlossen, derart, dass sie vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind. In solchen Behältern sind die Flüssigkeiten, die beispielsweise Lösungen von chemischen und biologischen Substanzen sind, unter vollständigem Ausschluss von Luft und/oder Feuchtigkeit speicherbar und trotzdem jederzeit für eine Dispensierung zugänglich. Es ist damit möglich, auf einfache und kostengünstige Art Substanzbibliotheken herzustellen, die über längere Zeit, in im wesentlichen beliebigen Mengen und zudem sehr platzsparend lagerbar sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Dispensier-Enden mehrerer schlauchartiger Behälter in einer linearen oder zweidi- mensionalen Matrix angeordnet; vorzugsweise in einem Raster, der dem Raster einer Standard-Mikrotestplatte entspricht, so dass eine Parallel-Dispensierung direkt in Mikrotestplatten erfolgen kann. Für Lagerung und Handhabung sind die schlauchartigen Behälter vorteilhafterweise durch geeignete Mittel gehalten bzw. geführt, bei- spielsweise auf einer Spule aufgewickelt oder auf einer entsprechend strukturierten, im wesentlichen flachen Trägerplatte oder zwischen zwei solchen Trägerplatten beispielsweise geradlinig oder in einer Spirale oder Schlangenlinie ausgelegt. Verfahren und Vorrichtung gemäss Erfindung zeichnen sich durch mehrere Vorteile gegenüber bekannten Verfahren zum Speichern und Dispensieren von kleinen Flüssigkeitsmengen aus. Zum einen ermöglichen sie eine sehr genaue und gut reproduzierbare Dispensierung von sehr kleinen Flüssigkeitsvolumina. Querkontamination kann im wesentlichen ausgeschlossen werden. Reinigungsschritte von Kapillaren oder Pipetten entfallen. Es ist ohne weiteres möglich, aus einem Behälter nur ein Aliquot oder einige wenige Aliquote zu entnehmen und die im Behälter verbleibende Flüssigkeit nach der Dispensierung unter Ausschluss von Luft und Feuchtigkeit weiter zu lagern. Die Flüssigkeitsbewirtschaftung ist höchst ökonomisch, was insbe- sondere für wertvolle Substanzbibliotheken ins Gewicht fällt. Es werden keine Pipetten und keine Pipettenspitzen benötigt. Die schlaucharigen Behälter stellen ein billiges Einwegmaterial dar und die Dispensier-Vorrichtung ist verglichen mit bekannten solchen Vorrichtungen einfacher und preisgünstiger herstellbar. Die Behälter sind als kostengünstiges Massenprodukt auf dem Markt erhältlich und ohne aufwen- dige Vorrichtungen befüllbar. Je nach Beschaffenheit können die Behälter auch unter extremen Bedingungen, wie Kälte, gelagert werden. Je nach Anordnung kann gegenüber dem Stand der Technik ein geringeres Gesamtlagervolumen (z.B. 10-fach) erreicht werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. la-lf einen schematisch dargestellten Ablauf einer ersten und einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens mit und ohne Ver- schliessen des schlauchartigen Behälters zwischen Dispensierschritten;

Fig. 2a-2b eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig. 3a-3d eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens; Fig. 4 eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, die für parallele Dispensierschritte konzipiert ist;

Fig. 5a-5b eine beispielhafte Ausführungsform eines Pressmittels;

Fig. 6a-6b einen auf einer flachen Trägerplatte oder zwischen zwei Trägerplatten gehaltenen, schlauchartigen Behälter.

Figuren la-le zeigen im Schnitt das Dispensier-Ende 1 eines schlauchartigen Behälters, der im wesentlichen ein flexibler, zusammenpressbarer Schlauch ist und mit einer Flüssigkeit 3 gefüllt ist. Von der Flüssigkeit 3 werden Einzeldosen 10 dispensiert. Das Dispensier-Ende 1 wird durch eine im wesentlichen einteilige, stationäre Führung 2 in einer vorgegebenen Position gehalten, wofür die Führung 2 eine entsprechende Öffnung aufweist, durch die das Dispensier-Ende 1 geführt ist. An die Führung 2 schliesst ein Pressmittel 4 (vorläufig in einer nicht aktiven, also nicht pressenden Konfiguration) an, derart, dass der Endbereich 5, in dem der Behälter verschlossen (z.B. verschweisste) ist, mit Hilfe eines Trennmittels (nicht dargestellt, z.B. Klinge oder Heizdraht), auf der der Führung 2 gegenüberliegenden Seite des Pressmittels 4 entlang einer Trennlinie S abgetrennt werden kann. Durch diese Abtrennung entsteht die in Fig. lb gezeigte Ausgangssituation für die eigentliche Dispensierung einer Einzeldosis 10, in der ein neuer Endbereich 5' des Behälters offen ist und einen definierten Flüssigkeitsspiegel F aufweist. Beim Abtrennen ist darauf zu achten, dass die Trennlinie S eine relativ zum Pressmittel 4 immer gleiche Position hat und dass der gesamte, durch den Verschluss veränderte Schlauchbereich abgetrennt wird. Der Flüssigkeitsspiegels F kann in Abhängigkeit von der Kapillarkraft, vom Trennvorgang, von der Benetzbarkeit des Schlauchmaterials und/oder von der Gewichtskraft der Flüssigkeit 3 konvex, plan oder konkav sein. In einer entspre- chend ausgerüsteten Vorrichtung und unter standardisierten Bedingungen ist er jedoch immer gleich, d.h. insbesondere möglichst unabhängig vom Füllstand des Behälters, was zu immer gleich grossen, abgegebenen Einzeldosen 10 führt. Die Grosse dieser Einzeldosen ist bestimmt durch den Innendurchmesser d des Behälters und die Länge 1, über die er zusammengepresst wird.

Das Pressmittel 4 wird nun aktiviert, das heisst, in Pfeilrichtung geschlossen, so dass die Flüssigkeitsmenge, die sich im zusammenzupressenden Endbereich befindet, aus dem offenen Dispensier-Ende ausgepresst (Figur lb,lc) und vorzugsweise direkt in einer Kavität aufgefangen wird. Das Pressmittel 4 kann dabei einseitig, rundum oder wie dargestellt, von zwei Seiten gegen den Behälter-Endbereich bewegt werden.

Für einen folgenden Dispensierschritt wird der Behälter beispielsweise durch das Pressmittel 4 gezogen vorgeschoben (Pfeilrichtung nach unten, Fig. ld) und zwar um mindestens die Länge 1 des zusammengepressten Endbereichs. Typischerweise ist die nachzuführende Schlauchlänge etwas länger als der zusammengepresste Endbereich, da ein durch die Pressung gegebenenfalls verformter oder verschweisster, weiterer Bereich mit zu entfernen ist.

Wie in Figur ld gezeigt, wird dann der zusammengepresste Endbereich 5' des Be- hälters durch ein beispielsweise im Pressmittel 4 integriertes Verschliessmittel 6 (z.B. Heizdraht) verschlossen (z.B. verschweisst). Die Verschweissung wird nach dem Dispensieren vorzugsweise gleichzeitig mit dem Vorschieben des Behälters durchgeführt. Anschliessend wird das Pressmittel 4 geöffnet und in seine Ausgangsposition zurückbewegt, wie dies in Fig. le (im wesentlichen wie Fig. la) dargestellt ist. Die Vorrichtung ist damit für einen nächsten Dispensierschritt (Abtrennen, Zusammenpressen, Vorschieben) bereit.

Das in den Figuren la bis le gezeigte Verfahren eignet sich besonders für sehr empfindliche Substanzen, die möglichst gänzlich ohne Kontakt zur Umgebungsluft blei- Al ¬

ben sollten. Es eignet sich aber auch im Speziellen für lange Behälter, aus denen sehr viele Aliquote entnommen werden können, und/oder für Behälter, die mit sehr wertvollen Substanzen gefüllt sind, von denen in längeren Zeitabständen Aliquote entnommen werden.

Für weniger empfindliche Substanzen und/oder für Substanzen, von denen ein Aliquot nach dem anderen dispensiert werden soll, ist es gegebenenfalls nicht notwendig, das Dispensier-Ende des Behälters zwischen Dispensierschritten zu verschlie- ssen, das heisst das Pressmittel 4 mit einem Verschliessmittel 6 auszurüsten. Anstelle der in Fig. le dargestellten Situation (Pressmittel zurückgestellt und offen, Abtren- nung noch nicht durchgeführt) entsteht dann eine Situation, wie sie in Fig. If dargestellt ist. Abgetrennt wird darauf folgend der nicht geschlossene Endbereich 5' (Trennlinie S).

Figuren 2a-2b zeigen eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den Figu- ren la-lf. In dieser Verfahrensvariante wird nach dem Zusammenpressen des Endbereichs 5 und nach dem Vorschieben des Behälters, welche Verfahrensschritte im wesentlichen wie in Fig. la-lc dargestellt durchgeführt werden, zwischen Führung 2 und Pressmittel 4 abgetrennt (Trennlinie S in Fig. 2a) und erst dann das Pressmittel in die Ausgangsposition (Fig. 2b) zurückgestellt. Um eine möglichst genau definierte Trennung zu erhalten, wird das Abtrennmittel (nicht dargestellt) dabei vorzugsweise auf dem Pressmittel 4 geführt. Vorteilhafterweise wird die Abtrennung und Rückstellung des Pressmittels 4 erst unmittelbar vor dem nächsten Zusammenpressen durchgeführt, so dass das Diepensier-Ende des Behälters zwischen Dispensierschritten vom Pressmittel 4 geschlossen gehalten bleibt. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann das Pressmittel 4 auch dazu benutzt werden, um den abgetrennten Endbereich 5 vor der Pressmittelrückstellung beispielsweise seitlich wegzubewegen und an einer Entsorgungsstelle neben der Dispensierposition zu entsorgen.

Figuren 3a-3d zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, in der zwei alternierend auf den Behälter wirkende Pressmittel 32 und 34 zur Anwendung kommen. Während das eine Pressmittel für die Pressfunktion zuständig ist (pressendes Pressmittel), funktioniert das andere als Führung (führendes Pressmittel). Gleiche Elemente sind wiederum mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Fig. 3a zeigt die Vorrichtung nach einem Dispensierschritt. Das erste Pressmittel 34 ist das pressende, das zweite Pressmittel 32 das führende Pressmittel. Für eine weitere Dispensierung wird der Behälter vorgeschoben, wofür mindestens das pressende Pressmittel 34 nach unten bewegt wird. Dann wird zwischen den beiden Pressmitteln 32 und 34 entlang der Trennlinie S abgetrennt (Fig. 3b), der abgetrennte Endbereich 5 wird durch das pressende Pressmittel 34 an einer Entsorgungsstelle entsorgt (Fig. 3c) und das erste Pressmittel 34 wird über dem ersten Pressmittel 38 positioniert (Fig. 3d). Für die darauffolgende Dispensierung ist das zweite Pressmittel 32 das pressende und das erste Pressmittel 34 das führende Pressmittel.

Statt der in den Fig. 3a-3d gezeigten Entsorgung des abgetrennten Endbereichs 5 in einer von der Dispensierposition seitlich beabstandeten Entsorgungsstelle (Fig. 3c) kann selbstverständlich auch ohne seitliche Verschiebung, also direkt unter dem Dispensier-Ende entsorgt werden, wofür ein Entsorgungsgefäss entsprechend positioniert wird. Figur 4 zeigt die wichtigsten Elemente einer für eine Parallel-Dispensierung ausgerüsteten Vorrichtung gemäss Erfindung. Die Vorrichtung weist eine Mehrzahl von mit je einer Flüssigkeit gefüllten, schlauchartigen Behältern 41 auf, die für die Dispensierung positioniert sind, indem die Dispensier-Enden 1 in einer Reihe positio- niert sind. Diese Reihen-Anordnung entspricht vorzugsweise dem Rastermass einer Standard-Mikrotestplatte 48, so dass die Dispensierung direkt in die Mikrotestplatte 48 erfolgt (SBS-Standard: 9mm Abstand bei 96 Kavitäten, 4.5mm Abstand bei 384 Kavitäten, 2.25mm Abstand bei 1556 Kavitäten, etc.). Die schlauchartigen Behälter 41 sind im wesentlichen von beliebiger Länge. Ihre Dispensier-Enden 1 sind in einer stationären, einteiligen Führungsplatte 42 eingeführt, wie dies auch in den Figuren la-lf und 2a-2b dargestellt ist. Die Führungsplatte 42 weist Öffnungen auf, deren Anordnung an die Mikrotestplatte 48 und deren Grosse an die Behälter 41 angepasst sind. Die Behälter sind beispielsweise auf einer Spule 49 aufgerollt. Auf der der Mikrotestplatte 48 zugewandten Seite der Führungsplatte 42 sind als Pressmittel zwei Pressbalken 44.1 und 44.2 angeordnet, wobei die Pressbalken in y-Richtung mindestens gegeneinander und voneinander weg bewegbar sind. In einem für alle Behälter 41 parallel durchgeführten Dispensierschritt werden von allen Dispensier-Enden 1 gleichzeitig Endbereiche abgetrennt und neue Endbereiche zwischen den Pressbalken 44.1 und 44.2 zusammengepresst. Wird dadurch beispielsweise eine erste Kavitäten- Reihe der Mikrotestplatte 48 bedient, wird die Testplatte 48 oder die Vorrichtung dann in y-Richtung um eine Reihe verschoben. Nach dem gleichzeitigen Vorschieben der Behälter und Rückstellen der Pressbalken wird dann wiederum abgetrennt und zusammengepresst.

Werden die zusammengepressten Endbereiche der Behälter 48 vor dem Auseinander- fahren der Pressbalken abgetrennt, können diese für eine Entsorgung der abgetrennten Endbereiche beispielsweise in y-Richtung bis neben die Mikrotestplatte 48 (Entsorgungsstelle) verschoben und dort auseinander gefahren werden. Es ist aber auch möglich, für die Entsorgung die Testplatte z.B. in x-Richtung zu verschieben und die abgetrennten Endbereiche ohne seitliche Verschiebung der Pressbalken in ein unter der Testplatte angeordnetes Entsorgungsgef äss fallen zu lassen.

Figur 5a und 5b zeigen in zwei Schnitten (Schnittlinien 5a-5a und 5b-5b) eine beispielhafte Ausführungsform eines Pressmittels 4, das in einer erfindungsgemässen Vorrichtung anwendbar ist. Das Pressmittel 4 weist zwei Pressbalken 44.1 und 44.2 auf, zwischen denen der Endbereich 5 eines schlauchartigen Behälters zusammengepresst dargestellt ist. In Fig. 5b sind die beiden Pressbalken 44.1 und 44.2 strichpunktiert auch in einer auseinander gefahrenen, also nicht pressenden Stellung dargestellt.

Ein gegen das Behälterende gerichteter Pressbereich 4.1 des Pressmittels 4 dient der Pressung des Endbereichs 5 des Behälters, ein vom Dispensier-Ende weg gerichteter Führungsbereich 4.2 der Führung. Die Ausgestaltung des Pressmittels mit den genannten zwei Bereichen erlaubt eine Trennungslinie unmittelbar über dem Führungsbereich 4.2, wobei trotzdem in einem Bereich abgetrennt wird, in dem der Behälter nicht durch Zusammenpressung und/oder Verschweissung verändert ist. Die im Führungsbereich 4.2 vorzusehenden Ausnehmungen in den Pressbalken 44.1 und 44.2 sind an den Querschnitt durch den schlauchartigen Behälter anzupassen, die Ausnehmungen im Pressbereich 4.1 an dessen Wandstärke.

Das in den Fig. 5a-5b dargestellte Pressmittel 4 ist in allen in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Verfahren und Vorrichtungen anwendbar. Es kann gegebenenfalls auch ohne zusätzliche Führung verwendet werden.

Figuren 6a-6b zeigen noch eine Anordnung eines schlauchartigen Behälters 41, der anstelle der in Fig. 4 dargestellten Spule 49 in der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Anwendung kommen kann. Der Behälter 41 ist in einer Nut 59 einer im wesentlichen flachen Trägeφlatte 60 positioniert, gegebenenfalls zwischen zwei solchen Trägeφlatten 60 und 61, wie dies in der Figur 6b angedeutet ist. Die Nut 59 ist beispielsweise wie dargestellt spiralförmig und führt an mindestens einer Stelle an den Rand der Trägeφlatte 60, von wo der Behälter zu Führung 2 und Pressmittel 4 reicht. Die Trägeφlatten 60 und 61 bzw. die Nut 59 sind derart auszugestalten, dass der Behälter 41 darin zwar sicher geführt ist, dass aber für das Vorschieben nach jedem Dispensierschritt kein allzu grosser Reibungswiderstand zu überwinden ist.

Die Speicherung und Dispensierung gemäss Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Kapillaren als schlauchartige Behälter, das heisst auf den Nano- oder Mikroliter- bereich beschränkt. In derselben Weise sind auch schlauchartige Behälter mit grösse- ren Durchmessern einsetzbar, wobei es dann aber selbstverständlich unabdingbar ist, dass das nicht als Dispensier-Ende verwendete Behälterende verschlossen ist. Grö- ssere Schlauchdurchmesser sind insbesondere auch möglich bei Flüssigkeiten mit höherer Viskosität.

Claims

PATENT ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Speichern und Dispensieren von insbesondere kleinen Mengen einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) in einem schlauchartigen, zusammenpressbaren Behälter (41) gespeichert wird, dass für jeden Dispensierschritt von einem Dispensier-Ende des Behälters (41) ein Endbereich (5) abgetrennt wird und dadurch ein neuer Endbereich (5') geschaffen wird, der offen ist und in dem die Flüssigkeit einen definierten Flüssigkeitsspiegel (F) bildet, und dass dann durch Zusammenpressen des neuen Endbereichs (5') über eine vorgegebnen Länge (1) eine vorgegebne Menge Flüssig- keit (3) aus dem offenen, neuen Endbereich (5') ausgepresst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schlauchartige Behälter (41) ein Kapillarrohr ist, das vollständig mit der Flüssigkeit (3) gefüllt ist und das ein dem Dispensier-Ende gegenüberliegendes verschlossenes Ende aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schlauchartige Behälter (41) nach jedem Dispensierschritt für einen weiteren Dispensierschritt um mindestens die Länge des abgetrennten Endbereichs (5) vorgeschoben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schlauchartige Behälter (41) mindestens während dem Vorschieben geführt wird.

. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Endbereich (5') nach dem Zusammenpressen verschlossen und vor der Abtrennung aus der Zusammenpressung entlassen wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Endbereich (5') während des Vorschiebens durch Zusammenpressen geschlossen gehalten, nach dem Vorschieben aus der Zusammenpressung entlassen und in nicht geschlossenem Zustand abgetrennt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Endbereich (5') während dem Vorschieben und während der Abtren- nung durch Zusammenpressen geschlossen gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Endbereich (5) nach der Abtrennung in eine Entsorgeposition bewegt und dort entsorgt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen, Zusammenpressen und Vorschieben wiederholt wird, bis die im schlauchartigen Behälter (41) gespeicherte Flüssigkeit (3) dispensiert ist.

10. Vorrichtung zur Speicherung und Dispensierung von insbesondere kleinen Mengen einer Flüssigkeit (3) gekennzeichnet durch ein Mittel zum Positionieren und Führen eines Dispensier -Endes (1) eines schlauchartigen, zusam- menpressbaren Behälters (41), der mit der Flüssigkeit (3) gefüllt ist, ein Mittel zum Abtrennen eines Endbereichs (5) des Behälters (41) zur Schaffung eines neuen Endbereichs (5'), der offen ist und in dem die Flüssigkeit (3) einen defi- nierten Flüssigkeitspiegel (F) bildet, und ein Pressmittel (4) zum Zusammenpressen des neuen Endbereichs (5').

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Mittel zum Vorschieben des Behälters (41) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Mittel zum Verschliessen (6) des Dispensier-Endes (1) des schlauchartigen Behälters (41) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für eine Dispensierung aus einer Mehrzahl von schlauchartigen Behältern (41) ausgerüstet ist, wobei die Dispensier-Enden (1) der Behälter (41) in einer Reihe oder Matrix angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe oder Matrix an SBS-Normen angepasst ist.

15. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder der Vor- richtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 zur Herstellung von Testplatten, die von Lösungen von Substanzen aus einer Substanzbibliothek je ein Aliquot aufweisen, wobei die Lösungen in den schlauchartigen Behältern (41) gespeichert sind.

6. Schlauchartiger, zusammenpressbarer, mit einer Flüssigkeit (3) gefüllter Behälter (41) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14.