Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit, insbesondere eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abga- beeinrichtung sowie ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung.

Die quantitative Bestimmung von Flüssigkeiten spielt bei den in der Pharma- und Biotechindustrie verwendeten Verfahren eine große Rolle. In diesen Verfahren werden wiederholt Reaktionen in einem flüssigen Medium angesetzt, wobei technische Hilfsmittel wie beispielsweise Pipetten zur Anwendung kommen, die dafür eingerichtet sind, ein festgelegtes Volumen einer Flüssigkeit aus einem ersten Gefäß aufzunehmen und dieses an ein anderes Gefäß abzugeben. Pipetten ermöglichen die Automatisierung der Flüssigkeitsübertragung durch eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, insbesondere auch bei kleinen zu übertragenden Volumina wie beispielsweise wenige Mikroliter. Bei einer starken und zahlreichen automatisierten Verwendung tritt bei Pipetten Verschleiß auf, wodurch das tatsächlich abgegebene Volumen von dem eingestellten Zielvolumen abweichen kann, was aus verschiedenen Gründen nicht erwünscht ist. Daher ist es notwendig, Pipetten und Abgabeeinrichtungen regelmäßig zu kalibrieren, d. h. ihre Genauigkeit zu überprüfen, indem exakt das Volumen der abgegebenen Flüssigkeit quantitativ erfasst wird und gegebenenfalls anschließend entsprechende Korrekturmaßnahmen ergriffen werden. Bekannte quantitative Analyseverfahren zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit sind beispielsweise die Gravimetrie oder die Kolorimetrie. Beide derartigen Verfahren sind relativ kostenintensiv, weil sie sehr teure Messinstrumente erfordern, und sind zur Kalibrierung von sehr kleinen Volumina nur bedingt geeignet, da kleine Mengen von Flüssigkeiten bei derartigen Verfahren sehr schnell verdampfen können.

Die EP 1 918 024 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder eines Abgabesystems, bei der in einer Kunststoff platte eine Mehrzahl von mä- andernden Kanälen mit jeweils einem Ladeeinlass und jeweils einem Flüssigkeitsauslass ausgebildet ist, wobei eine in einen Ladeeinlass eingefüllte Flüssigkeit sich in den mäan- dernden Kanäle ausbreitet, so dass der Ausbreitungsgrad anhand einer auf der Platte angegebenen Skala abgelesen werden kann und dadurch das Volumen der in jedem Kanal befindlichen Flüssigkeit bestimmt werden kann. Nachteilig an der Vorrichtung bzw. dem Verfahren der EP 1 918 024 A1 ist, dass das Einfüllen von Flüssigkeit in die maandernden Kanäle nur relativ langsam von statten geht und nur relativ kleine Volumina gemessen werden können. Darüber hinaus muss das Ablesen des Messwerts per Hand, d. h. von einer Bedienperson, durchgeführt werden, was den Einsatz in einem Pipettierroboter, in dem eine erhebliche Anzahl von Pipetten kalibriert werden müssen, sehr aufwändig gestaltet.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist, eine schnelle Bearbeitung, auch durch Pipettierroboter, ermöglicht, und eine zuverlässige Messung ge- währleistet. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung bereitzustellen, das eine zuverlässige, schnelle und automatisierbare Kalibrierung ermöglicht.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß bereitgestellt wird eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit mit einer Platte, die mindestens ein Messsystem umfasst, wobei jedes Messsys- tem ein Flüssigkeitsreservoir und eine Mehrzahl von Messkanälen aufweist, die jeweils einen Einlass und ein Ende umfassen, wobei sich die Messkanäle jedes Messsystems mit ihrem Einlass von dem entsprechenden Flüssigkeitsreservoir erstrecken. Durch die Verwendung von einer Mehrzahl von Messkanälen in jedem Messsystem kann eine Flüssigkeit schneller von den Messkanälen aufgenommen werden, und dadurch können größere Vo- lumina an Flüssigkeiten gemessen werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Messkanäle als Kapillaren ausgebildet sind und jeder Messkanal an seinem Ende einen Auslass aufweist. Durch den Kapillareffekt der Messkanäle, deren Innenoberfläche im Verhältnis zum eingeschlossenen Volumen relativ groß ist, wird die Füllung der Messkanäle unterstützt.

Mit besonderem Vorteil ist das Flüssigkeitsreservoir eines Messsystems im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Im Querschnitt heißt in diesem Falle in der Plattenebene bzw. in der Ebene des Messsystems. Die kreisförmige Ausbildung, die im Dreidimensionalen zu einer Zylinderform des Flüssigkeitsreservoirs führt, ist für das Einfüllen der Flüssigkeit aus meistens ebenfalls runden bzw. kugelförmig ausgebildeten Enden der Pipetten günstig. Je nach Ausbildung des Endes der Pipetten oder der Ausgabeeinrichtungen kann das Flüssig- keitsreservoir auch eine andere Form annehmen, beispielsweise im Querschnitt ellipsenförmig, rechteckig oder polygonal oder eine Mischform daraus.

Bevorzugt weist das Flüssigkeitsreservoir eines Messsystems einen Boden mit einer reser- voirseitigen Oberfläche auf, die nicht parallel zur Plattenebene ist. Dabei weist der Boden vorteilhafterweise einen Vorsprung bzw. eine Erhebung derart auf, dass in das Flüssigkeitsreservoir eingebrachte Flüssigkeit in Richtung mindestens einen Einlasses fließt. Auf diese Weise kann der systematische Messfehler erheblich verringert werden, da das Abfließen bzw. Einfließen der gesamten in das Flüssigkeitsreservoir eingebrachten Flüssigkeit unterstützt wird und dadurch die Rückstandsmenge im Flüssigkeitsreservoir signifikant reduziert wird. Besonders geeignete Ausbildungen der reservoirseitigen Oberfläche des Bodens sind eine Konus- oder Pyramidenform in der Mitte des Reservoirs, wobei auch spezielle Ausnehmungen oder Führungen in den Vorsprung eingebracht sein können, so dass die Flüssigkeit in Richtung eines Einlasses fließt. Es ist auch möglich, die Oberfläche schräg oder wannenartig zu gestalten, wenn die Einlässe nicht alle auf gleicher Höhe angeordnet sind (siehe unten).

Mit besonderem Vorteil erstrecken sich die Messkanäle eines Messsystems in oder parallel zu der Plattenebene. Ein Messsystem weist damit eine Mehrzahl von Messkanälen in ein und derselben Ebene auf, die parallel zur Plattenebene ist. Damit können mit einem Mess- System größere Volumina von Flüssigkeiten gemessen werden.

Bevorzugt sind die Abmessungen jedes Messkanals eines Messsystems gleich. Dies erleichtert sowohl den Aufbau der Vorrichtung und damit deren Herstellung als auch die Re- chenschritte bei der Bestimmung des Volumens der in den Messkanälen eines Messsystems befindlichen Flüssigkeit.

Mit besonderem Vorteil sind die Messkanäle eines Messsystems gleichmäßig in oder paral- lel zu der Plattenebene angeordnet. Dadurch ergeben sich ebenfalls ein einfacherer Aufbau und eine erleichterte Herstellung. Zudem ergeben sich dadurch Vorteile bei der automatisierten Erfassung der Füllstände in den Messkanälen.

Die Messkanäle eines Messsystems können in genau einer Ebene parallel zu der Platten- ebene angeordnet sein. Dies ist besonders für etwas größere Volumina zweckmäßig, bei denen sich die Flüssigkeit jedenfalls über eine Mehrzahl der in einer Ebene zur Verfügung stehenden Messkanäle erstreckt. D. h. die Flüssigkeit strömt nach dem Einbringen in das Flüssigkeitsreservoir, gegebenenfalls von dem im Boden ausgebildeten konusförmigen Vorsprung unterstützt, im Wesentlichen gleichzeitig in die umlaufend angeordneten Einläs- se der Messkanäle.

Alternativ ist es für kleinere Volumina vorteilhaft, dass jede der Mehrzahl von Messkanälen eines Messsystems in einer anderen Ebene parallel zu der Plattenebene angeordnet ist. Bei kleinen Volumina verteilt sich damit die Flüssigkeit nicht auf alle um das Flüssigkeitsre- servoir herum angeordneten Messkanäle, sondern entsprechend zunächst auf die am weitesten unten gelegenen Messkanäle und dann entsprechend ansteigend nach oben. Bei einer derartigen Anordnung ist es bevorzugt, dass die Einlässe der Messkanäle eines Messsystems sich parallel zur Plattenebene nicht überlappen. Dies bedeutet, dass zunächst der am weitesten unten liegende Messkanal vollständig mit Flüssigkeit gefüllt wird, bevor der nächsthöhere Messkanal befüllt wird. Es sind auch Anordnungen denkbar, bei denen sich die Einlässe der Messkanäle eines Messsystems parallel zur Plattenebene überlappen, vorzugsweise in einem gleichmäßigen Abstand.

Bevorzugt ist das Material der Platte zumindest teilweise transparent ausgebildet. Das transparente Material ist dabei jeweils in der Nähe der Messkanäle angeordnet, sodass zur Auswertung der Füllstand eines Messkanals mit einer Bildgebungseinrichtung erfasst werden kann. Hinsichtlich des Aufbaus und der Struktur der Vorrichtung ist es vorteilhaft, dass die Platte mehrteilig ausgebildet ist. Dabei kann die Platte durch mehrere Schichtelemente ausgebildet sein, die vorzugsweise dieselbe Dicke aufweisen. Ein Messsystem oder auch nur ein Messkanal kann dabei jeweils in einem Schichtelement vorgesehen sein, je nachdem, wie das Messsystem konfiguriert ist. Bei der Verwendung von Kunststoffmaterial oder Metall als Basismaterial für ein Schichtelement können die Messkanäle z. B. durch Fräsen oder Sägen auf einfache Weise in die Schichtelemente eingebracht werden. Damit ergibt sich ein modularer Aufbau, der kostengünstig herzustellen ist. Mit weiterem Vorteil sind die Schichtelemente im Wesentlichen quaderförmig und parallel zur Plattenebene ausgebildet. Der oben erwähnte Mehrschichtaufbau ist damit auf einfache Weise möglich, und dabei kann jedes Schichtelement beispielsweise ein Messsystem aufweisen, wobei das darunter liegende Schichtelement jeweils den Boden für jeden Messkanal und das darüber liegende Schichtelement jeweils die Deckelwand eines Messkanals bilden kann.

Es ist vorteilhafterweise möglich, dass die Messkanäle mit einem Maßstab versehen sind. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn die Längenausdehnung der Flüssigkeit innerhalb de Messkanals, d. h. der Füllstand darin, erfasst und damit das Volumen in dem Messkanal bestimmt werden soll.

Des Weiteren erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit, wie sie oben beschrieben wurde; Befüllen der Messkanäle mindestens eines Messsystems mit Flüssigkeit durch Einsetzen der Pipette oder der Abgabeeinrichtung in das Reservoirvolumen; Entfernen der Pipette oder der Abgabeeinrichtung; Erfassen der Platte mittels einer Bildgebungsvorrichtung; und Auswerten der erfassten Daten der Bildgebungsvorrichtung, wobei jeder gefüllte Abschnitt eines Messkanäle aus einem Messsystem erfasst und zu einem Messergebnis des Messsystems aufaddiert wird. Dieses Verfahren nutzt die Möglichkeiten der oben angegebenen Vorrichtung optimal und gewährleistet damit eine zuverlässige Kalibrierung, die automatisierbar ist.

Bevorzugt erfolgt der Schritt des Befüllens der Messkanäle mit Flüssigkeit durch Kapillareffekt. Nach dem Positionieren einer Pipette bzw. Abgabeeinrichtung über einem oder an ein Flüssigkeitsreservoir und während des Abgebens der Flüssigkeit wird diese durch den Kapillareffekt quasi in die Messkanäle bzw. Kapillaren des Messsystems eingesaugt, bis die Flüssigkeit vollständig abgegeben ist bzw. die Abgabe unterbrochen wird. Alternativ kann der Schritt des Befüllens der Messkanäle eines Messsystems mit Flüssigkeit auch unter Druck erfolgen, wobei die Pipette oder Abgabeeinrichtung formschlüssig auf oder in das Flüssigkeitsreservoir des entsprechenden Messsystems gesetzt wird, so dass dieses luftdicht abgeschlossen wird und die Flüssigkeit in die Messkanäle hineingedrückt wird.

Sämtliche Schritte des oben angegebenen Verfahrens können manuell oder automatisiert durchgeführt werden. Die automatisierte Durchführung bietet die Möglichkeit, eine sehr große Anzahl von Pipetten gleichzeitig zu kalibrieren, wie dies von Pipettierrobotern durchgeführt wird.

Damit wird erfindungsgemäß auch ein Pipettierroboter bereitgestellt mit mindestens einer Pipette oder Abgabeeinrichtung, einer Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit, wie sie oben beschrieben wurde, einer Bildgebungsvorrichtung und einer Steuereinheit, wobei der Pipettierroboter zur Durchführung des Verfahrens wie oben beschrie- ben geeignet ist. Die Bildgebungsvorrichtung ist dabei bevorzugt eine Digitalkamera, die geeignet ist, die Füllstände der Messkanäle in jedem Messsystem optisch zu erfassen und diese Daten an die Steuereinheit weiterzugeben. Die Steuereinheit ist entsprechend dazu eingerichtet, die von der Bildgebungseinrichtung gelieferten Daten zu verarbeiten, auszuwerten und vorzugsweise auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Hälfte einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 3 eine Seitenansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Hälfte einer zweiten bevorzugten Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 eine Seitenansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Hälfte einer dritten bevorzugten Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 eine Seitenansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 6;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Hälfte einer vierten bevorzugten Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 9 eine Seitenansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 8;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Hälfte einer fünften bevorzugten Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 1 1 eine Seitenansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 10; und

Fig. 12 eine ausgeschnittene Detailansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 10.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung 1 umfasst eine flache Platte 3, die in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen quadratisch ausgebildet ist. Die Platte 3 wiederum weist sieben Messsysteme 5 auf, die jeweils eine Mehrzahl von Messkanälen umfassen. Die Messkanäle eines jeden Messsystems 5 sind hier als Kapillaren ausgebildet und erstrecken sich jeweils mit ihrem Einlass von einem Flüssigkeitsreservoir 7 bis zu einem Ende, das in den hier dargestellten Ausführungsformen einen Auslass auf der Oberfläche der Platte 3 aufweist. Im rechten Abschnitt der Fig. 1 ist die Platte 3 in einer Seitenansicht dargestellt, wobei man auf der Platte 3 lediglich die Flüssigkeitsreservoire 7 deutlich erkennt. Jedes Messsystem 5 weist eine besondere Struktur auf, beispielsweise können die Messkanäle bzw. Kapillaren gerade, gekrümmt, mäandernd und zick- zackförmig sein oder eine daraus kombinierte Struktur aufweisen.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Schnittansicht eine Hälfte einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die Tatsache, dass nur eine Hälfte dargestellt ist, soll der Vereinfachung und der Veranschaulichung dienen, da die Einzelheiten der Merkmale so besser sichtbar sind.

Die Platte 3 ist in Form eines Rechtecks ausgebildet und weist auf ihrer einen Längsseite ein Flüssigkeitsreservoir 7 auf, das sich zylinderförmig als Ausnehmung bzw. Bohrung von der offenen Oberseite der Platte 3 bis zu seinem Boden 8 auf der Unterseite der Platte 3 erstreckt. Da in der Fig. 2 lediglich eine Hälfte der Platte 3 abgebildet ist, ist das Flüssig- keitsreservoir 7 auch nur zur Hälfte abgebildet, d. h. in Draufsicht ergibt sich eine Halbkreisform des Flüssigkeitsreservoirs 7. Von dem Flüssigkeitsreservoir 7 erstrecken sich im Wesentlichen sternförmig acht Kapillaren 9, deren Einlässe 13 unmittelbar in den Seitenwänden des Flüssigkeitsreservoirs 7 angeordnet sind, und deren Auslässe 15 sich auf der Oberseite der Platte 3 befinden. Die Hauptbestandteile der Kapillaren 9 erstrecken sich von dem jeweiligen Einlass 13 am Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 linear innerhalb der Platte 3, und zwar im Wesentlichen in einer Plattenebene 12. In der dargestellten Ausführungsform weist jede Kapillare 9 des in Fig. 2 dargestellten Messsystems einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Auslässe der Kapillaren 9 auf der Oberseite der Platte 3 sind hier zylinderförmig ausgebildet, d. h. sie weisen einen runden Querschnitt auf der Oberseite der Platte 3 auf. Die beiden Kapillaren 9, die sich entlang der Schnittebene im Vordergrund erstrecken, sind wie das Flüssigkeitsreservoir 7 lediglich hälftig abgebildet. Der Kapillareffekt durch die Kapillaren 9 kommt zum Tragen, sobald die Flüssigkeit in Kontakt mit der Innenfläche einer Kapillare 9 kommt oder der Einlass 13 einer Kapillare 9 von der Flüssigkeit zumindest teilweise bedeckt ist.

In der hier dargestellten Ausführungsform umfasst die Platte 3 zwei Schichtelemente 1 1 , die dieselben Abmessungen aufweisen und in die die entsprechenden Kapillarenabschnitte eingebracht sind, beispielsweise eingefräst bzw. eingesägt. Zumindest das obere Schichtelement 1 1 ist transparent ausgebildet, so dass die Oberseite der Vorrichtung 1 derart ge- staltet ist, dass für einen Betrachter oder eine Bildgebungsvorrichtung der Füllstand der Kapillaren 9 sichtbar ist und ausgewertet werden kann, sofern die eingefüllte Flüssigkeit sich farblich vom Material des oberen Schichtelements 1 1 in ausreichendem Kontrast absetzt. Beispiele für transparente Kunststoffmaterialien sind Polypropylen, Polystyrol, Acryl- nitril, Butadien-Styrol oder andere geeignete Kunststoffe auf Polymerbasis.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese Ansicht entspricht einer Querschnittsansicht durch die Mitte der Platte 3, wobei das Flüssigkeitsreservoir 7 in zwei Hälften geteilt wird. In der hier dargestellten Ausführungsform werden darüber hinaus zwei Kapillaren 9 ebenfalls halbiert dargestellt, die damit von der Seite her sichtbar sind. Man erkennt in Fig. 3 die beiden Schichtelemente 1 1 , die in Plattenebene 12 aneinander grenzen und in die jeweils Abschnitte der Kapillaren 9 eingefräst sind, d. h. auf der Unterseite des oberen Schichtelements 11 und auf der Oberseite des unteren Schichtelements 1 1 sind komplementäre Aus- nehmungen eingebracht (z. B. durch Fräsen, Sägen oder dergleichen), die jeweils übereinanderlegt ein entsprechendes Messsystem 5 mit jeweils einem Einlass 13 und einem Auslass 15 pro Kapillare bilden. In Fig. 3 lassen sich in der Schnittebene genau zwei Kapillaren erkennen, die sich links und rechts des Flüssigkeitsreservoirs 7 bis zu dem jeweiligen Auslass 15 hin erstrecken.

In der in den Fig. 2 und 3 dargestellten ersten bevorzugten Ausführungsform befindet sich das Messsystem 5 der Vorrichtung 1 in der Plattenebene 12, d. h. sämtliche Kapillaren 9 erstrecken sich von ihrem Einlass 13 von dem Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 in Plattenebene 12 nach außen bis zu ihrem Auslass 15, der jeweils auf die Oberseite der Platte 3 führt. Die Abmessungen der Kapillaren 9 in diesem Messsystem sind identisch, d. h. sie weisen die gleiche Länge und auch den gleichen Querschnitt auf, so dass sich die acht Kapillaren zur jeweils angrenzenden Kapillare in gleichem Abstandswinkel erstrecken (nicht sichtbare Kapillaren 9 sind gestrichelt dargestellt). Die Entfernung zwischen dem Boden jeder Kapillare 9, der auf derselben Ebene wie der Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 liegt, und dem oberen Ende des Auslasses 15 auf der Oberfläche der Platte 3 ist folglich ebenfalls identisch.

Setzt man nun eine Pipette oder andere Abgabeeinrichtungen im oder oberhalb des mittig angeordneten Flüssigkeitsreservoir 7 an, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auf einem ebenen und im Wesentlichen festen Untergrund angeordnet sein muss, so sammelt sich die aus der Pipette austretende Flüssigkeit auf dem Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 und tritt von dort in jede der Kapillaren 9 in Form einer kompakten Flüssigkeitssäule hinein. Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass der Einlass 13 jeder Kapillare 9 gleiche Abmessungen aufweist und im selben Abstand von der unteren Fläche des unteren Schichtelements 1 1 angeordnet ist. Durch diese äquidistante Anordnung in einer Ebene fließt die Flüssigkeit auf dem Boden 8 in jede Kapillare 9 hinein, bis, unterstützt durch den Kapillareffekt, sämtliche Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 7 aufgesogen ist. Ist dieser Zustand erreicht, kann durch eine entsprechende Auswertevorrichtung der aktuelle Füllstand jeder Kapillare 9 festgehalten und dann anschließend ausgewertet werden. Durch die kreisförmige Anordnung von identischen Kapillaren mit gleichen Abständen an der Seitenwand des Flüssigkeitsreservoirs 7 bleiben im Reservoir weniger Rückstände zurück, wodurch sich der systematische Fehler bei einer Messung reduziert. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Analog zu Fig. 2 ist in Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Hälfte einer Platte 3 dargestellt, und Fig. 5 zeigt analog zu Fig. 3 wieder die Schnitt- bzw. Seitenansicht aus Fig. 4, geschnitten durch die Mitte des Flüssigkeitsreservoirs 7. Da die wesentlichen Elemente mit denen aus den Fig. 2 bzw. 3 identisch sind, wird auf eine Wiederholung großer Teile der Beschreibung an dieser Stelle verzichtet. Vielmehr soll auf die Unterschiede zwischen der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 und der Ausführungsform der Fig. 4 und 5 ausführlich eingegangen werden. Der in Fig. 2 gestrichelte Verlauf der Messkanäle 9 ist in Fig. nicht dargestellt. Der Hauptunterschied der beiden Ausführungsformen ist die Anordnung der einzelnen Kapillaren 9 des Messsystems 5. Während in der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 die Kapillaren 9 alle in derselben Ebene angeordnet sind, sind die Kapillaren 9 der zweiten Ausführungsform der Fig. 4 und 5 jeweils in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, die jeweils parallel zur Plattenebene 12 sind. Wieder weist die Platte 3 zwei Schichtelemente 1 1 auf, die im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen. In Fig. 4 dargestellt erkennt man, dass die Kapillare 9 links auf der Stirnseite, d. h. genau in der Schnittebene durch das Flüssigkeitsreservoir 7, mit Einlass 13 in Höhe des Bodens 8 und Längsausdehnung vollständig innerhalb des unteren Schichtelements 1 1 ausgebildet ist. Lediglich der kaminartige Auslass 15 auf die obere Fläche des oberen Schichtelements 1 1 befindet sich innerhalb des oberen Schichtelements 1 1. Geht man von dieser Kapillare im Uhrzeigersinn auf die in Fig. 4 linke Seite, so ist jede angrenzende Kapillare 9 mit dem unteren Rand jedes Einlasses 13 um einen bestimmten Abstand relativ zum Boden 8 höher angeordnet. Wie bereits erwähnt, sind die Abmessungen jeder Kapillare 9 innerhalb des Messsystems 5 wieder identisch, so dass auch die Abmessungen der Einlasse 13 am Flüssigkeitsreservoir 7 jeweils pro Kapillare 9 gleich sind. Die Kapillare 9, die am weitesten rechts in Fig. 4 angeordnet ist, ist daher vollständig in dem oberen Schichtelement 11 ausgebildet.

In Fig. 5 wird das oben Geschilderte noch einmal besser veranschaulicht: Die in Fig. 5 links dargestellte Kapillare 9 ist in ihrer Längsausdehnung vollständig innerhalb des unteren Schichtelements 1 1 ausgebildet, und die gegenüberliegend, in Fig. 5 rechts, befindliche Kapillare 9 ist vollständig innerhalb des oberen Schichtelements 1 1 ausgebildet. Auf der Innenwandung des Flüssigkeitsreservoirs 7 sind die Einlässe 13 von links nach rechts entsprechend vom Boden 8 aufsteigend angeordnet, wobei sich die jeweils aneinandergren- zenden Einlässe 13 in ihrer Vertikalausdehnung parallel zur Plattenebene 12 überlappen. Sobald sich das Flüssigkeitsreservoir 7 mit Flüssigkeit aus der Pipette oder einer anderen Abgabeeinrichtung füllt, wird die Flüssigkeit zunächst in die am weitesten unten gelegene Kapillare 9 einfließen, anschließend in die nächsthöher gelegene Kapillare 9 usw. Man erkennt anhand von Fig. 5 ebenfalls, dass die sich von unten nach oben erstreckenden Aus- lässe 15, in den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen zylinderförmig ausgebildet sind, im Uhrzeigersinn wachsend in ihrer Abmessung vertikal abnehmen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Auch hier wird auf eine aus- führliche Beschreibung sämtlicher Merkmale verzichtet, da große Teile mit den bereits oben beschriebenen Ausführungsformen identisch sind. Ausdrücklich wird hier auf die Unterschiede zu den in den Fig. 2 und 3 bzw. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform eingegangen. Ein Unterschied zu der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist, dass die Platte 3 in der dritten bevorzugten Ausführungsform aus einem Stück gebildet ist, d. h. sie weist nicht zwei gleich dicke Schichtelemente 1 1 auf. Des Weiteren sind die Kapillaren 9 des Messsystems 5 wiederum parallel zur Plattenebene 12 angeordnet und auch in jeweils unterschiedlichen Ebenen, jedoch sind die Einlässe 13 der Kapillaren 9 am Flüssigkeitsreser- voir 7 derart angeordnet, dass sie sich parallel zur Plattenebene 12, also senkrecht zu ihrer Längsausdehnung nicht überlappen. Dies ist in den Fig. 6 und 7 deutlich erkennbar, wobei der obere Rand jedes Einlasses 13 unterhalb der oder auf derselben Höhe wie der untere Rand des nächsthöher gelegenen Einlasses 13 der nächsten Kapillare (im Uhrzeigersinn) liegt. Für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bedeutet dies, dass bei Einfüllen von Flüssigkeit aus der Pipette bzw. Abgabeeinrichtung in der Flüssigkeitsreservoir 7 zunächst die Kapillare 9 gefüllt wird, die am tiefsten liegt, in Fig. 7 beispielsweise die links dargestellte Kapillare 9, deren Einlass 13 mit dem Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 abschließt, und anschließend die nächsthöher gelegene Kapillare 9 usw. Diese Anordnung ermöglicht eine Verarbeitung von höheren Volumina. Der Kapillareffekt kommt hier zum Tragen, sobald die Flüssigkeit aus der Pipette mit den Innenflächen einer Kapillare 9 in Berührung kommt. Je höher der Füllstand der Flüssigkeit im Einlass 13 einer Kapillare 9, desto größer ist auch der Kapillareffekt, weil die Fläche für die aufzunehmende Flüssigkeit entsprechend anwächst.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die geometrischen Abmessungen der in den Fig. 8 und 9 dargestellten vierten Ausführungsform sind identisch mit der in den Fig. 6 und 7 dargestellten dritten Ausführungsform. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich darin, dass in der vierten, in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform, die Platte 3 aus acht im Wesentlichen gleich dicken Schichtelementen 1 1 gebildet ist, die parallel zueinander ausgebildet sind und aufeinander geschichtet angeordnet sind und so die Platte 3 bilden. Aufgrund der Identität der Geometrien wird auf eine Wiederholung der Beschreibung an dieser Stelle verzichtet.

Diese vierte bevorzugte Ausführungsform hat insbesondere durch die Modularität Vorteile, die sich durch die einzeln herstellbaren und zusammenfügbaren Schichtelemente 1 1 ergibt. Die Schichtelemente 1 1 sind dabei von ihren Abmessungen derart ausgebildet, dass ihre Höhe der Höhe einer Kapillare 9 entspricht, so dass ein Freilassen bzw. Freifräsen des ent- sprechenden länglichen Abschnitts die Ausbildung einer Kapillare 9 in einem einzelnen Schichtelement 1 1 darstellt. Dies erleichtert den Herstellungsprozess und spart somit Kosten, weil beispielsweise keine aufwändigen Formwerkzeuge benötigt werden. Für die in den Fig. 8 und 9 dargestellte vierte Ausführungsform gilt ebenfalls, dass die Bereiche oberhalb jeder Kapillare 9 transparent sein müssen, so dass eine Bildgebungseinrichtung oder ein Bediener von oben den exakten Füllstand jeder Kapillare 9 erfassen kann.

Die Fig. 10 und 1 1 zeigen eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die geometrischen Abmessungen der in den Fig. 10 und 1 1 dargestellten vierten Ausführungsform sind bis auf die Ausbildung des Flüssigkeitsreservoirs 7 identisch mit der in den Fig. 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsform. Unterschiedlich ist der Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7, der in der fünften Ausführungsform eine kegelartige Erhebung bzw. einen kegelartigen Vor- sprung 10 aufweist. Dadurch wird das Abfließen der in das Flüssigkeitsreservoir 7 eingebrachten Flüssigkeit in die Einlasse 13 der Kapillaren bzw. Messkanäle 9 unterstützt. Wie bereits erwähnt, kann die Form des Vorsprungs 10 mehrere Gestalten annehmen, z. B. die einer mehrflächigen Halbpyramide. Es sind jedoch auch andere Formen möglich, die die Funktion des verbesserten Abfließens in die Kapillaren 9 unterstützen, so dass der Mess- fehler aufgrund von Flüssigkeitsrückständen im Reservoir 7 erheblich reduziert wird. Denkbar ist beispielsweise auch, dass die Messkanäle lediglich auf einer, zwei oder drei Seiten eines Flüssigkeitsreservoirs 7 angeordnet sind, und damit kann die Erhebung 10 auf dem Boden 8 auch entsprechend anders ausgebildet sind. Es können in den Schrägflächen, die durch die Erhebung 10 vorhanden sind, eigene Kanäle oder andere Elemente eingebracht sein, die das Abfließen in die Messkanäle 9 unterstützen.

Fig. 12 zeigt den in Fig. 10 gekennzeichneten Ausschnitt des Flüssigkeitsreservoirs 7 der fünften Ausführungsform. Gut erkennbar ist die kegel- oder konusartige Erhebung 10, die sich mittig auf dem Boden 8 des Reservoirs 7 erstreckt. Die Neigung des Kegels ist ausrei- chend, so dass Flüssigkeit in Richtung der Einlässe 13 der Kapillaren 9 ablaufen kann und keine Rückstände an Flüssigkeit auf der Oberfläche des Bodens 8 verbleiben. Weil auf diese Weise sämtliche Flüssigkeit in die Kapillaren abfließen kann und damit mit einer Bildge- bungsvorrichtung erfasst wird, kann der Messfehler erheblich reduziert werden. Es versteht sich, dass die dargestellten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind. Alternativ zu der Ausbildung als ein- oder mehrschichtige Kunststoffschichtelemente können die Platte oder die Schichtelemente auch aus anderen Materialien ausgebildet sein wie z. B. Metall oder einer Metalllegierung. Mischformen sind ebenfalls möglich. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Messkanäle bzw. Kapillaren und anderen Ausnehmungen nicht nachträglich eingebracht sind, sondern direkt bei der Herstellung ausgebildet werden, beispielsweise durch Spritzguss, 3D-Druck oder ein anderes geeignetes formgebendes Verfahren. Auch andere nachträgliche formgebende Verfahren wie Ätzen oder dergleichen sind möglich.

Des Weiteren kann die Vorrichtung 1 auf der Oberseite der Platte 3 mit geeigneten Maßstäben versehen sein, die ein Ablesen des Füllstandes in jedem Messkanal eines Messsystems 5 vereinfachen. Dies gilt vor allem für das "manuelle" Ablesen durch eine Bedienperson.

Es wird nun das Verfahren beschrieben, das die oben erläuterte Vorrichtung zum Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit verwendet. Dieses Verfahren kann z. B. zum Kalibrieren einer Pipette oder einer anderen Abgabeeinrichtung genutzt werden. Zunächst wird ein Messsystem auf der Platte mit Flüssigkeit aus einer Pipette gefüllt. Die Pipette wurde vor- her mit einem vorbestimmten Volumen gefüllt, das den Sollwert bei dem Kalibriervorgang darstellt. Die Pipette wird zum Füllen des Messsystems mit ihrer Spitze auf bzw. in das Flüssigkeitsreservoir gesetzt und dort vollständig entleert, d. h. sämtliche Flüssigkeit wird in das Volumen des Flüssigkeitsreservoirs abgegeben. Es versteht sich, dass vor dem Kalib- rierprozess die passende Kalibrierplatte entsprechend des maximal übertragbaren Volu- mens der Pipette ausgewählt werden muss. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht wie schon erwähnt darin, dass damit prinzipiell sowohl sehr kleine als auch relativ große Volumina gemessen werden können. Auch ist es möglich, ein Messsystem derart zu gestalten, dass ein relativ großer Bereich abgedeckt wird. Nach dem Entfernen der Pipette verteilt sich die Flüssigkeit in die Messkanäle bzw. Kapillaren, gegebenenfalls verstärkt durch den Kapillareffekt. Sobald die Flüssigkeitsverteilung abgeschlossen ist, d. h. wenn ein stabiler Zustand erreicht ist, kann das Messen der Füllstände erfolgen, beispielsweise durch Erfassen der Oberfläche des entsprechenden Bereichs eines Messsystems auf der Platte mit einer Bildgebungsvorrichtung, vorzugsweise einer digitalen Kamera. Im An- schluss an das Erfassen des Füllstands kann durch eine geeignete Auswerte- bzw. Steuer- einrichtung die Auswertung der Daten erfolgen. Dabei wird entsprechend der Wert von jeder Kapillare eines Messsystems aufaddiert und ein Gesamtergebnis berechnet, das dann mit dem vorbestimmten Sollwert des Pipettenvolumens verglichen werden kann. Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise in einem Pipettierroboter eingesetzt werden, der eine große Zahl von zu kalibrierenden Pipetten aufweist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine entsprechend große Zahl von Messsystemen auf der Platte auf, um möglichst viele Kalibriervorgänge gleichzeitig durchführen zu können. Die entsprechende Bildgebungsvorrichtung und die Auswerte- bzw. Steuereinrichtung sind von dem Pipettierroboter umfasst.

Ebenso kann das oben beschriebene Verfahren auch zur Kalibrierung von Handpipetten eingesetzt werden.

Bei der Flüssigkeit handelt es sich üblicherweise um jede Flüssigkeit, die geeignete Eigenschaften aufweist, insbesondere eine geeignete Viskosität, Flüchtigkeit und chemische Stabilität, um mit Pipetten oder anderen Abgabeeinrichtungen übertragen zu werden und in die Kapillaren einzudringen. Flüssigkeiten auf Wasserbasis, d. h. mit Wasser als vorherrschen- dem oder einzigem Lösungsmittel, eignen sich dazu besonders. Die Flüssigkeit kann Zusatzstoffe enthalten, die die Erfassung mit einer Bildgebungsvorrichtung unterstützen, beispielsweise Farbstoffe, die den Kontrast gegenüber der Umgebung erhöhen. Beispiele für solche Farbstoffe sind organische Farbstoffe oder ein farbiges organisches Salz. Die Kapillarwirkung kann dadurch verstärkt werden, dass die Oberflächen der Messkanäle bzw. Kapillaren eines Messsystems z. B. mit einer hydrophilen Schicht überzogen sind, wenn die Flüssigkeit auf Wasserbasis ausgebildet ist.

Mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit bereitgestellt, die kostengünstig herzustellen ist, eine schnelle Bearbeitung, auch durch Pipettierroboter, ermöglicht, und eine zuverlässige Messung gewährleistet. Ebenso wird mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung bereitgestellt, das eine zuverlässige, schnelle und automatisierbare Kalibrierung ermöglicht.