Das Trennverfahren besteht darin, dass das komplexe Stoffgemisch zunächst an geeigneten Extraktionsphasen adsorbiert, dann durch Elution in einem oder mehreren Trennschritten mit jeweils einer oder mehreren Trennstufen aufgetrennt wird und die gewonnenen Fraktionen bei Bedarf durch einen weiteren SPE-Schritt aufkonzentriert bzw. auf ein gewünschtes Lösungsmittel eingestellt werden.

Die komplexen Arbeitsabläufe bei der Durchführung des Verfahren der Festphasenextraktion umfassen stets die gleichen Verfahrensschritte wie die Konditionierung der Extraktionsphasen (auch Sorbens, Harze oder Trennphasen), das Zuführen der Proben, das Waschen und Eluieren. Gleiche Verfahrensschritte, die zum Teil mehrfach in unterschiedlicher Folge ablaufen, bieten sich grundsätzlich gut für eine Automatisierung an.

Da bei vielen Anwendungen der SPE die zugeführten Substanzen (Proben oder Lösungsmittel) nicht allein aufgrund der Schwerkraft durch die Extraktionsphase fließen, wird die Substanz durch Erzeugung eines Unterdrucks unterhalb der Extraktionsphase bzw. eines Überdrucks oberhalb der Extraktionsphase durch diese hindurch gezwungen. Für beide Prinzipien gibt es inzwischen gerätetechnische Lösungen. Dabei haben sich Systeme mit einer Unterdruckabsaugtechnik als nachteilig erwiesen. Der erzeugbare Unterdruck bleibt auf ein Bar begrenzt und der Druckausgleich findet bei mehreren Kartuschen pro Vakuumkanal durch die am besten"laufenden"Kartuschen (eine Extraktionsphase beinhaltendes Gefäß) statt, so dass es bei schlecht"laufenden"Kartuschen oft nicht zu einer vollständigen Elution kommt. Besonders bei biologischen Proben ist die Viskosität und der Partikelanteil oft so ungünstig, dass bei der simultanen Durchführung des Verfahrens in mehreren Kartuschen mit der Unterdruckabsaugtechnik einige

Kartuschen unvollständig eluieren (z. B. Nachr. Chem. Tech. Lab. 44 ; 1969 ; Nr. 4 ; Seite M 18).

Bei bekannten Vorrichtungen, welche mit einem Überdruck die Probe durch die Extraktionsphase pressen, werden die Kartuschen jeweils einzeln, voneinander unabhängig abgedichtet. Z. B. bietet die Firma STRATEC Elektronik GmbH einen Pipettierautomaten VIVACE mit einem Erweiterungsmodul FEX an, der zur Durchführung des SPE-Verfahrens geeignet ist. Zur Erzeugung eines positiven Druckes auf die Extraktionsphase wird ein entsprechendes Werkzeug von einem der beiden Pipettierarme des VIVACE auf das obere Säulenende (Kartuschenende) gasdicht aufgesetzt und der notwendige Druck mit einem geeigneten Inertgas aufgebaut. Die beiden Pipettierarme sind jeweils mit einer Pipettiernadel ausgestattet. Über die lineare Verstellung der Pipettiernadel am Pipettierarm in eine Koordinatenrichtung und das Verfahren des Pipettierarmes in eine dazu senkrechte Koordinatenrichtung ist die Pipettiernadel innerhalb einer Ebene frei positionierbar.

Dadurch kann aus nahezu allen gängigen Gefäßen pipettiert werden. Unabhängig vom Umfang der Gefäße und deren Abständen zueinander wie sie unterhalb des Pipettierarmes positioniert werden, kann die Pipettenspitze so zu den Gefäßen verfahren werden, dass sie exakt mittig über den Gefäßen steht.

Der Bedarf der Verwendung von Gefäßen mit einem unterschiedlichen Umfang ergibt sich aus den unterschiedlichen Volumina, die z. B. abhängig sind von deren Konzentration, die über die Pipettiernadel aufgenommen und abgegeben werden sollen. Zur sparsamen Verwendung von Substanzen und reproduzierbaren Volumenaufnahme muss das aufzunehmende Gesamtvolumen durch vollständige Entleerung eines Gefäßes aufgenommen werden. Da der dabei erforderliche relative Hub zwischen der Pipettiernadel und dem Gefäßboden möglichst gering und konstant sein sollte, unabhängig vom Fassungsvermögen der Gefäße, besteht der Bedarf, Gefäße gleicher Höhe mit einem unterschiedlichen Umfang zu verwenden, die ein entsprechend unterschiedliches Fassungsvermögen haben. Hingegen könnten Gefäße zur Abgabe der Substanz grundsätzlich auch bei unterschiedlichem Fassungsvermögen den gleichen Umfang, jedoch eine andere Höhe aufweisen, da zur Abgabe in die Gefäße ein Eintauchen nicht erforderlich ist. Für eine Automatisierung ist jedoch auch hier ein konstanter Hub vorteilhaft, so dass auch

hier der Bedarf besteht, Gefäße mit unterschiedlichem Umfang verwenden zu können.

Die Gefäße zur Aufnahme (Probengefäße) und Abgabe (Kartuschen) sind als Einzelgefäße, auch bereits in einem Magazin (rack) in einer zweidimensionalen Anordnung mit Rastermaßen (Mittenabständen) a x b erhältlich (a soll das Rastermaß der in einer Reihe und b das Rastermaß der in einer Spalte angeordneten Gefäße sein).

Alternativ zur zweidimensionalen Anordnung von Einzelgefäßen gibt es monolithische Probengefäß-und Kartuschenblöcke, bei denen die eigentlichen Gefäße durch Kammern mit den Rastermaßen a x b gebildet werden.

Der Querschnitt der Einzelgefäße und Kammern ist üblicherweise rund oder rechteckig. Auch mehreckige Formen sind bekannt. Bei Anordnungen mit rundem und quadratischem Querschnitt ist a=b.

Die Rastermaß sind denen handelüblicher Mikrotitrationsplatten oder anderen Muttigefäßsystemen angepasst.

Für die Automatisierung einer simultanen Probenaufnahme und-abgabe aus und in Gefäßanordnungen unterschiedlicher Rastermaß stellt sich das besondere Problem dar eine Nadelanordnung zu schaffen, die geeignet ist, diese Gefäße zu entleeren und zu befüllen und auch gegenüber solchen abgedichtet werden kann.

Aus dem Stand der Technik ist keine Vorrichtung zur Durchführung des SPE- Verfahrens bekannt, die geeignet ist, mit einer zweidimensionalen Nadelanordnung die Substanzen aus zweidimensionalen Anordnungen von Probengefäßen unterschiedlicher Rastermaß aufzunehmen und unter Druck in eine zweidimensionale Kartuschenanordnung abzugeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einer zweidimensionalen Nadelanordnung zu schaffen, die geeignet ist, Substanzen aus einer zweidimensionalen Anordnung von Probengefäßen bzw.

Probengefäßkammern zu entnehmen und in eine zweidimensionale Anordnung von Kartuschen bzw. Kartuschenkammern unter Druck abzugeben. Die Anordnung der Probengefäße bzw. Probengefäßkammern und der Kartuschen bzw.

Kartuschenkammern soll zweckmäßigerweise aus 96,48 oder 24 Kartuschen bzw.

Kartuschenkammern bestehen, die zueinander Rastermaß aufweisen, gleich dem Rastermaß von handelsüblichen 96er Mikrotitrationsplatten, 48er oder 24er Multigefäßsystemen mit der Grundfläche von Mikrotitrationsplatten. Darüber hinaus soll die Möglichkeit bestehen, über jede einzelne Nadel oder Nadelgruppen andere Substanzen aufzunehmen.

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung zur automatischen Durchführung des SPE- Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 im Wesentlichen dadurch gelost, dass eine zweidimensionale Nadelanordnung mit Rastermaßen a x b vorhanden ist, aus der mittels einer Auswahlmechanik Nadelgruppen gebildet werden, mit Rastermaßen gleich a und b oder einem Vielfachen von a und b, so dass diese mit einem Vertikalantrieb verkoppelt wahlweise zur Substanzaufnahme abgesenkt werden können. Die Rastermaß können in Spalten-und Zeilenrichtung sowohl das gleiche als auch ein ungleiches vielfaches von a sein, was sich aus der Verwendung von Probengefäßen bzw. Probengefäßkammern mit einem rechteckigem Querschnitt ergibt. Um die aufgenommene Substanz unter Druck in die Kartuschen zu füllen, ist eine Kartuschendichtung vorhanden, welche die oberen Öffnungen der Kartuschen bzw. Kartuschenkammern auch mit unterschiedlichem Querschnitt mit einer planaren Dichtung und einer radialen Dichtung zum Umfang der Nadeln hin abdichtet.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

Dazu zeigen : Fig. 1 drei verschiedene Positionen der Registerschienen einer Auswahlmechanik zu den Nadeln der Nadelanordnung Fig. 2 ein Ausschnitt aus einer Vorrichtung im Zusammenspiel mit einem Kartuschenblock mit den Rastermaßen a x a

Fig. 3 ein Ausschnitt aus einer Vorrichtung im Zusammenspiel mit einem Kartuschenblock mit den RastermaBen 2a Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Durchführung des SPE- Verfahrens ist eine Vorrichtung, die sich anhand der unterschiedlichen Funktionen als Kombination mehrerer unterschiedlicher Module gut beschreiben lässt. Zu den erfindungswesentlichen Modulen : Auswahlmechanik und Kartuschendichtung kommen Module hinzu, wie sie aus dem Stand der Technik abgeleitet fachmännisch für eine erfindungsgemäße Vorrichtung optimiert wurden. Dies betrifft den kompletten Nadelkopf mit einem Nadelvertikalantrieb, eine Aushebe-und Transporteinrichtung für Gefäße wie Vorrats-und Abfallbehälter, Magazine mit Probengefäßen oder Kartuschen, sowie Mikrotitrationsplatten und andere Multigefäßsyteme im Mikrotitrationsplattenformat, wie Probengefäß-oder Kartuschenblöcke, sowie Speichereinheiten wie Stacker, Stackerkarussels oder sogenannte Hotels für die genannten Gefäße.

Funktionell wesentlich am Nadelkopf ist eine zweidimensionale, mittels eines Nadelvertikalantriebs vertikal bewegliche Nadelanordnung, mit vorzugsweise 96 Nadeln, die in einem Raster von 8 x 12 mit den Rastermaßen a x a angeordnet gleich dem Raster und den Rastermaßen einer 96er Mikrotitrationsplatte entsprechen. Jede einzelne Nadel bildet mit je einem Schlauchsystem, je einem Vorratsbehälter und je einer Pumpenspritze verbunden ein Spritzensystem. Es können mehrere Spritzensysteme mit einem Antrieb oder auch jedes Spritzensystem mit einem eigenen Antrieb verbunden sein. Entsprechend kann sowohl eine simultane Volumenaufnahme in alle Spritzensysteme, als auch eine gruppenweise Aufnahme oder Aufnahme in nur einzelne Spritzensysteme erfolgen. Zur Überwachung des Drucks verfügt jedes Spritzensystem über einen Drucksensor und ein Ventil, welches das System gegenüber Normaldruck der Umgebung öffnen kann. Die Druckspritze selbst verdrängt Luft oder ein Gas. Der Vorratsbehälter ist gegenüber der Druckspritze mit einem Spritzschutz und einem Aerosolfilter geschützt.

Der Nadelvertikalantrieb ist über eine Auswahimechanik mit den Nadeln verkoppelt.

Je nach Position der Auswahlmechanik sind verschiedene Nadelgruppen mit dem Nadelvertikalantrieb verkoppelt bzw. entkoppelt.

Im konkreten Ausführungsbeispiel wird eine erste Nadelgruppe von allen Nadeln (8x12) gebildet, d. h. die Nadelgruppe hat die RastermaBe a x a (a ist gleich dem Rastermaß einer 96er Mikrotitrationsplatte) die zweite bis fünfte Nadelgruppe wird gebildet von jeweils 24 Nadeln (4x6). Diese 24er Nadelgruppen haben Rastermaß von 2a x 2a, was dadurch erreicht wird, dass nur jede zweite Nadel in jeder Richtung der Nadelanordnung verkoppelt wird. Das höhere Rastermaß ermöglicht die Aufnahme und auch Abgabe in Gefäße mit einem größeren Querschnitt.

Die Auswahimechanik kann in anderen Ausführungsformen auch so ausgelegt sein, dass 6er Nadelgruppen mit einem Rastermaß von 4a x 4a, 12er Nadelgruppen mit dem Rastermaß von 2a x 4a usw. gebildet werden.

Eine vorteilhafte Ausführung für eine Auswahimechanik soll nachfolgend näher beschrieben werden. Zwischen den von zwölf Nadeln 4 gebildeten Spalten ist jeweils ein Stapel von drei übereinander liegenden in Spaitenrichtung verschiebbaren Registerschienen eingefügt. Jeder Stapel besteht aus einer ersten Registerschiene 1, an der über ihre Länge beidseitig jeweils gegenüberliegend zwölf Mitnehmernasen 11 mit einer Breite kleiner a/2 und im Rastermaß a zueinander ausgebildet sind, sowie einer zweiten und dritten Rasterschiene 2 ; 3 mit auf einer Seite ausgebildeten vier Mitnehmernasen 11 gleicher Breite, wie die der ersten Rasterschiene 1 und im Rastermaß von 2a zueinander ausgebildet. Die ersten Registerschienen 1 sind mit einem ersten, die zweiten 2 mit einem zweiten und die dritten 3 mit einem dritten Antrieb verbunden. Die Registerschienen 1 ; 2 ; 3 sind zueinander so positioniert, dass über die wahlweise Ansteuerung der drei Antriebe, welche jeweils aus einer Nullstellung heraus einen Schritt der Länge a/2 in eine Richtung im entgegengesetzten Richtungssinn bewirken, jeweils eine der fünf Nadelgruppen verkoppelt ist. Die Verkopplung entsteht jeweils durch die Anlage zweier Mitnehmernasen 11 an einem an je einer der Nadeln 4 zu diesem Zwecke ausgebildeten Bund 5.

In den Fig. 1.1 bis 1.3 sind die möglichen Positionen der einzelnen Registerschienen dargestellt. Fig. 1 zeigt die erste Registerebene, in der die ersten Registerschienen 1

in einer Nullstellung und in einer um das halbe Rastermaß a/2 verschoben positioniert sind. Während die Mitnehmernasen 11 in der Nullstellung mit keiner Nadel 4 in Kontakt stehen, liegen in der um a/2 verschobenen Position alle Mitnehmernasen 11 auf einem Bund 5 einer Nadel 4 an, so dass alle Nadeln 4 über zwei Mitnehmernasen 11 verkoppelt sind. Gleichzeitig befinden sich die zweiten und dritten Registerschienen 2,3 in ihrer Nullstellung. Zum Absenken einer der 24er Nadelgruppen müssen die ersten Registerschienen 1 in ihre Nullstellung zurück bewegt werden und die zweiten und dritten Registerschienen 2,3 in Eingriff mit den Nadeln 4 gebracht werden. Durch die jeweils spiegelsymmetrische Positionierung der Registerschienen 2,3 in der zweiten und dritten Registerebene, wie sie in den Fig. 1.2 und 1.3 aufgezeigt sind, ist nach Verschiebung der Registerschienen 2,3 aus der Nullstellung um a/2 oder-a/2 jeweils jede zweite Nadel 4 jeder zweiten Spalte verkoppelt. D. h. wenn die zweiten Registerschienen 2 um a/2 verschoben sind und sich die anderen Registerschienen 1,3 in ihrer Nullstellung befinden, sind die Nadeln 4 mit den Koordinaten B : d ; D : d ; B : f ; D : f u. s. w. verkoppelt. Bei Verschiebung um-a/2 ist entsprechend die Nadelgruppe mit den Nadeln 4 der Koordinaten A : d ; C : d ; A : f ; C : f u. s. w. verkoppelt. Analog wird eine Verkopplung der Nadeln 4 der Spalten c und e mit der Positionierung der dritten Registerschienen 3 bewirkt. Anstelle der drei genannten Antriebe können auch ein oder zwei Antriebe vorgesehen sein, die wahlweise die Registerschienen antreiben.

Die beschriebene Auswahlmechanik ist eine vorteilhafte robuste Ausführung und ermöglicht eine schnelle und sichere Nadelgruppenbildung. In Fig. 2 ist die Positionierung der Auswahlmechanik zu den Nadeln 4 und die Ausbildung der Bunde 5 an den Nadeln 4 in Seitenansicht dargestellt.

Unterhalb der Nadelanordnung befindet sich die Kartuschenabdichtung (Fig. 2), welche die Aufgabe hat, einen darunter positionierten Kartuschenblock 7 gegenüber dem Umfang der Nadeln 4 der Nadelanordnung abzudichten. Sie besteht aus zwei funktionell unabhängigen Dichtungen, einer planaren und einer radialen Dichtung. Die planare Dichtung wird von einer Dichtplatte 6 gebildet, deren Außenabmessungen auf die Außenmaße eines Kartuschenblocks 7

abgestimmt sind und die mit einer Lochanordnung von 96 Löchern, mit den Rastermaßen a x a zueinander angeordnet, versehen ist. Die Dichtplatte 6, z. B. bestehend aus einem Elastomer, ist fest mit einer ersten Druckplatte 8 verbunden, die ebenso wie eine zweite, darüber angeordnete Druckplatte 9, eine gleiche Lochanordnung aufweist wie die Dichtplatte 6.

Die Löcher weisen einen Durchmesser größer dem Nadeldurchmesser auf, damit die Nadeln 4 ungehemmt durch die Platten geführt werden können.

Die gesamte Kartuschenabdichtung ist vertikal beweglich, um sie vom Kartuschenblock 7 abzuheben bzw. auf diesem aufzusetzen. Darüber hinaus ist die zweite Druckplatte 9 zur ersten hin verschiebbar, um zwischen den beiden Druckplatten 8 ; 9 befindliche, jeweils eine Nadel 4 umschließende 0-Ringe 10 zu deformieren. Der Innendurchmesser der O-Ringe 10 wird mit geringer werdendem Abstand der Druckplatten durch den zunehmenden Druck kleiner und dichtet so die Nadeln 4 an ihrem Umfang ab.

Zur Vertikalbewegung der gesamten Kartuschenabdichtung und der zweiten Druckplatte 9 innerhalb der Kartuschenabdichtung können ein oder auch zwei Antriebe vorgesehen sein.

In einer zweiten in den Zeichnungen nicht dargestellten Ausführungsform einer Kartuschenabdichtung wird die radiale Dichtung, die im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel durch mechanischen Druck erzeugt wird, durch pneumatischen Druck erzeugt. Ansonsten analog im Aufbau zum beschriebenen Ausführungsbeispiel ist hier die zweite Druckplatte 9 zur ersten Druckplatte 8 in einem festen Abstand zu dieser angeordnet. Zwischen den beiden Druckplatten 8,9 befindet sich eine Druckkammer, in der über eine Pressluftsteuerung ein Überdruck erzeugt wird. Durch diese Kammer hindurch verlaufen 96 Schläuche, durch welche die Nadeln 4 geführt sind. Mit zunehmendem Überdruck in der Kammer werden die Schläuche eng um die Nadeln 4 angelegt und dichten die Nadeln 4 am Umfang ab.

Zum Lösen der vertikalen Dichtung wird die Druckkammer geöffnet oder ein Unterdruck angelegt.

Nach Abdichtung des Kartuschenblocks wird mittels Überdruck die zuvor über die Nadeln 4 aufgenommene Substanz durch die in den Kartuschen befindlichen Extraktionsphasen gedrückt.

Die noch nicht näher erläuterten Module der Gesamtvorrichtung wie Aushebe-und Transporteinrichtung und zur Ablage und Speicherung der verschiedensten Gefäße vorhandenen Speichereinheiten sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt und werden lediglich fachmännisch für eine erfindungsgemäße Vorrichtung optimiert.

Alle Gefäße, aus denen Substanzen aufgenommen werden bzw. in die Substanzen abgegeben werden, müssen, sofern sie nicht eine Öffnung größer der von der Nadelanordnung gebildeten Fläche aufweisen, in den Rastermaßen a x a oder einem vielfachen von a zueinander angeordnet sein, damit eine definierte Aufnahme und/oder Abgabe der Substanz jeweils mit einer Nadelgruppe erfolgen kann.

Vorteilhafterweise sind diese Gefäße Probengefäß-oder Kartuschenkammern von Probengefäß-oder Kartuschenblöcken. Die Blöcke können Spritzgussteile sein, deren Grundfläche in den Außenmaßen denen einer Mikrotitrationsplatte entsprechen und deren ausgebildete Kammern einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Derartige Blöcke sind besonders geeignet, da die oberen Öffnungen der Gefäße zwangsläufig in einer Ebene liegen und somit eine gleichmäßige planare Abdichtung ohne weitere Maßnahmen möglich ist.

Weniger geeignet, aber prinzipiell möglich ist, dass die Gefäßanordnung durch Einzelgefäße gebildet wird, die über die Anordnung in einem Magazin zueinander im Rastermaß a x b oder einem Vielfachen von a und b zueinander positioniert werden. Dabei können die Gefäße zur Aufnahme sowohl einen rechteckigen als auch runden Querschnitt aufweisen, da pro Gefäß mittels der Auswahimechanik nur eine Nadel mittig abgesenkt wird.

Bei der Abgabe unter Druck in Kartuschen bzw. Kartuschenkammern könnte hingegen ein runder Querschnitt zumindest bei Anordnung in den Rastermaßen

ungleich a x b problematisch sein. Es muss dann über die Dimensionierung des Durchmessers abgesichert sein, dass bei Auflage der Kartuschendichtung auf den oberen Öffnungen der Kartuschen, an denen grundsätzlich ein Bund ausgebildet ist, alle Löcher der Dichtplatte im Innenquerschnitt der Kartuschen liegen, um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten.

Bei der Verwendung eines Kartuschenblocks mit den Rastermaßen a x a ist aus Fig.

2 deutlich zu erkennen, dass jeweils eine der Nadeln 4 durch die Kartuschendichtung hindurch in je eine Kartuschenkammer ragt. Sind die Rastermaß des Kartuschenblocks gleich 2a x 2a wie in Fig. 3 dargestellt, ragen jeweils vier Nadeln 4 in je eine Kartuschenkammer. Die Kartuschenkammern können unter Druck sowohl über jeweils alle vier Nadeln 4 befüllt werden oder über wenigere, auch nur eine Nadel 4, da die einzelnen Nadeln 4 mit ihrem jeweils zugehörigem Spritzensystem für sich ein druckdichtes geschlossenes Gebilde darstellen.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen a Rastermaß der in einer Reihe angeordneten Nadeln b Rastermaß der in einer Spalte angeordneten Nadeln 1 erste Registerschiene 2 zweite Registerscheine 3 dritte Registerschiene 4 Nadel 5 Bund 6 Dichtplatte 7 Kartuschenblock 8 erste Druckplatte 9 zweite Druckplatte 8.0-Ring 9. Mitnehmernasen