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Title:
METHOD AND DEVICE FOR STORING AND DISPENSING SMALL QUANTITIES OF LIQUIDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/094995
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the invention, particularly small quantities (10) of liquids (3) that are to be dispensed, in particular in parallel dispensing steps in microtest plates, are stored in compressible tubular containers. To dispense said liquid, an end region (5) of the tubular container is separated, creating a new, open end region (5') with a defined level of liquid (F). A predetermined length (1) of said new end region (5') is compressed to dispense the liquid contained in said length. The container is then advanced and the compressed end region is separated again, producing a new, open end region with a defined level of liquid (F), which is then compressed for the subsequent dispensing step. The use of capillary tubes as containers permits the smallest quantities of liquid to be dispensed and said quantities can be reproduced extremely accurately. The device for carrying out the dispensing steps is simple and the liquid can be stored for long periods in the container between the dispensing steps without any problems.

Inventors:
BUERGISSER ERNST (CH)
Application Number:
PCT/CH2004/000753
Publication Date:
October 13, 2005
Filing Date:
December 24, 2004
Export Citation:
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Assignee:
EPR LABAUTOMATION AG (CH)
BUERGISSER ERNST (CH)
International Classes:
B01J19/00; B01L3/02; B01L99/00; (IPC1-7): B01L3/02; B01J19/00; B01L11/00
Domestic Patent References:
WO2002087760A12002-11-07
Foreign References:
US4320787A1982-03-23
US6596237B12003-07-22
EP0894532A21999-02-03
Attorney, Agent or Firm:
Frei, Patentanwaltsbüro (8032 Zürich, CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
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 DispensierEnde des Behälters (41) ein Endbereich (5) abgetrennt wird und dadurch ein neuer Endbereich (5') geschaf¬ fen wird, der offen ist und in dem die Flüssigkeit einen definierten Flüssig¬ keitsspiegel (F) bildet, und dass dann durch Zusammenpressen des neuen End¬ bereichs (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 DispensierEnde 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.
5. 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.
6. 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 ent¬ lassen 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 Endbe¬ reich (5) nach der Abtrennung in eine Entsorgeposition bewegt und dort ent¬ sorgt 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 Positio¬ nieren 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 Zusammen¬ pressen 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 DispensierEndes (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 DispensierEnden (1) der Behälter (41) in einer Reihe oder Matrix angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe oder Matrix an SBSNormen 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) gespei¬ chert sind.
16. Schlauchartiger, zυsammenpressbarer, mit einer Flüssigkeit (3) gefüllter Be¬ hälter (41) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14.
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 Pa¬ tentansprüche. 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 Sub¬ stanzbibliotheken notwendig ist.

Substanzbibliotheken enthalten grosse Zahlen verschiedener Substanzen, beispiels¬ weise 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 bestimm¬ te, 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 durchge¬ führt. 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 wei¬ sen 96, .384 oder 1556 Kavitäten auf (gemäss Normen der Society for Biomolecular Screening, SBS). Zur parallelen Behandlung von in den Kavitäten enthaltenen Pro¬ ben werden üblicherweise Anordnungen von Instrumenten verwendet, die auf die Testplatten bzw. auf den Raster der Kavitätenanordnung auf den Testplatten abge¬ stimmt 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 Behand¬ lungsschritten relativ zur Testplatte verschoben werden.

Zur Entnahme von Flüssigkeiten aus Kavitäten von Testplatten werden beispielswei¬ se Anordnungen von Pipetten oder Anordnungen von kapillarenartigen oder nadelar¬ tigen Instrumenten in die Proben eingetaucht, wobei die Flüssigkeiten aktiv in die Pipetten eingesaugt werden, passiv in die Kapillaren hochsteigen oder die nadelarti¬ gen 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 Kapillarenanordnun¬ gen 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), An¬ ordnungen 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 For¬ mat 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 Sub¬ stanz, beispielsweise in Dimethylsulfoxid gelöst, aufbewahrt wird. Derartige Biblio¬ theken 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 gela¬ gert. Für die Entnahme von Substanzen werden die Bibliotheksplatten aus der Schutzgasatmosphäre entnommen und mindestens soweit aufgewärmt, dass die Sub¬ stanzlösungen 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 Lösun¬ gen 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 Schutzgasat¬ mosphäre 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, son¬ dern es bedeutet auch, dass eine gegenseitige Verunreinigung der Bibliotheksubstan¬ zen 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 ge¬ speichert 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 Sub¬ stanzbibliotheken und mit der Entnahme von Probemengen aus Substanzbibliotheken sondern für jede Anwendung verwendbar sein, in der kleine bis kleinste Flüssig¬ keitsmengen 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 ge¬ schlossen und vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt sind. Für die Dispensierung ei¬ ner 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 zusammenge- presst, 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 abge¬ schleudert, 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 not¬ wendig, 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 Ab¬ trennung entstehende Flüssigkeitsspiegel immer gleich ist. Auch die Zusammenpres¬ sung muss 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 unab¬ hängig 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 En¬ de.

Wenn das Dispensier-Ende des Behälters zwischen aufeinanderfolgenden Dispen¬ sierschritten 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 Mate¬ rial, beispielsweise aus einem flexiblen Kunststoffpolymer, welches sich vorzugs- weise durch Wärme und/oder Druck verschliessen, z.B. verschweissen, lässt. Bei¬ spielsweise sind als schlauchartige Behälter Kapillarrohre, Mikrokapillarrohre oder hohle faseroptische Fasern verwendbar, wie sie im Handel erhältlich sind. Die Be¬ hälter können die Form von Hohlzylindern mit rundem, ovalem oder auch polygo¬ nalem 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 bevorzug¬ ten Bereich von 0.5 - 5mm, z.B. bei lmm. Typische in einem Dispensierschritt ab¬ zugebene Aliquote haben beispielsweise ein Volumen von 1 - 1000 Nanoliter, z.B. 50 Nanoliter.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wird das Dispensier-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 defi¬ nierten 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 berϋhrungsfreie 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 Dispen¬ sierschritt, in dem wieder abgetrennt, zusammengepresst und gegebenenfalls wieder verschlossen und vorgeschoben wird.

Für die erfindungsgemässe Speicherung und Dispensierung verwendete schlaucharti¬ ge 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 Substanzbi¬ bliotheken 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 schlauchar¬ tigen 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 bei¬ spielsweise 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 Flüs¬ sigkeitsmengen aus. Zum einen ermöglichen sie eine sehr genaue und gut reprodu¬ zierbare 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 Pi¬ petten und keine Pipettenspitzen benötigt. Die schlaucharigen Behälter stellen ein billiges Einwegmaterial dar und die Dispensier-Vorrichtung ist verglichen mit be¬ kannten 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 gegen¬ über dem Stand der Technik ein geringeres Gesamtlagervolumen (z.B. 10-fach) er¬ reicht werden.

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

Fig. Ia-If 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 Vorrich¬ tung, 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 Ia-Ie zeigen im Schnitt das Dispensier-Ende 1 eines schlauchartigen Be¬ hälters, der im wesentlichen ein flexibler, zusammenpressbarer Schlauch ist und mit einer Flüssigkeit 3 gefüllt ist. Von der Flüssigkeit 3 werden Einzeldosen 10 dispen¬ siert. Das Dispensier-Ende 1 wird durch eine im wesentlichen einteilige, stationäre Führung 2 in einer vorgegebenen Position gehalten, wofür die Führung 2 eine ent¬ sprechende 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 Ab¬ trennung entsteht die in Fig. Ib gezeigte Ausgangssituation für die eigentliche Dis¬ pensierung 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 Positi¬ on hat und dass der gesamte, durch den Verschluss veränderte Schlauchbereich ab¬ getrennt wird. Der Flüssigkeitsspiegels F kann in Abhängigkeit von der Kapillar¬ kraft, 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 je¬ doch immer gleich, d.h. insbesondere möglichst unabhängig vom Füllstand des Be¬ hälters, 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 Ib,Ic) 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. Id) 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 Id 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 Ausgangs¬ position zurückbewegt, wie dies in Fig. Ie (im wesentlichen wie Fig. Ia) dargestellt ist. Die Vorrichtung ist damit für einen nächsten Dispensierschritt (Abtrennen, Zu¬ sammenpressen, Vorschieben) bereit.

Das in den Figuren Ia bis Ie gezeigte Verfahren eignet sich besonders für sehr emp¬ findliche Substanzen, die möglichst gänzlich ohne Kontakt zur Umgebungsluft blei- 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 wert¬ vollen Substanzen gefüllt sind, von denen in längeren Zeitabständen Aliquote ent¬ nommen werden.

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

Figuren 2a-2b zeigen eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfah¬ rens. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den Figu- ren Ia-If. In dieser Verfahrensvariante wird nach dem Zusammenpressen des Endbe¬ reichs 5 und nach dem Vorschieben des Behälters, welche Verfahrensschritte im we¬ sentlichen wie in Fig. Ia-Ic 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 Rück¬ stellung des Pressmittels 4 erst unmittelbar vor dem nächsten Zusammenpressen durchgeführt, so dass das Diepensier-Ende des Behälters zwischen Dispensierschrit¬ ten 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 Pressmittel- rückstellung beispielsweise seitlich wegzubewegen und an einer Entsorgungsstelle neben der Dispensierposition zu entsorgen.

Figuren 3a-3d zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Ver¬ fahrens, 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 Press¬ mittel). 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 weite¬ re 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 Dis- pensier-Ende entsorgt werden, wofür ein Entsorgungsgefäss entsprechend positio¬ niert wird. Figur 4 zeigt die wichtigsten Elemente einer für eine Parallel-Dispensierung ausge¬ rüsteten Vorrichtung gemäss Erfindung. Die Vorrichtung weist eine Mehrzahl von mit je einer Flüssigkeit gefüllten, schlauchartigen Behältern 41 auf, die für die Dis¬ pensierung 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 Ia-If 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 Mi¬ krotestplatte 48 zugewandten Seite der Führungsplatte 42 sind als Pressmittel zwei Pressbalken 44.1 und 44.2 angeordnet, wobei die Pressbalken in y-Richtung minde¬ stens 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 Vorschie¬ ben 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 abgetrenn¬ ten Endbereiche beispielsweise in y-Richtung bis neben die Mikrotestplatte 48 (Ent¬ sorgungsstelle) 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 bei¬ spielhafte 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 zusammenge- presst dargestellt ist. In Fig. 5b sind die beiden Pressbalken 44.1 und 44.2 strich¬ punktiert auch in einer auseinander gefahrenen, also nicht pressenden Stellung darge¬ stellt.

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 ge¬ nannten zwei Bereichen erlaubt eine Trennungslinie unmittelbar über dem Führungs¬ bereich 4.2, wobei trotzdem in einem Bereich abgetrennt wird, in dem der Behälter nicht durch Zusammenpressung und/oder Verschweissung verändert ist. Die im Füh¬ rungsbereich 4.2 vorzusehenden Ausnehmungen in den Pressbalken 44.1 und 44.2 sind an den Querschnitt durch den schlauchartigen Behälter anzupassen, die Aus¬ nehmungen 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 wesent¬ lichen flachen Trägerplatte 60 positioniert, gegebenenfalls zwischen zwei solchen Trägerplatten 60 und 61, wie dies in der Figur 6b angedeutet ist. Die Nut 59 ist bei¬ spielsweise wie dargestellt spiralförmig und führt an mindestens einer Stelle an den Rand der Trägerplatte 60, von wo der Behälter zu Führung 2 und Pressmittel 4 reicht. Die Trägerplatten 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 grosse¬ ren Durchmessern einsetzbar, wobei es dann aber selbstverständlich unabdingbar ist, dass das nicht als Dispensier-Ende verwendete Behälterende verschlossen ist. Gro¬ ssere Schlauchdurchmesser sind insbesondere auch möglich bei Flüssigkeiten mit höherer Viskosität.