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Title:
METHOD AND DEVICE FOR STORING AND DOSING SMALL QUANTITIES OF LIQUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/087760
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the invention, dosing plates (2) with capillary openings (3) are used for storing and dosing small quantities of liquid, particularly for substance libraries and for the parallel withdrawal of samples from substance libraries. Said dosing plates are stacked one on top of the other so that the capillary openings (3) of the individual dosing plates (2) are aligned with one another whereby forming capillary openings (3') that pass through the plate stack (1). These capillary openings (3') that pass through the plate stack (1) are filled with liquid and form the liquid reservoir. For effecting dosing, the dosing plates (2) are separated individually from the plate stack (1), and the quantities of liquid located inside the capillary openings (3) are ejected. The capillary openings (3) of the dosing plates (2) are arranged, for example, in a pattern that corresponds to the pattern of the cavities (5) of standardized test plates (4), and the quantities of liquid are ejected into these cavities (5). The method enables a parallel, precise dosing of a large number of quantities of liquid of 0.1 $g(m)l or less.

Inventors:
BUERGISSER ERNST (CH)
Application Number:
PCT/CH2002/000218
Publication Date:
November 07, 2002
Filing Date:
April 19, 2002
Export Citation:
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Assignee:
EPR LABAUTOMATION AG (CH)
BUERGISSER ERNST (CH)
International Classes:
B01L3/00; B01L3/02; (IPC1-7): B01L3/00; G01N1/00
Domestic Patent References:
WO1999034920A11999-07-15
WO2000056456A12000-09-28
Foreign References:
EP0776700A11997-06-04
US4111754A1978-09-05
Attorney, Agent or Firm:
Frei, Patentanwaltsbüro (Zürich, CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Speicherung und Dosierung von kleinen Flüssigkeitsmengen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Dosierplatten (2) mit je mindestens einer die Dosierplatte (2) im wesentlichen parallel zu ihrer Dicke durchdringenden Kapillaröffnung (3) mit einem vorgegebenen Volumen, derart zu einem Plattenstapel (1) aufeinander geschichtet wird, dass die Kapillaröff nungen (3) der einzelnen Dosierplatten (2) aufeinander ausgerichtet sind und mindestens eine den Plattenstapel (1) durchdringende Kapillaröffnung (3') bil den, dass die mindestens eine den Plattenstapel (1) durchdringende Kapillar öffnung (3') mit Flüssigkeit gefüllt wird, dass eine Dosierplatte (2) vom Plat tenstapel (1) separiert wird und dass die in der mindestens einen Kapillaröff nung (3) der separierten Dosierplatte (2) positionierte Flüssigkeitsmenge aus der Kapillaröffnung (3) gestossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dosierplatte (2) eine Mehrzahl von Kapillaröffnungen (3) aufweist und dass in jede einen Plattenstapel (1) durchdringende Kapillaröffnung (3') eine andere Flüssigkeit gefüllt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Flüssigkeiten Lösungen verschiedener Substanzen einer Substanzbibliothek sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Plattenstapel (1) mit gefüllten Kapillaröffnungen (3') in einer Inertgasatmo sphäre aufbewahrt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeiten in den den Plattenstapel (1) durchdringenden Kapillaröffnungen (3') in einem gefrorenen Zustand sind, wenn für eine Dosierung eine Dosierplatte (2) vom Plattenstapel (1) separiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Kapillaröffnungen (3) der Dosierplatten (2) einer Anord nung von Kavitäten (5) auf Testplatten (4) entspricht und dass die Flüssig keitsmengen aus den Kapillaröffnungen (3) von Dosierplatten (2) in die Kavi täten (5) von Testplatten (4) ausgestossen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in der mindestens einen Kapillaröffnung (3) von Dosierplatten (2) positio nierte Flüssigkeitsmenge durch einen Druckunterschied, durch abrupte Brem sung einer Bewegung der Dosierplatte (2), durch Beschleunigung der Dosier platte (2), durch mechanische Mittel oder durch Ausspülen mit einem Fluid ausgestossen werden.
8. Anordnung zur Speicherung und Dosierung von kleinen Flüssigkeitsmengen gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Dosierplatten (2) mit je mindestens einer im wesentlichen parallel zur Dicke der Dosierplatte (2) ausgerichteten, die Dosierplatte (2) durchdringenden Kapillaröffnung (3), welche Dosierplatten (2) derart zu Plattenstapeln (1) stapelbar sind, dass die mindestens eine Kapil laröffnung (3) der gestapelten Dosierplatten (2) aufeinander ausgerichtet sind und eine den Plattenstapel (1) durchdringende Kapillaröffnung (3') bilden, durch Mittel zum Füllen der den Plattenstapel (1) durchdringenden mindestens einen Kapillaröffnung (3') mit Flüssigkeit, durch Mittel zum Separieren von Dosierplatten (2) mit flüssigkeitsgefüllter Kapillaröffnung (3) vom Plattensta pel (1) und durch Mittel zum Ausstossen der in der Kapillaröffnung (3) der vom Plattenstapel (1) separierten Dosierplatte (2) positionierten Flüssigkeits menge.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierplatten (2) eine Anordnung von Kapillaröffnungen (3) aufweisen, die der Anordnung von Kavitäten (5) auf genormten Testplatten (4) entspricht.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierplatten (2) 0,5 bis 2 mm dick sind.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaröffnungen (3) der Dosierplatten (2) ein Volumen von 0,1p1 oder mehr aufweisen.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierplatten (2) aus Kunststoff, Metall, Glas, Keramik oder aus ei nem Halbleitermaterial bestehen.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierplatten (2) für eine möglichst kleine Benetzbarkeit beschichtete oder behandelte Oberflächen aufweisen.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberflächen der Kapillaröffnungen (3) der Dosierplatten (2) für eine möglichst gute Benetzbarkeit beschichtet oder behandelt sind.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen (25) der Kapillaröffnungen (3) mindestens auf der einen Seite der Dosierplatten (2) als Ausformungen mit scharfen Kanten (23) ausge bildet sind.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen (25) der Kapillaröffnungen (3) der Dosierplatten (2) als Ausrichtmittel ausgebildet sind.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaröffnungen (3) der Dosierplatten (2) derart ausgestaltet sind, dass sich in den einen Plattenstapel (1) durchdringenden Kapillaröffnungen (3') zwischen aufeinander liegenden Dosierplatten (2) Verengungen bilden.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Füllen der mindestens einen, den Plattenstapel (1) durch dringenden Kapillaröffnung (3') mindestens eine, gegen den Plattenstapel (1) pressbare Füllpipette (30) oder ein Mittel zur Positionierung von Flüssig keitstropfen (35) auf oberen Mündungen (25) von einen Plattenstapel (1) durchdringenden Kapillaröffnungen (3') aufweist.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Ausstossen der Flüssigkeitsmenge aus der mindestens ei nen Kapillaröffnung (3) der vom Plattenstapel (1) separierten Dosierplatte (2) für die Erzeugung eines Druckunterschiedes zwischen den beiden Seiten der Dosierplatte (2) ausgerüstet ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Ausstossen der Flüssigkeitsmenge aus der mindestens ei nen Kapillaröffnung (3) der vom Plattenstapel (1) separierten Dosierplatte (2) mindestens eine in die Kapillaröffnung (3) einführbare Nadel (43) aufweist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Ausstossen der Flüssigkeitsmenge aus der mindestens ei nen Kapillaröffnung (3) der vom Plattenstapel (1) separierten Dosierplatte (2) für eine Plattenbeschleunigung und/oder eine abrupte Plattenbremsung ausge rüstet ist.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Ausstossen der Flüssigkeitsmenge aus der mindestens ei nen Kapillaröffnung (3) der vom Plattenstapel (1) separierten Dosierplatte (2) für das Ausspülen der Kapillaröffnung (3) mit einem Fluid ausgerüstet ist.
23. Dosierplatten (2) zur Speicherung und Dosierung von Flüssigkeiten, welche Dosierplatten mindestens eine im wesentlichen parallel zu ihre Dicke durch dringende Kapillaröffnung (3) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierplatten (2) Ausrichtmittel aufweisen für eine Stapelung von gleichen Dosierplatten (2) derart, dass die mindestens eine Kapillaröffnung (3) der ge stapelten Dosierplatten (2) aufeinander ausgerichtet sind, und dass die Dosier platten Mittel zur Kapillarbremsung zwischen gestapelten Dosierplatten auf weisen.
24. Dosierplatten (2) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anordnung von Kapillaröffnungen (3) aufweist, die einer Anordnung von Ka vitäten (5) auf genormten Testplatten (4) entspricht.
25. Dosierplatten (2) nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekenn zeichnet, dass die Mündungen (25) der Kapillaröffnungen (3) zur Bildung von Verengungen in einer einen Stapel (1) von Dosierplatten (2) durchdringenden Kapillaröffnung (3') ausgebildet sind.
Description:
VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUR SPEICHERUNG UND DOSIERUNG VON KLEINEN FLÜSSIGKEITSMENGEN

Die Erfindung liegt auf dem Gebiete der chemisch/biologischen Analytik und betrifft ein Verfahren und eine Anordnung nach den Oberbegriffen der entsprechenden Pa- tentansprüche. Verfahren und Anordnung dienen zur Speicherung und Dosierung von kleinen Flüssigkeitsmengen, insbesondere zur parallelen Dosierung kleiner Mengen von verschiedenen Flüssigkeiten, wie dies beispielsweise für die Bereitstel- lung von Proben durch Entnahme von gelösten Substanzen aus Substanzbibliotheken notwendig ist.

Substanzbibliotheken enthalten grosse Zahlen verschiedener Substanzen, beispiels- weise durch kombinatorische Chemie hergestellte chemische Verbindungen. Aus ei- ner derartigen Substanzbibliothek, in der die Substanzen meist in gelöster Form ge- lagert sind, wird für spezifische, biologische oder pharmazeutische Tests von allen Substanzen oder von einer ausgewählten Zahl der Substanzen je eine bestimmte, üb- licherweise 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 Platten haben vorzugsweise eine genormte Form und weisen 96,384 oder 1536 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 oder verschiedene Gruppen der Kavitäten oder auch einzelne Kavitäten nacheinander und nach je einer entsprechen- den Verschiebung der Instrumentenanordnung relativ zur Testplatte behandelt wer- den.

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 die Abgabe der mit den Instrumentenanord- nungen entnommenen Flüssigkeiten werden diese aus Pipetten oder Kapillaren aus- gestossen oder von nadelartigen Instrumenten durch Kontakt mit einer möglichst ad- hesiv 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-0363450 bzw. US-5193403 (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), 384 Kavitäten (eine Testplatte aus vier Bibliotheksplatten) oder 1536 Kavitäten (eine Testplatte aus 16 Bibliotheksplatten) transferiert werden, wobei die Pipetten nach jedem Dosierschritt 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 Dosierungen (Abgabe eines Aliquots) bis hinunter zu Flüssigkeitsmengen von ca. 5pu1. Üblicherweise wer- den Bibliotheksplatten verwendet, in deren Kavitäten bei der Erstellung der Biblio- thek ca. 100gel 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 Bi- bliotheksplatten, 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.

Auch nach der Abgabe haftet an den Pipetten Lösung, die weggespült wird. Dies be- deutet nicht nur, dass bei jeder Aufnahme/Abgabe von den Bibliothekssubstanzen etwas verloren geht, sondern es bedeutet auch, dass eine gegenseitige Verunreini- gung der Bibliotheksubstanzen nicht vollständig ausgeschlossen werden kann.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein Verfahren und eine Anordnung zum Speichern und Dosieren von kleinen Flüssigkeitsmengen aufzuzeigen, wobei es mit dem Verfahren und der Anordnung möglich werden soll, Flüssigkeitsmengen bis hinunter zu 0, lgl oder noch weniger genau und berührungsfrei zu dosieren und gro- sse Zahlen derartiger Dosierungen parallel durchzuführen. Dabei soll der Verlust an Flüssigkeiten und die gegenseitige Verschmutzung von nacheinander dosierten Flüs- sigkeiten deutlich kleiner sein als dies bei Verwendung der bekannten Pipettenan- ordnungen der Fall ist. Die genannte gegenseitige Verschmutzung soll vernachläs- sigbar werden. Verfahren und Anordnung gemäss Erfindung sollen es erlauben, Sub- stanzbibliotheken aufzubauen und zu nutzen, wobei in den Substanzbibliotheken re- lativ grosse Substanzmengen gelagert werden können, so dass von jeder Substanz sehr viele Proben erstellbar sind, ohne dass dies zu einer Beeinträchtigung der Sub- stanzen führt. Verfahren und Anordnung gemäss Erfindung sollen aber nicht nur im Zusammenhang mit Substanzbibliotheken und mit der Entnahme von Probemengen aus Substanzbibliotheken sondern für jede Anwendung, in der kleinste Flüssigkeits- mengen dosiert, insbesondere parallel dosiert werden sollen, verwendbar sein.

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

Gemäss Erfindung werden für die Speicherung und Dosierung von Flüssigkeiten Do- sierplatten mit je mindestens einer durch die Dosierplatte verlaufenden Kapillaröff- nung mit vorgegebenem Volumen, vorteilhafterweise mit je einer Mehrzahl derarti- ger Kapillaröffnungen verwendet. Eine Mehrzahl von solchen Dosierplatten wird derart gestapelt, dass die Kapillaröffnungen der einzelnen Platten genau aufeinander ausgerichtet sind. Die aufeinander ausgerichteten Kapillaröffnungen eines solchen Plattenstapels werden dann mit Flüssigkeit gefüllt, wobei beispielsweise lediglich die eine äussere Öffnung der durch den Plattenstapel verlaufenden Kapillaröffnungen auf der Stapeloberfläche mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird und die Flüssigkeit

durch die Kapillarwirkung, gegebenenfalls unterstützt durch einen Druckunterschied, in die Öffnung und durch den Stapel gezogen wird.

Für die Speicherung werden die Dosierplatten als Stapel gelagert, in welchen Stapeln die Kapillaröffnungen der einzelnen Dosierplatten aufeinander ausgerichtet sind und die so gebildeten, den Stapel ganz durchdringenden Kapillaröffnungen mit Flüssig- keit gefüllt sind. Dabei schliesst jede Platte die Kapillaröffnungen der benachbarten Platten und es muss lediglich auf den Stirnseiten des Plattenstapels beispielsweise eine Blindplatte für die Abdeckung der Kapillaröffnungen der im Stapel zu äusserst positionierten Dosierplatten eingesetzt werden.

Für die Dosierung wird je eine Dosierplatte vom Stapel abgetrennt und werden die in den Kapillaröffnungen dieser Dosierplatte positionierten Flüssigkeitsmengen aus den Kapillaröffnungen ausgestossen durch einen Druckunterschied zwischen den beiden Plattenseiten, durch schockartige Verzögerung der Platte, durch Beschleunigung (Zentrifugieren) der Platte, durch Verdrängung mit einer anderen Flüssigkeit oder durch Ausstossen mit mechanischen Mitteln. Die derart abgegebenen Flüssigkeits- mengen entsprechen dem Volumen der Kapillaröffnungen der Platte. Für eine Mehr- fachdosierung wird der Dosierschritt mit weiteren einzelnen Dosierplatten repetiert oder wird eine entsprechende Anzahl von Dosierplatten als Stapel der Entnahme un- terzogen.

Für die Separierung von Dosierplatten von einem Plattenstapel ist es nicht relevant, ob die ursprünglich flüssig in die Kapillaröffnungen eingeführten Substanzen in ei- nem flüssigen oder in einem festen (gefrorenen) Zustand sind. Damit die Dosierung aber reproduzierbar ist, ist es wichtig, die Separierung bei einer immer gleichen Temperatur vorzunehmen.

In einer Substanzbibliothek werden also nach dem erfindungsgemässen Verfahren die Substanzen nicht mehr in Kavitäten von Testplatten sondern in aufeinander aus- gerichteten Kapillaröffnungen von aufeinander gestapelten Dosierplatten aufbewahrt.

Dabei werden vorteilhafterweise für jeden Dosierschritt einzelne Dosierplatten aus der Bibliothek entnommen, so dass jede in der Bibliothek vorgebildete Dosis nur einmal aus der Schutzgasatmosphäre der Bibliothek entfernt und/oder in eine Umge- bung höherer Temperatur gebracht werden muss, was auch im Falle von empfindli- chen Substanzen Bibliotheken mit relativ grossen Substanzmengen möglich macht.

Die Dosierplatten sind beispielsweise 0,5 bis 2 mm dick, die Kapillaröffnungen ha- ben beispielsweise einen runden Querschnitt von 0,05 bis 1mm2. Bei einer Platten- dicke von lmm sind für Flüssigkeitsmengen von 0, 1k1 Kapillaröffnungen mit einem Durchmesser von 0,36mm vorzusehen.

Bei einer passiven Befüllung der Kapillaröffnungen eines Plattenstapels von unten ist die Höhe des Plattenstapels begrenzt durch die kapillare Steighöhe, die ihrerseits ab- hängig ist vom Querschnitt der Kapillaröffnungen und vom Verhältnis der Kohäsion in der Flüssigkeitsoberfläche und der Adhäsion zwischen Flüssigkeit und Kapilla- renwand, wobei die Kapillarenwand durch die Flüssigkeit benetzbar sein muss. Die Steighöhe ist bei einer vorgegebenen Paarung von Flüssigkeit und Kapillarenwand umgekehrt proportional zum Radius der Kapillaröffnung. Für das System Was- ser/Glas beträgt der Proportionalitätsfaktor etwa 15.

Die Dosierplatten bestehen beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff, aus Glas, Metall, Keramik oder aus einem Halbleitermaterial. Die Kapillaröffnungen werden beispielsweise mit einem Laser gebohrt oder geätzt (Plasmaätzen oder Nass- ätzen). Die Platten können aber beispielsweise auch in einem Spritzgussverfahren beispielsweise aus Polypropylen bereits mit den Kapillaröffnungen hergestellt wer-

den. Gegebenenfalls sind die Innenoberflächen der Kapillaröffnungen für eine gute Benetzbarkeit zu behandeln oder mit einem weiteren Material zu beschichten.

Diejenigen Oberflächen der Dosierplatten, mit denen diese in den Plattenstapeln an- einander liegen, sind derart auszugestalten, dass zwischen aufeinandergelegten Plat- ten möglichst keine Kapillarwirkung entsteht, durch die in nebeneinanderliegenden Kapillaröffnungen positionierte Substanzen miteinander in Kontakt kommen könn- ten. Eine solche Kapillarbremsung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die genannten Oberflächen der Dosierplatten eine sehr kleine Oberflächenrauheit aufweisen und vorteilhafterweise von der zu dosierenden Flüssigkeit nicht oder sehr wenig benetzbar sind. Die gewünschte, geringe Benetzbarkeit dieser Oberflächen kann ebenfalls mit einer geeigneten Oberflächen-Behandlung oder-Beschichtung erreicht werden. Es können auch mechanische Kapillarbremsen in Form von bei- spielsweise scharfen Kanten um die Mündungen der Kapillaröffnungen vorgesehen werden.

Für eine exakte Trennung der in den Kapillaröffnungen durch einen Stapel von Do- sierplatten verlaufenden Substanzsäulen bei der Separierung der Dosierplatten ist es insbesondere für gefrorene derartige Substanzsäulen von Vorteil, wenn durch ent- sprechende Ausgestaltung der Mündungen der Kapillaröffnungen eine Art Soll- bruchstellen in den Säulen erzeugt werden.

Die Anordnung der Kapillaröffnungen auf den Platten entspricht vorteilhafterweise der Anordnung von Kavitäten auf Testplatten, in die die Flüssigkeiten zu dosieren sind. Für eine Dosierung in Testplatten beispielsweise gemäss SBS-Normen weisen also die Dosierplatten eine rasterartige Anordnung von 12x8,24x16 oder 48x32 Ka- pillaröffnungen mit Rastermassen von 9mm, 4,5rnm oder 2,25mm auf.

Verfahren und Anordnung gemäss Erfindung werden anhand der folgenden Figuren mehr im Detail beschrieben. Dabei zeigen : Figur 1 die Anwendung von Verfahren und Vorrichtung gemäss Erfindung für die Speicherung von Substanzen in Substanzbibliotheken und für die Dosierung von kleinen Mengen der Bibliothekssubstanzen in Kavitäten von Testplat- ten ; Figuren 2 bis 4 Schnitte durch beispielhafte Ausführungsformen von Dosierplatten in einem grösseren Massstab ; Figuren 5 und 6 beispielhafte Anordnungen zum Füllen der aufeinander ausgerich- teten Kapillaröffnungen eines Plattenstapels ; Figuren 7 bis 10 beispielhafte Anordnungen zur Abgabe der Flüssigkeitsdosen aus Kapillaröffnungen von Dosierplatten.

Figur 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen, dreidimensionalen Darstellung einen Plattenstapel 1 von Dosierplatten 2, in welchem Plattenstapel 1 die Kapillaröffnun- gen 3 der Dosierplatten 2 aufeinander ausgerichtet sind und den Plattenstapel 1 durchdringende Kapillaröffnungen 3'bilden, die mit Flüssigkeit gefüllt sind. Ferner zeigt die Figur eine vom Plattenstapel 1 abgehobene Dosierplatte 2, die für die Ab- gabe der Flüssigkeitsmengen aus ihren Kapillaröffnungen 3 auf einer Testplatte 4 mit Kavitäten 5 positioniert ist.

Der Plattenstapel 1 ist beispielsweise auf einer entsprechend gelochten Unterlage 10 positioniert. Als Ausrichtmittel sind auf der Unterlage 10 beispielsweise Richtbolzen 11 befestigt und weisen die Dosierplatten 2 zusätzlich zu den Kapillaröffnungen 3 Richtbohrungen 12 auf, in die die Richtbolzen 11 eingreifen. Damit die Dosierplatten

2 einfach vom Plattenstapel 1 separiert (Pfeil S) werden können, weisen sie vorteil- hafterweise Separiermittel auf, beispielsweise wie in der Figur 1 dargestellt, abge- schrägte Kantenbereiche 13, die ein Untergreifen jeder Platte mit einem geeigneten Werkzeug erlauben. Als Separiermittel können auch alternierende Randmuster vor- gesehen werden.

Figuren 2 bis 4 zeigen in einem grösseren Massstab als Figur 1 Schnitte durch Do- sierplatten 2 mit verschieden ausgestalteten Kapillaröffnungen 3.

Figur 2 zeigt eine Dosierplatte 2, die aus einem Grundmaterial 20 besteht und die auf ihren Oberflächen als Kapillarbremse mit einem nicht oder wenig benetzbaren Material 21, in den Kapillaröffnungen 3 mit einem benetzbaren Material 22 be- schichtet ist. Je nach Benetzungseigenschaften des Grundmaterials 20 und je nach Anwendung kann auch die eine oder die andere der Beschichtungen 21 oder 22 oder beide Beschichtungen 21 und 22 fehlen. Anstelle einer Oberflächenbeschichtung kann auch eine entsprechende Oberflächenbehandlung treten.

In jedem Falle ist es vorteilhaft, die Dosierplatten 2 derart auszugestalten, dass sie möglichst günstig herstellbar sind und dadurch als Einwegartikel verwendet werden können.

Figur 3 zeigt eine Dosierplatte mit scharfen Kanten 23 rund um die Mündungen der Kapillaröffnungen 3 auf der einen Plattenseite. Diese scharfen Kanten 23 dienen als Kapillarbremse. Die Dosierplatten 2 liegen in diesem Falle nur im Bereiche der Mündungen 25 der Kapillaröffnungen direkt aufeinander. Zwischen den Mündungen sind aufeinander liegende Dosierplatten 2 durch einen Abstand 24 voneinander ge- trennt, welcher Abstand vorteilhafterweise derart gross ist, dass er keine Kapillarwir-

kung erzeugt. Die zur Bildung der scharfen Kanten 23 notwendigen Ausformungen auf der einen Seite der Dosierplatten korrespondieren vorteilhafterweise mit entspre- chenden Einformungen auf der gegenüberliegenden Seite der Dosierplatten, derart, dass Ausformungen und Einformungen die Richtfunktion zur Ausrichtung der Ka- pillaröffnungen der einzelnen Platten aufeinander übernehmen können.

Figur 4 zeigt an einer einzigen Dosierplatte 2 zwei Möglichkeiten der Ausgestaltung der Kapillaröffnungen 3, derart, dass sich in gefrorenen Flüssigkeitssäulen am Über- gang von der einen Platte zur nächsten je eine als Sollbruchstelle dienende Veren- gung bildet. Die links dargestellten Kapillaröffungen 3 verjüngen sich zu diesem Zwecke von der einen Seite der Dosierplatte zur anderen, so dass jede Kapillaröff- nung zwei verschieden grosse Mündungen 25 und 25'aufweist. Die rechts darge- stellten Kapillaröffnungen haben verengte Mündungen 25.

Figur 5 zeigt eine einfache Anordnung zum Füllen der einen Plattenstapel 1 durch- dringenden Kapillaröffnungen 3'. Es handelt sich dabei um eine Anordnung von Füllpipetten 30, die an ihren offenen, gegen den Plattenstapel 1 gerichteten Enden Dichtungen 31 tragen und die beispielsweise mittels einer Tragplatte 32 gegen den Plattenstapel 1 pressbar sind. Die Füllpipetten 30 werden von ihren oberen, ebenfalls offenen Enden mit den entsprechenden Flüssigkeiten 33 beschickt, die dann aus den Füllpipetten mit einem Überdruck (Pfeile 34) oder passiv durch die Kapillarwirkung der Kapillaröffnungen 3'in diese eingezogen werden. Um gegenseitige Kontamina- tionen zu verhindern, wird diejenige Platte, die mit den Füllzylindern in Kontakt kommt, vorteilhafterweise nicht für eine Dosierung eingesetzt. Diese im Plattenstapel 1 oberste Platte kann auch als Pressplatte ausgebildet sein, die für eine Presswirkung auf die anderen Dosierplatten dicker, schwerer und/oder steifer ist als die im Platten- stapel 1 darunter angeordneten Dosierplatten 2 und die auch aus diesem Grunde nicht als Dosierplatte verwendet wird.

Figur 6 illustriert eine weitere Methode zur Füllung von Kapillaröffnungen 3', die einen Dosierplattenstapel 1 durchdringen. Diese Methode besteht darin, auf jeder Kapillarmündung 25 auf der Stapeloberseite einen Flüssigkeitstropfen 35 zu positio- nieren, welcher Flüssigkeitstropfen 35 dann durch die Kapillarwirkung in die Kapil- laröffnung gezogen wird.

Figuren 7 bis 10 zeigen in einer sehr schematischen Art und Weise beispielhafte, einfache Anordnungen zum Ausstossen von Flüssigkeitsmengen aus Kapillaröffnun- gen 3 von Dosierplatten 2.

Figur 7 zeigt eine Vorrichtung zum Ausstossen der Flüssigkeitsmengen mit Hilfe eines Druckunterschiedes zwischen den beiden Seiten der Dosierplatte 2, dadurch also, dass auf der einen Seite der Dosierplatte der Druck leicht erhöht oder auf der anderen Seite der Druck leicht reduziert wird. Eine Dosierplatte 2 ist auf einer ent- sprechenden Testplatte 4 positioniert, derart, dass jede Kapillaröffnung 3 der Dosier- platte 2 auf eine Kavität 5 der Testplatte 4 ausgerichtet ist. Über der Dosierplatte 2 ist eine Druckkammer 40 positioniert, die an eine Druckquelle anschliessbar ist (Pfeil 41), derart, dass in der Druckkammer ein sehr geringer Überdruck erstellbar ist, mit dessen Hilfe die Flüssigkeitsmengen aus den Kapillaröffnungen 3 in die Kavitäten 5 ausgestossen werden.

Figur 8 zeigt eine Vorrichtung zum Ausstossen der Flüssigkeitsmengen mittels schockartiger Verzögerung der Dosierplatte 2. Die Dosierplatte 2 ist mit Druckfedern 42 wirkverbunden, wobei die Druckfedern mittels geeigneter, nicht dargestellter Ar- retiermittel in einem komprimierten Zustand gehalten sind. Die Testplatte 4, in deren Kavitäten 5 die Flüssigkeitsmengen zu übertragen sind, wird auf der den Druckfe- dern 42 gegenüberliegenden Seite der Dosierplatte 2 angeordnet. Dann werden die Arretiermittel deaktiviert, so dass die Dosierplatte 2 gegen die Testplatte 4 beschleu-

nigt und von der Testplatte oder von anderen, geeigneten Bremsmitteln schockartig gebremst wird, wobei die Flüssigkeitsmengen in die Kavitäten 5 geschleudert wer- den..

Figur 9 zeigt eine Vorrichtung zum mechanischen Ausstossen der Flüssigkeitsmen- gen. Dafür ist eine Anordnung von Nadeln 43 vorgesehen, die in die Kapillaröffnun- gen 3 geschoben werden (Pfeile 44). Für den Antrieb der Nadelanordnung eignet sich ein hydraulischer oder pneumatischer Linearmotor oder ein piezoelektischer Antrieb.

Figur 10 zeigt eine Anwendung der Dosierplatte 2 in einem geschlossenen Fluidsy- stem. Auf beiden Seiten der Dosierplatte 2 sind an den Mündungen der Kapillaröff- nungen 3 Fluidanschlüsse 45 dicht angeschlossen. Durch Bewegen des Fluids durch die Kapillaröffnungen 3 der Dosierplatte 2 werden die in den Kapillaröffnungen 3 positionierten Flüssigkeitsmengen ausgestossen oder ausgespült.