In der mikrobiologischen Diagnostik werden Absorption-, Streuungs-und Lumineszenzanalysen als optische Verfahren eingesetzt, z. B. Transmissions-, Fluoreszenz-oder Trübungsmessungen. Dabei werden Probenträger oder Test- streifen aus durchsichtigem Kunststoff mit einer Vielzahl von einseitig offenen Kammern oder tassenförmigen Vertiefungen benutzt. Die Probenträger oder Teststreifen haben z. B. 32 oder 96 Kammern oder Vertiefungen, die mit einem Reagenz belegt sind. Nach dem Beimpfen mit Bakteriensuspension werden die Probenträger oder Test- streifen ggf. mit einer durchsichtigen Folie versiegelt oder mit einem Deckel verschlossen. Die Vertiefungen haben ein Füllvolumen zwischen 60 Ul und 300 yl und werden mittels apparativer Hilfsmittel einzeln befüllt ; dazu werden Pipetten mit einem Kanal oder mit 8,48 oder 96 Kanälen benutzt.

Aus US-4 038 151 ist eine Probenplatte für ein automatisiertes optisches Untersuchungsverfahren bekannt, die zum Nachweisen und Auszählen von suspendierten Mikro- organismen und zum Bestimmen ihrer Empfindlichkeit gegen Antibiotika dient. Die Platte besteht aus einem steifen durchsichtigen Kunststoff und enthält z. B. 20 konische Reaktionskammern. Die Querschnittsfläche der Reaktions- kammern ist auf der einen Plattenseite größer als auf der anderen Plattenseite. Neben jeder Reaktionskammer sind zwei Überlaufkammern angebracht, die auf der Seite jeder Reaktionskammer liegen, auf der sich ein Zulaufkanal für die betreffende Reaktionskammer befindet. Die Reaktions-

kammern sind aber Schlitze mit den Überlaufkammern verbunden. Die Reaktionskammern, die Schlitze und die Überlaufkammern erstrecken sich aber die gesamte Dicke der Probenplatte. Die Reaktionskammern sind gruppenweise aber speziell angeordnete und geformte und auf einer Platten- seite befindliche verzweigte Zulaufkanäle mit mindestens einer Probenaufnahmekammer verbunden, die mit einem Septum verschlossen ist. Die Zulaufkanäle treten an der größeren Seite der konischen Reaktionskammer tangential ein. Die Form und die Fläche des Querschnitts jedes Zulaufkanals ändert sich an jeweils einer Stelle sprunghaft. An diesen Stellen geht-in Strömungsrichtung gesehen-ein flacher und breiter Kanal jeweils in einen tiefen und schmalen Kanal über. Die auf einer Plattenseite angeordneten Zulaufkanäle können länger sein als die jeweils kürzeste Verbindung zwischen Reaktionskammer und Probenaufnahme- kammer, um die Rückdiffusion von in der Suspension vorhandenen Bestandteilen zu erschweren. Die Platte ist -bis auf einen Randbereich-auf beiden Seiten mit je einer semipermeablen Folie verklebt, die die Reaktions- kammern, die Überlaufkammern, die Schlitze und die auf der einen Seite der Platte angebrachten Zulaufkanäle sowie eine Seite der Probenaufnahmekammer bedeckt. Die Reaktionskammern sind mit einer eingetrockneten Schicht einer Reagenzsubstanz belegt.

Zum Einbringen der Probenflüssigkeit in die bekannte Probenplatte werden deren Kanäle und Kammern evakuiert, so daß die Probenflüssigkeit aus einem außerhalb der Platte befindlichen Behälter mittels einer Kanüle durch das Septum hindurch von der Kante der Platte in die Proben- aufnahmekammer geleitet wird und durch die Zulaufkanäle in die Reaktionskammern und ggf. in die Überlaufkammern strömt. Die in die Reaktionskammer eingeströmte Suspension (Probenflüssigkeit) und die Reagenzschicht stehen in

Kontakt mit der auf der Folie angebrachten Klebstoff- schicht.

Bei der optischen Untersuchung der Proben in den Reaktionskammern steht die Probenplatte vertikal im Meß- gerät. In dieser Lage treten die Zulaufkanäle in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft von oben in die Reaktions- kammern ein, und die Überlaufkammern liegen oberhalb der Reaktionskammern. Damit können sich in der Reaktionskammer ggf. vorhandene oder bei. einer Reaktion oder einem Stoff- wechsel entstehende Gasblasen in den Überlaufkammern sammeln, ohne die optische Untersuchung der Proben zu stören.

Aus US-5 670 375 ist eine Probenplatte bekannt, deren bis zu 64 Kavitäten simultan beimpft werden. Nachdem die Luft aus den Kavitäten abgesaugt ist, strömt das zu untersuchende Fluid aus einem außerhalb der Probenplatte befindlichen Behälter durch ein Verbindungsrohr in die Kavitäten und füllt sie.

Aus US-A-5,223,219 ist ein Probenträger bekannt, bei dem ausgehend von einem Probenaufgabebereich Probenflüssigkeit über ein Verteilerkanalsystem in Reaktionskammern gelangt.

In den Reaktionskammern befinden sich poröse Einsatzteile, die Reagenzien aufweisen. Die Probenflüssigkeit wird aufgrund der in den porösen Einsatzteilen entstehenden Kapillarkräfte in die Reaktionskammern"gesaugt". Der Umstand, daß sich in den Reaktionskammern Einsatzteile befinden, schränkt die photometrischen Untersuchungen der mit den Reagenzien reagierenden Probenflüssigkeiten in den Reaktionskammern ein. So ist es beispielsweise nicht möglich, bei einer derartigen Anordnung Durchlicht-und optische Trübungsmessungen durchzuführen.

Schließlich existieren im Stand der Technik noch Flüssigkeitsverteilungssysteme zum Transportieren einer Probenflüssigkeit aus einer Ampulle in eine Vielzahl von Reaktionskammern, wobei bei diesen Systemen die Schwer- kraft zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung durch die Verteilungskanäle ausgenutzt wird. Die Reaktionskammern müssen entlüftet werden, was durch von den Reaktions- kammern ausgehenden Entlüftungskanälen erfolgt, die eben- falls ein Entlüftungskanalsystem bilden. Beide Kanal- systeme (Verteilerkanalsystem und Entlüftungskanalsystem) sind nach Art von kommunizierenden Röhren ausgebildet, was, da Schwerkraft ausgenutzt wird, verhindert, daß die Probenflüssigkeit nach Befüllung der Reaktionskammern aus den Entlüftungskanälen austritt.

Die zunehmende Verbreiterung und Automatisierung von quasiparallel ablaufenden Untersuchungen der Mikro- biologie, Analytik und Diagnostik macht es erforderlich, die bestehenden Probenträger-und Probenflüssigkeits- verteilungssysteme weiterzuentwickeln und insbesondere zu miniaturisieren. Aufgrund der sich damit ergebenden relativ kleinen Querschnittsflächen der Kanäle ist es wünschenswert, wenn für den Flüssigkeitstransport andere Kräfte als die Schwerkraft oder Druckkräfte ausgenutzt werden können. Hier bieten sich insbesondere Kapillar- kräfte an, was jedoch dann die Schwierigkeit mit sich bringt, den Flüssigkeitstransport auch dann noch aufrecht- erhalten zu können, wenn die Flüssigkeit aus einem im Querschnitt kleineren Bereich in einen im Querschnitt größeren Bereich innerhalb des Probenträgers bzw. Proben- flüssigkeitsverteilungssystems fließen soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Probenträger und ein Probenflüssigkeitsverteilungssystem zu schaffen, die aber eine recht hohe Dichte an Reaktions- kammern pro Flächeneinheit verfügen, kostengünstig

herstellbar sind, einfach zu handhaben sind und über einen einfach von außen zu steuernden Flüssigkeitsströmungs- mechanismus verfügen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein <BR> <BR> <BR> Probenträger bzw. ein Probenflüssigkeitsverteilungssystem vorgeschlagen, daß versehen ist mit -mindestens einer Probenaufnahmekammer für eine Probenflüssigkeit, -einem Verteilerkanal für Probenflüssigkeit, der mit der mindestens einen Probenaufnahmekammer verbunden ist, wobei sich von jeder Probenaufnahmekammer mindestens ein Verteilerkanal erstreckt, -mindestens einer Reaktionskammer, in die ein von dem mindestens einen Verteilerkanal abzweigender Zulauf- kanal und -einer Entlüftungsöffnung für jede Reaktionskammer.

Dieser erfindungsgemäße Probenträger bzw. dieses erfindungsgemäße Probenflüssigkeitsverteilungssystem ist dadurch gekennzeichnet, daß -daß die Dimensionierung jedes Verteilerkanals und jedes Zulaufkanals derart bemessen ist, daß der Flüssigkeitstransport durch die Verteiler-und Zulaufkanäle in Folge von Kapillarkräften erfolgt, und -daß in jeder Reaktionskammer im Einmündungsbereich des Zulaufkanals eine Einrichtung zur Erzeugung einer Kapillarkraft zum Flie#en der Probenflüssigkeit aus dem Zulaufkanal in die Reaktionskammer angeordnet ist.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verteilerkanäle und Zulaufkanäle derart kleine Querschnittsflächen bzw. derart gestaltete Querschnittsflächen aufweisen, da# in ihnen der Flüssigkeitstransport durch Kapillarkräfte

erfolgt. Die Kanäle sind also als Kapillare ausgebildet.

Die Reaktionskammern, in die die aber die Kanäle fließende Probenflüssigkeit einströmen soll, sind im Querschnitt größer als die Zulaufkanäle. Damit entsteht die Situation, daß die Flüssigkeit aus einem im Querschnitt kleinen Kanal in eine größere Kavität, nämlich einer Reaktionskammer einströmen muß. Damit dies einzig und allein aufgrund der Wirkung von Kapillarkräften erfolgt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in jeder Reaktionskammer im Einmündungs- bereich des Zulaufkanals durch Ausbildung von Strukturen an der Innenseite der Reaktionskammer oder durch Ausbildung von Asymmetrien Einrichtungen zur Erzeugung einer Kapillarkraft geschaffen werden, die ein Fließen der Probenflüssgkeit aus dem Zulaufkanal in die Reaktions- kammer ermöglichen. Durch Schaffung derartiger Kapillar- kraft-Erzeugungseinrichtungen im Einmündungsbereich eines Zulaufkanals in eine Reaktionskammer wird der durch Kapillarkräfte erzeugte Fluß der Probenflüssigkeit aufrechterhalten, bis die Reaktionskammer gefüllt ist.

Diese Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtungen begünstigen die Benetzung der Wände der Reaktionskammern mit Proben- flüssigkeit und Halten dadurch den Flüssigkeitsstrom aufrecht. Alternativ zu den oben angegebenen Ausgestaltungen der Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtungen können diese also auch durch Oberflächenbehandlungen der Reaktionskammern ausgebildet sein, die die Oberflächen hydrophil machen bzw. so hydrophil gestalten, daß es zum Benetzen der Innenseiten der Reaktionskammern und somit zum vollständigen Ausfüllen der Reaktionskammern mit Probenflüssigkeit kommt.

Insbesondere werden die Kapillarkraft-Erzeugungs- einrichtungen im Einmündungsbereich der Zulaufkanäle in die Reaktionskammern durch Einbringung von Strukturen, insbesondere durch Einbringen einer Einlaufrinne o. dgl. realisiert. Diese Einlaufrinne weist mindestens zwei

Begrenzungsflächen auf, die durch einen Übergangsbereich miteinander verbunden sind. Dieser Übergangsbereich ist mit Rundungen versehen, deren Radien derart klein sind, daß zum Flie#en der Probenflüssigkeit entlang dieser Rinne benötigte Kapillarkräfte entstehen. Mündet der Zulaufkanal in Höhe der Bodenfläche in der Reaktionskammer ein, so kann bei entsprechender Wahl des Rundungsradius im Bereich zwischen der Bodenfläche und den Seitenflächen der Reaktionskammer der Fluß der Flüssigkeit dadurch aufrecht- erhalten werden, daß diese zunächst entlang der Ecken-und Übergangsbereiche zwischen der Bodenfläche und den Seiten- flächen flie#t, um auf diese Weise die gesamte Bodenfläche zu benetzen, woraufhin dann der weitere Transport durch die Kapillarwirkung der Reaktionskammer aufrechterhalten wird, deren Querschnitt nun vollständig mit Probenflüssig- keit ausgefüllt ist. Sollte der Zulaufkanal oberhalb der Bodenfläche aus einer der Seitenflächen der Reaktions- kammer heraus in die Reaktionskammer münden, so sollte zwischen der Einmündung und der Bodenfläche in der betreffenden Seitenwand eine Nut o. dgl. Rille eingearbeitet sein. Als eine solche Rinne eignet sich auch der Eckenbereich zweier winklig zueinander verlaufender Seitenflächen der Reaktionskammer, sofern der Rundungs- radius im Ecken-bzw. Übergangsbereich beider Seiten- flächen derart klein ist, da# auf die Probenflüssigkeit wirkende Kapillarkräfte entstehen, die derart gro# sind, daß sie die Probenflüssigkeit aus dem Zulaufkanal "ziehen". Was die erforderlichen Krümmungsradien dieser Rinnen anbelangt, so gilt allgemein, daß sie kleiner sein sollten als die kleinste Dimension des Kanals, an den die Rinnen anschließen.

Eine alternative Ausgestaltung zur Kapillarkraft- Erzeugungseinrichtung besteht darin, daß die Kanäle in einem Winkel ungleich 90° aus einer die Kammer begrenzenden Fläche verlaufen. Aufgrund der sich dabei

ergebenden nicht kreisrunden Einmündungsöffnung fließt die Probenflüssigkeit im günstigsten Fall ohne zusätzliche Maßnahmen aus dem Kanal in die Kammer.

Der Mechanismus, durch den aus den Probenaufnahmekammern die zu untersuchende Probenflüssigkeit in die Verteiler- kanäle flie#t, kann ebenfalls unter Ausnutzung von Kapillarkräfte erzeugenden Strukturen erfolgen. Im einfachsten Fall zweigen die Verteilerkanäle in Höhe der Bodenflächen der Probenaufnahmekammern von diesen ab. Da nach dem Befüllen der Probenaufnahmekammern mit Proben- flüssigkeit die Querschnitte der Verteilerkanäle im Einmündungsbereich mit Flüssigkeit benetzt sind, kommt es automatisch zu einer Strömung innerhalb der Verteiler- kanäle. Der Austrag der Probenflüssigkeit aus den Proben- aufnahmekammern ist damit gewährleistet.

Anders sieht die Situation aus, wenn, was aus herstellungstechnischen Gründen der Fall sein wird, die Verteilerkanäle oberhalb der Bodenflächen der Proben- aufnahmekammern in diese einmünden. In diesem Fall muß dafür gesorgt werden, daß die Probenflüssigkeit ausgehend von dem Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Probenkammern "nach oben gezogen wird". Dies erfolgt mittels einer in der Probenaufnahmekammer ausgebildeten Kapillarkraft- Erzeugungseinrichtung, die in gleicher Weise wie die Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtungen ausgebildet sein kann, die in den Reaktionskammern angeordnet sind. Als bevorzugte Variante kommt also auch hier eine Rinne in Frage, die als Auslaufrinne in einer der Seitenwände der Probenaufnahmekammern ausgebildet ist. Alternativ dazu kann die Rinne sich als Übergangsbereich bzw. Eckenbereich zwischen zwei winklig zueinander verlaufenden Seiten- flächen der Probenaufnahmekammern darstellen. In sämtlichen Fällen ist dafür zu sorgen, daß durch entsprechend kleine Wahl des Rundungsradius der Rinne bzw.

des Eckenbereichs Kapillarkräfte entstehen, die auf die Flüssigkeit in der Weise einwirken, daß es zu einem selbständigen kommt.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, läßt die Miniaturisierung es zu, auf engstem Raum eine Vielzahl von Reaktionskammern anzuordnen, die sich beispielsweise als in einen Basiskörper eingebrachte Kavitäten darstellen. Bei der Verteilung der Probenflüssigkeit über die Verteilerkanäle und die von diesen abzweigenden Zulaufkanälen ist es wünschenswert, daß die Probenflüssig- keit möglichst gleichmäßig und insbesondere gleichzeitig sämtliche Reaktionskammern füllt. Um dies bei dem nach der Erfindung vorgesehenen Verteilerkanalsystem zu gewähr- leisten bzw. annähernd zu gewährleisten, ist es zweck- mä#ig, wenn die Zulaufkanäle eine kleine Querschnitts- fläche aufweisen als die Verteilerkanäle. Damit wirken die Zulaufkanäle nach Art von Drosseln, die den Flüssigkeits- transport, der weiterhin durch Kapillarkräfte verursacht wird, verlangsamen. Sämtliche entlang der Erstreckung? eines Verteilerkanals abzweigende Zulaufkanäle können die gleichen Querschnittsflächen aufweisen. Eine Alternative besteht darin, die Querschnittsflächen der Zulaufkanäle mit zunehmendem Abstand derselben von der Probenaufnahme- kammer zu erhöhen, um bei den-bezogen auf die Strömungs- richtung der Probenflüssigkeit durch die Verteilerkanäle- ersten abzweigenden Zulaufkanälen eine größere Drossel- wirkung zu erzielen als bei den Später abzweigenden Zulaufkanälen.

Aus Platzgründen ist es zweckmäßig, da# die Zulaufkanäle jeweils beidseitig der Verteilerkanäle von diesen abzweigen. Strömungstechnisch ist es insoweit von Vorteil, wenn zwei Abzweigungsstellen des Verteilerkanals, von denen auf gegenüberliegenden Seiten einander gegenüber- liegende Zulaufkanäle abzweigen, nicht direkt gegenüber-

liegend, sondern längs der Erstreckung des Verteilerkanals zueinander versetzt angeordnet sind. Denn jede Abzweigung eines Zulaufkanals vom Verteilerkanal stört, wenn auch geringfügig den durch Kapillarkräfte aufrechterhaltenen Flüssigkeitstransport. Aus diesen Gründen sollten daher derartige Störungen nicht gleichzeitig auf die sich entlang der Verteilerkanäle bewegende Flüssigkeitsfront auswirken, was der Fall wäre, wenn zwei einander gegen- überliegende abzweigende Zulaufkanäle in gleicher Höhe des Verteilerkanals und/oder exakt einander gegenüberliegend abzweigen.

Damit ausgehend von den Probenaufnahmekammern Proben- flüssigkeit in die Reaktionskammern einströmen kann, muß dafür gesorgt werden, da# das in diesen Kammern und in dem zu ihnen führenden Kanalsystem befindliche Gas entweichen kann. Daher ist jede Reaktionskammer mit einer Entlüftungsöffnung versehen. Werden diese Entlüftungs- öffnungen beim Befüllen der Reaktionskammern mit Proben- flüssigkeit benetzt bzw. gar überdeckt, so besteht die Gefahr, da# die Probenflüssigkeit über die Entlüftungs- öffnungen aus den Reaktionskammern herausfließt, sofern die Benetzung und Überdeckung der Entlüftungsöffnungen in diesen ausreichend große Kapillarkräfte hervorrufen können. Tatsächlich ist es wünschenswert, die Reaktions- kammern vollständig mit Probenflüssigkeit auszufüllen, da eventuell noch eingeflossenes Gas die optische Unter- suchung mittels Photometrie erschwert, wenn nicht gar unmöglich macht.

Vorteilhafterweise wird der weitere Transport der Proben- flüssigkeit durch die Entlüftungsöffnungen durch Einrichtungen zur Unterbindung des weiteren Fließens der Probenflüssigkeit unterbunden. Diese Einrichtungen basieren vorteilhafterweise auf dem Prinzip, durch geometrische Formgebung der Entlüftungsöffnungen und der

ggf. sich an diese anschließenden Entlüftungskanäle dafür zu sorgen, daß die entstehenden Kapillarkräfte derart gering sind, daß es zu einer Unterbrechung der Proben- flüssigkeitsstromes kommt. Hier bieten sich insbesondere sog."Kapillarsprünge", also Kanalaufweitungen an, in die die Probenflüssigkeit aufgrund erschwerter Benetzungs- bedingungen der Wandungen der Kanalaufweitungen von selbst nicht einströmen kann. Beispielsweise könnten sich an die Entlüftungsöffnungen anschließende Entlüftungskanäle in eine Kavität bzw. Kanalaufweitung einmünden, wobei der Einmündungsbereich innerhalb einer Seitenfläche der Kanal- aufweitung bzw. Kavität liegt, und um den Einmündungs- bereich keinerlei oder nur wenige Eckenbereiche angeordnet sind. Denn jeder Eckenbereich erzeugt wiederum Kapillar- kräfte, die ihrerseits durch den Grad der Rundung bestimmt sind.

Zweckmäßigerweise schließen sich an die Entlüftungs- öffnungen der Reaktionskammern Verbindungskanäle an, die in einen Entlüftungssammelkanal einmünden. Dieser Entlüftungssammelkanal ist mit einer Entlüftungsöffnung versehen, die das Entlüftungssystem des Probenträgers mit der Umgebung verbindet. Nachdem damit einer zweites Verteilerkanalsystem vorhanden ist, das von einer zentralen Stelle, nämlich den Entlüftungssammelkanälen einer Fluidverbindung mit den einzelnen Reaktionskammern ermöglicht, ist es wünschenswert, über dieses zweite Verteilersystem gezielt zusätzliche Reagenzflüssigkeiten in die Reaktionskammern einzubringen. Durch das Einbringen derartiger zusätzlicher Reagenzflüssigkeiten können die Probenflüssigkeiten, die in den Reagenzkammern bereits mit einem dort vorab eingebrachten und beispielsweise in eingetrockneter Form befindlichen Reagenzsubstanz reagiert haben, einer zweiten Reaktion unterzogen werden. Da das Entlüftungssystem jedoch über Einrichtung, insbesondere in Form von Kanalaufweitungen verfügt, die den Probenflüssig-

keitsstrom aus den Reaktionskammern über die Entlüftungs- öffnungen unterbinden soll, wird eine derartige Einrichtung auch den Transport der Reaktionsflüssigkeit über das Entlüftungskanalsystem in die Reaktionskammern erschweren. Diesbezüglich ist es von Vorteil, wenn durch entsprechende Ausgestaltung der die Strömungs- <BR> <BR> <BR> unterbindungseinrichtung bildenden Kanalaufweitungen dafür Sorge getragen wird, daß das Flie#en von Reagenzien- flüssigkeit in die Kanalaufweitungen durch Kapillarkräfte ermöglicht wird. Hier bieten sich wiederum die bereits oben beschriebenen Einlaufrinnenstrukturen an, die durch entsprechend ausgestaltete Eckenbereiche im Übergangs- bereich mehrerer winklig zueinander stehender Flächen der Kanalaufweitungen realisiert werden können.

Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausbildung der Kanal- aufweitungen mit Kapillarkraft erzeugenden Einrichtungen, die das Einströmen von Reagenzflüssigkeit in die Kanal- aufweitungen erlauben, werden diese mit Reagenzflüssigkeit aufgefüllt, bis die Reagenzienflüssigkeit die Einmündung des von den Reaktionskammern aus verlaufenden Abschnitten der Entlüftungskanäle überdeckt. Damit berühren sich in diesen Einmündungsbereichen die beiden Reagenzflüssig- keits-und Probenflüssigkeitsfronten. Der weitere Transport der Reagenzien erfolgt nun durch Diffusion bis in die Reaktionskammern hinein.

Das gezielte Auffüllen der Kanalaufweitungen, so da# es zum Diffusionstransport der Reagenzien kommen kann, kann alternativ auch durch Einbringen einer (gegenüber den Reagenzien und der Probenflüssigkeit) inerten Steuer- flüssigkeit erzielt werden. Zu diesem Zweck mündet in die Kanalaufweitung dann ein Steuerkanal ein, über den die Steuerflüssigkeit in die Kanalaufweitung gelangt. Auf diese Weise ist ein flüssigkeitsgesteuertes Ventil geschaffen, das sozusagen die Einmalbetätigung zum Über-

führen des Ventils aus dem Sperrzustand in seinen Durch- laßzustand im Hinblick auf die Ermöglichung eines Diffusionstransports der Reagenzien erlaubt. Das Einbringen der Steuerflüssigkeit in die Kanalaufweitungen kann durch Druckbeaufschlagung der Steuerflüssigkeit oder wiederum durch die Ausnutzung von Kapillarkräften erfolgen. Hier bieten sich wieder die gleichen Mechanismen und Gestaltungen der Seitenwände und Einmündungsbereiche der Kanalaufweitungen an, wie sie weiter oben bereits beschrieben sind.

Die Einbringung der Reagenzienflüssigkeit in den Entlüftungssammelkanalbzw. in das Entlüftungskanalsystem der Reaktionskammern erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß dieses Kanalsystem mit mindestens einer Reagenzien- flüssigkeits-Aufnahmekammer fluidmäßig verbunden ist. Aus dieser Kammer gelangt die Reagenzienflüssigkeit insbesondere unter Ausnutzung derjenigen Mechanismen hinein, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit den Probenaufnahmekammern und den Verteilerkanälen beschrieben sind.

Für die Untersuchung von mikrobiologischen Proben mit Hilfe des erfindungsgemäßen Probenträgers kann es erforderlich sein, die zu untersuchende Probe zuvor zu amplifizieren, d. h. daß das Probenmaterial mengenmäßig vermehrt werden muß, bevor es über das Verteiler-Zulauf- kanalsystem den einzelnen Reaktionskammern zugeleitet wird. Der Vorgang des Amplifizierens und des Einbringens der amplifizierten Probe in Probenaufnahmekammern wird vereinfacht, wenn die Amplifizierung selbst am Ort der Probenaufnahmekammer erfolgt. Dann ist es wünschenswert, das amplifizierte Probenmaterial von außen gesteuert an die den Probenaufnahmekammern zugeordneten Reaktions- kammern weiterzugeben. Dies erfolgt gemäß einer vorteil- haften Variante der Erfindung dadurch, daß zwischen der

Probenaufnahmekammer und dem ersten von dem mindestens einen Verbindungskanal abzweigenden Zulaufkanal ein erstes Ventil angeordnet ist, das vorzugsweise als Einmalventil ausgebildet ist, welches lediglich ein einziges Mal aus seinem Sperrzustand in den Durchlaßzustand überführt werden kann. Wenn der Transport der Probe von der Proben- aufnahmekammer zu den einzelnen Reaktionskammern durch Kapillarkräfte erfolgt, was bevorzugt angestrebt ist, weshalb sämtliche in dem Probenträger ausgebildeten Kanäle als Kapillare ausgebildet sind, dann kann dieses erste Ventil auch in dem Entlüftungskanal angeordnet sein, der der Gruppe von Reaktionskammern zugeordnet ist, mit denen die Probenaufnahmekammer verbunden ist. Denn durch die somit erfolgende gesteuerte Entlüftung der Reaktions- kammern wird der Zufluß des Probenmaterials aus der Probenaufnahmekammer in die einzelnen Reaktionskammern gesteuert.

Die"Schnittstelle"des erfindungsgemäßen Probenträgers zur Ansteuerung des ersten Ventils bzw. der ersten Ventile sollte recht einfach ausgestaltet sein. Das setzt voraus, daß das Ventil sich einfach von extern ansteuern läßt.

Bevorzugt ist vorgesehen, das Ventil hydraulisch bzw. pneumatisch zu steuern, und zwar durch die am Ventil anstehende Flüssigkeit bzw. durch das anstehende Gas.

Indem nämlich beispielsweise auf das sich in der Proben- aufnahmekammer befindende Probenmaterial ein Druckimpuls ausgeübt wird, entsteht am ersten Ventil ein hydraulischer Druck, der ein Sperrelement des ersten Ventils aufbricht oder in sonstiger Weise überbrückt. So ist es beispiels- weise denkbar, daß das erste Ventil als Berstventil mit einer Berstfolie ausgebildet ist, die bei Überschreitung eines bestimmten Drucks aufbricht und damit den Kanal, in dem sich das Ventil befindet, öffnet. Alternativ können Klappenventile bzw. Rückschlagventile eingesetzt werden, die bei Erreichen eines entsprechenden Drucks des

anstehenden Fluids (Flüssigkeit oder Gas) öffnen. Diese Art von Ventilen ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der Transport der Fluide durch den Probenträger druck- beaufschlagt, also nicht durch Kapillarkräfte erfolgt.

Eine weitere Alternative der Ausgestaltung des ersten bzw. der ersten Ventile besteht darin, daß dieses eine hydrophobe Ausgestaltung aufweist, die in Form einer entsprechenden Oberflächenbearbeitung des Kanals im Bereich des Ventils oder durch ein Einsatzteil realisiert wird. Das am hydrophoben Ventil anstehende Fluid über- brückt dieses beispielsweise in Folge einer insbesondere impulsartigen Druckbeaufschlagung. Wenn der Kanal im Bereich des Ventils auf diese Weise mit Flüssigkeit benetzt ist und Kapillarkräfte zum weiteren Transport der Flüssigkeit eingesetzt werden, so ist damit ein Einmal- ventil geschaffen, das sich recht einfach von extern, nämlich durch Druckbeaufschlagung der Probenaufnahmekammer überbrücken läßt.

Das erste Ventil kann aber auch vorteilhafterweise als Kanalaufweitung ausgebildet sein, die ihrerseits wie ein Kapillarsprung wirkt (siehe hierzu auch die Beschreibung weiter oben im Zusammenhang mit den Entlüftungskanälen).

Sobald diese Kanalaufweitung mit Flüssigkeit aufgefüllt ist, was beispielsweise durch entsprechende Druck- beaufschlagung an der Probenaufnahmekammer erfolgt oder aber durch Einbringen einer Fremd-bzw. Steuerflüssigkeit von extern erfolgt, ist der Transport der Flüssigkeit hinter dem Ventil durch Kapillarkräfte gesichert, so daß das Ventil selbst wiederum hydraulisch überbrückbar ist.

Sämtliche Kanäle, Kammern und dergleichen Strukturen sind von vorzugsweise einer Seite in einen Grundkörper eingebracht, der durch einen Deckelkörper, bei dem es sich insbesondere um eine Folie handelt, flüssigkeitsdicht

überdeckt ist. Beide Körper, der Grundkörper und der Deckelkörper, können aber auch zusammen die Kanäle und Kavitäten bilden. Der Probenträger besteht vorzugsweise aus Kunststoff, wie Polystyrol oder Polymethylmetacrylat (PMMA), Polycarbonat oder ABS. Der Probenträger kann durch Abformen jeweils eines Formeinsatzes im Mikrospritzguß- verfahren hergestellt werden. Die Struktur des Form- einsatzes ist dabei komplementär zur Struktur des Proben- trägers, d. h. komplementär zur Struktur des Basiskörpers und/oder des Deckelkörpers. Die für diese Spritzguß- techniken einzusetzenden Formeinsätze werden durch Litho- graphie oder Galvanoformung, durch Mikroerosion oder durch mikromechanische Bearbeitung wie Diamantfräsen hergestellt. Desweiteren können die strukturierten Elemente des Probenträgers aus einem photoätzbaren Glas oder aus Silizium durch anisotropes Ätzen oder durch mikromechanische Bearbeitungsverfahren hergestellt sein.

Die Einzelteile des Probenträgers (Grundkörper und Deckel- körper) werden an ihren Berührungsflächen miteinander verbunden, und zwar insbesondere durch Ultraschall- schweißen. In jedem Fall muß diese Verbindung flüssigkeits-und gasdicht sein, damit die einzelnen Kammern und Kanäle nicht über die Berührungsflächen der Elemente in Kontakt stehen, aus denen der Probenträger besteht (Grundkörper und Deckelkörper).

Der erfindungsgemäße Probenträger kann für Durchlicht- Messungen aus durchsichtigem Material und für Lumineszenz- Messungen aus durchsichtigem oder undurchsichtigem Material bestehen. Sofern der Probenträger mehrteilig aufgebaut ist (Grundkörper und Deckelkörper), können die einzelnen Teile des Probenträgers aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

Die Höhe der Reaktionskammern und damit die Dicke der vom Licht durchstrahlten Flüssigkeitsschicht kann an das

optische Auswertungsverfahren angepaßt sein. Innerhalb des Probenträgers können Reaktionskammern mit unterschied- lichen Höhen vorhanden sein.

Der erfindungsgemäße Probenträger kann Reaktionskammern mit Volumen aufweisen, die zwischen 0, 01 µl und 10 Hl liegen. Die Reaktionskammerdichte kann bis zu 35/cm2 betragen. Auf einem Probenträger handlicher Grö#e lassen sich somit problemlos 50 bis 10.000 Reaktionskammern unterbringen. Die einzelnen Kanäle haben eine Breite und Tiefe von 10 µm bis 1.000 µm und insbesondere 10 µm bis 500µm.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter Probenträger hat beispielsweise eine Höhe von 4 mm, wobei bei zweiteiligem Aufbau (Grundkörper und Deckelkörper) der Grundkörper eine Dicke von etwa 3,5 mm und der als Folie ausgebildete Deckelkörper eine Dicke von 0,5 mm aufweist. Die ggf. runden, aber ebenso auch eckig ausbildbaren Reaktions- kammern sind etwa 3,0 mm tief, so da# sich eine Bodenwand- dicke von 0,5 mm einstellt. Das Volumen dieser Reaktions- kammern beträgt jeweils 1,5 µl. Die einzelnen Kanäle weisen insbesondere einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Zulaufkanäle etwa 400 µm breit und 380 µm tief und die Verteilerkanäle, von denen die Zulaufkanäle abzweigen, etwa 500 ym breit und 380 ym tief sind. Die Entlüftungsöffnungen sind (bei rechteckigem Querschnitt) etwa 420 ym breit und etwa 380 ym tief. Die sich an die Entlüftungsöffnungen anschließenden Entlüftungskanäle weisen insbesondere eine Breite und Tiefe von 500 Hm bzw.

1.000 m auf. Auf einer Fläche von 21,5 mm x 25 mm, also 540 mm2, befinden sich 96 gleichzeitig befüllbare Reaktionskammern. Der rechnerische Flächenbedarf jeder Reaktionskammer beträgt also 5,6 mm2.

Der erfindungsgemäße Probenträger hat insbesondere folgende Vorteile : Er enthält eine wesentlich größere Anzahl von Reaktionskammern mit geringem Volumen, was zu einer höheren Probenkammerdichte führt.

Die Befüllung der Reaktionskammern mit der Proben- flüssigkeit erfolgt schneller und bei geringerem apparativen Aufwand einfacher, da die Probenflüssig- keit nur an einigen wenigen Stellen (Probenaufnahme- kammern) appliziert wird und von dort selbsttätig in Folge von Kapillarkräften bis in die Reaktionskammern hineinströmt.

Zum Befüllen der Reaktionskammern ist weder ein Über- druck der Probenflüssigkeit noch ein Unterdruck in den Reaktionskammern erforderlich.

Die Probenaufnahmekammern werden mittels handels- üblicher Geräte befüllt, an die sie nach Abmessungen und Volumen angepaßt sind.

Eine in einer Flüssigkeit vorhandene Reagenzien- flüssigkeit kann bei einem Probenträger, der mit Probenaufnahmekammern für die Reagenzienflüssigkeit versehen ist, auf einfache Weise in die bereits mit einem Fluid gefüllten Reaktionskammern nachträglich eingebracht werden.

Das Probenmaterial kann gezielt von der Proben- aufnahmekammer an die einzelnen Reaktionskammern abgegeben werden, und zwar durch Einbringung eines ersten Ventils in das Kanalsystem, das sich insgesamt an die Probenaufnahmekammer anschließt.

Auch die ggf. den Reaktionskammern von deren Entlüftungsseite aus zuzuführende Reagenzienflüssig- keit kann gesteuert in die Reaktionskammern eingebracht werden, indem in dem Entlüftungstrakt zweite Ventile angeordnet sind. Diese zweiten Ventile lassen sich insbesondere so, wie auch die ersten Ventile, hydraulisch, pneumatisch o. dgl. steuern.

Die abgedeckten Reaktionskammern werden vollständig mit dem zu untersuchenden Fluid gefüllt. Das Füll- volumen jeder Reaktionskammer ist automatisch fest- gelegt ; eine Dosiervorrichtung für jede einzelne Reaktionskammer ist nicht erforderlich.

Das in den Reaktionskammern befindliche Fluid ist während einer ggf. weiteren Behandlung und während der Messung durch die mit dem Grundkörper dicht verbundene Deckfolie vor dem Verdunsten wirksam geschützt.

Der Materialbedarf für die Belegung der Reaktions- kammern mit einem Reagenz, der Bedarf an Unter- suchungsmaterial, z. B. Bakteriensuspension, Blut- proben oder Wirkstoffen, und damit die Kosten sind kleiner als bei Probenträgern mit größerem Volumen der Reaktionskammern.

Für das zu untersuchende Fluid, z. B. eine Bakterien- suspension, können Probenaufnahmekammern vorgesehen werden, die sich in dem Grundkörper oder in dem Deckelkörper befinden, und in die ggf. mehrere Verbindungskanäle münden.

Die mikrobiologische, mikrochemische oder bakteriologische Untersuchung der in den Probenträger eingebrachten Proben ist vollautomatisierbar bei vermindertem Aufwand für die Meßgeräte.

Die Probenträger können bei normaler Zimmertemperatur gelagert werden. Der Platzbedarf bei der Lagerung ist deutlich geringer als bei herkömmlichen Proben- trägern.

Die Probenträger sind, analog zu den bekannten Probenträgern, für einmaligen Gebrauch bestimmt.

Wegen der größeren Packungsdichte der Reaktions- kammern ist die zu entsorgende Menge an gebrauchten Probenträgern geringer als bei Verwendung herkömm- licher Probenträger.

Die Reaktionskammern in dem Probenträger können mittels einer angepaßten miniaturisierten Vorrichtung mit einem chemisch oder biologisch wirksamen Reagenz belegt werden, das nach dem Einbringen des Reagenzfluids eingetrocknet wird und auf dem Boden und auf den Wänden der Reaktions- kammern haftet. Als Reagenzien können beispielsweise Oligopeptid-ß-NA-Derivate, p-Nitrophenyl-Derivate, Zucker für Fermentations-und andere Untersuchungen, organische Säuren, Aminosäuren für Assimilationsuntersuchungen, Decarboxylase-Substrate, Antibiotika, Antimycotica, Nähr- böden, Markersubstanzen, Indikatorsubstanzen und andere Substanzen verwendet werden.

Der erfindungsgemäße und ggf. mit Reagenz belegte Probenträger kann für den biochemischen Nachweis und die Empfindlichkeitsprüfung von klinisch bedeutsamen Mikroorganismen verwendet werden. In einem voll- automatisierten und miniaturisierten System wird eine definierte Suspension von Mikroorganismen hergestellt, mit der der Probenträger beschickt wird. Der beimpfte Proben- träger wird-ggf. nach einer weiteren Behandlung- mittels eines optischen Verfahrens vermessen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse werden rechnerunterstützt erfaßt und mittels angepaßter Verfahren mathematisch ausgewertet und beurteilt.

Der erfindungsgemäße Probenträger kann in der Blutgruppen- Serologie, der klinische Chemie, beim mikrobiologischen Nachweis von Mikroorganismen, bei der Prüfung der Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegen Antibiotika, in der Mikroanalytik sowie bei der Prüfung von Wirkstoffen verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der Figuren im folgenden weiter erläutert. Im einzelnen zeigen :

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Oberseite eines Proben- trägers mit teilweise aufgebrochener Deckfolie, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1 durch eine Probenaufnahmekammer mit sich an diese anschließendem Verteilerkanal, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III durch die Probenkammern mit Darstellung der von diesen abzweigenden Verteilerkanälen, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 1 durch die entlang der Breite des Probenträgers nebeneinanderliegenden Reaktionskammern, Fig. 5 den in Fig. 1 bei V gekennzeichneten Bereich des Probenträgers in Draufsicht und vergrößerter Darstellung, Fign. 6 bis 9 Querschnittsansichten entlang der Linien VI-VI bis IX-IX der Fig. 5 zur Verdeutlichung der Ausbildung der Kanäle und Kammern in jeweils ihren Übergangsbereichen und Einmündungs- bereichen, und Fign. 10 bis 14 Darstellungen unterschiedlicher Ventil- ausgestaltungen in der Draufsicht und im Schnitt, wobei diese Ventile in dem in Fig. 5 mit XI gekennzeichneten Bereich angeordnet sind.

Der in der Zeichnung dargestellte Probenträger 10 weist einen zweiteiligen Aufbau auf und besteht aus einer Grund- platte 12, dessen in Fig. 1 dargestellte Oberseite 14 von einer Abdeckfolie 16 überdeckt ist (siehe auch die Fign.

2 bis 4). Aufgabe des Probenträger 10 ist es, applizierte Probenflüssigkeit unter Ausnutzung von Kapillarkräften in eine Vielzahl von Reaktionskammern zu leiten, in denen sich unterschiedliche Reagenzsubstanzen befinden. Ferner sollen sich die mit Probenflüssigkeit gefüllten Reaktionskammern photometrisch untersuchen lassen können.

Weiterhin ist vorgesehen, von unterschiedlichen Stellen aus Flüssigkeiten gezielt in die Reaktionskammern einzubringen.

Wie insbesondere anhand von Fig. 1 zu erkennen ist, ist der Probenträger 10 in mehrere Abschnitte 18 unterteilt, deren Ausgestaltungen untereinander gleich sind. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird jeweils auf die Ausgestaltung eines dieser Abschnitte eingegangen. Inner- halb jedes Abschnitts 18 ist die Grundplatte 12 des Probenträgers 10 an ihrer Oberseite 14 strukturiert, was durch Einbringung von Nuten und Vertiefungen von der Ober- seite 14 aus in die Grundplatte 12 realisiert ist. Sämt- liche Nuten und Vertiefungen bilden ein Proben- flüssigkeits-und ein Reagenzienflüssigkeits- Verteilungssystem, das zur Oberseite des Probenträgers 10 hin durch die Deckfolie 16 abgedeckt ist.

In jedem Abschnitt 18 des Probenträgers 10 befindet sich eine Probenaufnahmekammer 20 zur Aufnahme einer Proben- flüssigkeit 22 (siehe Fig. 2). In Fluidverbindung mit der Probenaufnahmekammer 20 steht ein Verteilerkanal 24, der am oberseitigen Ende der Probenaufnahmekammer 20 in diese einmündet. Von dem Verteilerkanal 24 aus erstrecken sich beidseitig desselben in der Draufsicht gemäß Fig. 1 schlangenlinienförmig verlaufende Zulaufkanäle 26, die wie der Verteilerkanal 24 durch Einbringen von Nuten in die Oberseite 14 der Grundplatte 12 ausgebildet sind. Die Zulaufkanäle 26 erstrecken sich ausgehend von dem Verteilerkanal 24 bis in Reaktionskammern 28, die als von

der Oberseite 14 in die Grundplatte 12 eingebrachte Vertiefungen ausgebildet sind. Von den Reaktionskammern 28 aus verlaufen (Entlüftungs-) Verbindungskanäle 30. Diese Verbindungskanäle 30 münden gruppenweise in zwei Entlüftungssammelkanäle 32 ein, die parallel zueinander und parallel zum Verteilerkanal 24 verlaufen. Mit anderen Worten befinden sich die beidseitig des Verteilerkanals 24 angeordneten Reaktionskammern 28 zwischen einerseits dem Verteilerkanal 24 und andererseits einem der beiden Entlüftungssammelkanäle 32. Auch die Verbindungskanäle 30 und Entlüftungssammelkanäle 32 sind durch Einbringung von Nuten in die Oberseite 14 der Grundplatte 12 ausgebildet.

Überdies enden die Entlüftungssammelkanäle 32 an ihrem einen Ende in einer Entlüftungsöffnung 34, die in einer Außenrandseite 36 (siehe Fig. 2) der Grundplatte 12 liegen. Das diesen Entlüftungsöffnungen 34 jeweils gegen- überliegende Ende der Entlüftungssammelkanäle 32 ist mit einer Reagenzflüssigkeits-Aufnahmekammer 38 verbunden, auf die später noch eingegangen werden wird. Auch diese Kammer 38 ist durch Einbringung einer Vertiefung in die Oberseite 14 der Grundplatte 12 realisiert.

Der Transport von Probenflüssigkeit 22 aus der Proben- aufnahmekammer 20 eines Abschnitts 18 des Probenträgers 10 bis in die der Probenaufnahmekammer 20 zugeordneten Reaktionskammern 28 erfolgt unter Ausnutzung von Kapillar- kräften. Das gleiche gilt für den Transport von Reagenz- flüssigkeit aus den Kammern 38 in die Reaktionskammern 28.

Damit diese Kapillarkräfte innerhalb der Kanäle entstehen können, müssen diese Kanäle 24,26,30,32 entsprechend dimensioniert sein. Gegebenenfalls bedarf es einer Ober- flächenbehandlung der Innenseiten der Kanäle, um diese Oberflächen zu hydrophilisieren. Ob eine derartige Hydro- philisierung erforderlich ist, hängt zum einen vom Material, aus dem die Grundplatte 12 und die Deckfolie 16 bestehen, und zum anderen von der Viskosität und

Beschaffenheit der zu transportierenden Flüssigkeiten (Probenflüssigkeit und Reagenzienflüssigkeit) ab.

Während die Ausnutzung der Kapillarkräfte innerhalb der Kanäle durch die oben beschriebenen Maßnahmen auf einfache Art und Weise realisiert werden können, ist es problematisch, den Flüssigkeitstransport aus den Kammern 20,38,28 in die angeschlossenen Kanäle hinein bzw. aus den Kanälen 26 in die angeschlossenen Reaktionskammern 28 hinein zu gewährleisten. Auf Seiten der Fluidverbindung des Verteilerkanals 24 mit der Probenaufnahmekammer 20 besteht hier das Problem insbesondere darin, daß die Einmündungsstelle 40 des Verteilerkanals 24 in die Proben- aufnahmekammer 20 oberhalb der Bodenwand 42 der Kammer 20 und innerhalb der seitlichen Begrenzung 44 der Kammer 20 liegt. Die seitliche Begrenzung 44 der Kammer 20 wird durch Seitenflächenabschnitte 46 gebildet. Wie insbesondere anhand von Fig. 1 zu erkennen ist, verlaufen die Seitenflächen 46 im Bereich unterhalb der Einmündungs- stelle 40 winklig, in diesem Fall unter einem Winkel von etwa 90° zueinander, so daß ein Eckenbereich 48 zwischen beiden Seitenflächen 46 entsteht. Dieser Eckenbereich 48 weist an seinem Grund einen derart kleinen Krümmungsradius auf, daß eine Auslaufrinne 50 entsteht, in der sich bei Benetzung mit Probenflüssigkeit 22 ein Flüssigkeits- meniskus ausbildet. In dem hier beschriebenen Fall verläuft diese Auslaufrinne 50 quer zur Bodenwand 42. In der Auslaufrinne 50 entstehen also in Folge der Benetzung der Seitenflächen 46 im Eckenbereich 48 auf die Proben- flüssigkeit 20 wirkende Kapillarkräfte, die ausreichen, um die Probenflüssigkeit 22 aus der Probenaufnahmekammer 20 heraus bis in den Verteilerkanal 24 zu saugen. Die Auslaufrinne 50 erstreckt sich insbesondere bis zur Boden- wand 42 der Probenaufnahmekammer 20. Sobald die Quer- schnittsfläche des Verteilerkanals 24 gänzlich von der Probenflüssigkeit 22 ausgefüllt ist, erfolgt der weitere

Transport der Probenflüssigkeit im Verteilerkanal 24 durch nunmehr dort wirkende Kapillarkräfte.

Quer zur Erstreckung des Verteilerkanals 24 zweigen von diesem die Zulaufkanäle 26 ab. Auch in diesen Zulauf- kanälen 26 erfolgt der Weitertransport der Probenflüssig- keit 22 durch Kapillarkräfte. Der Flüssigkeitstransport durch die Zulaufkanäle 26 reicht zunächst bis zur Einmündungsstelle 52 jedes Zulaufkanals 26 in die ihm zugeordnete Reaktionskammer 28 (siehe Fig. 5). Ohne besondere Maßnahmen bzw. Beachtung spezieller Gegeben- heiten der Ausbildung der Zulaufkanäle 26 und Reaktions- kammern 28 besteht die Gefahr, daß sich die Flüssigkeits- front ausgehend von der Einmündungsstelle 52 des Zulauf- kanals 26 nicht weiter bis in die Reaktionskammer 28 erstreckt.

Um hier weiterhin den sicheren Flüssigkeitstransport durch Kapillarkrafteinwirkung zu gewährleisten, ist die Einmündungsstelle 52 an dem der Bodenwand 54 einer Reaktionskammer 28 abgewandten oberen Ende zweier winklig aufeinanderstehender Seitenflächen 56 der Reaktionskammer 28 angeordnet. Insgesamt weist die Reaktionskammer 28 einen quadratischen oder zumindest rechteckigen Quer- schnitt auf (siehe die Darstellung in den Fign. 1 und 5), so daß sich zwischen jeweils benachbarten Seitenflächen 56 und zwischen den Seitenflächen 56 und der Bodenfläche 54 Eckenbereiche 58 bzw. 60 ergeben. Werden diese Ecken- bereiche mit einem ausreichend kleinen Rundungsradius versehen, so kann sich im Übergangsbereich der die jeweiligen Eckenbereiche bildenden Flächen ein Flüssigkeitsmeniskus ausbilden, der sich aufgrund der Tendenz der Flüssigkeit, die angrenzenden Flächenbereiche zu benetzen, in Folge von Kapillarkräften längs der Ecken- bereiche 58,60 fortbewegt.

Der Eckenbereich 58, innerhalb dessen die Einmündungs- stelle 52 des Zulaufkanals 26 angeordnet ist, wirkt also wie eine Einlaufrinne 62. Diese Einlaufrinne 62 ermöglicht das Flie#en der Probenflüssigkeit 22 aus dem Zulaufkanal 26 in die Reaktionskammer 28. Diese Flüssigkeit fließt zunächst längs der Einlaufrinne 62 in Richtung zur Boden- fläche 54 der Reaktionskammer 28, um von dort aus entlang der viereckig umlaufenden Eckenbereiche 58 zu verlaufen, bis der gesamte Boden der Reaktionskammer 28 benetzt ist.

Auf diese Weise füllt sich die Reaktionskammer 28 zunehmend mit Probenflüssigkeit 22, und zwar einzig und allein aufgrund der Ausnutzung von Kapillarkräften.

Die Befüllung der Vielzahl von Reaktionskammern 28 sollte gleichmäßig und insbesondere auch gleichzeitig erfolgen.

Eine zuschlagartige Befüllung der Reaktionskammern 28 mit Probenflüssigkeit 22 kann zu unerwünschten Effekten führen, da nämlich die Probenflüssigkeit 22 ggf. über die für die Entlüftung vorgesehenen Verbindungskanäle 30 ungewollte wieder abfließen kann. Daher ist es von Vorteil, wenn der Einlaß der Probenflüssigkeit 22 in die Reaktionskammern 28 gedrosselt erfolgt. Aus diesem Grund sind die Querschnitte der Zulaufkanäle 26 kleiner der Querschnitt des Verteilerkanals 24. Die Zulaufkanäle 26 bilden also eine Art Drossel mit erhöhtem Strömungs- widerstand. Diese Drosselwirkung hat darüber hinaus den Vorteil, daß, obwohl die einzelnen Zulaufkanäle in unter- schiedlichen Abständen zur Probenaufnahmekammer 20 vom Verteilerkanal 24 abzweigen, sämtliche Reaktionskammern 28 im wesentlichen gleichzeitig (eine gewisse Verzögerung wird hier toleriert) befüllt werden.

Wie insbesondere anhand der Fign. 1 und 5 zu erkennen ist, zweigen die Zulaufkanäle 28 in Erstreckung des Verteiler- kanals 24 versetzt zueinander von diesem ab. Dies hat den Vorteil, daß die sich durch den Verteilerkanal 24

vorbewegende Flüssigkeitsfront im Bereich der Abzweigung der Zulaufkanäle 26 jeweils nur durch die Einmündung eines Zulaufkanals 26 "gestört wird". Würden nämlich die beid- seitig des Verteilerkanals 24 paarweise angeordneten Zulaufkanäle 26 einander gegenüberliegend abzweigen, so könnte der Flüssigkeitstransport derart gestört sein, da# er zum Stillstand kommt. Hierbei ist zu berücksichtigen, da# Oberflächenunebenheiten sich mitunter stark auf die wirkenden Kapillarkräfte auswirken können. Die Abzweigung eines Zulaufkanals 26 vom Verteilerkanal 24 wirkt wie eine Kanalerweiterung, die, wenn sie zu groß ist, zum Still- stand der Strömung führen könnte. Denn der Transport durch einen abzweigenden Zulaufkanal 26 durch in diesem wirkende Kapillarkräfte tritt erst dann ein, wenn die Flüssigkeit im Verteilerkanal 24 den Querschnitt des abzweigenden Zulaufkanals 26 überdeckt. Daher sind die Zulaufkanäle 26 im Querschnitt klein ausgebildet, so daß sie letztendlich kein Hindernis für das Bestreben der Flüssigkeit darstellen, die Innenwandungen des Verteilerkanals 24 trotz Abzweigung des Zulaufkanals 26 zu benetzen.

Bei der Befüllung der Reaktionskammern 28 mit der Proben- flüssigkeit 22 wird die in diesen Kammern befindliche Luft bzw. das Gas über die Verbindungskanäle 30 abgeführt.

Jeder Verbindungskanal 30 mündet aber einen Vorkammerraum 64 in die betreffende Reaktionskammer 28 ein (siehe auch Fig. 7). Der Vorkammerraum 64 ist am oberen Ende der Reaktionskammer 28 angeordnet und nach oben hin durch die Deckfolie 16 begrenzt. Seine der Deckfolie 16 gegenüber- liegende Bodenwand 66 verläuft schräg abfallend in Richtung zur Reaktionskammer 28. Die Gestaltung des Vorkammerraum 64 ist derart gewählt, da# sämtliche Luft bzw. sämtliches Gas, das sich in der Reaktionskammer 28 befindet, bei Befüllung derselben abgeführt wird, so da# letztendlich der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Reaktionskammer 28 bis zur Deckfolie 16 reicht und nicht

durch Gasblasen o. dgl. gestört ist. Wie insbesondere in Fig. 5 zu erkennen ist, münden die der Entlüftung der Reaktionskammern 28 dienenden Verbindungskanäle 30 über Aufweitungsbereiche 68, die in der Draufsicht Herzform aufweisen, in den Entlüftungssammelkanal 32. Jeder Aufweitungsbereich 68 weist dabei beidseitig der Einmündung 70 des Verbindungskanals 30 sich erstreckende Kammerbereiche 72 auf, die sich bis in einen Bereich -bezogen auf die Gasströmungsrichtung-stromauf der Einmündungsstelle 70 erstrecken und sich zum Entlüftungs- sammelkanal 32 hin verjüngen. Die Einmündungsstelle 70 liegt in einem Seitenflächenbereich 74 der Aufweitung 68, wobei innerhalb dieses Seitenflächenbereichs 74 sowohl seitlich als auch unterhalb der Einmündungsstelle 70 keine Eckenbereiche ausgebildet sind. Der einzige Eckenbereich, der sich einstellt, entsteht seitlich der Einmündungs- stelle 70 und angrenzend an die Folie 16. Damit endet der Verbindungskanal 30 innerhalb der Aufweitung 68 in einer Weise, daß seine Einmündungsstelle 70 von flächigen Abschnitten umgeben ist. Eine derartige Einmündungsstelle 70 hat den Vorteil, daß nun die anstehende Flüssigkeits- front an der Einmündungsstelle 70 stoppt, da ihr Weiter- transport durch Kapillarkräfte unterbunden ist. Diese Flüssigkeitsfront wird sich durch die Verbindungskanäle 30 hindurch fortbewegen, da sich im Anschluß an die voll- ständige Befüllung der Reaktionskammern 28 die Proben- flüssigkeit über den Vorkammerraum 64 bis in die wiederum als Kapillare wirkenden Verbindungskanäle 30 hinein vorbewegen wird. Die Aufweitung 38 verhindert also, daß die Probenflüssigkeit bis in den Entlüftungssammelkanal 32 gelangt.

Wie bereits oben erwähnt, erstreckt sich jeder Entlüftungssammelkanal 32 von einer Reagenzienflüssig- keits-Aufnahmekammer 38. In diesen Aufnahmekammern 38 befindet sich eine zusätzliche Reagenzienflüssigkeit, die

zur Auslösung von Reaktionen der Probenflüssigkeit in den Reaktionskammern 28 benötigt wird. Die Reaktionskammern 28 sind selbst bereits vorteilhafterweise mit Reagenz- substanzen belegt, die vorkonfektioniert und in Abhängigkeit der durchzuführenden Untersuchungen in die Reaktionskammern 28 appliziert worden ist. Bis zum Eintritt der Probenflüssigkeit 22 befinden sich diese Reaktionssubstanzen in getrockneter Form in den Reaktions- kammern 28.

Nachdem nun die Reaktion der Probenflüssigkeit mit den bereits in den Reaktionskammern 28 befindlichen Reagenz- substanzen abgelaufen ist, kann es erforderlich sein, eine zusätzliche Reaktion zu induzieren. Zu diesem Zweck wird dann aber das bis dahin als Entlüftungssystem verwendete Leitungssystem aus Entlüftungssammelleitung 32 und Verbindungsleitungen 30 sowie Aufweitungen 68 dazu benutzt, um nun zusätzliche Reagenzien in die Reaktions- kammern 28 einzubringen. Für diesen Anwendungsfall sollte gewährleistet sein, daß die Aufweitungsbereiche 68 für die Reagenzienflüssigkeit passierbar sind. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Einmündungsstellen 76 der Entlüftungssammelkanäle 32 in die Aufweitungsbereiche 68 so ausgebildet sind, daß in Folge von Kapillarwirkungen das Einströmen der Reagenzien- flüssigkeit in die Aufweitungen sichergestellt ist. Hier bieten sich die gleichen Mechanismen an, wie sie weiter oben bereits im Zusammenhang mit dem Einströmen der Probenflüssigkeit 22 aus den Zulaufkanälen 26 in die Reaktionskammern 28 beschrieben worden sind. Durch Ausbildung von Eckenbereichen mit ausreichend geringen Rundungsradien in unmittelbarer Nähe der Einmündungsstelle 76 kann das Einfließen der Reaktionsflüssigkeit in die Kammern 72 der Aufweitungen 68 durch Kapillarkraft bewerk- stelligt werden. Eine weitere Alternative besteht darin, daß es bei Auswirkung eines hydraulischen Drucks auf die

Reaktionsflüssigkeiten in den Kammern 38 die Aufweitungen 68 mit Reaktionsflüssigkeit ausgefüllt werden. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, gezielt in die Aufweitungen 68 eine Steuerflüssigkeit einzubringen (die hierzu erforderlichen Steuerkanäle und Steuerflüssigkeits- aufnahmekammern sind in den Fign. nicht dargestellt).

Sämtlichen hier beschriebenen Varianten gemein ist, daß es zum weiteren Transport der in der Reagenzienflüssigkeit befindlichen Reagenzsubstanzen in die Reaktionskammern 28 hinein der Flüssigkeitsausfüllung der Aufweitungsbereiche 68 bedarf. Sobald diese Bereiche 68 mit Flüssigkeit ausgefüllt sind, kommt es an der Einmündungsstelle 70 zur Kontaktierung dieser Flüssigkeit mit der in dem Verbindungskanal 30 befindlichen Probenflüssigkeit. Der weitere Transport der Reagenzien der Reagenzflüssigkeit erfolgt dann per Diffusion. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Aufweitung 68 um ein bidirektionales Ventil, das sich in Abhängigkeit von der Durchströmungsrichtung entweder im Sperrzustand oder im Durchlaßzustand befindet.

Der Vollständigkeit halber sei unter Bezugnahme auf die Fign. 5 und 9 noch darauf hingewiesen, daß wiederum zum Transport der Reagenzienflüssigkeit aus den Reagenzien- Aufnahmekammern 38 in die an diese angeschlossenen Entlüftungssammelkänale 32 Kapillarkräfte ausgenutzt werden. Der Mechanismus ist ähnlich dem, wie er anhand der Fign. 1 und 6 beschrieben ist. Gemäß Fig. 9 zweigt der Entlüftungssammelkanal 32 an dem der Bodenwand 78 der Kammer 38 abgewandten oberen Ende ab. Die Einmündungs- stelle 80 in der Seitenwandbegrenzung 82 der Kammer 38, die, wie Fig. 5 zeigt, in diesem Bereich gerundet ist. Um nun eine auf Kapillarkräften basierende Strömung aus der Kammer 38 heraus in den Kanal 32 zu realisieren, bedarf es wiederum einer Art Auslaufrinne 84, die einen derart kleinen Krümmungsradius aufweist, daß sich ein Flüssig- keitsmeniskus bildet, der aufgrund der Tendenz der

Flüssigkeit, die Rinne 84 zu benetzen, entlang dieser fort-in diesem Fall hochbewegt.

Anhand der Fign. 10 bis 14 soll nachfolgend noch auf konstruktive Möglichkeiten einer Ventilgestaltung eingegangen werden, mit der es möglich ist, die in den Probenaufnahmekammern 20 befindliche Flüssigkeit gezielt durch die angeschlossenen Verteilerkanäle 24 strömen zu lassen.

Eine erste Variante eines derartigen Ventils 86 ist in Fig. 10 gezeigt. Bei dieser Ventilkonstruktion 86 erstreckt sich der Verteilerkanal 24 durch eine in der Draufsicht runde Kanalaufweitung 88, in der ein poröser hydrophober Einsatzkörper 90 angeordnet ist. Aufgrund seiner hydrophoben Eigenschaften blockiert der Körper 90 den Flüssigkeitstransport durch die Aufweitung 88. Wird nun die Probenflüssigkeit in der Aufnahmekammer 20 einem Druck ausgesetzt, so wird die Flüssigkeit in die Aufweitung 88 und damit in die Porositaten des hydrophoben Einsatzkörpers 90 hineingedrückt. Dabei wird der poröse Körper 90 von Probenflüssigkeit durchspült, bis diese in den sich an die Kanalaufweitung 88 anschließenden Bereich der Verteilerkanäle 24, der bezogen auf die Strömungs- richtung hinter dem Einsatzkörper 90 liegt, gelangt. Von da ab erfolgt der weitere Transport der Flüssigkeit durch Kapillarkräfte. Da der hydrophobe Einsatzkörper 90 auf seinen Oberflächen durch die Druckbeaufschlagung der Probenflüssigkeit mit dieser benetzt ist, bleibt die Flüssigkeitsströmung in Folge der Kapillarkräfte aufrecht- erhalten. Auf diese Weise wird also durch Flüssigkeits- steuerung (Drucksteuerung der Probenflüssigkeit) eine Ventilfunktion realisiert.

Die Fign. 11 und 12 zeigen eine alternative Ventil- ausbildung 86'. Der dieser Ventilkonstruktion 86'

zugrundeliegende Gedanke ist so, wie anhand der Aufweitungsbereiche 68 (siehe Fign. 5 und 8) beschrieben.

Auch bei dieser Ausgestaltung 86'befindet sich im Verteilerkanal 24 eine spezielle Kanalaufweitung 88', die in der Draufsicht und in der Schnittansicht so, wie in den Fign. 11 und 12 gezeigt, ausgebildet ist. Im Bereich der Einmündung 92 des von der Probenaufnahmekammer 20 kommenden Teils des Verteilerkanals 24 weist die Aufweitung 88'eine ebene Seitenfläche 94 auf, die lediglich zur Deckfolie 14 hin durch einen Eckenbereich begrenzt ist. Die damit zu beiden Seiten der Einmündung 92 an der Unterseite der Deckfolie 14 möglicherweise entstehenden Kapillarkräfte reichen nicht aus, um die Flüssigkeit aus dem Verteilerkanal 24 zu saugen. Damit kommt die ausgehend von der Probenkammer 20 durch den sich anschließenden Abschnitt des Verteilerkanals 24 vorbewegende Flüssigkeitsfront an der Einmündungsstelle 92 zum Stillstand. Erst wenn Druck auf die Flüssigkeit der Probenaufnahmekammer 20 gegeben wird, gelangt Proben- flüssigkeit in den Aufweitungsbereich 88'hinein und füllt diesen auf. Der Aufweitungsbereich 88'weist einen Auslaß 96 auf, der in den weiteren Verlauf des Verteilerkanals 24 einmündet. Sobald die per Druck in den Aufweitungsbereich 88'hineingedrückte Flüssigkeit den Auslaß 96 erreicht, erfolgt der weitere Transport der Probenflüssigkeit wieder durch Kapillarwirkung.

Eine letzte Ausgestaltung eines Ventils 86"ist in den Fign. 13 und 14 gezeigt. Die Mechanismen und die Ausgestaltung dieses Ventils sind nahezu identisch zur Ventilgestaltung 86'. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, daß die Auffüllung des Aufweitungsbereichs 88"des Ventils 86"nicht durch die Probenflüssigkeit, sondern durch eine gegenüber der Probenflüssigkeit inerte Steuerflüssigkeit 98 erfolgt. Die Steuerflüssigkeit 98 befindet sich in einer Aufnahmekammer 100, die über einen

Steuerkanal 102 mit dem Aufweitungsbereich 88'verbunden ist. Das Einbringen der Steuerflüssigkeit 98 in die Aufweitung 88"kann zum einen durch Druckausübung auf die Steuerflüssigkeit 98, zum anderen aber auch durch Aufrechterhaltung eines Flüssigkeitsstromes unter Ausnutzung von Kapillarkräften realisiert werden. Im letztgenannten Fall wird so, wie oben im Zusammenhang mit dem Einlaß der Probenflüssigkeit 22 in die Reaktions- kammern 28 beschrieben, verfahren, indem die Einmündung 104 des Steuerkanals 102 in die Kanalaufweitung 88"in einem Bereich erfolgt, in dem innerhalb der Kanal- aufweitung 88"Eckenbereiche mit ausreichend geringen Rundungsradien ausgebildet sind, entlang derer sich ein Flüssigkeitsmeniskus bildet und fortbewegt. Durch Applikation (siehe Fign. 13 und 14) von Steuerflüssigkeit in die Kammern 100 kann dann der Schaltzustand des Ventils 86"quasi automatisch beeinflußt werden (nämlich von dem sperrenden in den leitenden Zustand). Damit die Steuer- flüssigkeit 98 aus der Kammer 100 in den Steuerkanal 102 gelangt, kann man sich wiederum der bereits oben im Zusammenhang mit den Auslaufrinnen der Kammern 20 und 38 beschriebenen Mechanismen und Maßnahmen bedienen.

Wie oben bereits erwähnt, können herstellerseitig in die Reaktionskammern des Probenträgers bereits Reaktions- substanzen eingebracht sein, die insbesondere in getrockneter Form dort lagern. Wegen der kleinen Volumina der Reaktionskammern bedarf es lediglich geringer Mengen an Reaktionssubstanzen, was dem Austrocknungsvorgang förderlich ist.

Die Einbringung der Probenflüssigkeit erfolgt anwender- seitig. Sofern die Deckfolie 16 sich nicht bis in die Bereiche der Oberseite 14 der Grundplatte 12 erstreckt, in denen sich die Probenaufnahmekammern 20 befinden, sind diese frei zugänglich, so daß die Probenflüssigkeit auf

herkömmliche Weise durch Pipettierung eingebracht werden kann. Selbiges gilt, wenn die Deckfolie sich über die gesamte Oberseite erstreckt und mit den Probenkammern (und den Reagenzflüssigkeits-Aufnahmekammern 38) fluchtende Öffnungen aufweist. Aus Gründen eines verbesserten Verdunstungsschutzes ist es von Vorteil, wenn die Deck- folie die Kammern 20 und 38 überdeckt. In einem solchen Fall läßt sich die Probenflüssigkeit durch Punktion-der Deckfolie einbringen. Eine Alternative besteht darin, daß die Deckfolie im Bereich der Kammern 20 und 38 geschlitzt ist und somit nach Art eines Septums für die Proben- flüssigkeitseinbringung geöffnet werden kann.

Im Zusammenhang mit den Mechanismen, die zum Entlang- strömen der Flüssigkeit in den Eckenbereichen und entlang dieser eine Rolle spielen, sei an dieser Stelle hervor- gehoben, daß die Rundungsradien, auf die in dieser Beschreibung verwiesen wird, im jum-und Sub-ym-Bereich liegen. Grundsätzlich gilt ferner für den Krümmungsradius, daß dieser vorteilhafterweise kleiner ist als die kleinste Dimension des Kanals, an den der Eckenbereich anschließt.