DE102004002709A1

DE102004002709A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbringung einer Flüssigkeit auf eine Zielstruktur

Info

Publication number: DE102004002709A1
Application number: DE200410002709
Authority: DE
Inventors: Christian Daschner; Johann-Peter Feraric; Wolfram Eichelberger
Original assignee: Feraric Johann-Peter Dipling
Current assignee: Feraric Johann-Peter Dipling
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von mindestens einer Flüssigkeit auf mindestens eine Zielstruktur, insbesondere zum Auftragen einer ein definiertes Molekül oder Molekülgemisch enthaltenden Flüssigkeit auf nachzuweisende molekulare Ziel- oder Targetstrukturen. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte: (a) Bereitstellung einer Vielzahl von mit der aufzutragenden Flüssigkeit bzw. den aufzutragenden Flüssigkeiten gefüllten Behältern (14) in mindestens einer Magazinvorrichtung (12); (b) Entnahme von mindestens einem Behälter (14) aus der Magazinvorrichtung (12) mittels mindestens einer Transport- und Greifvorrichtung (28); (c) Transport des oder der Behälter (14) mittels der Transport- und Greifvorrichtung (28) zu mindestens einer vordefinierten, im Wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition (30) für die Flüssigkeit; (d) rechnergesteuertes Verfahren einer die Zielstruktur oder die Zielstrukturen tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung (32) in Richtung des oder der Behälter (14) im Bereich der Abgabeposition (30); (e) Abgabe einer vordefinierten Menges der Flüssigkeit aus dem oder den Behältern (14) auf jeweils eine vorbestimmte und durch die Bewegung der Aufnahme- oder Tragvorrichtung (32) erreichte Position auf der Zielstruktur; und (f) Wiederholung der Schritte (b) bis (e) bis zur vollständigen Benetzung einer vordefinierten Anzahl von Zielstrukturen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von mindestens einer Flüssigkeit auf mindestens eine Zielstruktur, insbesondere zum Auftragen einer ein definiertes Molekül oder Molekülgemisch enthaltenden Flüssigkeit auf nachzuweisende molekulare Ziel- oder Targetstrukturen.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt. Insbesondere im biologischen, mikrobiologischen und biomedizinischen Bereich besteht eine große Nachfrage nach Verfahren und Vorrichtungen zum Aufbringen von Flüssigkeit mit definierten Molekülen oder Molekülgemischen zum Nachweis unbekannter molekularer Ziel- oder Targetstrukturen. Bei den molekularen Ziel- und Targetstrukturen kann es sich um menschliches oder tierisches Gewebe, um menschliche oder tierische Zellen, um Teilbereiche dieser Zellen, um Mikroorganismen, Proteine oder Proteinverbindungen, um DNA oder Bestandteile der DNA, wie auch andere biologische oder chemische Strukturen handeln. Bei bisher bekannten Nachweisverfahren werden unter anderem sogenannte PIN-Systeme oder PIN-Nadelsysteme verwendet. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt der PIN bzw. die PIN-Nadel in die Nachweisflüssigkeit eingetaucht und beim Herausfahren aus der Flüssigkeit abgestriffen. Es erfolgt anschließend ein Anfahren der Position auf der Zielstruktur und eine entsprechende Abgabe der Flüssigkeit auf die Zielstruktur. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis der PIN bzw. die PIN-Nadel keine Flüssigkeit mehr aufweist. Es erfolgt ein weiteres Anfahren des Flüssigkeitsreservoirs. Für den Fall, dass die Art der Flüssigkeit geändert wird, müssen bei den bekannten Verfahren die genannten PINs oder PIN-Nadeln zu einer Reinigungsstation verfahren werden, an der dann entsprechende Reinigungsschritte vollzogen werden. Erst dann ist das bekannte System wieder einsatzbereit. Nachteilig an diesen bekannten Verfahren ist jedoch, dass die geschilderten Verfahrensschritte insbesondere bei der Verwendung mehrerer unterschiedlicher Testflüssigkeiten auf die zu analysierende Zielstruktur relativ langsam durchgeführt werden können. Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass die bekannten Verfahren und Systeme nur wenig reproduzierbare Ergebnisse erlauben. Dies liegt einerseits in der Vielzahl der durchzuführenden Verfahrensschritte, wie auch in der Abgabe unterschiedlicher Flüssigkeitsmengen auf die entsprechenden Zielstrukturen, so dass ein quantitativer Nachweis nur sehr schwer möglich ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren bereitzustellen, welches einen sicheren und schnelleren Nachweis bzw. eine schnellere Charakterisierung von Zielstrukturen, insbesondere von molekularen Ziel- oder Targetstrukturen gewährleistet.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, welche einen sicheren und schnelleren Nachweis bzw. eine schnellere Charakterisierung von Zielstrukturen, insbesondere von molekularen Ziel- oder Targetstrukturen ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgaben dienen ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Anspruche 1 und 13.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufbringen von mindestens einer Flüssigkeit auf mindestens eine Zielstruktur, insbesondere zum Auftragen einer ein definiertes Molekül oder Molekülgemisch enthaltenen Flüssigkeit auf nachzuweisende molekulare Ziel- oder Zielstrukturen umfasst erfindungsgemäß folgende Schritte: a) Bereitstellung einer Vielzahl von mit der aufzutragenden Flüssigkeit bzw. den aufzutragenden Flüssigkeiten gefüllten Behältern in mindestens einer Magazinvorrichtung; b) Entnahme von mindestens einem Behälter aus der Magazinvorrichtung mittels mindestens einer Transport- und Greifvorrichtung; c) Transport des oder der Behälter mittels der Transport- und Greifvorrichtung zu mindestens einer vordefinierten, im Wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition für die Flüssigkeit; d) rechnergesteuertes Verfahren einer die Zielstruktur oder die Zielstrukturen tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung in Richtung des oder der Behälter; e) Abgabe einer vordefinierten Menge der Flüssigkeit aus dem oder den Behältern auf jeweils eine vorbestimmte und durch die Bewegung der Aufnahme- oder Tragvorrichtung erreichten Position auf der Zielstruktur und f) Wiederholung der Schritte b) bis e) bis zur vollständigen Benetzung einer vordefinierten Anzahl von Zielstrukturen. Durch ein derartiges Verfahren ist es möglich einen sicheren und schnelleren Nachweis bzw. eine schnellere Charakterisierung von Zielstrukturen, insbesondere von molekularen Ziel- oder Targetstrukturen durch eine Minimierung der für den Auftrag der Testflüssigkeiten auf die Ziel- oder Targetstrukturen benötigten Zeit. Einerseits trägt hierzu das Merkmal bei, dass die auftragenden Flüssigkeiten bereits in vorgefüllten Behältern in mindestens einer Magazinvorrichtung bereitstehen. Dadurch entfällt zum Beispiel der bei üblichen Verfahren notwendige Reinigungsschritt: Des Weiteren werden die Testflüssigkeiten zu einer vordefinierten und im Wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition verfrachtet. Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit der Festlegung der Abgabeposition minimieren sich die Transportwege für die mit den Flüssigkeiten gefüllten Behälter von der Magazinvorrichtung zu der genannten Abgabeposition. Auch hierdurch entsteht ein Zeitvorteil. Um die gewünschte Benetzung der Zielstruktur zu erreichen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise die Aufnahme- oder Tragvorrichtung, auf der die Zielstrukturen angeordnet sind, über die genannte Abgabeposition für die Testflüssigkeiten bewegt. Die erfindungsgemäße Verwendung von mit den Flüssigkeiten vorgefüllten Behältern erlaubt zudem eine mengenmäßig definierte Abgabe der Flüssigkeiten auf die Zielstruktur.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Entnahme der oder des Behälters aus der Magazinvorrichtung gemäß dem Verfahrensschritt b) mittels einer ersten Greif- und Transportvorrichtung, wobei die erste Greif- und Transportvorrichtung den oder die Behälter an eine zweite Greif- und Transportvorrichtung übergibt oder diese von der zweiten Greif- und Transportvorrichtung abgegriffen werden. Durch die zweite Greif- und Transportvorrichtung erfolgt dann der Transport des oder der Behälter zur Abgabeposition gemäß dem Verfahrensschritt c). Bei dem ersten und zweiten Greif- und Transportwerkzeug handelt es sich dabei insbesondere jeweils um ein Rotorwerkzeug mit mindestens einem Rotorarm und mindestens einer daran ausgebildeten Greifvorrichtung, wobei die Rotorwerkzeuge miteinander getaktet angetrieben werden. Durch die Verwendung derartiger Rotorwerkzeuge mit zum Beispiel mehreren Rotorarmen ist es möglich, einen kontinuierlichen Transport der vorgefüllten Behälter zu der Abgabeposition und einen entsprechenden Rücktransport der geleerten Behälter zu der Magazinvorrichtung durchzuführen. Die Taktung der Rotorwerkzeuge erlaubt dabei einen reibungslosen Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Entnahme des oder der Behälter aus der Magazinvorrichtung gemäß dem Verfahrensschritt b) und der Transport an die Abgabeposition gemäß Verfahrensschritt c) mittels einer Greif- und Transportvorrichtung, wobei diese aus mindestens einem an jeweils mindestens einer Transportschiene verfahrbaren Greif- und Transportschlitten besteht. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine etwas einfachere technische Ausgestaltung bzw. Durchführung des Transportes der mit den Testflüssigkeiten gefüllten Behältern von der Magazinvorrichtung zu der Abgabeposition und den entsprechenden Rücktransport der geleerten Behälter von der Abgabeposition zu der Magazinvorrichtung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während der Durchführung des Verfahrensschrittes c) und vor dem Erreichen der Abgabeposition die relative Lage des Behälters mittels einer ersten Messstation ermittelt. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, mögliche Lageungenauigkeiten des Behälters beim späteren Erreichen der Abgabeposition und der entsprechenden Abgabe und Benetzung der Zielstruktur zu berücksichtigen bzw. zu korrigieren. Die erste Messstation kann hierfür mindestens ein optisches Messsystem, insbesondere eine Kamera aufweisen. Des Weiteren ist es möglich, dass die erste Messstation neben der relativen Lage des Behälters auch dessen relative Höhe mittels einer Vorrichtung zur Höhenbestimmung ermittelt. Auch dies dient wiederum vorteilhafterweise zum Ausgleich und zur Korrektur möglicher Lage- oder Höhenungenauigkeiten des Behälters, die dann bei der Abgabe der Flüssigkeiten an die Zielstruktur entsprechend berücksichtigt werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor der Abgabe einer vordefinierten Menge der Flüssigkeit aus dem oder den Behältern gemäß dem Verfahrensschritt e) die relative Lage der Zielstruktur mittels einer zweiten Messstation ermittelt. Die zweite Messstation kann dabei mindestens ein optisches Messsystem, insbesondere eine Kamera aufweisen. Zudem ist denkbar, dass auch die relative Höhe der Zielstruktur bzw. der die Zielstruktur tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung entsprechend ermittelt wird. Auch dieser Verfahrensschritt ermöglicht eine mögliche Korrektur von Ungenauigkeiten in der Lage der Zielstruktur relativ zur Abgabeposition bzw. zum die Flüssigkeit abgebenden Behälter. Dabei erfolgt vorteilhafterweise das rechnergesteuerte Verfahren der die Zielstruktur oder die Zielstrukturen tragenden Aufnahme- und Tragvorrichtung in Richtung des oder der Behälter gemäß Verfahrensschritt d) auf Grundlage der von der ersten und der zweiten Messstation ermittelten Positionsdaten.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufbringen von mindestens einer Flüssigkeit auf mindestens eine Zielstruktur, insbesondere zum Auftragen einer ein definiertes Molekül oder Molekülgemisch enthaltenden Flüssigkeit auf nachzuweisende molekulare Ziel- oder Targetstrukturen, umfasst mindestens eine Magazinvorrichtung mit einer Vielzahl von mit der aufzutragenden Flüssigkeit bzw. den aufzutragenden Flüssigkeiten gefüllten Behältern, mindestens eine Transport- und Greifvorrichtung zur Entnahme von mindestens einem Behälter aus der Magazinvorrichtung und zum Transport des oder der Behälter zu mindestens einer vordefinierten, im Wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition für die Flüssigkeit und mindestens eine Antriebseinheit zum rechnergesteuerten Verfahren einer die Zielstruktur oder die Zielstrukturen tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung in Richtung des oder der Behälter im Bereich der Abgabeposition. Durch die Ausbildung einer Magazinvorrichtung für die mit Testflüssigkeiten gefüllten Behälter ist es vorteilhafterweise nicht mehr erforderlich, Transporteinrichtung für die genannten Behälter zu entsprechenden Reinigungsstationen oder Ähnlichem auszubilden. Dadurch verringert sich einerseits der konstruktive Aufwand, andererseits verkürzen sich die Transportwege, so dass die Transportzeiten der Behälter erheblich verkürzt werden können. Die Ausbildung der vordefinierten und im Wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition im Zusammenspiel mit der verfahrbaren Aufnahme- und Tragvorrichtung für die Zielstrukturen trägt ebenfalls zur Verkürzung der einzelnen Benetzungszeiten wie auch zur sicheren Positionierung der Flüssigkeiten auf der Zielstruktur bei.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Magazinvorrichtung ein Drehmagazin oder ein Plattenmagazin mit mindestens einer Magazinebene. Dabei ist es denkbar, dass die einzelnen Magazinebenen austauschbar ausgebildet und auch in der Höhe verfahrbar sind. Dadurch ist gewährleistet, dass eine sehr große Anzahl von einzelnen mit den entsprechenden Testflüssigkeiten gefüllten Behältern bereitgestellt werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter pipettenartig ausgebildet und weist mindestens ein Flüssigkeitsreservoir sowie mindestens eine Pumpe zur Abgabe einer definierten Flüssigkeitsmenge auf. Die Pumpe kann dabei als Piezopumpe ausgebildet sein. Durch eine derartige Ausgestaltung des Behälters ist es vorteilhafterweise möglich, eine exakt definierte Flüssigkeitsmenge auf die Zielstruktur aufzubringen. Dies erhöht die Reproduzierbarkeit der einzelnen Analysen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Greif- und Transportvorrichtung aus einer ersten Greif- und Transportvorrichtung für die Entnahme der oder des Behälters aus der Magazinvorrichtung und einer zweiten Greif- und Transportvorrichtung- zum Transport des oder der Behälter zur Abgabeposition, wobei die ersten Greif- und Transportvorrichtung den oder die Behälter an die zweite Greif- und Transportvorrichtung übergibt oder diese von der zweiten Greif- und Transportvorrichtung abgegriffen werden. Insbesondere besteht das erste und das zweite Greif- und Transportwerkzeug dabei jeweils aus einem Rotorwerkzeug mit mindestens einem Rotorarm und mindestens einer daran ausgebildeten Greifvorrichtung, wobei die Rotorwerkzeuge miteinander getaktet sind. Eine derartige Anordnung und Ausbildung der Greif- und Transportvorrichtung erlaubt sehr hohe Behältertransportraten, da unter anderem durch die Taktung der Rotorwerkzeuge ein kontinuierlicher Transport der Behälter von der Magazinvorrichtung zur Abgabeposition und ein entsprechender Rücktransport von der Abgabeposition zur Magazinvorrichtung durchgeführt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Greif- und Transportvorrichtung zur Entnahme und den Transport der oder des Behälters aus der Magazinvorrichtung an die Abgabeposition aus mindestens einem an jeweils mindestens einer Transportschiene verfahrbaren Greif- und Transportschlitten. Diese alternative Ausgestaltung der Greif- und Transportvorrichtung verringert den konstruktiven Aufwand zur Ausbildung der Greif- und Transportvorrichtung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung eine erste Messstation zur Ermittlung der relativen Lage und/oder der relativen Höhe des Behälters vor dem Erreichen der Abgabeposition auf. Zudem ist es möglich, dass die Vorrichtung eine Messstation zur Ermittlung der relativen Lage der Zielstruktur vor der Abgabe einer vordefinierten Menge der Flüssigkeit aus dem oder den Behältern an der Abgabeposition aufweist. Die erste und zweite Messstation kann dabei jeweils mindestens ein optisches Messsystem, insbesondere eine Kamera aufweisen. Zudem ist es möglich, dass die erste und/oder zweite Messstation eine Lichtschranke zur relativen Höhenbestimmung des Behälters aufweist. Durch die Ausbildung der ersten und der zweiten Messstation ist es vorteilhafterweise möglich, mögliche Lage- oder Höhenungenauigkeiten der Behälter und der Zielstruktur bzw. der die Zielstruktur tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung einerseits zu ermitteln und andererseits zu berücksichtigen bzw. zu korrigieren. Die Korrektur kann dabei beim rechnergesteuerten Verfahren der Aufnahme- und Tragvorrichtung in Richtung des oder der Behälter im Bereich der Abgabeposition erfolgen.

Verwendung findet die erfindungsgemäße Vorrichtung unter anderem bei der Durchführung biologischer und/oder mikrobiologischer Testverfahren sowie in der biomedizinischen Diagnostik.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2a–2c eine schematische Darstellung eines Teilelements einer Transport- und Greifvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1; und
3 eine Darstellung einer Magazinvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zum Aufbringen von mindestens einer Flüssigkeit auf mindestens eine Zielstruktur, insbesondere zum Auftragen einer ein definiertes Molekül oder Molekülgemisch enthaltenden Flüssigkeit auf nachzuweisende molekulare Ziel- oder Targetstrukturen. Die Vorrichtung 10 umfasst dabei eine Magazinvorrichtung 12 mit einer Vielzahl von mit der aufzutragenden Flüssigkeit bzw. den aufzutragenden Flüssigkeiten gefüllten Behältern 14 (vergleiche 3). Die Magazinvorrichtung 12 ist dabei als Drehmagazin ausgebildet. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 10 eine Transport- und Greifvorrichtung 28 zur Entnahme von mindestens einem Behälter 14 aus der Magazinvorrichtung 12 und zum Transport der Behälter 14 zu einer vordefinierten, im Wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition 30 für die Flüssigkeit. Die Transport- und Greifvorrichtung 28 dient zudem zum Rücktransport der entleerten Behälter 14 zu der Magazinvorrichtung 12. Man erkennt, dass die Transport- und Greifvorrichtung 28 aus einer ersten Greif- und Transportvorrichtung 34 für die Entnahme der Behälter 14 aus der Magazinvorrichtung 12 und einer zweiten Greif- und Transportvorrichtung 36 zum Transport des Behälters 14 zur Abgabeposition 30 besteht. Dabei übergibt die erste Greif- und Transportvorrichtung 34 den Behälter 14 an die zweite Greif- und Transportvorrichtung 36 oder diese wird von der zweiten Greif- und Transportvorrichtung 36 abgegriffen. Der Rücktransport der entleerten Behälter 14 von der Abgabeposition 30 zur Magazinvorrichtung 12 erfolgt in vergleichbarer Weise. Des Weiteren erkennt man, dass das erste und zweite Greif- und Transportwerkzeug 34, 36 aus jeweils einem Rotorwerkzeug 38, 34 mit einerseits vier Rotorarmen 42 und andererseits drei Rotorarmen 44 besteht. Die Rotorarme 42 des ersten Rotorwerkzeugs 38 sind dabei jeweils zueinander in einem 90°-Winkel angeordnet, die Rotorarme 44 des zweiten Rotorwerkzeugs 40 sind in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet. Zudem sind die Rotorwerkzeuge 38, 40 miteinander getaktet. Am Ende der jeweiligen Rotorarme 42, 44 ist jeweils eine Greifvorrichtung 50 angeordnet (vergleiche auch 2a bis 2c).
Die Funktionsweise der dargestellten Greif- und Transportvorrichtung 28 kann wie folgt dargestellt werden:
Das Drehmagazin 12 hält eine Vielzahl von Behältern 14 bereit. Das erste Rotorwerkzeug 38 entnimmt aus dem Drehmagazin 12 einen ersten Behälter 14 und taktet um 90° weiter. Anschließend wird der Behälter 14 an das zweite Rotorwerkzeug übergeben. Das zweite Rotorwerkzeug taktet im 60°-Schritt. Nach zwei Taktschritten, d. h. nach 120° wird eine erste Arbeitsposition erreicht, an der die relative Lage und die relative Höhe des Behälters 14 durch eine erste Messstation 46 vermessen wird. Die erste Messstation 46 umfasst dabei ein optisches Messsystem, nämlich eine Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera. Zur Höhebestimmung der relativen Höhe des Behälters 14 umfasst die erste Messstation 46 eine Vorrichtung zur Höhebestimmung, insbesondere eine Lichtschranke. Zeitgleich wird vom ersten Rotorwerkzeug mittels eines weiteren Rotorarms 42 der nächste Behälter 14 an das zweite Rotorwerkzeug und den weiteren Rotorarm 44 übergeben. Eine zweite Messstation 48, die im Bereich und insbesondere über der Abgabeposition 30 angeordnet ist, ermittelt zwischenzeitlich die relative Lage und/oder die relative Höhe der Zielstruktur. Die Zielstruktur liegt dabei auf einer Aufnahme- oder Tragevorrichtung 32 auf, die mittels mindestens einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) rechnergesteuert bewegt bzw. verfahren werden kann. Nach einem weiteren 60°-Taktschritt ist der erste Behälter 14 an der Abgabeposition angelangt. Nunmehr folgt unter Berücksichtigung der Messergebnisse der ersten und der zweiten Messstation 46, 48 ein Verfahren der Aufnahme- oder Tragevorrichtung 32 und eine entsprechende zielgenaue Positionierung der Zielstruktur im Bereich der Abgabeposition 30. Bei der Antriebseinheit für die Aufnahme- oder Tragevorrichtung 32 kann es sich um einen Piezo-Motor handeln. Nach der Abgabe der Flüssigkeit erfolgt eine weitere 60°-Taktung des zweiten Rotorwerkzeugs 40, so dass die zweite Messstation 48 wieder frei ist und so durch die zweite Messstation 48 wiederum die relative Lage und/oder die relative Höhe der Zielstruktur vermessen werden kann. Zeitgleich wird der nächste Behälter 14 gegriffen.
Der Behälter 14 ist üblicherweise pipettenartig ausgebildet und umfasst mindestens ein Flüssigkeitsreservoir und mindestens eine Pumpe zur Abgabe einer definierten Flüssigkeitsmenge (nicht dargestellt). Insbesondere kann die Pumpe eine Piezopumpe sein.
In den 2a bis 2c ist die zweite Greif- und Transportvorrichtung 36 mit dem zweiten Rotorwerkzeug 40 und dessen Funktionsweise näher erläutert. Man erkennt in 2a den dreiarmigen Aufbau des Rotorwerkzeugs 40 mit den Rotorarmen 44. An dem vom Mittelpunkt der zusammentreffenden Rotorarme 44 jeweils abgewandten Ende der Rotorarme 44 ist jeweils das Greifwerkzeug 50 angeordnet. Man erkennt, dass in der Position 1 das Greifwerkzeug 50 einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter oder einen bereits geleerten Behälter 14 aufnehmen kann. In der zweiten Arbeitsposition 2 wird die Lage und Position eines weiteren mit Flüssigkeit gefüllten Behälters 14 durch die erste Messstation 46 vermessen. Die zweite Messstation 48 ist zu diesem Zeitpunkt nicht mit einem Behälter 14 belegt, so dass eine Vermessung der Lage und Position der Zielstruktur durchgeführt werden kann. An dem Greifwerkzeug 50 in der Arbeitsposition 3 ist eine bereits entleerten Behälter 14 befestigt. 2a zeigt das Rotorwerkzeug 40 nach einer 60°-Taktung. Man erkennt, dass nunmehr in der Position 2 der mit Flüssigkeit gefüllte Behälter 14 an der Abgabeposition 30 angelangt ist und die Flüssigkeit dort abgibt. In 2c ist schließlich dargestellt, wie das Rotorwerkzeug 40 nach einer weiteren 60°-Taktung wiederum die Position gemäß 2a erreicht mit dem Unterschied, dass nunmehr der Behälter 14 in der Position 2 entleert ist und in der Position 3 bereits eine Übergabe eines vorher entleerten Behälters 14 und eine Neuaufnahme eines gefüllten Behälters 14 stattgefunden hat.
3 zeigt eine Darstellung der Magazinvorrichtung 12 der Vorrichtung 10. Man erkennt, dass es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um ein sogenanntes Drehmagazin handelt. Das Drehmagazin weist dabei mehrere übereinander abgeordnete Magazinebenen 16, 18, 20, 22, 24, 26 auf, die jeweils an ihrem Umfang Aufnahmepositionen zur Aufnahme der Behälter 14 aufweisen. Das Drehmagazin 12 ist dabei derart ausgebildet, dass die einzelnen Magazinebenen voneinander unabhängig ausgewechselt werden können. Zudem ist ein Verfahren des Drehmagazins 12 bzw. einzelner Magazinebenen 16, 18, 20, 22, 24, 26 in der Höhe möglich.

Claims

Verfahren zum Aufbringen von mindestens einer Flüssigkeit auf mindestens eine Zielstruktur, insbesondere zum Auftragen einer ein definiertes Molekül oder Molekülgemisch enthaltenden Flüssigkeit auf nachzuweisende molekulare Ziel- oder Targetstrukturen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellung einer Vielzahl von mit der aufzutragenden Flüssigkeit bzw. den aufzutragenden Flüssigkeiten gefüllten Behältern (14) in mindestens einer Magazinvorrichtung (12); b) Entnahme von mindestens einem Behälter (14) aus der Magazinvorrichtung (12) mittels mindestens einer Transport- und Greifvorrichtung (28); c) Transport des oder der Behälter (14) mittels der Transport- und Greifvorrichtung (28) zu mindestens einer vordefinierten, im wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition (30) für die Flüssigkeit; d) rechnergesteuertes Verfahren einer die Zielstruktur oder die Zielstrukturen tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung (32) in Richtung des oder der Behälter (14) im Bereich der Abgabeposition (30); e) Abgabe einer vordefinierten Menge der Flüssigkeit aus dem oder den Behältern (14) auf jeweils eine vorbestimmte und durch die Bewegung der Aufnahme- oder Tragvorrichtung (32) erreichten Position auf der Zielstruktur; und f) Wiederholung der Schritte b) bis e) bis zur vollständigen Benetzung einer vordefinierten Anzahl von Zielstrukturen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme der oder des Behälters (14) aus der Magazinvorrichtung (12) gemäß dem Verfahrensschritt b) mittels einer ersten Greif- und Transportvorrichtung (34) erfolgt, wobei die erste Greif- und Transportvorrichtung (34) den oder die Behälter (14) an eine zweite Greif- und Transportvorrichtung (36) übergibt oder diese von der zweiten Greif- und Transportvorrichtung (36) abgegriffen werden und durch die zweite Greif- und Transportvorrichtung (36) der Transport des oder der Behälter (14) zur Abgabeposition (30) gemäß dem Verfahrensschritt c) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Greif- und Transportwerkzeug (34, 36) aus jeweils einem Rotorwerkzeug (38, 40) mit mindestens einem Rotorarm (42, 44) und mindestens einer daran ausgebildeten Greifvorrichtung (50) besteht, wobei die Rotorwerkzeuge (34, 36) miteinander getaktet angetrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme der oder des Behälters (14) aus der Magazinvorrichtung (12) gemäß dem Verfahrensschritt b) und der Transport an die Abgabeposition gemäß Verfahrenschritt c) mittels einer Greif- und Transportvorrichtung erfolgt, wobei diese aus mindestens einem an jeweils mindestens einer Transportschiene verfahrbaren Greif- und Transportschlitten besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung des Verfahrensschritts c) und vor dem Erreichen der Abgabeposition (30) die relative Lage des Behälters (14) mittels einer ersten Mess-Station (46) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mess-Station (46) mindestens ein optisches Meßsystem aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Meßsystem eine Kamera ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mess-Station (46) mittels einer Vorrichtung zur Höhenbestimmung die relative Höhe des Behälters (14) ermittelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Abgabe einer vordefinierten Menge der Flüssigkeit aus dem oder den Behältern (14) gemäß Verfahrensschritt e) die relative Lage und/oder die relative Höhe der Zielstruktur mittels einer zweiten Mess-Station (48) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mess-Station (48) mindestens ein optisches Meßsystem aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Meßsystem eine Kamera ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das rechnergesteuerte Verfahren der die Zielstruktur oder die Zielstrukturen tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung (32) in Richtung des oder der Behälter (14) gemäß Verfahrensschritt d) auf Grundlage der von der ersten und der zweiten Mess-Station (46, 48) ermittelten Positionsdaten erfolgt.
Vorrichtung zum Aufbringen von mindestens einer Flüssigkeit auf mindestens eine Zielstruktur, insbesondere zum Auftragen einer ein definiertes Molekül oder Molekülgemisch enthaltenden Flüssigkeit auf nachzuweisende molekulare Ziel- oder Targetstrukturen, umfassend: – mindestens eine Magazinvorrichtung (12) mit einer Vielzahl von mit der aufzutragenden Flüssigkeit bzw. den aufzutragenden Flüssigkeiten gefüllten Behältern (14), – mindestens eine Transport- und Greifvorrichtung (28) zur Entnahme von mindestens einem Behälter (14) aus der Magazinvorrichtung (12) und zum Transport des oder der Behälter (14) zu mindestens einer vordefinierten, im wesentlichen unveränderbaren Abgabeposition (30) für die Flüssigkeit, und – mindestens eine Antriebseinheit zum rechnergesteuerten Verfahren einer die Zielstruktur oder die Zielstrukturen tragenden Aufnahme- oder Tragvorrichtung (32) in Richtung des oder der Behälter (14) im Bereich der Abgabeposition (30).
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magazinvorrichtung (12) ein Drehmagazin oder ein Plattenmagazin mit mindestens einer Magazinebene (16, 18, 20, 22, 24, 26) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) pipettenartig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) mindestens ein Flüssigkeitsreservoir und mindestens eine Pumpe zur Abgabe einer definierten Flüssigkeitsmenge aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Piezopumpe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Greif- und Transportvorrichtung (28) aus einer ersten Greif- und Transportvorrichtung (34) für die Entnahme der oder des Behälters (14) aus der Magazinvorrichtung (12) und einer zweiten Greif- und Transportvorrichtung (36) zum Transport des oder der Behälter (14) zur Abgabeposition (30) besteht, wobei die erste Greif- und Transportvorrichtung (34) den oder die Behälter (14) an die zweite Greif- und Transportvorrichtung (36) übergibt oder diese von der zweiten Greif- und Transportvorrichtung (36) abgegriffen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Greif- und Transportwerkzeug (34, 36) aus jeweils einem Rotorwerkzeug (38, 40) mit mindestens einem Rotorarm (42, 44) und mindestens einer daran ausgebildeten Greifvorrichtung (50) besteht, wobei die Rotorwerkzeuge (38, 40) miteinander getaktet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Greif- und Transportvorrichtung zur Entnahme und den Transport der oder des Behälters (14) aus der Magazinvorrichtung (12) an die Abgabeposition (30) aus mindestens einem an jeweils mindestens einer Transportschiene verfahrbaren Greif- und Transportschlitten besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine erste Mess-Station (46) zur Ermittelung der relativen Lage und/oder der relativen Höhe des Behälters (14) vor dem Erreichen der Abgabeposition (30) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine zweite Mess-Station (48) zur Ermittelung der relativen Lage und/oder der relativen Höhe der Zielstruktur vor der Abgabe einer vordefinierten Menge der Flüssigkeit aus dem oder den Behältern (14) an der Abgabeposition (30) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Mess-Station (46, 48) jeweils mindestens ein optisches Meßsystem aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Meßsystem eine Kamera ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder zweite Mess-Station (46, 48) mindestens eine Lichtschranke zur relativen Höhenbestimmung des Behälters (14) oder der Zielstruktur aufweist.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25 zur Durchführung biologischer und/oder mikrobiologischer Testverfahren.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25 in der biomedizinischen Diagnostik.