DE10026647A1 - Positioniervorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Positioniervorrichtung für mehrere in Form einer flachen, rechteckigen Mikroreaktorscheibe (4) angeordnete Mikroreaktoren weist einen Trägerrahmen (1) mit einer Aussparung (2) auf. Ein Federelement (3) fixiert die Mikroreaktorscheibe (4) seitlich andrückend auf dem Trägerrahmen (1). Der Trägerrahmen (1) ist zusammen mit der Mikroreaktorscheibe (4) verwechslungssicher auf einer Grundplatte positionierbar, in die für Reaktionsabläufe und Untersuchungen benötigte Vorrichtungen integriert sein können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung für mehrere in Form einer flachen, rechteckigen Mikroeaktorschei­ be angeordnete Mikroreaktoren, die jeweils mindestens aus einer kleinen Kavität bestehen.

Mikroreaktoren ermöglichen die Durchführung von chemischen Reaktionen auf kleinstem Raum und minimalem Einsatz von Reagenzien. Auf Grund ihrer sehr geringen Abmessungen wird jeweils eine große Zahl solcher Mikroreaktoren matrixförmig angeordnet zu einer Mikroreaktorscheibe zusammengefaßt. Eine mögliche Ausführung einer solchen Mikroreaktorscheibe besteht aus einer Siliziumplatte, in die eine große Anzahl kleiner Kavitäten zur Durchführung von Einzelreaktionen eingeätzt ist. Jede einzelne Kavität kann mit zusätzlichen Merkmalen wie beispielsweise einem Siebboden versehen werden. Auf Grund der Miniaturisierung können sehr viele einzelne Reaktionen und Analysen gleichzeitig durchgeführt werden. Untersuchungen über die Wirkung neuer Substanzen im chemisch- pharmazeutischen Bereich können dadurch wesentlich wirt­ schaftlicher und schneller erfolgen.

Im Rahmen einer solchen Untersuchung werden die Kavitäten üblicherweise zuerst mit einer zu untersuchenden Substanz und anschließend mit einem oder mehreren Reagenzien befüllt. Nach Ablauf der Reaktion werden die Reagenzien beispielsweise über einen Siebboden abgesaugt. Die Reaktionsprodukte können daraufhin chemisch oder physikalisch analysiert werden.

Ein wesentliches Problem im Umgang mit solchen Mikroreaktor­ scheiben stellt immer wieder die Schnittstelle von der Mikro- zur Makrotechnik dar.

Wegen der auch für eine große Anzahl einzelner Mikroreaktoren immer noch kleinen Abmessung der Mikroreaktorscheibe und ihrer geringen mechanischen Stabilität wird eine Vorrichtung benötigt, mit deren Hilfe die Handhabung der Mikroreaktor­ scheibe während der Untersuchungen möglich ist. Eine fast zwingende Voraussetzung für ein wirtschaftliches Arbeiten mit Mikroreaktorscheiben ist eine weitgehende Automatisierung notwendiger Verfahrensschritte, wie beispielsweise das Einfüllen der Substanzen in einzelne Mikroreaktoren oder das Pipettieren bzw. Absaugen der Reagenzien.

Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, eine Vorrichtung für die einfache Handhabung und Positionierung von Mikroreaktor­ scheiben so auszugestalten, daß die Mikroreaktorscheiben reproduzierbar und sicher während einzelner Verfahrensschrit­ te verwendet werden können und die Dosierung bzw. das Absaugen von Reagenzien einzelner Mikroreaktoren ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Positioniervorrichtung einen Trägerrahmen mit einer der Form einer Mikroreaktorscheibe angepaßten Aussparung sowie mit einem die Mikroreaktorscheibe seitlich andrückenden Federelement aufweist, und daß der Trägerrahmen auf eine Grundplatte positioniert auflegbar ist.

Die Mikroreaktorscheibe kann schnell und einfach in die entsprechende Aussparung des Trägerrahmens eingelegt werden. Durch das Federelement wird die Mikroreaktorscheibe seitlich an die Aussparung begrenzende Anschläge gedrückt und dadurch sicher im Trägerrahmen fixiert. Die Mikroreaktorscheibe ist damit während der folgenden Untersuchungen an fast allen Seiten von dem Trägerrahmen schützend umgeben. Der Trägerrah­ men selbst kann auf eine Grundplatte aufgelegt werden, in die bereits Vorrichtungen integriert sein können, die während folgender Verfahrensschritte benötigt werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Federelement zwei rechtwinklig abstehende, geschwungene Federschenkel aufweist. Durch die rechtwinkelig abstehenden, geschwungenen Feder­ schenkel wird die Mikroreaktorscheibe seitlich gegen dafür vorgesehene Anschläge des Trägerrahmens gedrückt und zuverlässig in dieser Position gehalten. Aufgrund des geringen Federhubs kann die Mikroreaktorscheibe schnell und einfach in den Trägerrahmen eingesetzt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß auf dem Trägerrahmen ein die Mikroreaktor­ scheibe von oben her fixierender Halterahmen befestigbar ist. Ein solcher Halterahmen verhindert das Herausfallen der Mikroreaktorscheibe aus dem Trägerrahmen während der Durchführung beliebiger Verfahrensschritte. Durch den Halterahmen wird zusätzlich die Stabilität der Mikroreaktor­ scheibe und des Trägerrahmens erhöht.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Trägerrahmen mindestens an einer Ecke eine Anschrägung und die Grundplatte eine daran angepaßte Ausformung aufweist. Vor allem im Hinblick auf eine automatisierte Handhabung der sich im Trägerrahmen befinden­ den Mikroreaktorscheibe wird durch die Anschrägung des Trägerrahmens und die entsprechende Ausformung der Grundplat­ te sichergestellt, daß der Trägerrahmen nur in einer gleichbleibenden Orientierung bezüglich der Grundplatte auf dieser positioniert werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedan­ kens ist vorgesehen, daß der Trägerrahmen an einer oder mehreren Seitenflächen mindestens eine Aussparung oder Nut aufweist, die für eine einfache, automatische Handhabung vorgesehen sind. Eine weitgehende Automatisierung einzelner Verfahrens- und Transportschritte ist aus ökonomischen Gründen erstrebenswert. Ein sicheres Greifen und Transportie­ ren des Trägerrahmens mit automatischen Vorrichtungen wird durch solche Aussparungen bzw. Nuten wesentlich vereinfacht. Darüber hinaus können solche Aussparungen bzw. Nuten zusätzlich zur Anschrägung des Trägerrahmens eine verwechs­ lungssichere und genaue Positionierung des Trägerrahmens nicht nur auf der Grundplatte, sondern auch in Verbindung mit anderen Laborgeräten ermöglichen.

Einer vorteilhaften Ausführung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, daß die Grundplatte eine der Form der Mikroreaktorscheibe angepaßte Ausnehmung aufweist. Wird die von dem Trägerrahmen gehaltene Mikroreaktorscheibe auf der Grundplatte positioniert, so decken die Mikroreaktorscheibe zusammen mit dem Trägerrahmen die Ausnehmung in der Grundplatte vollständig und dicht ab. Der dadurch entstandene Hohlraum unter der Mikroreaktorscheibe kann für im Rahmen der Untersuchungen notwendige Verfahrensschritte wie das Befüllen oder Entleeren der einzelnen Mikroreaktoren genutzt werden. Dadurch können häufig vorkommende Verfahrensschritte automatisiert durchgeführt werden, ohne daß der Trägerrahmen von der Grundplatte entfernt werden muß.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Grundplatte eine seitliche Öffnung zur Ausnehmung aufweist. Über diese Öffnung kann in dem durch die Ausnehmung in der Grundplatte und der im Trägerrahmen fixierten Mikroreaktorscheibe gebildeten Hohlraum beispielsweise ein Vakuum erzeugt werden. Durch dieses Vakuum wird in erster Linie ein einfaches Befüllen der einzelnen Mikroreaktoren möglich. Verfahrensschritte wie das Absaugen von Reagenzien aus den Mikroreaktoren sowie das Waschen der zurückbleibenden Substanzen werden durch das Vakuum im Hohlraum wesentlich erleichtert.

Nachfolgend werden Ausführungen der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 einen Trägerrahmen, ein Federelement, eine Mikroreak­ torscheibe sowie einen Halterahmen in auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines ähnlichen Federele­ ments,

Fig. 3 eine Ansicht einer Grundplatte und

Fig. 4 eine Ansicht der zusammengesetzten und auf der Grundplatte aufgelegten, in Fig. 1 gezeigten Einzelteile.

Ein in Fig. 1 dargestellter Trägerrahmen 1 weist eine im wesentlichen rechteckige Aussparung 2 auf, die für die Aufnahme eines Federelements 3 sowie einer Mikroreaktorschei­ be 4 vorgesehen ist. Durch die Formgebung der Aussparung 2 entsteht eine durch Anschläge 5 begrenzte, umlaufende Auflagefläche für die Mikroreaktorscheibe 4. Eine zylinder­ förmig erweiterte Ecke der Aussparung 2 dient zur Aufnahme des Federelements 3, dessen rechtwinklig abstehende Federschenkel 3a sich an zwei Seiten der Aussparung 2 entlang erstrecken. Durch leichtes Zurückdrücken der beiden Federschenkel 3a des Federelements 3 kann die Mikroreaktor­ scheibe 4 leicht in die Aussparung 2 des Trägerrahmens 1 eingesetzt werden. Die beiden Federschenkel 3a drücken die Mikroreaktorscheibe 4 an die gegenüberliegenden Anschläge 5 des Trägerrahmens 1 und verhindern so ein ungewolltes Lösen der Mikroreaktorscheibe 4 aus dem Trägerrahmen 1. Ein auf dem Trägerrahmen 1 befestigbarer Halterahmen 6 weist eine den Ausmaßen der Mikroreaktorscheibe 4 angepaßte Öffnung auf, so daß im zusammengefügten Zustand nur ein ungenutzter Rand, nicht aber Mikrokammern der Mikroreaktorscheibe 4 bedeckt sind. Zwischen dem Halterahmen 6 und dem Trägerrahmen 1 sind dann das Federelement 3 sowie die Mikroreaktorscheibe 4 unlösbar fixiert.

Ein geringfügig verändertes Ausführungsbeispiel eines Federelements 3', vergrößert in Fig. 2 dargestellt, weist zwei rechtwinklig abstehende, geschwungene Federschenkel 3a' auf. Das so ausgeführte Federelement 3' gewährleistet trotz des geringen Federhubs der einzelnen Federschenkel 3a' ein ausreichend sicheres Andrücken der Mikroreaktorscheibe 4 an die Anschläge 5 des Trägerrahmens 1, ohne daß in Folge übermäßiger Beanspruchung eine Zerstörung oder Beschädigung der Mikroreaktorscheibe 4 zu befürchten ist.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer im wesentlichen quaderförmi­ gen Grundplatte 7, deren Oberseite eine dem Trägerrahmen 1 angepaßte, leicht versetzt angebrachte Aussparung 8 aufweist.

Ein an zwei Seiten die Aussparung 8 der Grundplatte 7 rechtwinklig begrenzender Vorsprung 9 dient als Anschlag für den Trägerrahmen 1. Unter der Aussparung 8 für den Trägerrah­ men 1 befindet sich eine weitere, den Ausmaßen der Mikroreak­ torscheibe 4 angepaßte Ausnehmung 10. Die Ausnehmung 10 besitzt eine seitliche Öffnung 11, die als ein hohlzylindri­ scher Anschlußstutzen ausgeführt ist.

Sobald der Trägerrahmen 1 mit einer sich darin befindenden Mikroreaktorscheibe 4 an der Stelle der Aussparung 8 auf die Grundplatte 7 gelegt wird, wird die Ausnehmung 10 zu einem abgeschlossenen Hohlraum, der nur die seitliche Öffnung 11 aufweist. Über diese Öffnung 11 kann in dem entstandenen Hohlraum ein Vakuum erzeugt werden. Dieses Vakuum ermöglicht oder erleichtert einzelne Verfahrensschritte, wie beispiels­ weise das Befüllen oder Entleeren der Mikroreaktoren.

In Fig. 4 sind die Grundplatte 7, der Trägerrahmen 1 und die Mikroreaktorscheibe 4 in zusammengesetztem Zustand gezeigt. Zwei Seiten des Trägerrahmens 1 schließen bündig mit den Außenseiten der Grundplatte 7 ab. Durch eine Anschrägung 12 an einer Ecke des Trägerrahmens 1 ist die Orientierung des Trägerrahmens 1 bezüglich der Grundplatte 7 verwechslungssi­ cher vorgegeben. Eine an die Anschrägung 12 des Trägerrahmens 1 angepaßte Ausformung der Grundplatte 7 verhindert, daß ein falsch orientierter Trägerrahmen 1 auf der Grundplatte 7 bündig abschließend positioniert werden kann.

Claims (7)

1. Positioniervorrichtung für mehrere in Form einer flachen, rechteckigen Mikroreaktorscheibe angeordnete Mikroreaktoren, die jeweils mindestens aus einer kleinen Kavität bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung einen Trägerrahmen (1) mit einer der Form der Mikroreaktorscheibe (4) angepaßten Aussparung (2) sowie mit einem die Mikrokam­ merscheibe (4) seitlich andrückenden Federelement (3, 3') aufweist, und daß der Trägerrahmen (1) auf eine Grundplatte (7) positioniert auflegbar ist.

2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement (3') rechtwinklig abstehende, geschwungene Federschenkel (3a') aufweist.

2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem Trägerrahmen (1) ein die Mikroreaktor­ scheibe (4) fixierender Halterahmen (6) befestigbar ist.

3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Trägerrahmen (1) mindestens an einer Ecke eine Anschrägung (12) und die Grundplatte (7) eine daran angepaßte Ausformung aufweist.

4. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Trägerrahmen (1) an einer oder mehreren Seitenflächen mindestens eine Aussparung oder Nut aufweist, die für eine einfache automatische Handhabung vorgesehen ist.

5. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Grundplatte (7) eine der Form der Mikroreaktorscheibe (4) angepaßte Ausnehmung (10) aufweist.

6. Positioniervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Grundplatte (7) eine seitliche Öffnung (11) zur Ausnehmung (10) aufweist.