DE60213645T2

DE60213645T2 - Verfahren zum befüllen von löchern in substraten

Info

Publication number: DE60213645T2
Application number: DE60213645T
Authority: DE
Inventors: Robert Moerman
Original assignee: Technische Universiteit Delft
Current assignee: Technische Universiteit Delft
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2022-11-16
Also published as: PT1448301E; JP2005512026A; WO2003041863A3; ATE334748T1; EP1448301B1; CN1589177A; CA2466513A1; US20050019952A1; DK1448301T3; NL1019378C2; WO2003041863A2; AU2002343245A1; DE60213645D1; ES2269776T3; CN1329125C; EP1448301A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen einer Vertiefung mit einer Flüssigkeit, wobei eine Flüssigkeit auf ein Substrat, welches eine Vertiefung aufweist, an einer Stelle aufgebracht wird, die nicht mit der Vertiefung zusammenfällt, und die Vertiefung nach dem Befüllen mit einem Abdeckmittel verschlossen wird.
Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt zum Befüllen von regelmäßigen Mikroanordnungen, die für verschiedene Versuche wie Enzym- und DNA-Versuche verwendet werden. Aufgrund der kleinen Menge an Flüssigkeit in einer Vertiefung ist der Verdampfungseffekt relativ groß. Um eine Verdampfung zu verhindern, kann ein Abdeckmittel, wie ein Abdeckbezug über den Vertiefungen angeordnet werden.
Ein Problem besteht darin, dass vor dem Durchführen einer Messung mehrere Arbeitsgänge durchgeführt werden müssen, z.B. Befüllen einer Vertiefung mit einer abgemessenen Menge an Flüssigkeit, Bedecken der mit Flüssigkeit gefüllten Vertiefung (all dies vorteilhafterweise ohne Luftblasen zu erzeugen), und Starten der Messung. Das Letztere erfordert oft zeitaufwändige Arbeitsgänge, da für verschiedene Messtechniken, wie optische Messtechniken, um ein Substrat herum nur wenig Platz ist, und es aus diesem Grund oft unmöglich ist, das Substrat zu befüllen, während es montiert ist. Zusätzlich wird bei vielen Untersuchungen die Reaktion beginnen, sobald die Vertiefung mit Flüssigkeit befüllt ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der im Oberbegriff genannten Art bereitzustellen, durch welches es ermöglicht wird, schneller mit dem Messen zu beginnen.
Zu diesem Zweck ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass

– zum Befüllen der Vertiefung Flüssigkeit an einem ersten Ort aufgebracht wird, der sich zwischen einem zweiten Ort, wo sich eine Frontseite des auf das Substrat aufgebrachten Abdeckmittels befindet, und der von dem Abdeckmittel nicht abgedeckten Vertiefung befindet,
– die Frontseite des Abdeckmittels in Richtung der aufgebrachten Flüssigkeit und der Vertiefung bewegt wird, wodurch sie die Flüssigkeit, mit welcher die Vertiefung befüllt wird, mit sich nimmt, und
– nachdem die Frontseite des Abdeckmittels die Vertiefung passiert hat, das Abdeckmittel in eine dritte ortsfeste Position gebracht wird, um die mit Flüssigkeit befüllte Vertiefung zu verschließen.

Überraschenderweise ist es möglich, eine in eine Vertiefung einzuleitende Flüssigkeit nach vorne zu drücken, um die Vertiefungen rasch zu befüllen und sie zu verschließen. All dies wird mit einem einzelnen Arbeitsgang durchgeführt, der auch für eine fakultative (halb-)automatische Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung vorteilhaft ist. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, einen quantitativen Versuch auf einer Probe durchzuführen, ohne das Volumen der Probe akkurat pipettieren zu müssen. Nach dem Befüllen und Abdecken einer Vertiefung gemäß der Erfindung, enthält die Vertiefung eine genau bekannte Menge an Flüssigkeit, die durch die Abmessungen der Vertiefung bestimmt wird. Durch Abweichen von einem relativ großen Volumen mit relativ kleiner Oberfläche wird eine Verdampfung reduziert. Unmittelbar nach dem Zeitpunkt, an dem die Vertiefung befüllt ist, wird sie bereits durch das Abdeckmittel verschlossen, so dass dies ebenfalls den Verdampfungseffekt verringert. Dies ist deutlich verschieden vom Befüllen individueller Vertiefungen mit Probenflüssigkeit mittels einer Pipette, Elektrosprühen und dergleichen. In der vorliegenden Anwendung wird unter einer Vertiefung jede Ausnehmung in dem Substrat verstanden, unabhängig von deren Form. Diese Definition umfasst auch längliche Vertiefungen, die auch als Kanal bezeichnet werden können. Im Wesentlichen verlaufen derartige Kanäle parallel zu der Oberfläche des Substrats.
Bevorzugt wird ein Abdeckmittel mit einer Dicke von zumindest 0,5 mm, noch bevorzugter von zumindest 0,8 mm und am bevorzugtesten von zumindest 1,2 mm verwendet.
Ein derartiges Abdeckmittel stellt sicher, dass die Flüssigkeit effektiv nach vorne gedrückt wird. Gleichzeitig erhöht sich die Steifigkeit des Abdeckmittels mit zunehmender Dicke, so dass das Abdeckmittel besser an dem Substrat anhaftet.
Wenn die Flüssigkeit hydrophil ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Abdeckmittel verwendet, dessen von dem Substrat nahe der Vorderseite des Abdeckmittels abgewandte Seite hydrophob ist und umgekehrt.
Dies hilft, zu verhindern, dass ein Teil der Flüssigkeit sich über die Oberseite des Abdeckmittels bewegt, anstatt nach vorne gedrückt zu werden. Diese Ausführungsform ist besonders effektiv, wenn ein dünnes Abdeckmittel verwendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird dann ein Abdeckmittel verwendet, dessen dem Substrat gegenüberliegende hydrophile Seite an einem seiner Enden eine Oberfläche mit einem hydrophoben Bereich aufweist.
Die Wirkung eines derartigen Oberflächenbereichs an dem Ende, das vor dem Einschieben der Vertiefung am nächsten ist, ist, das weniger (wasserhaltige) Flüssigkeit notwendig ist, um die Vertiefung zu befüllen.
Dieser Oberflächenbereich kann hydrophobisiert werden, beispielsweise durch Silanisierung, aber auch durch Auftragen einer hydrophoben Paste, wie Silikonfett. Ein derartiges Fett löst sich nicht in der wasserhaltigen Flüssigkeit und weist den weiteren Vorteil auf, dass es zur Verhinderung von Verdampfung beitragen kann. Zusätzlich erleichtert es das Gleiten eines Abdeckmittels über das Substrat.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass während und nach dem Befüllen der Vertiefung ein Reagenz oder ein Analyt von einer Vertiefung zur anderen aufgrund von Strömung oder Diffusion übertragen wird. Vorteilhafterweise wird die Vertiefung so schnell befüllt und verschlossen, dass die Reagenzien nicht aus der Vertiefung entweichen können. Vorteilhafterweise wird zumindest in einer dritten Position das Abdeckmittel mit einer Kraft von zumindest 1 kg/cm² auf das Substrat gedrückt.
Dies verringert den Übergang von Flüssigkeit oder Reagenzien durch Strömung und/oder Diffusion. Es wurde auch gezeigt, dass es möglich ist, eine solche Kraft und selbst eine Kraft von 15 kg/cm² während der Bewegung von der ersten Position zur dritten Position anzuwenden. Dies hilft zudem, den Übergang von Flüssigkeit oder Reagenzien durch Strömung und/oder Diffusion zu begrenzen.
Vorzugsweise ist das verwendete Abdeckmittel ein Abdeckmittel wovon die Kante der Seite, die dem Substrat und der Vorderseite des Abdeckmittels gegenüberliegt, über zumindest einen Bereich davon abgerundet ist, und die mit dieser Abrundung in Kontakt stehende Flüssigkeit in der Richtung der aufgetragenen Flüssigkeit und der Vertiefung bewegt wird, wobei die Flüssigkeit mit der die Vertiefung zu befüllen ist, mitgenommen wird.
Eine derartige Abrundung hilft, die Flüssigkeit mitzunehmen und erleichtert das Befüllen der Vertiefung. Eine derartige Abrundung ist insbesondere geeignet für Abdeckmittel, bei denen die Flüssigkeit mit der gesamten Höhe (Dicke) des Abdeckmittels in Berührung ist. Die Kante, die zwischen der Seite, die von dem Substrat wegweist, und der Vorderseite gebildet wird, ist in einem solchen Fall vorzugsweise im Wesentlichen gerade, d.h. sie bildet einen spitzen Winkel, der aufgrund der Kohäsionseffekte nicht sofort von einer Flüssigkeit passiert wird.
Vorteilhafterweise wird auf einem einzelnen Substrat eine erste Vertiefung mit einer ersten Flüssigkeit und eine zweite Vertiefung mit einer zweiten Flüssigkeit befüllt, wobei die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit auf jeweils nicht überlappenden ersten Stellen aufgetragen werden, und das Abdeckmittel mit einer Einkerbung zwischen den nicht überlappenden ersten Stellen versehen ist.
Anstelle dessen oder zusätzlich hierzu, wird eine erste Vertiefung auf einem einzelnen Substrat mit einer ersten Flüssigkeit und eine zweite Vertiefung mit einer zweiten Flüssigkeit befüllt, wobei die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit auf jeweiligen nicht überlappenden ersten Stellen aufgetragen werden, und zumindest ein Mittel ausgewählt von i) der oberen Seite des Substrates und ii) der unteren Seite des Abdeckmittels zwischen den ersten nicht überlappenden Stellen, mit einer erhöhten Barriere versehen ist, während das andere Mittel in der gleichen Position eine komplementäre Rille aufweist, in die die Barriere aufgenommen werden kann, so dass beim Befüllen der ersten und zweiten Vertiefung die Barriere durch die Rille gleitet.
Beide Verfahren erlauben es, Vertiefungen eines Substrates mit verschiedenen Flüssigkeiten zu befüllen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abdeckmittel zumindest zwei Vorderseiten auf, wobei zumindest eine Vorderseite durch eine Wandung einer Rille gebildet wird, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung an der Unterseite des Substrats vorgesehen ist, und eine erste Vertiefung auf einem einzelnen Substrat mit einer ersten Flüssigkeit und eine zweite Vertiefung mit einer zweiten Flüssigkeit befüllt wird, wobei die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit auf jeweiligen nicht überlappenden ersten Stellen aufgetragen werden, derart, dass die Vertiefung der ersten Flüssigkeit und die Vertiefung der zweiten Flüssigkeit sich auf der zweiten ersten Stelle befinden, nachdem das Abdeckmittel auf das Substrat gesetzt wird, und nachfolgend über das Substrat bewegt wird, um die erste Vertiefung und die zweite Vertiefung zu befüllen.
Auf diese Weise können Vertiefungen, die sich im Wesentlichen in gegenseitiger verlängerter Richtung befinden, gleichzeitig mit verschiedenen Flüssigkeiten befüllt werden.
Um effizient eine Vertiefung zu verschließen, nachdem das Abdeckmittel in die dritte Position bewegt wurde, ist bevorzugt sowohl das Substrat als auch das Abdeckmittel mit funktionellen Gruppen versehen, die in der Lage sind, eine physikalische oder chemische Bindung mit den funktionellen Gruppen mit denen sie in Kontakt sind, auszubilden.
Beispielsweise kann eine Komponente mit Aminogruppen und die andere mit Epoxidgruppen versehen sein. Verschiedene funktio nelle Gruppen können relativ einfach in der Literatur gefunden werden, die die Immobilisierung von Proteinen und anderen Molekülen auf einer Oberfläche betrifft, deshalb benötigt der gewöhnliche Fachmann keine weitere Erklärung.
Die Erfindung betrifft auch ein Abdeckmittel für die Anwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wie auch ein Substrat für die Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 14.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt mit Bezug auf eine erläuternde Ausführungsform und die Zeichnung erklärt, in der
1a und 1b eine Seitenansicht eines Substrats mit einem Abdeckmittel gemäß der Erfindung und eine Draufsicht auf das Abdeckmittel und das Substrat zeigen;
2a und b eine geschnittene Seitenansicht eines Substrats mit einem Abdeckmittel gemäß der Erfindung für die Auftragung von verschiedenen Flüssigkeiten in verschiedene Vertiefungen (vorher und nachher) zeigen; und
3 eine Draufsicht auf ein Substrat zeigt mit einem Abdeckmittel gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein Substrat 1, das mit zwei Arrays 2, 3 versehen ist, wobei die Arrays 2, 3 aus Vertiefungen 4 bestehen. Das Substrat 1 ist auch mit zwei Rillen 5', 5'' versehen, die wie die Vertiefungen 4 praktischerweise in dem Substrat 1 mittels Ätzen vorgesehen sind. Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung sind die Rillen 5', 5'' geeignet, um eine Flüssigkeit A in die Vertiefungen 4 einzuleiten. Anstelle dessen oder zusätzlich hierzu ist es gemäß einer alternativen Ausführungsform möglich, eine lineare Beschichtung, z.B. eine hy drophile Beschichtung mit einer größeren Affinität für die Flüssigkeit bereitzustellen. Stattdessen kann diese Stelle durch zwei Beschichtungslinien abgegrenzt werden, für welche die Flüssigkeit eine geringere Affinität aufweist. Für den Fall einer wasserhaltigen Flüssigkeit, die aufzubringen ist, ist es beispielsweise möglich Teflonspray zu verwenden. Dies kann relativ einfach durch Schützen der Stelle, wo diese Flüssigkeit aufzubringen ist, beispielsweise mittels eines rechteckigen Stücks Papier, durchgeführt werden. Nachdem die Flüssigkeit A aufgetragen wurde, wird ein Abdeckmittel 6, das auf dem Substrat angeordnet ist, in die Richtung der Vertiefungen bewegt. In 1 sind die Vertiefungen 4 des Gitters 2 bereits befüllt.
Die Seite des Abdeckmittels 6, die dem Substrat gegenüberliegt, und die Seite des Substrats 1, die dem Abdeckmittel 6 gegenüberliegt, sind vollständig glatt, so dass das Abdeckmittel 6, wenn es einmal auf das Substrat gelegt ist, in Bezug auf das Substrat 1 äquidistant beweglich ist, und die Probenflüssigkeit A kann von den Rillen 5', 5'' in die Vertiefungen 4 gedrückt werden. Danach werden die befüllten Vertiefungen 4 sofort durch das Abdeckmittel 6 verschlossen. Die überschüssige Flüssigkeit A kann mit Hilfe einer Luftpistole (Druck etwa 4–5 Bar) weggeblasen werden. Vorher und vorzugsweise während der Entfernung von überschüssiger Flüssigkeit, kann, wenn notwendig, eine Klemmkraft ausgeübt werden, die geeigneterweise 2–3 kg/cm² beträgt. Die Entfernung der Flüssigkeit stellt sicher, dass irgendwelche Oberflächenspannungskräfte nicht bewirken, dass diese Flüssigkeit zwischen das Abdeckmittel 6 und das Substrat 1 gezogen wird, was die Dicke der Flüssigkeitsschicht zwischen dem Abdeckmittel 6 und dem Substrat 1 erhöhen würde. Eine sehr dünne Flüssigkeitsschicht garantiert, dass selbst ohne eine Klemmkraft das Abdeckmittel die Vertiefungen 4 mittels Adhäsion für eine Messzeit von beispielsweise 5–20 Minuten verschließt. Für die Durchführung der Messungen können die Vertiefungen 4 Reagenzien enthalten, die sich in der Flüssigkeit A lösen können, mit der die Vertiefungen befüllt worden sind. Das Vorliegen einer dünnen Flüssigkeitsschicht minimiert den Austausch (durch Diffusion) von irgendeinem möglicherweise vorliegenden Reagenz von einer Vertiefung zu einer benachbarten Vertiefung. Schließlich wird die Verdampfung einer Flüssigkeit während der Messung mit dem beschriebenen Verfahren effektiv vermieden.
Das Abdeckmittel 6 und das Substrat 1 sind auch sauber (frei von Staub) und, im Fall von wasserhaltigen Flüssigkeiten A, bevorzugt wenigstens auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Substrats 1 und des Abdeckmittels 6, hydrophil. Nichtsdestoweniger ist im Fall von wasserhaltigen Flüssigkeiten A das Ende der dem Substrat 1 gegenüberliegenden Seite des Abdeckmittels 6 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Nähe der Vertiefungen 4 hydrophob. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass vergleichsweise viel Probenflüssigkeit A zum Füllen der Vertiefungen 4 benötigt wird. Gemäß einem einfachen Ausführungsbeispiel wird das Ende der dem Substrat 1 gegenüberliegenden Seite mit Hilfe von Silikonfett hydrophob gemacht. Die Menge des verwendeten Silikonfetts wird auf einem Minimum gehalten (das heißt eine sehr dünne Beschichtung wird aufgetragen). Die Verwendung einer Rille 5 ist keine Voraussetzung und kann sogar unerwünscht sein. Die Flüssigkeit A wird bevorzugt auf die Frontseite des Abdeckmittels 6 aufgebracht, die in Richtung der Vertiefungen 4 orientiert ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Flüssigkeit A quer zu verteilen. Die besagte Frontseite ist vorzugsweise hydrophil.
Die Rate, mit welcher das Abdeckmittel 6 bezüglich des Substrats 1 zu bewegen ist, hängt von den verwendeten Materialien und der verwendeten Flüssigkeit A ebenso ab wie von den dort enthaltenen Komponenten, wie beispielsweise grenzflächenaktiven Substanzen. Jedenfalls kann ein Fachmann eine geeignete Rate leicht bestimmen. Wenn der Prozentsatz von Vertiefungen 4, welche eingeschlossene Luft enthalten, höher als gewünscht ist, muss die Rate reduziert werden, oder Vertiefungen mit einer abgerundeten oder weniger steilen Wand müssen verwendet werden (diese füllen sich leichter). Das Substrat 1 und das Abdeckmittel 6 können aus einem beliebigen Material gefertigt werden, das im Wesentlichen inert ist (in Bezug auf die Flüssigkeit A), so wie Polystyren, Glas oder Materialien, die mit Techniken, die aus der Halbleiterindustrie bekannt sind, behandelt werden können.
In der Nähe der Substratseite an dem Frontende weist das Abdeckmittel 6 eine Kante 7 auf, die vorzugsweise mit einer Abrundung versehen ist (angedeutet durch die gepunktete Linie). Dies erlaubt, die Vertiefungen 4 effektiv mit Flüssigkeit zu füllen. Eine praktische Methode zum Füllen der Vertiefungen wird wie folgt durchgeführt:

1) Ein Pyrexglas (1 × 0,8 cm) mit einer Dicke von 1 mm wird gereinigt durch Behandeln mit einem Reinigungsmittel und gründliches Spülen mit demineralisiertem Wasser.
2) Das Pyrexglas wird auf ein Halbleitersubstrat gesetzt. Das Halbleitersubstrat ist mit einer hydrophilen SiO₂- und vorzugsweise einer Siliziumnitridschicht versehen. Das Halbleitersubstrat ist mit Vertiefungen von 400 × 400 μm mit einer Tiefe von 50 μm versehen.
3) Mit Hilfe von Kapillarwirkung wird 0,1 bis 0,2 μl Wasser zwischen das Pyrex-Abdeckglas und das Substrat eingeführt. Die Anwesenheit solch einer minimalen Men ge von Flüssigkeit bewirkt, dass das Pyrex-Abdeckglas an dem Substrat durch Saugen anhaftet. Es ist schwierig zu entfernen, kann aber gleiten.
4) Eine Probenflüssigkeit (1 μl) wird vor einer Reihe von Vertiefungen beabstandet von dem Pyrex-Abdeckglas pipettiert.
5) Das Pyrex-Abdeckglas wird in Richtung der Probenflüssigkeit und der Vertiefungen mit einer Rate von 2–6 cm/s gedrückt.
6) Das Abdeckglas wird auf das Substrat gepresst mit einer Kraft von 2–3 kg/cm², und überschüssige Probenflüssigkeit wird mit Hilfe einer Druckluftpistole (Druck 4 bar) weggeblasen.
7) Das Substrat mit Abdeckglas wird in einem Gleitobjekthalter auf einem X-Y-Z-Tisch unter einer Objektivlinse platziert.

In einem Experiment wurde ein Array von 5 × 5 Vertiefungen von 400 × 400 × 50 μμm (gesamtes Volumen 0,2 μl) unter Verwendung von nur 0,5 μl Flüssigkeit gefüllt.
Experimente (Farbreaktionen, in denen die Vertiefungen mit einem Enzym beschichtet waren) zeigten, dass der Übertrag in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Abdeckmittels relativ zum Substrat minimal war. Es gab etwas nachweisbaren Übertrag zwischen nachfolgenden Vertiefungen in Bewegungsrichtung.
Es wurde gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist zum Füllen der Vertiefungen mit einem flüchtigen Lösungsmittel wie Ethanol. Dies erlaubt, dass das erfindungsgemäße Verfahren für die kombinatorische Chemie und für potenziell gefährliche Reaktionen, die auf einer kleinen Skala sicher ausgeführt werden können, angewendet werden kann.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass es möglich ist, die vorliegende Methode in vielerlei Hinsicht zu variieren, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise, insbesondere wenn eine Vertiefung relativ tief ist, ist es vorteilhaft, ein Abdeckmittel 6 zu verwenden, welches nicht gerade ist, beispielsweise ein sägezahnartiges oder profiliertes, wobei die sägezahnartigen oder profilierten Ausnehmungen die Flüssigkeit aufnehmen und das Abdeckmittel 6 mit den Ausnehmungen über die Vertiefung 4 gedrückt wird. Wenn ein Array 2 gefüllt werden muss, wird die Position der Ausnehmungen so gewählt, dass sie im Wesentlichen mit den Zentren der Vertiefungen zusammenfallen. Falls gewünscht, können verschiedene Ausnehmungen unterschiedliche Probenflüssigkeiten enthalten, so dass unterschiedliche Probenflüssigkeiten gleichzeitig untersucht werden können.
Um eine Verschlussschicht aufzubringen, hydrophobe Paste wie Silikonfett in einer definierten und reproduzierbaren Weise, kann ein Verteiler verwendet werden, der an wenigstens einem Ort mit dem Substrat in Kontakt ist, während er über das Substrat in einer Richtung eines Überschusses von Paste bewegt wird. Der Verteiler hinterlässt eine schmale Rille zwischen dem Substrat und dem Verteiler, welche schmale Rille (und der Winkel, mit dem der Verteiler bewegt wird), die Dicke der Schicht bestimmen. Der Verteiler kann optional auch mit einem Führungsglied, welches sich an einer Seite des Substrats abstützt, versehen sein.
2a zeigt ein Substrat 1, welches mit verschiedenen Vertiefungen 4 versehen ist. Das Abdeckmittel 6 ist mit Rillen 8 versehen, von denen jede eine Frontwand 9 aufweist, welche die verschiedenen Flüssigkeiten A, B, C, D nach vorne drückt. Wenn das Abdeckmittel 6 in der dritten Position ist, sind die Vertiefungen 4 verschlossen. Die Vertiefungen 4 können verschiedene Reagenzien W, X, Y, Z aufweisen.
3 zeigt eine Draufsicht auf drei Arrays 2, 3, 9 mit mit unterschiedlichen Flüssigkeiten A, B, C zu füllenden Vertiefungen 4', 4'', 4'''. Um zu verhindern, dass die Flüssigkeiten, die während der Bewegung des Abdeckmittels entlang der Frontkante verteilt werden, miteinander in Kontakt kommen, sind Ausnehmungen 9 vorgesehen, so dass die Flüssigkeiten praktisch unterschiedlichen Abdeckmitteln 6 ausgesetzt sind.
Die Anwendung von Flüssigkeiten und die Bewegung der Flüssigkeiten wird bevorzugt mit Hilfe von Dispensern und Aktuatoren automatisiert.

Claims

Verfahren zum Befüllen einer Vertiefung mit einer Flüssigkeit, wobei eine Flüssigkeit auf ein Substrat, welches eine Vertiefung aufweist, an einer Stelle aufgebracht wird, die nicht mit der Vertiefung zusammenfällt, und die Vertiefung nach dem Befüllen mit einem Abdeckmittel verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, – dass zum Befüllen der Vertiefung Flüssigkeit an einem ersten Ort aufgebracht wird, der sich zwischen einem zweiten Ort, wo sich eine Frontseite des auf das Substrat aufgebrachten Abdeckmittels befindet, und der von dem Abdeckmittel nicht abgedeckten Vertiefung befindet, – die Frontseite des Abdeckmittels in Richtung der aufgebrachten Flüssigkeit und der Vertiefung bewegt wird, wodurch sie die Flüssigkeit, mit welcher die Vertiefung befüllt wird, mit sich nimmt, und – nachdem die Frontseite des Abdeckmittels die Vertiefung passiert hat, das Abdeckmittel in eine dritte ortsfeste Position gebracht wird, um die mit Flüssigkeit befüllte Vertiefung zu verschließen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdeckmittel verwendet wird mit einer Dicke von mindestens 0.5 mm, bevorzugt mindestens 0.8 mm, und besonders bevorzugt mindestens 1.2 mm.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Flüssigkeit hydrophil ist, ein Abdeckmittel verwendet wird, dessen von dem Substrat abgewandte Seite in der Nähe der Vorderseite des Abdeckmittels hydrophob ist und umgekehrt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckmittel an der hydrophilen, dem Substrat zugewandten Seite an einem seiner Enden eine Oberfläche mit einem hydrophoben Bereich aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophobe Oberflächenbereich eine hydrophobe Paste aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckmittel wenigstens in einer dritten Position mit einer Kraft von wenigstens 1 kg/cm² auf das Substrat gepresst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine regelmäßige Anordnung von Vertiefungen aufweist, in dem Substrat eine Rille mit einer zu der Bewegungsrichtung des Abdeckmittels rechtwinkligen Hauptrichtungskomponente vorhanden ist und die Flüssigkeit in die Rille eingeführt wird bevor sie zu der regelmäßigen An ordnung durch Bewegen des Abdeckmittels über die Rille transferiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit, welche das Abdeckmittel umgibt, entfernt wird wenn das Abdeckmittel in der dritten Position ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung mit Hilfe von komprimiertem Gas erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Abdeckmittel ein Abdeckmittel ist, dessen Kante der dem Substrat zugewandten Seite und dessen Frontseite jeweils zumindest über einen Teil abgerundet ist, und die Flüssigkeit, die in Kontakt mit dieser Abrundung ist, in der Richtung der aufgebrachten Flüssigkeit und der Vertiefung bewegt wird, wobei die Flüssigkeit, mit welcher die Vertiefung befüllt werden soll, mitgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem einzelnen Substrat eine erste Vertiefung mit einer ersten Flüssigkeit und eine zweite Vertiefung mit einer zweiten Flüssigkeit befüllt wird, die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit an jeweils nicht überlappenden ersten Orten aufgebracht werden, und dass Abdeckmittel mit einer Ausnehmung zwischen den nicht überlappenden ersten Orten versehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem einzelnen Substrat eine erste Vertiefung mit einer ersten Flüssigkeit und eine zweite Vertiefung mit einer zweiten Flüssigkeit befüllt wird, wobei die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit jeweils an nicht überlappenden ersten Orten aufgebracht wird, und wenigstens ein Mittel ausgewählt aus i) der Oberseite des Substrats und ii) der Unterseite des Abdeckmittels zwischen den ersten nicht überlappenden Orten mit einer erhöhten Barriere versehen ist, während das andere Mittel in derselben Position eine komplementäre Rille aufweist, in welcher die Barriere aufgenommen werden kann, so dass beim Befüllen der ersten und zweiten Vertiefung, die Barriere durch die Rille gleitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckmittel wenigstens zwei Frontseiten aufweist, wobei wenigstens eine Frontseite durch eine Wand einer Rille gebildet ist, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung an der Unterseite des Substrats vorhanden ist, und wobei eine erste Vertiefung auf einem einzelnen Substrat mit einer ersten Flüssigkeit und eine zweite Vertiefung mit einer zweiten Flüssigkeit befüllt wird, wobei die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit an jeweils nicht überlappenden ersten Orten aufgebracht werden, so dass die Vertiefung der ersten Flüssigkeit und die Vertiefung der zweiten Flüssigkeit an dem zweiten ersten Ort sind, wonach das Abdeckmittel auf dem Substrat angeordnet und danach über das Sub strat bewegt wird, um die erste Vertiefung und die zweite Vertiefung zu befüllen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat und das Abdeckmittel mit funktionalen Gruppen versehen sind, die in der Lage sind, eine physikalische oder chemische Bindung mit den funktionalen Gruppen, mit welchen sie in Kontakt sind, zu bilden.