DE10322893A1 - Equipment for microtechnological structuring of fluids used in analytical or combinatorial biology or chemistry, has dosing, splitting and fusion devices in fluid pathway - Google Patents

Abstract

A dosing unit (4) discharges into the fluid guidance path (1). Alternatively or in addition, in the fluid guidance path, there are devices causing mechanical fusion (2) and/or splitting (3). The surface of the separation medium (12) fluid path (1) has wetting properties, whereas that (1) for the test fluid (13) has non-wetting properties. The surface of the fluid path for the mixtures (17) of process and test fluid has non-wetting properties. Fluid flow resistances (6) are located at the fusion device or splitter. They discharge into a common separating chamber (7). The fluid paths are microchannels (11) or tubes. Their cross section is 3 mm 2>to 0.3 x 10 ->3>mm 2>. The dosing unit is a valve, controlled electrically, mechanically or thermally. The dosing unit (4) is a microchannel (14) which is periodically filled with a solid- and/or fluid substrate and/or gas. Numbers of channels are integrated, for dosing-in various process fluids. The microchannel flows over sharp edges into the fluid path. A sharp-edged nozzle with a radius of curvature smaller than 50 mu m is used. The equipment, its variants, dimensions and dispositions are further elaborated. An independent claim is included for the corresponding method.

Description

Translated fromGerman

Gegenstandder Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zudosierenvon Flüssigkeiten zueinem oder einer Mehrzahl von in ein Separationsmedium eingebettetenFlüssigkeitskompartimentenmit dem Ziel der Analyse von Inhaltskomponenten in den eingebettetenTestflüssigkeitskompartimentenbzw. deren zeitlicher Änderungin Folge des Zudosierens der Prozessflüssigkeiten.objectthe invention is an apparatus and a method for meteringof liquids tooone or a plurality of embedded in a separation mediumfluid compartmentswith the aim of analyzing content components in the embeddedTestflüssigkeitskompartimentenor their change over timeas a result of the process fluids being added.

ImRahmen von Hochdurchsatzverfahren ist es erforderlich, eine Vielzahlvon Proben unter vergleichbaren und reproduzierbaren Bedingungnenmit A) einer Vielzahl von Testsubstanzen und B) einer relativ begrenztenAnzahl unterschiedlicher Prozessflüssigkeiten nach einem definiertenZeitprotokoll zu versetzen und der analytischen Bewertung zuzuführen.in theUnder high throughput processes, there is a need for a varietysamples under comparable and reproducible conditionswith A) a large number of test substances and B) a relatively limited oneNumber of different process liquids according to a defined oneMoving the time record and adding it to the analytical evaluation.

KlassischerAnsatz zur Bewältigungdieser Vielfalt ist die Anordnung der Proben in Arrayform und die Nutzungautomatisierter Verfahren zum parallelen Prozessieren der Proben,wie z. B. paralleler Flüssigkeitsübertragunter Verwendung von hochparallelen Pipettierköpfen, Nadel- oder Spritzenarrays,zeitsynchrones Auslesen aller Proben mit Hilfe von Kamera-basiertenDetektoranordnungen und parallele programmierte Inkubation unterVerwendung von Stacker-Systemen.classicApproach to copingThis diversity is the arrangement of the samples in array form and the useautomated process for parallel processing of samples,such as B. parallel liquid transferusing highly parallel pipetting heads, needle or syringe arrays,time-synchronous reading of all samples with the help of camera-basedDetector arrays and parallel programmed incubation underUse of stacker systems.

Alsalternativer Ansatz rücktin zunehmenden Maßedie Nutzung serieller Probenströmein fluidischen Leitbahnen in den Blickpunkt des Interesses.Asalternative approach is comingincreasinglythe use of serial sample streamsin fluidic channels in the focus of interest.

Diezugrundeliegende Strategie, welche seit den 20er Jahren des vergangenenJahrhunderts mit der Einführungdes Fließbandesin Fertigungsprozesse ihre Leistungsfähigkeit in produktiven Umgebungendemonstriert, ermöglichtdas kontinuierliche Prozessieren einer als Probenstrom organisiertenVielzahl von Proben in seriellen Verfahren. Neben dem Managmentvon Flüssigkeitstropfenauf Oberflächenoder zwischen Glasplatten unter Verwendung von Gasen oder nichtmit Probenflüssigkeitmischbaren Separationsmedien werden Ansätze zu Führung derartiger Probenströme in Mikrokapillarenunter Trennung der Probenkompartimente durch ein mit der Probenflüssigkeitnicht mischbares Separationsmedium diskutiert, welche gleichzeitig dieFörderungdes Probenstromes durch das Kanalsystem mit Hilfe von Pumpen ermöglicht.Theunderlying strategy, which has been used since the 1920sCentury with the introductionof the assembly linein manufacturing processes their performance in productive environmentsdemonstrates, enablesthe continuous processing of one organized as a sample streamLarge number of samples in serial processes. In addition to managementof liquid dropson surfacesor between glass plates using gases or notwith sample liquidMiscible separation media are approaches for guiding such sample streams in microcapillarieswith the sample compartments separated by a sample liquidimmiscible separation medium discussed, which simultaneously theadvancementof the sample flow through the channel system using pumps.

ErsteAnsätzeund systematische Untersuchungen zur Erzeugung und Einbettung derartiger Probenströme in Kapillarsystemeunter kontrollierten Bedingungen sind publiziert – jedochist das Problem des Zudosierens von Reagenzien zu den die Probenflüssigkeitenthaltenden, in Kapillaren geführtenKompartimenten (16,17) bislang ungelöst.First approaches and systematic investigations for the generation and embedding of such sample streams in capillary systems under controlled conditions have been published - however, the problem of adding reagents to the compartments in the capillaries containing the sample liquid is ( 16 . 17 ) so far unsolved.

Dererfindungsgemäßen Vorrichtungund dem Verfahren kommt die Aufgabe zu, das kontrollierte Zudosierenvon Inhaltsstoffe enthaltenden Flüssigkeiten zu individuellenKompartimenten oder Kompartimentfolgen zu ermöglichen und damit für die obenbeschriebenen seriellen Verfahren für Hochdurchsatzverfahren zu erschließen.Thedevice according to the inventionand the process has the task of controlled dosingfrom ingredient-containing liquids to individualTo enable compartments or compartment sequences and thus for the aboveto develop described serial methods for high-throughput methods.

DieLösungdieser Aufgabenstellung eröffneteinerseits den Zugang zur Erzeugung von Probenströmen miteiner Vielzahl von in unterschiedlichen Kompartimenten (16,17)lokalisierten verschiedenartigen Inhalten unter Nutzung von Prinzipiender kombinatorischen Chemie oder zur Erzeugung von Klonen von Pro- oderEukaryonten-Zellen durch Kultivierung der mit jeweils einer Einzelzellebeimpften Flüssigkeitskompartimente,andererseits ermöglichtes durch das serielle Zudosieren von Testreagenzien, die serielleAnalyse der Inhaltsstoffe der Kompartimente und deren Veränderungim Ergebnis des Zudosierens einer Komponente sowie die Durchführung zellulärer Assaysunter Verwendung von mit einer einheitlichen Zellpopulation beimpften Kompartimentenin Verbindung mit dem Zudosieren von Effektoren. Durch Zudosierenunterschiedlicher Volumina könnenmit dem erfindungsgemäßen VerfahrenDosis-Wirkungs-Abhängigkeitenuntersucht werden.On the one hand, the solution to this task opens up access to the generation of sample streams with a large number of different compartments ( 16 . 17 ) localized different contents using principles of combinatorial chemistry or for the production of clones of pro or eukaryote cells by culturing the liquid compartments inoculated with a single cell, on the other hand it enables the serial analysis of the contents of the compartments by the serial dosing of test reagents and their change in the result of metering a component and performing cellular assays using compartments inoculated with a uniform cell population in connection with metering in effectors. By adding different volumes, dose-effect dependencies can be investigated with the method according to the invention.

NebenzellulärenObjekten ist auch die Einbettung von Festkörperpartikeln mit speziellenFunktionseigenschaften als Inhaltsstoffe in die Kompartimente möglich.NextcellularObjects are also the embedding of solid particles with specialFunctional properties possible as ingredients in the compartments.

Aufder anderen Seite ermöglichtdie Einbettung von Inhaltsstoffen, bestehend aus oberflächenfunktionalisiertenFunktionspartikeln auf der Basis organischer Polymere, Kompositeoder anorganischer Feststoffe bzw. funktionalisierter Hydrogel-Partikeldie Übertragungder auf diesen Partikeln lokalisierten chemischen, biochemischenoder biologischen Vielfalt auf die Flüssigkeitskompartimente.On the other hand, the embedding of ingredients, consisting of surface-functionalized functional particles based on organic polymers, composites or inorganic solids or functionalized hydrogel particles, enables the transfer of the chemical, bi ochemical or biological diversity on the liquid compartments.

DurchEinbettung magnetischer Mikropartikel in die Kompartimente werdeneine magnetkraft-basierte Förderungder Kompartimente im Kanal sowie magnetkraft-vermittelte Sortierverfahrenermöglicht.Durch magnet-basierte Positionierung von Kompartimenten im Bereichder Einmündungvon Kanälenin den Hauptkanal könnensolche temporärverschlossen werden.ByMagnetic microparticles are embedded in the compartmentsa magnetic force-based fundingof the compartments in the channel as well as sorting methods mediated by magnetic forceallows.Through magnet-based positioning of compartments in the areathe confluenceof channelscan in the main channelsuch temporarybe closed.

Erfindungsgemäß wird diesentsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Das zentraleElement der Vorrichtung ist eine Anordnung, welche vorzugsweiseals Mikrochip realisiert ist.According to the inventionachieved according to the features of claim 1. The centralElement of the device is an arrangement, which is preferredis implemented as a microchip.

Zentralesfunktionelles Element ist ein Mikrokanal (1), welcher demTransport der in Separationsmedium eingebetteten Sequenzen von Flüssigkeitskompartimenten(15) dient und in welche eine Ein- oder Mehrzahl von zweitenMikrokanälen(4) einmündet,welchen die Aufgabe des Zudosierens der in ihnen geführten Prozessflüssigkeitzu den im Mikrokanal (1) geführten Flüssigkeitskompartimenten zukommt.The central functional element is a microchannel ( 1 ), which facilitates the transport of the sequences of liquid compartments embedded in the separation medium ( 15 ) and into which one or more second microchannels ( 4 ) which the task of metering the process liquid contained in them into the microchannel ( 1 ) led liquid compartments.

DerAblauf des Zudosierens ist in1 bis4 dargestellt. In dem Mikrokanal(1) werden Sequenzen von Kompartimenten an der Einmündung desMikrokanals (4) vorbeigeführt (1). Dieses Zudosieren wird durch temporäres Fusioniereneines Flüssigkompartimentesaus dem Mikrokanal (1) mit einer Prozessflüssigkeit(5) im Bereich der Einmündungdes Mikrokanals (4), dargestellt in2, in Verbindung mit der Förderung derProzessflüssigkeit5 mitHilfe einer geeigneten Fördervorrichtung(9 in5) erzielt;wie in3 dargestellt.Nach Beendigung des Zudosierens erfolgt der Abriss des Kompartimentes(17 in4),vermittelt durch die Förderungdes Separationsmediums im Mikrokanal (1). Dieser Prozesskann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich erfolgen.The dosing process is in 1 to 4 shown. In the microchannel ( 1 ) sequences of compartments at the mouth of the microchannel ( 4 ) passed ( 1 ). This metering is carried out by temporarily fusing a liquid compartment from the microchannel ( 1 ) with a process liquid ( 5 ) in the area of the mouth of the microchannel ( 4 ), shown in 2 , in connection with the conveyance of the process liquid 5 with the help of a suitable conveyor ( 9 in 5 ) achieved; as in 3 shown. After the metering has ended, the compartment is torn off ( 17 in 4 ), mediated by promoting the separation medium in the microchannel ( 1 ). This process can take place both continuously and discontinuously.

Beikontinuierlicher Förderungeiner Sequenz (15) der Kompartimente und der Prozessflüssigkeitergibt sich das einem einzelnen Kompartiment zudosierte Volumenals Produkt aus Kompartimentabstand, Wanderungsgeschwindigkeit undFörderrateder Prozessflüssigkeit(5). Bei individuell gesteuerter Dosierung muß zur Ermittlungdes zudosierten Volumens das durch die Fördereinrichtung geförderte Volumensowie die Auslenkung der Phasengrenze an der Einmündung desKanals vor Fusionierung des Kompartimentes mit der Flüssigkeitund nach dem Abriss des Kompartimentes berücksichtigt werden. Dies kanndurch in den Kanal integrierte Sensoren sowie durch Beobachtungmit Hilfe eines integrierten oder peripheren Systems, welches Bilddatenerfassung,Erfassung von Sensorsignalen, Verarbeitung und Auswertung in Verbindungmit einer Gerätesteuerungzum voll- oder teilautomatischen Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnungbeinhaltet, realisiert werden.With continuous funding of a sequence ( 15 ) of the compartments and the process liquid, the volume metered into an individual compartment results as a product of the compartment distance, migration speed and delivery rate of the process liquid ( 5 ). In the case of individually controlled dosing, the volume conveyed by the conveying device and the deflection of the phase boundary at the mouth of the channel must be taken into account to determine the metered volume before the compartment merges with the liquid and after the compartment has torn off. This can be achieved by sensors integrated in the channel and by observation with the aid of an integrated or peripheral system, which includes image data acquisition, acquisition of sensor signals, processing and evaluation in connection with a device control for fully or partially automatic operation of the arrangement according to the invention.

Derdefiniert erfolgende Tropfenabriss bildet die Voraussetzung für eine hoheReproduzierbarkeit und Genauigkeit des zudosierten Volumens undbestimmt somit die Prozessicherheit des Dosierverfahrens.TheDefined drop tear-off forms the prerequisite for a highReproducibility and accuracy of the metered volume andthus determines the process reliability of the dosing process.

Derfür denkontrollierten Abriss des Fluidkompartimentes zu leistende Energieeintragentspricht der Summe der fürdie Erzeugung der neuen Grenzflächenzu erbringenden Grenzflächenenergieim Bereich der Einmündungdes Mikrokanals (4) in den Mikrokanal (1) und deram Kompartiment neu zu erzeugenden Oberfläche und läßt sich in erster Näherung beschreibendurch den ZusammenhangE = (SigmaTF.SF + SigmaPF.SF)·AwobeiSigmaTF.SF als die Grenzflächenspannungder Grenzflächezwischen Testflüssigkeit(3) und Separationsmedium (2), SigmaPF.SF alsdie Grenzflächenspannungder Grenzflächezwischen Prozessflüssigkeit(3) und Separationsmedium (2) und A als der Querschnittder Einmündungdes Mikrokanals (4) in den Mikrokanal (1) definiertist.The energy input to be carried out for the controlled demolition of the fluid compartment corresponds to the sum of the interface energy to be generated for the production of the new interfaces in the region of the mouth of the microchannel ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) and the surface to be newly created on the compartment and can be described in a first approximation by the context E = (SigmaTF.SF + SigmaPF.SF) · A where SigmaTF.SF as the interfacial tension of the test liquid interface ( 3 ) and separation medium ( 2 ), SigmaPF.SF as the interfacial tension of the interface between process liquid ( 3 ) and separation medium ( 2 ) and A as the cross section of the microchannel junction ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) is defined.

Demgemäß erfolgtder Abriss dann definiert und mit minimalen Energieaufwand, wenndie sich ausbildende Phasengrenze beim Abriss genau an der Einmündung desMikrokanals (4) in den Mikrokanal (1) ausbildetund der Querschnitt der Einmündungmöglichstklein ist.Accordingly, the demolition takes place in a defined manner and with minimal energy expenditure if the phase boundary that forms during the demolition occurs exactly at the mouth of the microchannel ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) and the cross-section of the junction is as small as possible.

DerstörungsfreieAblauf dieses Prozesses wird durch die erfindungsgemäße Anordnungund die erfindungsgemäße Abstimmungder Dimensionen der Mikrokanäle, Öffnungsweitender Einmündung,Benetzungseigenschaften der Oberflächen für die bezeichneten Flüssigkeitensowie die vorzugsweise Ausformung der Einmündung als scharfkantig begrenzteVerengung des Mikrokanals (4) erreicht.The trouble-free sequence of this process is ensured by the arrangement according to the invention and the coordination of the dimensions of the microchannels, opening widths of the mouth, wetting properties of the surfaces for the liquids referred to, and the preferably shaping of the mouth as a sharp-edged narrowing of the microchannel ( 4 ) reached.

ImGegensatz zum Stand der Technik bei der Erzeugung und Einbettungvon Fluidkompartimenten in ein Separationsmedium, bei welchen diePhasengrenze aufgrund mangelhafter Abstimmung von Benetzungseigenschaftenund Geometrie der Einmündungbeim Abriss in den Mikrokanal (4) einwandert, wird beider erfindungsgemäßen Anordnunginsbesondere durch die scharfkantige Ausführung der Eintrittsöffnung beidseitig inRichtung des Mikrokanals (1) das Einwandern der Phasengrenzein diesen Kanal wirksam unterbunden.In contrast to the state of the art in the generation and embedding of fluid compartments in a separation medium in which the phase boundary due to inadequate coordination of wetting properties and geometry of the junction when torn into the microchannel ( 4 ) immigrates, in the arrangement according to the invention in particular due to the sharp-edged design of the inlet opening on both sides in the direction of the microchannel ( 1 ) the migration of the phase boundary into this channel is effectively prevented.

Für eine sichereProzessführungist die Einhaltung folgender Kriterien, die das Benetzungsverhalten derinneren Oberflächenim Bereich der Einmündungdes Mikrokanals (4) in den Mikrokanal (1) definieren,erforderlich. Diese Bedingungen müssen gegebenenfalls durch geeignetechemische Oberflächenfunktionalisierungund die Abstimmung der Auswahl der verwendeten Komponenten aufeinanderumgesetzt werden. Die Festlegung erfolgt auf Grundlage des Kontaktwinkelsder ternärenSysteme, fürdessen Bestimmung Messgeräteam Markt angeboten werden.For safe process control, the following criteria must be observed, which determine the wetting behavior of the inner surfaces in the area where the microchannel opens ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) define, required. These conditions may have to be implemented by suitable chemical surface functionalization and the coordination of the selection of the components used. The determination is made on the basis of the contact angle of the ternary systems, for the determination of which measuring devices are offered on the market.

Erfindungsgemäß muß der Kontaktwinkel(14), bestimmt entsprechend6,für einternäresSystem aus FüssigkeitA (11), FlüssigkeitB (12) und Oberfläche(10)
fürdas System Testflüssigkeit(3), Separationsmedium (2) und Innenfläche desMikro kanals (1) 90° übersteigen,
für das SystemProzessflüssigkeit(5), Separationsmedium (2) und Innenfläche desMikrokanals (1) 60° übersteigen,
undfür dasSystem Separationsmedium (2), Mischung (7) undInnenflächedes Mikrokanals (1) 90° übersteigen,
für das SystemSeparationsmedium (2), Prozessflüssigkeit (5) und Innenfläche desMikrokanals (4) 60° übersteigen.According to the invention, the contact angle ( 14 ), determined accordingly 6 , for a ternary system from liquid A ( 11 ), Liquid B ( 12 ) and surface ( 10 )
for the test liquid system ( 3 ), Separation medium ( 2 ) and inner surface of the micro channel ( 1 ) Exceed 90 °,
for the process liquid system ( 5 ), Separation medium ( 2 ) and inner surface of the microchannel ( 1 ) Exceed 60 °,
and for the system separation medium ( 2 ), Mixture ( 7 ) and inner surface of the microchannel ( 1 ) Exceed 90 °,
for the system separation medium ( 2 ), Process liquid ( 5 ) and inner surface of the microchannel ( 4 ) Exceed 60 °.

Dieindividuelle Dosierung von Substanzen zu individuellen und definiertenKompartimenten, einer Serie von Kompartimenten in Verbindung mitder Verwendung einer Ein- oder Mehrzahl von Mikrokanälen (4)ist füreinen universellen Einsatz des Verfahrens und der Anordnung erforderlich.The individual dosing of substances to individual and defined compartments, a series of compartments in connection with the use of one or more microchannels ( 4 ) is necessary for universal use of the method and the arrangement.

Erfindungsgemäß wird diesdadurch erreicht, daß durchUmkehr der Förderrichtungder betreffenden Prozessflüssigkeitin den zugehörigenMikrokanal (4) in der Weise, daß sich die Phasengrenze zwischenSeparationsmedium und Prozessflüssigkeitin den Mikrokanal (4) verschiebt und dadurch die Möglichkeiteines fluidischen Kontaktes zwischen im Mikrokanal (1)befindlichen Kompartimenten und der im Mikrokanal (4) befindlichenProzessflüssigkeit(5) unterbunden wird.According to the invention, this is achieved by reversing the conveying direction of the process liquid in question into the associated microchannel ( 4 ) in such a way that the phase boundary between the separation medium and the process liquid flows into the microchannel ( 4 ) and thereby the possibility of fluidic contact between in the microchannel ( 1 ) compartments and those in the microchannel ( 4 ) process liquid ( 5 ) is prevented.

Verfahrenzur Bestimmung des Säuregehaltesin Flüssigkeitskompartimentenmittels Titrationsanalysemethodto determine the acidityin liquid compartmentsusing titration analysis

Versuchsaufbauund Beschreibung der Komponentenexperimental setupand description of the components

Für den Versuchwird eine Anordnung gemäß8 eingesetzt, bei welcherein Mikrokanal (1) durch zwei Mikrokanalchips geführt undeinseitig mit einer Spritzenpumpe zur Förderung des Separationsmediums Tetradekan,vorgelegt in einer 5-ml-Glasspritze, fluidisch verbunden ist.For the experiment, an arrangement according to 8th where a microchannel ( 1 ) passed through two microchannel chips and is fluidly connected on one side to a syringe pump for conveying the separation medium tetradecane, presented in a 5 ml glass syringe.

Einezweite Spritze, welche die Testflüssigkeit (3) enthält, istin der zweiten Aufnahme der Spritzenpumpe fixiert und fluidischmit einem in den Mikrokanal (1) einmündenden Mikrokanal verbunden.Dieses System dient der gekoppelten Förderung von Separationsmediumund Testflüssigkeitmit einem Förderverhältnis vonTetradekan zu Testflüssigkeitvon 5:1.A second syringe containing the test liquid ( 3 ) is fixed in the second receptacle of the syringe pump and fluid with one in the microchannel ( 1 ) connected microchannel. This system is used for the coupled delivery of separation medium and test liquid with a delivery ratio of tetradecane to test liquid of 5: 1.

Eine1-ml-Spritze, befülltmit Prozessflüssigkeit(5), ist mit dem Mikrokanal (1) über einenMikrokanal (4) fluidisch verbunden, wobei die Förderungder Prozessflüssigkeitunabhängigvon der Förderungder ersten Spritzenpumpe erfolgt. Die als Mikrochip realisierteerfindungsgemäße Anordnungzeichnet sich durch folgende Parameter aus:
Breite des Mikrokanals(1): 740 μm,Höhe desMikrokanals (1): 280 μm,Breite des Mikrokanals (4): 320 μm, Höhe des Mikrokanals (4):280 μm,alle Kanalquerschnitte haben die Form eines Rechteckes, dessen Ecken miteinem Radius von 140 μmverbundet sind. Die Öffnungder Einmündungdes Mikrokanals (4) in den Mikrokanal (1) beträgt 70 μm × 300 μm (Höhe × Breite).A 1 ml syringe filled with process liquid ( 5 ), is with the microchannel ( 1 ) via a microchannel ( 4 ) fluidly connected, the delivery of the process liquid taking place independently of the delivery of the first syringe pump. The arrangement according to the invention realized as a microchip is characterized by the following parameters:
Microchannel width ( 1 ): 740 μm, height of the microchannel ( 1 ): 280 μm, width of the microchannel ( 4 ): 320 μm, height of the microchannel ( 4 ): 280 μm, all channel cross-sections have the shape of a rectangle, the corners of which are connected with a radius of 140 μm. The opening of the mouth of the microchannel ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) is 70 μm × 300 μm (height × width).

ZurVerbindung der Chips wurden Kapillaren aus PTFE verwendet. Die Oberflächen derChipmodule, hergestellt aus Glas, wurden mit einem Gemisch aus 25Vol% Wasserstoffperoxid und 75 Vol% Schwefelsäure aktiviert, mit Wasser gewaschen,im Trockenschrank bei 120 °Cgetrocknet und in einer Lösungvon 2 mM Oktadecyltrichlorsilan in wasserfreiem Toluol 3 h bei Raumtemperaturumgesetzt und mit Toluol und nachfolgend Äthanol gespült. Der an einer identischgespültenGlasoberflächebestimmte Kontaktwinkel fürdas System Wasser/Tetradekan/Oberfläche gemäß6 beträgt 150° und entspricht den Kriterienfür dieerfindungsgemäße Anordnungund das erfindungsgemäße Verfahren.Capillaries made of PTFE were used to connect the chips. The surfaces of the chip modules, made of glass, were activated with a mixture of 25 vol% hydrogen peroxide and 75 vol% sulfuric acid, washed with water, dried in a drying cabinet at 120 ° C. and in a solution of 2 mM Octadecyltrichlorosilane reacted in anhydrous toluene for 3 h at room temperature and rinsed with toluene and then ethanol. The contact angle determined on an identically rinsed glass surface for the water / tetradecane / surface system according to 6 is 150 ° and corresponds to the criteria for the arrangement and the method according to the invention.

VersuchsdurchführungExperimental Procedure

Ineinem Mikrokanal (1) werden durch kontinuierliches Applizierendes Separationsmediums (2) Tetradekan und kontinuierlichesZudosieren von Salzsäure(0,01 mol/l) mit einem Förderverhältnis 5zu 1 und einer Förderratevon 0,5 ml/h bezogen auf Salzsäurekontinuierlich Kompartimente von Salzsäure mit einem Volumen von 130nl und einer Rate von 1,07 Hz erzeugt.In a microchannel ( 1 ) by continuously applying the separation medium ( 2 ) Tetradecane and continuous metering of hydrochloric acid (0.01 mol / l) with a delivery ratio of 5 to 1 and a delivery rate of 0.5 ml / h based on hydrochloric acid, continuous compartments of hydrochloric acid with a volume of 130 nl and a rate of 1, 07 Hz generated.

DieKalibrierung des Kompartimentvolumens erfolgt auf Grundlage derim Vorfeld ermittelten Abhängigkeitdes Kompartimentvolumens von der Flussrate für den im Experiment eingesetztenChip. Diese ist als Box&Whisker-Plotin9 dargestellt.The compartment volume is calibrated on the basis of the previously determined dependency of the compartment volume on the flow rate for the chip used in the experiment. This is in as a box & whisker plot 9 shown.

DerMikrokanal (1) wird übereine HPLC-Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,5 mm in einen Injektionschipgeführt,durch dessen Mikrokanal (4) kontinuierlich Natriumhydroxidlösung miteiner Konzentration von 0,05 mol/l zudosiert wird.The microchannel ( 1 ) is passed through an HPLC capillary with an inner diameter of 0.5 mm into an injection chip, through the microchannel ( 4 ) sodium hydroxide solution is continuously metered in at a concentration of 0.05 mol / l.

Beginnendmit einer Förderratevon 0,05 ml/h erfolgt die schrittweise Erhöhung der Förderrate in Schritten von je0,1ml. Der Äquivalenzpunktist erkennbar an einem Farbumschlag des der Salzsäure beigefügten IndikatorsBromophenolblau nach blau und wird mit einer CCD- Kamera und vorgeschaltetem Interferenzfilterim Wellenlängenbereich575 bis 625 nm detektiert. Bei einer Förderrate von 0,1 ml/h wirdder Farbumschlag bei 32 von 50 Kompartimenten (64 %) beobachtet,bei einer Förderratevon 0,11 ml/h erfolgt der Farbumschlag bei 50 der 50 beobachtetenKompartimente (100%).beginningwith a funding rateFrom 0.05 ml / h, the delivery rate is gradually increased in steps of each0.1 ml. The equivalence pointis recognizable by the color change of the indicator added to the hydrochloric acidBromophenol blue to blue and is with a CCD camera and upstream interference filterin the wavelength range575 to 625 nm detected. At a delivery rate of 0.1 ml / hthe color change was observed in 32 out of 50 compartments (64%),at a funding rateThe color change of 0.11 ml / h occurs in 50 of the 50 observedCompartments (100%).

Ergbnis undDiskussionResult anddiscussion

DieVersuchsanordnung und das Verfahren ermöglichen die Ermittlung derSäurekonzentrationin Mikrokompartimenten durch Titrationsanalyse unter Einsatz dererfindungsgemäßen Anordnungund des erfindungsgemäßen Verfahrensund stellen somit eine Möglichkeitzur Nutzung des Verfahrens zur Bestimmung von Inhaltsstoffen vonin Separationsmedium eingebetteten Kompartimenten dar. Aufgrundvon statistischen Schwankungen des Volumens der erzeugten Kompartimentewird am Equivalenzpunkt nicht bei allen Flüssigkeitskompartimenten derFarbumschlag beobachtet. Nach Übertitrieren über denEquivalenzpunkt hinaus wird der Farbumschlag bei allen Kompartimentenbeobachtet.TheExperimental arrangement and the method enable the determination of theacid concentrationin microcompartments by titration analysis using thearrangement according to the inventionand the method according to the inventionand thus represent an opportunityto use the procedure for the determination of ingredients ofcompartments embedded in separation medium. Due toof statistical fluctuations in the volume of the compartments producedis not the same for all liquid compartments at the equivalence pointColor change observed. After overtitration via theEquivalence point is the color change in all compartmentsobserved.

DasVerfahren wurde analog zur Bestimmung der Zitronensäurekonzentrationdurch Titration gegen Natronlauge eingesetzt.TheThe procedure was analogous to determining the citric acid concentrationused by titration against sodium hydroxide solution.

Zuordnungstabellefür Abbildungen

Mapping table for images

Claims (42)

Translated fromGerman

Vorrichtung, bestehend aus einem Mikrokanal(1) mit vorzugsweise rundem Querschnitt und einer Ein-oder Mehrzahl von Mikrokanälen (4),welche in den Mikrokanal (1) einmünden,dadurch gekennzeichnet,dass der Mikrokanal (1) einen Querschnitt zwischen3 mm² und 0,3 × 10^–3 (0,3mal zehn hoch minus drei) mm² aufweist,welcher von einem Separationsmedium (2) durchströmt wird,und in das Separationsmedium (2) Kompartimente einesoder mehrerer Testflüssigkeiten(3) und eines Gemisches (7) aus einer Testflüssigkeit(3) und einer Prozessflüssigkeit(5), welche Sequenzen (15) von Kompartimenten bilden,eingebettet sind, wobei innerhalb dieser Sequenzen das Verhältnis ausSeparationsmedium und der Summe der in den Sequenzen enthaltenenTest- und Prozessflüssigkeitenden Wert 1,0 übersteigtund in den Mikrokanal (1) die bezeichnete Ein- oderMehrzahl weiterer Mikrokanäle(4) mit vorzugsweise rundem Querschnitt einmündet, inwelchen sich eine Ein- oderVielzahl von Prozessflüssigkeiten(5) befindet, der Mikrokanal (1) mindestenseinseitig mit einer Vorrichtung (8) zur Förderungdes Separationsmediums (2) und der darin eingebettetenKompartimente fluidisch verbunden ist oder diese integriert unddie Förderungder Kompartimente mit einer maximalen Geschwindigkeit zwischen 1und 500 mm/s ermöglicht, jederder Mikrokanäle(4) einseitig mit einer Vorrichtung (9) zur Förderungder Prozessflüssigkeit(5) fluidisch verbunden ist oder diese integriert, dieinnere Oberflächedes Mikrokanals (1) fürdas Separationsmedium (2) benetzende und für die Testflüssigkeit(3) sowie deren Mischungen (7) nicht benetzendeEigenschaften aufweist, wobei der Kontaktwinkel (14), bestimmtentsprechend6, für ein ternäres Systemaus FlüssigkeitA (11), FlüssigkeitB (12) und Oberfläche(10) fürdas System Testflüssigkeit(3), Separationsmedium (2) und Innenfläche desMikrokanals (1) 90° übersteigt, für das SystemProzessflüssigkeit(5), Separationsmedium (2) und Innenfläche desMikrokanals (1) 60° übersteigt undfür dasSystem Separationsmedium (2), Mischung (7) undInnenflächedes Mikrokanals (1) 90° übersteigt, dieinnere Oberflächedes Mikrokanals (4) fürdas Separationsmedium (2) benetzende und für die Testflüssigkeit(3) sowie Mischungen aus Testflüssigkeit (3) und Prozessflüssigkeit(5) nicht benetzende Eigenschaften aufweist, die Benetzungseigenschaftenfür dieInnenwand des Mikrokanals (4) für die Prozessflüssigkeit(5) so gestaltet sind, dass der Kontaktwinkel (14),bestimmt entsprechend6 für ein ternäres Systemaus FlüssigkeitA (11), FlüssigkeitB (12) und Oberfläche(10) fürdas System Separationsmedium (2), Prozessflüssigkeit(5) und Innenflächedes Mikrokanals (4) 60° übersteigt, dieSequenzen (15) sich vorzugsweise über einen Bereich beiderseitsder Einmündungdes Mikrokanals (4) erstrecken und durch Förderungdes Separationsmediums (2) mittels der Fördereinrichtung(8) relativ zu dieser bewegt werden, die Einmündung desMikrokanals (4) in den Mikrokanal (1) beidseitigin Richtung der Hauptachse des Mikrokanals (1) scharfkantigbegrenzt wird, der Mikrokanal (4) im Bereich der Einmündung vorzugsweiseeine zum Mikrokanal (1) scharfkantig mit einem Krümmungsradiuskleiner als 50 μmbegrenzte Düseformt und vorzugsweise zentrisch in den Mikrokanal (1) mündet, derQuerschnitt der Einmündungdes Mikrokanals (4) in den Mikrokanal (1) kleinerist als der Querschnitt des Mikrokanals (1), die Löslichkeitder Testflüssigkeit(3) im Separationsmedium (2) kleiner als 20 g/list, die Löslichkeitder Prozessflüssigkeit(5) im Separationsmedium (2) kleiner als 20 g/list, die Prozessflüssigkeitmit der Testflüssigkeitmischbar ist, die Kompartimente der Testflüssigkeit (3) und derMischung (7) den Mikrokanal (1) zu mindestens60 % des Querschnittes des Mikrokanals (1) ausfüllen, sowie Verfahrenzum Zudosieren von Prozessflüssigkeitzu Flüssigkeitskompartimenten,dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeitskompartimente (16)einer Testflüssigkeit(3), eingebettet in ein Separationsmedium (2)mittels einer Fördervorrichtungfür dasSeparationsmedium in einem Mikrokanal (1) relativ zu einerEinmündungbewegt und an dieser vorbeigeführtoder vor dieser positioniert werden und dabei für einenbegrenzten Zeitraum mit der aus dem Mikrokanal (4) austretendenProzessflüssigkeit(5) fusionieren und währenddieser Zeit ein durch einen funktionalen Zusammenhang zwischen Fusionszeit,Flussrate und Auslenkung der Phasengrenze (6) zum Fusionszeitpunktund Abrisszeitpunkt berechenbares Volumen der Prozessflüssigkeit(5) aufnehmen, wobei die Förderung der Prozessflüssigkeitwahlweise kontinuierlich, periodisch oder synchronisiert mit derPlatzierung der Kompartimente relativ zur Einmündung des Mikrokanals durcheine Fördereinrichtung(9) moduliert erfolgt, der Abriss des Kompartimentesdurch den Transport des Separationsmediums (2) im Mikrokanal(1) bewirkt wird, der Abriss des Kompartimentes wahlweisedurch gepulste Förderungder Prozessflüssigkeit(5) unterstützt wirdund das Zudosieren zu vorbeiströmenden oder im Bereich derEinmündungbefindlichen Kompartimenten dadurch unterbunden wird, dass die Phasengrenze(6) zwischen Prozessflüssigkeit(5) und Separationsmedium (2) durch Flussrichtungsumkehrder Prozessflüssigkeit(5) mittels der Fördereinrichtung(9) in den Mikrokanal (4) hinein verschoben wird.Device consisting of a microchannel ( 1 ) with a preferably round cross-section and one or more microchannels ( 4 ) which are in the microchannel ( 1 ),characterized in that the microchannel ( 1 ) has a cross section between 3 mm² and 0.3 × 10^-3 (0.3 times ten minus three) mm² , which is from a separation medium ( 2 ) is flowed through, and into the separation medium ( 2 ) Compartments of one or more test liquids ( 3 ) and a mixture ( 7 ) from a test liquid ( 3 ) and a process liquid ( 5 ) which sequences ( 15 ) of compartments form, are embedded, the ratio of the separation medium and the sum of the test and process liquids contained in the sequences exceeding the value 1.0 within these sequences and in the microchannel ( 1 ) the designated one or more additional microchannels ( 4 ), preferably with a round cross-section, in which one or a plurality of process liquids ( 5 ), the microchannel ( 1 ) at least on one side with a device ( 8th ) to promote the separation medium ( 2 ) and the compartments embedded therein is fluidly connected or integrated and enables the conveyance of the compartments at a maximum speed between 1 and 500 mm / s, each of the microchannels ( 4 ) one-sided with a device ( 9 ) to promote the process liquid ( 5 ) is fluidly connected or integrated, the inner surface of the microchannel ( 1 ) for the separation medium ( 2 ) wetting and for the test liquid ( 3 ) and their mixtures ( 7 ) has non-wetting properties, the contact angle ( 14 ), determined accordingly 6 , for a ternary system from liquid A ( 11 ), Liquid B ( 12 ) and surface ( 10 ) for the test liquid system ( 3 ), Separation medium ( 2 ) and inner surface of the microchannel ( 1 ) Exceeds 90 ° for the process liquid system ( 5 ), Separation medium ( 2 ) and inner surface of the microchannel ( 1 ) Exceeds 60 ° and for the system separation medium ( 2 ), Mixture ( 7 ) and inner surface of the microchannel ( 1 ) Exceeds 90 °, the inner surface of the microchannel ( 4 ) for the separation medium ( 2 ) wetting and for the test liquid ( 3 ) and mixtures of test liquid ( 3 ) and process fluid ( 5 ) has non-wetting properties, the wetting properties for the inner wall of the microchannel ( 4 ) for the process liquid ( 5 ) are designed so that the contact angle ( 14 ), determined accordingly 6 for a ternary system from liquid A ( 11 ), Liquid B ( 12 ) and surface ( 10 ) for the separation medium system ( 2 ), Process liquid ( 5 ) and inner surface of the microchannel ( 4 ) Exceeds 60 °, the sequences ( 15 ) preferably over an area on both sides of the mouth of the microchannel ( 4 ) and by promoting the separation medium ( 2 ) by means of the conveyor ( 8th ) are moved relative to this, the confluence of the microchannel ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) on both sides in the direction of the main axis of the microchannel ( 1 ) is sharply delimited, the microchannel ( 4 ) in the area of the junction, preferably one to the microchannel ( 1 ) forms a sharp-edged nozzle with a radius of curvature smaller than 50 μm and preferably centrally in the microchannel ( 1 ) opens, the cross section of the mouth of the microchannel ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) is smaller than the cross section of the microchannel ( 1 ), the solubility of the test liquid ( 3 ) in the separation medium ( 2 ) is less than 20 g / l, the solubility of the process liquid ( 5 ) in the separation medium ( 2 ) is less than 20 g / l, the process liquid is miscible with the test liquid, the compartments of the test liquid ( 3 ) and the mixture ( 7 ) the microchannel ( 1 ) at least 60% of the cross section of the microchannel ( 1 ) fill out, as well as methods for dosing process liquid to liquid compartments, characterized in that liquid compartments ( 16 ) a test liquid ( 3 ), embedded in a separation medium ( 2 ) by means of a conveying device for the separation medium in a microchannel ( 1 ) is moved relative to an confluence and is guided past or positioned in front of it and in doing so for a limited period of time with that from the microchannel ( 4 ) leaking process liquid ( 5 ) merge and during this time a through a functional connection between fusion time, flow rate and displacement of the phase boundary ( 6 ) Volume of the process liquid that can be calculated at the time of fusion and demolition ( 5 ), whereby the conveyance of the process liquid is either continuous, periodic or synchronized with the placement of the compartments relative to the mouth of the microchannel by a conveyor ( 9 ) is modulated, the compartment is torn off by transporting the separation medium ( 2 ) in the microchannel ( 1 ) the compartment is torn off either by pulsed delivery of the process liquid ( 5 ) is supported and the metering into compartments flowing past or in the area of the confluence is prevented by the phase boundary ( 6 ) between process liquid ( 5 ) and separation medium ( 2 ) by reversing the flow direction of the process liquid ( 5 ) by means of the conveyor ( 9 ) into the microchannel ( 4 ) is moved into it.Vorrichtung gemäß Anspruch1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Mikrokanälen (4)für dasZudosieren unterschiedlicher Prozessflüssigkeiten (5) integriertsind.Device according to claim 1, characterized in that a plurality of microchannels ( 4 ) for dosing different process liquids ( 5 ) are integrated.Vorrichtung gemäß Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündungen der Mikrokanäle (4) inden Mikrokanal (1) in einem Bauelement integriert sind.Device according to claim 2, characterized in that the junctions of the microchannels ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) are integrated in a component.Vorrichtung gemäß Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündung einer Mehrzahl M1 von Mikrokanälen (4)in den Mikrokanal (1) in einer Mehrzahl M2 von Modulenrealisiert ist, wobei M2 kleiner oder gleich M1, und die fluidischeVerbindung des Mikrokanals (1) zwischen den Modulen durchKapillaren erfolgt, deren Querschnitt derart an das Volumen derzu prozessierenden Kompartimente angepasst ist, dass der Querschnittder im Separationsmedium (2) eingebetteten Kompartimentemindestens 60 % des Mikrokanalquerschnittes der verwendeten Kapillarenbeträgt.Device according to claim 2, characterized in that the confluence of a plurality M1 of microchannels ( 4 ) into the microchannel ( 1 ) is implemented in a plurality M2 of modules, M2 less than or equal to M1, and the fluidic connection of the microchannel ( 1 ) between the modules by capillaries, the cross section of which is adapted to the volume of the compartments to be processed in such a way that the cross section of the in the separation medium ( 2 ) embedded compartments is at least 60% of the microchannel cross-section of the capillaries used.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Mikrokanals (1)ellipsenförmigist und das Verhältnisvon großerHalbachse zu kleiner Halbachse den Wert 20 nicht übersteigt.Device according to claims 1 to 4, characterized in that the cross section of the microchannel ( 1 ) is elliptical and the ratio of large semi-axis to small semi-axis does not exceed 20.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt von Bereichen desMikrokanals (1) trapezförmigist und das Verhältnisvon Basisbreite zu Höheden Wert 20 nicht übersteigt.Device according to claims 1 to 4, characterized in that the cross section of areas of the microchannel ( 1 ) is trapezoidal and the ratio of base width to height does not exceed 20.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt von Bereichen desMikrokanals trapezförmigist und eine Ein- oder Mehrzahl der inneren Ecken des Trapezes verrundetist.Device according to claims 1 to4, characterized in that the cross section of areas of theMicro-channel trapezoidaland rounds one or more of the inner corners of the trapezoidis.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Kanäle mit Hilfe von Ätzverfahrenunter Verwendung von Maskierungsschichten in ein Substrat erzeugtund durch Verbinden mit einem zweiten formschlüssigen Substrat geschlossenwerden.Device according to claims 1 to7, characterized in that areas of the channels using etchinggenerated into a substrate using masking layersand closed by connecting to a second positive substratebecome.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis7, bei welcher Bereiche der Kanälemit Hilfe von Laser-Ablation auf der Oberfläche eines Substrates erzeugtwerden und durch Verbinden mit einem zweiten formschlüssigen Substratgeschlossen werden.Device according to claims 1 to7, at which areas of the channelsgenerated with the help of laser ablation on the surface of a substrateand by connecting to a second positive substrategetting closed.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Kanäle mit Hilfe von Abformtechnikenunter Verwendung eines Prägewerkzeugesund eines plastischen Werkstoffes mit einem TG < 450 °C auf der Oberfläche einesSubstrates erzeugt werden und durch Verbinden mit einem zweiten formschlüssigen Substratgeschlossen werden.Device according to claims 1 to7, characterized in that areas of the channels using impression techniquesusing an embossing tooland a plastic material with a TG <450 ° C on the surface of aSubstrate are generated and by connecting to a second positive substrategetting closed.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Kanäle mit Hilfe von Abformtechnikenunter Verwendung eines Masters und einer thermisch, photochemischoder selbsthärtendenMischung aus Prepolymeren, welche optional weitere Monomere undFüllstoffeenthalten, hergestellt und durch Verbinden mit einem zweiten formschlüssigen Substratgeschlossen werden.Device according to claims 1 to7, characterized in that areas of the channels using impression techniquesusing a master and thermal, photochemicalor self-curingMixture of prepolymers, which optionally include other monomers andfillersincluded, produced and by connecting to a second positive substrategetting closed.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt einzelner Abschnittedes Mikrokanals dem in diesen Abschnitten anzutreffenden Kompartimentvolumenangepasst ist.Device according to claims 1 to11, characterized in that the cross section of individual sectionsof the microchannel the compartment volume to be found in these sectionsis adjusted.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Mikrokanals (1) einseitig,mehrseitig oder allseitig durch optisch transparente Materialienbegrenzt sind.Device according to claims 1 to 12, characterized in that areas of the microchannel ( 1 ) are limited on one side, on several sides or on all sides by optically transparent materials.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Mikrokanals (1) mitelektrischen Leitbahnen leitend kontaktiert sind.Device according to claims 1 to 12, characterized in that areas of the microchannel ( 1 ) are in contact with electrical interconnects.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Strukturen inunmittelbarer Nähedes Mikrokanals (1) so angeordnet oder in diesen integriertsind, dass die durch diese leitenden Strukturen erzeugten elektromagnetischenWechselfelder oder statischen elektrischen Felder mit Probenbestandteilender im Mikrokanal (1) geführten Kompartimente wechselwirken.Device according to claims 1 to 12, characterized in that electrically conductive structures in the immediate vicinity of the microchannel ( 1 ) are arranged or integrated in such a way that the alternating electromagnetic fields or static electrical fields generated by these conductive structures with sample components from the microchannel ( 1 ) guided compartments interact.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Aktoren im Wirkbereichdes magnetischen Feldes dieser Aktoren in Bezug auf in den Kompartimenteneingebettete magnetische Bestandteile des Mikrokanals (1)permanent oder temporärplaziert werden können.Device according to claims 1 to 12, characterized in that magnetic actuators in the effective range of the magnetic field of these actuators with respect to magnetic components of the microchannel embedded in the compartments ( 1 ) can be placed permanently or temporarily.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass in den Mikrokanal (1)oder die Mikrokanäle(4) elektrisch, pneumatisch, thermisch, hydraulisch schaltbareschaltbare Ventile oder Drosseln integriert sind, wobei diese automatischoder manuell schaltbar sind.Device according to claims 1 to 16, characterized in that in the microchannel ( 1 ) or the Microchannels ( 4 ) electrically, pneumatically, thermally, hydraulically switchable switchable valves or throttles are integrated, these being switchable automatically or manually.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fördereinrichtungen(8,9) eine nach dem Kolbenhub-Prinzip arbeitendePumpe ist.Device according to claims 1 to 16, characterized in that at least one of the conveyor devices ( 8th . 9 ) is a pump operating on the piston stroke principle.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fördereinrichtungen(8,9) eine Membranpumpe ist.Device according to claims 1 to 16, characterized in that at least one of the conveyor devices ( 8th . 9 ) is a diaphragm pump.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fördereinrichtungen(8,9) eine Zahnradpumpe ist.Device according to claims 1 to 16, characterized in that at least one of the conveyor devices ( 8th . 9 ) is a gear pump.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fördereinrichtungen(8,9) eine pneumatisches nach dem Prinzip derDruckübertragungauf die Flüssigkeitarbeitendes System ist.Device according to claims 1 to 16, characterized in that at least one of the conveyor devices ( 8th . 9 ) is a pneumatic system based on the principle of pressure transfer to the liquid.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fördereinrichtungen(8,9) ein pneumatisches nach dem Prinzip derDruckübertragungauf die Flüssigkeitarbeitendes System ist, wobei der Druck durch die Erwärmung/Abkühlung einesGasreservoirs erzeugt wird.Device according to claims 1 to 16, characterized in that at least one of the conveyor devices ( 8th . 9 ) is a pneumatic system operating on the principle of pressure transfer to the liquid, the pressure being generated by the heating / cooling of a gas reservoir.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fördereinrichtungen(8,9) eine pneumatisches nach dem Prinzip derDruckübertragungauf die Flüssigkeitarbeitendes System ist, wobei der Druck durch die Verdampfung einerFlüssigkeitoder Kondensation eines Dampfes erzeugt wird.Device according to claims 1 to 16, characterized in that at least one of the conveyor devices ( 8th . 9 ) is a pneumatic system operating on the principle of pressure transfer to the liquid, the pressure being generated by the evaporation of a liquid or condensation of a vapor.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung durch elektrostatischeWechselwirkung zwischen den eingebetteten Kompartimenten und Elektroden,welche in einer Ein- oder Mehrzahl über den durch die Sequenzen(15) genutzten Teilbereich des Mikrokanals (1)integriert sind, bewirkt wird.Device according to claims 1 to 16, characterized in that the promotion by electrostatic interaction between the embedded compartments and electrodes, which are in one or more than the by the sequences ( 15 ) used part of the microchannel ( 1 ) are integrated.Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung durch magnetische Wechselwirkungzwischen Bestandteilen der einge betteten Kompartimente und magnetischenAktoren, welche in einer Ein- oder Mehrzahl über den durch die Sequenzen(15) genutzten Teilbereich des Mikrokanals (1)integriert sind, bewirkt wird.Device according to claims 1 to 16, characterized in that the promotion by magnetic interaction between constituents of the embedded compartments and magnetic actuators, which in one or more than the by the sequences ( 15 ) used part of the microchannel ( 1 ) are integrated.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung der Flüssigkeitenunter Verwendung von Fördereinrichtungengemäß Ansprüchen 17bis 25 erfolgt.Method according to claim1, characterized in that the promotion of liquidsusing conveyorsaccording to claims 17up to 25.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion von Inhaltsstoffenund deren Veränderungunter Nutzung von technischen Einrichtungen gemäß Ansprüchen 13 bis 16 erfolgt.Method according to claim1, characterized in that the detection of ingredientsand their changeusing technical equipment according to claims 13 to 16.Verfahren gemäß Ansprüchen 1,26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation und Steuerungder Verfahrensabläufecomputergesteuert ist.Process according to claims 1,26 and 27, characterized in that the synchronization and controlof the proceduresis computer controlled.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass Sequenzen (15) durch Zudosierenvon Testflüssigkeitzu einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Strom von Separationsmediumim Mikrokanal (1) erzeugt und dem Zudosieren von einerEin- oder Mehrzahl von Prozessflüssigkeitenaus einer Ein- oder Mehrzahlvon Mikrokanälen(4) zugeführtwerden.A method according to claim 1, characterized in that sequences ( 15 ) by adding test liquid to a continuous or discontinuous flow of separation medium in the microchannel ( 1 ) and the metering of one or more process liquids from one or more microchannels ( 4 ) are fed.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung, das Zudosieren unddie Detektion von Inhaltsstoffen in einem Bauelement erfolgt.Method according to claim1, characterized in that the generation, metering andthe detection of ingredients takes place in a component.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung, das Zudosieren unddie Detektion von Inhaltsstoffen in mehreren fluidisch miteinanderverbundenen Bauelementen erfolgt.Method according to claim1, characterized in that the generation, metering andthe detection of ingredients in several fluidic with each otherconnected components.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung, das Zudosieren unddie Detektion von Inhaltsstoffen in mehreren Bauelementen erfolgtund Sequenzen (15) von Kompartimenten in Mikrokapillareneingefülltwerden, zum Transport oder zur Inkubation vom System fluidisch getrenntgelagert oder transportiert und nachfolgend für weitere Dosieroperationenoder die Detektion von Inhaltsstoffen erneut fluidisch in einenMikrokanal (1) integriert werden.A method according to claim 1, characterized in that the generation, metering and detection of ingredients takes place in several components and sequences ( 15 ) are filled into microcapillaries by compartments, stored or transported in a fluidically separated manner for transport or incubation from the system and subsequently fluidically again in a microchannel for further metering operations or the detection of ingredients ( 1 ) to get integrated.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die bezeichneten Kompartimente (16,17)eine Lösungvon Substanzen, eine Emulsion oder eine Suspension von anorganischenund organischen Bestandteilen enthalten.A method according to claim 1, characterized in that the designated compartments ( 16 . 17 ) contain a solution of substances, an emulsion or a suspension of inorganic and organic components.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompartimente (16,17)oberflächenfunktionalisiertePartikel auf der Basis organischer Polymere, Komposite oder anorganischerFeststoffe bzw. funktionalisierter Hydrogel-Partikel enthalten.A method according to claim 1, characterized in that the compartments ( 16 . 17 ) contain surface-functionalized particles based on organic polymers, composites or inorganic solids or functionalized hydrogel particles.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompartimente (16,17)einzelne, einen Verband oder mehrere einzelne oder mehrere Verbände vonPro- und/oder Eukaryonten enthalten.A method according to claim 1, characterized in that the compartments ( 16 . 17 ) contain individual, one association or several individual or several associations of pro- and / or eukaryotes.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompartimente (16,17)einzelne, einen Verband oder vorzugsweise mehrere einzelne odermehrere Verbändevon Pro- und/oder Eukaryonten enthalten, die an Mikrocarrier gekoppeltsind.A method according to claim 1, characterized in that the compartments ( 16 . 17 ) contain individual, one association or preferably several individual or more associations of pro- and / or eukaryotes which are coupled to microcarriers.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeiten (5) eineLösung vonSubstanzen, eine Emulsion oder eine Suspension von anorganischenund organischen Bestandteilen enthalten.A method according to claim 1, characterized in that the process liquids ( 5 ) contain a solution of substances, an emulsion or a suspension of inorganic and organic components.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeiten (5) oberflächenfunktionalisiertePartikel auf der Basis organischer Polymere, Komposite oder anorganischerFeststoffe bzw. funktionalisierter Hydrogel-Partikel enthalten.A method according to claim 1, characterized in that the process liquids ( 5 ) contain surface-functionalized particles based on organic polymers, composites or inorganic solids or functionalized hydrogel particles.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeiten (5) inSuspension einzelne, einen Verband oder vorzugsweise mehrere einzelneoder mehrere Verbändevon Pro- und/oder Eukaryonten enthalten.A method according to claim 1, characterized in that the process liquids ( 5 ) in suspension contain individual, one association or, preferably, several individual or more associations of pro- and / or eukaryotes.Verfahren gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeiten (5) einzelne,einen Verband oder vorzugsweise mehrere einzelne oder mehrere Verbände vonPro- und/oder Eukaryonten enthalten, die an Mikrocarrier gekoppeltsind.A method according to claim 1, characterized in that the process liquids ( 5 ) contain individual, one association or preferably several individual or more associations of pro- and / or eukaryotes which are coupled to microcarriers.Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass als Separationsmedium eine Flüssigkeit verwendet wird.Device and method according to claim 1, characterized inthat a liquid is used as the separation medium.Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass als Separationsmedium ein Gas verwendet wird.Device and method according to claim 1, characterized inthat a gas is used as the separation medium.