DE10039906A1

DE10039906A1 - Vorrichtung und Verfahren zum parallelen oder sequentiellen Untersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben

Info

Publication number: DE10039906A1
Application number: DE10039906A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ehrfeld; Holger Loewe; Volker Hessel; Astrid Lohf
Original assignee: Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH
Current assignee: Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2001-04-12

Abstract

In einer Vorrichtung und einem Verfahren zum parallelen oder sequentiellen Untersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben auf einem Träger, welche gegenüber dem Stand der Technik eine höhere Effizienz, einen höheren Durchsatz, bessere Reproduzierbarkeit, Vergleichbarkeit und Handhabung der untersuchten Proben und eine für bestimmte Anwendungen bessere Übertragbarkeit der Ergebnisse auf große Maßstäbe ermöglichen, wird ein Träger (40) verwendet, der eine matten- oder streifenförmige Form aufweist, wenigstens in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägers für ein Fluid durchlässig ist, aus einem vliesartigen, gewobenen oder einem anderen offenporigen Material besteht, und eine Vielzahl von Proben aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum parallelen oder sequentiellen Un tersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben sowie einen Träger für eine Vielzahl von zu untersuchenden Proben, welcher für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist.

Die Erfindung richtet sich insbesondere auf das Untersuchen bzw. Durchmustern (Screening) einer großen Anzahl von Proben hinsichtlich ihrer Reaktivität oder katalytischen Aktivität mit ei nem Fluid oder einem Gemisch aus verschiedenen Fluiden.

Die kombinatorische Chemie hat in den letzten Jahren für die Optimierung von Synthese und Charakterisierung neuer funktionaler Stoffe eine große Bedeutung erlangt. Kombinatorische Synthesetechniken ermöglichen die schnelle Präparation einer großen Zahl chemisch verschie dener Stoffe. Dies führte zu Entwicklungen, solche Stoffe auch hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften möglichst effizient und mit hohem Durchsatz charakterisieren zu können. Besondere Bedeutung haben solche kombinatorischen Methoden für die pharmazeuti sche Industrie und die Biotechnologie beim Auffinden neuer Wirkstoffe sowie für die Katalysator- und Materialforschung, insbesondere zum effizienten Auffinden neuer und wirksamerer Hetero genkatalysatoren.

Die Verfahren zur effizienten Charakterisierung verschiedener Stoffe basieren darauf, eine große Anzahl unterschiedlicher Proben, z. B. als Probenbibliotheken, bereitzustellen und diese in ei nem parallelen oder mit hohem Durchsatz sequentiell ablaufenden Verfahren hinsichtlich ihrer Reaktivität oder katalytischer Aktivität zu untersuchen. Vielen bekannten Verfahren zur Untersu chung heterogener Reaktionssysteme ist gemein, die zu durchmusternden unterschiedlichen Proben an einem Trägermaterial zu immobilisieren, die Proben anschließend gemeinsam oder sequentiell dem gleichen Reaktionspartner auszusetzen und schließlich die Reaktivität jeder einzelnen Probe mit diesem Reaktionspartner zu bestimmen. Bei diesen Verfahren werden die Proben auf einen festen Träger aufgebracht, immobilisiert und gegebenenfalls chemisch oder thermisch nachbehandelt. Anschließend wird der gesamte Träger gleichzeitig oder abschnitts weise durch Aufblasen, Überleiten oder Benetzen mit einem gasförmigen oder flüssigen Reak tanden beaufschlagt. Bekannte Verfahren zur Identifizierung von Reaktionen des gasförmigen oder flüssigen Reaktanden mit den Proben umfassen die Infrarot-Thermographie und die reso nanzverstärkte Multiphotonen-Ionisation. Mit der Infrarot-Thermographie lassen sich exotherme Reaktionen identifizieren, indem man die bei der Reaktion freiwerdende Reaktionswärme auf dem Träger mit den darauf verteilten Proben beobachtet. Für die Infrarot-Thermographie geeig nete Träger sind beispielsweise Schieferplatten, da aufgrund der geringen thermischen Reflexion dieses Materials Interferenzen der thermischen Abstrahlung gering gehalten werden können. Bei der resonanzverstärkten Multiphotonen-Ionisation, welche sich für die Untersuchung von hetero genen Gasphasenreaktionen eignet, wird ein Reaktandengas an einer Probe entlanggeleitet und die entstehenden Produkte mittels eines Laserstrahls ionisiert und die entstehenden Ionen an einer Elektrode nachgewiesen (Bein, Thomas, Angew. Chemie 1999, 111, Nr. 3, S. 335-338, Effiziente Assays für kombinatorische Methoden zur Entdeckung von Katalysatoren; Cong, Pei jun et al., Angew. Chemie 1999, 111, Nr. 4, S. 508-511, Kombinatorische Parallelsynthese und Hochgeschwindigkeitsrasterung von Heterogenkatalysator-Bibliotheken; Schlögl, Robert, Angew. Chemie 1998, 110, Nr. 17, S. 2467-2470, Kombinatorische Chemie in der heterogenen Katalyse: ein neuer wissenschaftlicher Ansatz oder "des Kaisers neue Kleider"?).

Bei einem alternativen sequentiellen Verfahren wird Reaktandengas mittels einer aus zwei kon zentrisch angeordneten Röhren durch eine der Röhren auf eine Probe aufgeblasen und die Re aktionsprodukte durch die andere Röhre wieder abgezogen und einem Detektor zugeführt. Als Detektoren eignen sich vor allem Massenspektrometer, aber auch UV- und IR-Spektrometer und andere übliche Vorrichtungen der instrumentellen Analytik. Die vorgenannten Verfahren, bei denen die Produktgase charakterisiert werden, eignen sich insbesondere zur Untersuchung vor heterogenkatalytischen Gasphasenreaktionen.

Nach einem weiteren Verfahren zur Durchmusterung einer Vielzahl von Proben werden die zu untersuchenden Stoffe auf einen schüttfähigen Träger, z. B. kleine Kugeln, Pellets oder Granu late, aus porösen Materialien aufgebracht und die schüttfähigen Träger in die Vertiefungen von Mikrotiterplatten eingefüllt. Zur Untersuchung von heterogenen Flüssigphasenreaktionen werden dann die flüssigen Reaktionspartner hinzugegeben und die entstehenden Reaktionsprodukte anschließend nachgewiesen. Zur Untersuchung von heterogenen Gasphasenreaktionen werden Mikrotiterplatten verwendet, bei welchen die Böden der einzelnen Vertiefungen Öffnungen auf weisen, durch die das Reaktionsgas von unten eingeblasen wird. Der Nachweis von Reaktionen mit den verschiedenen Proben in den Vertiefungen der Mikrotiterplatte erfolgt dann beispielswei se durch laserinduzierte, resonanzverstärkte Multiphotonen-Ionisation der Reaktionsgase un mittelbar über den Vertiefungen der Platte. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das schüttfähige Trägermaterial durch das Einblasen des Eduktgases aufgewirbelt und aus den einzelnen Vertiefungen herausgeschleudert werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Befüllung der Vertiefungen in der Mikrotiterplatte mit dem schüttfähigen Probenmaterial sehr aufwendig und häufig mit großer Ungenauigkeit hinsichtlich der in die einzelnen Vertiefun gen eingefüllten Probenmengen behaftet ist.

Ein weiteres Problem aller vorgenannten Verfahren, welche in äußerst geringen Dimensionen durchgeführt werden, liegt in der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf mittel- und großtechnische Maßstäbe (Up-Scaling). Dieses Up-Scaling-Problem solcher im Mikromaßstab durchgeführten Reaktionen begründet sich zum großen Teil darin, daß die untersuchten Proben nicht in der Form bereitgestellt werden, wie sie üblicherweise bei industriellen Verfahren eingesetzt werden. Für die Untersuchung von heterogenen Katalysereaktionen liefert die Verwendung von porösen, mit dem zu untersuchenden Stoff beschichteten Pellets als Träger bislang die besten Ergebnis se, da Pellets auch bei einigen großtechnischen Verfahren als Katalysatorträgermaterialien ver wendet werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum parallelen oder sequentiellen Untersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben bereitzustellen, welches insbesondere eine höhere Effizienz, einen höheren Durchsatz, bessere Reproduzierbarkeit, Vergleichbarkeit und Handhabung der untersuchten Proben und eine für bestimmte Anwendungen bessere Übertragbarkeit der Ergebnisse auf große Maßstäbe liefert und weiterhin kostengünstiger anzuwenden ist. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie einen für das Verfahren geeigneten Träger für eine Vielzahl von zu untersuchenden Proben zu liefern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum parallelen oder sequentiellen Untersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben gelöst, bei dem man

a) einen matten- oder streifenförmigen Träger bereitstellt, welcher wenigstens in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägers für das Fluid durchlässig ist, und aus einem vliesartigen, gewobenen oder einem anderen offenporigen Material besteht,
b) die zu untersuchenden Proben auf den Träger aufbringt,
c) das Fluid durch die Ebene des Trägers hindurchströmen läßt, so daß das Fluid mit we nigstens einer der Proben in Kontakt kommt, und
d) das Fluid oder die Proben nach dem Kontakt untersucht.

Als Träger eignet sich eine Vielzahl verschiedenster Materialien mit einem gas- oder flüssig keitsdurchlässigen, d. h. offenporigen Aufbau. Die Trägermatten oder -streifen können aus ei nem mehr oder weniger flexiblen Faser- oder Fadenmaterial, wie Vlies, Filz, Gewebe, Gelege, Gewirke, Wolle, Netzen oder ähnlichem, bestehen. Als Fasern oder Fäden eignen sich bei spielsweise Glasfasern, Keramikfasern, Asbest, Asbestersatzstoffe, Metallfasern oder -fäden, Steinwolle, organische oder anorganische Polymerfasern oder natürliche Fasern, wie Wolle oder Baumwolle, oder ein Gemisch aus verschiedenen Faserarten. Geeignet sind auch Papierstoffe, wie Filterpapier und ähnliches. Der Träger kann auch aus mehreren übereinander angeordneten Lagen oder Schichten der vorgenannten Materialien aufgebaut sein. Hierfür eignen sich z. B. übereinander angeordnete Gewebe- oder Papierlagen.

Alternativ kann das Trägermaterial aber auch ein festes offenporiges Material mit einem im we sentlichen starren Gerüst sein. Hierfür eignen sich z. B. Fritten aus Glas oder Keramik, Sinter fritten, mikrostrukturierte Glas- oder Keramikwafer, offenporige Keramiken jeglicher Art und ähn liches. Weiterhin eignen sich als Trägermaterialien auch stärker flexible poröse Materialien, sie Schwämme oder offenporige Schaumstoffe aus organischen Polymeren, wie z. B. Polyester- Schaumstoffe.

Der Träger kann in jeder gewünschten Form verwendet werden, wobei diese apparativen Erfor dernissen anzupassen ist. Vorzugsweise wird er jedoch als rechteckige Matte oder Lage ver wendet, wenn die Proben als zweidimensionales Feld auf den Träger aufgebracht und durchmu stert werden, oder alternativ als Streifen oder Band, insbesondere für sequentielle Untersuchun gen, bei denen die Proben eindimensional entlang des Trägers aufgebracht und durchmustert werden. Flexible Träger können insbesondere in der Streifen- oder Bandform vorteilhaft sowohl vor dem Aufbringen der Proben als auch danach auf Rollen aufgewickelt und so gelagert, trans portiert oder in bestimmten Apparaturen auch in dieser Form verwendet werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Proben in zuein ander in der Ebene des Trägers beabstandeten Bereichen und ohne Berührung benachbarter Proben miteinander auf den Träger aufgebracht. Dies kann sowohl in einer als auch in zwei Di mensionen der Trägerebene erfolgen. Man erhält so eine Reihe oder ein Feld von Proben auf einem Träger, in dem die einzelnen Proben in eng lokalisierten Bereichen vorhanden sind. Es ist auch zweckmäßig, die Proben in einem gleichmäßig beabstandeten Raster aufzutragen.

Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens bringt man die Proben ohne Abstände zueinander so auf den Träger auf, daß die Zusammensetzung der Proben über die Ebene des Trägers schrittweise oder kontinuierlich variiert. Diese Form des Auftragens erlaubt eine sich kontinuierlich verändernde oder schrittweise Einstellung unterschiedlicher Konzentrationen oder Mischungsverhältnisse der aufgetragenen Substanzen.

Bei beiden vorgenannten Ausführungsformen ist es zweckmäßig, wenn man die Bereiche zwi schen den zu untersuchenden Proben mit Barrieren versieht, die ein Übertreten des durch den Träger hindurchströmenden Fluids von dem Bereich einer Probe zu einer benachbarten Probe verhindern. Dies ist erforderlich, da das Trägermaterial in der Regel nicht nur senkrecht zur Ebe ne des Trägers, sondern auch in der Ebene fluiddurchlässig ist. Ein Übertreten des Fluids aus dem Bereich einer Probe in denjenigen einer benachbarten Probe würde die Ergebnisse verfäl schen.

Eine erfindungsgemäß besonders vorteilhafte Möglichkeit, Barrieren zwischen benachbarten Probenbereichen aufzubauen, durch die ein Fluidübergreifen physikalisch verhindert wird, be steht darin, daß man eine Flüssigkeit in die für die Barrieren vorgesehen Bereiche des Trägers einbringt, welche anschließend erstarrt oder polymerisiert. Verwendet man für den Aufbau sol cher physikalischer Barrieren organische Polymere, so ist es zweckmäßig, diese in flüssiger Form der Monomere oder als fließfähige Vorpolymere in die dafür vorgesehenen Bereiche des Trägers einzubringen und diese durch vorherige oder anschließende Zugabe eines Polymerisa tionsinitiators zu polymerisieren. Alternativ können auch Flüssigkeiten verwendet werden, die unter der Einwirkung von Wärme oder Bestrahlung polymerisieren. Des weiteren können zur Ausbildung von Barrieren Lösungen von Stoffen verwendet werden, die an den entsprechenden Orten in dem Trägermaterial unter Ausbildung einer fluidundurchlässigen Barriere auskristallisie ren.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Barrieren zwischen benachbarten Probenberei chen, welche sich insbesondere bei der Verwendung von Flüssigkeiten als durchströmende Flui de eignet, besteht darin, das Trägermaterial in diesen Bereichen je nach durchzuleitender Flüs sigkeit zu hydrophobisieren oder zu hydrophilisieren. Diese auf Abstoßungskräften basierenden Barrieren eignen sich insbesondere dann, wenn Flüssigkeiten mit geringen Drücken durch den Träger hindurchgeleitet werden oder wenn die Flüssigkeiten durch Anlegen eines Unterdrucks durch den Träger gesogen werden.

Ein weiteres einfaches und erfindungsgemäß besonders vorteilhaftes Verfahren zur Bereitstel lung von Barrieren zwischen benachbarten Probenbereichen besteht darin, daß man den Träger zischen den probenhaltigen Bereichen im wesentlichen fluidundurchlässig zusammendrückt, zusammennäht oder verschmilzt. Wird der Träger bei der Durchführung der Untersuchungen zwischen zwei Platten oder Flächen eingespannt, so kann das fluidundurchlässige Zusammen pressen einfach dadurch erfolgen, daß an einer oder beiden Flächen in den Barrierebereichen Vorsprünge vorgesehen sind, die das Trägermaterial fest zusammendrücken. Ein Verschmelzen des Trägermaterials zur Herstellung von Barrieren bietet sich vor allem bei einer Vielzahl von Trägermaterialien aus organischen Polymerfasern an.

Insbesondere für die Identifizierung katalytisch aktiver Proben, die sich für heterogene Gas- oder Flüssigphasenreaktionen eignen, ist es wichtig oder zumindest zweckmäßig, daß die zu untersu chenden Stoffe eine besonders große Oberfläche für einen Kontakt mit einem umzusetzenden Reaktionspartner, d. h. dem in dem erfindungsgemäß verwendeten Fluid, bieten. Aus diesem Grunde, aber auch weil sich nicht jedes Trägermaterial zur Beschichtung mit den zu untersu chenden Proben eignet, ist es besonders zweckmäßig, wenn man die Oberfläche des porösen Materials, aus dem der Träger aufgebaut ist, vor dem Aufbringen der Proben mit einer Proben substratschicht versieht. Gegenüber Verfahren, bei denen Proben auf eine Trägerplatte aufge bracht werden, bietet das erfindungsgemäße Trägermaterial häufig bereits eine erheblich größe re spezifische Oberfläche. Diese reicht jedoch gerade bei der Untersuchung von katalytischen Reaktionen meistens nicht aus, um einen befriedigenden Stoffumsatz zu erzielen. Es ist daher zweckmäßig, als Probensubstratschicht ein poröses oder hochporöses Material mit großer spe zifischer Oberfläche auf die Oberfläche des Trägermaterials aufzubringen oder das Material in den Träger einzubringen.

Ein anderer Grund für das Vorsehen einer Probensubstratschicht zwischen Trägermaterial und Probensubstanz kann dann vorliegen, wenn das Trägermaterial gegenüber dem für die Untersu chung verwendeten Fluid nicht inert ist und von diesem angegriffen oder anderweitig damit rea gieren würde. Auch wenn die eingesetzten Proben mit dem Trägermaterial reagieren oder schlecht auf diesem haften, ist eine Probensubstratschicht zweckmäßig.

Als poröse Materialien für die Probensubstratschichten eignen sich besonders Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliziumdioxid (SiO₂) und andere Struktursilikate, wie Zeolithe, Titandioxid (TiO₂), Eisen- II-Oxid (FeO), Eisen-III-Oxid (Fe₂O₃), Aktivkohlen und eine Vielzahl weiterer bekannter organi scher und anorganischer poröser Stoffe.

Eine Vielzahl von Verfahren zum Aufbringen solcher Probensubstratbeschichtungen auf die Oberfläche eines Trägermaterials ist bekannt und gut untersucht. Die Probensubstratschicht kann naßchemisch, vorzugsweise durch Tauchen (Dip-Coating), Sprühen oder Aufschleudern (Spin-Coating), oder durch naßchemische Abscheidung oder Fällung erfolgen. Geeignet ist auch eine naßchemische Cofällung des Substratstoffes zusammen mit dem Probenmaterial. Die Pro bensubstratbeschichtung kann weiterhin mittels Dünnschichttechniken aufgebracht werden, vor zugsweise durch Sputtern, Bedampfen, CVD- oder PVD-Verfahren. Ein weiteres geeignetes Verfahren zum Aufbringen der Probensubstratbeschichtung ist die bekannte Sol-Gel-Technik.

Eine poröse Probensubstratschicht kann aber auch aus dem Trägermaterial selbst durch physi kalische, chemische oder elektrochemische Behandlung auf der Oberfläche des Trägermaterials hergestellt werden. Ein Trägermaterial aus Aluminiumfasern kann beispielsweise durch anodi sche Oxidation mit einer hochporösen Aluminiumoxidschicht versehen werden. Die Oberfläche des Trägermaterials kann aber auch durch Ätzen oder chemische Oxidation oder Reduktion ver größert oder porös gemacht werden.

Für das Aufbringen der zu untersuchenden Proben auf den Träger eignen sich die für das Auf bringen der Probensubstratbeschichtung beschriebenen Auftragsverfahren. Die Proben können so auf den Träger aufgebracht werden, daß sie nur an einer der gegenüberliegenden Seiten der Trägermatte oder des Trägerstreifens mit geringer Eindringtiefe lokalisiert sind. Alternativ können sie auch so in den Träger eingebracht werden, daß sie diesen im wesentlichen von einer Seite bis zur gegenüberliegenden Seite durchdringen. Dies ist häufig zweckmäßig, da man dadurch eine möglichst lange Wegstrecke für den Kontakt des Fluids mit der Probe erreicht. Um die Pro ben in dieser Art und Weise in den Träger einzutragen, eignen sich insbesondere die genannten naßchemischen Verfahren, bei denen die Flüssigkeiten tief in den Träger eindringen können.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es von besonderem Vorteil, wenn man das Fluid nach dem Durchströmen des Trägers und dem Austritt aus dem Träger in nach Probenbereichen ge trennten Leitungen oder Kammern aufnimmt, ohne daß eine Durchmischung der austretenden Fluide mit denjenigen anderer Probenbereiche stattfindet. Die aus dem Träger austretenden Fluide werden dann, getrennt nach einzelnen Probenbereichen, parallel oder sequentiell einer Analysevorrichtung zugeführt. Je nach zu untersuchender Reaktion eignen sich hierfür Massen spektrometer, UV- oder IR-Spektrometer oder andere übliche Geräte der instrumentellen Analy tik. Je nach zu untersuchender Reaktion werden nicht nur reine Gase oder Flüssigkeiten als Reaktionspartner für die zu untersuchenden Proben, sondern auch Gemische eingesetzt.

Neben der Untersuchung der katalytischen Aktivität von Proben können diese auch hinsichtlich einer Vielzahl anderer Reaktionen und Stoffeigenschaften untersucht oder durchmustert werden. So eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auch dazu, um die Reaktivität, Beständigkeit oder Korrosionsfestigkeit verschiedenster Substanzen gegenüber Gasen, Flüssig keiten oder Lösungen von Feststoffen zu untersuchen. Beispielsweise können die zu untersu chenden Substanzen Farbstoffe, Lacke oder Beschichtungsmittel sein. Weiterhin kann die Reak tivität von Stoffen gegenüber aggressiven Gasen, Luftsauerstoff, Verbrennungsabgasen, Säu ren, Laugen, organischen Lösungsmitteln, Detergenzien, wie Wasch- oder Spülmitteln, oder ähnlichem untersucht werden. Neben Beständigkeit oder Korrosivität können die Proben auch hinsichtlich Farbechtheit, Stoffaufnahme usw. untersucht werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch einen matten- oder streifenförmigen Träger für eine Vielzahl von zu untersuchenden Proben gelöst, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er

a) wenigstens in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägers für ein Fluid durchlässig ist,
b) aus einem vliesartigen, gewobenen oder einem anderen offenporigen Material besteht,
c) eine Vielzahl von Proben aufweist.

Weitere erfindungsgemäß vorteilhafte Merkmale des Trägers wurden bereits oben im Zusam menhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben. Gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform weist der Träger in dem Trägermaterial Taschen auf, in welchen die Proben enthalten sind. Die Proben können in diesen Taschen als ein Stück oder in schüttfähiger Form, vorzugs weise gebunden an ein schüttfähiges Probensubstrat, enthalten sein. Besonders bevorzugt sind Pellets, Kugeln oder Granulate des zu untersuchenden Stoffes oder des mit diesen Stoffen be schichteten Probensubstrats.

Erfindungsgemäße Träger, welche die zu untersuchenden Proben in Taschen enthalten, lassen sich vorteilhaft herstellen, indem man die festen oder schüttfähigen Proben auf eine Trägermatte oder einen Trägerstreifen aufbringt, eine weitere Trägermatte oder einen weiteren Trägerstreifen darüberlegt und die einzelnen Proben durch Nähen oder Absteppen des Materials um die Pro ben herum unter Ausbildung von Taschen von benachbarten Probenbereichen trennt und fixiert. Die übereinander zu liegen kommenden Trägermatten oder -streifen können auch auf andere Weise, wie z. B. mittels eines Polymers, das die beiden Trägerhälften miteinander verbindet oder durch Zusammenschmelzen der Trägerhälften in den entsprechenden Bereichen, miteinander verbunden werden. Die hierfür angewendeten Verfahren liefern auch gleichzeitig Barrieren zwi schen den benachbarten Probenbereichen, die ein Übertreten eines durch den Träger hindurch strömenden Fluids in andere Probenbereiche verhindern.

Die erfindungsgemäßen Träger eignen sich hervorragend zur Bereitstellung von Probenbiblio theken und lassen sich gegenüber bekannten Trägersystemen sehr komfortabel handhaben und lagern. Eine automatisierte Herstellung der erfindungsgemäßen Träger ermöglicht eine hohe Standardisierung und damit eine verbesserte Vergleichbarkeit von Reaktionen gleicher Proben bibliotheken mit unterschiedlichen Reaktionspartnern in verschiedenen Experimenten. Hinsicht lich einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im Bereich der Katalysatortechnik, liefern die erfindungsgemäßen Träger gegenüber bekannten Trägern Ergebnisse und Bedingungen, die den Realbedingungen besser entsprechen und damit eine Einschätzung des reaktiven Verhal tens der Proben im Hinblick auf eine größere, für die technische Anwendung geeignete Dimen sionierung erlauben. Die erfindungsgemäßen Träger, welche die Proben als schüttfähiges Mate rial in Taschen enthalten, haben gegenüber den bisher für schüttfähige Proben verwendeten Mikrotiterplatten den Vorteil, daß die Proben in den Taschen fixiert sind und nicht aufgewirbelt werden können und daher auch mit erheblich höherem Fluiddruck gearbeitet werden kann.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst mit einem Gehäuse, bestehend aus einem Gehäuseunterteil, einem darüber angeord neten Gehäusedeckel, einer Vorrichtung zum Verbinden des Gehäusedeckels mit dem Gehäu seunterteil und einem die zu untersuchenden Proben enthaltenden Träger, wobei der Gehäuse deckel einen Fluideinlaß und das Gehäuseunterteil eine Auflagefläche zum Auflegen des Trä gers und Kanäle oder einen Fluidauslaß zum Abführen von Fluid aufweist.

Gegenüber bekannten Vorrichtungen zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, daß der Träger

a) wenigstens in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägers für ein Fluid durchlässig ist,
b) aus einem vliesartigen, gewobenen oder einem anderen offenporigen Material besteht, und
c) eine Vielzahl von Proben aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist am Gehäusedeckel eine als Platte mit einer Vielzahl von Bohrungen für den Durchtritt des Fluids ausgebildete Anpreßvorrichtung vorgesehen. Der Träger wird mittels der Anpreßvorrichtung zwischen der hierfür vorgesehenen Auflagefläche des Gehäuseunterteils und dem Gehäusedeckel eingespannt. Die Kanäle im Gehäuseunterteil er strecken sich von der Auflagefläche des Gehäuseunterteils durch dieses hindurch nach außen bzw. zu einer Analysevorrichtung. Jeder einzelne Kanal oder auch eine Mehrzahl von Kanälen ist hierbei jeweils einer zu untersuchenden Probe auf dem Träger zugeordnet. Die Kanalöffnun gen in der Auflagefläche des Gehäuseunterteils sind daher jeweils unterhalb der zu untersu chenden Proben auf dem Träger angeordnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Träger kann auch in umgekehrter Richtung durch strömt werden. So können Proben mit unterschiedlichen Fluiden umspült und diese nach dem Durchströmen der Proben gemeinsam abgeleitet werden. Hierbei findet keine Analyse der Fluide sondern der Proben nach dem Durchströmen statt.

Es hat sich auch als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn in dem Gehäusedeckel eine Prall platte oder ein Diffusor vorgesehen ist, welche ausgelegt sind, um ein durch den Fluideinlaß einströmendes Fluid über die Querschnittsfläche des Gehäusedeckels bzw. über der Oberseite des Trägers im wesentlichen gleichmäßig zu verteilen. Hierdurch wird gewährleistet, daß jede einzelne Probe unter gleichem Druck und mit der gleichen Menge an Fluid beaufschlagt wird.

Abhängig von der zu untersuchenden Reaktion kann es zweckmäßig sein, wenn in dem Gehäu seunterteil ein Kühler vorgesehen ist, welcher ausgelegt ist, um dem durch die Kanäle strömen den Fluid Wärme zu entziehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhaft so ausgelegt, daß eine Vielzahl von Proben auf einer Trägermatte oder einem Trägerstreifen gleichzeitig mit dem Fluid in Berührung gebracht wird.

Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich für eine sequentielle Untersuchung einzelner Proben auf einem Trägerstreifen eignet, weist der Gehäu sedeckel einen Fluideinlaß und das Gehäuseunterteil einen Fluidauslaß auf. Der Trägerstreifen wird bei dieser Vorrichtung zwischen dem Gehäuseunterteil und dem Gehäusedeckel hindurch geführt. Ein Übertreten oder Austreten des durch das Gehäuse strömenden Fluids wird bei die ser Ausführungsform beispielsweise durch festes Einklemmen des Trägerstreifens während ei ner Messung zwischen den Wänden des Gehäuseunterteils und des Deckels verhindert. Ist die Untersuchung einer gerade in dem Gehäuse befindlichen Probe abgeschlossen, so wird der Gehäusedeckel angehoben, der Trägerstreifen so weit durch das Gehäuse weitergeführt, daß die nächste Probe innerhalb des Gehäuses zu liegen kommt, und der Gehäusedeckel anschlie ßend wieder fest auf das Gehäuseunterteil gepreßt. Diese Vorrichtung eignet sich besonders gut zur Automatisierung und zur Durchführung einer sequentiellen Durchmusterung vieler Proben mit hohem Durchsatz. Der die Proben enthaltende Trägerstreifen kann außerhalb des Gehäuses auf Rollen aufgewickelt sein und bei ebenfalls automatisiertem Anheben des Gehäusedeckels um eine Probe weitergeführt werden. Ein manuelles Eingreifen ist dann nicht mehr erforderlich.

Ein Trägerstreifen kann sowohl eine Reihe von hintereinanderliegenden Probenbereichen als auch zwei oder mehrere nebeneinanderliegende Reihen von Probenbereichen aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zwei oder mehrere der beschriebenen Vorrich tungen zur sequentiellen Untersuchung nebeneinander angeordnet. Werden mit diesen Vorrich tungen die gleichen Testreaktionen bzw. die gleichen Analysen durchgeführt, so wird hierdurch über eine Teilparallelisierung ein schnelleres Durchtesten ermöglicht.

Bevorzugt wird in jeder der nebeneinander angeordneten Vorrichtungen eine unterschiedliche Testreaktion bzw. Analyse durchgeführt, so daß hierdurch eine Probe auf verschiedene Größen hin untersucht werden kann. Hierzu wird der Trägerstreifen nach jedem Test nur um eine Probe weiter transportiert. So kann beispielsweise in jeder der nebeneinander angeordneten Vorrich tungen ein anderes Fluid verwendet werden und so mit diesem seriellen Verfahren das Verhal ten einer Probe zu verschiedenen Fluiden untersucht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung und der dazugehörigen Figuren.

Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3A)-E) zeigen schematische Querschnittsansichten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Stufen einer sequentiellen Probenuntersuchung;

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Träger in Mat tenform;

Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine einer weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägers in Streifenform;

Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägers.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische schematische Querschnittsansicht noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägers von schräg oben vorne.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum parallelen oder sequentiellen Untersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben dargestellt. Das Gehäuse 10 umfaßt ein Gehäuseunterteil 11, welches bevorzugt aus einem Metallblock hergestellt ist. Durch das Ge häuseunterteil 11 erstrecken sich Kanäle 17 von einer Auflagefläche 15 an der Oberseite des Gehäuseunterteils 11 durch dieses hindurch bis zu dessen Unterseite. Das Gehäuseunterteil weist weiterhin Kühler 16 auf, welche die Kanäle 17 umgeben und mittels derer den Reaktions gasen Wärme entzogen werden kann. Auf der Oberseite des Gehäuseunterteils 11 befindet sich eine Auflagefläche 15, welche als eine Platte ausgestaltet ist, die über die seitlichen Abmessun gen des Gehäuseunterteils 11 hinausragt. Die Auflagefläche 15 ist mit dem Gehäuseunterteil 11 fest verbunden bzw. einstückig mit diesem hergestellt. Über den Öffnungen der Kanäle 17 in dem Gehäuseunterteil 11 ist die als Platte ausgestaltete Auflagefläche 15 für einen Durchtritt von Fluid mit Bohrungen versehen. Die Bohrungen verjüngen sich konisch in Richtung der Kanäle 17 bis auf den Durchmesser der Kanäle 17.

Die Vorrichtung weist weiterhin einen Gehäusedeckel 12 mit einem Fluideinlaß 13 an dessen Oberseite auf. Der Fluideinlaß 13 ist mittig an dem Gehäusedeckels 12 angeordnet. Um eine gleichmäßige Verteilung von eingeleitetem Fluid über die gesamte Probenfläche zu gewährlei sten, ist in dem Gehäusedeckel 12 ein Diffusor 18 in Form einer Prallplatte vorgesehen.

Zwischen der Auflagefläche 15 und dem Gehäusedeckel 12 der Vorrichtung ist ein erfindungs gemäßer Träger 20 mit einer Vielzahl von zu untersuchenden Proben eingespannt. Um ein Aus treten von Fluid aus der Vorrichtung zwischen der Auflagefläche 15 und dem Deckel 12 zu ver hindern, wird der Gehäusedeckel 12 mit Hilfe der Vorrichtung 14 fest mit dem Gehäuseunterteil 11 verbunden und an dieses angedrückt.

Das Gehäuseunterteil 11 der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung weist in der Papierebene neun Kanäle 17 auf. Dementsprechend sind auf dem Träger in dieser Richtung ebenfalls höchstens neun Proben vorgesehen, die über den Kanälen 17 bzw. den Bohrungen in der Auflagefläche 15 plaziert sind. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist für die Untersuchung eines zweidimensio nalen Feldes von Proben auf einem Träger vorgesehen. Dementsprechend ist Fig. 1 so zu ver stehen, daß vor und hinter der Papierebene von Fig. 1 weitere Reihen von Kanälen 17 in dem Gehäuseunterteil 11 und entsprechende Bohrungen in der Auflagefläche 15 angeordnet sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung eignet sich besonders zur Untersuchung der katalytischen Aktivität einer Vielzahl von Proben in heterogenen Gasphasenreaktionen. Hierzu wird ein Edukt gas, vorzugsweise ein Gasgemisch, dessen Umsetzung an der Katalysatorprobe erfolgen soll, durch den Fluideinlaß 13 in die Vorrichtung eingeleitet. An der Prallplatte 18 wird das Gas gleichmäßig verteilt und die Strömungsgeschwindigkeit über die gesamte Innenfläche des Ge häusedeckels vereinheitlicht. Anschließend kommt das Gas mit den auf dem Träger 20 ange ordneten Proben in Kontakt und strömt, getrennt nach einzelnen Proben, durch die Kanäle 17 durch das Gehäuseunterteil 11 aus der Vorrichtung heraus.

Der Nachweis einer Umsetzung des Eduktgases an den jeweiligen Proben erfolgt bei katalyti schen Reaktionen in der Regel massenspektrometrisch. Je nach zu untersuchender Reaktion können auch andere Nachweisverfahren angewendet werden. Üblicherweise sind Nachweisge räte, wie Massenspektrometer usw., nicht dafür ausgelegt, eine Vielzahl von Gasproben parallel zu analysieren. Aus diesem Grund wird das Produktgas bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bevor zugt mittels einer Sonde oder Lanze sequentiell von den einzelnen Kanälen 17 abgegriffen und dem Analysegerät zugeleitet. Die Sonde oder Lanze wird hierfür entweder in die Kanäle 17 ein geführt oder an deren Auslaßöffnung plaziert. Als Alternative zum Abgreifen der Reaktionsgase mittels einer Sonde oder Lanze kann die Zuführung der Gase zu dem Analysegerät auch über eine an die Auslässe der Kanäle angeschlossene, über Ventile gesteuerte Vorrichtung erfolgen.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die gegenüber der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zusätzlich mit einer Anpreßplatte 19 am Gehäusedeckel ausge stattet ist. Der die Proben enthaltende Träger wird bei dieser Ausführungsform zwischen der Auflagefläche 15' und der Anpreßplatte 19 eingespannt. Sowohl die als Platte ausgestaltete Auflagefläche 15' als auch die Anpreßplatte 19 sind mit Durchgangsbohrungen für den Fluid durchtritt versehen. Beim Einspannen des mattenförmigen Trägers zwischen der Auflagefläche 15' und der Anpreßplatte 19 werden die zwischen den einzelnen Proben befindlichen Bereiche des Trägers fest zusammengedrückt, um zwischen den einzelnen Probenbereichen eine Barrie re gegen ein Übergreifen des durchgeleiteten Fluids auf andere Probenbereiche auszubilden.

In den Fig. 3A) bis E) ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur dynamischen, sequentiellen Durchmusterung einer Vielzahl von Proben, welche eindimensional auf einem streifenförmigen Träger 40 angeordnet sind, wiedergegeben. Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 30 mit einem Gehäuseunterteil 31 und einem Gehäusedeckel 32. Der Gehäusedeckel 32 weist an sei ner Oberseite einen Fluideinlaß 33 und das Gehäuseunterteil 31 an seiner Unterseite einen Flui dauslaß 37 auf. Das Gehäuse ist so dimensioniert, daß jeweils eine Probe auf dem Trägerstrei fen 40 erfaßt wird. Während des Durchleitens von Fluid durch das Gehäuse 30 werden die pro benfreien Bereiche 42 neben dem probenhaltigen Bereich 41, der sich gerade in dem Gehäuse befindet, zwischen dem Gehäuseunterteil 31 und dem Gehäusedeckel 32 eingeklemmt, um ein Austreten von Fluid zwischen diesen beiden Gehäuseteilen zu verhindern, wie es in Fig. 3A dar gestellt ist. Nach Abschluß der Untersuchung einer Probe wird der Gehäusedeckel 32 angeho ben und die nächste Probe durch Weiterführung des Trägerstreifens in das Gehäuse eingeführt, wie es die Fig. 3B und 3C zeigen. Anschließend wird der Gehäusedeckel wieder abgesenkt, die probenfreien Bereiche 42 des streifenförmigen Trägers 40 zwischen den Gehäuseteilen ein geklemmt und die nächste Probe untersucht, wie in den Fig. 3D und 3E dargestellt. Während sich der Gehäusedeckel 32 in angehobenem Zustand befindet, kann eine Zwischenspülung des Gehäuseinnenraums durch Einblasen von Eduktfluid oder eines anderen inerten Mediums erfol gen, um Fluide zu entfernen, die von der vorangegangenen Umsetzung in dem Gehäuseinnen raum zurückgeblieben sind.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen mattenförmigen Träger 50 bzw. einen streifenförmigen Träger 60 gemäß der Erfindung. Der mattenförmige Träger 50 ist mit einem zweidimensionalen Feld kreisförmiger, örtlich begrenzter Probenbereiche 51 versehen. Zwischen den einzelnen Proben bereichen befinden sich Abdichtungs- oder Barrierebereiche 52, die so ausgelegt sind, daß wäh rend der Probenuntersuchung ein Übertreten von Fluid aus einem Probenbereich in einen be nachbarten Probenbereich verhindert wird. Bei dem streifenförmigen Träger gemäß Fig. 5 sind die Probenbereiche 61 eindimensional entlang des Streifens angeordnet. Ein solcher Träger kann vorteilhaft für eine sequentielle Untersuchung in einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 eingesetzt werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers 70, beste hend aus zwei übereinander angeordneten Matten oder Streifen 70' und 70", mit kugel- oder pelletförmigen Proben 73, die in den Probenbereichen 71 des Trägers 70 in Taschen einge schlossen sind. Die Ausbildung der Taschen erfolgt bei dieser Ausführungsform durch Zusam menpressen der übereinander angeordneten Trägermatten oder -streifen 70' bzw. 70" in den zwischen den Proben liegenden probenfreien Bereichen 72. Der Träger wird hier zwischen der Anpreßplatte 79 und der Auflagefläche 75 zusammengepreßt, welche in Fig. 6 nur abschnitts weise dargestellt sind. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn die Ausbildung der Taschen durch Ver binden der beiden Trägerhälften in diesen Bereichen bereits bei der Herstellung des Trägers vor dem Einbringen in die Untersuchungsvorrichtung, z. B. durch Einleiten einer polymerisierenden Flüssigkeit in die probenfreien Bereiche des Trägers, erfolgt. Das Zusammendrücken der pro benfreien Bereiche 72 zwischen den Taschen dient im wesentlichen dazu, ein Übertreten von Fluid während der Untersuchung in benachbarte Probenbereiche zu verhindern.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines mattenförmigen Trägers 80 in perspektivischer Darstellung. Der Träger 80 weist neun Probenbereiche 81 auf, von denen die drei in Blickrich tung vorderen geschnitten dargestellt sind. Die Probenbereiche 81 sind von einer Barriere 82 aus elastischem Polymermaterial umgeben. Hierzu wurde der Träger 80 in diesen Bereichen mit dem Polymermaterial durchtränkt. Bei der Ausführungsform aus Fig. 7 erstreckt sich das Poly mermaterial von einer Seite des Trägers durch diesen hindurch zur gegenüberliegenden Seite und auf beiden Seiten sogar etwas über die Ober- und Unterseite des Trägers, so daß die Pro benbereiche in der Art von Reaktionsvertiefungen (wells) 83 einer Titerplatte in diesen Vertiefun gen angeordnet sind. Hierdurch wird eine Querkontamination beim Auftragen der Proben und beim Untersuchen effektiv vermieden. Die Verwendung eines elastischen Polymermaterials er möglicht zudem eine wirksame Abdichtung beim Einklemmen in den Vorrichtungen, beispiels weise zwischen Anpreßplatte und Auflagefläche.

Claims

1. Vorrichtung zum parallelen oder sequentiellen Untersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben mit
einem Gehäuse (10, 30), bestehend aus einem Gehäuseunterteil (11, 31), einem darüber angeordneten Gehäusedeckel (12, 32), einer Anpreßvorrichtung (14) zum Verbinden des Gehäusedeckels (12, 32) mit dem Gehäuseunterteil (11, 31) und einem die zu untersu chenden Proben enthaltenden Träger (20, 40, 50, 60, 70, 80),
wobei der Gehäusedeckel einen Fluideinlaß (13, 33) und das Gehäuseunterteil (11, 31) eine Auflagefläche (15, 15', 75) zum Auflegen des Trägers (20, 40, 50, 60, 70, 80) und Kanäle (17) oder einen Fluidauslaß (37) zum Abführen von Fluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20, 40, 50, 60, 70, 80)

a) eine matten- oder streifenförmige Form aufweist,
b) wenigstens in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägers für ein Fluid durchlässig ist,
c) aus einem vliesartigen, gewobenen oder einem anderen offenporigen Material besteht, und
d) eine Vielzahl von Proben aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20, 40, 50, 60, 70, 80) mittels der Anpreßvorrichtung (14) zwischen der Auflagefläche (15, 15', 75) des Gehäuseunterteils (11, 31) und dem Gehäusedeckel eingespannt ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kanäle (17) von der Auflagefläche (15, 15', 75) aus durch das Gehäuseunterteil (11) nach außen erstrecken, wobei die Kanalöffnungen in der Auflagefläche (15) jeweils un terhalb der zu untersuchenden Proben auf dem Träger angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäusedeckel eine Anpreßplatte (19, 79) vorgesehen ist, welche in Berührung mit dem Träger und über diesem angeordnet ist und die weiterhin Durchgangsbohrungen auf weist, die über den Kanalöffnungen in der Auflagefläche zu liegen kommen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäusedeckel eine Prallplatte (18) oder ein Diffusor vorgesehen ist, die/der ausgelegt ist, um durch den Fluideinlaß einströmendes Fluid über die Querschnittsfläche des Ge häusedeckels bzw. über der Oberseite des Trägers im wesentlichen gleichmäßig zu verteilen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuseunterteil wenigstens ein Kühler (16) vorgesehen ist, welcher ausgelegt ist, um einem durch die Kanäle (17) strömenden Fluid Wärme zu entziehen.

7. Träger für eine Vielzahl von zu untersuchenden Proben, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20, 40, 50, 60, 70, 80)

8. Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben in zueinander in der Ebene des Trägers beabstandeten Bereichen (41, 51, 61, 71, 81) und ohne Berührung mit benachbarten Proben angeordnet sind.

9. Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben ohne Abstände zueinander angeordnet sind und die Zusammensetzung der Proben über die Ebene des Trägers schrittweise oder kontinuierlich variiert.

10. Träger nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Berei chen (42, 52, 62, 72, 82) zwischen den zu untersuchenden Proben Barrieren vorgesehen sind, die ein Übertreten eines durch den Träger hindurchströmenden Fluids von dem Be reich einer Probe zu einer benachbarten Probe verhindern.

11. Träger nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrieren durch Polymere oder andere Feststoffe gebildet werden, welche sich in den dafür vorge sehenen Bereichen von einer Seite des Trägers bis zur gegenüberliegenden Seite durch den Träger erstrecken.

12. Träger nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrieren durch hydrophobisierte oder hydrophilisierte Bereiche des Trägers gebildet werden, wel che sich in den dafür vorgesehenen Bereichen von einer Seite des Trägers bis zur ge genüberliegenden Seite durch den Träger erstrecken.

13. Träger nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrieren durch Zusammenpressen, Zusammennähen oder Verschmelzen der dafür vorgesehenen Bereiche des Trägers gebildet werden.

14. Träger nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflä che des Trägermaterials eine Probensubstratschicht aufweist, auf welcher die Proben aufgebracht sind.

15. Träger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Probensubstratschicht ein poröses Material mit großer spezifischer Oberfläche enthält, vorzugsweise Aluminiu moxid (Al₂O₃), Siliziumdioxid (SiO₂), Struktursilikate, Zeolithe, Titandioxid (TiO₂), Eisen-II- Oxid (FeO), Eisen-III-Oxid (Fe₂O₃), Aktivkohlen oder andere organische oder anorgani sche poröse Stoffe.

16. Träger nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro bensubstratschicht naßchemisch, vorzugsweise durch Tauchen, Sprühen, Abscheidung, Fällung oder Sol-Gel-Technik, mittels Dünnschichttechnik, vorzugsweise durch Sputtern, Bedampfen, CVD- oder PVD-Verfahren, oder durch physikalische, chemische oder elek trochemische Behandlung des Trägermaterials, vorzugsweise durch Ätzen oder anodi sche oder chemische Oxidation, auf die Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht wurde.

17. Träger nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Taschen aufweist, in welchen die Proben enthalten sind.

18. Träger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben in schüttfähiger Form, vorzugsweise gebunden an ein schüttfähiges Probensubstrat, besonders bevor zugt in Form von Pellets oder Kugeln in den Taschen enthalten sind.

19. Träger nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Taschen Barrieren vorgesehen sind, die ein Übertreten eines durch den Träger hindurchströmenden Fluids von dem Bereich einer Probe zu einer benachbarten Probe verhindern.

20. Träger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrieren durch Polymere oder andere Feststoffe gebildet werden, welche sich in den dafür vorgesehenen Berei chen von einer Seite des Trägers bis zur gegenüberliegenden Seite durch den Träger er strecken.

21. Träger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrieren durch Zusam menpressen, Zusammennähen oder Verschmelzen der dafür vorgesehenen Bereiche des Trägers gebildet werden.

22. Verfahren zum parallelen oder sequentiellen Untersuchen der Reaktion eines Fluids mit einer Vielzahl von Proben, bei dem man

a) einen matten- oder streifenförmigen Träger bereitstellt, welcher wenigstens in ei ner Richtung senkrecht zur Ebene des Trägers für das Fluid durchlässig ist, und aus einem vliesartigen, gewobenen oder einem anderen offenporigen Material besteht,
b) die zu untersuchenden Proben auf den Träger aufbringt,
c) das Fluid durch die Ebene des Trägers hindurchströmen läßt, so daß das Fluid mit wenigstens einer der Proben in Kontakt kommt, und
d) das Fluid oder die Proben nach dem Kontakt untersucht.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die Proben in zuein ander in der Ebene des Trägers beabstandeten Bereichen und ohne Berührung benach barter Proben miteinander auf den Träger aufbringt.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die Proben ohne Ab stände zueinander so auf den Träger aufbringt, daß die Zusammensetzung der Proben über die Ebene des Trägers schrittweise oder kontinuierlich variiert.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger in den Bereichen zwischen den zu untersuchenden Proben mit Barrieren ver sieht, die ein Übertreten des durch den Träger hindurchströmenden Fluids von dem Be reich einer Probe zu einer benachbarten Probe verhindern.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Flüssigkeit in die für die Barrieren vorgesehenen Bereiche des Trägers einbringt, welche anschließend er starrt oder polymerisiert oder das Trägermaterial in diesen Bereichen hydrophobisiert oder hydrophilisiert.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Barrie ren die dafür vorgesehenen Bereiche des Trägers im wesentlichen fluidundurchlässig zusammenpreßt, zusammennäht oder verschmelzt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Trägermaterials vor dem Aufbringen der Proben mit einer Probensub stratschicht versieht.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro bensubstratschicht ein poröses Material mit großer spezifischer Oberfläche enthält, vor zugsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliziumdioxid (SiO₂), Struktursilikate, Zeolithe, Titan dioxid (TiO₂), Eisen-II-Oxid (FeO), Eisen-III-Oxid (Fe₂O₃), Aktivkohlen oder andere orga nische oder anorganische poröse Stoffe.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Trägermaterials naßchemisch, vorzugsweise durch Tauchen, Sprühen, Abscheidung, Fällung oder Sol-Gel-Technik, mittels Dünnschichttechnik, vorzugsweise durch Sputtern, Bedampfen, CVD- oder PVD-Verfahren, oder durch physikalische, che mische oder elektrochemische Behandlung des Trägermaterials, vorzugsweise durch Ät zen oder anodische oder chemische Oxidation, mit der Probensubstratschicht versieht.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fluid mit Überdruck oder unter Anlegen eines Unterdrucks durch den Träger leitet.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fluid nach dem Durchströmen des Trägers und dem Austritt aus dem Träger in nach Probenbereichen getrennten Leitungen oder Kammern aufnimmt, ohne daß eine Durch mischung der austretenden Fluide mit denjenigen anderer Probenbereiche stattfindet.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Träger austretenden Fluide nach einzelnen Probenbereiche getrennt, parallel oder sequentiell einer Analysevorrichtung zuführt.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gas, ein Gemisch verschiedener Gase, eine Flüssigkeit, ein Gemisch verschie dener Flüssigkeiten, eine Lösung oder eine Dispersion ist.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro ben katalytisch aktive Stoffe umfassen.