DE19917433C2

DE19917433C2 - Mikroreaktorsystem zum Erzeugen und Testen von Substanzen und Wirkstoffen

Info

Publication number: DE19917433C2
Application number: DE19917433A
Authority: DE
Inventors: Elke Bremus; Arnold Gillner; Stefan Braese; Johannes Koebberling
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2019-04-20
Also published as: WO2000062929A2; WO2000062929A3; DE19917433A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroreaktorsystem zum Erzeugen und Testen von Substanzen und Wirkstoffen, wobei das System einzelne Mikroreaktoren umfaßt, die in einem Feld angeordnet sind, wobei das Feld in Form einer Matrix mit n Reihen und m Spalten aus Mikroreaktoren aufgebaut ist, wobei jeder Mikroreaktor eine Probenkammer zur Aufnahme von Substanzen und Wirkstoffen aufweist, wobei jeder Probenkammer je weils ein erster und ein zweiter Zulauf sowie mindestens ein Ablauf von der Probenkam mer zum Entleeren der Probenkammer zugeordnet ist, wobei die jeweiligen ersten Zuläufe der Mikroreaktoren jeder der n Reihen über einen jeweiligen ersten Zulauf- Verbindungskanal miteinander verbunden sind, wobei die jeweiligen zweiten Zuläufe der Mikroreaktoren jeder der m Spalten über einen jeweiligen zweiten Zulauf- Verbindungskanal miteinander verbunden sind.

Für die Auffindung neuer Wirkstoffe, z. B. für pharmazeutische Produkte, werden zuneh mend HTS-Methoden (High-Throughput-Screening) eingesetzt, um in kurzer Zeit eine große Bandbreite möglicher Wirkstoffe bezüglich ihrer Wirksamkeit zu testen. Eine Folge dieser neuen Techniken ist die Entwicklung der kombinatorischen Chemie, mit der schnell große Substanzbibliotheken für die Testung bereitzustellen sind. Die automatisierte, kom binatorische Synthese findet jedoch bisher noch in relativ großen Maßstäben statt (< 1 ml, entsprechend 20 bis 100 mg Produkt). Schon jetzt betragen die für die Testung benötigten Substanzmengen nur noch 5-1 mg und zukünftig werden Substanzmengen in der Testung angestrebt, die < 1 mg Substanz betragen.

Auch die Erzeugung der zu testenden Substanzen durch Methoden der kombinatorischen Chemie wird einer weiteren deutlichen Verkleinerung der Substanzmengen unterliegen, wobei die bisher vorherrschenden, technologischen Ansätze, die aus der klassischen Labortechnik abgeleitet sind, nur noch bedingt weiter verkleinerbar sind.

Für die Anwendung in der kombinatorischen Mikrochemie wird heutzutage bereits ein Sy stem mit einer Vielzahl solcher Mikroreaktoren erprobt, so daß ganze Testreihen mittels dieser Felder aus Mikroreaktoren durchgeführt werden könnten.

Verbunden mit der angestrebten Verkleinerung dieser Mikroreaktoren ist insbesondere die Zufuhr von Substanzen und Wirkstoffen in die Mischstrecke und die Probenkammer als auch die Entleerung dieser Probenkammer nach den Reaktionen und Synthesen proble matisch, da sie geeignet sein müssen, sehr kleine Volumina an Substanzen und Wirkstof fen in die Probenkammern einzubringen.

Derartige Mikroreaktoren für die kombinatorische Chemie werden eine Schlüsseltechnolo gie in der Wirkstoffforschung der Zukunft darstellen. Die Kosten für ein neues Arzneimittel betragen heute etwa 400-600 Mio. DM, mit steigender Tendenz. Die Wirkstoffsuche stellt dabei einen bedeutenden Kostenfaktor dar, der durch Anwendung von Mikrotechniken und die damit gesteigerte Effizienz deutlich reduziert werden kann. In Zukunft werden sich nur Firmen auf Dauer auf dem Markt durchsetzen können, denen es gelingt schnell genug ko stengünstig neue Wirkstoffkandidaten aufzufinden.

Ein Mikroreaktor der eingangs genannten Art ist aus der WO 98/16315 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Reaktionsmatrix zur kombinatorischen Erzeugung von neuen (Wirkstoff-) Molekülen. Die Edukte werden durch Kapillaren mit so geringen Querschnitten, daß sie erst bei Anlegen eines Überdrucks fließen können, in die einzelnen Reaktionsräume ge pumpt. Diese Reaktionsräume sind nicht geschlossen.

Weiterhin wird in der DE 196 48 695 A1 ein Mikro-Durchflußreaktor zum kontinuierlichen Erzeugen einer Mischung bzw. eines Reaktionsproduktes einer Mischung aus mehreren Ausgangsmaterialien, die zeitlich variiert werden können und die dann in einer Meßzelle fließen können, beschrieben. Dieser Mikro-Durchflußreaktor umfaßt Kapillaren und einen auf Turbulenzen als Funktionsprinzip beruhenden Mikro-Mischer. Außerdem sind relativ lange Reaktionskanäle vorgesehen, über die das jeweilige Mischprodukt speziellen Aus wertesensoren zugeführt wird.

Das Dokument DE 42 06 488 A1 beschreibt ein zur Oligonuleotidsynthese bzw. anderen, sehr einfachen, chemischen Reaktionen geeignetes System, wobei die Reaktion an festen Trägern in den einzelnen Reaktionskammern stattfindet. Verschiedene Reaktanden wer den nacheinander (jeweils einer je Reaktionsschritt) über diese feste Phase geleitet, an der das aufzubauende Produktmolekül angehaftet ist. Nach erfolgreichem Aufbau wird im letzten Schritt das Molekül abgespalten.

In dem Dokument DE 196 32 779 A1 ist eine Mikroreaktoranordnung zur effizienten Testung verschiedener immobilisierter Katalysatoren in einer einheitlichen, chemischen Reaktion (ein gemeinsames Edukt, ein von Katalysator zu Katalysator in der Zusammen setzung (Meßgröße) variierendes Edukt/Produktgemisch) beschrieben. Die Produktströme können im System auf einer Meßstrecke per IR analysiert werden.

Ausgehend von der vorstehend geschilderten Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mikroreaktorsystem zu schaffen, das für die kombinatorische Mikrochemie geeignet ist, wobei sehr kleine Volumina an Substanzen und Wirkstoffen in den einzelnen Mikroreaktoren hergestellt und getestet werden können, und mit denen es möglich ist, definierte Testreihen in den einzelnen Mikroreaktoren eines solchen Felds aus Mikroreaktoren durchzuführen. Weiterhin soll es mit einem solchen System aus Mikroreaktoren möglich sein, dieses mit Substanzen und Wirkstoffen zu befüllen und zu entleeren und gezielt unterschiedliche Untersuchungsparameter den einzelnen Proben in den Probenkammern zuzuordnen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Mikroreaktorsystem mit den eingangs angegebenen Merkmalen dadurch, daß die jeweiligen ersten und zweiten Zuläufe in Mischstrecken in Form eines Kanalsystems führen, die auslaufseitig in die Probenkammern übergehen, daß jeder erste Zulauf-Verbindungskanal und jeder zweite Zulauf-Verbindungskanal jeweils ein Zulaufende und ein Ablaufende, zwischen denen die jeweiligen ersten Zuläufe oder die jeweiligen zweiten Zuläufe angeordnet sind, an denen jeweils ein Absperrventil angeord net ist, aufweist, und daß jeder Ablauf von den Probenkammern ein Absperrventil auf weist, wobei die Probenkammern, die Zuläufe zu den Probenkammern, die Abläufe von den Probenkammern und die Zulauf-Verbindungskanäle in einer mehrere Ebenen bilden den Plattenstruktur gebildet sind derart, dass die Mikroreaktoren und die ersten Zulauf- Verbindungskanäle und die zweiten Zulauf-Verbindungskanäle jeweils in einer der Ebenen liegend angeordnet sind und die Zuläufe und die Abläufe durch die Platten in etwa senk recht zu den Ebenen der Platten verlaufend angeordnet sind.

Mit dieser Anordnung ergibt sich ein Mikroreaktorsystem, mit dem, insbesondere durch den Aufbau und die Anordnung der verschiedenen Zulaufkanäle und Ablaufkanäle und der Zulauf-Verbindungskanäle, das für die kombinatorische Mikrochemie besonders gut ge eignet ist. Insbesondere können Reaktionen und Synthesen mit Reaktorvolumen von 50 µl und kleiner (z. B. im Bereich von 20 µl), die geeignet sind zur Synthese von Produkt mengen kleiner 1-2 mg, durchgeführt werden. Es ergibt sich durch die Anordnung des Reaktorfelds aus n × m Mikroreaktoren eine Matrix von Reaktionskammern, die die simul tane Erzeugung von n × m neuen Produkten ermöglichen. Aufgrund der jeweiligen, die einzelnen ersten Zulaufkanäle jeder Reihe Mikroreaktor-Probenkammern verbindenden Zulauf-Verbindungskanäle und der Verbindung der jeweiligen zweiten Zuläufe jeder Spalte des Felds ist es möglich, systematische Versuchsreihen durchzuführen, indem über die jeweiligen ersten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäl Ausgangsverbindungen und Wirkstoffvorläufer den jeweiligen einem Zulauf-Verbindungskanal zugeordneten Reakti onskammern bzw. den vorgeschalteten Mischstrecken mit einer definierten Substanz zu geführt werden kann, wobei beispielsweise dann die Substanzart von Reihe zu Reihe geringfügig geändert werden kann. Ein entsprechendes Vorgehen erfolgt beispiels weise bei der Erzeugung eines Wirkstoffs, dessen Verläufer über die den Spalten zugeordneten Verbindungskanälen zugeführt wird, der sich auch in der Zusammen setzung von Spalte zu Spalte definiert ändern kann, so sich daß aufgrund dieses Schemas anhand der Versuchsfelder Tendenzen erkennen lassen und Ergebnisse ableitbar sind.

Darüber hinaus ermöglicht der spezielle Aufbau der Mikroreaktoren eine einfache Analyse der Syntheseprodukte über einen direkten Anschluß an ein Kappilarelektro phorese-, ein GC-MS- (Gas-Chromatographie-Massenspektroskopie-) bzw. ein HPLC-MS-(Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie-Massenspektroskopie-) System. Insbesondere die Anbindung einer direkten ATR-IR-(abgeschwächte Total reflexion-IR-)Analytik bzw. die Durchführung von laserinduzierten Fluoreszenzmes sungen in der Reaktionszelle bzw. der Probenkammer eröffnet neue Möglichkeiten. Auf diese Weise kann z. B. eine online-Kontrolle der Synthese bereits im Verlauf der Reaktion erfolgen.

Falls die einzelnen Probenkammern von der Oberseite zugänglich sind, können ins besondere auch die Substanzen und Wirkstoffe, die den einzelnen Probenkammern zugeführt werden, definiert mit Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, beauf schlagt werden, um so die Proben in den Probenkammern mit unterschiedlicher Wärme, unterschiedlichem Druck oder mit Strahlung unterschiedlicher Wellenlän gen, beispielsweise mit ultravioletter Strahlung, mit infraroter Strahlung und/oder Mikrowellenstrahlung, zur Reaktion zu bringen und zu untersuchen.

Falls Reaktionsenergie in der Probenkammer benötigt wird, wird vorzugsweise mit infraroter Strahlung eingestrahlt, bevorzugt mit entsprechender Laserstrahlung. Falls Laserenergie im UV-Bereich und im sichtbaren Bereich angewandt wird, können Photoreaktionen ausgelöst werden. Die Zuführung von Mikrowellenenergie dient zur direkten Anregung von chemischen Bindungen, wobei der Einsatz von Mikrowelle nenergie eine deutliche Beschleunigung von chemischen Reaktionen mit sich bringt. Falls der Druck in der Probenkammer erhöht wird, beispielsweise durch die Einstrah lung von Laserenergie und einer daraus resultierenden Verdampfung von Material bzw. einer Ausdehnung des Lösungsmittels, kann erreicht werden, daß chemische Reaktionen eingeleitet oder beschleunigt werden.

Für die Vornahme der vorstehend aufgeführten Maßnahmen, d. h. das Einstellen der jeweiligen Strahlung, werden bevorzugt die einzelnen Probenkammern mit einer für die Strahlung durchlässigem Material abgedeckt, wozu sich insbesondere Quarzglas eignet.

Durch das Zusammenwirken der angeführten Maßnahmen wird eine Reaktionsbe schleunigung gegenüber klassischen Reaktionsbedingungen möglich, die, bedingt durch die definierte Handhabung der Mikroreaktormatrix, zur Erzeugung von n × m Verbindungen pro Reaktormatrix führt.

Weiterhin kann eine Reaktionsbeschleunigung auch dadurch erfolgen, daß Ultra schall in die Probenkammer eingestrahlt wird.

Das Mikroreaktorsystem ist so aufgebaut, daß die Probenkammern, die Zuläufe zu den Probenkammern, die Abläufe von den Probenkammern und die Zu lauf-Verbindungskanäle in einer mehrere Ebenen bildenden Plattenstruktur gebildet sind. Gerade mit diesem Aufbau kann ein sehr feinstrukturiertes System aufgebaut werden, und zwar in einer dreidimensionalen Form, was eine große Variationsmög lichkeit in Bezug auf die jeweiligen Kanäle bietet.

Da bevorzugt, wie vorstehend erläutert ist, die Probenkammern der jeweiligen Mikro reaktoren mit einer für die beschriebenen Strahlungsarten transparenten Abdeckung versehen sein sollten, werden die Probenkammern der Mikroreaktoren in der zweiten Ebene einer solchen Plattenstruktur angeordnet, wobei die jeweiligen Probenkam mern dann durch eine darüberliegende, die erste Ebene bildende transparente Plat te, vorzugsweise eine Platte aus Quarzglas, abgedeckt wird. Die zweiten, dritten oder vierten Ebenen dienen dann dazu, die Zulauf-Verbindungskanäle aufzunehmen.

Es sollte verständlich werden, daß natürlich weitere Ebenen zwischen den Ebenen, die die Probenkammer der Mikroreaktoren enthalten, und den Ebenen, die die Zu lauf-Verbindungskanäle aufnehmen, vorgesehen werden können, falls zusätzliche Kanalstrukturen erforderlich sind. Senkrecht zu den Plattenebenen werden in einer solchen Plattenstruktur die ersten und zweiten Zuläufe zu den Misch strecken der Mikroreaktoren sowie die Abläufe von den Probenkammern der Mikro reaktoren angeordnet.

Um die jeweiligen Probenkammern der einzelnen Mikroreaktoren definiert, d. h. in Bezug auf die Menge, den Zeitpunkt und die Reihenfolge, befüllen und entleeren zu können, weist jeder Ablauf der Probenkammer ein Absperrventil auf. Diese Absperr ventile werden, um einen konstruktiv einfachen und miniaturisierbaren Aufbau zu er halten, bevorzugt in die der Abdeckplatte gegenüberliegenden untersten Platte der Plattenstruktur integriert.

Weiterhin ist es, für eine einfache Strukturierung des Mikroreaktorsystems bevor zugt, die ersten und/oder zweiten Zulauf-Verbindungskanäle durch Vertiefungen in den Platten zu bilden, wobei diese Vertiefungen durch die jeweils darüberliegende oder darunterliegende Platte den Kanal bildend abgedeckt werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Kanalstrukturen durch sich gegenseitig ergänzende Vertie fungen in den jeweiligen einander zugewandten Plattenflächen vorzusehen.

Exakt dimensionierte Kanalstrukturen können mittels Laserbearbeitungstechniken hergestellt werden. Bevorzugt werden deshalb die unterhalb der Abdeckplatte liegen den Platten aus Kunststoff gebildet. Besonders gut eignen sich dabei Platten aus PEEK (Polyetheretherketon), das chemisch inert ist, aus Polycarbonat, das für wäss rige Lösungen geeignet ist und gegenüber PEEK noch leichter mittels Laser zu bear beiten ist, oder aus Polyimid, das chemisch inert ist und ebenfalls gut mittels Laser zu bearbeiten ist.

Da den einzelnen Probenkammern über die beiden Zuläufe unterschiedliche Sub stanzen zugeführt werden, beispielsweise Säurechloride und Amine, ist eine gute Vermischung vor der Einbringung in die Probenkammer erforderlich; diese Mischung kann dadurch erzielt werden, daß die Mischstrecke durch ein spiralförmig gewunde nes Kanalsystem gebildet wird, wobei die Zuläufe in das Zentrum der Spirale führen. Eine Alternative hierzu ist eine Mischstrecke, die durch ein mäanderförmig gewunde nes Kanalsystem gebildet ist.

Weiterhin sollten die ersten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle einen Kanalquer schnitt im Bereich von 100 bis 400 µm aufweisen, wobei das Verhältnis des Quer schnitts der jeweiligen Zulauf-Verbindungskanäle zu einem jeweiligen Querschnitt des ersten und zweiten Zulaufs im Bereich von 4 : 1 liegen sollte. Hieraus ergeben sich gute Möglichkeiten, sehr geringe Mengen an Substanzen und Wirkstoffen in die Mischstrecken und damit in die Probenkammern einzubringen.

Weiterhin sollten die Probenkammer einen Durchmesser von 4 bis 6 mm, vorzugs weise von etwa 5 mm, aufweisen, wobei das Füllvolumen der Probenkammer etwa 20 µl betragen sollte.

Um einen kompakten Aufbau des Mikroreaktorsystems zu erreichen, sollte die Dicke der jeweiligen Platten der Plattenstruktur bei kleiner 2 mm liegen, und die gesamte Dicke der Plattenstruktur sollte dann, senkrecht zu den Ebenen der Platten gesehen, etwa 10 mm betragen.

Um das Mikroreaktorsystem wiederholt im chargenweisen Betrieb einsetzen zu kön nen, um die einzelnen Probenkammern mit definierten Probenmengen befüllen zu können und um die einzelnen Proben der Probenkammen automatisiert, beispiels weise zur Übergabe an biologische Screening-Systeme, entleeren zu können, sind einströmseitig der ersten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle Ventile angeordnet, die zwischen einem ersten Eingang zur Zuführung von Substanzen oder Wirkstoffen, einem zweiten Eingang zur Zuführung von Lösungsmittel oder einem Gas und einem den Zulauf-Verbindungskanal absperrenden Zustand umschaltbar sind.

Auch sollten die Absperrventile in den Abläufen von der Probenkammer in einer fest gelegten Reihenfolge in Reihe derart miteinander verbunden und derart umschaltbar sein, daß die Proben aus den entsprechenden Probenkammern der einzelnen Reak toren in einen Schlauch, zu späteren Analyse- oder Dokumentationszwecken, nach einander einfüllbar sind. Um in einen solchen Schlauch und/oder die Reaktor- bzw. Probenkammer zuführen zu können, weist jedes Absperrventil einen weiteren Ein gang zum Zuführen einer solchen Spüllösung in den Schlauch auf. Besonders bevor zugt ist hierbei, das jeweilige Absperrventil so auszuführen, daß es jeweils sechs Strömungsdurchgänge besitzt, wobei jeweils zwei dieser Strömungsdurchgänge, eine Zuführung und eine Abführung bildend, so miteinander verbindbar sind, daß drei voneinander getrennte Durchlaufstrecken einrichtbar sind. Hieraus ergeben sich die Möglichkeiten, über das Ventil die Proben aus den einzelnen Probenkammern abzuführen und in einen Schlauch einzufüllen oder einer Analyseeinrichtung zuzu führen oder den Reaktor zu reinigen, um einige wesentlichen zu nennen.

In einem einfachen Aufbau ist das Absperrventil eine um eine Achse drehbare Ven tilscheibe, in der die Strömungsdurchgänge um den Umfang in gleichen Winkelab ständen verteilt angeordnet sind, wobei durch Drehung der Ventilscheibe um deren Achse die Strömungsdurchgänge unterschiedlichen Durchlaufstrecken zwischen den einzelnen Strömungsdurchgängen durch deren Verbindung miteinander zuordenbar sind. Zwei solcher Durchlaufstrecken werden dann bevorzugt mit einem Puffer schlauch, einen fortlaufenden Strömungsweg bildend, verbunden.

Weitere Vorteile und Merkmale des Mikroreaktorsystems ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch einen Mikroreaktor mit Probenkammer und mäanderförmig ausgebildeter Mischstrecke,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Mikroreaktors, aller dings mit spiralförmig verlaufender Mischstrecke,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Mikroreaktorsystems mit einem Plattenaufbau und vier angedeuteten Mikroreaktoren,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Platte der Fig. 3 der zweiten Ebene, die die Pro benkammern und Mischstrecken der Mikroreaktoren enthält,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Platte der dritten Ebene der Fig. 3, die die ersten Zulauf-Verbindungskanäle enthält, wobei am Anfang und am Ende der jeweiligen Verbindungskanäle jeweils ein Ventil vorgesehen ist,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Platte der vierten Ebene der Fig. 4, die die zwei ten Zulauf-Verbindungskanäle enthält, wobei am Anfang und am Ende der jeweiligen Verbindungskanäle jeweils ein Ventil vorgesehen ist,

Fig. 7 eine Ausführungsform eines Ventils, das jedem vertikal verlaufenden Ab laufkanal der Fig. 3 zugeordnet ist,

Fig. 8A das Ventil der Fig. 7 in einer ersten Stellung, in der ein Pufferschlauch mit Strömungsdurchgängen des Ventils verbunden ist,

Fig. 8B das Ventil der Fig. 7 bzw. der Fig. 8A in einer zweiten Stellung, in der der Pufferschlauch mit anderen Strömungsdurchgängen des Ventils ver bunden ist,

Fig. 8C den Pufferschlauch bzw. Aufbewahrungsschlauch, wie er mit jeweiligen Produkten aus verschiedenen Probenkammern der Mikroreaktoren gefüllt ist, wobei die jeweiligen Produkte durch Spüllösungsmittel und Stickstoff getrennt sind,

Fig. 9 ein weiteres Ventil, vergleichbar mit dem Ventil der Fig. 7, wobei aller dings die einzelnen Strömungsdurchgänge in einer gegenüber dem Ventil der Fig. 7 geänderten Form so zugeordnet sind, daß sich andere Durch laufstrecken ergeben,

Fig. 10A und 10B jeweils zwei der Ventile, wie sie in Fig. 9 zu sehen sind, wo bei jedes Ventil jeweils mit einem Pufferschlauch verbunden ist und wo bei die beiden Ventile wiederum durch einen Verbindungsschlauch ver bunden sind,

Fig. 10B die Anordnung der Fig. 10A, allerdings in einer unterschiedlichen Stel lung der Ventile, wodurch sich andere Zuordnungen der Pufferschläuche und des Verbindungsschlauchs zu den Strömungsdurchgangswegen und den entsprechenden Durchlaufstrecken ergeben,

Fig. 11 einen Pufferschlauch bzw. Aufbewahrungsschlauch, der, entsprechend Fig. 8C, mit Produkt, Spüllösungsmittel und Stickstoff gefüllt ist,

Fig. 12 schematisch eine Anordnung der den jeweiligen Abläufen aus den Pro benkammern zugeordneten Ventile, wobei die dargestellten Ventile den jenigen entsprechen, die anhand der Fig. 7, 8A und 8B gezeigt sind, die so miteinander verbunden sind, daß die Proben aus den einzelnen Probenkammern hintereinander in einen Schlauch zur Dokumentation eingeführt werden können, und

Fig. 13 schematisch eine Analysenanordnung für ein Mikroreaktorsystem.

Zwei typische Mikroreaktoren, wie sie in dem erfindungsgemäßen Mikroreaktorsy stem eingesetzt werden können, sind in den Fig. 1 und 2 schematisch darge stellt, wobei die beiden Mikroreaktor-Ausführungen mit den Bezugzeichen 1 und 2 bezeichnet sind. Derartige Mikroreaktoren besitzen eine Probenkammer 3, eine Mischstrecke 4 in Form eines Kanalsystems, einen ersten Zulauf 5, einen zweiten Zulauf 6 einströmseitig der Mischstrecke 4 sowie einen Ablauf 7 von der Probenkam mer 3. Der Ablauf 7 ist hierbei an einer Seite der Probenkammer 3 angeordnet, die der Verbindungsstelle 8 mit der Mischstrecke gegenüberliegt.

Solche Mikroreaktoren 1, 2 dienen dazu, Substanzen und Wirkstoffe zu erzeugen und zu testen. Über den jeweiligen ersten Zulauf 5 und zweiten Zulauf 6 können die jeweiligen Substanzen und Wirkstoffe dosiert zugeführt werden, die dann die jeweili gen Mischstrecken 4 durchlaufen, bevor sie in die Probenkammer 3 des Reaktors eintreten. Wesentlich ist, daß die zugeführten Substanzen und Wirkstoffe in der Mischstrecke 4 ausreichend gemischt werden. Um dies zu erreichen, ist die Misch strecke 4 des Mikroreaktors 1 der Fig. 1 mäanderförmig ausgebildet, während die Mischstrecke 4 des Mikroreaktors 2 der Fig. 2 spiralförmig aufgebaut ist, wobei im Zentrum dieses spiralförmigen Aufbaues die beiden Zuläufe 5, 6 in die Mischstrecke 4 einmünden. In dem Kanalsystem der Mischstrecke 4 werden vorzugsweise zusätz liche, nicht näher dargestellte Strömungswiderstände vorgesehen, beispielsweise Flächenelemente, die den Kanalquerschnitt verengen und wieder erweitern, um da durch starke Verwirbelungen und eine entsprechende Vermischung der zugeführten Substanzen und Wirkstoffe zu erreichen. Die in die Probenkammer 3 eingefüllten, miteinander vermischten Substanzen/Wirkstoffe können dann Testreihen unterwor fen werden, beispielsweise indem sie mit Strahlung geeigneter Wellenlänge bestahlt werden, mit Wärme beaufschlagt werden und/oder geänderten Drücken ausgesetzt werden. Die Proben werden dann, nach Beendigung der Behandlung, über die jewei ligen Abläufe 7 entleert, um sie anschließend Messungen und Analysen zu unterwer fen und/oder sie zur Dokumentation aufzubewahren.

Für die kombinatorische Mikrochemie ist es erforderlich, definierte Testreihen zum einen mit unterschiedlichen Substanz/Wirkstoff-Mengenverhältnissen und/oder un terschiedlichen Behandlungsparametern durchzuführen. Hierzu wird ein Mikroreak torsystem eingesetzt, das eine Vielzahl von Mikroreaktoren aufweist, die in einer Ma trix aus n Reihen und m Spalten angeordnet sind, wie dies in der Fig. 3 angedeutet ist. In Fig. 3 ist ein derartiges Mikroreaktorsystem, mit dem Bezugszeichen 9 be zeichnet, gezeigt. In diesem System 9 sind jeweilige Mikroreaktoren eingesetzt sind, die dem Mikroreaktor 2 entsprechen, der in Fig. 2 dargestellt und vorstehend erläu tert ist. Allerdings sind, zur besseren Veranschaulichung und zur Klarheit, nur vier solcher Mikroreaktoren 2 gezeigt.

Das Mikroreaktorsystem 9 ist in Form einer Plattenstruktur aufgebaut, wobei sich die Plattenebenen in der x-, y-Ebene erstrecken, während sie in der z-Richtung überein andergestapelt sind. Die einzelnen Platten dieser Plattenstruktur sind von der oberen Platte nach unten mit den Bezugszeichen 10, 11, 12, 13 und 14 bezeichnet.

Die einzelnen Mikroreaktoren 2, die in Fig. 3 auf der Oberseite angedeutet sind, be finden sich in der ersten Plattenebene 15 zwischen den beiden Platten 10 und 11, wobei die vordere, in der x-z-Ebene aufgespannte Fläche des Mikroreaktorsystems 9 einen Schnitt entlang von zwei Mikroreaktoren 2 durch deren Probenkammer 3, Mischstrecke 4 sowie den jeweiligen Abläufen bzw. Ablaufkanälen 7 darstellt. Diese erste Plattenebene 15 ist darüberhinaus in Fig. 4, als Draufsicht auf die zweite Plat te 11, dargestellt. In dieser Darstellung weist die Matrix aus den einzelnen Mikroreak toren 2n Reihen A₁-A₄ und m Spalten, B₁-B₆, auf, so daß sich eine n.m Matrix in diesem Beispiel von 4.6 = 24 Mikroreaktoren 2 ergibt.

Die einzelnen Mikroreaktoren 2 sind mittels Laserabtrag durch Vertiefungen in der Oberfläche der Platte 11 gebildet, d. h. sowohl die Vertiefung, die die Probenkammer 3 bildet, als auch die Vertiefungen der Mischstrecke 4 sowie die Kanäle für den er sten und den zweiten Zulauf 5, 6 und den Ablauf 7. Auf diese Weise können diese Vertiefungen sehr fein und exakt strukturiert werden; als ein geeignetes Material für sowohl die erste Platte 10 als auch die weiteren Platten 11, 12, 13 und 14 wird Poly carbonat, PEEK (Polyetheretherketon) oder Polyimid eingesetzt.

Während die Probenkammer 3 und die Mischstrecke 4 in der ersten Plattenebene 15, d. h. in der x-y-Ebene, liegen, verlaufen die ersten Zuläufe 5, die zweiten Zuläufe 6 und die Abläufe 7 jeweils in der z-Richtung, d. h. senkrecht zu den jeweiligen Plattenebenen.

Die zweite Platte 11, die in Fig. 4 in einer Draufsicht gezeigt ist, ist durch die erste Platte 10 (siehe Fig. 3) abgedeckt, die bevorzugt aus Quarzglas gebildet ist, d. h. aus einem für Laserstrahlung transparenten Material.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die dritte Platte 12, d. h. die zweite Plattenebene 16. Die Fig. 6 zeigt dagegen eine Draufsicht auf die vierte Platte 13, d. h. die dritte Plat tenebene 17 in Fig. 3.

Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, sind in der Oberfläche der vierten Platte 13, d. h. in der dritten Plattenebene 17, erste Zulauf-Verbindungskanäle 18, in y-Richtung ver laufend, ausgebildet, die die jeweiligen ersten Zuläufe 5 zu den jeweiligen Misch strecken 4 der jeweiligen Mikroreaktoren der m Spalten B₁, B₂, B₃, B₄, B₅ und B₆ ver binden. Während die jeweiligen ersten Zuläufe 5 jedes einer Spalte zugeordneten Mikroreaktors 2 über die ersten Zulauf-Verbindungskanäle 18 miteinander strö mungsmäßig verbunden sind, sind die jeweiligen zweiten Zuläufe 6 der jeweiligen Mi kroreaktoren 2, die einer der n Reihen zugeordnet sind, d. h. den Reihen A₁, A₂, A₃ und A₄, jeweils über einen zweiten Zulauf-Verbindungskanal 19 verbunden, die in der Oberfläche der dritten Platte 12, d. h. in der zweiten Plattenebene 16, liegen, so daß die jeweiligen zweiten Zuläufe 6 der einer der n Spalten zugeordneten Mikroreaktoren über jeweils einen gemeinsamen zweiten Zulaufkanal 19 miteinander verbunden sind.

Es sollte an dieser Stelle angemerkt werden, daß die Strukturen in den jeweiligen Plattenebenen 15, 16 und 17 nicht im Maßstab dargestellt sind, um die Lage der er sten und zweiten Zulauf-Verbindungskanale 18 und 19 sowie der ersten und zweiten Zuläufe 5 und 6 deutlicher zeigen zu können.

Die Probenkammern 3 der jeweiligen Mikroreaktoren 1 besitzen einen Durchmesser von etwa 5 mm und eine Tiefe von 1 mm; die jeweiligen ersten und zweiten Zuläufe 5, 6 haben einen Durchmesser von etwa 100 µm, während die jeweiligen ersten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle 18 und 19 eine Breite von 400 µm besitzen. Es ist darauf zu achten ist, daß das Verhältnis des Querschnitts der jeweiligen Zulauf-Ver bindungskanäle 18, 19 zu dem Querschnitt des jeweiligen ersten und zweiten Zu laufs 5, 6 im Bereich von etwa 4 : 1 liegt.

Wie anhand der Fig. 4, 5 und 6 zu erkennen ist, können über die durch jeweili gen ersten Zulauf-Verbindungskanäle 18 und die jeweils über die zweiten Zulauf- Verbindungskanäle verbundenen ersten Zuläufe 5 und die zweiten Zuläufe 6 gleich zeitig Substanzen und/oder Wirkstoffe zugeführt werden. Zum definierten Befüllen der ersten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle 18 und 19 sind jeweils an einem Zulaufende 20 und einem Ablaufende 21, zwischen denen die jeweiligen ersten und zweiten Zuläufe der m Spalten und n Reihen liegen, Absperrventile 22 und 23 einge baut. Während es sich bei den Ventilen 22 an dem jeweiligen Zulaufende 20 der er sten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle 18, 19 um Ventile mit zwei Anschlüssen handelt, zwischen denen das Ventil, zusätzlich zu einem Absperrzustand, umschalt bar ist, sind die jeweiligen Absperrventile 23 an dem Ablaufende 21 der jeweiligen er sten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle 18, 19 solche, die zwischen einer Ab laufstellung und einem Absperrzustand umschaltbar sind. Die jeweiligen Absperrven tile 22 an dem Zulaufende 20 der jeweiligen ersten und zweiten Zulauf-Verbindungs kanäle 18 und 19 dienen entweder zur Zufuhr von Wirkstoffen/Substanzen über den einen Zulauf, während der jeweilige andere Zulauf dieser Absperrventile 22 zur Zu führung von Lösungsmitteln oder einem Gas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, dient. Die an den jeweiligen Ablaufenden 21 liegenden Absperrventile 23 werden im Gegensatz dazu geschlossen oder geöffnet, um die Mikroreaktoren definiert befüllen zu können, indem sie definiert zwischen der Durchlaßstellung und Schließstellung eingestellt werden.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird die Plattenstruktur auf der Unterseite des Platten stapels durch eine fünfte Platte 14, die als Endplatte dient, abgeschlossen. Die je weiligen Abläufe von den Mikroreaktoren 2 führen senkrecht durch den gesamten Plattenstapel bis zur Unterseite dieser fünften Platte 14 hindurch. Den Enden dieser Abläufe 7 sind jeweils weitere Absperrventile zugeordnet, wie sie in zwei unter schiedlichen Ausführungsformen in den Fig. 7 und 9, mit den Bezugszeichen 24 und 25 bezeichnet, schematisch dargestellt sind. Diese weiteren Absperrventile 24 und 25 besitzen eine Ventilscheibe 27, die um eine Achse 28 drehbar ist. Um den Umfang dieser Ventilscheibe 27 gleichmäßig verteilt befinden sich sechs Strömungs durchgänge, jeweils mit S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ und S₆ bezeichnet. Jeweils zwei dieser Strömungsdurchgänge sind so miteinander verbindbar, daß sich drei voneinander getrennte Durchlaufstrecken, in Fig. 7 S₁-S₂, S₃-S₄ und S₅-S₆ und in Fig. 9 S₁-S₂, S₃-S₆ und S₄-S₅, ergeben.

Wie anhand der Fig. 5 und 6 zu erkennen ist, werden für eine n.m Matrix zur Zu führung der Produkte 2m + 2n Ventile benötigt, d. h. im Falle der Anordnung, wie sie in den Fig. 4, 5 und 6 zu sehen ist, die vier Reihen und sechs Spalten aufweist, insgesamt zwanzig Ventile 22, 23 für eine Reaktormatrix mit 4.6 = 24 Mikroreakto ren. Durch den speziellen Aufbau mit jeweils einem Absperrventil 22 am Zulaufende 20 und einem Absperrventil 23 am Ablaufende 21 der jeweiligen Zulauf-Verbin dungskanäle 18, 19 können diese Kapillaren mit Edukt, d. h. einem Ausgangspro dukt, gefüllt werden, ohne daß dieses in die Reaktoren aufsteigt. Anschließend wird das jeweilige auslaßseitige Ventil 23 geschlossen und das Produkt wird durch eine Mikromembranpumpe, die dem einen Einlaß der jeweiligen Absperrventile 22 zuge ordnet ist, in definierter Menge über die Zuläufe 6 in die Mischstrecken 4 und von da aus in die Probenkammern 3 der Mikroreaktoren 2 gedrückt. Ein entsprechender Vorgang wird auch über die vertikalen Zulauf-Verbindungskanäle 18 der Fig. 6, die mit den ersten Zuläufen 5 in Verbindung stehen, vorgenommen. Danach werden diese horizontalen Kapillaren mit Lösungsmittel gespült, das über die jeweils ande ren Zufuhrkanäle der einlaufseitigen Absperrventile 22 zugeführt wird. Abschließend wird der Eduktrest aus den senkrecht aufsteigenden Kapillaren 5, 6 und aus den sta tischen Mischern mit Lösungsmittel vollständig in den jeweiligen Reaktionsraum bzw. die Probenkammer 3 hineingedrückt. Die Mikroreaktoren 2 sind dann vollständig durch das Lösungsmittel in den Kapillaren druckdicht abgeschlossen (wobei die aus laufseitgen Absperrventile 23 sowie die Absperrventile an den Auslässen der Abläufe 7 geschlossen sind) und für chemische Reaktionen einsatzbereit. Hierbei tritt eine Rückdiffusion durch die Kapillaren aus einem Reaktor in den nächsten Reaktor durch das Kapillarsystem während der kurzen Reaktionszeit nicht auf. Nach der be endeten Reaktion wird das Kapillarsystem mit Argon gespült; anschließend wird das Produkt mit Argon durch die Abläufe 7 aus den Probenkammern 3 herausgedrückt.

Wie im Rahmen der Beschreibungseinleitung bereits beschrieben wurde, können un terschiedliche Versuche mit den Substanzen und Wirkstoffen in den einzelnen Pro benkammern 3 durchgeführt werden, indem zum Beispiel unterschiedliche Reaktio nen ausgelöst werden. Hierzu ist es von Vorteil, daß die einzelnen Probenkammern 3 der jeweiligen Mikroreaktoren 2 des Mikroreaktorsystems mit einer Quarzglasplatte abgedeckt sind, d. h. mit einer Platte, die für Strahlung bestimmter Wellenlängen transparent ist, beispielsweise für infrarote Strahlung, ultraviolette Strahlung oder Mikrowellenstrahlung, die mittels Laser in die Probenkammer über die Quarzglasplat te eingestrahlt werden kann.

Um die jeweiligen Probenkammern 3 der Mikroreaktoren 2 auf der Auslaßseite, d. h. an den jeweiligen Abläufen 7, abzudichten, könnte eine Ventilplatte vorgesehen wer den, die durch seitliche Verschiebung die 24 Ablauf-Kapillaren 7 der Anordnung, wie sie in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist, abdichtet. Den einzelnen Abläufen 7 kann, zum Entleeren der Probenkammern 3 nach Abschluß der chemischen Reaktionen, eine Mikrotiterplatte zugeordnet werden, so daß in diese Mikrotiterplatte, mit insgesamt 24 Aufnahmevertiefungen, der Inhalt der Probenkammern 3 eingefüllt werden kann, um diese Proben anschließend zu analysieren oder in solchen Miktrotiterplatten aufzu bewahren und zu dokumentieren.

Insbesondere für einen automatisierten, chargenweisen Betrieb des Mikroreaktorsy stems 9, wie es in den Fig. 3 bis 6 gezeigt ist, wird jedem Ablauf 7 jedes Mikrore aktors 2 ein Sechsfach-Ventil, wie es die Fig. 7 und 9 zeigen, zugeordnet.

Zum Entladen des Mikroreaktorsystems 9 wird dann zunächst, unter Verwendung des weiteren Absperrventils 24, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, in der Stellung, die die Fig. 8A zeigt, die Durchlaufstrecke S₁-S₂ mit dem Ablauf 7 des Mikroreaktors 2 ver bunden (über S₁) und in einen Pufferschlauch (Kapillare) 29, der mit dem Strömungs durchgang S₂ verbunden ist, gedrückt. In dieser Stellung ist das andere Ende des Pufferschlauchs mit dem Strömungsdurchgangsweg S₅ und damit mit der Durchlauf strecke S₅-S₆ verbunden. Dieser Vorgang mit einer Stellung des weiteren Absperr ventils 24 entsprechend Fig. 8A wird synchron mit den Inhalten aller Probenkam mern 3 durchgeführt. Danach werden diese weiteren Absperrventile 24 durch eine Drehung der Ventilscheibe 27 um 60° in eine Stellung gebracht, so daß die einzel nen Pufferschläuche 29 in Reihe geschaltet sind, so daß die Produkte dann nachein ander das Kapillarsystem verlassen. Die Inhalte bzw. Produkte der einzelnen Pro benkammern können dann in einem Kapillarschlauch fortlaufend eingeführt werden, wie dies in den Fig. 8C und 11 dargestellt ist. Zur Trennung der jeweiligen Pro dukte (durch einen schwarzen Abschnitt in den Fig. 8 C und 11 gekennzeichnet) sind jeweils eine Schutzgasblase, beispielsweise Stickstoff (weißer Abschnit, sowie ein Tropfen reinen Lösungsmittels (schraffierter Abschnitt) zwischen den Fraktionen vorgesehen.

Diese Verfahrensweisen unter Einsatz der Absperrventile 24, wie sie anhand der Fig. 7 bis 8 C erläutert sind, sind auch mit der Ausführung des Absperrventils 25, wie dies in den Fig. 9 bis 11 dargestellt ist, durchführbar, mit dem Unterschied, daß die jeweiligen Durchlaufstrecken den sechs Strömungsdurchgängen S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ und S₆ in einer anderen Reihenfolge zugeordnet sind. Im Gegensatz zu der Darstellung der Fig. 8A und 8B sind in den Fig. 10A und 10B jeweils zwei der weiteren Absperrventile 25 gezeigt, die zwei unterschiedlichen Reaktoren zugeordnet sind, beispielsweise einem Reaktor B₁ und einem Reaktor B₂, wobei die Fig. 10A jeweils eine Ventilstellung zeigt, in der die Pufferschläuche 29 mit den Inhalten der jeweiligen Probenkammern 3, dem Gas und der Spülmittellösung gefüllt werden, mit einem zusätzlichen Verbindungsschlauch 30, der in Strömungsrichtung gesehen den jeweiligen Strömungsdurchgang S₅ des einen Absperrventils 25 mit dem Strömungs durchgangsweg S₄ des nächsten Absperrventils 25 verbindet, wobei dann über die Durchlaufstrecke S₄-S₅ der Strömungsdurchgangsweg S₅ dieses nächsten Absperr ventils 25 mit dem nächsten Verbindungsschlauch 30 verbunden wird. Das letzte Ab sperrventil 25 des Felds führt dann in einen Aufbewahrungsschlauch 31 (dargestellt in den Fig. 11 bzw. 8C), in dem dann die jeweiligen Produkte nacheinander, und definiert zuordenbar, ebenfalls durch Spüllösungsmittel und Stickstoff in diesem Bei spiel getrennt, aufbewahrt werden. Die Folge der jeweiligen Absperrventile 25, die den jeweiligen Abläufen 7 der Mikroreaktoren A₁₁, A₁₂, A₁₃, A₁₄ einer Reihe zugeord net sind, sind zunächst in einer Art und Weise miteinander verbunden, wie dies in Fig. 10A dargestellt ist, während dann die einzelnen Reihen wiederum miteinander verbunden sind, wie dies anhand der Absperrventile, als B₁. . .B₆ bezeichnet, darge stellt ist, wobei in diesem Fall Absperrventile 24 gezeigt sind, die denjenigen der Fig. 7 und 8 entsprechen.

In den Fig. 8A, 8B sowie 10A und 10B sind die jeweiligen Anschlüsse, die den Strömungsdurchgängen S₁ bis S₆ zugeordnet sind, mit "Reaktor" als Zuführung von dem Reaktor (über die jeweiligen Abläufe 7), mit "Feed" als Zuführung, mit "Out" zum Abführen zu dem nächsten Absperrventil und mit "Purge" zum Entleeren bzw. mit "Waste" für eine Abfallentsorgung bezeichnet.

Fig. 13 zeigt schematisch eine Anordnung des Reaktionsauslasses eines Felds aus Mikroreaktoren mit sechs Reihen A₁ bis A₆ und vier Spalten B₁ bis B₄ mit einer sechs fach parallelen Kapillarelektrophorese, einer FTIR Diamantzelle für eine Fourier Transformations-Infrarot-Spektroskopie, mit angedeuteten RGC/APLC-MS Einrich tungen sowie einer die Produktverteilung darstellenden Platte, die in den x-y-Rich tungen bewegbar ist.

Durch die Besonderheit der Ansteuerung der Auslaßventile wird eine Online-Reakti onskontrolle ermöglicht, indem die Produkte direkt den Analysegeräten zugeführt werden können (unter Zugrundelegung insbesondere des Aufbaus der Fig. 12).

Die jeweiligen Produkte jeder Probenkammer jedes Mikroreaktors können definiert dokumentiert werden; als Aufbewahrung der jeweiligen Inhalte der Mikroreaktoren bieten sich, wie vorstehend erwähnt, Mikrotiterplatten oder Kapillarschläuche, wie sie in den Fig. 8C und 11 zu sehen sind, an.

Claims

1. Mikroreaktorsystem zum Erzeugen und Testen von Substanzen und Wirkstoffen, wobei das System einzelne Mikroreaktoren umfaßt, die in einem Feld angeordnet sind,
wobei das Feld in Form einer Matrix mit n Reihen und m Spalten aus Mikroreakto ren aufgebaut ist,
wobei jeder Mikroreaktor eine Probenkammer zur Aufnahme von Substanzen und Wirkstoffen aufweist,
wobei jeder Probenkammer jeweils ein erster und ein zweiter Zulauf sowie minde stens ein Ablauf von der Probenkammer zum Entleeren der Probenkammer zuge ordnet ist,
wobei die jeweiligen ersten Zuläufe der Mikroreaktoren jeder der n Reihen über ei nen jeweiligen ersten Zulauf-Verbindungskanal miteinander verbunden sind,
wobei die jeweiligen zweiten Zuläufe der Mikroreaktoren jeder der m Spalten über einen jeweiligen zweiten Zulauf-Verbindungskanal miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweiligen ersten und zweiten Zuläufe (5, 6) in Mischstrecken (4) in Form eines Kanalsystems führen, die auslaufseitig in die Probenkammern (3) übergehen,
daß jeder erste Zulauf-Verbindungskanal (18) und jeder zweite Zulauf- Verbindungskanal (19) jeweils ein Zulaufende (20) und ein Ablaufende (21), zwi schen denen die jeweiligen ersten Zuläufe (5) oder die jeweiligen zweiten Zuläufe (6) angeordnet sind, an denen jeweils ein Absperrventil (22, 23) angeordnet ist, aufweist, und
daß jeder Ablauf (7) von den Probenkammern (3) ein Absperrventil (24; 25) auf weist, wobei die Probenkammern (3), die Zuläufe (5, 6) zu den Probenkammern (3), die Abläufe (7) von den Probenkammern (3) und die Zulauf-Verbindungskanäle (18, 19) in einer mehrere Ebenen (15, 16, 17) bildenden Plattenstruktur (10, 11, 12, 13, 14) gebildet sind derart, dass die Mikroreaktoren (1; 2) und die ersten Zulauf- Verbindungskanäle (18) und die zweiten Zulauf-Verbindungskanäle (19) jeweils in einer der Ebenen (15, 16, 17) liegend angeordnet sind und die Zuläufe (5, 6) und die Abläufe (7) durch die Platten (10, 11, 12, 13, 14) in etwa senkrecht zu den Ebe nen (15, 16, 17) der Platten (10, 11, 12, 13, 14) verlaufend angeordnet sind.

2. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben kammern (3) der Mikroreaktoren (1; 2) in der ersten Ebene (15) gebildet sind, wobei die Probenkammern (3) durch eine darüberliegende Abdeckplatte (10) aus transpa rentem Material abgedeckt sind.

3. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Abdeckplatte (10) für Laserstrahlung, UV-Strahlung, IR-Strahlung und/oder Mi krowellen transparent ist.

4. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Quarzglas ist.

5. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch strecken (4) in der Ebene (15) der Probenkammern (3) angeordnet sind.

6. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zu lauf-Verbindungskanäle (18) in der zweiten oder dritten Ebene (16, 17) angeordnet sind und die zweiten Zulauf-Verbindungskanäle (19) in derjenigen der zweiten oder dritten Ebene (16, 17) angeordnet sind, welche keine ersten Zulauf-Verbindungs kanäle (18) aufweist.

7. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuläufe (5, 6) zwischen den ersten Zulauf-Verbindungskanälen (18), den zweiten Zulauf- Verbindungskanälen (19) und den Mischstrecken (4) der jeweiligen Mikroreaktoren (1; 2) in etwa senkrecht zu den Ebenen der Platten (10, 11, 12, 13, 14) verlaufen.

8. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Ab deckplatte (10) gegenüberliegende unterste Platte (14) der Plattenstruktur die je weiligen Absperrventile (22, 23) der Abläufe (7) der Probenkammern (3) enthalten.

9. Mikroreaktorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder zweiten Zulauf-Verbindungskanäle (18, 19) durch Vertie fungen in den Platten (12, 13) gebildet sind, wobei diese Vertiefungen durch die je weils darüberliegende oder darunterliegende Platte (11, 12), die Kanäle bildend ab gedeckt sind.

10. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb der Abdeckplatte (10) liegenden Platten (11, 12, 13) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyetheretherketon, Polycarbonat oder Polyimid gebildet sind.

11. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch strecke (4) durch ein spiralförmig gewundenes Kanalsystem gebildet ist, wobei die Zuläufe (5, 6) in das Zentrum der Spirale führen.

12. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch strecke durch ein mäanderförmig gewundenes Kanalsystem gebildet ist.

13. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle (18, 19) einen Kanalquerschnitt im Bereich von 100 bis 400 µm aufweisen, wobei das Verhältnis des Querschnitts der jeweiligen Zulauf-Verbindungskanäle (18, 19) zu einem jeweiligen Querschnitt des ersten oder zweiten Zulaufs (5, 6) 4 : 1 beträgt.

14. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben kammer (3) einen Durchmesser von 4 bis 6 mm, vorzugsweise etwa 5 mm, auf weist, wobei das Füllvolumen der Probenkammer (3) etwa 20 µl beträgt.

15. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der jeweiligen Platten (10, 11, 12, 13, 14) der Plattenstruktur kleiner 2 mm beträgt, wo bei die gesamte Dicke der Plattenstruktur, senkrecht zu den Ebenen der Platten (10, 11, 12, 13, 14) gesehen, etwa 10 mm beträgt.

16. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einström seitig der ersten und zweiten Zulauf-Verbindungskanäle (18, 19) angeordneten Ventile (22) zwischen einem ersten Eingang zur Zuführung von Substanzen oder Wirkstoffen, einem zweiten Eingang zur Zuführung von Lösungsmittel oder einem Gas und einem den Zulauf-Verbindungskanal absperrenden Zustand umschaltbar sind.

17. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperr ventile (24, 25) in den Abläufen (7) der Probenkammern (3) in einer festgelegten Reihenfolge in Reihe derart miteinander verbunden und derart umschaltbar sind, daß die Proben aus den entsprechenden Probenkammern (3) der einzelnen Reak toren (1; 2) in einen Schlauch (29; 31) nacheinander einfüllbar sind.

18. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ab sperrventil (24, 25) einen weiteren Eingang zum Zuführen von Spüllösung in den Schlauch und/oder die Probenkammer (3) aufweist.

19. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Absperrventil (24, 25) jeweils sechs Strömungsdurchgänge (S₁-S₆) besitzt, wobei jeweils zwei dieser Strömungsdurchgänge, eine Zuführung und eine Abführung bil dend, so miteinander verbindbar sind, daß drei voneinander getrennte Durchlauf strecken einrichtbar sind.

20. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperr ventil (24; 25) eine um eine Achse (26) drehbare Ventilscheibe (27) aufweist, in der die Strömungsdurchgänge um den Umfang in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnet sind, wobei durch Drehung der Ventilscheibe (27) um deren Achse (26) die Strömungsdurchgänge (S₁-S₆) unterschiedlichen Durchlaufstrecken zwischen den einzelnen Strömungsdurchgängen durch deren Verbindung miteinander zuor denbar sind.

21. Mikroreaktorsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Durchlaufstrecken mit einem Pufferschlauch (29) einen fortlaufenden Strömungs weg bildend miteinander verbindbar sind.