CH679952A5

CH679952A5 -

Info

Publication number: CH679952A5
Application number: CH90690A
Authority: CH
Inventors: Andreas Dr Manz
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1992-05-15
Also published as: JPH04221764A; DE4105107A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Durch-fluss-Analysesystem, insbesondere ein Fliess-In-jektions-Analysesystem gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a continuous flow analysis system, in particular a flow injection analysis system according to the preamble of claim 1.

In seiner breitesten Bedeutung bezieht sich der Ausdruck kontinuierliches Durchfluss-Analysesy-stem auf jede Art von Analysesystem, bei dem kontinuierlich chemische und physikalische Kenngrös-sen, insbesondere Konzentrationen einer Probe in einem Flüssigkeits- oder Gasstrom bestimmt werden. Dabei werden die Proben zusammen mit dem Flüssigkeits- oder Gasstrom durch ein Leitungssystem zu einem Detektor transportiert. Je nach Art des Detektors und der daran angeschlossenen Auswerteeinheit und Auswerteroutinen erhält man Angaben über den pH-Wert, die Leitfähigkeit, spek-tralphotometrische Kenngrössen und andere physikalische oder chemische Kenngrössen. Insbesondere erlaubt die Kenntnis dieser Grössen auch Rückschlüsse auf die Konzentration der Probe. Der Wunsch nach einer Reduktion des Probenvolumens bei gleichbleibender Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Analyse führte zu sogenannten Fliess-Injektions-Analysesystemen, kurz FIA-Sy-stemen. Bei diesen FIA-Systemen wird die Probe portionsweise einem Trägermedium zugesetzt, um von diesem zum Detektor transportiert zu werden. Diverse Verfeinerungen des Verfahrens erlauben es auch, die Probe vor dem Einspritzen in das Trägermedium noch zu verdünnen, mit weiteren Reagenzien umzusetzen oder noch andere gewünschte Reaktionen und Analysen, beispielsweise Chromatographie oder Elektrophorese, durchzuführen. In its broadest meaning, the term continuous flow analysis system refers to any type of analysis system in which chemical and physical parameters, in particular concentrations of a sample in a liquid or gas stream, are continuously determined. The samples are transported together with the liquid or gas flow through a line system to a detector. Depending on the type of detector and the evaluation unit and evaluation routines connected to it, information about the pH value, the conductivity, spectral photometric parameters and other physical or chemical parameters is obtained. In particular, knowledge of these variables also allows conclusions to be drawn about the concentration of the sample. The desire for a reduction in sample volume while maintaining the accuracy and reproducibility of the analysis led to so-called flow injection analysis systems, or FIA systems for short. In these FIA systems, the sample is added in portions to a carrier medium in order to be transported by it to the detector. Various refinements of the method also make it possible to dilute the sample before injecting it into the carrier medium, reacting it with other reagents, or carrying out other desired reactions and analyzes, for example chromatography or electrophoresis.

In den letzten Jahren haben kontinuierliche Durchfluss-Analysesysteme vielfältige Anwendungen in Analyse- und Qualitätslabors gefunden. Im Zuge der Automatisierung von Herstellungsverfahren finden derartige Analysesysteme und inbesondere Fliess-Injektions-Analysesysteme auch Einzug in die On-Iine-Kontrolle von Herstellungsverfahren. So ist beispielsweise in der EP-A 243 310 ein Verfahren zur Steuerung und Optimierung von Herstellungsverfahren von Textilveredlungsmitteln und Textilausrüstmitteln und deren Zwischenprodukten unter Anwendung der Methode der Fliess-Injek-tions-Analyse beschrieben. Mit Hilfe der Fliess-In-jektions-Analyse werden dabei beispielsweise optimale Verfahrensendpunkte gesteuert; Konzentrationsmengen der Reaktionsprodukte werden über Rückkoppelschleifen zur Steuerung der Konzentration der Ausgangsprodukte benutzt usw. In recent years, continuous flow analysis systems have found a wide variety of applications in analysis and quality laboratories. In the course of the automation of production processes, such analysis systems and in particular flow-injection analysis systems are also used in the on-line control of production processes. For example, EP-A 243 310 describes a process for controlling and optimizing manufacturing processes for textile finishing agents and textile finishing agents and their intermediates using the flow injection analysis method. With the aid of the flow injection analysis, for example, optimal process endpoints are controlled; Concentration amounts of the reaction products are used via feedback loops to control the concentration of the starting products, etc.

Bei all den bislang bekannten und verwendeten kontinuierlichen Durchfiuss-Analysesystemen und insbesondere bei den Fliess-Injektions-Analysesy-steme werden das Trägermedium (üblicherweise ein Flüssigkeitsstrom), die Probe und gegebenenfalls ein Lösungsmittel und weitere Reagenzien mit Hilfe von Pumpen durch Kapillarensysteme zum Detektor gepumpt. Die Probe wird über Ventile dem Flüssigkeitsstrom zugesetzt. In den Fällen, in denen die Probe vor dem Einspritzen noch vorbehandelt, verdünnt oder umgesetzt wird, sind noch weitere Ventile und Pumpen vorgesehen, um kontrollierte Umsetzungsbedingungen zu schaffen. Die Steuerung aller Ventile und der Pumpen muss sehr genau erfolgen, insbesondere bei der Fliess-Injektions-Analy-se muss der Zeitablauf exakt eingehalten werden, um eine möglichst genaue Reproduzierbarkeit der Analyse zu gewährleisten. Der Pumpenbetrieb muss auf den Ventilbetrieb abgestimmt sein, insbesondere bei intermittierenden Durchfiuss-Analysesystemen müssen die Stop/Go-Intervalle genauestens mit den Steuerzeiten für die Ventile gekoppelt sein. Intermittierende Durchfluss-Analysesysteme werden insbesondere auch dort eingesetzt, wo es erwünscht ist, dass die Probe vor oder während ihrer Analyse mit dem Flüssigkeitsstrom oder darin enthaltenen Reagenzien reagiert. Der Stop/Go-Be-trieb dient dabei der Verlängerung der Reaktionszeit. Vorteilhaft bei derartigen Analysesystemen ist insbesondere, dass die Probe auch innerhalb eines als Durchflusszelle ausgebildeten Detektors gestoppt werden kann. So ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit, eine Absorptionsanalyse als Funktion der Reaktionszeit zwischen der Probe und dem Flüssigkeitsstrom durchzuführen. In all the continuous flow analysis systems known and used hitherto and in particular in the flow injection analysis systems, the carrier medium (usually a liquid stream), the sample and, if appropriate, a solvent and other reagents are pumped to the detector by means of pumps through capillary systems. The sample is added to the liquid flow via valves. In cases where the sample is pretreated, diluted or reacted prior to injection, additional valves and pumps are provided to create controlled reaction conditions. All valves and pumps must be controlled very precisely, especially in the case of flow injection analysis, the timing must be adhered to exactly in order to ensure the most accurate reproducibility of the analysis. The pump operation must be coordinated with the valve operation, especially in the case of intermittent flow analysis systems, the stop / go intervals must be closely linked to the valve timing. Intermittent flow analysis systems are also used in particular where it is desired that the sample reacts with the liquid stream or reagents contained therein before or during its analysis. The stop / go operation serves to extend the reaction time. It is particularly advantageous in such analysis systems that the sample can also be stopped within a detector designed as a flow cell. For example, there is the possibility of performing an absorption analysis as a function of the reaction time between the sample and the liquid flow.

Voraussetzung für derartige Analysen sind Pumpen mit kurzen Hochlauf- und Stoppzeiten und variablen Pumpleistungen. Die üblicherweise eingesetzten peristaltischen Pumpen weisen an sich kurze Ansprechzeiten auf, auch kann man sie relativ gut regeln. Ein wesentlicher Nachteil bei der Verwendung derartiger, aber auch anderer mechanischer Pumpen besteht jedoch darin, dass jede Pumpe zu einem mehr oder weniger gepulsten Durch-fluss führt. Die Durchflussbedingungen durch das Kapillarsystem und den Detektor sind nicht mehr völlig kontinuierlich, durch die mechanischen Pumpbewegungen beispielsweise der Membranen oder der Kolben der Pumpen entstehen Stosswellen, die sich durch das Kapillarsystem fortpflanzen. Dadurch kann es zu unvorhersehbaren Verdünnungen der Probe im Flüssigkeitsstrom kommen, bei einem Stop/Go-Betrieb sind keine eindeutigen Still-standszustände mehr erstellbar, die Messergebnisse können vielfach verfälscht werden und sind oft nur mehr schwer reproduzierbar. Durch den Betrieb der mechanischen Ventile werden diese Effekte noch verstärkt. Pumps with short start-up and stop times and variable pump outputs are a prerequisite for such analyzes. The peristaltic pumps that are usually used have short response times and can also be regulated relatively well. A major disadvantage when using such mechanical pumps, but also other mechanical pumps, is that each pump leads to a more or less pulsed flow. The flow conditions through the capillary system and the detector are no longer completely continuous; the mechanical pumping movements, for example of the membranes or the pistons of the pumps, create shock waves that propagate through the capillary system. This can lead to unpredictable dilutions of the sample in the liquid flow, with stop / go operation no clear standstill states can be created, the measurement results can be falsified in many cases and are often difficult to reproduce. These effects are increased by the operation of the mechanical valves.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein kontinuierliches Durchfluss-Analysesy-stem, insbesondere ein Fliess-Injektions-Analy-sesystem dahingehend zu verbessern, dass vorstehend genannte Nachteile behoben sind. Darüber hinaus soll durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Durchfluss-Analysesystems die Voraussetzung für eine Miniaturisierung, insbesondere für eine On-Chip-Integration eines derartigen Durchfluss-Analysesystems geschaffen werden. The object of the present invention is therefore to improve a continuous flow analysis system, in particular a flow injection analysis system, in such a way that the disadvantages mentioned above are eliminated. In addition, the design of the flow analysis system according to the invention is intended to create the prerequisites for miniaturization, in particular for on-chip integration of such a flow analysis system.

Diese und weitere Aufgaben werden durch die erfindungsgemässe Ausbildung eines kontinuierlichen Durchfluss-Analysesystems, insbesondere eines Fliess-Injektions-Analysesystems, gemäss Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausbildungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. These and other objects are achieved by the inventive design of a continuous flow analysis system, in particular a flow injection analysis system, according to the characterizing part of patent claim 1. Further particularly advantageous training variants are the subject of the dependent claims.

Im folgenden wird die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand meh5 In the following, the invention with its details which belong to it as essential is illustrated by means of

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rerer beispielsweiser Ausführungsformen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in schemati-scher Darstellung: rerer exemplary embodiments explained in the drawings. In a schematic representation:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels, 1 is a schematic diagram of a first embodiment,

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels, 2 is a schematic diagram of a second embodiment,

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Chip-Version des Durchfluss-Analysesystems, 3 is a schematic diagram of a chip version of the flow analysis system,

Fig. 4 ein Layout eines Analysechips, 4 shows a layout of an analysis chip,

Fig. 5a und 5b je ein Layout der beiden aneinan-dergeklappten Hälften des Analysechips aus Fig. 4 und 5a and 5b each a layout of the two halves of the analysis chip from FIG. 4 and

Fig. 6 den Injektionsbereich aus Fig. 5a in ver-grössertem Massstab. 6 shows the injection area from FIG. 5a on an enlarged scale.

Das in Fig. 1 dargestellte Durchfluss-Analysesy-stem umfasst ein Kapillarsystem 1 mit Zuleitungen 11 für ein Trägermedium C und eine zu untersuchende Probe P und mit Abflüssen 21 für das Gemisch W aus Probe P und Trägermedium C und einen mit dem Kapillarsystem 1 in Verbindung stehenden Detektor 6. Die Zuleitungen 11 münden in Reservoirs 2 und 3 für das Trägermedium C bzw. für die Probe P. Die Abflüsse 21 münden in Auffangbehältnisse 4 und 5 für das Gemisch W aus Probe P und Trägermedium C. Die Einspeisung der Probe P in das Trägermedium C erfolgt an einer Verzweigung 12 des Kapillarsystems 1, die in Transportrichtung T des Trägermediums C zum Detektor 6 gesehen vorzugsweise stromaufwärts des Detektors 6 angeordnet ist. Eine weitere Verzweigung 13 im Kapillarsystem 1 ist in Transportrichtung T des Trägermediums C zum Detektor 6 gesehen gleichfalls stromaufwärts des Detektors 6 nach der Verzweigung 12 vorgesehen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine irrtümlich oder falsch in das Trägermedium C eingespeiste Probe P zusammen mit einem geringen Volumen des Trägermediums C wieder aus dem Kapillarsystem 1 entfernt werden, ohne den Detektor 6 passieren zu müssen. Auch ist es möglich, auf diese Weise den Einspeisebereich 12 in das Kapillarsystem 1 zu spülen, indem das Trägermedium C vom Reservoir 2 zum Auffangbehälter 4 transportiert wird. Selbstverständlich erfolgt dabei an der Verzweigung 12 keine Einspeisung der Probe P in das Trägermedium C. The flow analysis system shown in FIG. 1 comprises a capillary system 1 with supply lines 11 for a carrier medium C and a sample P to be examined and with outflows 21 for the mixture W of sample P and carrier medium C and one with the capillary system 1 in connection standing detector 6. The feed lines 11 open into reservoirs 2 and 3 for the carrier medium C and for the sample P. The outlets 21 open into collecting containers 4 and 5 for the mixture W of sample P and carrier medium C. The feed of the sample P in the carrier medium C takes place at a branch 12 of the capillary system 1, which is preferably arranged upstream of the detector 6, as seen in the transport direction T of the carrier medium C to the detector 6. A further branch 13 in the capillary system 1 is also seen upstream of the detector 6 after the branch 12 in the direction of transport T of the carrier medium C to the detector 6. In this way, for example, a sample P which has been mistakenly or incorrectly fed into the carrier medium C can be removed from the capillary system 1 together with a small volume of the carrier medium C without having to pass through the detector 6. It is also possible in this way to flush the feed region 12 into the capillary system 1 by transporting the carrier medium C from the reservoir 2 to the collecting container 4. Of course, the sample P is not fed into the carrier medium C at the branch 12.

Soweit entspricht der Aufbau des Durchfluss-Analysesystems im wesentlichen den bislang bekannten Systemen. Der Transport des Trägermediums C und der Probe P würde bei diesen konventionellen Systemen mit Hilfe von Pumpen, üblicherweise mit Membranpumpen erfolgen, was zu den eingangs erwähnten Problemen führt. Auch wären bei einem Durchfluss-Analysesystem konventioneller Bauart die Verzweigungen 12 und 13 als Ventile ausgebildet, hier beispielsweise als Dreiwegventile mit all ihren Nachteilen in steuerungstechnischer Hinsicht und bezüglich der Durchflussbedingungen im Kapillarsystem 1. So far, the structure of the flow analysis system corresponds essentially to the systems known to date. In these conventional systems, the carrier medium C and the sample P would be transported with the aid of pumps, usually with membrane pumps, which leads to the problems mentioned at the beginning. In a flow analysis system of conventional design, the branches 12 and 13 would also be designed as valves, here for example as three-way valves with all their disadvantages in terms of control technology and with regard to the flow conditions in the capillary system 1.

Erfindungsgemäss weist daher das Durchfluss-Analysesystem, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Elektrodensystem auf, wobei jedem Behältnis 2, 3, 4 oder 5 eine Elektrode 7, 70, 71 bzw. 72 zugeordnet ist, die in die jeweilige Flüssigkeit P, C bzw. W eintaucht. Die Elektroden 7,70,71,72 sind über Kabel 10 mit einer oder mehreren Spannungsquellen 9 verbunden. Auf diese Weise kann zwischen beliebigen Elektroden ein elektrisches Feld angelegt werden, so dass der Transport des Trägermediums C und der Probe P segmentweise zwischen denjenigen Elektroden erfolgt, zwischen denen das elektrische Feld angelegt ist. Das Kapillarsystem 1 wird somit in einzelne Segmente unterteilt, denen jeweils Elektroden 7 zugeordnet sind. Zur Erleichterung des Umschaltens des elektrischen Feldes zwischen den einzelnen Elektroden 7, 70, 71 bzw. 72, sind zwischen den Elektroden und der mindestens einen Spannungsquelle 9 ein oder mehrere Trennschalter 8 angeordnet. Insbesondere sind der oder die Trennschalter 8 derart ausgebildet, dass ein sukzessives Anlegen des elektrischen Feldes an die einzelnen Segmente des Kapillarsystems 1 zur Festlegung der Transportrichtung T des Trägermediums C und der Probe P zum Detektor 6 möglich ist. Für den Fachmann, der berücksichtigt, dass für den Transport des vorzugsweise wässrigen Trägermediums C und der Probe P Feldstärken von etwa 200 V/cm bis etwa 10 000 V/cm nötig sind, ist die normgerechte und sicherheitstechnischen Anforderungen entsprechende Ausbildung derartiger Trennschalter 8 selbstverständlich, so dass hier darauf verzichtet werden kann, den Aufbau derartiger Trennschalter 8, die üblicherweise Relais und Schütze umfassen, zu erläutern. According to the invention, the flow analysis system, as shown in FIG. 1, therefore has an electrode system, with each container 2, 3, 4 or 5 being assigned an electrode 7, 70, 71 or 72 which is in the respective liquid P, C or W immersed. The electrodes 7, 70, 71, 72 are connected to one or more voltage sources 9 via cables 10. In this way, an electric field can be applied between any electrodes, so that the transport of the carrier medium C and the sample P takes place in segments between those electrodes between which the electric field is applied. The capillary system 1 is thus divided into individual segments, to which electrodes 7 are assigned. In order to facilitate the switching of the electric field between the individual electrodes 7, 70, 71 and 72, one or more isolating switches 8 are arranged between the electrodes and the at least one voltage source 9. In particular, the isolating switch (s) 8 are designed in such a way that the electrical field can be applied successively to the individual segments of the capillary system 1 to determine the transport direction T of the carrier medium C and the sample P to the detector 6. For the person skilled in the art, who takes into account that field strengths of approximately 200 V / cm to approximately 10,000 V / cm are necessary for the transport of the preferably aqueous carrier medium C and the sample P, the design of such isolating switches 8 in accordance with the standards and safety requirements is self-evident, so that there is no need to explain the structure of such disconnectors 8, which usually comprise relays and contactors.

Vorzugsweise sind die Spannungsquellen 9 regelbar, um über variable Feldstärken variable Transportgeschwindigkeiten des Trägermediums C und der Probe P im Kapillarsystem 1 zu ermöglichen. The voltage sources 9 are preferably controllable in order to enable variable transport speeds of the carrier medium C and the sample P in the capillary system 1 via variable field strengths.

Durch geeignete Auswahl der Elektroden, zwischen denen das elektrische Feld angelegt werden soll, wird das Kapillarsystem 1 in wenigstens drei Segmente unterteilt. Diese einzelnen Segmente sind im Fall des anhand Fig. 1 dargestellten Prinzips als Füllkreislauf 2-1-4, als Injektionskreislauf 3-1-5 und als Analysekreislauf 2-1-5 ausgebildet. Der Füllkreislauf 2-1-4 wird dadurch erstellt, dass ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode 7 im Reservoir 2 für das Trägermedium C und der Elektrode 71 im Auffangbehältnis 4 für das Gemisch W aus Trägermedium C und Probe P angelegt wird. Auf diese Weise wird das Kapillarsystem 1 etwa bis zur Verzweigung 13 mit frischem Trägermedium C gefüllt. Der Injektionskreislauf 3-1-5 wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode 70 des Probenreservoirs 3 und der Elektrode 72 des in Durchflussrichtung T nach dem Detektor 6 angeordneten Auffangbehälters 5 erstellt. Auf diese Weise wird an der Verzweigung 12 ein bestimmtes Probenvolumen in das Trägermedium C eingespeist bzw. injiziert, solange das Feld zwischen den Elektroden 70 und 72 aufrechterhalten wird. Aufgrund dieses Injektionsvorganges wird diese Art von Durchfluss-Analysesystemen auch als Fliess-Injektions-Analysesystem bezeichnet. Der Analysekreislauf 2-1-5 schliesslich wird dadurch erstellt, dass ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 7 und 72 angelegt wird. Auf diese Weise wird das Trägermedium C zusammen mit dem injizier5 The capillary system 1 is divided into at least three segments by suitable selection of the electrodes between which the electrical field is to be applied. In the case of the principle shown in FIG. 1, these individual segments are designed as filling circuits 2-1-4, as injection circuits 3-1-5 and as analysis circuits 2-1-5. The filling circuit 2-1-4 is created by applying an electric field between the electrode 7 in the reservoir 2 for the carrier medium C and the electrode 71 in the collecting container 4 for the mixture W of the carrier medium C and sample P. In this way, the capillary system 1 is filled with fresh carrier medium C up to the junction 13. The injection circuit 3-1-5 is created by applying an electric field between the electrode 70 of the sample reservoir 3 and the electrode 72 of the collecting container 5 arranged in the flow direction T after the detector 6. In this way, a specific sample volume is fed or injected into the carrier medium C at the junction 12, as long as the field between the electrodes 70 and 72 is maintained. Because of this injection process, this type of flow analysis system is also referred to as a flow injection analysis system. Finally, the analysis circuit 2-1-5 is created by applying an electric field between the electrodes 7 and 72. In this way, the carrier medium C is injected with the 5

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ten Probenvolumen zum Detektor 6 transportiert und anschliessend weiter in den Auffangbehälter 5. Das Anlegen der elektrischen Felder zwischen den einzelnen Elektroden erfolgt vorzugsweise in einem vorbestimmten zeitlichen Takt, so dass in ganz bestimmten zeitlichen und damit auch räumlichen Abständen entweder nur reines Trägermedium C oder eine in das Trägermedium injizierte Portion der Probe P den Detektor 6 erreicht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Detektorsignal immer auf einen zuvor kalibrierten «Nullpegel» zurückkehren kann, bevor eine neue Portion Probe P eintrifft. Die Steuerung des eingespeisten Probenvolumens kann über die zeitliche Dauer des angelegten Feldes zwischen den Elektroden 70 und 72 des Einspeisekreislaufes erfolgen. Durch die Regelung der Spannungsquelle(n) 9 kann auch auf einfache Art die jeweilige Feldstärke geregelt werden, und somit kann die Durchflussgeschwindigkeit des Trägermediums C und der Probe P durch das Kapillarsystem 1 gesteuert werden. Insbesondere erlaubt die Regelung der Durchflussgeschwindigkeit auch eine einfache Realisierung des erwähnten Stop/Go-Betrie-bes. Bei als Durchflusszellen ausgebildeten Detektoren 6 kann die Probe P einfach innerhalb der Zelle gestoppt werden, um auch «längere» Messungen an einem quasi-stationären Probenvolumen durchzuführen. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Absorptionsanalyse der Probe P als Funktion der Reaktionszeit der Probe P mit dem Trägermedium C durchgeführt werden. th sample volume is transported to the detector 6 and then further into the collecting container 5. The application of the electrical fields between the individual electrodes is preferably carried out in a predetermined time interval, so that at very specific time and thus also spatial distances either only pure carrier medium C or an in the carrier medium injected portion of the sample P reaches the detector 6. This ensures that the detector signal can always return to a previously calibrated “zero level” before a new portion of sample P arrives. The control of the injected sample volume can take place over the duration of the applied field between the electrodes 70 and 72 of the feed circuit. By regulating the voltage source (s) 9, the respective field strength can also be regulated in a simple manner, and thus the flow rate of the carrier medium C and the sample P can be controlled by the capillary system 1. In particular, the regulation of the flow rate also allows a simple implementation of the stop / go operation mentioned. In the case of detectors 6 designed as flow cells, the sample P can simply be stopped inside the cell in order to also carry out “longer” measurements on a quasi-stationary sample volume. For example, an absorption analysis of sample P as a function of the reaction time of sample P with carrier medium C can be carried out in this way.

Durch den Transport des Trägermediums C und der Probe P mit Hilfe von elektrischen Feldern ergeben sich praktisch keine Verzögerungen beim Starten und Stoppen der Medien, die Felder wirken praktisch augenblicklich. Pumpbewegungen und Stosswellen im Trägermedium C oder der Probe P, welche bei mechanischen Pumpen oft als Folge der Bewegungen der Kolben oder der Membranen auftreten, entfallen. Als besonders vorteilhaft erweist sich aber auch, dass die Verzweigungen 12 bzw. 13 des Kapillarsystems 1 nicht als Ventile ausgebildet sein müssen. Da ein Transport des Trägermediums C bzw. der Probe P jeweils nur in den mit einem elektrischen Feld beaufschlagten Segmenten erfolgt, müssen die übrigen Bereiche nicht mehr durch Ventile abgekoppelt werden. Die Entkopplung eines bestimmten Bereiches des Kapillarsystems 1 vom restlichen System durch Versperren eines bestimmten Durchflussweges ist nicht mehr nötig. Die Verzweigungen 12 und 13 sind daher vorzugsweise als einfache T-Stücke ausgebildet und vorzugsweise in das Kapillarsystem 1 integriert. Due to the transport of the carrier medium C and the sample P with the aid of electrical fields, there are practically no delays in starting and stopping the media, the fields act practically instantaneously. Pump movements and shock waves in the carrier medium C or the sample P, which often occur in mechanical pumps as a result of the movements of the pistons or the membranes, are eliminated. It also proves to be particularly advantageous that the branches 12 and 13 of the capillary system 1 do not have to be designed as valves. Since the carrier medium C or the sample P is only transported in the segments to which an electrical field is applied, the remaining areas no longer have to be decoupled by valves. The decoupling of a certain area of the capillary system 1 from the rest of the system by blocking a certain flow path is no longer necessary. The branches 12 and 13 are therefore preferably designed as simple T-pieces and are preferably integrated in the capillary system 1.

Die erfindungsgemässe Ausbildung des Durchfluss-Analysesystems erlaubt auch eine einfache Fernsteuerbarkeit des Messvorganges. Die Span-nungsquelle(n) 9 und die Trennschalter 8 sowie die Auswerteeinheit können fernab des eigentlichen Analysesytems angeordnet sein. Eine Datenleitung 66 verbindet dabei den Detektor 6 mit der Auswerteeinheit (nicht dargestellt). The design of the flow analysis system according to the invention also allows simple remote controllability of the measurement process. The voltage source (s) 9 and the isolating switch 8 and the evaluation unit can be arranged far from the actual analysis system. A data line 66 connects the detector 6 to the evaluation unit (not shown).

In Fig. 2 ist das Prinzip eines etwas modifizierten Durchfluss-Analysesystems dargestellt. Insbesondere weist dieses etwas komplexere Fliess-Injek-tions-Analysesystem noch weitere Verzweigungen The principle of a somewhat modified flow analysis system is shown in FIG. In particular, this somewhat more complex flow injection analysis system has further branches

17,18 und 19 des Kapillarsystems 1 auf. Über diese Verzweigungen 17,18,19 steht das Kapillarsystem 1 mit weiteren Reservoirs und Auffangbehältnissen 14,15 bzw. 16 in Verbindung, die weitere Reagenzien R, Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel beinhalten. Jedem Reservoir und Behältnis 14, 15 und 16 sind wiederum Elektroden 73, 74, 75 usw. zugeordnet, welche durch Kabel 10, vorzugsweise über einen oder mehrere Trennschalter 8, mit einer oder mehreren, vorzugsweise regelbaren, Spannungsquellen 9 verbunden sind. Auf diese Weise kann das erweiterte Kapillarsystem 1 durch geeignete Auswahl der Elektroden, zwischen denen jeweils die elektrischen Felder angelegt werden, noch in weitere Misch-, Umsetz- und/oder Reaktionsstrecken unterteilt werden. In diesen Bereichen kann beispielsweise die Leitfähigkeit des Trägermediums C durch Zugabe weiterer Substanzen verändert werden, oder die Probe P vor der Injektion nach Wunsch gemischt, verdünnt oder mit einem weiteren Reagens R umgesetzt werden, um die Anwendungsvielfalt des Durchfluss-Analysesystems zu erhöhen. Diese zusätzlichen Verzweigungen könnten auch dazu benutzt werden, das Kapillarsystem 1 zu spülen und zu reinigen. Beispielsweise könnte gemäss Fig. 2 ein Spülkreislauf 14-1-5 dadurch erstellt werden, dass ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode 73 in einem Spülmittelreservoir 14 und der Elektrode 72 im Auffangbehältnis 5 ausgangs des Kapillarsystems 1 angelegt wird. 17, 18 and 19 of the capillary system 1. The capillary system 1 is connected via these branches 17, 18, 19 to further reservoirs and collecting containers 14, 15 and 16, respectively, which contain further reagents R, solvents or diluents. Each reservoir and container 14, 15 and 16 is in turn associated with electrodes 73, 74, 75 etc., which are connected to one or more, preferably controllable, voltage sources 9 by cables 10, preferably via one or more isolating switches 8. In this way, the expanded capillary system 1 can be subdivided into further mixing, conversion and / or reaction sections by suitable selection of the electrodes between which the electric fields are respectively applied. In these areas, for example, the conductivity of the carrier medium C can be changed by adding further substances, or the sample P can be mixed, diluted or reacted with another reagent R as desired before the injection in order to increase the variety of applications of the flow analysis system. These additional branches could also be used to rinse and clean the capillary system 1. For example, according to FIG. 2, a rinsing circuit 14-1-5 could be created by applying an electric field between the electrode 73 in a rinsing agent reservoir 14 and the electrode 72 in the collecting container 5 at the outlet of the capillary system 1.

Die Innendurchmesser der Kapillaren des Kapillarsystems 1 betragen üblicherweise etwa 0,5-200 um. Als Materialien für die Kapillaren kommen üblicherweise sogenannte «Fused Silica» zum Einsatz. Die Elektroden 7, 70, 71, 72, 73, 74, 75 sind üblicherweise aus Platin, welches auch agressive-ren Substanzen gegenüber eine sehr gute Resistenz aufweist. Der Detektor 6 ist vorzugsweise als Durchflussküvette ausgebildet. Derartige Durchflussküvetten 6 sind für verschiedenste Arten von Messungen erhältlich, beispielsweise für Leitfähigkeitsmessungen, Potentialmessungen oder Reaktivitätsmessungen. Besonders vorteilhaft für Fliess-Injektions-Analysesysteme ist es jedoch, wenn der Detektor 6 zur Bestimmung spektralpho-tometrischer Kenngrössen oder zur Bestimmung von pH-Werten ausgebildet ist. The inner diameters of the capillaries of the capillary system 1 are usually about 0.5-200 μm. So-called “fused silica” are usually used as materials for the capillaries. The electrodes 7, 70, 71, 72, 73, 74, 75 are usually made of platinum, which also has a very good resistance to aggressive substances. The detector 6 is preferably designed as a flow-through cell. Flow cuvettes 6 of this type are available for the most varied types of measurements, for example for conductivity measurements, potential measurements or reactivity measurements. However, it is particularly advantageous for flow injection analysis systems if the detector 6 is designed to determine spectral-photometric parameters or to determine pH values.

In Fig. 3 ist das Prinzip einer verkleinerten Version eines kontinuierlichen Durchfluss-Analysesystems, insbesondere ein sogenanntes H-Fliess-Injektions-Analysesystem, dargestellt. Dieses n-Fliess-Injektions-Analysesystem um-fasst einen Analysechip 50, der in Glas oder auf ein- oder polykristallinem Siliziumplättchen erstellt ist. Insbesondere weist der Analysechip 50 das Kapillarsystem 1 mit Anschlüssen 110 und 210 für die Zuleitungen 11 und die Abflüsse 21 und mit den Verzweigungen 12, 13,17,18,19 auf sowie dem Kapillarsystem 1 zugeordnete Elektroden 71, 72, 74 und 78. Vorzugsweise werden das Kapillarsystem 1 und die Elektroden auf photolithographische Weise in pla-narer Chip-Technologie erstellt. Die Anschlüsse 110 und 210 für die Zuleitungen 11 und die Abflüsse 21 sind vorzugsweise im Boden oder in der Deckfläche des Chips 50 ausgebildet. Über Leitungen 11 und 21, 3 shows the principle of a reduced version of a continuous flow analysis system, in particular a so-called H-flow injection analysis system. This n-flow injection analysis system comprises an analysis chip 50 which is produced in glass or on single or polycrystalline silicon wafers. In particular, the analysis chip 50 has the capillary system 1 with connections 110 and 210 for the feed lines 11 and the outlets 21 and with the branches 12, 13, 17, 18, 19 and electrodes 71, 72, 74 and 78 assigned to the capillary system 1. Preferably the capillary system 1 and the electrodes are created in a photolithographic manner using planar chip technology. The connections 110 and 210 for the feed lines 11 and the outlets 21 are preferably formed in the bottom or in the top surface of the chip 50. Via lines 11 and 21,

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

4 4th

7 7

CH 679 952 A5 CH 679 952 A5

8 8th

welche vorzugsweise als Kapillaren ausgebildet sind, ist der Analysechip 50 an Reservoirs 2, 16 für das Trägermedium C und etwaige weitere Reagenzien R und mit einem Auffangbehältnis 5 für das Gemisch W aus Trägermedium C und Probe P angeschlossen. Elektroden 7, 75 und 72 sind mit den Reservoirs und Behältnissen einerseits, und vorzugsweise über einen oder mehrere Trennschalter 8 mit einer Spannungsquelle 9 andererseits elektrisch verbunden. Als Verbindungsleitungen sind Kabel 10 vorgesehen. Eine mehrpolige Leitung 10 verbindet auch die Elektroden des Analysechips 50 mit der Spannungsquelle 9, vorzugsweise ebenfalls über den bzw. die dazwischengeschalteten Trennschalter 8. Gemäss der Prinzipdarstellung in Fig. 3 taucht der Analysechip 50 in das Reservoir 3 mit der zu untersuchenden Probe P ein. Ein Anschluss 111 dient als Eintrittsöffnung für die Probe P in das Kapillarsystem 1. Das Reservoir 3 muss nicht, wie dargestellt, ein abgeschlossener Behälter sein. Der Analysechip könnte auch beispielsweise innerhalb eines Bypass-Rohres einer Produktleitung angeordnet sein. Der Transport des Trägermediums C, etwaiger Reagenzien R und der Probe P zum Analysechip 50, der Transport im Kapillarsystem 1 zum Detektor und der Transport wieder weg vom Analysechip 50 in das Auffangbehältnis 5 erfolgt wiederum mit Hilfe von elektrischen Feldern, die jeweils zwischen den Elektroden ausserhalb und den Elektroden innerhalb des Analysechips 50 angelegt werden. which are preferably designed as capillaries, the analysis chip 50 is connected to reservoirs 2, 16 for the carrier medium C and any other reagents R and with a collecting container 5 for the mixture W of carrier medium C and sample P. Electrodes 7, 75 and 72 are electrically connected to the reservoirs and containers on the one hand, and preferably via one or more isolating switches 8 to a voltage source 9 on the other hand. Cables 10 are provided as connecting lines. A multi-pole line 10 also connects the electrodes of the analysis chip 50 to the voltage source 9, preferably also via the interposed switch or switches 8. According to the basic illustration in FIG. 3, the analysis chip 50 dips into the reservoir 3 with the sample P to be examined. A connection 111 serves as an inlet opening for the sample P into the capillary system 1. The reservoir 3 does not have to be a closed container, as shown. The analysis chip could also be arranged, for example, within a bypass tube of a product line. The transport of the carrier medium C, any reagents R and the sample P to the analysis chip 50, the transport in the capillary system 1 to the detector and the transport away from the analysis chip 50 into the collecting container 5 again takes place with the aid of electrical fields, which are in each case between the electrodes outside and applied to the electrodes within the analysis chip 50.

In Fig. 4 ist ein Layout einer beispielsweisen Ausbildungsform des Analysechips 50 dargestellt. Deutlich erkennbar sind die innerhalb des Chips angeordneten Elektroden 71, 72,74 und 78, die jeweils etwa senkrecht einen Ast des Kapillarsystems 1 kreuzen. Ebenfalls erkennbar sind die als Bohrungen ausgebildeten Anschlüsse 110, 210 für die Zuleitungen 11 bzw. die Abflüsse 21. Vorzugsweise sind die Zu- und Ableitungskapillaren 11,21 in diese Anschlüsse 110, 210 einsteckbar. Die Elektroden 71, 72, 74 und 78 kreuzen in unmittelbarer Umgebung der Anschlüsse 110 und 210 die jeweiligen Äste des Kapillarsystems 1. FIG. 4 shows a layout of an exemplary embodiment of the analysis chip 50. The electrodes 71, 72, 74 and 78 arranged inside the chip are clearly recognizable and each cross a branch of the capillary system 1 approximately perpendicularly. Also recognizable are the connections 110, 210 designed as bores for the supply lines 11 and the outlets 21. The supply and discharge capillaries 11, 21 can preferably be inserted into these connections 110, 210. The electrodes 71, 72, 74 and 78 cross the respective branches of the capillary system 1 in the immediate vicinity of the connections 110 and 210.

Der in Fig. 4 dargestellte Analysechip 50 weist drei Detektoren 6 auf, die den eigentlichen Analyseast des Kapiflarsystems kreuzen. Auf diese Weise können nach verschiedenen Laufzeiten der Probe P Messungen gemacht werden und zusätzliche Informationen über die Probe P gewonnen werden. Die Detektoren 6 und die Elektroden 71, 72, 74, 78 sind mit Kontaktierflächen 76 bzw. 77 verbunden, weiche als Verbindung nach aussen dienen. Die Kontaktierung der Kontaktflächen erfolgt dabei auf an sich aus der Herstellung integrierten Schaltkreise bekannte Art und Weise. Vorzugsweise werden als Verbindungsdrähte Platindrähte gewählt. The analysis chip 50 shown in FIG. 4 has three detectors 6 which cross the actual analysis branch of the capillary system. In this way, measurements can be taken after different running times of the sample P and additional information about the sample P can be obtained. The detectors 6 and the electrodes 71, 72, 74, 78 are connected to contacting surfaces 76 and 77, which serve as a connection to the outside. The contacting of the contact surfaces takes place in a manner known per se from integrated circuits. Platinum wires are preferably selected as connecting wires.

Der Analysechip 50 wird üblicherweise auf einen Bausteinträger konventioneller Bauart, wie er auch aus der Fertigung von integrierten Schaltkreisen bekannt ist, geklebt oder sonstwie befestigt und sodann innerhalb eines flüssigkeitsdichten Keramikoder Kunststoffgehäuses angeordnet. The analysis chip 50 is usually glued or otherwise fastened to a block carrier of a conventional type, as is also known from the manufacture of integrated circuits, and then arranged within a liquid-tight ceramic or plastic housing.

Der beispielsweise Analysechip 50 aus Fig. 4 ist in den Fig. 5a und 5b mit seinen aneinandergeklapp- The analysis chip 50 from FIG. 4, for example, is shown in FIGS. 5a and 5b with its foldable

ten Chiphälften 51 und 52 dargestellt. Die Chiphälfte 51 in Fig. 5a weist das vorzugsweise photolithographisch erstellte Kapillarsystem 1 und den Anschluss 111 für den Probeneintritt auf. Das Kapillarsystem 1 ist als System von Gräben ausgebildet, deren Tiefe etwa 5 um bis etwa 30 um, vorzugsweise etwa 15 um beträgt und deren Breite etwa 10 (im bis etwa 1 mm beträgt. Es ist klar erkennbar, dass das Kapillarsystem 1 zwei Bereiche mit unterschiedlich dimensionierten Gräben aufweist. Die eingangs-seitigen Gräbenbereiche 101, die sich von den Zuleitanschlüssen 110 bis zu den Verzweigungen 12, 17, 18 und 19 erstrecken, an denen die Reagenzien R, das Trägermedium C und die Probe P zusammengeführt werden, sind wesentlich breiter und tiefer ausgebildet als die übrigen Grabenbereiche 102 des Kapillarsystems 1. Insbesondere beträgt das Verhältnis des Querschnittes der eingangsseitigen Gräben 101 zu dem der übrigen Gräben 102 von etwa 10:1 bis etwa 1000:1, insbesondere etwa 100:1. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der eigentliche Transportwiderstand, den die transportierten Medien C, P, R im Kapillarsystem 1 erleiden, erst nach dem Zusammenfuhren, bzw. nach der Injektion der Probe P in den Gräbenbereichen 102 mit geringerem Querschnitt auftritt. th chip halves 51 and 52 shown. The chip half 51 in FIG. 5a has the capillary system 1, which is preferably photolithographically created, and the connection 111 for the sample entry. The capillary system 1 is designed as a system of trenches, the depth of which is approximately 5 μm to approximately 30 μm, preferably approximately 15 μm, and the width of which is approximately 10 μm to approximately 1 mm. It can be clearly seen that the capillary system 1 has two regions with The trenches 101 on the input side, which extend from the inlet connections 110 to the branches 12, 17, 18 and 19, at which the reagents R, the carrier medium C and the sample P are brought together, are considerably wider and formed deeper than the other trench regions 102 of the capillary system 1. In particular, the ratio of the cross section of the trenches 101 on the input side to that of the other trenches 102 is from approximately 10: 1 to approximately 1000: 1, in particular approximately 100: 1 that the actual transport resistance that the transported media C, P, R suffer in the capillary system 1 only after the merging, or after de r Injection of the sample P occurs in the trench regions 102 with a smaller cross section.

In Fig. 6 ist der Injektionsbereich aus Fig. 5a in vergrössertem Massstab dargestellt. Die Probe P gelangt durch den Eintrittsanschluss 111 in das Kapillarsystem 1, insbesondere bereits in den Bereich 102 mit kleineren Gräbenquerschnitten. An der Verzweigung 17 wird die Probe P mit einem ersten Reagens R zusammengeführt und gelangt sodann im dargestellten Ausführungsbeispiel in eine erste Reaktionskammer 103. In dieser beispielsweise etwa rechteckig ausgebildeten Vertiefung wird die Probe P mit dem Reagens R verdünnt oder umgesetzt oder ähnliches. An der Verzweigung 19 wird die derart behandelte Probe P beispielsweise mit einem weiteren Reagens zusammengeführt und damit in einer Reaktionskolonne 104 gut vermischt oder verdünnt. Wie beispielsweise dargestellt ist diese Reaktionskolonne 104 zick-zack-förmig ausgebildet. Die derart weiterbehandelte Probe wird schliesslich an der Verzweigung 12 in das Trägermedium C injiziert. Die Probe P wird sodann beispielsweise im Trägermedium C elektrophoretisch aufgetrennt und zu den Detektoren 6 transportiert. Die Verzweigungen 18 und 13 und auch die im vorliegenden Beispiel als Vierwegkreuzung ausgebildete Verzweigung 12 führen in Kapillarabschnitte, über die die Medien C, R, P unter Umgehung der Detektoren 6 aus dem Kapillarsystem 1 wieder herausgeführt werden können. Diese Abschnitte könnten aber auch noch weitere Detektoren aufweisen, so dass beispielsweise verschiedene Reaktionsstufen einer Probe innerhalb eines Analysechips 50 analysiert oder andere Kenngrössen bestimmt werden können. Die Festlegung der Transportwege für die Medien C, R, P und somit die Festlegung der einzelnen Segmente des Kapillarsystems erfolgt wiederum durch geeignete Auswahl der Elektroden inner- und ausserhalb des Analysechips 50, zwischen denen die elektrischen Felder angelegt werden. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel muss nur beachtet werden, FIG. 6 shows the injection area from FIG. 5a on an enlarged scale. The sample P reaches the capillary system 1 through the inlet connection 111, in particular already in the region 102 with smaller trench cross sections. At the branch 17, the sample P is brought together with a first reagent R and then, in the exemplary embodiment shown, reaches a first reaction chamber 103. In this depression, which is approximately rectangular, for example, the sample P is diluted or reacted with the reagent R or the like. At the branch 19, the sample P treated in this way is combined, for example, with another reagent and thus mixed or diluted well in a reaction column 104. As shown, for example, this reaction column 104 has a zigzag shape. The sample further processed in this way is finally injected into the carrier medium C at the branch 12. The sample P is then, for example, electrophoretically separated in the carrier medium C and transported to the detectors 6. The branches 18 and 13 and also the branch 12 in the present example designed as a four-way intersection lead into capillary sections, via which the media C, R, P can be led out of the capillary system 1 bypassing the detectors 6. However, these sections could also have further detectors so that, for example, different reaction stages of a sample can be analyzed within an analysis chip 50 or other parameters can be determined. The determination of the transport routes for the media C, R, P and thus the determination of the individual segments of the capillary system is again carried out by suitable selection of the electrodes inside and outside the analysis chip 50, between which the electrical fields are applied. According to the illustrated embodiment, only the following must be observed

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

9 9

CH 679 952 A5 CH 679 952 A5

10 10th

dass die Felder immer jeweils zwischen einer innerhalb des Chips 50 befindlichen Elektrode und einer Elektrode ausserhalb des Anaiysechips 50 angelegt werden. that the fields are always applied between an electrode located inside the chip 50 and an electrode outside the analysis chip 50.

Fig. 5b zeigt die zweite Hälfte 52 des Analysechips 50. Diese, vorzugsweise transparent ausgebildete Chiphälfte 52 weist die Elektroden 71, 72, 74 und 78, die Detektoren 6 und die zugehörigen Kontaktierflächen 76 bzw. 77 auf. Die Elektroden und die Kontaktierflächen, aber auch die Detektoren und ihre Verbindungsleitungen zu den zugehörigen Kontaktierflächen sind als vorzugsweise photographisch erstellte Leiterbahnen ausgebildet. Diese zweite Chiphälfte 52 bildet die obere Begrenzungsfläche für die Gräben des Kapillarsystems 1. Da die Leiterbahnen zumindest in den Bereichen, in denen sie die Gräben queren mit den oftmals auch aggressiven Medien C, R, P in Berührung kommen, sind sie aus Platin. Zusätzlich sind in der zweiten Chiphälfte 52 auch noch die Bohrungen als Anschlüsse 110 und 210 für die Zuleitungen 11 und Abflüsse der Medien vorgesehen. Vorzugsweise sind diese Anschlüsse als Einstecköffnungen ausgebildet. 5b shows the second half 52 of the analysis chip 50. This, preferably transparent chip half 52 has the electrodes 71, 72, 74 and 78, the detectors 6 and the associated contact surfaces 76 and 77, respectively. The electrodes and the contacting surfaces, but also the detectors and their connecting lines to the associated contacting surfaces, are designed as preferably photographically produced conductor tracks. This second chip half 52 forms the upper boundary surface for the trenches of the capillary system 1. Since the conductor tracks at least in the areas in which they cross the trenches come into contact with the often aggressive media C, R, P, they are made of platinum. In addition, the bores are also provided in the second chip half 52 as connections 110 and 210 for the feed lines 11 and outflows of the media. These connections are preferably designed as insertion openings.

Die erfindungsgemässe Ausbildung eines kontinuierlichen Durchfluss-Analysesystems, insbesondere eines Fliess-Injektions-Analysesystems, erlaubt einen flexiblen Einsatz ohne die Nachteile konventioneller Systeme mit mechanischen Pumpen und Ventilen. Die Trägermedien C, Reagenzien R und Proben P auf wässriger oder auch auf Methanolbasis können auf einfache und problemlose Weise beliebig transportiert werden. Vorzugsweise beträgt der Wasseranteil bei wässrigen Medien bis 50% und mehr. Es lassen sich sehr hohe Fliessgeschwindigkeiten, beispielsweise bis zu 100 mm/s und mehr, problemlos erzielen. Die erfindungsgemässe Ausbildung erlaubt die Bestimmung verschiedenster physikalischer und chemischer Kenngrössen der zu untersuchenden Probe. Insbesondere aber kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auf einfachste Weise miniaturisiert und in automatisierte Mini- und Mikromesssysteme integriert werden. The inventive design of a continuous flow analysis system, in particular a flow injection analysis system, allows flexible use without the disadvantages of conventional systems with mechanical pumps and valves. The carrier media C, reagents R and samples P on an aqueous or also on a methanol basis can be transported in a simple and problem-free manner. The water content in aqueous media is preferably up to 50% and more. Very high flow speeds, for example up to 100 mm / s and more, can be achieved without problems. The design according to the invention allows the determination of a wide variety of physical and chemical parameters of the sample to be examined. In particular, however, the device according to the invention can be miniaturized in the simplest way and integrated into automated mini and micro measuring systems.

Claims

1. Continuous flow analysis system, with a capillary system (1) for transporting an aqueous carrier medium (C) and a sample to be examined (P) to a detector (6), which capillary system (1) leads (11) for the carrier medium (C ) and the sample (P), branches (12) for feeding the sample (P) into the carrier medium (C) and outlets (21) for the mixture (W) of sample and carrier medium, characterized in that the capillary system (1) can be subdivided into individual segments and that the segments are assigned electrodes (7, 70, 71, 72) which are connected via cables (10) to one or more voltage sources (9) in such a way that an electric field between any electrodes (7) of the individual segments of the capillary system (1) can be applied.

2. Device according to claim 1, characterized in that the capillary system (1)

Can be divided into at least three segments, which are used as a filling circuit (2-1-4) between a reservoir (2) for the carrier medium (C) and a collecting container (4), as an injection circuit (3-1-5) for the sample (P ) between a sample container (3) and a collecting container (5) and as an analysis circuit (2-1-5) between the reservoir (2) and the collecting container (5) after the detector (6), and that one electrode ( 7, 70, 71, 72) with the reservoir (2), with the sample container (3), with the collecting container (4) and with the collecting container (5).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the branch (12) for feeding the sample (P) into the capillary system (1) in the flow direction (T) of the carrier medium (C) arranged upstream of the detector (6) is.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one or more isolating switches (8) are arranged between the electrodes and the at least one voltage source (9) which successively apply the electrical field to the individual segments of the capillary system (1) allow.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the field strengths between the respective two electrodes are adjustable.

6. The device according to claim 5, characterized in that the voltage sources (9) are adjustable.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the capillary system (1) has further branches (17, 18, 19) and with further reservoirs and collecting containers (14, 15, 16) for solvents and reagents (R, W) is connected, to which further electrodes (73, 74, 75, 78) are assigned, which are connected to one or more voltage sources (9) in such a way that electric fields can be applied between any combination of electrodes.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detector (6) is designed as a flow-through cell.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detector (6) is designed to determine spectral-photometric parameters, pH values, conductivities or other physical or chemical parameters.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is designed as an integrated analysis chip (50) with a capillary system (1) created in planar chip technology with branches (12, 13, 17, 18, 19) and connections (110, 210 ) and with a photolithographically created and assigned to the capillary system (1) electrode system.

5

10th

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