WO2000062919A1

WO2000062919A1 - Modulares chemisches mikrosystem

Info

Publication number: WO2000062919A1
Application number: PCT/EP2000/003222
Authority: WO
Inventors: Norbert Schwesinger; Ulf Heim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2001-10-16
Also published as: AU4399800A; DE19917398C2; DE19917398A1; JP2002542014A; EP1175258A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein modulares Mikrosystem zur Durchführung vorzugsweise chemischer Prozesse, bestehend aus mindestens eine Kopplungsschiene (1) und einer Vielzahl von Modulen (2). Die Kopplungsschiene besitzt eine Vielzahl von Steueranschlüssen (3), die dem Anschluss des Mikrosystems an eine Steuereinheit (10) dienen, einen Systembus, der mit der Vielzahl der Steueranschlüsse (3) kommuniziert und der Übertragung von Steuersignalen innerhalb des Mikrosystems dient, eine Vielzahl von Stoffanschlüssen (4), die dem Anschluss des Mikrosystems an Vorrats- und/oder Sammelbehälter (13) dienen, ein Stoffkanalsystem, welches mit der Vielzahl der Stoffanschlüsse (4) kommuniziert und der Stoffübertragung innerhalb des Mikrosystems dient, und eine Vielzahl von gleichartigen, geometrisch definierten Modulschnittstellen (5), die mit dem Systembus und dem Stoffkanalsystem in Verbindung stehen. In den Modulen unterliegen die Stoffe gesteuerten Prozessen, wobei die Module einen zu den Modulschnittstellen (5) komplementären Anschlussbereich (6) besitzen und in beliebiger Reihenfolge auf der mindestens einen Kopplungsschiene (1) angeordnet werden können.

Description

Modulares chemisches Mi roSystem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Mikrosystem zur Durchführung vorzugsweise chemischer Prozesse.

Im Rahmen der technologischen Entwicklung werden auch an die Materialien für neuartige Produkte neue -Anforderungen gestellt. Um neue Materialien zu entwickeln oder an sich bekannten Materialien neue Eigenschaften zu geben, ist es im Bereich der Chemie häufig erforderlich umfangreiche Versuchsreihen zu fahren, bei denen verschiedene Ausgangssubstanzen in verschiedensten Verfahrensschritten miteinander chemische Reaktionen ausführen. Derartige Versuchsreihen werden übli- cherweise in den Laboren der Industrie oder Forschung durchgeführt, wobei manuell verschiedene Versuchsaufbauten zum Testen unterschiedlicher Prozeßabläufe erstellt werden müssen. Die daraus resultierenden Personalkosten bei der Entwicklung neuartiger Materialien bzw. Substanzen sind hoch. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Prozesse fehlerbehaftet und nicht exakt nachvollziehbar sind, da viele subjektive Fehlerquellen vorhanden sind.

Die Herstellung bestimmter Stoffe bzw. Stoffgemische bereitet auch dort Schwierigkeiten, wo nur geringe Mengen der gewünschten Substanz benötigt werden oder wo mit gefährlichen Basissubstanzen gearbeitet wird. Chemische Prozesse, die in industriellen Großanlagen durchgeführt werden, können relativ gut gesteuert werden. Derartige Anlagen können aber nicht effizient eingesetzt werden, wenn nur geringe Mengen an Basissubstanzen verarbeitet werden sollen. Der Aufwand für den Aufbau einer geeigneten Industrieanlage wäre zu hoch, solange nicht über einen längeren Zeitraum die kontinuierli- ehe Produktion größerer Mengen des gewünschten Substrats sichergestellt wird. Von industriellen Großanlagen können bei der Verarbeitung gefährlicher Substanzen auch Risiken für die Bediener der Anlagen oder die Umwelt ausgehen. Diese Risiken werden um so höher, je größer die Mengen der gefährlichen Substanzen sind.

In der Europäischen Patentschrift EP 0 688 242 Bl ist eine integrierte Vorrichtung für chemische Verfahrensschritte beschrieben, die dazu bestimmt ist, innerhalb eines Mikrore- aktors eine oder mehrere Operationen mit Sensoren und Steuerelementen für eine spezifische chemische Reaktion auszuführen. Dazu werden mehrere als Reaktionszellen ausgestaltete Plättchen unter Ausbildung mindestens eines dreidimensional gewundenen durchgehenden Kanals hermetisch miteinander verbunden. Dieser Reaktor ist aber nur für die eine vorbestimmte chemische Reaktion verwendbar, da Abwandlungen im Reaktionsablauf nicht vorgenommen werden können. Ebenso wird der Reaktor unbrauchbar, wenn eine einzelne Reaktionszelle im Reaktor defekt ist.

Aus CHEMIE INGENIEUR TECHNIK 69 (1997) S. 623-631 ist eine als MINIPLANT-Technik bezeichnete Gestaltung bekannt, bei der eine Vielzahl an Apparaturen zur Realisierung vielfältiger Verfahrensabläufe bereitgestellt werden. Nachteilig ist dabei der erhebliche Aufwand zur Errichtung der erforderlichen Infrastruktur für eine solche Anlage. Außerdem erweisen sich technische Elemente für große Stoffströme oftmals aufgrund der geringen umzusetzenden Mengen als ungeeignet zum Einsatz in Mikrosystemen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, in welcher chemi- sehe, physikalische oder chemisch/physikalische Prozesse ablaufen können, wobei diese Anordnung auf einfache Weise an den gewünschten Prozeßablauf angepaßt und durch ein flexibles Steuerungssystem unterstützt werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Mikrosystem zum Zwecke der Herstellung sehr geringer Mengen verschiedenster Substanzen bereitzustellen, wobei die Umrüstung des Mikrosystems abgesehen von dem einfachen Austausch von Modulen auf einer Kopplungsschiene keine Installationsarbeiten erfordert (weder für Stoffverbindungen, noch für elektrische Signalverbindungen) .

Diese und weitere Aufgaben werden durch ein modulares Mikrosystem gelöst, welches im Anspruch 1 näher definiert ist.

Erfindungsgemäß besitzt die Kopplungsschiene eine Vielzahl von Modulschnittstellen die gleichartig (geometrisch definiert) aufgebaut sind. Erfindungsgemäß besitzt jedes aus der Vielzahl der Module einen zu den Modulschnittstellen komplementären Anschlußbereich, so daß jedes Modul in beliebiger Reihenfolge auf der mindestens einen Kopplungsschiene angeordnet werden kann, wobei die Module über den Systembus und das Stoffkanalsystem miteinander in Verbindung stehen und wobei sie von der Steuereinheit oder anderen Modulen Steuersignale empfangen oder an diese senden und von den Vorrats- oder Sammelbehältern oder anderen Modulen Stoffe empfangen oder an diese abgeben. Die in den Modulen enthaltenen Schaltelemente beeinflussen den Stofffluß innerhalb des Moduls, in Reaktion auf Steuersignale vom Systembus. Solche Schaltelemente können Ventile oder schaltbare Kanalsysteme innerhalb der Module sein.

Mit diesem modularen Mikrosystem steht ein Gerät zur Realisierung chemischer und physikalischer Reaktionen bzw. Prozes- se bereit, dessen Aufbau flexibel ist und damit die einfache Anpassung an verschiedene Prozeßabläufe ermöglicht. Durch die Definition einer einheitlichen Schnittstelle zwischen verschiedenen Modulen und der Kopplungsschiene ist es möglich, beliebige Modulkombinationen aufzubauen, und bei der Abwandlung des gewünschten Prozesses einzelne Komponenten einfach auszutauschen. Dazu stellt jedes Modul eine in sich abgeschlossene mehr oder weniger komplizierte Prozeßeinheit dar, in der die zugeführten Stoffe einem gesteuerten Prozeß unterzogen werden. Solche Prozesse können chemische Reaktionen oder auch physikalische Vorgänge sein, wie beispielsweise eine Oxydation bzw. eine Verdampfung.

Der spezifische interne Aufbau eines beliebigen Moduls ist für die Erfindung nicht von Bedeutung. Es kommt lediglich darauf an, daß alle Module standardisierte Schnittstellen haben, die eine Anordnung in der Kopplungsschiene und eine zentrale Steuerung ermöglichen. Dies bringt auch den Vorteil mit sich, daß die einzelnen Module jederzeit ausgetauscht bzw. ersetzt werden können. Die einzelnen Module sind mit MikroStrukturen ausgestattet, die beispielsweise durch -Atztechniken in Siliziumscheiben ausgebildet werden können. Aus der Halbleiterindustrie sind die Techniken zur Herstellung solcher Strukturen gut bekannt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des modularen Mikrosystems zeichnet sich dadurch aus, daß jedes Modul im Anschlußbereich Stoffeingänge, Stoffausgänge, Steuersignaleingänge und Steu- ersignalausgänge besitzt. Dadurch können die einzelnen Module sowohl Stoffe empfangen, als auch die Ergebnisse der im Modul abgelaufenen Prozesse in stofflicher Form abgeben. Außerdem lassen sich über die Steuereingänge die Module und die dort ablaufenden Prozesse steuern, und die Steuerausgänge ermögli- chen die Datenübermittlung an andere Module oder an die zentrale Steuereinheit. So können beispielsweise die Meßergebnisse von in den Modulen angeordneten Sensoren an die Steuereinheit übermittelt werden, wo sie zur weiteren Daten- Verarbeitung zur Verfügung stehen.

Vorzugsweise werden als Steuersignale elektrische oder optische Signale verwendet, da diesbezüglich ausgereifte Übertragungstechniken zur Verfügung stehen. Es können bei abgewan- delten Ausführungsformen aber auch Informationen durch hydraulische oder pneumatische Signale übertragen werden.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des modularen Mikrosystems besitzt ein Stoffkanalsystem, welches für die Leitung von fluidischen Stoffen ausgelegt ist. Bei einer abgewandelten Ausführungsform können auch gasförmige Stoffe verarbeitet werden.

Für den dezentralen Einsatz des erfindungsgemäßen Mikro- Systems ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit ein Personalcomputer ist. Solche Mikrosysteme können beispielsweise in Laboren oder auch in Apotheken, Drogerien und Reformhäusern zur Erzeugung kleiner Mengen pharmazeutischer Produkte genutzt werden. Durch den Einsatz fertig konfektionierter Module und die komplikationsfreie Anordnung der Module auf der Kopplungsschiene ist kein spezielles Know-how erforderlich, um chemische Prozeßanlagen aufzubauen, mit denen die gewünschten Produkte erzeugt werden können. Die modularen Mikrosysteme können daher direkt dort zum Einsatz kommen, wo das gewünschte Produkt benötigt wird. Bei verderblichen Stoffen ist damit sichergestellt, daß die Herstellung des Stoffes erst zum Zeitpunkt des tatsächlichen Bedarfs erfolgen muß, es ist sogar denkbar, daß derartige Mikrosysteme von bestimmten Benutzergruppen im Wohnbereich eingesetzt werden, beispielsweise um benötigte Medikamente jederzeit frisch zuzubereiten. Wenn in diesen Fällen die Steuerung über einen gewöhnlichen Personalcomputer erfolgt, der an den meisten denkbaren Einsatzpunkten des erfindungsgemäßen Mikrosystems zur Verfügung steht, reduziert sich der notwendige Aufwand für die Gesamtanlage weiter.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform können in dem Mikro- system kontinuierliche chemische Reaktionen ablaufen. Die einzelnen dabei erforderlichen Prozeßschritte werden in den jeweiligen Modulen ausgeführt. Die ModulZusammenstellung auf der Kopplungsschiene erfolgt im Baukastenprinzip, wobei die einzelnen Schritte einer gewünschten Reaktion nacheinander in einzelnen Modulen ablaufen. Somit ist es mit dem erfindungsgemäßen Mikrosystem möglich, beliebige chemische Reaktionen im Mikromaßstab ablaufen zu lassen. Die Kontrolle dieser Reaktionen erfolgt wiederum vermittelt über die Kontrolle der Einzelmodule durch eine zentrale Steuereinheit.

Bei abgewandelten Ausführungsformen des modularen Mikrosystems können auch mehrere Kopplungsschienen eingesetzt werden, wobei vorzugsweise gleichartige Kopplungsschienen verwendet werden. Die Modulschnittstellen setzen besondere Stecksysteme ein, wie sie aus dem Stand der Technik für den Aufbau von Kanalsystemen an sich bekannt sind.

Als Module für das Mikrosystem kommen beispielsweise Mikromi- scher, Mikropumpen, Mikroventile, Mikroreaktoren, Mikrover- weiler, Mikroheizer, Mikrokühler, Mikroseparatoren, Mikroex- traktoren, Mikroverzweiger, Mikroverdunster, Mikroverdampfer und/oder Mikrosensoren zum Einsatz. Durch die Anwendung von Technologien der Mikrosystemtechnik innerhalb der einzelnen Module ist es mit dem modularen Mikrosystem auch möglich, kleinste Mengen von Chemikalien zu behandeln und zu neuen Stoffen bzw. Stoffgemischen zusammenzusetzen. Die Möglichkeit, mit sehr kleinen Stoffmengen zu arbeiten, bringt außerdem den Vorteil mit sich, daß überlicherweise schwer beherrschbare chemische Reaktionen besser kontrollierbar werden und ein mögliches Gefahrenpotential deutlich reduziert wird. Nicht zuletzt reduzieren sich die Abfallmengen und die daraus entstehenden Fertigungskosten.

Das erfindungsgemäße modulare Mikrosystem eröffnet die Möglichkeit, mit geringem Aufwand Prozeßparameter in definierten Reaktionen zu optimieren, da die einzelnen Parameter durch die zentrale Steuereinheit innerhalb einer vorgegebenen Versuchsreihe automatisch verändert bzw. angepaßt werden können. Theoretisch prognostizierte Reaktionen können mit dem Mikrosystem im kontinuierlichen Betrieb verifiziert werden. Vor dem Aufbau industrieller Großanlagen können mit dem modularen Mikrosystem alle Reaktionen in einer miniaturisierten Anlage getestet werden, so daß zum Beispiel auch Skalierungsregeln für Massenprodukte entwickelt werden können. Da die Steuerung des modularen Mikrosystems von einer zentralen Steuereinheit erfolgt und die Datenübertragung zwischen der Steuereinheit und den einzelnen Modulen durch elektrische Signale vorgenommen werden kann, kann die Steuereinheit auch räumlich getrennt von dem eigentlichen Mikrosystem positioniert werden. Ebenso können die Steuerdaten zwischen verschiedenen Steuereinheiten ausgetauscht werden.

Bei den Modulen des vorliegenden Mikrosystems handelt es sich im Gegensatz zum Stand der Technik um abgeschlossene, also voll funktionsfähige Prozeßeinheiten, in welchen die zugeführten Stoffe einem zentral gesteuerten Prozeß unterliegen. Erfindungsgemäß weist jedes einzelne Modul einen zu den Modulschnittstellen komplementären Anschlußbereich für die Stoff- und Signalübertragung auf, wobei die Bauform dieses Anschlußbereiches bei allen Modulen identisch ist. Bei Einnahme eines beliebigen Platzes auf der Kopplungsschiene wird die Verbindung jedes Moduls mit dem Stoff analsystem, dem Systembus und den anderen Modulen sichergestellt. Damit wird eine erhebliche Flexibilität des Systems erreicht und der Nachteil des begrenzten Anwendungsbereiches, den die bekannten automatisierten Systeme aufweisen, überwunden.

Ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden modularen Mikrosystems besteht somit in der komplikationsfreien und schnellen Anordnung der Module in beliebig wählbarer Reihenfolge, so daß Prozeßabläufe ohne spezielles Know-how realisiert werden können. Damit kann es sogar Nicht-Fachleuten ermöglicht werden, spezielle Prozesse praktisch nachzuvollziehen, wenn Ihnen eine Anweisung zur Anordnung vorhandener Module und eine angepaßte Steuersoftware bereitgestellt wird. Weiterhin wird ein flexibles System zur Verarbeitung sehr kleiner Stoffmengen bereitgestellt, wie es für die Erprobung und Verifizierung von theoretisch prognostizierten Reaktionen, die Optimierung von Prozeßparametern sowie für das Stoffscreening gefordert wird. Ebenso ist eine bedarfsabhän- gige industrielle Herstellung kleiner Stoffmengen möglich.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines modularen Mikrosystems mit einem Personalcomputer als Steuereinheit; Fig. 2 eine Prinzipdarstellung vernetzter Labore, jeweils mit einem modularen Mikrosystem;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines weltweiten Netzwerkes, bestehend aus mehreren modularen Mikrosystemen.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines modularen Mikro- Systems, welches eine Kopplungsschiene 1 und eine Vielzahl von Modulen 2 (hier dargestellt Module 2a - 2f) umfaßt. Die Kopplungsschiene 1 besitzt eine Vielzahl elektrischer Anschlüsse 3 und eine Vielzahl von Stoffanschlüssen 4. Außerdem stellt die Kopplungsschiene 1 einen mechanischen Rahmen zur Verfügung, in welchem eine Vielzahl von gleichartigen, geometrisch und elektrisch definierten Modulschnittstellen 5 vorgesehen sind.

Die Module 2 besitzen im gezeigten Beispiel an ihrer Unter- seite jeweils einen Anschlußbereich 6 der komplementär zu den Modulschnittstellen 5 ausgebildet ist. Es kommen spezielle Stecksysteme zum Einsatz, die als solche aber bekannt sind und daher nicht näher erläutert werden. Bei anderen Ausführungsformen kann der Anschlußbereich auch an einer beliebigen anderen Stelle des Moduls angeordnet werden, wenn dies für den speziellen Einsatzfall zweckmäßig ist. Die Steueranschlüsse 3 können als elektrische Anschlüsse oder auch als Anschlüsse für die Übertragung optischer Signale ausgebildet sein. Die Steueranschlüsse 3 sind mit einem Systembus verbun- den, der die anliegen Steuersignale zu den Modulschnittstellen 5 und von dort aus in die eingesteckten Module 2 in deren Anschlußbereich 6 überträgt. Der Anschlußbereich 6 der Module stellt auch einen Übergangsbereich für vorzugsweise fluidi- sehe Stoffe bereit, so daß die an den Stoffanschlüssen 4 zugeführten Basissubstanzen über ein Stoffkanalsyste innerhalb der Kopplungsschiene 1, vermittelt über die Modulschnittstellen 5, in die einzelnen Module 2 einströmen können. Das entsprechende Stoffkanalsystem kann in einem einfachen Fall durch Schläuche oder Rohre gebildet sein. Die zu verwendenden Materialien hängen von den zu transportierenden Substanzen ab. Da eine Vielzahl von Stoffanschlüssen 4 zur Verfügung steht, können auf einzelnen Abschnitten des Stoffkanalsystems die Basissubstanzen transportiert werden, während auf anderen Abschnitten des Kanalsystems die Zwischenprodukte von einem Modul zu einem nachfolgenden Modul transportiert werden und auf einem dritten Abschnitt des Kanalsystems die gewünschten Endprodukte wiederum zu den Stoffanschlüssen 4 geführt werden. Sämtliche chemische und physikalische Reaktionen und Prozeßschritte werden innerhalb eines oder mehrerer an den speziellen Prozeßschritt angepaßten Module ausgeführt.

Als Module kommen Mikrosysteme zum Einsatz, wie sie beispielhaft in der Beschreibungseinleitung aufgeführt wurden. Zum besseren Verständnis eines solchen Mikromoduls wird ergänzend auf die Deutsche Patentanmeldung DE 198 55 256. 4 verwiesen, in der ein Mikroseparator beschrieben ist, der in seinem äußerem Aufbau ohne weitere Schwierigkeiten in Form eines solchen Moduls konfektioniert werden könnte.

In der Fig. 1 ist weiterhin ein Personalcomputer 10 dargestellt, der als zentrale Steuereinheit für das Mikrosystem arbeitet. Der Personalcomputer 10 ist über eine geeignete Verbindungsleitung 11 mit den Steueranschlüssen 3 verbunden. Über die Steueranschlüsse werden sämtliche Steuerinformationen an die einzelnen Module 2 übermittelt, so daß der Prozeß- ablauf allein durch Änderung der entsprechenden Steuerinformationen beeinflußbar ist. Größere Änderungen in der gewünschten Reaktionsfolge können durch Umsortierung oder Austausch der einzelnen Module erreicht werden.

Es sind auch Stofftransportleitungen 12 vorgesehen, die die Stoffanschlüsse 4 mit entsprechenden Vorrats- oder Sammelbehältern 13 verbinden. Über die Stofftransportleitungen 12 strömen die fluidischen Ausgangssubstanzen zu den Modulen 2 und die Endsubstanzen werden von den Modulen über die Stofftransportleitungen 12 in die Sammelbehälter 13 eingespeist.

In einer Prinzipdarstellung ist in Fig. 2 eine Verknüpfung von zwei modularen Mikrosystemen zu einem Labornetzwerk gezeigt. In einem ersten Labor ist wiederum ein aus der Kopplungsschiene 1 und einer Vielzahl von Modulen 2 bestehendes Mikrosystem aufgebaut. Dieses Mikrosystem wird von dem Personalcomputer 10 gesteuert. In einem zweiten Labor befindet sich eine zweite Kopplungsschiene 101 mit zweiten Modulen 102. Das so aufgebaute zweite Mikrosystem wird von einem zweiten Personalcomputer 110 gesteuert. Die beiden Personalcomputer 10 und 110, die die Steuereinheiten für die beiden Mikrosysteme darstellen, sind über ein internes Datennetz 20 verbunden. Auf diese Weise können beispielsweise in verschie- denen Laboren parallele Versuchsreihen durchgeführt werden, die eine sofortige Verifizierung von Versuchsergebnissen ermöglichen. Es ist auch möglich, nach Abschluß einer entsprechenden Reaktion im ersten Labor, die Daten zur Steuerung des Mikrosystems an das zweite Labor zu übertragen, um dort gegebenenfalls mit anderen Ausgangssubstanzen, die im ersten Labor nicht zur Verfügung stehen, den Prozeß in abgewandelter Weise zu wiederholen. Fig. 3 zeigt in einer Prinzipdarstellung ein globales Netzwerk, in welchem mehrere modulare Mikrosysteme integriert sind. Jede Einheit umfaßt ein modulares Mikrosystem, wiederum aus der Kopplungsschiene 1 und den Modulen 2 bestehend, die von der Steuereiheit 10 gesteuert werden. Der Datenaustausch erfolgt wiederum zwischen den einzelnen Steuereinheiten, wobei es auf die Art und Weise der Datenübertragung nicht ankommt. Einmal erfolgreich durchgeführte chemische Reaktionen können auf diese Weise innerhalb kürzester Zeit an entfernten Orten nachvollzogen werden. Dafür ist es ausreichend, wenn dieselben Ausgangssubstanzen zur Verfügung stehen, gleichartige Module verwendet werden und von der jeweiligen Steuereinheit ein und dasselbe Steuerprogramm abgearbeitet wird.

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen modularen Mikrosystems sind letztlich nur durch die zur Verfügung stehenden Einzelmodule mit ihren speziellen Gestaltungen begrenzt. Solche Einzelmodule können auch von verschiedenen spezialisierten Herstellern bereitgestellt werden, solange sie die standardisierten Anforderungen an die Modulschnittstellen und die komplementären Anschlußbereiche erfüllen. Auch die Steuerung dieser Module läßt sich weitgehend vereinfachen, wenn zu jedem einzelnen Modul eine bestimmt Routine zur Verfügung steht, mit welcher sämtliche Funktionen des Moduls angesteuert werden können und die sich in eine komplexes Steuerprogramm ohne weiteres integrieren läßt. Es ist wiederum ausreichend, wenn die Schnittstellen zwischen diesen Steuerroutinen standardisiert sind.

Claims

Neue Patentansprüche :

1. Modulares Mikrosystem zur Durchführung vorzugsweise chemischer Prozesse, umfassend ♦ mindestens eine Kopplungsschiene (1) mit;

^■ einer Vielzahl von Steueranschlüssen (3) , die dem Anschluß des Mikrosystems an eine Steuereinheit (10) dienen;

^■ einem Systembus, der mit der Vielzahl der Steueran- Schlüsse (3) kommuniziert und der Übertragung von

Steuersignalen innerhalb des Mikrosystems dient;

^■ einer Vielzahl von Stoffanschlüssen (4) , die dem Anschluß des Mikrosystems an Vorrats- und/oder Sammelbehälter (13) dienen; ■ einem Stoffkanalsystem, welches mit der Vielzahl der Stoffanschlüsse (4) kommuniziert und der Stoffübertragung innerhalb des Mikrosystems dient; und

■ einer Vielzahl von gleichartigen, hinsichtlich ihrer Geometrie sowie der Art der transferierbaren Steuer- Signale und Stoffe definierten Modulschnittstellen

(5) , die mit dem Systembus und dem Stoffkanalsystem in

Verbindung stehen; und

♦ eine Vielzahl von Modulen (2) , in denen die Stoffe vorwiegend kontinuierlich gesteuerten Prozessen unter- liegen, wobei die Module einen zu den Modulschnittstellen (5) komplementären Anschlußbereich (6) besitzen und in beliebig wählbarer Reihenfolge und entsprechend des gewünschten Prozeßablaufs auf der mindestens einen Kopplungsschiene (1) angeordnet werden können, so daß sie über den Systembus und das Stoffkanalsystem miteinander in Verbindung stehen, wobei sie von der Steuereinheit (10) oder anderen Modulen (2) Steuersignale empfangen oder an diese senden und von den Vorrats- oder Sammelbehältern (12) oder anderen Modulen (2) Stoffe empfangen oder an diese abgeben, und wobei zumindest in einigen der Module (2) Schaltelemente vorhanden sind, die in Reaktion auf Steuersignale vom Systembus den Stofffluß innerhalb dieses Moduls beeinflussen.

2. Modulares Mikrosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (2) im Anschlußbereich (6) Stoffeingänge, Stoffausgänge, Steuersignaleingänge und Steuersignalausgänge besitzt.

3. Modulares Mikrosystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffkanalsystem für die Leitung von fluidischen Stoffen ausgelegt ist.

4. Modulares Mikrosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) ein Personalcomputer ist.

5. Modulares Mikrosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mikrosystem kontinuierliche chemische Reaktionen ablaufen können.

6. Modulares Mikrosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale elektrische Signale sind.

7. Modulares Mikrosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale optische Signale sind.

8. Modulares Mikrosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Kopplungsschienen (1) umfaßt. Modulares Mikrosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es eines oder mehrere der folgenden Module (2) umfaßt:

Mikromischer,

Mikropumpen,

Mikroventile,

Mikroreaktoren,

Mikroverweiler,

Mikroheizer,

Mikrokühler,

Mikroseparatoren,

Mikroextraktoren,

Mikroverzweiger,

Mikroverdunster,

Mikroverda pfer und

Mikrosensoren.