DE102013015033A1 - Flow measuring cell for the analysis of fluid media - Google Patents

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Falk Liebold
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Abstract

Es war mit möglichst einfachen Mitteln eine Durchfluss-Messzelle zur Analytik fluider Medien zu schaffen, welche zur universellen Verwendung aufwandgering an unterschiedlichste Einsatz- und Messbedingungen anpassbar und für eine Wiederverwendbarkeit gut zu reinigen ist. Erfindungsgemäß besteht die Durchfluss-Messzelle aus einem sandwichartigen modularen Aufbau eines doppelseitig mit einer oberen sowie einer unteren Abdeckung (5, 6, 10) flüssigkeitsdicht verschließbaren austausch- und somit in seiner Kanalstruktur (2) veränderbaren Durchflusskörpers (1).It was possible to create a flow-through measuring cell for the analysis of fluid media with as simple a means as possible, which can be adapted to a wide variety of application and measuring conditions for universal use and which can be easily cleaned for reusability. According to the invention, the flow-through measuring cell consists of a sandwich-like modular structure of a double-sided with an upper and a lower cover (5, 6, 10) liquid-tight sealable exchange and thus in its channel structure (2) variable flow body (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchfluss-Messzelle zur Analytik fluider Medien, beispielsweise für Blutuntersuchungen, um diese Medien hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften zu charakterisieren. Als physikalische Eigenschaften könnten beispielsweise das Flussvermögen (Viskosität) oder das Ablagerungsverhalten von in den Flüssigkeiten enthaltenen Substanzen untersucht werden. Zur chemischen und biochemischen Charakterisierung werden die Zusammensetzung der fluiden Medien und insbesondere die darin enthaltenen Substanzen und Verbindungen, wie DNA, RNA, Proteine, Moleküle etc., bestimmt, unter anderem mit dem Ziel, für Feld- und Vor-Ort-Analysen im Diagnostik-Bereich sowie für Schnelltests in der medikamentösen Therapie Ergebnisse mit hoher Aussagekraft zu gewinnen.The invention relates to a flow measuring cell for the analysis of fluid media, for example for blood tests, in order to characterize these media with regard to their chemical and physical properties. As physical properties, for example, the flowability (viscosity) or the deposition behavior of substances contained in the liquids could be investigated. For chemical and biochemical characterization, the composition of the fluid media and in particular the substances and compounds contained therein, such as DNA, RNA, proteins, molecules, etc., are determined, inter alia with the aim of field and on-site analysis in diagnostics Range as well as for rapid tests in drug therapy to gain results with high informative value.

Bekannte mögliche Anwendungsbereiche sind die pharmazeutische, die chemische und die Lebensmittelindustrie, aber auch medizinische Praxen und Einrichtungen. Solche Durchfluss-Messzellen ermöglichen nicht nur qualitative sondern auch quantitative Angaben zur Identifikation der Fluide. Gerade für ein therapiebegleitendes Online-Monitoring von Medikamentengaben ist es notwendig, zu überwachen, ob die Medikamentenkonzentration im Wirkbereich, dem so genannten „steady state”-Bereich, liegt, um gegebenenfalls Maßnahmen bei einer möglichen Überdosis einleiten zu können. Auch bei verminderter Nieren- oder Leberfunktion ist die Überwachung des Medikamentenspiegels notwendig, da es sonst zu lebensbedrohlichen toxischen Nebenwirkungen führen kann. Auch bei der Anwendung von Immunsupressiva oder bei der Chemotherapie ist es erforderlich, den Medikamentenspiegel im Blut zu überwachen.Known potential applications are the pharmaceutical, chemical and food industries, but also medical practices and facilities. Such flow measuring cells not only provide qualitative but also quantitative information for the identification of the fluids. Especially for a therapy-accompanying online monitoring of drug administration, it is necessary to monitor whether the drug concentration in the range of action, the so-called "steady state" range, is located in order to initiate measures in case of a possible overdose. Even with reduced kidney or liver function monitoring the drug level is necessary because it can lead to life-threatening toxic side effects otherwise. It is also necessary to monitor levels of the drug in the blood when using immunosuppressants or chemotherapy.

Zum Beispiel muss Methotrexat (MTX), ein Medikament zur Krebs- und Tumortherapie, bei Anwendung durch regelmäßige Gabe von Leukovorin ausgeglichen werden, sonst kann es zu schweren Knochenmark- und Schleimhautschäden kommen. Um den Abfall bzw. Anstieg des MTX-Pegels auf kritische Konzentration zu überwachen, wird bisher nach der Behandlung alle 5 bis 6 Stunden eine Blutprobe genommen und analysiert ( J. L. Pauley et al.: Late-onset delayed excretion of methotrexate, Cancer Chemotherapy and Pharmacology 54, 2004, 146–152 ) Dieser Vorgang könnte durch solche Durchfluss-Messzellen für eine online-Überwachung von MTX im Blut automatisiert werden.For example, methotrexate (MTX), a drug for cancer and tumor therapy, must be compensated for by regular administration of leucovorin, otherwise severe bone marrow and mucosal damage may result. To monitor the decrease or increase in the MTX level to critical concentration, a blood sample is taken and analyzed every 5 to 6 hours after treatment ( JL Pauley et al .: Late-onset delayed excretion of methotrexate, Cancer Chemotherapy and Pharmacology 54, 2004, 146-152 ) This process could be automated by such flow cells for on-line monitoring of MTX in the blood.

Vorrichtungen zum Nachweis gering konzentrierter Substanzen sind an sich bekannt. Als Referenzmethoden haben sich auf Grund der guten Sensitivität und Spezifität gerade im Drugmonitoring die Hochdruckflüssigkeits- und Gaschromatographie durchgesetzt ( K. Dörner und R. Sommer: Therapeutisches Drugmonitoring, Klinische Chemie und Hämatologie, Thieme Verlag, 2006, 483–496 ), welche allerdings sehr aufwändig sind, so dass diese Methoden für Vor-Ort-Analysen bzw. Schnelltests und Online-Monitoring nur bedingt einsetzbar sind.Devices for detecting low-concentration substances are known per se. Due to the good sensitivity and specificity, especially in drug monitoring, high-pressure liquid and gas chromatography have become established as reference methods ( K. Dörner and R. Sommer: Therapeutic Drug Monitoring, Clinical Chemistry and Hematology, Thieme Verlag, 2006, 483-496 ), which however are very complex, so that these methods are only conditionally applicable for on-site analyzes or rapid tests and online monitoring.

Um gering konzentrierte Substanzen nachzuweisen, wird die Wechselwirkung der Substanz mit einer Oberfläche so realisiert, dass eine optische Detektion ermöglicht wird. Dafür kann der Nachweis beispielsweise über den oberflächenverstärkten Raman-Effekt (SERS), über Fluoreszenz, über Oberflächen-Plasmon-Resonanz oder reflektometrische Interferenz erfolgen. Darüber hinaus sind auch andere optische/elektromagnetische Detektionsarten (wie z. B. Absorption, Transmission, magnetisch induktive oder kapazitive) denkbar.To detect low-concentration substances, the interaction of the substance with a surface is realized so that an optical detection is possible. For example, the detection can be carried out via the surface-enhanced Raman effect (SERS), via fluorescence, via surface plasmon resonance or reflectometric interference. In addition, other optical / electromagnetic detection types (such as absorption, transmission, magnetic inductive or capacitive) are conceivable.

Speziell für Stoffuntersuchungen in analytischen Bereichen hat sich SERS als leistungsstarke Methode etabliert ( K. Kneipp et al.: Ultrasensitive Chemical Analysis by Raman Spectroscopy, Vol. 99. Chem. Rev., 1999, 2957–2975 ). Die Kopplung der SERS-Methode mit mikrofluidischen Anwendungen in so genannten Lab-on-Chip-Systemen ( A. Maerz et al.: Droplet formation via flow-through microdevices in Raman and surface enhanced Raman spectroscopy-concepts and applications, Lab on a Chip. 11, 2011, 3584–3592 ) ist gerade für die automatisierte quantitative Konzentrationsbestimmung ein aktueller Forschungszweig mit dem Potential, auch im Bereich des Drug-Monitorings Anwendung zu finden.SERS has established itself as a powerful method, especially for substance investigations in analytical fields ( K. Kneipp et al .: Ultrasensitive Chemical Analysis by Raman Spectroscopy, Vol. 99. Chem. Rev., 1999, 2957-2975 ). The coupling of the SERS method with microfluidic applications in so-called lab-on-chip systems ( A. Maerz et al.: Droplet formation via flow-through microdevices in Raman and Surface Enhanced Raman spectroscopy concepts and applications, Lab on a Chip. 11, 2011, 3584-3592 ) is a current branch of research for the automated quantitative concentration determination with the potential to be used also in the area of drug monitoring.

So wird in der US 2012/0107958 A1 ein optischer Sensor zum Erfassen von chemischen Gruppen auf Basis der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie vorgestellt. Der Sensor beinhaltet ein spezielles Oberflächensubstrat, um möglichst effektiv die Analyt-Moleküle nachzuweisen. Es werden hier Verstärkungsfaktoren des Signals um das 1012–1014-Fache angegeben, so dass die theoretische Möglichkeit besteht, einzelne Moleküle nachzuweisen. Es wird angegeben, dadurch eine hohe strukturelle Spezifität mit hoher Detektions-Sensitivität zu erreichen. Die US 2012/0107958 A1 offenbart eine fest vorgegebene und direkt ins Glas mit einer Tiefe von ca. 1,2 bis 2 mm eingearbeitete Kanalstruktur zum Durchströmen der zu analysierenden Flüssigkeit und ein darin ca. 0,8 mm tief liegenden Oberflächensubstrat auf. Die Kanalstruktur wird mit einer Pipette befüllt und anschließend mit einem Deckgläschen abgeschlossen. Der Sensor ist in seiner Anwendung auf die von dieser Kanalstruktur bestimmten analytischen Eigenschaften festgelegt. Einsatzfälle, die andere Durchflussbedingungen voraussetzen, erfordern andere Vorrichtungen, wodurch keine Universalität in der Verwendung gegeben ist und eine Vielzahl unterschiedlicher Sensorvorrichtungen einen entsprechend hohen Aufwand bedingen.So will in the US 2012/0107958 A1 presented an optical sensor for detecting chemical groups based on surface-enhanced Raman spectroscopy. The sensor includes a special surface substrate to effectively detect the analyte molecules. Here, gain factors of the signal are given by the 10 12 -10 14 -fold, so that the theoretical possibility exists to detect single molecules. It is stated to achieve high structural specificity with high detection sensitivity. The US 2012/0107958 A1 discloses a fixed and directly into the glass with a depth of about 1.2 to 2 mm incorporated channel structure for flowing through the liquid to be analyzed and about 0.8 mm deep lying therein a surface substrate. The channel structure is filled with a pipette and then closed with a coverslip. The sensor is determined in its application to the analytical properties determined by this channel structure. Applications that require different flow conditions require other devices, whereby no universality in use is given and a variety of different sensor devices require a correspondingly high cost.

In DE 10 2010 053 749 A1 wird eine Vorrichtung beschrieben, welche biotische Partikel mittels Raman-Spektroskopie in einer allerdings nicht näher spezifizierten Messzelle nachweist, welche nur dann zur Messung verwendet wird, wenn ein vor die Messzelle geschalteter Sensor biotische Partikel registriert. Dies ermöglicht zwar einen minimierten Messaufwand in der Messzelle an sich, doch es besteht die Gefahr, dass durch den Sensor nicht registrierte biotische Partikel nicht erkannt werden. Die zur Erkennung der besagten biotischen Partikel vorgelagerte Messzelle verkörpert aber wiederum einen erhöhten Aufwand und ist, wie auch deren Einsatzmöglichkeiten, wie angeführt, nicht explizit offenbart. In DE 10 2010 053 749 A1 describes a device which detects biotic particles by means of Raman spectroscopy in an unspecified measuring cell, which is only used for the measurement when a sensor connected in front of the measuring cell registers biotic particles. Although this allows a minimized measurement effort in the measuring cell itself, but there is a risk that not registered by the sensor biotic particles are not detected. However, the upstream of the detection of said biotic particles measuring cell embodies in turn an increased effort and, as well as their applications, as stated, not explicitly disclosed.

DE 694 33 403 T2 zeigt eine Fluoreszenzmesszelle für hauptsächlich chromatographische, aber auch für andere Kapillaranwendungen. Diese Messzelle hat aufgrund eines Fluoreszenzlichtkollektors den Vorteil, viel Fluoreszenzlicht einzusammeln und zum Detektor zu leiten. Allerdings ist sie durch ihren Aufbau ausschließlich für Kapillarmessungen ausgelegt, was ihre Verwendbarkeit in der Analytik ebenfalls stark einschränkt. DE 694 33 403 T2 shows a fluorescence cell for mainly chromatographic, but also for other capillary applications. Due to a fluorescent light collector, this measuring cell has the advantage of collecting a lot of fluorescent light and guiding it to the detector. However, due to its design, it is designed exclusively for capillary measurements, which also severely restricts its usability in analytics.

Gemäß US 7,545,490 B1 besteht die Notwendigkeit einer preiswerten und einfach zu reinigenden Raman-Messzelle zum Monitoring eines Fluids. Zu diesem Zweck wird eine Messzelle mit einer in diese eingearbeiteten linear vorgegebenen Kanalstruktur sowie mit Ein- und Ausgangsanschluss für das Fluid vorgestellt. Die Messzelle mit der eingearbeiteten Kanalstruktur wird über einen Dichtgummi mit darauf folgender Glasscheibe und einem Deckel abgedichtet und kann zur Reinigung der Kanalstruktur entsprechend geöffnet werden. Die Messzelle ist aufgrund der vorgegebenen Kanalstruktur wiederum auf Einsatzfälle mit diesen Durchflussbedingungen beschränkt.According to US 7,545,490 B1 There is a need for an inexpensive and easy to clean Raman measuring cell for monitoring a fluid. For this purpose, a measuring cell with a linearly prescribed channel structure incorporated into it and with an inlet and outlet connection for the fluid is presented. The measuring cell with the incorporated channel structure is sealed by means of a sealing rubber with the following glass pane and a lid and can be opened accordingly for cleaning the channel structure. The measuring cell is again limited to applications with these flow conditions due to the given channel structure.

In US 6,388,746 B1 wird eine Messzelle zur sensitiven Detektion der Fluoreszenz von Molekülen vorgestellt, deren ebenfalls fest vorgegebener Kanal, in dem die Messung stattfindet, extrem abgeschnürt ist auf ca. die Größe des fokussierten Laser-Spots. Damit sei die direkte Konzentrationsbestimmung der Substanz im flüssigen Medium ohne die Nutzung von internen oder externen Standards möglich. Auch hier ist durch den speziellen Aufbau keine universelle Einsatzmöglichkeit gegeben.In US 6,388,746 B1 a measuring cell for the sensitive detection of the fluorescence of molecules is presented, whose fixed channel, in which the measurement takes place, is extremely constricted to approximately the size of the focused laser spot. Thus, the direct determination of the concentration of the substance in the liquid medium without the use of internal or external standards is possible. Again, there is no universal use possible due to the special structure.

In US 2009/0214392 A1 wird eine nano-fluidische Messzelle für SERS mit fest vorgegebenem Kanal vorgestellt, mit dem die Reproduzierbarkeit und Sensitivität auf Metall-Nanopartikeln beruhende SERS-Messung erhöht werden kann. Dabei werden die Metall-Nanopartikel und die Ziel-Moleküle durch Kapillarkräfte zu SERS-aktiven Cluster geformt.In US 2009/0214392 A1 presents a nano-fluidic measuring cell for SERS with a fixed channel, which can increase the reproducibility and sensitivity to metal nanoparticles based SERS measurement. The metal nanoparticles and the target molecules are formed by capillary forces into SERS-active clusters.

In US 2011/0294691 A1 wird ein SERS-basierendes Chipsystem offenbart, bei dem Nukleotidbindungspaare nachgewiesen werden können. Das Chipsystem umfasst eine obere und eine untere Elektrode mit zwischenliegender dielektrischer Schicht, welche Mikrokanäle und so genannte Mikrowells enthält. Durch die Elektroden werden die Metall-Nanopartikel in die Mikrowells bewegt. Dadurch erhöht sich die Signalintensität der SERS-Spektren. Auch diese Mikrokanäle sind fest vorgegeben und damit auf entsprechende Anwendungen beschränkt.In US 2011/0294691 A1 discloses a SERS-based chip system in which nucleotide binding pairs can be detected. The chip system includes upper and lower electrodes with intervening dielectric layers containing microchannels and so-called microwells. The electrodes move the metal nanoparticles into the microwells. This increases the signal intensity of the SERS spectra. These microchannels are fixed and thus limited to appropriate applications.

Bekannt sind weitere sogenannte optofluidische chip-basierende Messzellen. Beispielsweise wird in ( I. M. Whiteet al.: SERS-based detection in an optofluidic ring resonator platform, Optics Express. 15, 2007, 17433–17442 ) eine Ring Resonator Plattform vorgestellt, um die elektromagnetische Energie der Anregungsstrahlung längs durch einen Mikrofluidikkanal zu beschränken, mit dem Vorteil, den kompletten Querschnitt des Kanals und damit die Interaktion des Anregungslichtes mit einer größeren Anzahl an Partikeln zu erlauben, damit eine Konzentration von ca. 400 pM Rhodamin 6G nachgewiesen werden kann.Other so-called optofluidic chip-based measuring cells are known. For example, in ( White et al .: SERS-based detection in an optofluidic ring resonator platform, Optics Express. 15, 2007, 17433-17442 ) presented a ring resonator platform to limit the electromagnetic energy of the excitation radiation longitudinally through a microfluidic channel, with the advantage of allowing the complete cross section of the channel and thus the interaction of the excitation light with a larger number of particles, so that a concentration of approx. 400 pM Rhodamine 6G can be detected.

Es ist auch eine SERS-Messzelle beschrieben, welche mit einen Microarray-Chip und Kolloiden gekoppelt wird und zum Nachweis von Bakterien verwendet wird, so dass ein nur geringes Kontaminationsrisiko besteht ( M. Knauer et al.: A flow-through microarray cell for the online SERS detection of antibody-captured E. coli bacteria, Analytical and Bioanalytical Chemistry 402, 2012, 2663–2667 ).It is also described a SERS measuring cell, which is coupled with a microarray chip and colloids and used for the detection of bacteria, so that there is only a low risk of contamination ( M. Knauer et al .: A flow-through microarray cell for the on-line SERS detection of antibody-captured E.coli bacteria, Analytical and Bioanalytical Chemistry 402, 2012, 2663-2667 ).

Bekannt ist weiterhin eine Messzelle mit integrierter Temperatur- und Flussgeschwindigkeitsregelung ( B. Ren et al.: Spectroelectrochemical flow cell with temperature control for investigation of electrocatalytic systems with surface-enhanced Raman spectroscopy, Faraday Discussions 140, 2008, 155–165 ), um einen SERS-Nachweis in Abhängigkeit von der Temperatur und der Flussrate des Fluids zu ermöglichen.Also known is a measuring cell with integrated temperature and flow rate control ( B. Ren et al .: Spectroelectrochemical flow cell with temperature control for investigation of electrocatalytic systems with surface-enhanced Raman spectroscopy, Faraday Discussions 140, 2008, 155-165 ) to allow SERS detection as a function of the temperature and flow rate of the fluid.

Es wurde auch eine elektrochemische Messzelle präsentiert ( H. Luo und M. J. Weaver: A versatile surface Raman spectroelectrochemical flow cell: applications to chemisorbate kinetics, Journal of Electroanalytical Chemistry 501, 2001, 141–150 ), welche SERS nutzt, um Adsorptions- und Desorptionseffekte der Elektroden zu zeigen.An electrochemical measuring cell was also presented ( H. Luo and MJ Weaver: A versatile surface Raman spectroelectrochemical flow cell: applications to chemisorbate kinetics, Journal of Electroanalytical Chemistry 501, 2001, 141-150 ) which uses SERS to show adsorption and desorption effects of the electrodes.

Eine Messzelle mit einem effektiven Fassungsvermögen von 2,5 μl wurde von Kennedy et al. dargestellt ( B. J. Kennedy et al.: Development of a cascade flow cell for dynamic aqueous phase detection using modified SERS substrates, Analytical Chemistry 69, 1997, 4708–4715 ). Die Messzelle findet in der Flüssigkeits-Chromatographie bzw. in der Fluss-Injektionsanalyse (FIA) Anwendung und enthält ein SERS-Substrat, um einen SERS-Nachweis von aromatischen Verbindungen in wässriger Umgebung zu ermöglichen. Es wird darin die prinzipielle Möglichkeit gezeigt, dass SERS auch für FIA-Anwendungen geeignet sein kann.A measuring cell with an effective capacity of 2.5 μl was used by Kennedy et al. represented ( BJ Kennedy et al .: Development of a cascade flow cell for dynamic aqueous phase detection using modified SERS substrates, Analytical Chemistry 69, 1997, 4708-4715 ). The measuring cell is used in liquid chromatography or in the flow Injection analysis (FIA) application and contains a SERS substrate to allow SERS detection of aromatic compounds in an aqueous environment. It shows the basic possibility that SERS can also be suitable for FIA applications.

Auch von Gouveia et al. ( Gouveia et al., 1994 ) wird eine FIA-Messzelle zur SERS-Analyse beschrieben, wobei eine silberbeschichtete Glas-Karbon-Elektrode als SERS-aktives Substrat verwendet wird ( V. J. P. Gouveia et al.: A NEW SPECTRO-ELECTROCHEMICAL CELL FOR FLOW-INJECTION ANALYSIS AND ITS APPLICATION TO THE DETERMINATION OF FE(II) DOWN TO THE FEMTOMOL LEVEL BY SURFACE-ENHANCED RESONANCE RAMAN-SCATTERING (SERRS), Journal of Electroanalytical Chemistry 371, 1994, 37–42 ). Hier wird ebenfalls die FIA-Methode mit dem SERS-Nachweis von mehreren Adsorbanten an der Elektrode als vorteilhaft dargestellt.Also by Gouveia et al. ( Gouveia et al., 1994 ) describes a FIA measuring cell for SERS analysis using a silver-coated glass-carbon electrode as SERS-active substrate ( VJP Gouveia et al .: A NEW SPECTRO-ELECTROCHEMICAL CELL FOR FLOW-INJECTION ANALYSIS AND ITS APPLICATION TO THE DETERMINATION OF FE (II) DOWN TO THE FEMTOMOL LEVEL BY SURFACE-ENHANCED RESONANCE RAMAN-SCATTERING (SERRS), Journal of Electroanalytical Chemistry 371 , 1994, 37-42 ). Here, too, the FIA method with the SERS detection of several adsorbants on the electrode is shown as advantageous.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass eine Vielzahl von Durchfluss-Messzellen bekannt ist, wobei diese sowohl von ihrem Aufbau, insbesondere ihrem Durchfluss-System für das zu untersuchende Fluid, als auch vom verwendeten Nachweissystem jeweils für spezielle und einsatzspezifische Verwendungen gestaltet und vorgesehen sind. Verwendungen darüber hinaus bedingen somit jeweils auch die Bereitstellung und den Einsatz anderer Messvorrichtungen.In summary, it should be noted that a multiplicity of flow measuring cells are known, wherein these are designed and provided for their specific and application-specific uses both by their structure, in particular their flow system for the fluid to be investigated, and by the detection system used. In addition, uses therefore also require the provision and use of other measuring devices.

Ein Nachteil der bisher genannten Messzellen besteht darin, dass zwar Produkte mit definierten Nachweiseigenschaften für bestimmte Einsatzzwecke entstehen, diese Zellen aber nicht ohne Weiteres multivalent für unterschiedliche Nachweisverfahren eingesetzt werden können.A disadvantage of the previously mentioned measuring cells is that although products with defined detection properties for certain applications arise, but these cells can not be readily used multivalent for different detection methods.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln eine Durchfluss-Messzelle zur Analytik fluider Medien zu schaffen, welche zur universellen Verwendung aufwandgering an unterschiedlichste Einsatz- und Messbedingungen anpassbar und für eine Wiederverwendbarkeit gut zu reinigen ist.The invention is therefore based on the object to create a flow-through cell for the analysis of fluid media with the simplest possible means, which aufwandgering for universal use adaptable to a variety of application and measurement conditions and is easy to clean for reusability.

Diese Aufgabe wird bei einer Durchfluss-Messzelle zur Analytik fluider Medien, insbesondere zum Nachweis von in diesen enthaltenen Substanzen, wobei das fluide Medium die Durchfluss-Messzelle vorzugsweise über Ein- und Ausflussstutzen in einer definierten flüssigkeitsdicht verschließbaren Kanalstruktur durchströmt und dabei einer optischen bzw. elektromagnetischen Strahlung von Nachweismethoden, wie z. B. (oberflächenverstärkte) Raman-Spektroskopie (SERS), Fluoreszenz, Oberflächen-Plasmon-Resonanz (SPR), reflektometrische Interferenz (RIFS), ausgesetzt ist, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Durchfluss-Messzelle aus einem sandwichartigen modularen Aufbau eines doppelseitig mit einer oberen sowie einer unteren Abdeckung flüssigkeitsdicht verschließbaren austausch- und somit in seiner Kanalstruktur veränderbaren Durchflusskörpers besteht.This object is achieved in a flow measuring cell for the analysis of fluid media, in particular for the detection of substances contained therein, wherein the fluid medium, the flow-through measuring cell preferably flows through inlet and outlet nozzles in a defined liquid-tight sealable channel structure and thereby an optical or electromagnetic Radiation of detection methods, such. B. surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), fluorescence, surface plasmon resonance (SPR), reflectometric interference (RIFS), according to the invention, characterized in that the flow-through measuring cell of a sandwich-like modular construction of a double-sided with a upper and a lower cover liquid-tight sealable exchange and thus changeable in its channel structure flow body consists.

Vorteilhaft kann die Durchfluss-Messzelle im Wesentlichen bereits aus dem besagten modularen Aufbau des die Kanalstruktur aufweisenden Durchflusskörpers mit seiner unteren und oberen Abdeckung bestehen, wobei der Durchflusskörper zum automatischen Ein- und Auslass des zu analysierenden fluiden Mediums vorzugsweise jeweils unmittelbar einen fest mit diesem verbundenen Ein- und Ausflussstutzen für das zu analysierende fluide Medium aufweist.Advantageously, the flow-through measuring cell essentially already consist of said modular construction of the flow passage body having the channel structure with its lower and upper cover, wherein the flow body for the automatic inlet and outlet of the fluid medium to be analyzed preferably each directly directly one permanently connected to this - And effluent nozzle for the fluid to be analyzed has.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn der Durchflusskörper zum Zweck der Austauschbarkeit oder Reinigung in einem Rahmen mit Ein- und Ausflussstutzen für das zu analysierende fluide Medium aufgenommen ist, wobei die Verbindungen zwischen dem Durchflusskörper sowie jeweils den Ein- und Ausflussstutzen des Rahmens flüssigkeitsdicht und trennbar ausgestaltet sind.It may also be advantageous if the flow body is accommodated for the purpose of interchangeability or cleaning in a frame with inlet and outlet for the fluid to be analyzed, the connections between the flow body and each of the inlet and outlet nozzle of the frame liquid-tight and are designed separable.

Damit kann der Durchflusskörper der Durchfluss-Messzelle mit seiner Kanalstruktur ausgetauscht und jeweils auf aufwandgeringe und schnelle Weise durch andere Durchflusskörper mit anders gestaltetem Kanalsystem (andere Kanalformen, -verläufe und -geometrien, beispielsweise auch Kanäle mit Zonen unterschiedlicher Fließgeschwindigkeit des fluiden Mediums für spezielle oder unterschiedliche Nachweismethoden) ersetzt werden.Thus, the flow body of the flow cell can be exchanged with its channel structure and in each case in a low and fast way by other flow body with differently shaped channel system (other channel shapes, gradients and geometries, for example, channels with zones of different flow rate of the fluid medium for specific or different Detection methods).

Der Durchflusskörper wird durch eine obere und eine untere Abdeckung flüssigkeitsdicht verschlossen, wobei eine dieser Abdeckungen, insbesondere auf der Oberseite des Durchflusskörper als Fenster für die anzuwendende Nachweismethode (beispielsweise ein optisches Fenster für den SERS-Nachweis) und die gegenüberliegende Abdeckung unmittelbar vollständig oder teilweise als Oberflächensubstrat für die angewendete Nachweismethode zur Untersuchung des fluiden Mediums ausgebildet sein können.The flow body is liquid-tightly closed by an upper and a lower cover, one of these covers, in particular on the upper side of the flow body as a window for the detection method to be used (for example, an optical window for SERS detection) and the opposite cover completely or partially as Surface substrate for the applied detection method for the investigation of the fluid medium may be formed.

Auf diese Weise ist nicht nur der Durchflusskörper mit seinem Kanalsystem modular austauschbar (und somit individuell konfigurier- und änderbar), sondern jeweils auch das Fenster und das Oberflächensubstrat für die besagte Nachweismethode, wodurch die Durchfluss-Messzelle anwendungsspezifisch und universell an unterschiedlichste Einsatzbedingungen angepasst werden kann, unabhängig davon, ob die Durchfluss-Messzelle, wie vorbeschrieben bereits durch den Durchflusskörper mit seinen besagten Abdeckungen gebildet wird oder ob sich dieser in einem Rahmen befindet. So kann beispielsweise das Oberflächensubstrat in Kombination mit einem Borosilikat-Glas oder einem anderen Glas mit den erforderlichen optischen Eigenschaften angepasst werden, welche durch den modularen Aufbau der Durchfluss-Messzelle zu deren unmittelbaren Bestandteil werden. Weiterhin kann die Durchfluss-Messzelle auch für andere als optische Nachweismethoden durch den Austausch des Oberflächensubstrats und der anderen Abdeckung gerüstet werden. Dabei können selbst solche Abdeckungen gewählt werden, welche durch ihr Material oder entsprechende Oberflächenbeschichtung während des Durchströmens des fluiden Mediums mit diesem interagieren können, um spezielle Untersuchungen durchzuführen.In this way, not only the flow body with its channel system is modular exchangeable (and thus individually configurable and changeable), but also the window and the surface substrate for the said detection method, whereby the flow cell can be adapted application-specific and universal to a variety of application conditions regardless of whether the flow measuring cell, as already described by the flow body with its said covers is formed or whether this is located in a frame. Thus, for example, the surface substrate in combination with a borosilicate glass or other glass with the required optical properties can be adapted, which are due to the modular design of the flow measuring cell to the immediate part. Furthermore, the flow cell can be prepared for other than optical detection methods by the exchange of the surface substrate and the other cover. In this case, even those covers can be selected, which can interact with their material or corresponding surface coating during the passage of the fluid medium with this, to perform special investigations.

Die als Fenster ausgebildete Abdeckung des Durchflusskörpers muss nicht zwingend in seiner Geometrie ein passförmiges Abbild zur Kanalstruktur des Durchflusskörpers aufweisen, da der Durchflusskörper selbst die Kanalstruktur für das Durchströmen des fluiden Mediums und dessen Auswertung formt.The cover of the flow body designed as a window does not necessarily have to have in its geometry a pass-shaped image of the channel structure of the flow body, since the flow body itself forms the channel structure for the passage of the fluid medium and its evaluation.

Infolge der trennbaren Abdeckungen des Durchflusskörpers sind sowohl die Kanalstruktur für das fluide Medium als auch das Fenster sowie das Oberflächensubstrat für das Nachweissystem nicht nur universell wechselbar, sondern auch gut zugänglich und insbesondere für deren Wiederverwendbarkeit leicht zu reinigen. Infolge der unkomplizierten und schnellen Reinigung oder Austauschmöglichkeit werden nach Durchströmen eines Mediums für eine weitere Verwendung Kontaminationen, Verschleppungs- bzw. Memoryeffekte, die bei bekannten Vorrichtungen durchaus auftreten können, wirksam vermieden.As a result of the separable covers of the flow body both the channel structure for the fluid medium and the window and the surface substrate for the detection system are not only universally interchangeable, but also easily accessible and easy to clean especially for their reusability. As a result of the uncomplicated and quick cleaning or replacement possibility, after passing through a medium for further use contaminations, carry-over or memory effects, which may well occur in known devices, effectively avoided.

Mit der vorgeschlagenen Durchfluss-Messzelle muss nicht jeweils das gesamte Durchfluss- und Sensorsystem für spezielle Einsatzbedingungen gewechselt werden, sondern lediglich der modulare Aufbau vom Durchflusskörper und dessen Abdeckungen. Mit dieser Anpassungsfähigkeit wäre die Durchfluss-Messzelle sogar mit der Anpassungsfähigkeit der Durchflusskörper-Abdeckungen für neue Nachweismethoden zukunftssicher vorbereitet.With the proposed flow cell, it is not necessary to change the entire flow and sensor system for specific operating conditions, but only the modular structure of the flow body and its covers. With this adaptability, the flow cell would be prepared for the future even with the adaptability of the flow body covers for new detection methods.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Durchfluss-Messzelle genannt.In the subclaims further advantageous embodiments of the flow measuring cell are mentioned.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1: Darstellung einer erfindungsgemäßen modular aufgebauten Durchfluss-Messzelle zur Analytik fluider Medien in Explosivansicht 1 : Representation of a modular flowmeter according to the invention for the analysis of fluid media in an exploded view

2: Schnittdarstellung der Durchfluss-Messzelle gemäß 1 2 : Sectional view of the flow cell according to 1

3: Schematische Darstellung der Durchfluss-Messzelle in Explosivansicht mit erkennbarer Kanalstruktur des Durchflusskörpers 3 : Schematic representation of the flow cell in explosive view with recognizable channel structure of the flow body

4: Schematische Darstellung der Durchfluss-Messzelle in Explosivansicht mit symbolisierter Austauschbarkeit des Durchflusskörpers für unterschiedliche Kanalstrukturen 4 : Schematic representation of the flow measuring cell in explosive view with symbolized exchangeability of the flow body for different channel structures

In 1 ist eine Ausführungsform der vorgeschlagenen Durchfluss-Messzelle zum Nachweis von Substanzen in einem fluiden Medium dargestellt. Die Durchfluss-Messzelle besteht aus einem Durchflusskörper 1 mit einer Kanalstruktur 2 für das nicht explizit gezeigte fluide Medium. Der Durchflusskörper 1 ist in einem Aufnahmebett 3 eines nach unten und oben offenen Grundkörpers 4 als Rahmen in diesem austauschbar aufgenommen. Abgedeckt wird der Durchflusskörper 1 flüssigkeitsdicht durch eine Glasplatte 5, wobei die Kanalstruktur 2 aus einem elastischen Werkstoff, wie Silikon, besteht und sich bei form- und kraftschlüssiger Auflage der Glasplatte 5 auf diese elastische Kanalstruktur 2 eine flüssigkeitsdichte Abdeckung ergibt. Die Glasplatte 5 ist für eine optische Nachweisstrahlung, beispielsweise für die Raman-Spektroskopie (SERS), welche mit den dafür notwendigen Komponenten aus Übersichtsgründen ebenfalls nicht in 1 dargestellt ist, durchlässig. Lösbar befestigt werden der Durchflusskörper 1 mit der Glasplatte 5 mittels einer Deckplatte 6, deren Schrauben 7 in Gewindebohrungen 8 des Grundkörpers 4 greifen. Zwei Schrauben 7a greifen jeweils durch eine Bohrung 25 des Grundkörpers 4 in eine entsprechende Gewindebohrung 12 eines Befestigungsflansches 11. Durch Lösen der Schrauben 7 sowie Entfernern der Deckplatte 6 und der Glasplatte 5 kann der Durchflusskörper 1 aus dem Aufnahmebett 3 des Grundkörpers 4 entnommen werden, beispielsweise zum Zweck dessen Reinigung oder auch des Austausches gegen einen Durchflusskörper mit einer anderen Kanalstruktur (vgl. schematische Darstellung von 4). Eine Zentralbohrung 9 in der Deckplatte 6 wirkt in Verbindung mit der Glasplatte 5 als Fenster für die nicht dargestellte Strahlung der Nachweismethode (beispielsweise besagte Raman-Spektroskopie). Von unten abgedeckt ist der Durchflusskörper 1 mit der Kanalstruktur 2 durch ein Oberflächensubstrat 10 mit einer für die vorgenannte Nachweismethode aktiven Oberfläche. Auch hier ergibt sich durch die, wie vorbeschrieben, elastische Kanalstruktur 2 bei kraft- und formschlüssiger Auflage des Oberflächensubstrats 10 eine flüssigkeitsdichte Abdeckung der Kanalstruktur. Das Oberflächensubstrat 10 wird am Grundkörper 4 durch den Befestigungsflansch 11 mit den beiden Gewindebohrungen 12 durch die zwei Schrauben 7a über die Bohrungen 25 lösbar befestigt und ist somit (wie der Durchflusskörper 1) vom Grundkörper 4 entnehm- bzw. austauschbar. Somit ist die gesamte modular aufgebaute Durchfluss-Messzelle durch wenige Handgriffe (lediglich durch Befestigung/Lösen der Schrauben 7, 7a) schnell und einfach zu montieren, demontieren und umzurüsten. Anstelle der Schrauben 7, 7a mit den Gewindebohrungen 8, 12 waren auch andere lösbare Verbindungselemente, wie Rastelemente, Snap-in- oder Bajonettverschlüsse etc. (nicht in der Zeichnung dargestellt) denkbar.In 1 an embodiment of the proposed flow measuring cell for the detection of substances in a fluid medium is shown. The flow cell consists of a flow body 1 with a channel structure 2 for the fluid medium not explicitly shown. The flow body 1 is in a recording bed 3 a downwardly and upwardly open body 4 as a framework included in this interchangeable. Covered is the flow body 1 liquid-tight through a glass plate 5 , where the channel structure 2 made of an elastic material, such as silicone, and is in positive and non-positive support of the glass plate 5 on this elastic channel structure 2 a liquid-tight cover results. The glass plate 5 is for an optical detection radiation, for example, for Raman spectroscopy (SERS), which with the necessary components for reasons of clarity also not in 1 is shown, permeable. The flow body can be loosely attached 1 with the glass plate 5 by means of a cover plate 6 , their screws 7 in threaded holes 8th of the basic body 4 to grab. Two screws 7a each grip through a hole 25 of the basic body 4 in a corresponding threaded hole 12 a mounting flange 11 , By loosening the screws 7 and removers of the cover plate 6 and the glass plate 5 can the flow body 1 from the recording bed 3 of the basic body 4 be removed, for example, for the purpose of its purification or even the exchange against a flow body with a different channel structure (see schematic representation of 4 ). A central hole 9 in the cover plate 6 works in conjunction with the glass plate 5 as a window for the unillustrated radiation of the detection method (for example said Raman spectroscopy). Covered from below is the flow body 1 with the channel structure 2 through a surface substrate 10 with a surface active for the aforesaid detection method. Again, results from the, as described above, elastic channel structure 2 with non-positive and positive support of the surface substrate 10 a liquid-tight cover of the channel structure. The surface substrate 10 gets on the body 4 through the mounting flange 11 with the two threaded holes 12 through the two screws 7a over the holes 25 releasably secured and is thus (like the Flow body 1 ) from the main body 4 removable or exchangeable. Thus, the entire modular flow measuring cell is by a few simple steps (only by fastening / loosening the screws 7 . 7a ) Quick and easy to assemble, disassemble and convert. Instead of the screws 7 . 7a with the threaded holes 8th . 12 were also other releasable fasteners, such as locking elements, snap-in or bayonet locks, etc. (not shown in the drawing) conceivable.

Über einen Einlassport 13 und einen Auslassport 14, jeweils mit Ferrule, welche jeweils in eine mit der Kanalstruktur 2 des Durchflusskörper 1 in Verbindung stehende Zuflussöffnung 15 bzw. Abflussöffnung 16 des Grundkörpers 4 eingreifen, wird der Durchfluss des in der Messzelle zu untersuchenden fluiden Mediums gewährleistet, indem dieses über den Einlassport 13, die Kanalstruktur 2 und den Auslassport 14 vorzugweise durch eine nicht dargestellte Pumpe geleitet wird. Beim Durchfluss durch die Kanalstruktur 2 des Durchflusskörper 1 wird das fluide Medium der durch das Fenster (Zentralbohrung 9 in der Deckplatte 6 im Zusammenhang mit der Glasplatte 5) der durch die Nachweismethode vorgegebenen Strahlung ausgesetzt, welche anschließend durch die Interaktion mit dem Oberflächensubstrat 10 analysiert und ausgewertet werden kann, wobei auch Interaktionen durch die anregende optische Strahlung, welche nicht im direkten Zusammenhang mit der Oberfläche stehen, auftreten können (wie z. B. keine oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) des Fluids, sondern die Raman-Streuung im klassischen Sinn, oder aber Oberflächensubstrat-unabhängige und vom Fluid erzeugte Fluoreszenz, welche zur Auswertung und Analyse genutzt werden kann.About an inlet port 13 and an outlet port 14 , each with ferrule, each one in one with the channel structure 2 of the flow body 1 related inflow opening 15 or discharge opening 16 of the basic body 4 the flow of the fluid to be tested in the measuring cell is ensured by passing it through the inlet port 13 , the canal structure 2 and the outlet port 14 is preferably passed through a pump, not shown. When flowing through the channel structure 2 of the flow body 1 is the fluid medium through the window (central bore 9 in the cover plate 6 in connection with the glass plate 5 ) exposed to the predetermined radiation by the detection method, which subsequently by the interaction with the surface substrate 10 can be analyzed and evaluated, whereby interactions by the exciting optical radiation, which are not directly related to the surface can occur (such as no surface-enhanced Raman scattering (SERS) of the fluid, but the Raman scattering in the classical sense, or surface-substrate-independent and fluid-generated fluorescence, which can be used for evaluation and analysis.

Die dargestellte Ausführungsform in 1 ist im Speziellen für mikroskopische Untersuchungen geeignet. Die Durchfluss-Messzelle wird dabei durch die Deckplatte 6 in ihrer Größe definiert.The illustrated embodiment in 1 is especially suitable for microscopic examinations. The flow measuring cell is passed through the cover plate 6 defined in their size.

In 1 ist der die Kanalstruktur 2 aufweisende Durchflusskörper 1 zur Aufnahme in den nach unten und oben offenen Grundkörper 4 als Rahmen dargestellt. Es wäre aber auch denkbar dass der Durchflusskörper 1 mit seiner oberen Abdeckung durch die Glasplatte 5 und die Deckplatte 6 sowie mit seiner unteren Abdeckung durch das Oberflächensubstrat bereits eine eigenständige Durchfluss-Messzelle bildet und jeweils einen fest mit diesem verbundenen Ein- und Ausflussstutzen für das zu analysierende fluide Medium aufweist (nicht in der Zeichnung dargestellt).In 1 is that the channel structure 2 having flow body 1 for inclusion in the up and down open body 4 shown as a frame. It would also be conceivable that the flow body 1 with its upper cover through the glass plate 5 and the cover plate 6 and with its lower cover by the surface substrate already forms an independent flow measuring cell and in each case has a fixedly connected to this inlet and outlet connection for the fluid to be analyzed (not shown in the drawing).

In 2 ist die in 1 als Explosivansicht gezeigte Durchfluss-Messzelle 9 in zusammengefügter Schnittansicht dargestellt. Das zu untersuchende fluide Medium (durch Pfeile 17 symbolisiert) mit darin enthalten und zu analysierenden Molekülen 18 wird über einen Innenkanal 19 des Einlassports 13 und die Zuflussöffnung 15 durch die Kanalstruktur 2 des Durchflusskörper 1 gepumpt (Pumpe aus Übersichtsgründen nicht dargestellt) und kann über die Abflussöffnung 16 und einen Innenkanal 20 des Auslassports 14 wieder aus der Messzelle abfließen. Beim Durchfluss durch die Kanalstruktur 2 benetzen die Moleküle 18 das Oberflächensubstrat 10 und können zu deren analytischen Auswertung beispielsweise über ein dargestelltes monochromatisches Anregungslicht 21 angeregt werden, wobei molekülspezifische Interaktionen mit der aktiven Fläche des Oberflächensubstrats 10 hervorgerufen werden (SERS-Nachweismethode). Ein entstehendes Emissionslicht 22 wird zur Analytik und zum spezifischen Nachweis der Moleküle 18 verwendet.In 2 is the in 1 as an explosive view shown flow measuring cell 9 shown in assembled sectional view. The fluid medium to be examined (by arrows 17 symbolized) with molecules contained therein and to be analyzed 18 is via an inner channel 19 the inlet port 13 and the inflow opening 15 through the channel structure 2 of the flow body 1 pumped (pump not shown for clarity) and can through the drain opening 16 and an inner channel 20 the outlet port 14 drain again from the measuring cell. When flowing through the channel structure 2 wet the molecules 18 the surface substrate 10 and can for their analytical evaluation, for example via an illustrated monochromatic excitation light 21 be stimulated, with molecule-specific interactions with the active surface of the surface substrate 10 (SERS detection method). An emerging emission light 22 is used for analysis and specific detection of the molecules 18 used.

3 zeigt als Beispiel für andere Verwendundmöglichkeiten der vorgeschlagenen Durchfluss-Messzelle deren schematischen Aufbau zur Analytik des fluiden Mediums in der Kanalstruktur 2 des Durchflusskörpers 1. Hier werden Schichtdickenänderungen, die durch Bindung der nicht explizit dargestellten Moleküle (vgl. Moleküle 18 in 2) des fluiden Mediums an auf dem Oberflächensubstrat 10 platzierten Fängermolekülen 23 hervorgerufen werden, durch reflektometrische Interferenz nachgewiesen. Im modularen Aufbau der Durchfluss-Messzelle wird ein dementsprechendes Oberflächensubstrat 10 eingesetzt bzw. ausgetauscht. Für den schematischen Aufbau sind in 3 die Deckplatte 6 und die Glasplatte 5 (vgl. 1) als optisches Fenster 24 zusammengefasst. 3 shows as an example of other uses of the proposed flow measuring cell whose schematic structure for analysis of the fluid medium in the channel structure 2 of the flow body 1 , Here are changes in layer thickness caused by binding of the molecules not explicitly shown (see. Molecules 18 in 2 ) of the fluid medium on the surface substrate 10 placed catcher molecules 23 be detected by reflectometric interference. The modular structure of the flow cell becomes a corresponding surface substrate 10 used or replaced. For the schematic structure are in 3 the cover plate 6 and the glass plate 5 (see. 1 ) as an optical window 24 summarized.

In 4 soll die multivalente Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Durchfluss-Messzelle durch die Austauschbarkeit des Durchflusskörpers 1 mit seiner Kanalstruktur 2 verdeutlicht werden. Die Deckplatte 6 und die Glasplatte 5 sind (wie in 3) als optisches Fenster 24 über dem Durchflusskörper 1 zusammengefasst. Unter dem Durchflusskörper 1 befindet sich das hier nicht näher spezifierte und für die anzuwendene Nachweismethode zu wählende Oberflächensubstrat 10. Anstelle des in der Mitte dargestellten Durchflusskörpers 1 mit seiner Kanalstruktur 2 kann im modularen Aufbau der Durchfluss-Messzelle (bei deren Ein- oder Umrüstung) beispielsweise ein links daneben dargestellter Durchflusskörpers 1a mit einer Kanalstruktur 2a oder auch ein rechts daneben dargestellter Durchflusskörpers 1b mit einer Kanalstruktur 2b eingesetzt werden. Für eine Umrüstung wird die Durchfluss-Messzelle entsprechend der Explosivansicht in 1 demontiert und mit dem entsprechend eingesetzten Durchflusskörper 1, 1a oder 1b wieder montiert. Auf diese Weise kann die Durchfluss-Messzelle universell verwendbar auf einfache Art und in kürzester Zeit auf unterschiedlichste Kanalstrukturen gerüstet bzw. umgerüstet werden, um anwendungsspezifische Flusseingenschaften in der Messzelle zu realisieren. So wären auch spezielle Kanalstrukturen, beispielsweise mit mehreren Zu- und Abflüssen sowie verschiedenartigste Gestaltung des Kanalverlaufs mit Parallel- und Mischstrukturen, Zonen unterschiedlicher Kanalbreite und Strömungsgeschwindigkeit und andere Kanalverläufe realisierbar.In 4 should the multivalent applicability of flow meter according to the invention by the interchangeability of the flow body 1 with its channel structure 2 be clarified. The cover plate 6 and the glass plate 5 are (as in 3 ) as an optical window 24 above the flow body 1 summarized. Under the flow body 1 is the here not unspecified and to be selected for the detection method to be used surface substrate 10 , Instead of the flow body shown in the middle 1 with its channel structure 2 For example, in the modular structure of the flow measuring cell (when it is being retrofitted or retrofitted), a flow body shown on the left can be seen 1a with a channel structure 2a or also a flow body shown to the right 1b with a channel structure 2 B be used. For retrofitting, the flow cell will be in accordance with the explosive view in 1 disassembled and with the corresponding inserted flow body 1 . 1a or 1b remounted. In this way, the flow measuring cell can be universally used in a simple manner and in the shortest time to be equipped or retrofitted to a variety of channel structures to realize application-specific flow characteristics in the measuring cell. So would be special channel structures, for example, with multiple inflows and outflows and diverse design of the channel profile with parallel and mixed structures, zones of different channel width and flow rate and other channel courses realized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1a 1b1, 1a 1b
DurchflusskörperFlow body
2, 2a, 2b2, 2a, 2b
Kanalstrukturchannel structure
33
Aufnahmebettreceiving bed
44
Grundkörper (Rahmen)Basic body (frame)
55
Glasplatteglass plate
66
Deckplattecover plate
7, 7a7, 7a
Schraubescrew
8, 128, 12
Gewindebohrungthreaded hole
99
Zentralbohrungcentral bore
1010
Oberflächensubstratsurface substrate
1111
Befestigungsflanschmounting flange
1313
Einlassportinlet port
1414
Auslassportoutlet port
1515
Zuflussöffnunginflow opening
1616
Abflussöffnungdrain opening
1717
Pfeile (fluides Medium)Arrows (fluid medium)
1818
Molekülmolecule
19, 2019, 20
Innenkanalinternal channel
2121
Anregungslichtexcitation light
2222
Emissionslichtemission light
2323
Fängermolekülcapture molecule
2424
optisches Fensteroptical window
2525
Bohrungdrilling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Durchfluss-Messzelle zur Analytik fluider Medien, insbesondere zum Nachweis von in diesen enthaltenen Substanzen, wobei das fluide Medium die Durchfluss-Messzelle vorzugsweise über Ein- und Ausflussstutzen in einer definierten flüssigkeitsdicht verschließbaren Kanalstruktur durchströmt und dabei einer optischen bzw. elektromagnetischen Strahlung von Nachweismethoden, wie beispielsweise (oberflächenverstärkte) Raman-Spektroskopie (SERS), Fluoreszenz, Oberflächen-Plasmon-Resonanz (SPR), reflektometrische Interferenz (RIFS), ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchfluss-Messzelle aus einem sandwichartigen modularen Aufbau eines doppelseitig mit einer oberen sowie einer unteren Abdeckung (5, 6, 24, 10) flüssigkeitsdicht verschließbaren austausch- und somit in seiner Kanalstruktur (2, 2a, 2b) veränderbaren Durchflusskörpers (1, 1a, 1b) besteht.Flow measuring cell for the analysis of fluid media, in particular for the detection of substances contained therein, wherein the fluid medium flows through the flow measuring cell preferably via inlet and outlet nozzles in a defined liquid-tight sealable channel structure and thereby optical or electromagnetic radiation of detection methods, such as For example, (surface-enhanced) Raman spectroscopy (SERS), fluorescence, surface plasmon resonance (SPR), reflectometric interference (RIFS), is exposed, characterized in that the flow-through measuring cell consists of a sandwich-type modular construction of a double-sided with an upper as well a lower cover ( 5 . 6 . 24 . 10 ) liquid-tight sealable exchange and thus in its channel structure ( 2 . 2a . 2 B ) variable flow body ( 1 . 1a . 1b ) consists. Durchfluss-Messzelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Abdeckungen des doppelseitig flüssigkeitsdicht verschließbaren Durchflusskörpers (1, 1a, 1b) vollständig oder teilweise als Oberflächensubstrat (10) für die angewendete Nachweismethode zur Untersuchung des fluiden Mediums ausgebildet ist.Flow measuring cell according to claim 1, characterized in that one of the covers of the double-sided liquid-tight sealable flow body ( 1 . 1a . 1b ) completely or partially as a surface substrate ( 10 ) is designed for the applied detection method for the examination of the fluid medium. Durchfluss-Messzelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der modulare Aufbau des die Kanalstruktur (2, 2a, 2b) aufweisenden Durchflusskörpers (1, 1a, 1b) mit seiner unteren und oberen Abdeckung (5, 6, 24, 10) bereits eine eigenständige Durchfluss-Messzelle bildet, wobei der Durchflusskörper (1, 1a, 1b) unmittelbar jeweils einen fest mit diesem verbundenen Ein- und Ausflussstutzen für das zu analysierende fluide Medium aufweist.Flow measuring cell according to claim 1, characterized in that the modular structure of the channel structure ( 2 . 2a . 2 B ) having flow body ( 1 . 1a . 1b ) with its lower and upper cover ( 5 . 6 . 24 . 10 ) already forms an independent flow measuring cell, wherein the flow body ( 1 . 1a . 1b ) directly each having a firmly connected to this inlet and outlet connection for the fluid to be analyzed. Durchfluss-Messzelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskörper (1, 1a, 1b) zum Zweck der Austauschbarkeit in einem Rahmen (4) mit Ein- und Ausflussstutzen (13, 14, 15, 16) für das zu analysierende fluide Medium aufgenommen ist, wobei die Verbindungen zwischen dem Durchflusskörper (1, 1a, 1b) sowie jeweils den Ein- und Ausflussstutzen (13, 14, 15, 16) des Rahmens (4) trennbar ausgestaltet sind.Flow measuring cell according to claim 1, characterized in that the flow body ( 1 . 1a . 1b ) for the purpose of interchangeability in a framework ( 4 ) with inlet and outlet connection ( 13 . 14 . 15 . 16 ) is received for the fluid medium to be analyzed, wherein the connections between the flow body ( 1 . 1a . 1b ) and in each case the inlet and outlet connection ( 13 . 14 . 15 . 16 ) of the frame ( 4 ) are designed separable. Durchfluss-Messzelle gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Oberflächensubstrat (10) ausgebildete Abdeckung mit einer Beschichtung versehen ist, welche für die Analytik des fluiden Mediums mit demselben chemisch und/oder physikalisch interagieren kann.Flow measuring cell according to claim 2, characterized in that the surface substrate ( 10 ) formed cover is provided with a coating which can interact with the same chemically and / or physically for the analysis of the fluid medium. Durchfluss-Messzelle gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Abdeckungen ein flüssigkeitsdichtes Fenster (5, 6, 24) für die Strahlung der angewendeten Nachweismethode aufweist.Flow measuring cell according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the covers a liquid-tight window ( 5 . 6 . 24 ) for the radiation of the applied detection method. Durchfluss-Messzelle gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (5, 6, 24) mit einer Beschichtung versehen ist, welche für die Analytik des fluiden Mediums mit demselben chemisch und/oder physikalisch interagieren kann.Flow measuring cell according to claim 6, characterized in that the window ( 5 . 6 . 24 ) is provided with a coating which can chemically and / or physically interact with it for the analysis of the fluid medium. Durchfluss-Messzelle gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (5, 6, 24) zum Zweck der Änderung der Fensterwirkung und/oder der Interaktion mit dem fluiden Medium, insbesondere hinsichtlich der angewendeten Nachweismethode, in der Abdeckung (5, 6, 24) austauschbar ausgebildet ist.Flow measuring cell according to claim 6, characterized in that the window ( 5 . 6 . 24 ) for the purpose of changing the window effect and / or the interaction with the fluid medium, in particular with regard to the applied detection method, in the cover ( 5 . 6 . 24 ) is designed exchangeable. Durchfluss-Messzelle gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächensubstrat (10) in einer der Abdeckungen des Durchflusskörpers als austauschbares teilweises Oberflächensubstrat ausgebildet ist.Flow measuring cell according to claim 2, characterized in that the surface substrate ( 10 ) is formed in one of the covers of the flow body as an exchangeable partial surface substrate.
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