Automatisierte Reaktionsüberwachung und -beeinflussung mit Mikrocontrollern auf dem Weg zum "Internet of Lab"
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Zur Durchführung einer chemischen Reaktion, insbesondere in der Mikrofluidik, sind viele Komponenten, wie Pumpen, Reaktoren, Thermostaten, Phasentrenner oder Probensammler, erforderlich. Mit Hilfe von marktüblichen Mikrocontrollern, beispielsweise mit ARM-Architektur, lassen sich eine Vielzahl dieser Komponenten digital vernetzen. Mehrere mikrocontrollergesteuerte Geräte werden von einem PC als zentrale Einheit gesteuert. Dieser ist dazu in der Lage, alle notwendigen Aktoren (Pumpen, elektrochemische Zellen, Phasentrenner, Probensammler, Analysegeräte usw.) autonom zu steuern. Die Controller-Intelligenz kann zum Screening von Reaktionsparametern und zur Optimierung der Reaktion während des Betriebs verwendet werden. Vor allem in tröpfchenbasierten Systemen besteht darüber hinaus die Notwendigkeit, die Tröpfchen über den gesamten Reaktionsablauf automatisiert zu überwachen, individuell behandeln zu können und während der Reaktionsaufarbeitung von der kontinuierlichen Phase zu trennen. Herkömmliche Phasentrenner sind nicht dazu in der Lage, variable Mischungsverhältnisse zu trennen, wie dies bei auf Tröpfchen basierenden Systemen notwendig ist. Hierfür kommt ein mit einem Mikrocontroller ausgestatteter autonomer Phasentrenner zum Einsatz. Durch die Verknüpfung aller Sensoren und Aktoren des Systems mit einer zentralen Steuerungseinheit und deren Bedienmöglichkeit über das Internet entsteht das sogenannte Internet of Lab, welches ressourcenschonend zur Optimierung chemischer Reaktionen eingesetzt wird.