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Als Totalanalysesysteme (TAS) werden Geräte bezeichnet, welche komplette chemische Analysen eigenständig ausführen. Die Einführung solcher Systeme ermöglicht einen effizienteren Arbeitsablauf in Analyselaboren, da beispielsweise die Probenmanipulation, Aufreinigung und die physikalisch-/chemische Analyse automatisiert in einem Arbeitsgang durchgeführt werden können. Die speziellen Mikrototalanalysesysteme benötigen geringere Probemengen im $\mu$L- Bereich. Durch Kontamination, Agglomeration oder einem Verschluss etwaiger Kanäle in mikrofluidischen Totalanalysesystemen kann es zu einem kompletten Systemausfall kommen. Eine Alternative bildet die akustische Levitation, um derartige Störfälle durch gänzlichen Verzicht auf Gefäße und Wandkontakte gezielt zu reduzieren. Damit die akustische Levitation erfolgreich in Mikrototalanalysesystemen Anwendung finden kann, bedarf es der technischen Weiterentwicklung von Analysemethoden und Kopplungstechniken. In der vorliegenden Arbeit wird das Hauptaugenmerk auf die Kopplung von Levitationstechnik und Massenspektrometrie gelegt. Darüber hinaus wurden spektroskopische Experimente durchgeführt, welche auf Totalreflektionen innerhalb der Tropfen beruhen. Die besonders gute Reflektion hängt damit zusammen, dass sich die Phasengrenze zwischen Luft und Flüssigkeit im Schwebezustand durch molekulare Wechselwirkungen ständig erneuert und keine produktionsbedingte raue Oberfläche aufweist. Die Kombination aus automatischer Tropfengenerierung, Spektroskopie sowie der entwickelten Methode zur Ionenerzeugung aus dem Probevolumen und der massenspektrometrischen Analyse bilden die Grundlage eines neuartigen Mikrototalanalysesystems für geringe Probemengen. As a total analysis system (TAS) an instrument is called which carries out complete chemical analysis procedures independently. The introduction of such systems offers a more efficient workflow in analytical laboratories because the sample manipulation, purification and the actual automated analysis can be carried out in one single operation. Specialized and already existing micro total analysis systems require currently a small amount of sample in the $\mu$L range. Owing to contamination, agglomeration and thus cross-secion reduction of incorporated channels in micro fluidics total analysis systems it can lead to a complete system interruption. Hence, the implementation of acoustic levitation in these systems is interessting alternative in order to avoid such kind of problems by abandoning vessels and wall contacts completely. To ensure acoustic levitation in micro total analysis systems can be successfully applied, technical development of analytical methods and coupling techniques is required. In the present work, the coupling of levitation technology and mass spectrometry is the prioritized topic but, in addition, spectroscopic experiments based on total reflections within the levitated droplet are as well realized in order to gain process insights. The particularly good reflection at the freely levitated droplet's circumference is due to the fact that the phase boundary between air and liquid is renewed by molecular interactions constantly and has no production-related rough surface. The combination of automated droplet generation, spectroscopy as well as the developed method for ion generation from the sample volume and mass spectrometry forms the basis of a novel micro total analysis system for small sample quantities.

The aim of this dissertation was the development of mass spectrometric assays for the quantitation of therapeutic drugs and drugs of abuse in body fluids. New purification and separation techniques were used and their benefit on the performance of the assay was shown in comparison to established sample preparation and separation methods. Three representative pharmacologically active substances, including their metabolites and structurally similar compounds were chosen for this study: acetaminophen, a common analgesic and antipyruvic drug, and two cardiac glycosides, namely digoxin and digitoxin. Two LC-MS/MS methods were established for the quantitation of these analytes in serum and plasma. Both assays were validated and results for patient samples were compared to other laboratories for the main target substances. In a next step, analysis time reductions and automation of the analysis using new purification and separation technologies was investigated. An alternative sample preparation method using magnetic microparticles as extraction support was established for acetaminophen, which allowed specific and automated extraction of the target substances. The potential of differential ion mobility spectrometry (DMS) as an alternative separation method in comparison to high performance liquid chromatography was shown by means of digitoxin and three metabolites. This assay allowed a 10-fold speed increase while maintaining similar performance as compared to the conventional LC-MS/MS assay. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung massenspektrometrischer Verfahren zur Gehaltsbestimmung von Wirkstoffen und Drogen in Körperflüssigkeiten. Im Besonderen wurden dabei neue Technologien für die Aufreinigung und Trennung der Analyten untersucht und Vorteile zu konventionellen Methoden aufgezeigt. Als Beispiele dienten drei Substanzen und deren Metaboliten sowie strukturähnliche Substanzen: Acetaminophen, ein weit verbreitetes Analgetikum, und zwei Herzglykoside, Digoxin und Digitoxin. Zwei Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie Methoden basierend auf konventionellen Probenvorbereitungs- und Trennmethoden wurden entwickelt, welche die Quantifizierung aus Serum und Plasma ermöglichten. Nach erfolgreicher Validierung dieser Methoden erfolgte ein Vergleich mit anderen Laboratorien basierend auf Patientenkollektiven. In einem nächsten Schritt wurde die mögliche Beschleunigung und Automatisierung der Messsysteme untersucht. Eine Aufarbeitung mit magnetischen Mikropartikeln ist eine schnelle und automatisierbare Alternative für die Extraktion von Serumproben, wie am Beispiel des Acetaminophens bewiesen werden konnte. Das Potential der Ionenmobilitätstrennung konnte beispielhaft für Digitoxin und drei seiner Metabolite demonstriert werden. Dazu wurde eine differentielle Mobilitätsspektrometrie Methode ohne chromatographische Trennung entwickelt, die eine zehnfache Beschleunigung der Messung bei gleichbleibender Leistung erlaubte.