CH627279A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrophorese-Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Frühere Elektrophorese-Einrichtungen verwenden Zellu-I0 loseazetat als Träger für die Proben, die voneinander getrennt und analysiert werden sollen. Dabei wird eine gesteuerte Dehnvorrichtung verwendet, um die Membran gespannt und parallel zur Basis der Einheit zu halten, ohne dass die Mitte der Membran unterstützt würde. Diese Anordnung verhindert ein FIüs-15 sigkeitsbecken und sorgt für ein gleichförmiges Mischungsverhältnis auf der Membran. Die bekannten Einrichtungen sehen weiterhin eine Anzeigeeinrichtung vor, die halbautomatisch arbeitet, um individuell acht Proben in einer Reihe in einer von drei verschiedenen Lagen relativ zur Kathode und Anode auf 20 die Membran aufzubringen, und sie gleichzeitig der Elektrophorese zu unterziehen.

Ein Nachteil dieser Anordnung ist es, dass die Vorrichtung zum Halten der Proben in einem Zeitpunkt lediglich die Proben «eins» liefert, was zeitraubend ist und die ersten zugeführten 25 Proben einer örtlichen Diffusion und Beweglichkeit infolge von Konvektionsströmen während der Zeit aussetzt, in der nachfolgende Proben zugeführt werden. Dieser Nachteil wird problematisch, wenn bei der vergleichenden Elektrophorese von unbekannten Substanzen eine hohe Auflösung notwendig ist. 30 Ein Beispiel einer derartigen Elektrophorese-Einrichtung ist im US-Patent 3 317 418 beschrieben, das am 2. Mai 1967 herausgegeben wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der obengenannten, bekannten Elektrophorese-Ein-35 richtungen zu vermeiden, und eine rasche, einfache und zuverlässige Elektrophorese mit hoher Auflösung zu erzielen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü-40 chen dargestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt längs einer Linie parallel zur 45 Scheidewand (23) von Fig. 2E,

Fig. 2A—2E vergrösserte Aufrisse der Elektrophorese-Einrichtung von Fig. 1, wobei die Vorrichtung zum Halten mehrerer Proben, der Plexiglasdeckel, der Zwischendeckel, der Membranhalter und der Behälter für die Elektrolytlösung dargestellt 50 sind,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 2C gezeigte Abdek-kung,

Fig. 4A und 4B eine Draufsicht und einen Aufriss eines Probenhalters, der bei der Vorrichtung gemäss Fig. 2A verwen-55 det werden kann,

Fig. 5 A und 5B eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer temperaturgesteuerten Platte zur Verwendung bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 und 2,

Fig. 6A und 6B eine Detailansicht und die Ansicht des En-60 des einer Behältermündung gemäss Fig. 2A,

Fig. 7A und 7B eine Vorderansicht, bzw. ein Längsschnitt einer der in Fig. 2E dargestellten Elektroden,

Fig. 8 eine Vorderansicht des in Fig. 2E dargestellten Behälters mit der temperaturgesteuerten Platte von Fig. 5 A an der 65 vorgesehenen Stelle,

Fig. 9 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung, wobei die elektrische Verbindung zu den Elektroden dargestellt ist, und

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Fig. 10 eine Darstellung verschiedener Proben auf einer Membran, wobei die erfindungsgemässe Einrichtung verwendet wird.

In der Zeichnung enthält eine Elektrophorese-Einrichtung einen Behälter 10 für eine Elektrolytlösung. Innerhalb des Behälters sind feste Umlenkplatten 19, entfernbare Umlenkplatten 24, eine Scheidewand 23 und Rahmenelektroden 26,28 angeordnet, die sich von Schlitzen in der Innenwand 8 bis zu Schlitzen in der Innenwand 9 erstrecken. Ein Membranhalter 14 sitzt auf der Scheidewand 23 und auf zwei der entfernbaren Umlenkplatten 24 auf. Ein Kanal 20 des Membranhalters 14 spreizt das obere Ende der Scheidewand 23. Der Membranhalter 14 weist Klammern 21,22 sowie Zähne 18 auf. Die Zähne stehen mit Öffnungen in einer Membran 16 im Eingriff und halten den zentralen Abschnitt der Membrane gespannt. Die Enden der Membran 16 sind in die Elektrolytlösung eingetaucht (nicht gezeigt). Die Membran muss aus einem Material bestehen, das als «Docht» für die Elektrolytlösung zu allen Bereichen der Membran wirkt und die Membran in einem gesättigten Zustand hält. Ausserdem muss die Membran genügend fest sein, um der Kraft der Zähne Stand zu halten, wenn die Membran benetzt wird. Die Membran kann beispielsweise aus Zelluloseazetat, Papier oder Cellogel hergestellt sein. Eine Membran aus Zelluloseazetat kann aufgehoben und als dauernde Aufzeichnung der Analyse aufbewahrt werden - ein wichtiger Faktor in der Gerichtsmedizin.

Eine Vorrichtung zum Halten mehrerer Proben 30 passt in die Abdeckung 12 und weist zwei Füsse 33,34 auf. Der Fuss 34 hat einen vorstehenden Zählstift 38 und der Stift 33 einen vorspringenden Laufstift 35. Der Stift 38 und der Laufstift 35 sind so ausgelegt, dass sie in einen Laufstiftschlitz bzw. in Zählschlitze an einer der Abdeckplatten von Fig. 3 oder den Probenhalter von Fig. 4 passen.

Die Abdeckung 12 enthält Stecker 11 und Buchsen 13, die mit dem Elektrodendraht 29 über Federverriegelungen 15 bzw. 17 an der Rahmenelektrode 26 einen Kontakt herstellen. Wenn die Abdeckung 12 vom oberen Ende des Behälters 10 entfernt ist, so wird die elektrische Verbindung zum Elektrodendraht 29 infolge der Federverriegelungen unterbrochen.

Der Elektrodendraht 29 ist in den Fig. 7A und 7B detaillierter dargestellt. Ein Platindraht 29 läuft um den aufgeschlitzten Rand der Rahmenelektrode 26. Der Draht ist mit Metallkontakten 25 und 27 verbunden, die zu den Federverriegelungen 15 und 17 gemäss Fig. 1 einen Kreis schliessen. Wie in Fig. 2E dargestellt, sind die zwei Rahmenelektroden 26 und 28 im Behälter 10 angeordnet, der an seinen Wänden Schlitze aufweist, um die Rahmenelektroden aufzunehmen.

Gemäss Fig. 2 A weist die Vorrichtung zum Halten mehrerer Proben mehrere Probenbehälter 39 auf, die so ausgelegt sind, dass sie eine im Detail in Fig. 6 gezeigte Probe halten.

Die Probenbehälter 39 werden durch mehrere Blattfedern 45 individuell in ihrer Lage festgehalten. Ein Auslöseknopf 40 weist einen langen Arm 41 auf, der sich quer durch die parallelen Blattfedern 45 hindurch erstreckt. Wenn der Auslöseknopf 40 nach unten gedrückt wird, werden alle Blattfedern derart ausgelöst, dass alle Probenbehäler 39 frei werden und zu tropfen beginnen. Der Auslöseknopf 40 weist eine Nut 42 auf, in welche ein Sperriegel 44 einschiebbar ist, um den Auslöseknopf in der unteren oder niedergedrückten Stellung festzuhalten. Wenn die Vorrichtung zum Halten mehrerer Proben nicht verwendet wird, kann ein Schutzdeckel 31 aus Plexiglas über den Deckel 12 gestülpt werden, wie inFig. 2B gezeigt ist.

Gemäss Fig. 6A und 6B enthält die Behältermündung 46 eine Kapillaröffnung 47 zum Halten der Probenflüssigkeit. Die Kapillarmündung 46 wird durch zwei federgespannte, mit einem Spaltkopf versehene Bolzen 49 in ihrer Stellung gehalten, so dass die Behältermündung leicht entfernt werden kann.

Die Behältermündung 46 kann in ihrer Länge oder Breite modifiziert werden, um den Betrag der festgehaltenen Probenmenge zu ändern oder mehr als eine Stelle der Vorrichtung auszufüllen.

Gemäss Fig. 2D ist der Membranhalter 14 aus einem Stück 5 aus geformtem, flexiblem Plastikmaterial hergestellt, und mit Zähnen 18 versehen, die nach innen gebogen werden können, um in entsprechende Öffnungen der Menbran 16 einzugreifen. Beim Loslösen übt der Halter 14 Dehnungskräfte auf die Membran aus und hält sie dadurch fest gespannt. Um ein Einreissen io der Membran zu vermeiden, sind die Zähne 18 vorzugsweise als halbzylindrische oder zylindrische Vorsprünge ausgebildet, und die Öffnungen der Membran 113 gemäss Fig. 10 sind kreisförmig.

Gemäss Fig. 3 weist die Zwischenabdeckung 12 einen Hebel 15 50 zur visuellen Nivellierung der gesamten Einrichtung auf. Es sind ein Schlitz 52 und Öffnungen 54 vorgesehen, um den Laufstift 35 und den Zählstift 38 der gesamten Einrichtung 30 aufzunehmen. Die Schlitze 56 ermöglichen einen Durchgang der Behältermündungen 46, wenn die Probenbehälter 39 niederge-20 drückt sind, sei es individuell oder gemeinsam infolge des Auslöseknopfes 40.

Die zehn parallelen Behältermündungen 46 können durch einen der Schlitze 56 hindurchgehen, abhängig davon, welcher Schlitz gewählt wird, wobei man den Zählstift 38 an der gesam-25 ten Einrichtung 30 in eine der Öffnungen 54 einrastet.

Gemäss Fig. 4A und 4B weist ein Probenhalter 60 eine Gummiabdichtung 62 auf, um eine Plexiglas-Abdeckplatte 64 abzudecken, die über dem Probenhalter angeordnet werden kann. Der Probenhalter weist einen Schlitz 66 und Öffnungen 3o 68 zur Aufnahme des Laufstiftes 35 und des Zählstiftes 38 der gesamten Einrichtung zum Halten mehrerer Proben auf.

Der Probenhalter 60 hat mehrere Vertiefungen 70 für die Proben, die in Reihen angeordnet sind, entsprechend den Öffnungen (AF). Jede Reihe enthält zehn Stifte derart, dass jede 35 Behältermündung 46 im Stande ist, in eine entsprechende Vertiefung einzutreten.

Der Probenhalter weist ausserdem eine Abflussrinne 72 und eine Löschblattrinne 74 auf, um die Proben abzuführen und aufzusaugen.

40 Gemäss Fig. 5A und 5B wird für den Membranhalter 14 eine temperaturgesteuerte Platte 80 eingesetzt, wenn ein Gelmedium gewünscht wird. Die Platte weist Halteeinrichtungen 82,84, 86, 88 zur Aufnahme und zum Halten eines Vierecktroges auf, der ein Gelmaterial enthält. Beispielsweise kann beim 45 Nachweis von Fettprotein (Lipoprotein = Lp) ein Agarose-Gel verwendet werden. Durch einen feuchten Docht in Dochtaus-nehmungen 90,92 kann zwischen dem Gel und der Elektrolytlösung ein elektrischer Kontakt hergestellt werden. Eine temperaturgesteuerte Flüssigkeit wird vom Behälter 99 in den Einlass 50 100 der Platte gepumpt. Nachdem die Flüssigkeit durch den Plattenkanal 98 hindurch geführt wurde, verlässt sie diese über den Auslass 102 und kehrt zum Behälter 99 zurück.

Gemäss Fig. 8 ist die temperaturgesteuerte Platte 80 innerhalb des Behälters 10 in ihrer Lage dargestellt. Ein Vierecktrog 55 103, der ein Gel 104 enthält, ist auf der Platte 80 angeordnet und wird durch Halteeinrichtungen 82, 84 in seiner Stellung festgehalten. Der Vierecktrog wird vorzugsweise aus Material hergestellt, das elektrisch isoliert und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Darüberhinaus muss der Vierecktrog gegenüber 60 den Elektrolyten inert sein. Da die Platte so ausgelegt ist, um einen Vierecktrog oder Quadrattrog aufzunehmen, ist eine Drehung des Gelmediums um 90 ° möglich. Man erhält dadurch eine grössere Auflösung, indem man zwei senkrecht zueinander stehende Wanderungen auf dem Gel 104 durchführt, indem 65 man den Rechteck- oder Quadratdruck nach der ersten Wanderung um 90 ° dreht.

Über Dochte, 106,108, die am Rand des Gels aufliegen, und durch Ausnehmungen 90, 92 hindurch zum Elektrolyt füh

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ren, wird ein Kontakt mit der Elektrolytlösung hergestellt. Der Behälter 10 hat Dochthalter 110 und 111 zum Festhalten des unteren Endes jedes Dochtes innerhalb der Elektrolytlösung. Die Dochthalter verhindern ein Herausgleiten der Dochte aus dem Gel und halten sie in einer Lage fest, dass sie mit dem Gel über die Oberfläche hinweg in Berührung stehen. Durch die Ausrichtung des Dochtes wird das Auftreten eines Kontaktgradienten vermieden. Die Dochte 106,108 können beispielsweise aus Filterpapier oder Kunstschwamm hergestellt werden.

Während des Elektrophorese-Prozesses hat der durch das Gel 104 hindurchfliessende elektrische Strom eine Erwärmung zur Folge, die in das Gel abgeleitet werden muss. Die Wärme-konvektion innerhalb des Gels verursacht eine Neigung zur Verbreiterung der einzelnen Bereiche und verursacht Fehler. Diese Erweiterung der Bereiche wird dadurch vermieden, dass man eine Flüssigkeit durch die Platte 80 hindurchschickt, die eine Temperatur unter der Umgebungstemperatur auweist. Bei einigen Messungen erwies sich z. B. eine Plattentemperatur von 4 °C als geeignet. Beim Nachweis des Isoenzyms erhitzt man üblicherweise das Gel auf etwa 37 °C, nachdem der Elektrophorese-Strom abgeschaltet ist, und gibt dem Gel Chemikalien zu, die nur mit dem speziellen Enzym eine Reaktion zeigen, das gesucht ist. Nach der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Nachweis des Isoenzyms stattfinden, während der Geltrog auf der Platte 80 bleibt. Während der Wanderung innerhalb des Elektrophorese-Vorgangs wird eine Flüssigkeit mit einer Temperatur unter der Umgebungstemperatur durch die Platte 80 hindurchgeschickt. Danach wird nach dem Entfernen der Elektrizität eine Flüssigkeit mit einer Temperatur höher der Umgebungstemperatur durch die Platte 80 hindurchgeschickt, um die Anzeige des gewünschten Enzyms zu verbessern.

In Fig. 9 ist eine Draufsicht der Abdeckung 12 dargestellt, mit Ausschnitten, welche die Stecker 11 und die Buchsen 13

zeigen. Auf diese Weise können ähnliche Einrichtungen durch Einfügen der Stecker 11 einer Vorrichtung in die Buchsen 13 einer daneben liegenden Einrichtung elektrisch miteinander verbunden werden.

s In Fig. 10 zeigt das Muster 109 die Anordnung der Proben auf der Membrane 16, wenn sie gleichzeitig zugeführt werden. Das Muster 112 zeigt, wie die Proben ausgerichtet werden, falls der Probenbehälter angezeigt wird, nachdem jeder der aufeinanderfolgenden Probenbehälter niedergedrückt wurde. Die io Öffnungen 113 in der Membran stehen mit Zähnen 18 innerhalb des Membranhalters 14 im Eingriff.

Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung auf eine Elektrophorese-Einrichtung mit einer Vorrichtung zum Halten mehrerer Proben dafür. Die Elektrophorese ist ein physikalischer 15 Vorgang, bei dem elektrisch geladene Moleküle und Kolloid-Teilchen unter Gleichstromfluss längs eines Gels oder einer Membran wandern, die mit einem Elektrolyt angefeuchtet sind. Bei Verwendung einer Membran wird ihr Mittelteil horizontal über einem Elektrolytbehälter gespannt gehalten, während die 20 Enden der Membran in den Elektrolyten herabhängen. Bei Verwendung eines Gels wird dieses in einen Rechtecktrog eingebracht, der auf einer Kühlplatte angeordnet ist, wobei Dochte den Kontakt mit dem Elektrolyten herstellen.

Die Vorrichtung zum Halten mehrerer Proben wirkt mit 25 dem Behälter zusammen, um den Benutzer zu ermöglichen, entweder einen einzelnen Knopf zu drücken, um mehrere Proben gleichzeitig auf das Gel oder die Membran anzulegen, oder getrennt einen oder mehrere Probenbehälter durch Drücken eines separaten Knopfes für jeden Probenbehälter niederzudrücken. 30 Durch Durchführung zweier zueinander senkrechter Wanderungen in einem Rechteck- bzw. Quadrat-Geltrog, wobei man den Trog nach der ersten Wanderung um 90 ° dreht, wird eine höhere Auflösung erzielt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

627 279 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrophorese-Einrichtung zum Analysieren von Proben, gekennzeichnet durch

- einen Behälter (10) für Elektrolytlösung,

- einen Träger (14, 80,103) für ein die Elektrolytlösung aufnehmendes Kontaktmedium (16,104),

- einen Halter (30) zur Halterung mehrerer, je einzeln niederdrückbarer Probenbehälter (39), die je mit einer Probenbe-hälter-Mündung (46) zur Aufnahme einer Flüssigkeitsprobe der zu analysierenden Flüssigkeit versehen sind,

- eine Abdeckung (12) für den genannten Behälter (10) mit Schlitzen (56) zur Aufnahme je einer Reihe von Probenbehälter-Mündungen (46), und

- ein Auslösemittel (40,45) auf dem Halter (30) zur gleichzeitigen Auslösung der Reihe von Probenbehältern (39), um alle Probenbehälter (39) gleichzeitig auf das Kontaktmedium (16,104) hinunterfallen zu lassen.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösemittel eine Anzahl Federelemente (45) aufweist, mit denen je ein Probenbehälter (39) unter Federdruck in einer Ausgangsstellung gehalten ist.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn- -zeichnet, dass das Auslösemittel wenigstens einen auf die Federelemente (45) wirkenden Auslöseknopf (40) umfasst, derart, dass beim Niederdrücken die Probenhalter (39) gleichzeitig freigegeben werden.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (12) neben den genannten Schlitzen (56) zur Aufnahme der Probenbehälter-Mündungen (46) noch Öffnungen (54) zur Aufnahme eines am Halter (30) angeordneten Zählstiftes (38) aufweist.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen separaten Probenhalter (60) zur Bereitstellung von Flüssigkeitsproben mit mehreren Reihen von Vertiefungen (70) für die Aufnahme je einer Flüssigkeitsprobe sowie mit einer Anzahl Zählöffnungen (68) zur Zusammenwirkung mit auf dem Halter (30) angeordneten Zählstiften (38), derart, dass der Halter (30) auf die Vertiefungen einer Reihe gesetzt werden kann, um die Flüssigkeitsproben durch Kapillarwirkung aus den Vertiefungen (70) durch die Probenbehälter-Mündungen (46) in den Probenbehälter (39) aufzunehmen.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der separate Probenhalter (60) eine Abflussrinne (72), eine Löschblattrinne (74) mit je einer Zählöffnung (68) aufweist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (14) für das Kontaktmedium (16,104) ein einstückiges, im wesentlichen U-förmiges, mit vorstehenden Zähnen (18) versehenes Element ist, von dem die Zähne (18) mit Öffnungen (113) im Kontaktmedium (16) korrespondieren.

8. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (30) zur Halterung mehrerer Probenbehälter (39) eine temperaturgesteuerte Platte (80) mit ebener Oberfläche zur Aufnahme eines viereckigen Troges (103) ist, in dem das Kontaktmedium (104) enthalten ist, und dass Halterungen (82,84,86,88) zur Halterung des Troges (103) in einer ersten und einer von dieser um 90 ° gedrehten Stellung vorhanden sind.

9. Einrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter für Elektrolytlösung (10) an der Innenseite Halteeinrichtungen (110,111) zum Haltern der Enden von Dochten (106,108) enthält, welche Dochte sowohl mit dem Kontaktmedium (16,104) in Kontakt stehen, als auch in die im Behälter (10) befindliche Elektrolytlösung eintauchen.

10. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (12) mit ersten elektrischen Anschlüssen (11) für eine Verbindung mit einer Stromquelle und mit zweiten elektrischen Anschlüssen (13) für eine Verbindung zu einer weiteren Einrichtung versehen ist.