DE1598109C - Tragerfreier elektrophoretischer Trennapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit kontinuierlicher Strömung arbeitenden trägerfreien elektrophoretischen Trennapparat, bestehend aus zwei einen Elektrophoresezwischenraum bildenden, durch Distanziermittel im nahen Abstand voneinander gehaltenen Platten, einer Zuführungseinrichtung zur Einführung der zu untersuchenden Substanz in den den Elektrophoresezwischenraum durchströmenden Elektrolytenfilm und einer stromabwärts von der Zuführungseinrichtung positionierten Entnahmeeinrichtung zur Entnahme des Bandes der abzutrennenden Komponente der Probensubstanz, wobei die zu untersuchende Probensubstanz an verschiedenen gewählten

ίο Stellen entlang der Breite des Elektrolytenfilms einführbar ist.

Bei einem bekannten Trennapparat dieser Art (Glas- und Instrumentenkunde, 8. Jahrgang, Heft 12, 1964, Seite 826) wird der Elektrolytenfilm an der Oberkante des Trennapparates mittels einer Vielzahl über die Breite des Trennapparates gleichmäßig verteilter Schläuche zugeführt, von denen jeder an eine keilförmige, in den Elektrophoresezwischenraum führende Einmündung angeschlossen ist. Zur Einführung der Probensubstanz sind unterhalb dieser keilförmigen Einmündungen in der Vorderplatte des Trennapparates mehrere quer über den Elektropho- sresezwischenraum verteilte öffnungen vorgesehen. £ Zur Abführung der gewünschten Probenkomponente aus dem unteren Teil des Elektrophoresezwischenraums sind an der Unterkante des Trennapparates mehrere Entnahme-Röhrchen nebeneinander angeordnet. Würde man bei einem derartigen Trennapparat an demselben Eritnahmeröhrchen nacheinander verschiedene Probenkomponenten entnehmen wollen, um z.B. eine vermutete Komponte zu suchen, ohne das in dem Elektrophoresezwischenraum herrschende elektrische Feld zu ändern, so müßte man in relativ umständlicher Weise von einer Probensubstanz-Zuführungsstelle zur nächsten übergehen.

Auf dem Gebiet der Papierelektrophorese ist es ferner bekannt, eine Zuführungseinrichtung für die Probensubstanz vorzusehen, die zwecks Ausrichtung auf einen in dem Filterpapier befindlichen Zuführlappen kontinuierlich verstellbar ist. Bei dieser Anordnung ist der Ort der Probenzuführung in erster Linie durch den Zuführlappen bestimmt, d. h. im wesentlichen festgelegt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, V einen elektrophoretischen Trennapparat der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in einfacher Weise an derselben Entnahmestelle nacheinander verschiedene Probenkomponenten entnommen werden können, um z. B. eine vermutete Probenkomponente zu suchen oder eine relativ schnelle qualitative Bestimmung aller vorhandenen Probenkomponenten einer Probensubstanz vornehmen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das offene Ende der Probensubstanzzuführungsleitung sich in den Elektrophoresezwischenraum erstreckt und dort quer zu der laminaren Elektrolytenströmung kontinuierlich verschiebbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Trennapparat ist es möglich, durch Verschieben des Ausganges der Zufüh rungsleitung quer zu der laminaren Elektrolytenströmung die Komponentenbänder der Probensubstanz an derselben Entnahmestelle nacheinander vorbeiziehen zu lassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen von oben gesehenen Horizontalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Trennapparat,

F i g. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 2,

Fig.4 einen Querschnitt durch eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform; und

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 werden zwei im wesentlichen ebene Platten 100 und 102, deren Trageinrichtung hier nicht gezeigt ist, im wesentlichen parallel zueinander gehalten, so daß ihre Hauptflächen einander zugekehrt sind. Die Platten 100 und 102 werden von Abstandhaltern in Form von Dichtungen 104 und 105 im Abstand voneinander gehalten. Diese Abstandshalter 101, 105 sind in der Nähe der Enden der Platten 100, 102 zwischen diesen angeordnet. Die Platten 100 und 102 können aus Glas oder einem anderen geeigneten elektrisch isolierenden Material und die Abstandshalter 104 und 105 aus Gummi oder einem ähnlichen Material bestehen.

Die Abstandhalter 104 und 105 sind so ausgebildet, daß sie zwischen den Platten 100 und 102 einen Arbeitsraum 106 begrenzen. In dem in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Arbeitsraum 106 einen oberen Teil 108 in Form eines umgedrehten Y. Dieser Y-förmige Teil 108 hat einen fächerförmigen Bereich 108 a, einen schmalen oberen Bereich 108 b in Form eines Kanals mit parallelen Seiten und an dessen oberem Ende einen abgerundeten Scheitel 108 c. Der untere Teil 110 des Arbeitsraumes 106 ist V-förmig und hat ein unteres Ende 110 a. Zwischen dem oberen Teil 108 und dem unteren Teil 110 ist ein mittlerer Teil 112 vorgesehen, der von den Seitenrändern der Platten 100 und 102 begrenzt ist und im wesentlichen parallele Seiten hat.

Der Arbeitsraum 106 wird mit einem Elektrolyten über ein Rohr 114 gespeist, das in der Platte 102 in einem Loch 116 montiert ist, das sich an dem Scheitel 108 c des Y-förmigen Teils 108 befindet. Von dem Scheitel 108 c breitet sich der Elektrolyt fächerförmig aus und fließt dann in im wesentlichen parallelen Strömungslinien längs des schmalen Kanals 108 b, worauf er sichin dem fächerförmigen Bereich 108 a wieder ausbreitet und dann in dem mittleren Teil 112 in im wesentlichen parallelen Strömungslinien weiter abwärtsfließt. Nach dem Erreichen des V-förmigen unteren Teils 110 konvergieren die Strömungslinien zu dem unteren Ende 110 a. Zum Abziehen des Elektrolyten dient ein Rohr 118, das in einem Loch 120 in der Platte 102 montiert ist. Durch das Einleiten des fließenden Elektrolyten an einer einzigen Stelle erhält man eine gleichmäßige, laminare Strömung. Dies wird noch dadurch unterstützt, daß der Elektrolyt an einer einzigen Stelle abgezogen wird.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die ein elektrisches Potentialgefälle an den Elektrolytstrom anlegt, der durch den Arbeitsraum 106 fließt. Zu diesem Zweck kann auf beiden Seiten des Arbeitsraumes 106 je eine Elektrodenanordnung 122 vorgesehen sein, die ein Gehäuse 124 besitzt, das eine langgestreckte Kammer 126 bildet, in der eine Drahtelektrode 128 angeordnet ist. Das Gehäuse 124 ist außerhalb einer ionendurchlässigen Sperre 130 angeordnet, die sich zwischen dem Gehäuse 124 und den Seitenrändern des Arbeitsraumes 106 befindet und mit dem Arbeitsraum 106 einerseits und der Kammer 126 andererseits in Verbindung steht. Die Sperre 130 gestattet eine Wanderung von Ionen zwischen der Kammer 126 und dem Arbeitsraum 106, verhindert aber im wesentlichen eine Massenströmung der Flüssigkeit. Gemäß den F i g. 1 und 2 kann sich die ionendurchlässige Sperre 130 im wesentlichen über die ganze Länge und Tiefe der Vorrichtung erstrekken, damit ein Lecken verhindert wird. Die verschiedenen Baugruppen und Elemente der Vorrichtung können durch geeignete Klemmvorrichtungen zusammengehalten werden, die nicht gezeigt sind. Eine Pufferlösung kann kontinuierlich in die Kammer 126 eingeleitet werden und stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 128, der ionendurchlässigen Sperre 130 und dem in dem Arbeitsraum 106 befindlichen Elektrolyten her. Durch die kontinuierliche Strömung der Pufferlösung werden konzentrationsbedingte Polarisationswirkungen auf ein Minimum herabgesetzt. Die Pufferlösung tritt in den Raum 126 durch ein Einlaßrohr 132 ein, das in der Nähe der Kammer 126 angeordnet ist, und tritt über ein Austrittsrohr 134 in der Nähe des oberen Endes der Kammer 126 aus. Die aufwärtsströmende Lösung nimmt etwa entwickelte Gase mit.

Eine Probe einer Substanz, die in Fraktionen getrennt werden soll, wird in den Arbeitsraum 106 mittels einer geeigneten Einrichtung eingeführt. Diese besteht aus einem als Rohrstück ausgebildete Zuführungleitung 136, die in der Platte 102 drehbar gelagert ist. Eine nicht gezeigte Einrichtung in Form einer Pumpe oder einer durch Schwerkraft wirksamen Einrichtung gibt die Prüfsubstanz in einer gleichmäßigen Strömungsmenge ab. Das Rohr 136 hat einen vertikalen Schenkel 136 a, der in dem Arbeitsraum 106 im wesentlichen parallel zu den Innenflächen der Platten 100 und 102 angeordnet ist und ein offenes Ende 136 b aufweist, aus dem die Prüfsubstanz in die Strömung des Elektrolyten eintritt. Das Rohr 136 besteht vorzugsweise aus einem nichtleitenden Material, beispielsweise Polyamide, um Elektrolysewirkungen zu vermeiden. Der horizontale Teil des Rohrs 136 ist drehbar in einer lecksicheren Lagerung angeordnet, die in der Platte 102 montiert ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die lecksichere Lagerung aus zwei Kunststoffeinsätzen 138 und 140 bestehen, die in entsprechenden Vertiefungen der Platte 102 montiert sind. Zur Betätigung des Rohrs 136 ist an diesem ein Rad 142 befestigt, das von Hand oder mechanisch betätigt werden kann.

Das Rohr 136 ist so montiert, daß das offene Ende 136 b stromabwärts von dem abgerundeten Scheitel 108 c der Einleitungsstelle des Elektrolyten liegt. In der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform liegt das offene Ende 136 b in dem fächerförmigen Bereich 108a des Y-förmigen.Teils 108, so daß das offene Ende 136 & im wesentlichen an jede Stelle der Breite des Elektrolytstromes verschwenkt werden kann. Dadurch, daß das Rohr 136 annähernd an dem Scheitel 108 c des fächerförmigen Bereiches 108 a drehbar gelagert ist, liegt der vertikale Schenkel 136 a unabhängig von seiner Drehstellung stets annähernd parallel zu den Störmungslinien des Elektrolyten, so daß er diese im wesentlichen nicht beeinflußt.

In der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungs-

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form ist eine Einrichtung zur Entnahme einer oder Durch Verschwenken des Rohrs 152 kann wahlweise

mehrerer gewählter Komponenten der Probe in jedes Band der Probe entnommen werden, beispiels-

Form einer oder mehrerer Rohre vorgesehen, die weise das BandB in Fig. 4. In dieser Anordnung

stromabwärts von der Einführungsstelle für die Prüf- wird das gewählte Band der Probe der Strömung im

substanz in Löchern in einer der Platten montiert 5 wesentlichen ohne Änderung seiner Strömungsrich-

sind. In den F i g. 1 bis 3 sind zwei derartige Rohre tung entnommen, so daß die Strömung des Elektroly-

144 und 146 gezeigt. ten an der Stelle der Entnahme der Probe nur mini-

Im Betrieb der Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 3 mal beeinflußt wird. Da die Drehlagerung etwa am

wird die Probe, die aus dem offenen Ende 136 b in Scheitel des fächerförmigen Bereichs des Y-förmigen

den strömenden Elektrolyten eintritt, von diesem io Teils 150 angeordnet ist, liegt das Rohr 152 unbe-

mitgenommen und dabei unter dem Einfluß des an- schadet seiner Drehstellung im wesentlichen parallel

gelegten Potentialgefälles in ihre verschiedenen zu den Strömungslinien des Elektrolyten, was eben-

Komponenten getrennt. Es entstehen mehrere Zonen falls zu einer Vermeidung von Turbulenzerscheinun-

oder Bänder, die ein fächerartiges Muster bilden, gen oder Unstetigkeiten in der Strömung des Elektro-

beispielsweise die Bänder^, B und C in Fig.2. Die 15 Iyten beiträgt. Diese Vorrichtung nach Fig.4 gestat-

Bahn eines bestimmten Teilchenbandes wird be- tet eine Abtastung des ganzen elektrophoretischen

stimmt von der Vertikalgeschwindigkeit der Teilchen Spektrums, indem die Drehstellung des Rohrs 152

(diese ist im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit entweder unabhängig von einer Bewegung des Rohrs i

des Elektrolyten und für alle Komponenten gleich) 136 zum Einführen der Probe oder in Kombination

und ihrer Horizontalgeschwindigkeit, die von der 20 mit dieser Bewegung kontinuierlich verändert wird,

elektrophoretischen Beweglichkeit des Teilchens und F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der

der Stärke des elektrischen Feldes abhängt. Erfindung. Hier werden mehrere verstellbare EIe- ^

Durch Verschwenkung des vertikalen Schenkels mente zur Entnahme von Komponenten der Probe ν % ί 136 α mit Hilfe des Rades 142 kann das ganze durch verwendet. Die zur Begrenzung der Strömung diedie Elektrophorese erhaltene Muster von der einen 25 nenden Abstandhalter sind wie in der Ausführungs-Seite zur andern verlagert werden, so daß ein ge- form nach F i g. 4 ausgebildet und besitzen an dem wähltes Band oder mehrere gewählte Bänder mit oberen und dem unteren Ende Y-förmige Teile 108 einem bzw. mehreren der Rohre, beispielsweise 144 bzw. 150. Man kann Rohre zur Entnahme der Prüf- und 146, zur Entnahme der Komponenten der Probe substanz in jeder geeigneten Anzahl verwenden, in Übereinstimmung gebracht und dadurch unter 30 Diese Rohre sind ähnlich wie das Rohr 136 zur EntAusschluß aller anderen Bänder entfernt werden nähme der Probe drehbar gelagert. In Fig.5 sind können. Beispielsweise kann nach Fig.2 das BandB drei derartige Rohre 154, 156 und 158 vorgesehen, mit dem Rohr 144 in Übereinstimmung gebracht die in dem Arbeitsraum 106 vertikal aufwärts vorstewerden. hende Schenkel haben. Mit der Vorrichtung nach

Zum Abtasten des ganzen Teilchenspektrums 35 F i g. 5 können mehrere Bänder von Komponenten

kann die Drehstellung des Rohrs 136 von Hand oder der Probe, beispielsweise die Bänder .4, C und D,

automatisch kontinuierlich verändert werden. Da- gleichzeitig entfernt werden.

durch können von allen Bändern von einem Ende Der Fachmann kann in den vorstehend beschriedes Spektrums zum andern kontinuierlich Proben benen Ausführungsbeispielen der Erfindung verentnommen werden. 40 schiedene Änderungen vornehmen. Beispielsweise

Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform der kann die in Fig.4 gezeigte Vorrichtung, welche Erfindung mit einem verstellbaren Rohr zur Ent- symmetrisch ist, in beiden Richtungen beschrieben nähme von Proben. In dieser Ausführungsform hat werden, d. h. daß der Elektrolyt auch aufwärtsströder Arbeitsraum 106 einen Y-förmigen unteren Teil men kann, wobei der Flüssigkeitsdruck und die Strö- ( |l 150, der mit dem oberen Teil 108, der die Form 45 mungsmenge auf geeignete Weise im wesentlichen eines umgedrehten Y hat, .symmetrisch und ihm ahn- konstant gehalten werden. Unter bestimmten Belieh ist. Der Elektrolyt wird über ein Rohr abgezo- triebsbedingungen kann eine derartige Aufwärtsströgen, das mit dem unteren Ende 105 α des Teils 150 mung zur Unterdrückung von störenden WärmekoninVerbindung steht. Ähnlich wie das Rohr 136 zum vektionskräften beitragen. Bei dieser Arbeitsweise Einführen der Probe ist in der Platte 102 drehbar ein 50 wird die Prüfsubstanz von dem drehbar gelagerten Rohr 152 zur Probenentnahme gelagert, das einen unteren Rohr 152 in dem Strom des Elektrolyten abaufwärts gerichteten Schenkel hat, der in dem Ar- gegeben und wird der oder werden die gewählten beitsraum 106 im wesentlichen parallel zu den In- Komponenten der Pfüsubstanz durch das bzw. die nenflächen der Platten 100 und 102 angeordnet ist. oberen drehbar gelagerten Rohre 136 entnommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mit kontinuierlicher Strömung arbeitender trägerfreier elektrophoretischer Trennapparat, bestehend aus zwei parallelen, einen Elektrophoresezwischenraum bildenden, durch Distanziermittel im nahen Abstand voneinander gehaltenen Platten, einer Zuführungseinrichtung zur Einführung der zu untersuchenden Substanz in den den Elektrophoresezwischenraum durchströmenden Elektrolytenfilm und einer stromabwärts von der Zuführungseinrichtung positionierten Entnahmeeinrichtung zur Entnahme des Bandes der abzutrennenden Komponente der Probensubstanz, wobei die zu untersuchende Probensubstanz an verschiedenen gewählten Stellen entlang der Breite des Elektrolytenfilms einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (1366) der Probensubstanzzuführungsleitung (136) sich in den Elektrophoresezwischenraum (106) hinein erstreckt und dort quer zu der laminaren Elektrolytenströmung kontinuierlich verschiebbar ist.

2. Trennapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probensubstanzzuführungsleitung (136) aus einem drehbar gelagerten Rohrstück besteht, das zwei zueinander im wesentlichen rechtwinklige Schenkel besitzt, von denen der eine Schenkel drehbar in der von der Zuführungsleitung (136) durchsetzten Platte (102) gelagert ist und der andere Schenkel (136 a) in dem Elektrophoresezwischenraum (106) angeordnet ist, und das offene Ende (136 b) aufweist.

3. Trennapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (152; 154, 156, 158) zur Entnahme des Bandes der gewählten abzutrennenden Komponente der Probensubstanz quer zur laminaren Elektrolytenströmung in dem Elektrophoresezwischenraum (106) verschiebbar ist.

4. Trennapparat nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (152; 154, 156, 158) zur Entnahme der abzutrennenden Probenkomponente aus mindestens einem zwei zueinander rechtwinklige Schenkel aufweisenden Rohrstück besteht, dessen einer Schenkel drehbar in der von der Zuführungsleitung (136) durchsetzten Platte (102) gelagert ist und dessen anderer Schenkel in dem Elektrophoresezwischenraum (106) angeordnet ist und ein offenes Ende zur Entnahme der Probenkomponente aufweist, daß der Elektrophoresezwischenraum (106) an seinem oberen und seinem unteren Ende in einen nach oben bzw. nach unten gerichteten keilförmigen Raumteil (108 bzw. 150) ausläuft und daß die Zuführungsleitung (136) und die Einrichtung (152; 154, 156, 158) zur Entnahme der Probenkomponente in der Nähe der Spitze des nach oben bzw. nach unten gerichteten keilförmigen Raumteiles (108 bzw. 150) angeordnet sind.