DE1598110A1

DE1598110A1 - Vorrichtung zur Elektrophoreses

Info

Publication number: DE1598110A1
Application number: DE19661598110
Authority: DE
Inventors: Allen Strickler
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1965-08-23
Filing date: 1966-05-21
Publication date: 1972-04-20
Also published as: US3412008A; GB1088308A; SE334489B

Description

Priorität: U.S.A.; 23. August 1965; US Serial No. 481 679

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur Elektrophorese, in der ein elektrisches Potentialgefälle an einen Raum angelegt wird, der einen Elektrolyten enthält, in dem eine Probe durch Elektrophorese in ihre Komponenten getrennt wird.

Als Elektrophorese bezeichnet man allgemein die Wanderung von geladenen Teilchen oder Ionen in einer Trägerflüssigkeit unter der Wirkung eines elektrischen Feldes. Dieser Vorgang kann zum Trennen von kleinen Teilchen verwendet werden, die infolge von verschiedenen chemischen Oberflächeneigenschaften verschiedene Konzentrationen der Oberflächenladung in der Flüssigkeit herstellen. Infolge dieser Unterschiede zwischen den Oberflächeneigenschaften zeigen verschiedene Arten-von geladenen Teilchen in der Trägerflüssigkeit unter der Wirkung des elektrischen Feldes ein unterschiedliches Bewegungsverhalten.

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Bayerische Vereüwbank München 820993

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Ein Verfahren der Trennung durch Elektrophorese wird als Elektrophorese von Teilchen in einem kontinuierlichen, frei fließenden Strom bezeichnet. In diesem Verfahren, auf welches die Erfindung nicht eingeschränkt ist, wird eine Pufferlösung oder ein Elektrolyt veranlaßt, innerhalb der Begrenzungen eines Arbeitsraumes in Form eines gleichmäßigen, filmartigen oder flächigen Stroms zu fließen. An diesen Strom wird in einem Winkel, beispielsweise im rechten Winkel, zu der Strömungsrichtung ein elektrisches Potentialgefälle angelegt. Wenn an einer Stelle des Elektrolytstroms in diesen kontinuierlich eine Probe eingeführt wird, bewegt diese sich in Abwesenheit des Potentialgefälles in Form eines schmalen Bandes. Wenn dagegen an den Elektrolytstrom das Potentialgefälle angelegt wird, werden die Teilchen der Probe unter dem Einfluß des elektrischen Feldes in verschiedene Teilchenfraktionen oder Komponenten geteilt, und zwar in Abhängigkeit von der elektrophoretischen Beweglichkeit der verschiedenen Teilchen, sowie der Feldstärke und der Verweilzeit der Teilchen in dem Feld. Teilchen mit der gleichen Beweglichkeit werden in einer einzigen Zone oder in einem einzigen Band konzentriert. Diese Bänder breiten sich von der Einführungsstelle der Probe fächerartig aus.

Zum Anlegen des Potentialgefälles an den in dem Arbeitsraum befindlichen Elektrolyten kann man verschiedene bekannte Einrichtungen verwenden. Eine Maßnahme besteht in der Verwendung einer Elektrolyt- oder Pufferlösung, die auf beiden Seiten des Arbeitsraumes in einem Elektrodenraum enthalten ist und mit dem Elektrolyten, der sich in dem Arbeitsraum befindet,

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in ionerileitendem Kontakt steht. Durch Drahtelektroden, die in die Pufferlösung eintauchen, wird der in dem Arbeitsraum befindliche Elektrolyt mit einer Gleichstromquelle gekoppelt. Der Elektrodenraum und der Arbeitsraum sind voneinander durch eine Membran oder eine Sperre getrennt, die ionendurchlässig ist, aber keine beträchtliche Massenströmung der Elektrolytoder Pufferlösung zwischen den Räumen zuläßt.

In dieser Vorrichtung tritt nun das Problem auf, daß Ionen, beispielsweise H und 0H~, die an der positiven bzw. negativen % Elektrode gebildet werden, in den Elektrolyten eintreten, der in dem Arbeitsraum fließt. Durch das Vorhandensein dieser Ionen in dem Arbeitsraum wird die Leitfähigkeit des Elektrolyten verändert, so daß das elektrische Feldstärkegefälle und die beobachtete Verlagerung der Bänder ebenfalls verändert werden. Diese Ionen verändern ferner den pH-Wert in dem Arbeitsraum. Die Seitwärtsbewegung der Teilchenbänder ist daher nicht so beständig, wie dies für eine quantitative untersuchung der Auslenkung der Teilchenbänder, eine Identifizierung ΐ der Bänder und eine kontinuierliche Entnahme von gewählten Komponenten erforderlich ist.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Trennen einer Prüfsubstanz in ihre Komponenten durch Elektrophorese, mit einer Einrichtung, die einen Arbeitsraum begrenzt, der einen Elektrolyten aufnimmt, in dem die Trennung der Prüfsubstanz durch Elektrophorese stattfindet, einer an beide Seiten des Arbeitsraums angrenzenden Einrichtung, mit der an den in dem

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Arbeitsraum befindlichen Elektrolyten ein Potentialgefälle angelegt werden kann, wobei die zuletzt genannte Einrichtung eine ionendurchlässige Sperre aufweist, die eine innere und eine äußere Fläche hat, die innere Fläche der Sperre mit dem in dem Arbeitsraum befindlichen Elektrolyten in Berührung steht und die letztgenannte Einrichtung ferner eine Kammer besitzt, die im Bereich der Außenfläche der ionendurchlässigen Sperre angeordnet ist, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Stroms einer Pufferlösung in der Kammer, eine in der Kammer angeordnete Elektrode und eine an die Elektrode angeschlossene, elektrische Stromquelle. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in eine Zwischenzone und einen Elektrodenraum geteilt ist, die Zwischenzone mit der Außenfläche der ionendurchlässigen Sperre in Verbindung steht, der Elektrodenraum im Abstand auswärts von der Außenfläche der ionendurchlässigen Sperre angeordnet ist und die Elektrode enthält, die Pufferlösung in dem Elektrodenraum in Berührung mit der Elektrode fließt und eine Einrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, in der Zwischenzone einen mit der Außenfläche der ionendurchlässigen Sperre in Berührung stehenden Strom der Pufferlösung zu erzeugen, wobei die Zwischenzone eine Massenströmung der Pufferlösung aus dem Elektrodenraum in den Arbeitsraum und einen Durchtritt von Ionen, die an der Elektrode erzeugt werden, in den Arbeitsraum im wesentlichen verhindert, jedoch einen ununterbrochenen elektrischen Leitweg zwischen der Elektrode und dem in dem Arbeitsraum befindlichen Elektrolyten bildet.

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Die neuen, die Erfindung kennzeichnenden Merkmale sind in den Patentansprüchen genauer angegeben. Der Erfindungsgegenstand, sowie weitere Zwecke der Erfindung und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden am besten aus der nachstehenden Beschreibung verständlich, in der auf die Zeichnungen bezuggenommen ist. In diesen zeigt

Fig. 1 im Horizontalschnitt von oben gesehen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, i

Fig. 3 in einem Horizontalschnitt, von oben gesehen, eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 im Querschnitt die Vorrichtung nach Fig. 3,

Fig. 5 im Horizontalschnitt, von oben gesehen, eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 5 im Querschnitt,

Fig. 7 wieder im Horizontalschnitt, von oben gesehen, noch ι

eine Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 im Querschnitt die Vorrichtung nach Fig. 7.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Trennung von Proben, die aus mehreren Teilchenkomponenten oder gelösten Substanzen bestehen. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die einen Arbeitsraum 10 für die Elektrophorese bildet. Diese

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Einrichtung umfaßt zwei im wesentlichen ebene, langgestreckte Platten 12 und 14, die im wesentlichen parallel mit einander zugekehrten Flächen angeordnet sind, sowie zwei dünne Gummidichtungen 16 und 18, die an den Enden der Platten zwischen diesen angeordnet sind. Die Platten 12 und 14 können aus Glas oder aus einem durchsichtigen Acrylharzkunststoff wie Plexiglas oder aus einem ähnlichen, elektrisch isolierenden Material bestehen. An jedem Seitenrand des Arbeitsraumes 10 grenzt eine ionendurchlässige Sperre 20 an, deren Innenfläche 22 mit dem Elektrolyten in Berührung steht, der in dem Arbeitsraum 10 fließt. Die Außenfläche der Sperre 2O ist mit 24 bezeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die ionendurchlässige Sperre 20 über die ganze Länge und Dicke der Anordnung, die aus den Platten 12 und 14 und den Dichtungen 16 und 18 besteht. Die Sperre 20 kann aus einem Material bestehen, das eine Ionenwanderung nicht beträchtlich behindert, dagegen für eine Massenströmung von Flüssigkeiten nur schwach durchlässig ist. Ein geeignetes Material ist eine Dialysemembran, beispielsweise aus regenerierter Cellulose. Man kann aber auch f Ionenaustauschmembranen verwenden, die so gewählt sind, daß die Sperre an der Anode für Kationen und die Sperre an der Kathode für Anionen undurchlässig ist.

In nächster Nähe der Außenfläche 24 der ionendurchlässigen Sperre 20 ist ein Gehäuse 26 angeordnet, das eine langgestreckte Kammer 28 bildet, welche mit der Außenfläche 24 der Sperre

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in Verbindung steht. Das Gehäuse 26 kann aus jedem geeigneten, elektrisch isolierenden Material bestehen, beispielsweise aus Glas oder Plexiglas. Die Kammer 28 ist in zwei Hauptteile geteilt: Eine in Fig. 1 mit A bezeichnete Brücken- oder Zwischenzone und einen Elektrodenraum B. In der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besitzt die Zwischenzone A einen Hauptteil 30, einen schmaleren Kanal 32, der den Hauptteil 30 mit der Außenfläche 24 der ionendurchlässigen Sperre 20 verbindet, und eine weitere ionendurchlässige Sperre 34, die sich abdichtend quer über die Kammer 30 und über deren ganze Länge erstreckt.

In der Zwischenzone ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Stroms einer Pufferlösung angeordnet. Diese Einrichtung besitzt ein in dem Gehäuse 26 montiertes Einlaßrohr 36 für die Pufferlösung. Dieses Rohr steht mit dem unteren Bereich des Hauptteils 30 in Verbindung. Der Austritt der Pufferlösung aus der Zwischenzone erfolgt über ein Austrittsrohr 38, das in dem Gehäuse 26 in der Nähe des oberen Endes der Zwischenzone angeordnet ist. Die Funktionen der Rohre 36 und 38 können zwar vertauscht werden, doch ist es vorteilhaft, wenn die Pufferlösung aufwärtsströmt, weil sie dabei aus der Zwischenzone Gasbläschen mitnimmt, die sich im Betrieb der Vorrichtung bilden können. Im allgemeinen ist es in dieser Ausführungsform zweckmäßig, wenn die durch die Zone A strömende Pufferlösung dieselbe Zusammensetzung hat wie die Pufferlösung in dem Arbeitsraum 10.

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In jedem Elektrodenraum B ist eine Drahtelektrode 40 angeordnet, die von dem Gehäuse 26 getragen wird und an·eine nicht gezeigte Gleichstromquelle angeschlossen ist.

Es ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Stroms einer Pufferlösung in dem Elektrodenraum B vorgesehen. Diese Einrichtung besitzt ein Einlaßrohr 42 für die Pufferlösung, das mit dem unteren Ende des Elektrodenraums in Verbindung steht, und ein in dem Gehäuse 26 montiertes Austrittsrohr 44, das mit dem oberen Ende des Elektrodenraums B in Verbindung steht. Aus den vorstehend im Zusammenhang mit der Zwischenzone angegebenen Gründen strömt auch hier die Pufferlösung vorzugsweise aufwärts, Im allgemeinen wird in dieser Ausführungsform in dem Elektrodenraum B eine Pufferlösung verwendet, die eine relativ hohe Kapazität oder Konzentration hat, um die durch Elektrolyse verursachten pH-Werte möglichst niedrig zu halten.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2 ist wie folgt: Elektrolyt wird über ein Rohr 46 in der Nähe eines der Enden des Arbeitsraums 10 eingeleitet und fließt in einem gleichmäßigen, flächigen Strom zum anderen Ende des Arbeitsraums 10, wo er über ein Rohr 48 abgezogen wird. Die in ihre Komponenten zu trennende Probe wird über ein kleines Rohr 50, das von der Platte 14 getragen wird, an einer zwischen den Rohren 46 und 48 liegenden Stelle des Arbeitsraumes kontinuierlich in den Strom des Elektrolyten eingeleitet. In Abwesenheit eines an den Strom des Elektrolyten

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angelegten elektrischen Potentialgefälles wird die Probe von '* dem Elektrolyten in Form eines schmalen Bandes mitgenommen, das über das Austrittsrohr 48 abgezogen wird. Wenn an den in dem Arbeitsraum 10 befindlichen Elektrolyten durch Anschluß einer Gleichstromquelle an die Elektroden 40 ein Potentialgefälle angelegt wird, werden die Probenteilchen unter dem Einfluß des elektrischen Feldes in Abhängigkeit von der elektrophoretischen Beweglichkeit der verschiedenen Teilchen, der Feldstärke und der Verweilzeit der Teilchen in dem Feld in verschiedene Teilchengruppen oder Komponenten getrennt. Jede Teilchenkomponente bildet eine deutlich erkennbare Zone oder ein Band. Beispielsweise sind in Fig. 2 die Bänder X, Y und Z gezeigt, die sich von der Einführungsstelle der Probe fächerartig ausbreiten. Ein gewähltes Band oder mehrere Bänder von Teilchen des durch die Elektrophorese erhaltenen Musters können auf geeignete Weise entnommen werden, beispielsweise mit Hilfe von Rohren, die an stromabwärts von der Einführungsstelle der Probe gelegenen Stellen mit dem Arbeitsraum 10 in Verbindung stehen. Ein derartiges Rohr ist beispielsweise bei 52 gezeigt. Bei dem in Fig. 2 gezeigten, durch die Elektrophorese erhaltenen Muster wird durch das"Rohr 52 nur das Band Y entnommen. Im Betrieb der Vorrichtung wird die Pufferlösung veranlaßt, kontinuierlich in der Zwischenzone A und dem Elektrodenraum B zu strömen. Dadurch werden die Zwischenzone, der Elektrodenraum und die Elektroden 40 ständig gespült und werden an den Elektroden erzeugte Ionen von der strömenden Lösung mitgenommen, so daß eine Anreicherung derartiger Ionen in der

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Zwischenzone A und ihre Wanderung in den Arbeitsraum 10 verhindert wird.

Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im allgemeinen entspricht der Aufbau dieser Vorrichtung der an Hand der Figuren 1 und 2 gegebenen Beschreibung. Anstatt einer ionendurchlässigen Sperre ist jedoch in der Zwischenzone A eine Einrichtung zum Führen der Strömung der Pufferlösung angeordnet. Diese Führungseinrichtung kann aus einem Rost oder einer Reihe von Lamellen oder dergleichen bestehen und der Strömung der Pufferlösung eine seitliche Komponente erteilen. In der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist eine perforierte Zwischenwand 60 vorgesehen, die zahlreiche feine Löcher 62 besitzt. In der Nähe des unteren Endes der Zwischenzone ist ein Einlaßrohr 64 für die Pufferlösung und in der Nähe des oberen Endes des Elektrodenraums B ein Austrittsrohr 66 für die Pufferlösung angeordnet. Durch das Rohr 64 eingeleitete Pufferlösung wird gezwungen, wie durch die Pfeile angedeutet ist, aus der Zwischenzone A durch die Löcher 62 in den Elektrodenraum B zu strömen, aus dem sie über das Austrittsrohr 66 abgezogen wird. Die Löcher 62 sind so klein, daß der Strömung der Pufferlösung eine Geschwindigkeit erteilt wird, die so hoch ist, daß die Strömung einer durch Diffusion oder das elektrische Feld bewirkten Wanderung von Ionen, die an der Elektrode erzeugt werden, in die Zwischenzone A entgegenwirkt und eine derartige Wanderung im wesentlichen verhindert. Andererseits müssen die Löcher 62 so groß sein,

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daß sie einen genügend niedrigen elektrischen Widerstandswert haben, um die elektrische Erwärmung der durch die Löcher 62 strömenden Pufferlösung möglichst niedrig zu halten.

Ein Hilfsaustrittsrohr 68 für die Pufferlösung dient zum Unterdrücken einer konzentrationsbedingten Polarisationswirkung, die auf die Membran 24 selbst zurückzuführen ist, beispielsweise auf Ionenselektions- oder Elektroosmoseerscheinungen, und zu einer Anreicherung oder Verarmung von Ionen auf der mit der Pufferlösung in der Zwischenzone A in Verbindung stehenden Außenfläche 24 der ionendurchlässigen Sperre 20 führen kann. "

Das Rohr 68 steht mit dem oberen Teil der Zwischenzone in Verbindung. Der Strom der durch das Einlaßrohr 64 in die Zwischenzone A eintretenden Pufferlösung wird daher in zwei Teile geteilt. Der eine Teil bewegt sich in der Zwischenzone aufwärts und tritt durch das Austrittsrohr 68 aus. Der zweite Teil des Stroms, der an dem Einlaßrohr 69 seinen Ursprung hat, tritt durch die kleinen Löcher 62 in der Zwischenwand 60 und wird über das Austrittsrohr 66 abgezogen.

Die Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 hat den Vorteil, daß unter geeigneten Bedingungen eine einzige Elektrolytzusammensetzung in der ganzen Vorrichtung verwendet werden kann, und zwar in dem Arbeitsraum 10, der Zwischenzone A und dem Elektro-

denraum B.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hier sind in der Zwischenzone A zwei Einrichtungen

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zum Führen der Strömung angeordnet. Diese sind der Einrichtung ähnlich, die unmittelbar vorhergehend beschrieben wurde und können aus perforierten Zwischenwänden 70 und 72 bestehen, die so in der Zwischenzone A angeordnet sind, daß sie diese in einen der ionendurchlässigen Sperre 20 benachbarten Innenkanal 74 und einen Mittelkanal 76 teilen, der zwischen dem Innenkanal 74 und dem Elektrodenraum B angeordnet ist. Die Zwischenwände 70 und 72 sind mit einer Reihe von kleinen Löchern 78 bzw. versehen, die im wesentlichen über die ganze Länge der Zwi-

ψ schenwände in der Zwischenzone verteilt sind. Zur Erzeugung eines Stroms der Pufferlösung in der Zwischenzone A ist ein Einlaßrohr 82 vorgesehen, das von dem Gehäuse 26 getragen wird und in der Nähe des unteren Endes des Innenkanals 74 angeordnet ist, sowie ein Austrittsrohr 84 in der Nähe des oberen Endes des mittleren Kanals 76. Zur Erzeugung eines Stroms der Pufferlösung in dem Elektrodenraum B ist in der Nähe des unteren Endes des Elektrodenraums ein Eintrittsrohr 86 für die Pufferlösung vorgesehen. Die durch die Einlaßrohre 82 und 86

. in die Kammer 28 gelangende Pufferlösung tritt wenigstens teilweise durch die perforierten Zwischenwände 70 und 72, wie durch die Pfeile angedeutet ist, in den Mittelkanal 76, aus dem sie über das Austrittsrohr 84 abgezogen wird. Die Löcher 78 und 80 sind so groß, daß die Strömungsgeschwindigkeit in den Löchern genügt, um eine Wanderung von Ionen aus dem Mittelkanal 76 in den Innenkanal 74 oder den Elektrodenraum B zu verhindern. An der Elektrode 40 in dem Raum B gebildete Elektrolyseprodukte können daher nicht den Innenkanal 74 erreichen und den Elektrophoreseraum 10 verunreinigen. Es kann auch

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keine Puffersubstattz, welche durch den Kanal 74 strömt, den Elektrodenraum B erreichen«

Ein verbleibender Teil des in das Rohr 82 eintretenden Stroms kann über ein Hilfsaustrittsrohr 88 abgezogen werden, das sich ara oberen Ende des Kanals 74 befindet, um die vorstehend beschriebenen, durch Membranwirkung bedingten Polarisationseffek*· te zu unterdrücken. Ferner kann ein weiterer Teil des über das Rohr 86 eingeleiteten Stroms weiter oben durch ein Hilfsaustrittsrohr 90 abgezogen werden. Zur Wiederverwendung dieser Spülflüssigkeiten kann die durch die Rohre 88 und 90 strömende Flüssigkeit durch geeignete, nicht gezeigte Pumpeinrichtungen getrennt umgewälzt und zu dem Einlaßrohr 82 bzw. 86 zurückgeführt werden. Die aus dem Kanal 76 durch das Rohr 84 abgezogene Flüssigkeit wird normalerweise beseitigt. In der Praxis ist die Strömungsmenge, die aus dem Raum 74 und dem Raum B in den Mittelkanal 76 tritt, nur ein kleiner Teil der Gesamtströmungsmenge, so daß nur eine minimale Elektrolytmenge verlorengeht. Gewöhnlich ist es möglich und vorteilhaft, die aus den anöden- und kathodenseitigen Räumen B über die Rohre 90 abgezogenen Flüssigkeiten beim Umwälzen miteinander zu vermischen, so daß sich die an der Anode bzw. Kathode gebildeten H - und OH -Ionen gegenseitig neutralisieren und eine neutrale Lösung erhalten wird. Für die Umwälzung durch die Elektrodenräume geeignete Elektrolyten können beispielsweise aus Phosphatsalzen oder -puffergemischen und aus Natriumsulfat hergestellt werden.

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Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Elektrolyt zum Spülen des Elektrodenraums B und des Innenkanals 74 vollkommen unabhängig gewählt werden kann. Zum Aufrechterhalten eines gleichbleibenden chemischen Zustandes in dem Arbeitsraum 10 soll der Elektrolyt in dem Innenkanal 74 dieselbe Zusammensetzung haben wie der Elektrolyt in dem Raum 10. Diese gewünschte Zusammensetzung, die im Hinblick auf die Verträglichkeit mit den Probenteilchen gewählt ist, muß jedoch nicht unbedingt für eine Beaufschlagung der Elektroden in dem Raum B geeignet sein. Bei- W spielsweise kann sie zur Verschmutzung der Elektroden führen oder fortschreitend elektrochemisch so verändert werden, daß sie nicht durch einfaches Mischen und Neutralisieren regeneriert werden kann.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung. Hier ist die Zwischenzone A in drei Teile geteilt: einen Innenkanal 96, einen inneren Mittelkanal 98 und einen äußeren Mittelkanal 100. Der Innenkanal 96 wird von der ionendurchlässigen Sperre 20 und einer Einrichtung der vorstehend beschriebenen Art zum Führen der Strömung begrenzt. Diese Einrichtung kann aus einer perforierten Zwischenwand 102 bestehen, die mit kleinen LöchernlO4 versehen ist. Der innere Mittelkanal 98 ist innen von der perforierten Zwischenwand 102 und außen von einer ionendurchlässigen Sperre 106 begrenzt, die der Sperre 20 ähnelt. Der äußere Mittelkanal 100 wird von der ionendurchlässigen Sperre 106 und einer zweiten Einrichtung zum Führen der Strömung begrenzt. Diese Einrichtung kann den bereits vorstehend beschriebenen Einrichtungen ähneln und aus

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einer weiteren pefforierten Zwischenwand 108 bestehen, die an den Elektrodenraum B angrenzt. In der Zwischenwand 108 vorhandene Löcher 110 stellen eine Verbindung zwischen dem äußeren Mittelkänal 100 und dem Elektrodenraum B her. In dem Gehäuse 26 sind Einlaßrohre 112 und 114 für die Pufferlösung vorgesehen, die mit den unteren Teilen des Innenkanals 96 bzw. des Elektrodenraums B in Verbindung stehen. Austrittsrohre 116 und 118 dienen zum Abziehen der Pufferlösung von den oberen Teilen des inneren Mittelkanals 98 bzw. des äußeren Mittelkanals 100. Die in der Pfeilrichtung durch die perforierte Zwischenwand 102 f

strömende Pufferlösung wirkt einer Einwärtswanderung von Ionen aus dem inneren Mittelkanal 98 entgegen und hat eine solche Geschwindigkeit, daß sie eine derartige Wanderung im wesentlichen verhindert. Ebenso strömt die durch das Einlaßrohr 114 zugeführte Pufferlösung durch die Zwischenwand 108, um über das Austrittsrohr 118 in dem äußeren Mittelkanal 100 abgezogen zu werden. Infolgedessen wird ein Eintritt von Ionen aus dem äußeren Mittelkanal 100 in den Elektrodenraum B im wesentlichen verhindert. Durch die ionendurchlässige Sperre 106 wird die | Möglichkeit einer Rückwanderung von unerwünschten Ionen durch die Löcher 104 und 110 auf ein Minimum herabgesetzt. Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können Hilfsaustrittsrohre 120 und Ί22 für die Pufferlösung dazu verwendet werden, einen Teil der Pufferlösung aus dem oberen Teil des Innenkanals 96 bzw. des Elektrodenraums B abzuziehen. Dies trägt zur Vermeidung von konzentrationsbedingten Polarisationsr Wirkungen bei und gestattet eine getrennte Umwälzung und Rück-

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führung der Pufferlösungen, die durch den Innenkanal 96 und den Elektrodenraum B strömen. Die aus den Mittelkanälen 98 und 100 abgezogene Pufferlösung kann beseitigt werden.

Vorstehend wurden Ausführungsbexspxele der Erfindung beschrieben, doch ist die Erfindung darauf nicht eingeschränkt.

Patentansprüche:

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Claims

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1. Vorrichtung zum Trennen einer Prüfsubstanz in ihre Komponenten durch Elektrophorese, mit einer Einrichtung, die einen Arbeitsraum begrenzt, der einen Elektrolyten aufnimmt, in dem die Trennung der Prüfsubstanz durch Elektrophorese stattfindet, einer an beide Seiten des Arbeitsraums angrenzenden Einrich- < tung, mit der an den in dem Arbeitsraum befindlichen Elektrolyten ein Potentialgefälle angelegt werden kann, wobei die zuletzt genannte Einrichtung eine ionendurchlässige Sperre aufweist, die eine innere und eine äußere Fläche hat, die innere Fläche der Sperre mit dem in dem Arbeitsraum befindlichen Elektrolyten in Berührung steht und die letztgenannte Einrichtung ferner eine Kammer besitzt, die im Bereich der Außenfläche der ionendurchlässigen Sperre angeordnet ist, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Stroms einer Pufferlösung in der Kammer, eine in der Kammer angeordnete Elektrode und eine an die Elektrode angeschlossene, elektrische Stromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in eine Zwischenzone (A) und einen Elektrodenraum (B) geteilt ist, die Zwischenzone (A) mit der Außenfläche (24) der ionendurchlässigen Sperre (20) in Verbindung steht, der Elektrodenraum (B) im Abstand auswärts von der Außenfläche (24) der ionendurchlässigen Sperre (20) angeordnet ist und die Elektrode (40) enthält, die Pufferlösung in dem Elektrodenraum (B) in Berührung mit der Elektrode (40) fließt und eine Einrichtung (42, 44; 64, 66; 82, 84, 88; 112, 116, 120) vorgesehen ist, die dazu

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dient, in der Zwischenzone (A) einen mit der Außenfläche (24) der ionendurchlässigen Sperre (20) in Berührung stehenden Strom der Pufferlösung zu erzeugen, wobei die Zwischenzone (A) eine Massenströmung der Pufferlösung aus dem Elektrodenraum (B) in den Arbeitsraum (10) und einen Durchtritt von Ionen, die an der Elektrode (40) erzeugt v/erden, in den Arbeitsraum (10) im wesentlichen verhindert, jedoch einen ununterbrochenen elektrischen Leitweg zwischen der Elektrode (40) und dem in dem Arbeitsraum befindlichen Elektrolyten bildet .J

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (28) eine weitere ionendurchlässige Sperre (106) angeordnet ist, welche die Kammer in die Zwischenzone (A) und den Elektrodenraum (B) teilt, und die Einrichtung zur Erzeugung eines Stroms einer Pufferlösung in der Kammer (28) einen Eintritt (112) und einen Austritt (116) für Pufferlösung besitzt, welcher Eintritt und Austritt in der Zwischenzone (A) angeordnet sind, und die Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms einer Pufferlösung in dem Elektrodenraum (B) einen Eintritt (114) und einen Austritt (118) für Pufferlösung aufweist, welcher Eintritt und Austritt in dem Elektrodenraum (B) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenzone (A) eine Einrichtung (60; 70) vorgesehen ist, die eine Strömung der Pufferlösung zu dem Elektrodenraum (B) hin mit einer solchen Geschwindigkeit führt, daß eine Wanderung von Ionen zu dem Arbeitsraum (10) hin im wesentlichen verhindert wird.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Führen der Strömung eine perforierte Zwischenwand (60) aufweist, die in der Kammer (28) montiert ist und diese in die Zwischenzone (A) und den Elektrodenraum (B) teilt, die Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms einer Pufferlösung in der Zwischenzone (A) einen in dieser Zone angeordneten Einlaß (64) und die Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms einer Pufferlösung in dem Elektrodenraum einen in diesem Raum angeordneten Austritt (66) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

in der Zwischenzone (A) ein Hilfsaustritt (68) für Pufferlösung angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenzone eine Einrichtung (72; 108) angeordnet ist, die dazu dient, die Strömung der Pufferlösung von dem Elektrodenraura (B) mit einer solchen Geschwindigkeit wegzuführen, daß eine Wanderung von Ionen in den Elektrodenraum (B) im wesentlichen verhindert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einrichtungen zum Führen der Strömung perforierte Zwischenwände (70, 72; 102, 108) aufweisen, die im wesentlichen parallel zu der ionendurchlässigen Sperre (20) in der Kammer montiert sind.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einrichtungen (70, 72) zum'Führen der Strömung einen Innenkanal (74) begrenzen, der an die ionendurchlässige Sperre angrenzt, ferner einen Mittelkanal (76) zwischen den Einrichtungen zum Führen der Strömung in dem Elektrodenraum (B), der an die zweite Einrichtung (72) zum Führen der Strömung auf der dem Mittelkanal (76) entgegengesetzten Seite angrenzt, die Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms einer Pufferlösung in der Zwischenzone (A) einen in dem Innenkanal (74) angeordneten Einlaß (82) für Pufferlösung und einen in dem Mittelkanal (76) angeordneten Austritt (84) für Pufferlösung aufweist, und die Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms einer Pufferlösung in dem Elektrodenraum (B) einen in diesem angeordneten Eintritt (86) für Pufferlösung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenzone (A) zwischen den beiden Einrichtungen (102, 108) zum Führen der Strömung eine zweite ionendurchlässige Sperre (106) angeordnet ist, so daß ein Innenkanal (96) vorhanden ist, der an die eine ionendurchlässige Sperre (20) angrenzt, ein innerer Mittelkanal (98) zwischen der ersten Einrichtung (102) zum Führen der Strömung und der zweiten ionendurchlässigen Sperre (106) und ein äußerer Mittelkanal (100) zwischen der zweiten ionendurchlässigen Sperre (106) und der zweiten Einrichtung (108) zum Führen der Strömung, die Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms einer Pufferlösung in der Zwischenzone einen in dem Innenkanal angeordneten Einlaß (112) für Puffer-

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lösung, und einen Austritt (116) in dem inneren Mittelkanal (98) und die Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms einer Pufferlösung in dem Elektrodenraum (B) einen in diesem angeordneten Einlaß (114) für Pufferlösung und einen Austritt (118) in dem äußeren Mittelkanal (100) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenkanal (74; 96) und in dem Elektrodenraum (B) je ein Hilfsaustritt (88, 90; 120, 122) für die Pufferlösung angeordnet ist.

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