DE2056128B2

DE2056128B2 - Elektrophoresegeraet

Info

Publication number: DE2056128B2
Application number: DE19702056128
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: Nees, Stephan, Schmidt, Wilhelm, 8620 Erlangen
Priority date: 1970-11-14
Filing date: 1970-11-14
Publication date: 1973-08-16
Also published as: DE2056129C3; DE2056128C3; US3773645A; DE2056127B2; DE2056127C3; DE2056129B2; DE2056128A1; DE2056127A1; DE2056129A1

Description

Die erfindungsgemäße Konstruktion gestattet es,

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in einfachster und den Gesamtaufbau nicht störender Weise, den gewünschten hydrostatischen Druckausgleich herzustellen, indem der eine Pufferbehälter bis auf das Füllniveau des anderen Pufferbehälter gefüllt wird. Im Bereich des oberen Endes der Trennkammer werden die Flüssigkeiten in den Pufferbehältern dadurch voneinander getrennt gehalten, daß die Platte die Zwischenwand nach oben überragt oder dadurch, daß — bei Anordnung der Oberkanten der Platte und der Zwischenwand Li gleicher Hohe — über den Oberkanten ein Deckel vorgesehen ist. welcher auf die Platte einwirkende Dichtungen aufweist.

Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt auch eine neue und vorteilhafte Art der Kühlung, bei der beide Breitseiten der Trennkammer von Pufferilüssiekeit umspült sind und eine Kühlung des Trennkammergels über die von Kühleinrichtungen gekühlte Pufferflüssigkeit selbst ermöglicht wird.

Beim bekannten Gerät nach eier L^:SA.-P3tenthchri't 3 208 929 wird die Trennkammer zwar auch auf ihren beiden Breitseiten gekühlt, indem die Ti cn..kammerwände mit je einer Kühlschlange verse hen ^·TiJ- Diese Lösung bewirkt aber, daß sich das KühNchiangenmuster bei der Elektrophorese auf die zu trennenden Substanzen abbilden kann, also keine geraden Banden und bei präparativen Arbeiten keine ausreichenden Trennschärfen zu erzielen sind. Demeeaenüber gestattet die in Weiterbildung der Erfindung '-orgeschlagene Kühlung der Pufferflüssigkeiten im Nahbereich der beiden Trenrkammerbreitseiten eine gleichmäßige und wirksame Kühlung.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht weil.Thin in einer zweckmäßigen Weiterbildung, bei der ein Zwischenboden die Unterseite des einen (oberen) Pufferbehälters bildet, die Unterbringung einer Hebebühne im anderen (unteren) Pufferbehälter unterhalb des unteren Trennkammerendes: dadurch wird erreicht, daß dieses Trennkammerende beim Einfüllen der gelbildenden Flüssigkeit bis zum Erstarren dicht abgeschlossen und anschließend statt des Verschlusses eine Elutionsvorrichtung angesetzt weiden kann. Zur besseren Zugänglichkeit des unteren Trennkammerendes erstreckt sich dazu die Zwischenwand vom freien Ende des im wesentlichen horizontalen Zwischenbodens geringerer Tiefe als der Kasten nach oben.

Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die an Hand von vier Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht des Gerätes, wobei die Seitenwand entfernt ist,

F i g. 2 eine spezielle Ausbildung einer Einzelheit, F i g. 3 den Zusammenbau der Trennkammer und F i g. 4 eine spezielle Ausbildung eines Trcnnkammerteiles.

Mit I ist der Boden, mit 2 der Deckel, mit 3 die Rückwand und mit 4 die Frontseite des quaderförmigen Gehäuses 5 bezeichnet. Im Inneren des Gehäuses ist der Zwischenboden 6 bei etwa V₃ der Gesamthöhe des Gehäuses eingesetzt. Er erstreckt sich bis über die Hälfte der Tiefe des Gehäuses zur Frontseitenwand 4 hin. Von seinem freien Ende 7 aus erstreckt sich vertikal nach oben die Zwischenwand 8. Der Zwischenboden und die Zwischenwand begrenzen zusammen mit der Rückwand und den Seitenwänden des Gehäuses den Pufferbehälter 9 und grenzen ihn dicht gegen den verbleibenden Raum, den Pufferbehälter 10. ab. Parallel zur Zwischenwände ist in Richtung auf die Frontsei (e 4 des Gehäuses 5 im Abstand eine Platte 11 vorgesehen, die zusammen mit der Zwischenwand die Trennkammer 12 des Elekirophoresegerätes bildet. D;e Platte 11 ist etwas höher als die Zwischenwand 8, so daß die schraffiert angedeutete Pufferlösung im Pufferbehälter 9 ar. das obere Ende der Trennkammer gelangen kann; das ίο untere Ende der Trennkammer 12 wird von der im Pufferbehälter 10 befindlichen Flüssigkeit umgeben. In der Rückwand 3 sind im Bereich der beiden Pufferbehälter 9 und 10 die Elektroden 13 und 14 vorgesehen.

Durch den geschilderten Aufbau des Gerätes — bei dem erfindungsgeinäß die beiden Pufferbehälter im wesentlichen seitlich, vorzugsweise zu beiden Seiten der Trennkammer liegen — ist eine gedrungene Aufbauform gegeben, es werden nur einfache Bauteile verwendet und es besteht keine Gefahr, daß das Gerät wegen zu geringer Standfestigkeit oder komplizierter Konstruktion der Gefahr der Beschädigung ausgesetzt wäre. Das Gerät ist — nach Abnahme seines Deckels 2 — von oben gut zugänglich, so daß das oft mit großer Feinfühligkeit vorzunehmende Überschichten von Substanzen gut möglich wird. Auch das Einfüllen der Pufferlösung von oben in beide Pufferbehalter ist ohne weiteres möglich. Komplizierte und teuere Druckausgleichvorrichiungen sind daher nicht erforderlich.

Die Frontseitenwand 4 ist von den beiden Seitenwänden abnehmbar gehaltert. Die Abnehmbarkeit der Frontseitenwand gewährleistet eine gute Zugänglichkeit zum unteren Ende der Trennkammer, so daß diese z.B. ohne aus dem Gerät herausgenommen werden zu müssen, mit Trägersubstanz gefüllt werden kann, wenn die gut zugängliche untere Trennkammeröffnung verschlossen wird. Das Vorbereiten der Trägersubstanz kann also innerhalb des Gerätes geschehen, während dies bei bisher bekannten Geräten außerhalb des Gerätes erfolgen mußte. Auch während der Zeit der Polymerisation der Trägersubstanz kann die beschickte Trennkammer im Gerät verbleiben.

Der geschilderte Aulbau gestattet es auch, die Pufferflüssigkeit in den Behältern 9 und 10 als Kühlmittel zu \er\\ enden, indem man parallel zu den die Trennkammer begrenzenden Flächen 8 und Π in Abstand von den Gehäuseseitenwänden eine Kühleinrichtung, beispielsweise eine Kühlplatte oder Kühlschlange 15. 16, anordnet. Diese Anordnung ist besonders einfach bei Verwendung eines Tauchrahmens, der von oben in das Gerät eingesetzt werden kann.

Zweckmäßigcnvcise bildet die Zwischenwand mindestens zum Teil einen Teil der Trennkammer; dadurch wird der Aufbau des Gerätes besonders einfach.

Die parallel zur Zwischenwand und im Bereich des größeren von Zwischenboden und Zwischenwand gebildeten Winkels angebrachte Platte, die zusammen mit der Zwischenwand die Trennkammer bildet, ist relativ zur Zwischenwand verstellbar, indem an der Zwischenwand entsprechende Mittel (Zapfen) und an der Platte dazu passende Gegenführungsglieder (Bohrungen) vorgesehen sind, die der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt sind. Dadurch ist auf einfachste Weise erreicht, daß die Dicke der Trägersub-

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stanz in der Trennkammer den Erfordernissen ent- hen. Diese Dichtungsmittel können im Rahmen der ist

sprechend variiert werden kann. Erfindung z. B. als im Querschnitt quader- oder g^c

Die an der inneren Kastenhinterwand, Vorzugs- rechteckförmige Glasstangen 24 ausgebildet sein, die ei

weise in einer Ausnehmung, vorgesehenen Elektro- (vgl. F i g. 4) auf ihren den beiden Platten zugewand- d<

den 13 und 14 sind mit durch die Rückwand des Ge- 5 ten Seiten in entsprechenden Nuten verlaufende d

häuses ragenden Anschlußgliedern (nicht dargestellt) kompressible Dichtungsmittel 25 tragen. Beim Zu- si

versehen. Die Ausnehmungen, in denen die Elektro- sammenpressen der beiden Platten, die vorzugsweise E

den angeordnet sind, werden vorzugsweise über auch aus Glas gefertigt sind, ist dann die Trennkam- r

einen nach oben durch die Gehäuserückwand verlau- mer praktisch an allen ihren Begrenzungswänden aus r

ienden Kanal mit der Außenluft verbunden, so daß io dem gleichen Material, so daß z. B. Quellerschei- '

an der Elektrode aufsteigende Gasbläschen entwei- nungen oder sonstige Störungen nicht dazu führen,

chcn können. Die Abnehmbarkeit von Deckel und daß sich die Trägersubstanz von den Kammerwän-

Frontseitenwand des Gehäuses ist in an sich bekann- den ablöst und Kriechströme auftreten, die die Elek-

ter Weise gelöst; die Dichtheit der abnehmbaren trophorese stören könnten. Vorzugsweise ist — wie

Teile gegenüber dem Rest des Gehäuses ist ebenfalls 15 auch schon in der Fig. 1 dargestellt — die den Puf-

mit bekannten Mitteln zu realisieren. ferbehälter9 nach vorn abschließende Platte 8 derart

Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, im angeordnet, daß zwischen ihrer oberen Kante und unterhalb der Trennkammer 12 liegenden Teilraum, Juli Gchäuscdcckel ein Abfand besteht, während dem Pufferbehälter 10, Mittel zum Anpressen von die zweite Platte Il dem Gehäusedeckel näher beEinsätzen an die untere Begrenzung der Trennkam- ao nachbart ist als die Oberkante der zuvor genannten mer vorzusehen. Diese Mittel können dazu dienen, Platte 8. Dadurch ist erreicht, daß die Pufferflüssigdie Trennkammerunterseite mittels eines speziellen keit im Pufferbehälter 9 zwar an das obere Ende der Einsatzes abzuschließen, um das schon erwähnte Trennkammer gelangen kann, nicht aber in den an-Einfüllen der Trägersubstanz innerhalb des Gerätes deren Pufferbehälter 10.

zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die Anpreßmittel 25 Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch mögin Art einer Hebetribüne 17 ausgebildet, die sich von lieh, die beiden die Trennkammer bildenden Platten vorn bei abgenommender Frontseitenwand leicht be- gleich hoch zu machen und dafür zu sorgen, daß der tätigen läßt. Eine motorische Höhenverstellbarkeit durch die Gehäusehinterwand und die das Fenster der Hebetribüne ist zwar möglich, jedoch in der abschließende Platte begrenzte Pufferbehälter zuPraxis kaum erforderlich, da die Handbetätigung, 30 sammen mit der oberen öffnung der Trennkammer z. B. mittels einer Gewindespindel 18 und Spindel- gegenüber dem anderen Pufferbehälter durch den mutter 19 mit wenigen Handgriffen durchzuführen ist. Gehäusedeckel abgedichtet ist: selbstverständlich

Gegenüber den bisher bekannten präparativen kann statt des Gehäusedeckels auch ein Zwischen-

Elektrophoresegeräten, welche grundsätzlich mit zy- deckel verwendet werden.

linderförmigen Trennkammern arbeiten, ist bei der 35 Aus der F i g. 3 ist ersichtlich, daß am Rahmen 8 Erfindung die Kühlung der Trennkammer besonders nach der Frontseite des Gehäuses hin herausragende einfach und wirksam zu realisieren. Wegen der gro- Gewindebolzen 26 vorgesehen sind, auf denen die Ben Seitenflächen der im Querschnitt rcchteckförmi- Muttern 27 sitzen, bei deren Festschrauben die äugen Trennkammer ist für einen guten Wärmeaus- ßere Platte 22 gegen die Dichtung 24 gedrückt wird, tausch gesorgt und damit erreicht, daß in der Trenn- 40 so daß auch die das Fenster 20 abschließende Platte kammer kein merklicher Temperaturgradient ent- 21 gegen den Fensterrahmen gepreßt wird. Dadurch steht. Dadurch ist gewährleistet, daß innerhalb der entsteht eine dichte Trennkammer im Gehäuse, dc-Trennkammer keine temperaturbedingten Wände- rcn Dicke der Stärke der Glasstangen 24 entspricht. fungs£cschwind;gk.en^differenzen entstehen, so daß Durch Variation der Glasstangendicken ist auf eindie einzelnen Banden keine Verzerrungen erleiden. 45 fache Weise dk Dicke der Trennkammer einzustel-Dadurch konnte erreicht werden, daß auch eng ne- len. Im Rahmen der Erfindung kann es bei analuibeneinanderliegende Banden noch sauber voneinan- sehen Geräten zweckmäßig sein, eine Vielzahl von der zu trennen sind. parallel zu den seitlichen Dichtungen verlaufende

Im Rahmen der Erfindung ist auch eine andere Dichtungsmittel vorzusehen um mehrere Trenn-

Ausbildung der Zwischenwand und der Trennkam- 5» kammerstrecken zur Verfugung zu haben, und zwar

mer möglich. An Hand der F i g. 2 und 3 wird diese bei sonst gleichen Iontophoresebedingungen.

Möglichkeit näher erläutert. Mit der schon erwähnten Hebetribüne kann auch

Die Zwischenwand 8 ist mit einem Fenster 20 ver- ein sogenannter Elutionseinsatz an die Unterseite der sehen, welches von der Frontseite 4 des kastenförmi- Trennkammer angesetzt werden. Die Ausbeuten gen Gehäuses durch Anlage einer Platte 21 ver- 55 beim erfmdungsgemäßen Gerät sind gegenüber beschlossen bzw. verschließbar ist. die zusammen mit kannten Geräten wesentlich erhöht, was darauf zueiner der Platte 11 entsprechenden Platte 22 die rückzuführen ist. daß eine wesentlich größere Fläche Trennkammer bildet. Zwischen der das Fenster ab- ehriert werden kann, wobei dennoch die verwendeten schließenden Platte 21 und dem Fensterrahmen 8 Elutionsflüssigkeitsmengen klein gehalten werden sind Dichtungsmittel 23 (in F i g. 2 gestrichelt darge- 60 können. Die Elution erfolgt von der einen Schmalseistelit) vorgesehen, damit keine Pufferflüssigkeit aus tenwand der Trennkammer bzw. des Elutionsansatdem Behälter 9 in den übrigen Raum des Gehäuses zes aus und an der anderen Schmalseite erfolgt dte eindringen kann. Abnahme der Elutkmsflüssigkeit. Durch mä ndcrför-

Vorzugsweise werden nicht die Seitenwände des mige Weggebung kann die Ausbeute weiter erhöht Gehäuses als seitliche Begrenzung der Trennkammer 65 »erden. Nicht nur die Ausbeute ist beim crftridungs-

12 benutzt, sondern es werden zwischen den beiden, gemäßen Gerät gegenüber bekannten Elektrophore-

die Trernikammer bildenden Platten die Trennkam- segeräten wesentlich erhöht, sondern auch dk Trerm-

mer seitlich begrenzende Dichtungsmittel vorgehe- schärfe eng aufeinanderfolgender Banden. Auch dies

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ist eine Folge des erfindungsgemäßen Aufbaues, da gegenüber Geräten mit zylindrischen Trennkammern ein gleichmäßiger Elutionsstrom gewährleistet werden kann. Bei zylindrischen Trennkammern erfolgt die Elution nicht mit gleichmäßiger Strömungsgeschwindigkeit, da die Zuführung und Ableitung des Elutionsstromes über einen kreisförmigen oder kreisringförmigen Querschnitt mit den bekannten Mitteln nicht möglich ist und demzufolge ungleichmäßige Ausschwemmungen erfolgen, die die Trennschärfe

beeinträchtigen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, das Gerät auch für die Methode des Iso-electric-Focusing anwenden zu könen, bei dem es auf besonders kleine Puffergefäßkammern ankommt; es ist nämlich möglich, mit Hilfe der Hebetribüne an das untere Ende der Trennkammer einen entsprechenden Ansatz anzupressen, der nur ein geringes Volumen besitzt und die Elektrode enthält. Auf diese Weise ist es möglich, ein und dasselbe Gerät lediglich durch Verwendung einzelner Zusätze für alle bekannten Elektrophoresemethoden und für analytische und präparative Zwecke verwendbar zu machen.

Im Falle des Iso-elektric-Focusing wird an da: obere Ende der Trennkammer ein entsprechende) (kleiner) Pufferbehälter mit Elektrode angesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche· Die Erfmtlun8 bezieht sich auf ein Elektrophorese- " gerät mit im wesentlichen kastenförmigem Aufbau,

1. Elektrophoresegerät mit im wesentlichen ka- mit zwei Pufferbehältern, von denen der eine mit stenförmigem Aufbau, mit zwei Pufferbehäitern. dem oberen Ende und der andere mit dem unteren von denen der eine mit dem oberen Ende und der 3 Ende einer Trennkammer für vertikalstehende platandere mit dem unteren Ende einer Trennkam- tenförmige Gele verbunden ist, sowie mit je einer mer für vertikalstehende plattenförmige Gele Elektrode in den Pufferbehältern. Ein solches Gerät verbunden ist, sowie mit je einer Elektrode in den ist aus der USA.-Patentschrift 3 208 929 bekannt. Pufferbehältern, dadurch gekennzeich- Bei diesem bekannten Gerät sind zwei im wesentlinet, daß eine sich im wesentlichen lotrecht er- m chen würfelförmige Pufferbehälter übereinander anstreckende Zwischenwand (8) den Gerätekasten geordnet und die Trennkammer erstreckt sich über (5) in zwei als Pufferbehälter (9, 10) dienende eine der durch die beiden übereinanderliegenden Teilräume unterteilt und die Trennkammer (12) Würfel gebildeten Seitenflächen. Der elektrische eine neben der Zwischenwand angeordnete und Kontakt zwischen den Pufferbehältern und der dazu im wesentlichen parallel verlaufende Platte i₅ Trennkammer ist dadurch erreicht, daß die genannte (11) umfaßt. Seitenwand an ihrem oberen und unteren Ende je

2. Geräte nach Anspruch 1, dadurch gekenn- eine die Flüssigkeitsverbindung gestattende Ausnehzeichnet, daß die Platte (11) die Zwischenwand mung besitzt. Die untere Ausnehmung ist mit einem (8) nach oben überragt. porösen, nicht metallischen Träger verschlossen, der

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 einserseits den Slromfluß gestattet und andererseits zeichnet, daß die Oberkante der Platte (11) in verhindert, daß beim Füllen der Trennkammer mit gleiter Hohe wie diejenige der Zwischenwand der gelbüdenden Flüssigkeit diese in das untere Puffe) angeordnet ist und daß über den beiden fergefäß auslaufen kann und der das erstarrte Gel Oberkanten ein Deckel vorgesehen ist. welcher trägt.

auf die Platte (11) einwirkende Dichtungen auf- 25 Auf Grund dieser Konstruktion ist das bekannte

weist. Gerät nicht für die präparative Elektrophorese geeig-

4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch net. Abgesehen davon, daß keine Elutionsvorrichgekennzeichnet, daß zur besseren Zugänglichkeit tung vorgesehen ist, verhindert nämlich auch der des unteren Trennkammerendes sich die Zwi- poröse Träger den ungehinderten Durchtritt der zu schenwand (8) vom freien Ende (7) eines im we- 30 trennenden "Substanzen. Außerdem ist kein hydrosentlichen horizontalen Zwischenbodens (6) ge- statischer Druckausgleich vorgesehen, so daß ringerer Tiefe als der Kasten nach oben erstreckt. selbst nach dem Erstarren des Gels auf den porösen

5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch Träger nicht verzichtet werden kann, wenn man — gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (8) ein im Interesse einwandfreier Elektrophoresen — errei-Fenster (20) aufweist, und daß eine das Fenster 35 chen will, daß das Gewicht des Gels bzw. der das verschließende Platte (21) zusammen mit der Gel überschichteten Pufferflüssigkeit vollkommen parallel dazu angeordneten Platte (11 bzw. 22) so- kompensiert wird. Schon geringe Druckunterschiede wie mit seitlichen Dichtungsmitteln (24) zwischen könner ein Ablösen des Gels von den Trennkammerdiesen Platten die Trennkammer bildet. wänden und damit mehr oder weniger starke FeId-

6. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch 40 Verzerrungen bewirken, die den Erfolg der Elektrogekennzeichnet, daß alle Teile der Trennkammer phorese in Frage stellen. Außerdem werden durch (8, 11 bzw. 21, 22, 24) aus Glas bestehen. Druckunterschiede die Diffusionsgeschwindigkeit in

7. Gerät nach einem der Ansprüchen 3 bis 6, unerwünschter Weise beeinflußt.

daduch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) und Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung,

die Frontseitenwand (4) des Gehäuses abnehm- 45 bei einem Gerät der eingangs genannten Art einfache

bar angeordnet sind. Mittel vorzusehen, die einen genauen hydrostatischen

8. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Druckausgleich gestatten, damit einwandfreie Elekzeichnet. daß im Pufferbehälter (10) unterhalb trophoresen möglich werden, ohne daß deshalb ein der Trennkammer Mittel zum Anpressen (17, 18, poröser Träger für das Gel vorgesehen werden muß, 19) von Einsätzen an die untere Begrenzung der 50 der — abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Trennkammer vorgesehen sind. Reinigung, bei der Ablösung des Gels und bezüglich

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn- der Ungleichmäßigkeit der elektrischen Eigcnschafzeichnet, daß die Anpreßmittel nach Art einer ten — die Yerwertbarkeit des Geräts für präparative Hebebühne ausgebildet sind. Zwecke ausschließt. Die im Rahmen der Erfindung

10. Gerät mit einer Trennkammer für vertikal 55 vorzusehenden Mittel sollen den zweckmäßigen kastehende plattenförmige Gele, mit an den beiden stenförmigen Aufbau des Gerätes nicht becinträchtigroßen Seiten (Breitseiten) der Trennkammer an- gen und darüber hinaus auch bei präparativen Arbeigrenzenden Pufferbehältern nach einem der vor- ten wirksame Kühlung erlauben bzw. die für präpahergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- rative Arbeiten erforderlichen Elutionsmittel einzunet. daß Kühleinrichtungen (15, 16), z.B. eine 60 setzen gestatten.

Kühlschlange, im wesentlichen parallel zu den Gemäß der Erfindung ist dies dadurch erreicht,

Breitseiten (8, 11) der Trennkammer und im Ab- daß eine sich im wesentlichen lotrecht erstreckende

stand davon angeordnet sind. Zwischenwand den Gerätekasten in zwei als Puffer-

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn- behälter dienende Teilräume unterteilt und die zeichnet, daß die Kühleinrichtungen aus den Put- 65 Trennkammer eine neben der Zwischenwand anferbehältern herausnehmbar angeordnet sind. geordnete und dazu im wesentlichen parallel verlaufende Platte umfaßt.