DE2508785B2 - Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen u.a. elektrisch geladenen Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen und ähnlichen elektrisch geladenen Teilchen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Analyse durch Gleichgeschwindigkeits- oder Isotachophorese erfolgt üblicherweise, indem ein vorderer Elektrolyt, ein hinterer Elektrolyt und eine zwischen den beiden Elektrolyten befindliche Probenlösung in ein Kapillarrohr eingeführt werden, so daß in dem Kapillarrohr eine Flüssigkeitssäule gebildet wird, entlang der ein elektrisches Feld zur Trennung der Ionenbestandteile der Probenlösung angelegt wird. Wenn in diesem Fall die Ionen oder andere elektrisch geladene Teilchen in der zu analysierenden Probenlösung (die nachstehend unter dem Begriff »Ionen« zusammengefaßt werden) Kationen sind, enthält beispielsweise der vordere Elektrolyt einen einzigen Kationentyp mit höherer Beweglichkeit als die Meßionen, während der hintere Elektrolyt einen einzigen Kationentyp mit geringerer Beweglichkeit als die Meßionen enthält

Die Kationen in der Probenlösung werden getrennt, während sie zu der Kathode wandern. Nach vollständiger Trennung biid:en sich verschiedene Zonen, die in der Reihenfolge der jeweiligen Beweglichkeiten angeordnet sind und sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. Die Breite (in Richtung der Ionenwanderung) jeder Zone ist der Anzahl der darin enthaltenen Ionen proportional. Durch Messung einer jeden Zone ist daher eine quantitative Bestimmung der Meßionen möglich. Die Zonenbreite kann hierbei durch Bestimmung der Grenzen nebeneinanderliegendei Zonen, die verschiedene Arten von Ionen enthalten, ermittelt werden.

Bisher werden verschiedene Arten von Detektoren zur Messung und Bestimmung der Zonengrenzen verwendet, beispielsweise Meßgeräte, die zur Messung der Zonengrenzen den Unterschied in der Absorption von Ultraviolettstrahlen durch die verschiedenen Zonen oder den Unterschied der Wärmemenge, die aufgrund des unterschiedlichen Widerstands in den verschiedenen Zonen erzeugt wird, ausnutzen, sowie Geräte, die einen Potentialgradienten entlang der Flüssigkeitssäule in der Kapillarrohre messen. Dieser sogenannte Potentialgradientendetektor hat aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit und Vielseitigkeit breite Anwendung gefunden.

Aus der DE-OS 19 15 170 ist z.B. ein auf diesem Prinzip beruhendes Verfahren zur elektrophoretischen Analyse von Ionen bekannt, bei dem in einem Elektrophoresesystem die Änderung der elektrochemischen Potentialdifferenz zwischen zwei Elektroden bei der Wanderung einer Probeniösungszone durch einen Kapillarabschnitt mittels eines an einen Kurvenschreiber angeschlossenen Potentiometers gemessen wird, Es wird somit lediglich die durch die Probensubstanz im Elektrophoresestrom zwischen den beiden Elektroden hervorgerufene Änderung des Potentialgradicnten einfach an einem Widerstand abgegriffen und als Funktion der Zeit aufgezeichnet.

Der bekannte Potentialgradientendetektor weist

jedoch den Nachteil auf, daß eine direkte Auswertung der Meßergebnisse insbesondere bei Vorliegen mehrerer Meßionenarten nicht möglich ist und nur durch eine aufwendige und zeitraubende Analyse der aufgezeichneten Kurven erfolgen kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art derart auszugestalten, daß eine direkte genaue Identifizierung und Anzeige verschiedenartigster Meßionen möglich ist

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst

Erfindungsgemäß erfolgt somit die Bildung des Verhältniswertes des Potentialgradienten und damit des Verhältniswertes der Beweglichkeit einer beliebigen Meßionenart zu einer ebenfalls beliebigen Standardoder Bezugsionenart wie z. ß. den Leitionen des vorderen Elektrolyten wodurch eine einfache und unmittelbare Identifizierung und Anzeige der Meßionen über die Bildung des Verhältniswertes der Ionenbeweglichkeit ermöglicht wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Beweglichkeit einer beliebigen Meßionenart auch direkt aus der Wanderungsgesclrvindigkeit und dem Potentialgradienten ermittelt und angezeigt werden. Gegenüber dem Stand der Technik erfolgt somit die Auswertung der Meßergebnisse in wesentlich vereinfachter und direkter Form, was eine genauere und schnellere Identifizierung der vorhandenen Meßionenarten ermöglicht.

Bekanntlich weist nämlich bei der Isotachophorese der Strom der Ionenwanderung immer ein konstantes Niveau auf und bestimmt die Wanderungsgeschwindigkeit eines Ions, so daß, solange der Ionenwanderungsstrom auf einem konstanten Niveau gehalten wird, auch die Wanderungsgeschwindigkeit des Ions konstant ist.

Andererseits kann die Wanderungsgeschwindigkeit 5 des Ions als Produkt der inherenten Beweglichkeit M des Ions und seines Potentialgradienten V ausgedrückt werden:

S = MV.

Wenn die Geschwindigkeit 5 konstant ist. gilt: M ■ V = k. (2)

Dies bedeutet, daß die Beweglichkeit (M= S/V) dem Potentialgradienten Vumgekehrt proportional ist.

Wenn verschiedene Arten von Ionen, die in einer Probenlösung enthalten sind, jeweils die Beweglichkeiten Ml, M2, M3...Mn und die Potentialgradientenwerte V1, V2, V3 ...Vn aufweisen, ergibt sich folgende Gleichung bei gleichen Wanderungsgeschwindigkeiten der Ionen:

M\V\ = MlVl = MiVi ... = ,Vi/, Vn = k

Aus dieser Gleichung wird durch Umformung erhalten:

Vl Mi ViMi VA Mi Vn Mi Vi ~ Ml ' ΡΊ ~'M3 ' Vi ~ MA"" Vi " Wn '

(4)

Aus Gleichung 4 ist somit ersichtlich, daß das Verhältnis des Potentialgradienten einer Ionenart der verschiedenen Meßionen zu dem Potantialgradienten einer anderen Meßionenart gleich dem Verhältnis der Beweglichkeiten der beiden Meßionenarten ist Diese Werte sind unabhängig von der Wanderungsgeschwindigkeit Wenn daher die Potentialgradienten der Meßionen in den getrennten Zonen gemessen werden, wobei der Potentialgradient (zum Beispiel Vi in ι η Gleichung 4) einer speziellen Meßionenart als Standartoder Bezugswert gewählt wird, und wenn das Verhältnis eines jeden Potentialgradienten (VZ, V3... Vn) der anderen Meßionen bezüglich des Standartwertes VX errechnet wird, können Werte abgeleitet werden, die zu den Beweglichkeiten der Meßionen in Beziehung stehen und eine Identifikation der in der Probenlösung enthaltenen Ionenbestandteile anhand ihrer jeweiligen Beweglichkeiten ermöglichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben.
Es zeigt

Fig.! eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse,
2> F i g. 2 einen Schnitt durch einen Potentialgradientendetektor, wie er bei der Vorrichtung gemäß f i g. 1 verwendet wird,

Fig.3A eine schematische Darstellung getrennter Ionen in einem Kapillarrohr,

in Fig. 3B eine Potentialverteilung entlang des Kapillarrohrs,

F i g. 3C Potentialgradienten und Beweglichkeiten der getrennten Ionen,

F i g. 3D Differentiale der Potentialgradienten, und
si F i g. 4 und 6 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele der Vorrichtung.

In F i g. 1 ist ein Kapillarrohr 1 gezeigt, das aus einem isolierenden Material, beispielsweise Polytetrafluorethylen, besteht. Der Innendurchmesser und der Außendurchmesser des Kapillarrohres sind beispielsweise 0,5 mm bzw. 2 mm. Eine Kammer oder Zelle 2, die eine hintere Elektrode 21 enthält, ist mit einem Ende des (1) Kr.pillarrohres 1 verbunden. Das andere Ende des

Kapillarrohres 1 ist mit einer anderen Kammer oder 4") Zelle 3 verbunden, die eine vordere Elektrode 31 enthält. Die beiden Elektroden 21 und 3i sind über elektrische Leitungen 41 und 42 mit dem negativen bzw. dem positiven Ausgangsanschluß einer Stromquelle 4 verbunden, die eine stabilisierte Stromquelle sein kann, ίο welche einen einstellbaren, konstanten Gleichstrom abgibt, wobei ein neutraler Abgriff vorzugsweise geerdet ist.

Zwei Leitungen 51 und 52 verbinden die Kammern 2 bzw. 3 mit zwei Tanks 54 bzw. 53 und reichen bis in die V) Nähe des Bodenbereiches der Tanks 53, 54, die jeweils einen Endionen aufweisenden hinteren bzw. einen Leitionen aufweisenden vorderen Elektrolyten enthalten. Sperrventile 57 und 58 sind in die Leitungen 51 und 52 eingesetzt, um die Zufuhr der Elektrolyten von den hu Tanks 53 und 54 in die Kammern 2 und 3 zu steuern. Eine Leitung 55 verbindet die oberen Abschnitte der Tanks 53 jnd 54 mit einer Gasquelle 56, die ein unter Druck stehendes inertes Gas, beispielsweise Helium, enthält.

h-, Das Kapillarrohr 1 ist mit einer Einrichtung 22 zum Einführen der Meßprobenlösung versehen, durch die ein Probenelektrolyt \r, an sich bekannter Weise in das Kaüillarrohr 1 eingeführt wird, um darin eine Flüssig-

keitssäule zu bilden. Eine Heizkammer 7 umschließt das Kapillarrohr 1 und hält die Flüssigkeitssäule bei einer vorbestimmten Temperatur, die von einer Stromquelle 71 gCMcuci i wiiu.

Nahe einem Ende des Kapillarrohre* 1 ist ein Detektor 8 vorgesehen, für den ein Ausführungsbeispiel in Fig.2 in Form eines Potentialgradientendetektors gezeigt ist. Der Detektor weist einen Halteblock 81 aus transparentem, isolierendem Material, beispielsweise Methacrylharz, auf. Entlang der Achse des Blockes 81 ist eine hohle, zylindrische Meßkammer 82 vorgesehen, deren entgegengesetzte F.nden mit den Endabschnitten

11 und 12 des Kapillarrohres 1 verbunden sind.

Die Endabschnitte des Kapillarrohres sind mit dem Block 81 durch Gewindezapfen 84 verbunden und in dem Block 81 mit diesen gelagert, wobei ein Dichtungsband 83 abdichtend zwischen den nebeneinanderliegenden Teilen angeordnet ist. Zwei Elektroden 85 und 86 ζι·^Γ Mpssiing des Potentialgradienten, die aus Platindraht mit einem Durchmesser von etwa 0,08 mm hergestellt sind, erstrecken sich senkrecht zu der Achse der Meßkammer 82 durch zwei Bohrungen in dem Block 81 so weist, daß die inneren Enden der Eiekirodendrähic an der Innenfläche der MeOkammer 82 frei liegen, jedoch nicht in diese hineinragen. Die anderen Enden der Elektroden 85, 86 sind mit Kabeldrähten 87 verlötet, die in dem Block 81 gehalten sind. Der Raum um die Elektroden 85,86 und die Enden c!es Kabels 87 sind mit einem geeigneten, isolierenden Kleber 88, beispielsweise einem handelsüblichen Epoxidharzkleber, ausgefüllt.

Zwei wesentliche Merkmale des in F i g. 2 gezeigttn Detektors bestehen darin, daß der Innendurchmesser der Meßkammer 82 von 0,8 mm etwas größer als der Durchmesser der Endabschnitte 11 und 12 des Kapillarrohres von 0,5 mm ist, und daß die Elektroden 85 und 86 aus möglichst dünnen Drähten bestehen, deren innere Enden nicht in die Meßkammer 82 hineinragen, sondern mit der Innenwandoberfläche der MeBkammer abschließen.

Aufgrund dieser Merkmale wird die Stromdichte in der Meßkammer kleiner als in den Endabschnitten 11,

12 des Kapillarrohres, während die Fläche der Elektroden, die sich in Kontakt mit der Flüssigkeit in der Meßkammer befindet, minimal ist, so daß die Entladung der Ionen an der Elektrodenoberfläche und damit die Erzeugung von Blasen und Abscheidungen an den Elektroden weitgehend unterdrückt werden kann.

Gemäß F i g. 1 sind die Meßelektroden 85 und 86 über zwei Kabel 87 mit einem Impedanzwandler 91 verbunden, der eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz hat. Das Ausgangssignal des Impedanzwandlers 91 wird einem Spannungs-Frequenz-Wandler 92 zugeführt, der ein Impulssignal erzeugt, dessen Frequenz proportional der Ausga'igsspannung des Impedanzwandlers 91 ist. Ein erster Energieumsetzer 93, beispielsweise eine lichtemittierende Diode, erhält das elektrische Ausgangssignal des Spannungs-Frequenz-Wandlers 92 und setzt es in ein entsprechendes optisches oder ein aus elektromagnetischen Wellen bestehendes Signal um. Ein Übertragungskanal 94 überträgt die elektromagnetischen Wellen, die von dem ersten Energieumsetzer 93 abgegeben werden, zu einem zweiten Energieumsetzer 95, beispielsweise einem Phototransistor oder einer Photoröhre, der das optische Signal wieder in ein entsprechendes elektrisches Signal umsetzt Das elektrische Signal wird einem Frequenz-Spannungs-Wandler

96 zugeführt, der eine Spannung erzeugt, die der Frequenz des von dem Umsetzer 95 erhaltenen elektrischen Signal entspricht.

Das Aüsgangssigna! des Frequenz-Spannungs-Umsetzers % wird einer Signalverarbeitungsschaltung 97 zugeführt, die eine Differenzierschaltung und andere Elemente (nicht gezeigt) aufweist, und ausgangsseitig mit einer Aufzeichnungseinrichtung 98 verbunden ist, die auch durch ein Anzeigegerät, eine optische Anzeige oder eine andere geeignete Einrichtung zum Messen der Zonenbreite ersetzt werden kann.

Eine Isolierung 99 isoliert die Schaltungen 91, 92 und 93 von Masse, so daß ein Leckstrom zwischen den Meßelektroden 85,86 und Masse verhindert wird. Diese Anordnung trennt den Meßteil vollständig von einer Festpotentialquelle, wie beispielsweise Masse, so daß kein I.eckstrom /.wischenden Meßelektroden 85, 86 und äußeren Teilen fließt und die Bildung von Blasen verhindert wird.

Im Betrieb werden der die I.eitionen enthaltende vordere Elektrolyt, die Probenlösung und der die Endionen enthaltende hintere Elektrolyt in das Kapillarrohr 1 eingefüllt, wobei die Meßlösung zwischen den beiden Elektrolyten liegt. Wenn die Stromquelle 4 mit den Elektroden 21 und 31 verbunden wird, wird ein Potentialgradient entlang der Flüssigkeitssäule in dem Kapillarrohr 1 erzeugt, so daß die Ionen, beispielsweise die Aiionen in der Probenlösung, zu der positiven Elektrode 31 wandern.

Dei verschiedenen Arten von Anionen in der Probenlösung werden allmählich entsprechend ihren inherenten Beweglichkeiten in verschiedene Zonen getrennt, während sie sich mit ihren jeweiligen Wanderungsgeschwindigkeiten bewegen, die zwischen der Wanderungsgeschwindigkeit der Anionen in dem vorderen Elektrolyten und der Wanderungsgeschwindigkeit der Anionen in dem hinteren Elektrolyten liegen Wenn die Trennung abgeschlossen ist, enthält jede der getrennten Zonen eine einzige lonenart, die in der Meßprobe enthalten ist, wobei die Breiten der Zonen den Mengen der eingeführten Meßionen proportional sind. Danach bewegen sich die Zonen mit gleicher Geschwindigkeit.

Fig. 3A zeigt schematisch die in der vorstehenc beschriebenen Weise vollständig getrennten Zonen. Ir F i g. 3A bezeichnen die Symbole + und - die Polaritäi der Spannung, die über der Flüssigkeitssäule in derr Kapillarrohr anliegt, Außerdem ist der Potentialgra dientendetektor 8 in F i g. 3A gezeigt Die Symbole A - und B- bezeichnen die Ionen des vorderen bzw. de; hinteren Elektrolyten. Die verschiedenen Arten dei Meßionen C-, D~ und E- in den getrennten Zoner liegen zwischen den Leitionen des vorderen und der Endionen des hinteren Elektrolyten.

F i g. 3B zeigt die Potentialverteilung für jedes Ion ii dem Kapillarrohr zu einem Zeitpunkt, bei dem de: durch die getrennten Zonen gekennzeichnete Zustanc gemäß F i g. 3A erreicht ist F i g. 3C zeigt die Potential gradientenwerte VA, VB, VC und VE und di( Beweglichkeiten MA, MC, MD und ME der Ionen. Dii Potentialgradientenwerte, die von dem Detektor 1 gemessen werden, wenn die getrennten Zonen an den Detektor nacheinander vorbeiziehen, führen zu den ii Fig.3C gezeigten Kurven, wenn das Kapiliarrohr zwischen der Einrichtung 22 zum Einführen de Meßprobe und dem Detektor 8 eine ausreichendi Länge hat und die Meßionen vollständig getrenn werden.

Wenn das Ausgangssignal des Detektors 8 differenziert und in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen wird, erhält man die graphische Darstellung gemäß Fig.3D. Mit Hilfe des Abstandes zwischen nebeneinanderliegenden, differenzierten Signalspitzen kann die Breite jeder Zone und folglich die Menge jeder Komponente der Probenlösung bestimmt werden. Durch den Höhenunterschied zwischen nebeneinanderliegenden Signalspitzcii läßt sich die Beweglichkeitsdifferenz zwischen den Meßionen in zwei angrenzenden, getrennten Zonen bestimmen, was üblicherweise jedoch erst erfolgen kann, nachdem die Daten in aufwendiger und zeitraubender Weise auf einer Aufzeichnungskarte analysiert worden sind.

Erfindungsgemäß wird das Verhältnis des Potentialgradienten eines jeden Meßions zu einem speziellen Standard- oder Bezugsion berechnet. Das Meßion kann dann direkt mittels dieses Verhältniswertes identifiziert werden.

Die F i g. 4 und 5 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele der Vorrichtung. Gemäß F i g. 4 wird über zwei Elektroden bund cein konstanter Strom an ein elektrophoretisches Kapillarrohr a angelegt, in dem Ionen A aus dem vorderen Elektrolyten und Ionen B aus dem hinteren Elektrolyten und drei verschiedene Meßionenarten C-, D~ und E~, die nun vollständig getrennt sind, mit einer konstanten Geschwindigkeit zu der Anode b wandern. Ein erster Potentialgradientendetektor d und ein zweiter Potentialgradientendetektor e sind an dem Kapillarrohr a vorgesehen, wobei der Detektor c/auf der Anodenseite und uer Detektor e auf der Kathodenseite liegt. Die beiden Detektoren die messen die Potentialgradienten der Ionen A-, C-, D- und E- und erzeugen entsprechende Ausgangssignale. Eine Speicherschaltung /"ist mit dem Ausgang des Detektors d verbunden und speichert den gemessenen Potentialgradienten des Ions A- des vorderen Elektrolyten. Eine Rechenschaltung g-ist mit dem Ausgang der Speicherschaltung Fund dem Ausgang des zweiten Detektors e verbunden und berechnet die Verhältniswerte VC/VA, VD/VA und VE/VA, wobei VA der Potentialgradient des Leitions A und VC, VD und VE die Potentialgradienten der Meßionen C~, D~ und E- sind.

Wie bereits erwähnt, sind diese Verhältniswerte gleich den Verhältniswerten der Beweglichkeit MA des Leitions A- zu den Beweglichekiten MC, MDund ME der Meßionen C-, D- und E-, das heißt MA/MC. ΜΑ/MD bzw. ΜΑ/ME. Da die Verhältnisse VC/VA, VD/VA und VE/VA unabhängig von den Meßbedingungen, beispielsweise dem Wanderungsstrom, dem Durchmesser des Kapillarrohres, den Konzentrationen der Elektrolyten usw., konstant sind, drückt jedes Verhältnis VCYVA, VD/VA und VETVA einen Wert aus, der für den entsprechenden lonenbestandteil der Meßprobe spezifisch ist. Durch Anzeige dieser Werte auf einer Aufzeichnungseinrichtung oder einer Anzeigeeinrichtung h lassen sich Werte ableiten, die zu den für die Komponenten der Meßlösung spezifischen Beweglichkeiten in Beziehung stehen.

Fig.5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, wobei gleiche Bezugszahlen die entsprechenden Teil bezeichnen. Ein Potentialgradientendetektor t/mißt die Potentialgradienten des Leitions A~ und der Meßionen C~, D~ und E- nacheinander, wobei eine Speicherschaltung / über einen Schalter / mit dem Detektor d verbunden ist, so daß der Potentialgradientenwert VA des Leitions A- gespeichert wird. Eine Rechenschaltung g ist mit dem Ausgang der Speicherschaltung f und dem Ausgang des Detektors d verbunden, so daß die Verhältniswerte VC/VA, VD/VA und VE/VA der Potentialgradienten VC, VDund V£der

ι Meßionen, die nacheinander von dem Detektor d gemessen werden, zu dem Potentialgradienten VA des Leitions berechnet werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird das Verhältnis des Potentialgradienten eines Meßions zu

in dem Potentialgradienten des Leitions aus dem vorderen Elektrolyten berechnet. Die Anordnung kann jedoch auch so getreffen werden, daß ein lonentyp aus den verschiedenen lonentypen der Probenlösung als Standard- oder Bezugsion ausgewählt und das Verhältnis des

η Potentialgradienten für jede andere lonenart zu dem Potentialgradienten der als Bezugsgröße dienenden Ionen berechnet wird.

Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse eines Experimentes, das mit der erfindungsgemäßen Vorrich-

.'(I tung durchgeführt wurde. Das Chioridion wird als Leition verwendet und dient als Standard- oder Bezugsion, so daß die Verhältniswerte der Potentialgradienten der anderen Ionen zu dem Potentialgradienten des Bezugsions erhalten werden, während die rezipro-

r> ken Verhältniswerte der Beweglichkeiten dieser Ionen theoretisch aus den Beweglichkeiten der Ionen abgeleitet werden. Der Wanderungsstrom beträgt 100 μΑ, und der pH-Wert ist 6,0.

	Verhältnisse der Potential gradienten	Reziproke Verhältnisse der Beweglichkeiten (theoretische Werte)
Chloridion	1,00	1.00
Sulfation	1,20	1,30
Nitration	1,35	1,39
Oxalation	1,50	1,45
Formiation	1.90	1,82
Citration	2,10	1,99
Maleination	2,50	2,42
Acetation	4,10	-
Glutamation	8.00	_

Wie die Tabelle zeigt, weichen die Verhältniswerte der Potentialgradienten ein wenig von den reziproken Verhältniswerten der Beweglichkeiten ab, obwohl die

-,n beiden Werte theoretisch gleich groß sein sollten.

Die Ursache für diese Abweichung kann in experimentellen Fehlern und Ungenauigkeiten liegen oder auf der Tatsache beruhen, daß die Beweglichkeit jedes Ions im Gegensatz zu seinem Atom- oder Molekulargewicht erheblich mit dem pH-Wert der Lösung, der Umgebungstemperatur und anderen Meßbedingungen variiert Die Abweichung ist jedoch in der Praxis vernachlässigbar und kann außerdem durch weitere Verbesserung der Genauigkeit der Meßvorrichtung

ω reduziert werden.

F i g. 6 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, bei dem die Beweglichkeit jedes getrennten Meßions direkt aus dem Potentialgradienten und seiner Wanderungsgeschwindigkeit abgeleitet wird.

In F i g. 6 bezeichnen gfsiche Bezugssymbole wie in den Fig.4 und 5 entsprechende Teile, so daß deren Beschriebung entfallen kann.
Zusätzlich zu dem Potentialgradientendetektor d ist

das Kapillarrohr a mit einem Wanderungsgeschwindigkeitsdetektor 60 versehen. Der Detektor 60 weist zwei Zonengrenzdetektoren 61 und 62, die in einem vorbestimmten Abstand zueinander entlang des Kapillarrohres a angeordnet sind, eine Zeitmeßschaltung 63, die von den Ausgangssignalen der Detektoren 61 und 62 gesteuert wird, und eine Schaltung 64 zum Erzeugen der Wandungsgeschwindigkeitssignale auf, die das Ausgangssignal der Zeitmeßschaltung 63 erhält und ein Ausgangssignal erzeugt, das der Wanderungsgeschwindigkeit eines an den Zonengrenzdetektoren 61 und 62 vorbeigewanderten Ions entspricht. Das Wandcrungsgeschwindigkeiissignal der Schaltung 64 wird in einer Speicherschaltung 65 gespeichert.

Das Ausgangssignal des Potentialgradientendetektors d wird in einer Speicherschaltung f gespeichert, deren Ausgangssignal zusammen mit dem Wanderungsgeschwindigkeitssignal der Speicherschaltung 65 einer Rechenschaltung g zugeführt wird, die die Berechnung

des Quotienten S/V durchführt w.u ein der Beweglich- .'" dann ander

ten erzeugen, wird beim Vorbeiziehen der Grenze zwischen der Zone, die die A -Ionen enthält, und der Zone, die die C- -Ionen enthält, an dem Detektor 61 ein Ausgangsimpuls erhalten, woraufhin die Zeitmeßschaltung 63 aufgesteuert wird und ein Ausgangssignal erzeugt, bis diese Grenze an dem Detektor 62 vorbeiläuft. Daruafhin erzeugt der Detektor 62 einen Ausgangsimpuls zur Beendigung des Ausgangssignals der Zeitmeßschaltung 63. In Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Zeitmeßschaltung 63 errechnet die Schaltung 64 sodann die Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen C- und gibt ein entsprechendes Signal ab.

Da die verschiedenen lonenarten die gleiche Wanderungsgeschwindigkeit haben, wird das Wanderungsgeschwindigkeitssignal in der Speicherschaltung 65 gespeichert, so daß aus der Wanderungsgeschwindigkeit und dem jeweiligen Potentialgradienten der verschiedenen lonenarten die für jede der verschiedenen lonenarten spezifische Beweglichkeit berechnet und

wird.

keit M des jeweiligen Ions entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Das die Beweglichkeit des Ions ausdrückende Signal wird von einer Aufzeichnungseinrichtung oder einer Anzeigeeinrichtung h angezeigt.

Im Betrieb mißt der Potentialgradientendetektor d nacheinander das Potential der jeweiligen getrennten Ionen, während sich die Ionen durch das Kapillarrohr zu der Anode hin bewegen, wobei die gemessenen Potentialgradientenwerte nacheinander in der Speicherschaltung /"gespeichert werden.

Wenn dagegen die Zonengrenzdetektoren 61 und 62 derart ausgeführt sind, daß sie ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer Änderung des Potentialgradien-Wenn die Zeit, die die Grenze zwischen den Zonen der A - und C -Ionen benötigt, um von einem der beiden Zonengrenzdetektoren zu dem anderen zu wandern, gemessen und gespeichert wird, ist aufgrund der gleichen Wanderungsgeschwindigkeit eine erneute. Messung der Wanderungsgeschwindigkeit nicht erforderlich.

Ks sind verschiedene Abwandlungen und Änderungen in bezug auf die Anordnung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung möglich. Beispielsweise kann in F i g. b die Speicherschaltung /"entfallen und einer der beiden Zonengrenzdetektoren durch einen Potentialgradientendetektor ersetzt werden.

llicivu 4 lihilt /ci

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen und ähnlichen elektrisch geladenen Teilchen, mit einem Kapillarrohr, einer Einrichtung zur Bildung einer aus einem Leitionen enthaltenden vorderen Elektrolyten, einem Endionen enthaltenden hinteren Elektrolyten und einer zwischen den Elektrolyten angeordneten, verschiedene Meßio- ι ο nenarten enthaltenden Probenlösung bestehenden Flüssigkeitssäule in dem Kapillarrohr, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Potentialdifferenz entlang der Flüssigkeitssäule und Anordnung der Ionenarten in verschiedenen Zonen, einer Einrichtung zur is Messung der Ionen-Potentialgradienten der Flüssigkeitssäule und einer Aufzeichnungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (d, e, f) einen ersten Detektor (d) zur Messung des Potentialgradienten der Leitionen (A-), eine mit dem erster^Detektor verbundene Speicherschaltung (f) und einen zweiten Detektor (s) zur Messung der Potentialgradienten der Meßionen (C-, D-, E-) aufweist, und daß der Meßeinrichtung eine Rechenschaltung (g) nachgeschaltet ist, die das Verhältnis des Potentialgradienten einer jeden Meßionenart und des Potentialgradienten der Leitionen ermittelt und den ermittelten Wert der Aufzeichnungseinrichtung ^zuführt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Speicherschaltung (P zur Abspeicherung des Potentialgradientenwertes einer beliebigen Meßionenart aufweist, die derart mit tier Redienschaltung verbunden ist, daß das Verhältnis des betreffenden Meßionen-Potentialgradienten und des Potentialgradienten einer beliebigen anderen vorhandenen Ionenart bestimmbar ist

3. Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen und ähnlichen elektrisch geladenen Teilchen, mit einem Kapillarrohr, einer Einrichtung zur Bildung einer aus einem Leitionen enthaltenden vorderen Elektrolyten, einem Endionen enthaltenden hinteren Elektrolyten und einer zwischen den Elektrolyten angeordneten, verschiedene Meßio- -r, nenarten enthaltenden Probenlösung bestehenden Flüssigkeitssäule in dem Kapillarrohr, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Potentialdifferenz entlang der Flüssigkeitssäule und Trennung der Ionenarten in verschiedene Zon*,n, einer Einrichtung zur -,0 Messung der Potentialgradienlen der verschiedenen Ionenarten in den getrennten Zonen der Flüssigkeitssäule und einer Aufzeichnungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (d, 60) eine Einrichtung (60) zur Messung der Wände- ν> rungsgeschwindigkeit (S) zumindest einer der Meßionenarten (C-, D-, E-) aufweist und daß eine mit Speichern (f, 65) versehene Rechenschaltung (g) mit der Meßeinrichtung verbunden ist, die die Beweglichkeit (S/V) einer jeden Meßionenart ho ermittelt und als Ausgangssignal der nachgeschalteten Aufzeichnungseinrichtung ^/zuführt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (60) zur Messung der lonen-Wanderungsgeschwindigkeit zwei in vorge- b> gebenem Abstand zueinander entlang des Kapillarrohrs angeordnete Zonengrenzdetektoren (61, 62), eine diesen nachgeschaltete Zeitmeßschaltung (63) und eine Schaltungsanordnung (64) aufweist, die ein der Wanderungsgeschwindigkeit der die Zonengrenzdetektoren passierenden Ionen entsprechendes Ausgangssignal abgibt