DE2508785C3 - Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen u.a. elektrisch geladenen Teilchen - Google Patents
Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen u.a. elektrisch geladenen TeilchenInfo
- Publication number
- DE2508785C3 DE2508785C3 DE2508785A DE2508785A DE2508785C3 DE 2508785 C3 DE2508785 C3 DE 2508785C3 DE 2508785 A DE2508785 A DE 2508785A DE 2508785 A DE2508785 A DE 2508785A DE 2508785 C3 DE2508785 C3 DE 2508785C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ions
- measuring
- ion
- potential gradient
- capillary tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims description 118
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 title claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 5
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 28
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 28
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 23
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 28
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000002218 isotachophoresis Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 101100539489 Caenorhabditis elegans unc-93 gene Proteins 0.000 description 1
- MVWDJLOUEUAWIE-UHFFFAOYSA-N O=C=O.O=C=O Chemical compound O=C=O.O=C=O MVWDJLOUEUAWIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000113 methacrylic resin Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen und ähnlichen elektrisch geladenen Teilchen gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs I.
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 bilden 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 nebeneinanderliegender 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 Potentiaigradienten entlang der Flüssigkeitssäule in der Kapillarröhre 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 Probenlösungszone 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 Potentiaigradienten einfach an einem Widerstand abgegriffen und als
Funktion der Zeit aufgezeichnet.
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. B. 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 Wanderungsgeschwindigkeit
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 Meßionen- jo arten 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 lonenwanderungs- j>
strom auf einem konstanten Niveau gehalten wird, auch die Wanderungsgeschwindigkeit des Ions konstant ist
Andererseits kann die Wanderungsgeschwindigkeit S des Ions als Produkt der inherenten Beweglichkeit M
des Ions und seines Potentialgradienten V ausgedrückt werden:
S = MV.
(1)
Wenn die Geschwindigkeit S konstant ist, gilt: v>
M ■ V = k.
(2)
Dies bedeutet, daß die Beweglichkeit (M= S/V) dem Potentialgradienten Vumgefcehrt proportional ist. vt
Wenn verschiedene Arten von Ionen, die in einer Probenlösung enthalten sind, jeweils die Beweglichkeiten AfI, Af2, Af3... Afn und die Potentialgradientenwerte Vl1 V2, V3... Vn aufweisen, ergibt sich folgende
Gleichung bei gleichen Wanderungsgeschwindigkeiten « der Ionen:
(3) M
Aus dieser Gleichung wird durch Umformung erhalten:
Vl MX V3MX VA MX
Vi~~M~2' V~X~1Ä3' VX~~M4
Vn MX
(4)
Aus Gleichung 4 ist somit ersichtlich, daß das Verhältnis dss Potentialgradienten einer lonenart 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
Gleichung 4) einer speziellen Meßionenart als Standartoder Bezugswert gewählt wird, und wenn das Verhältnis
eines jeden Potentialgradienten (V2, V3...Vn) der
anderen Meßionen bezüglich des Standartwertes Vi 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 ne.bstehend näher
beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse,
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,
Fig.3B eine Potentialverteilung entlang des Kapillarrohrs,
Fig.3C Potentialgradienten und Beweglichkeiten
der getrennten Ionen,
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 Polytetrafiyoräthylen, 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 Kapillarrohres 1 verbunden. Das andere Ende des
Kapillarrohres 1 ist mit einer anderen Kammer oder Zelle 3 verbunden, die eine vordere Elektrode 31
enthält. Die beiden Elektroden 21 und 31 sind über elektrische Leitungen 41 und 42 mit dem negativen bzw.
dem positiven Ausgangsanschluß einer Stromquelle 4 verbunden, die eine stabilisierte Stromquelle sein kann,
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
Nähe des Bodenbere'ches 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 Tanks 53 und 54 in die Kammern 2 und 3 zu steuern.
Eine Leitung 55 verbindet die oberen Abschnitte der Tanks 53 und 54 mit einer Gasquelle 56, dk; ein unter
Druck stehendes inertes Gas, beispielsweise Helium, enthält.
Das Kapillarrohr 1 ist mit tiner Einrichtung 22 zum
Einführen der Meßprobenlösung versehen, durch die ein Probenelektrolyt in an sich bekannter Weise in das
Kapillarrohr 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 gesteuert wird.
Nahe einem Ende des Kapillarrohres 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 Enden 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 ι >
dem Block 81 mit diesen gelagert, wobei ein Dichtungsband 83 abdichtend zwischen den nebeneinanderliegenden
Teilen angeordnet ist. Zwei Elektroden % zugeführt, der eine Spannung erzeugt, die dei
Frequenz des von dem Umsetzer 95 erhaltener elektrischen Signal entspricht.
Das Ausgangssignal des Frequenz-Spannungs-Um setzers % 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 dei
Zonenbreite ersetzt werden kann.
Eine Isolierung 99 isoliert die Schaltungen 91,92 unc
93 von Masse, so daß ein Leckstrom zwischen der Meßelektroden 85,86 und Masse verhindert wird. Diese
Anordnung trennt den Meßteil vollständig von einei Festpotentialquelle, wie beispielsweise Masse, so da[
kein Leckstrom zwischen den Meßelektroden 85,86 unc äußeren Teilen fließt und die Bildung von Blaser
Platindraht mit einem Durchmesser von etwa 0,08 mm >o
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 Elektrodendrähte an der Innenfläche der Meßkammer
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
des Kabels 87 sind mit einem geeigneten, isolierenden Kleber 88, beispielsweise einem handelsüblichen Ep- j<
> oxidharzkleber, ausgefüllt.
Zwei wesentliche Merkmale des in F i g. 2 gezeigten Detektors bestehen darin, daß der Innendurchmesser
der Meßkammer 82 von 0,8 mm etwas größer als der Durchmesser der Endabschnitte 11 und 12 des r>
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
Meßkammer 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 j-, 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 Ausgangsspannung
des Impedanzwandler 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 elektromagnet!- «>
sehen Wellen bestehendes Signal um. Ein Obertragungskanal
94 überträgt die elektromagnetischen Wellen, die von dem ersten Energieumsetzer 93
abgegeben werden, zu «Mnem 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 Im Betrieb werden der die Leitionen enthaltende
vordere Elektrolyt, die Probenlösung und der die Endionen enthaltende hintere Elektrolyt in das Kapillar
rohr 1 eingefüllt, wobei die Meßlösung zwischen der beiden Elektrolyten liegt Wenn die Stromquelle 4 mil
den Elektroden 21 und 31 verbunden wird, wird ein Potentialgradient entlang der Flüssigkeitssäule in dem
Kapillarrohr 1 erzeugt, so daß die Ionen, beispielsweise die Ani(. ;ien in der Probenlösung, zu der positiver
Elektrode 31 wandern.
Dei verschiedenen Arten von Anionen in der
Probenlösung werden allmählich entsprechend ihrer inherenten Beweglichkeiten in verschiedene Zoner
getrennt während sie sich mit ihren jeweiliger 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 dei
getrennten Zonen eine einzige lonenart die in dei Meßprobe enthalten ist wobei die Breiten der Zonen
den Mengen der eingeführten Meßionen proportional sind. Danach bewegen sich die Zonen mit gleichet
Geschwindigkeit.
Fig.3A zeigt schematisch die in der Vorstehern!
beschriebenen Weise vollständig getrennten Zonen. Ir F i g. 3A bezeichnen die Symbole + und — die Polaritäi
der Spannung, die über der Flüssigkeitssäule in dem Kapillarrohr anliegt Außerdem ist der Potentialgradientendetektor
8 in Fi g. 3A gezeigt Die Symbole A- und B- bezeichnen die Ionen des vorderen bzw. de:
hinteren Elektrolyten. Die verschiedenen Arter. 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 ir
dem KapiUarrohr zu einem Zeitpunkt, bei dem dei
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 die Beweglichkeiten MA, MQ MD und ME der Ionen. Die
Potentialgradientenwerte, die von dem Detektor f gemessen werden, wenn die getrennten Zonen an dem
Detektor nacheinander vorbeiziehen, führen zu den ir Fig.3C gezeigten Kurven, wenn das Kapillarrohr 1
zwischen der Einrichtung 22 zum Einführen dei Meßprobe und dem Detektor 8 eine ausreichende
Länge hat und die Meßionen vollständig getrenm 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 Probeflösung bestimmt werden. Durch den Höhenunterschied zwischen nebeneinanderliegenden Signalspitzen 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 Fig.4 und 5 zeigen schematisch verschiedene
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung. Gemäß F i g. 4 wird über zwei Elektroden b und 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 Potentialgi-adientendetektor e sind an dem Kapillarrohr a
vorgesehen, wobei der Detektor c/auf der Anodenseite
und der 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 rf 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
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
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
dem Potentialgradienten des Leitions aus dem vorderen Elektrolyten berechnet. Die Anordnung kann jedoch
auch so getreffen werden, daß ein lonentyp aus den verschiedenen Ionentypen der Probenlösung als Standard- oder Bezugsion ausgewählt und das Verhältnis des
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 Vorrichtung durchgeführt wurde. Das Chloridion wird als
Leition verwendet und dient als Standard- oder Bezugsion, so daß die Verhältniswerte der Polentialgradienten der anderen Ionen zu dem Potentialgradienten
des Bezugsions erhalten werden, während die reziproken 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.
A - und VQ 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, MD und ME
der Meßionen C-, D- und E-, das heißt MA/MC, ΜΑ/MD bzw. ΜΑ/ME Da die Verhältnisse VCTVA,
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
VC/VA, VD/VA und VETVA einen Wert aus, der für den
entsprechenden Ionenbestandteil 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 Ausfuhrungsbeispiel der
Vorrichtung, wobei gleiche Bezugszahlen die entsprechenden Teil bezeichnen. Ein Potentialgradientendetektor </mißt die Potentialgradienten des Leitions A- und
der Meßionen C~, D- und E- nacheinander, wobei eine
Speicherschaltung / über einen Schalter / mit dem Detektor «/verbunden ist, so daß der Potentialgradientenwert VA des Leitions A- gespeichert wird. Eine
| in | Verhältnisse | Reziproke Verhältnisse |
| der Potential | der Beweglichkeiten | |
| gradienten | (theoretische Werte) | |
| Γ) Chloridion | 1,00 | 1,00 |
| Sulfation | 1,20 | 1,30 |
| Nitration | 1,35 | 1,39 |
| Oxalation | 1,50 | 1,45 |
| 4(i Formiation | 1,90 | 1,82 |
| Citration | 2,10 | 1,99 |
| Maleination | 2,50 | Lfii |
| Acetation | 4,10 | - |
| 45 Glutamation | 8,00 | - |
Wie die Tabelle zeigt, weichen die Verhältniswerte
der Potentialgradienten ein wenig von den reziproken Verhältniswerten der Beweglichkeiten ab, obwohl die
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
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 gleiche 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 Wanderungsgeschwindigkeitssignal 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
Kechenschaltung g zugeführt wird, die die Berechnung des Quotienten S/V durchführt und ein der Beweglichkeit Ä/des jeweiligen Ions entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Das die Beweglichkeit des Ions ausdrückende Signal wird von einer Aufzeichnungseinrichtung oder einer Anzeigeeinrichtung /rangezeigt.
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-
ten erzeugen, wird beim Vorbeiziehen der Grenze zwischen der Zone, die die λ--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 Ionenarten die gleiche Wanderungsgeschwindigkeit haben, wird das Wanderungsgeschwindigkeitssignal in der Speicherschaltung 65 gespeichert, so daß aus der Wanderungsgeschwindigkeit
und dem jeweiligen Potentialgradienten der verschiedenen Ionenarten die für jede der verschiedenen
lonenarten spezifische Beweglichkeit berechnet und dann an der Anzeigeeinrichtung Λ angezeigt wird.
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.
Es sind verschiedene Abwandlungen und Änderungen in bezug auf die Anordnung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung möglich. Beispielsweise kann in F i g. 6
die Speicherschaltung f entfallen und einer der beiden Zonengrenzdetektoren durch einen Potentialgradientendetektor ersetzt werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
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 Meßionenarten 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
Messung der Ionen-Potentialgradienten der Flüssigkeitssäule und einer Aufzeichnungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (d,e,f) einen ersten Detektor (d) zur Messung
des Potentiaigradienten der Leitionen (A-), eine mit dem ersten Detektor verbundene Speicherschaltung
(I) und einen zweiten Detektor (e) zur Messung der Potentialgradienten der Meßionen (C-, D-, E-)
aufweist, und daß der Meßeinrichtung eine Rechenschaltung (g) nachgeschaltei ist, die das Verhältnis
des Potentiaigradienten einer /eden Meßionenart und des Potentiaigradienten der Leitionen ermittelt
und den ermittelten Wert der Aufzeichnungseinrichtung ^zuführt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jo
zeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Speicherschaltung (f) zur Abspeicherun^ des Potentialgradientenwertes einer beliebigen Meßionenart aufweist, die derart mit der Reihenschaltung verbunden
ist, daß das Verhältnis des betreuenden Meßionen-Potentiaigradienten und des Potentiaigradienten
einer beliebigen anderen vorhandenen Ionenart bestimmbar ist
3. Vorrichtung zur elektrophonischen 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 Meßionenarten enthaltenden Probenlösung bestehenden
Flüssigkeitssäule in dem Kapillarrohr, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Potentialdifferenz entlang
der Flüssigkeitssäule und Trennung der Ionenarten
in verschiedene Zonen, einer Einrichtung zur
Messung der Potenttalgradienten der verschiedenen Ionenarten in den getrennten Zonen der Flüssigkeitssäule und einer Aufzeichnungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (c/,
60) eine Einrichtung (60) zur Messung der Wänderungsgeschwindigkeit (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
ermittelt und als Ausgangssignal der nachgeschalteten Aufzeichnungseinrichtung (Τ?,) zuführt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (60) zur Messung der
Ionen-Wanderungsgeschwindigkeit zwei in vorgegebenem 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
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2380274A JPS5430319B2 (de) | 1974-02-28 | 1974-02-28 | |
| JP2696174A JPS5430320B2 (de) | 1974-03-07 | 1974-03-07 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2508785A1 DE2508785A1 (de) | 1975-09-04 |
| DE2508785B2 DE2508785B2 (de) | 1979-11-15 |
| DE2508785C3 true DE2508785C3 (de) | 1980-08-07 |
Family
ID=26361223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2508785A Expired DE2508785C3 (de) | 1974-02-28 | 1975-02-28 | Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen u.a. elektrisch geladenen Teilchen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3941678A (de) |
| DE (1) | DE2508785C3 (de) |
| FR (1) | FR2262802B1 (de) |
| GB (1) | GB1481273A (de) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4459198A (en) * | 1981-07-27 | 1984-07-10 | Shimadzu Corporation | Electrophoretic apparatus |
| EP0070959B1 (de) * | 1981-07-31 | 1987-08-26 | Shimadzu Corporation | Elektrophoretische Vorrichtung |
| US4666577A (en) * | 1985-02-07 | 1987-05-19 | Olympus Optical Co., Ltd. | Method of recording electrophoretic image pattern |
| JPH065227B2 (ja) * | 1985-02-27 | 1994-01-19 | オリンパス光学工業株式会社 | 電気泳動装置による総蛋白値の定量方法 |
| US4602989A (en) * | 1985-09-17 | 1986-07-29 | Dorr-Oliver Incorporated | Method and apparatus for determining the zeta potential of colloidal particles |
| US5223114A (en) * | 1987-06-17 | 1993-06-29 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | On-column conductivity detector for microcolumn electrokinetic separations |
| AU2910889A (en) * | 1987-11-25 | 1989-06-14 | Norberto Guzman | Automated capillary electrophoresis apparatus |
| US5045172A (en) * | 1987-11-25 | 1991-09-03 | Princeton Biochemicals, Inc. | Capillary electrophoresis apparatus |
| US5032247A (en) * | 1989-09-14 | 1991-07-16 | Separations Technology, Inc. | Method and apparatus for electrophoretic separations |
| US5385654A (en) * | 1993-07-07 | 1995-01-31 | Thermo Separation Products Inc. | Controlled temperature anion separation by capillary electrophoresis |
| US5954931A (en) * | 1997-01-24 | 1999-09-21 | Motorola, Inc. | Electrophoresis apparatus and method involving parallel channels |
| US5932080A (en) * | 1997-05-30 | 1999-08-03 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Mobility-based and normalized capillary electrophoresis |
| EP3404407A1 (de) | 2017-05-16 | 2018-11-21 | Universität Basel | Vorrichtung und verfahren für kapillarelektrophorese |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3649498A (en) * | 1965-10-06 | 1972-03-14 | Victor Pretorius | Detection in chromatography |
| US3533933A (en) * | 1967-03-31 | 1970-10-13 | Hannig Kurt | Process and device for the isolation of fractions of a substance mixture electrophoretically separated in a carrier gel |
| FI41214B (de) * | 1968-03-27 | 1969-06-02 | Pekka Kivalo | |
| GB1333796A (en) * | 1970-06-02 | 1973-10-17 | Lkb Produkter Ab | Electrophoresis |
| SE390766B (sv) * | 1972-12-19 | 1977-01-17 | Lkb Produkter Ab | Forfarande vid motflodesisotachofores |
-
1975
- 1975-02-20 US US05/551,275 patent/US3941678A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-02-21 GB GB7360/75A patent/GB1481273A/en not_active Expired
- 1975-02-27 FR FR7506102A patent/FR2262802B1/fr not_active Expired
- 1975-02-28 DE DE2508785A patent/DE2508785C3/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2508785A1 (de) | 1975-09-04 |
| GB1481273A (en) | 1977-07-27 |
| FR2262802A1 (de) | 1975-09-26 |
| FR2262802B1 (de) | 1980-04-04 |
| US3941678A (en) | 1976-03-02 |
| DE2508785B2 (de) | 1979-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69217197T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur verbesserten probenkonzentrierung bei kapillarelektrophorese | |
| DE964810C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Zaehlung und/oder Ermittlung der physikalischen Eigenschaften von in einer Fluessigkeit suspendierten Teilchen | |
| DE3445164C2 (de) | ||
| DE2508785C3 (de) | Vorrichtung zur elektrophoretischen Analyse von Ionen u.a. elektrisch geladenen Teilchen | |
| EP0065202B1 (de) | Verfahren zur Messung von Ionenkonzentrationen | |
| DE3009835C2 (de) | ||
| DE2363195C3 (de) | ||
| DE2363195B2 (de) | ||
| EP0069285A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Kationen oder Anionen durch Ionenchromatographie | |
| DE2508844A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur ablenkungselektrophorese | |
| DE1673006B1 (de) | Detektionsverfahren und vorrichtung fuer die chromatographie | |
| DE2448320A1 (de) | Zellenanalysevorrichtung | |
| DE1915170C3 (de) | Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Wanderungsgeschwindigkeit und/oder Konzentration von Zonen bei der Elektrophorese | |
| DE69420750T2 (de) | Verfahren zur Probenanalyse mittels Kapillarelektroforese | |
| DE2610992C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des prozentualen Gesamtvolumens von Partikeln in einer flüssigen Probe | |
| DE3882267T2 (de) | Verfahren und Anordnung für das Messen des Leitvermögens einer Flüssigkeit, wobei dem Einfluss der Polarisation entgegengewirkt wird. | |
| DD156846A5 (de) | Verfahren und vorrichtung zum messen von elektrkinetischen erscheinungen an grenzflaechen | |
| DE2231725A1 (de) | Verfahren zur messung der dicke und der dickenabweichungen eines in einem mikrotom geschnittenen abschnittes sowie verfahren zur erzeugung von dickenaenderungen des abschnittes | |
| DE2510762A1 (de) | Durchflussmesser | |
| EP0417061B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ortung des wahren Ortes einer Leckstelle in einer ein feuchtes Medium führenden Rohrleitung | |
| DE1498996B2 (de) | Sonde für die "in situ" - Bestimmung der korrodierenden Wirkung des umgebenden Mediums auf einen metallischen Werkstoff | |
| DE1948982A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Trennen und Analysieren von Stoffgemischen durch Verschiebungselektrophorese | |
| DE2648538B1 (de) | Verfahren zur automatisch geregelten Konstanthaltung der Zusammensetzung von Baedern und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
| DE3216791A1 (de) | Verfahren und anordnung zur messung von ionenkonzentrationen | |
| EP0062250B1 (de) | Fehlerkompensierendes elektroanalytisches Messverfahren, sowie Messgerät zur Durchführung des Messverfahrens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |