DE2545877B2

DE2545877B2 - Gelschneideapparat

Info

Publication number: DE2545877B2
Application number: DE2545877A
Authority: DE
Inventors: John C. Difonzo; Stanton Albert Hoefer
Original assignee: Hoefer Scientific Instruments San Francisco Calif (vsta)
Current assignee: Hoefer Scientific Instruments San Francisco Calif (vsta)
Priority date: 1975-07-16
Filing date: 1975-10-14
Publication date: 1978-05-11
Also published as: US3994189A; JPS5426398B2; DE2545877C3; DE2545877A1; JPS5211988A

Description

Gelkörper aus Polyacrylamid sollen nach der Elektrophorese in Scheiben geschnitten werden. Dies geschieht zum Zweck der Analyse der Aktivität der durch das Gelsystem aufgelösten Moleküle sowie der Bestimmung des pH-Werts in dem Gel. Bei der Aktivität der Moleküle kann es sich um die Enzymaktivität, die biologische Aktivität, die immunologische Aktivität oder die Radioaktivität handeln. Die Enzymaktivität wird durch ein Enzymprüfung der das Enzym enthaltenden Scheibe gemessen. Die biologische Aktivität kann auf verschiedene Weise gemessen werden, insbesondere durch Erregung oder Behinderung des Zellenwachstums mittels der Inhalte einer Scheibe. Die immunologische Aktivität kann durch radio-immunologische Prüfung der Inhalte einer Scheibe, durch Immun-Diffusion oder Immun-Elektrophorese bestimmt werden. Die Radioaktivität in einer Scheibe wird durch Szintillationszählung oder Autoradiographie der Scheibe bestimmt. Die Messung des pH-Werts geschieht an einem luftfrei gemachten, destillierten Wasserextrakt einer Scheibe und wird benutzt, um die sich bewegende Grenze in dem Gel oder den pH-Gradienten in einem isoelektrisch fokussierten Gel zu bestimmen.

Es gibt bereits Gelschneideapparate, bei denen eine Rasierklinge in eine Vorrichtung nach Art einer Guillotine dazu benutzt wird, einzelne Scheiben von einem Gelkörper nacheinander abzuschneiden. Bei einem anderen Schneidapparat für Gel wird ein fortlaufender Draht verwendet, der quer über einen Schlitz und um Zapfen zu beiden Seiten des Schlitzes herumgelegt ist, so daß eine Reihe parallel zueinander quer über den Schlitz verlaufender Drahtlängen gebildet wird. Der Gelhalter besteht dabei aus einem Trog mit quer zu seiner Längsausdehnung verlaufenden Schlitzen, deren Tiefe über den Boden des Trogs hinausreicht. Der Gelkörper wird in den Trog gelegt und die Drahtgruppe gegen den Gelkörper von oben her eingedrückt, wobei die Drähte in die Querschlitze eintreten. Oftmals berühren jedoch die Drähte die Schlitzkanten und reißen, oder es verändert sich die Spannung des Drahtes, so daß es unmöglich wird, eine gleichmäßige Scheibendicke und/oder einen sauberen Schnitt durch das Gel zu erhalten. Es gibt auch elektrische Gelschneideapparate, bei denen der Gelkörper bis zu einem fortgeschrittenen Grade gefroren wird

und eine einzelne Messerklinge getrennt nacheinander Scheiben von einer jeweils vorher festgelegten Dicke abschneidet Alle diese Vorrichtungen und Verfahren weisen Mangel hinsichtlich der Herstellbarkeit gleicher Scheiben aus dem Gelkörper auf und verursachen praktisch immer eine Verzerrung des Gels beim Schneidvorgang.

Durch die DD-PS 83 716 ist bereits ein Schneideapparat mit einer Haltevorrichtung für einen in Scheiben zu zerteilenden Körper bekannt, die Raum für den Trennvorgang mittels eines relativ dazu bewegbaren Schneidgitters mit mehreren sich parallel erstreckenden Schneidelementen freiläßt. Dabei handelt es sich allerdings nicht um einen Gelschneideapparat, sondern um eine Vorrichtung zum Schneiden plastischen Materials, insbesondere eines Blockes aus Gasbeton.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gelschneideapparat der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, der in der Lage ist, Gelkörper von jeglicher Konzentration bei Raumtemperatur und ohne störende Verzerrung des Gels in saubere, gleichmäßige Scheiben zu zerteilen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung eines solchen Gelschneideapparats sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben. Ein neues Verfahren zum Schneiden von Scheiben aus einem länglichen Gelkörper ist in dem Patentanspruch 8 genannt.

Der neue Gelschneidapparat vermag einen vollständigen Gelkörper gleichzeitig in eine Vielzahl Scheiben von gleichmäßiger Dicke zu zerteilen. Er ist in der Lage, Gelkörper von jeglicher Konzentration sauber in Scheiben zu schneiden. Der Schneidvorgang kann bei Raumtemperatur vor sich gehen und eine Verzerrung des Gels während des Zerteilens in Scheiben dabei vermieden.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des neuen Gelschneidapparats,

Fig.2 eine Schnittansich längs der Linie 2-2 von Fig. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung des plattenförmigen Schneidgitters,

F i g. 4 eine Teilschnittansicht längs der Linie 4-4 von Fig. 3,

F i g. 5 die perspektivische Ansicht eines Teils mit besonderer Hervorhebung der Vorrichtung zum Andrücken des Schneidgitters gegen einen in Scheiben zu zerschneidenden Gelkörpers,

Fig.6 eine perspektivische Teildarstellung, welche die als Tragbett ausgebildete Haltevorrichtung für den Gelkörper zeigt und

F i g. 7 eine Schnittdarstellung eines Geltragbetts für breitere Gelkörper.

Ein pultartiges Gestell 11 mit Füßen 15 weist einen vorderen Teil 12, in dem sich eine Vertiefung 13 befindet und einen hinteren Teil 14, der einen Motor 16 enthält, auf. Auf der Abtriebswelle 17 des Motors 16 ist eine Nockenscheibe 18 angebracht. An beiden Enden der Motorwelle 17 ist je ein Arm 19 angeordnet und mit einem Lager 21 auf der Welle gelagert. Ein Schneidgitterhalter 20 weist je eine Durchgangsbohrung 22 an seinen beiden Enden auf, die als Gleitlager für jeweils einen der Arme 19 dient. Auf dem Schneidgitterhalter 20 ist ein plattenförmiges Schneidgitter 24 angeordnet,

das durch eine darüberliegende Befestigungsplatte 23 gehalten wird. Die Befestigungsplatte 23 wird durch Schrauben 26 festgehalten. Der Schneidgitterhalter 20 ist mittels der Arme 19 um die Achse 27 der Lager 2! schwenkbar. Die Schneidplatte 24 kann daher zwischen einer Stellung, bei der sie auf der Vertiefung 13 liegt und einer in F i g. 1 gestrichelt angedeuteten hochgeklappten Stellung verstellt werden.

Zwischen den durch die Bohrungen 22 in dem Schneidplattenhalter 20 hindurchgehenden Armen 19 erstreckt sich eine Traverse 28. Wie F i g. 5 zeigt, befindet sich an jedem Ende der Traverse 28 eine öffnung 29 sowie eine damit in Verbindung stehende Quernut 31, und ein L-förmig gebogener Stab 32 geht mit seinem einen Schenkel 33 durch die öffnung 29, während sein zweiter Schenkel 34 in der Quernut 31 liegt. Der durch die öffnung 29 gehende Schenkel 33 trägt einen Ring 36. Auf dem anderen Schenkel 34 ist ein Gewicht 37 verschiebbar angebracht. Der Stab 32 ist so gestaltet, daß sein Schenkel 34 aus der Nut 31 herausgehoben und um 180° in die in Fig.5 gestrichelt angedeutete Stellung geschwenkt werden kann.

An beiden Enden des Schneidplattenhalters 20 ist ein von einem Nockenfolgeglied gesteuerter Arm 38 vorgesehen. An seinem Ende befindet sich ein Nockenfolgeglied 39 in Gestalt einer Rolle, die mit der Nockenscheibe 18 in Berührung steht. Die Arme 19 sind zwischen der Traverse 28 und dem Schneidplattenhalter 20 von Druckfedern 40 umgeben, welche die Nockenfolgeglieder 39 in fortwährenden Kontakt mit den Nockenscheiben 18 drücken.

In der Vertiefung 13 befinden sich ein Tragbett und eine Haltevorrichtung für den Gelkörper. F i g. 6 zeigt eine Einzelansicht der in die Vertiefung 13 einsetzbaren Anordnung, bestehend aus mehreren Geltragbetten 41 zusammen mit einem ersten und einem zweiten Halteflügel 42, die im folgenden als Halteschienen bezeichnet werden. Halteschienen 42 sind zu beiden Seiten eines oder mehrerer Geltragbetten 41 angeordnet, um zum Halten bzw. als seitlicher Anschlag für einen von einer Gelplatte abgetrennten Gelstreifen oder eine zylindrische oder rohrförmige Gelsäule zu dienen. Eine Blattfeder 43 drückt jede Halteschiene nach oben, wie in Fig.6 dargestellt, so daß sich die Oberkante der Halteschienen 42 anfänglich oberhalb der Tragfläche des Geltragbetts 41 befindet. Zu beiden Seiten des Geltragbetts 41 ist eine Schienenhalteplatte 44 angebracht, so daß die Gelhalteschienen 42, wie in F i g. 6 gezeigt, nach oben und unten verschiebbar sind, ohne sich gegenüber den Geltragbetten 41 seitlich zu verschieben.

F i g. 7 zeigt eine Schnittansich der Anordnung von Geltragbetten und Gelhalteschienen. Hier ist ein Streifen 46 einer Gelplatte auf den Geitragbetten 41 dargestellt, welche bei dieser Ausführungsform nebeneinanderliegen, um ein verhältnismäßig breites Geltragbett 41 zu bilden.

Fig.3 zeigt eine aus rostfreiem Stahl hergestellte Schneidplatte 24. Die Schneidmesser können durch ein an sich bekanntes Photoätzverfahren hergestellt sein. Danach wird die dünne Platte aus rostfreiem Stahl mit einer Photoresistschicht überzogen, die über eine darüber angeordnete Maske exponiert wird. Die Photoresistschicht wird in denjenigen Bereichen, wo die Ätzung erfolgen soll, entfernt und die Platte in eine Ätzlösung eingetaucht, wobei die stabilisierte Photoresistschicht auf der Oberfläche der Platte an denjenigen Stellen verbleibt, wo keine Ätzune eewünscht wird.

Durch dieses Verfahren erhält man Schneidmesser 47, wie sie in Fig.4 im Schnitt dargestellt sind. Der Schneidkanten winkel der Messer 47 beträgt etwa 60°. Außerdem ist die Schneidkante 47 A der Schneidmesser 47 etwas gezahnt wegen der leichten Unebenheit oder Ungleichmäßigkeit des Ätzvorganges bei diesem Verfahren.

Aufgrund der von einer Seite der Platte her beginnenden Ätzung entstehen auf dieser Seite die Schneidkanten an den schmalen Plattenstegen, welche die Schneidklingen bilden, während diese auf der gegenüberliegenden Seite eine größere Dickenabmessung und damit die erforderliche mechanische Festigkeit behalten. Dies ist in Fig.4 der Anschaulichkeit halber übertrieben dargestellt. In der Praxis sind die öffnungen des Schneidgitters zwischen den klingenartigen Schneidelementen bedeutend größer als die größte Dickenabmessung der Schneidklingen. Daher erfahren die Gelscheiben, während sie beim Schneidvorgang die Klingen passieren, durch die Querschnittsverringerung zwischen jeweils zwei Schneidklingen eine in Wirklichkeit nur unbedeutende und ohne weiteres tragbare Kompression, weiche die Funktionstüchtigkeit des Schneidgitters nicht beeinträchtigt.

Die Arbeitsweise eines Schneidapparats gemäß der Erfindung ist folgende.

Eine Gelsäule 48 wird, wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, auf eines oder mehrere Geltragbetten 41 gelegt je nach der Breite der Geltragsäule 48. Dann werden die Gelhalteschienen 42 zu beiden Seiten des mehr oder weniger breiten Geltragbetts 41 angebracht und durch die Schienenhalteplatten 44 von beiden Seiten gehalten. Auf diese Weise wird die Gelsäule 48 gegen unerwünschte seitlich Bewegung auf dem Geltragbett 41 gesichert. Der Schneidplattenhalter 20 wird nun in die Lage abgesenkt, bei der die Schneidplatte 24 und die Schneidmesser 47 über der Gelsäule 48 liegen. Der L-förmige Stab 42 wirkt, wenn sein Schenkel 34 auf die Schwenkachse 27 hinweist, mit einer geringen Kraft und, wenn sein Schenkel 34 von der Schwenkachse 27 wegweist, mit höheren Kräften über den Schneidplattenhalter 20 auf die Gelsäule 48 ein. Das Gewicht 37 kann längs des Schenkels 34 des L-förmigen Stabes 32 verschoben werden, um die auf den Schneidplattenhalter 20 wirkende Kraft wunschgemäß einzustellen. Je größer der Radius von der Schwenkachse 27 bis zum Massenmittelpunkt des Gewichts 37, um so größer ist das Drehmoment um die Achse 27 und um so größer die auf den Schneidplattenhalter 20 wirkende Kraft.

Die Schneidkante 47 A an den Schneidmessern 47 berührt die Oberkante der Gelhalteschienen 42 und drückt sie entgegen den Blattfedern 43 nach unten, je nachdem, wie stark das von der radialen Einstellung des Gewichts 37 herrührende Drehmoment um die Schwenkachse 27 ist. Die Schneidkante 47 A schneidet nicht in das Material ein, aus welchem die Gelhalteschienen 42 hergestellt sind. Die Schienen 42 können beispielsweise aus Tetrafluoräthylen bestehen.

Sobald der Motor 16 eingeschaltet wird, dreht sich die Welle 17 mit der Nockenscheibe 18. Das auf dieser entlang laufende Nockenfolgeglied 39 bewirkt eine periodische Bewegung des Armes 38 und des Schneidplattenhalters entgegen den Druckfedern 40, so daß die Schneidmesser 47 in Richtung der Schneidkante 47/4, welche eine Schneidachsc bildet, eine hin- und hergehende Bewegung ausführen. Die hin- und hergehende Bewegung der Schneidmesser 47 hat zur Folge, daß die gezahnten Schneidkannten 47A den Körper der Gelsäule 48 gleichzeitig an jeder Stelle einer Berührung

■ι mit einem Schneidmesser 47 zerschneiden. Auf diese Weise kann eine ganz zylinder- oder rohrförmige Gelsäule und ein ganzer Streifen einer Gelplatte auf einmal in Scheiben geschnitten werden, so daß die einzelnen Gelscheiben von Verzerrungen freibleiben.

(. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Schneidplatte 24 besteht diese aus einer 0,381 mm dicken Platte mit Zwischenräumen von 1 mm zwischen den einzelnen Schneidmessern 47. Die Schneidmesser haben aufgrund des Ätzvorganges an ihrer Basis eine Breite von etwa

i· 0,203 bis 0,228 mm und einen Schneidkantenwinkel von etwa 60° an der Kante 47A.

Beim Betrieb des Motors 16 überträgt die Nockenscheibe 18 die hin- und hergehende Bewegung auf die Schneidmesser 47. Diese dringen in das Gel 48 ein und

?'i drücken mit ihrer Schneidkante 47/1 gegen die Gelhalteschienen 42 entgegen der Wirkung der Blattfeder 43. Sobald die Schneidkante 47A die Oberseite des Geltragbetts 41 berührt, ist der Gelkörper 48 vollständig durchschnitten, und zwar gleichzeitig

:. mehrfach auf seiner ganzen Länge. Dadurch wird eine Reihe verzerrungsfreier Scheiben erzeugt. Die Schneidkante 47/4 rückt nach der Berührung der Tragbettfläche nicht mehr weiter nach unten vor.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der

j·) in Scheiben zu zerteilende Gelkörper festgehalten und eine Schneidkante gegen die Geloberfläche gedrückt. Zugleich wird dabei die Schneidkante in Richtung der Schneidachse hin- und herbewegt, so daß beim Vorhandensein mehrerer hin- und herbewegter

;i Schneidkanten diese gleichzeitig durch den Gelkörper hindurch vorgeschoben werden und diesen in so viele Scheiben zerteilen wie Schneidmesser in der Schneidplatte 24 vorhanden sind. Die hin- und hergehende Bewegung in Richtung der Schneidachse wird dabei

■ίο vorzugsweise mit einer Amplitude von 1,016 mm und einer Frequenz von 33 Hz ausgeführt. Der durch das Geltragbett 41 und die Gelhalteschienen 42 gebildete Trog hat zurückweisende Seitenwände 42, da die Messer 47 die diese Seitenwände bildenden Halteschie-

•r> nen 42 in Richtung des Geltragbetts 41 entgegen der Wirkung der Blattfedern 43 drücken. Dies geschieht aufgrund der von dem durch das Gewicht 37 hervorgerufenen Drehmoment auf den Schneidplattenhalter 20 wirkenden Kraft.

χι Ein Schneidapparat gemäß der Erfindung kann zum Schneiden von Acrylamidgel mit einem Konzentrationsbereich von 4 bis 30% benutzt werden. Acrylamidgele mit 4 bis 5% sind normalerweise verhältnismäßig weich und schwer in Scheiben zu schneiden. Gele mit 7

^:.^r> bis 15% sind am leichstesten in Scheiben zu schneiden. Gele mit 30% Konzentration sind »hart« und daher besonders schwierig in Scheiben zu zerschneiden. Durch die Erfindung wird ein Gelschneidapparat zum Zerschneiden von Rohrgelen oder von Streifen aus

Ι'» Plattengelen geschaffen, welcher Scheiben von gleichmäßiger Dicke ergibt, für Gele in einem besonders weiten Bereich von Konzentrationen verwendbar ist, Verzerrungen in der Gelscheiben vermeidet und gleichzeitig das Gel auf seiner ganzen Länge in

·■· Scheiben zerteilt.

Hierzu 3 Blntt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gelschneideapparat mit einer Haltevorrichtung für einen in Scheiben zu zerteilenden, durch Elektrophorese behandelten Gelkörper, die Raum für den Trennvorgang mittels eines relativ dazu bewegbaren Schneidgitters mit mehreren sich parallel erstreckenden Schneidelementen freiläßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidgitter als oberhalb der durch ein Tragbett (41 gebildeten Haltevorrichtung für den Gelkörper angeordnete Platte (24) mit parallelen schlitzartigen Öffnungen ausgebildet ist, die durch mit Schneidkanten (47a,) versehene Stege (47) des Plattenmaterials begrenzt sind, daß diese Platte um eine Schwenkachse (27) zwischen einer Betriebslage, bei der das Schneidgitter auf dem Gelkörper liegt, und einer außerbetrieblichen Lage entfernt davon verstellbar ist, und daß sie mit einer Antriebsvorrichtung (16 bis 18) für eine in Richtung der Schneidkanten hin- und hergehende Bewegung sowie mit einem längs eines Hebelarms (32) radial zur Schwenkachse (27) verstellbaren Beschwerungsgewicht (37) versehen ist.

2. Gelschneideapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Tragbettes

(41) Anschläge in Form beweglicher Halteschienen

(42) vorgesehen sind, die, von Federn (43) unterstützt, über die Tragbettoberfläche hinausragen, aber im Verlauf des Schneidverganges durch Bewegungskomponenten des hin- und hergehenden plattenförmigen Schneidgitters (24) entgegen dem Druck dieser Federn (43) zurückstellbar sind.

3. Gelschneideapparat nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß neben dem erwähnten Tragbett (41) noch mindestens ein zusätzliches Tragbett vorgesehen ist, so daß durch Versetzen einer oder beider Halteschienen (42) und der dazugehörigen Unterstützungsfedern (43) eine Verbreiterung der Haltevorrichtung zur Aufnahme eines Gelkörpers (46) von besonders großer Breite möglich ist.

4. Gelschneideapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsvorrichtung für die hin- und hergehende Bewegung des mit einer entsprechenden Gleitführung (19, 22) versehenen plattenförmigen Schneidgitters (24) ein Motor (16) vorgesehen ist, dessen Abtriebswelle (27) eine Nockenscheibe (18) trägt, welcher eine an jeweils einem mit dem plattenförmigen Schneidgitter verbundenen Steuerarm (38) angeordneten Nockenfolgeglied (39) zugeordnet ist.

5. Gelschneideapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (27) durch eine Verlängerung der Antriebswelle (17) gebildet ist.

6. Gelschneideapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Schneidgitter (24) lösbar mit einem Schneidgitterhalter (20) verbunden ist, der seinerseits über die Gleitführung (19, 22) mit dem auf der Schwenkachse (27) angeordneten Lager und über die Steuerarme (38) mit dem Nockenfolgeglied (39) verbunden ist.

7. Gelschneideapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidgitter (24) mit den parallelen Schneidmessern (47) aus einem Stück besteht und durch eine rechteckige Platte aus rostfreiem Stahl gebildet ist, aus welcher die Schneidmesser (47) nach dem Lichtätzverfahren hergestellt sind, so daß sie auf einer Seite Schneidkanten (Ma) aufweisen und der gewünschten Scheibenbreite entsprechende Zwischenräume zwischen sich freilassen.

8. Verfahren zum Schneiden von Scheiben aus einem länglichen Gelkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelkörper (48) auf ein Tragbett (41) gelegt, gegen seitliche Verschiebung durch seitliche Anschläge in Form nachgiebiger Halteschienen (42) gesichert, ein Schneidgitter (24) mit einer Vielzahl von Schneidmessern (47) von oben mit einer vorbestimmten Kraft (37) gegen das Gel gedrückt und gleichzeitig in Richtung der Schneidkanten (47a^ seitlich hin- und herbewegt wird, und daß in das Gel eindringenden Schneidmesserkanten (47a) unter Mitnahme der nachgiebigen Halteschienen (42) bis zur Berührung mit dem Tragbett (41) bewegt werden.