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Vorrichtung zur quantitativen Applikation flüssiger
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- Proben" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur quantitativen
Applikation flüssiger Proben, insbesondere zum Auftragen auf Dünnschicht-Chromatographie-Platten,
mit mindestens einer Mikroliterspritze Bei der Dünnschicht-Chromatographie werden
die zu untersuchenden Proben in Form einer flüssigen Lösung auf eine trockene, saugfähige
Schicht aufgebracht. Das Auftragen erfolgt vorzugsweise als Punkt oder als Strich,
der quer zur Chromatographierichtung verläuft. Die Ausdehnung in der Chromatographierichtung
soll möglichst klein sein, um eine optimale Auflösung der getrennten Fraktionen
zu erzielen.
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Die aufgetragenen flüssigen Probenmengen betragen im allgemeinen
1 bis 1000 Mikroliter. In einem Arbeitsgang dürfen nur wenige Mikroliter der Probemenge
auf eine Stelle appliziert werden, da sonst durch die Saugkraft der Schicht eine
starke Fleckverbreitung auftritt. Größere Probenmengen müssen in mehreren Arbeitsgängen
aufgetragen werden, wobei zwischen jeder Auftragung die Auftragestelle trocknen
soll. Die Trocknung kann durch Erwärmen und/oder Anblasen mit einem Luftstrom unterstützt
werden. Für das manuelle Auftragen werden handelsübliche Pipetten verwendet, insbesondere
Einmalpipetten. Geräte zum Frobenauftragen verwenden meist Mikroliterspritzen, deren
Kolben durch eine motorgetriebene Vorrichtung bewegt werden. Dabei wird die Probe
in die Mikroliterspritze eingesaugt und auf die Schicht ausgestoßen. Die Geschwindigkeit
des Ausstoßens wird so langsam gewählt, daß die pro Zeitintervall zugeführte flüssige
Probenmenge gleich der verdunsteten Flüssigkeitsmenge ist. Um zu verhindern, daß
die kapillare Saugkraft der Chromatographieschicht größere Mengen Probeflüssigkeit
ansaugt, als durch den Vorschub des Kolbens vorgesehen, wird oft ein kleiner Abstand
von 0,2 bis 0,5 mm zwischen Ende der Spritzenkapillare und der Chromatographieschicht
eingehalten. Beim langsamen Ausstoßen der Probe entsteht ein Tropfen mit wachsendem
Radius. Bei Berührung der Schicht wird der Tropfen in die Schicht eingesaugt und
die Flüssigkeit reißt am Kapillarende. Durch die Anordnung wird gleichzeitig ein
Verletzen der Schicht durch das Kapillarende vermieden.
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Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, daß die Probenflüssigkeit
in die Mikroliterspritze hineingesaugt wird. Um ein Verschleppen der Probenflüssigkeit
zu vermeiden, ist nach jeder Verwendung ein sorgfältiges Spülen der Mikroliterspritze
erforderlich. Außerdem kommt die Probe jeweils mit dem Spritzkolben in Berührung,
Da zahlreiche Proben Komponenten enthalten, die den Spritzkolben chemisch angreifen
oder ein Verkleben des Kolbens mit der Spritze herbeifUhren, führt dies zu einer
Beeinträchtigung
der Funktionsfähigkeit der Spritze.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung der
eingangs genannten Art, bei welcher ein nachteiliges Benetzen des Kolbens und der
Innenwandung der Mikroliterspritze vermieden ist und damit die Funktionsfähigkeit
verbessert und die Betriebsdauer verlängert sowie das Erfordernis des jeweiligen
Ausspülens der Mikroliterspritze vermieden ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mikroliterspritze
über eine Speicherkapillare lösbar mit einer Auftragekapillare in Verbindung steht.
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Auf diese Weise wird die Probenflüssigkeit nicht in die Mikroliterspritze
selbst eingesaugt und kommt daher auch nicht mit dem Spritzkolben in Berührung.
Beim Zurückziehen des Kolbens gelangt sie lediglich in die Auftragekapillare und
allenfalls in die Speicherkapillare. Nach der Verwendung sind somit lediglich die
Speicherkapillare und die Auftragekapillare zu reinigen, oder bei Verwendung von
Einmalkapillaren gegen neue aus zur tauschen. Korrosionsprobleme am Kolben der Mikroliterspritze
treten nicht auf, da dieser mit der Probenflüssigkeit nicht in Berührung kommt.
Bei Verwendung von Glas oder Teflon für die Speicherkapillare und die Auftragekapillare
treten auch dort trotz der Handhabung aggresiver Flüssigkeiten keine Korrosionsprobleme
auf.
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Die Mikroliterspritze enthält vorzugsweise eine Verdrängungsflüssigkeit.
Diese gewährleistet eine lang-dauernde Funktion der Mikroliterspritze und gleichzeitig
eine sicherere Abdichtung des Kolbens als bei Füllung der Mikroliterspritze mit
Luft.
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Volumenfehler durch Entweichen der Luft durch den unvermeidbaren Spalt
zwischen Kolben und Spritzkörper werden beseitigt, ohne daß eine teure, gasdichte
Spritze verwendet werden muß.
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Durch die im Vergleich mit Luft sehr viel größere Viskosität der verwendeten
Verdrängungsflüssigkeit wird der Fehler aufgrund von Undichtigkeit vernachlässigbar,
Ferner vermeidet man bei Füllung der Mikroliterspritze mit einer Verdrängungsflüssigkeit
weitgehend Fehler der Volumenmessung, die durch Änderung der Raumtemperatur und
der damit verbundenen thermischen Ausdehnung entstehen können Um plötzlichen Temperaturänderungen
zu begegnen, kann die Mikroliterspritze und die zugehörige Speicherkapillare darüber
hinaus in einem thermisch isolierten Gehäuse untergebracht sein.
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Um ein Vermischen der Proben mit der Verdrängungsflüssigkeit mit Sicherheit
zu vermeiden, ist das Aufnahmevolumen von Mikroliterspritze kleiner als das gemeinsame
Volumen von Speicherkapillare und Auftragekapillare. Vor dem Einsaugen der Probenflüssigkeit
in die Auftragekapillare kann dabei der Spritzkolben der Mikroliterspritze bis an
das vordere Ende der Mikroliterspritze geschoben werden. Die Verdrängungsflüssigkeit
steht dann bis kurz vor der Spitze der Auftragekapillare, so daß sich beim nachfolgenden
Einsaugen der Probenflüssigkeit unter Zurückziehen des Spritzkolbens zwischen Verdrängungsflüssigkeit
und Probenflüssigkeit eine Luftblase automatisch bildet. Durch geeignete Wahl der
Volumina von Verdrängungsflüssigkeit, Speicherkapillare und Auftragekapillare läßt
sich das Volumen der Luftblase zwischen Verdrängungsflüssigkeit und Probenflüssigkeit
beliebig gering halten. Man kann auch vor dem Einsaugen der Probenflüssigkeit in
die Auftragekapillare eine beliebige Luftmenge in die Auftragekapillare zur Trennung
der beiden Flüssigkeiten einsaugen, Um mit der Speicherkapillare ein beliebiges
Puffervolumen zur Verfügung zu stellen, kann diese als flexibler Schlauch ausgebildet
sein, der aus Raumersparungsgründen spiralig aufgewunden sein kann. Es sind aber
auch andere Puffervolumina außer der kapillarförmigen denkbar.
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Die Volumenverhältnisse können so eingestellt sein, daß bei normalem
Gebrauch ausschließlich die Auftragekapillare mit Probenflüssigkeit in Berührung
kommt. Filr den Fall aber, daß die Probenflüssigkeit auch in die Speicherkapillare
gelangt, ist das Wandmaterial der Speicherkapillare vorteilhafterweise so ausgewählt,
daß keine Benetzung durch die Proben-flüssigkeit stattfindet, Im Falle wässriger
Lösungen ist Teflon hierfür besonders geeignet.
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Die Verdrängungsflüssigkeit kann aber auch bewußt zum Nachspülen der
Speicherkapillare benutzt erden, z.B. wenn nicht definierte Volumina, sondern die
gesamte Probenmenge aufgetragen werden soll. In diesem Fall ist die Verdrängungsflüssigkeit
identisch mit dem Lösungsmittel, in dem die Probe aufgetragen wird.
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Geeignete inerte Verdrängungsflüssigkeiten mit hohem Dampfdruck sind
höher-molekulare aliphatische Kohlenwasserstoffe oder dünnflüssige Silikonöle.
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Für ein simultanes Auftragen mehrerer Proben beispielsweise auf die
gleiche Dünnschicht-Chromatographie-Platte enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung
mehrere Mikroliterspritzen mit zugeordneten Speicherkapillaren und Auftragekapillaren,
die mit einer gemeinsamen Vorschubvorrichtung für die Kolben der Mikroliterspritzen
versehen sind.
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Die Vorschubvorrichtung des oder der Kolben kann eine Steuerung für
Vorschubstrecke und/oder -geschwindigkeit aufweisen.
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Hierdurch erübrigt sich die Verwendung von Mikroliterspritzen, Speicherkapillaren
und Auftragekapillaren genau definierter Volumina Für das genaue Auftragen der Proben
ist es vorteilhaft, wenn die Auftragekapillare bzw. -kapillaren relativ zu der Probenaufnahmeplatte
horizontal, gegebenenfalls simultan, verschiebbar
ist bzw. sind.
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Es kann auch vorgesehen sein, daß die Probenaufnahmeplatte relativ
zur Spitze der Auftragekapillare bzw. parallel zu den Spitzen der Auftragekapillaren
regelbar bewegbar ist.
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Die beschriebene Vorrichtung kann mit Vorteil auch als Probenvorbereitungsgerät
angewendet werden, indem man unter Zurückziehen des Kolbens der Mikroliterspritze
oder -spritzen in die Auftragekapillare oder -kapillaren abwechselnd nacheinander
verschiedene Probenflüssigkeiten und Luftmengen einzieht und unter Vorschieben des
Kolbens die aufgenommenen Probenflüssigkeitsmengen von einer Auftragekapillare gemeinsam
in ein Gefäß abgibt. Da die einzelnen in die Auftragekapillare und gegebenenfalls
auch Speicherkapillare aufgenommenen Probenlösungen durch Luftblasen getrennt sind
und somit nicht vermischt werden, kann eine Vielzahl verschiedenartiger Lösungen
nacheinander aufgenommen werden, um dann erst bei Entleeren in das gemeinsame Gefäß
vermischt zu werden und miteinander in Reaktion zu kommen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der beiliegenden Zeichnung, Die einzige Figur zeigt schematisch die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur quantitativen Applikation flüssiger Proben.
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Die Mikroliterspritze 1 enthält in ihrem zylindrischen Spritzenkörper
einen dicht eingepaßten Kolben 2. Eine Vorschubvorrichtung 3 für den Kolben 2 wird
von einem Motor 4 angetrieben.
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Drehrichtung, Drehgeschwindigkeit und Drehdauer des Motors 4 wird
von einer Steuerung 5 bestimmt. Zwischen dem Vorderende der Mikroliterspritze 1
und einer Auftragekapillare 7 ist eine
als spiralig aufgewundener
Schlauch-ausgebildete Speicherkapillare 6 vorgesehen. Die Auftragekapillare ist
in ihrer Höhe über einer Auftrageplatte 8,vorzugsweise einer Dünnschicht-Chromatographie-Platte,
in ihrer Höhe justierbar. Die Spitze der Auftragekapillare befindet sich im einjustierten
Zustand dicht über der Oberfläche der Probenauftrageplatte 8, welche auf einem Tisch
9 gehalten ist. Der Tisch 9 kann in seiner Höhe in weiten Grenzen manuell und mit
Hilfe einer von einem Motor 10 getriebenen Verstellvorrichtung verstellt werden,
um zu ermöglichen, daß die Spitzender Auftragekapillaren7 in Vorratsgefäße von mindestens
100 mm Höhe eingetaucht werden können.
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Mit Hilfe einer weiteren von einem Motor 11 getriebenen Verstellvorrichtung
läßt sich der Tisch 9 auch in horizontaler Richtung in definierter Weise periodisch
hin und herbewegen, um das strichförmige Auftragen von Proben auf die Probenauftrageplatte
8 zu ermöglichen.
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In der Mikroliterspritze 1 befindet sich eine Verdrängungsflüssigkeit
12, die je nach Stellung des Kolbens 2 bis in die Auftragekapillare 7 reichen kann.
In die Auftragekapillare 7 und gegebenenfalls auch die Speicherkapillare 6 wird
eine Probenflüssigkeit 13 durch Abwärtsbewegen des Kolbens 2 der Mikroliterspritze
1 eingesaugt, wobei die Spitze der Auftragekapillare 7 in ein Vorratsgefäß mit Probenlösung
eintaucht.
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Dabei wird vor dem Einsaugen der Probenflüssigkeit 13 eine definierte
Luftmenge in die Auftragekapillare eingesaugt, um die Trennung von Probenflüssigkeit
13 und Verdrängungsflüssigkeit 12 durch eine Luftblase 14 zu gewährleisten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt bei Verwendung mehrerer synchron-getriebener
Mikroliterspritzen 1 das simultane Auftragen von bis zu zwölf Proben (durch zwölf
gleichzeitig betriebene Mikroliterspritzen 1 und den dazu gehörigen Auftragekapillaren
7 und Speicherkapillaren 6) punkt- oder strichförmig,
wobei die
Strichlänge vorwählbar ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Probenflüssigkeit 13
vorteilhafterweise nicht in die Mikroliterspritze 1 selbst, sondern lediglich in
die Auftragekapillare 7 und gegebenenfalls auch die Speicherkapillare 6 eingesaugt.
Kolben 2 und Zylinder der Mikroliterspritze 1 sind stets durch die Verdrängungsflüssigkeit
benetzt und dadurch optimal angedichtet.
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Eine Reinigung der Mikroliterspritze 1 ist nicht erforderlich.
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Die Korrosion des Spritzkolbens 2 oder ein Verkleben des Kolbens 2
mit dem Spritzenkörper ist ausgeschlossen. Die Verbindung zwischen Mikroliterspritze
1 und Auftragekapillare 7 kann beweglich ausgeführt sein.
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Sämtliche zuvor und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind für
sich oder in beliebiger Kombination - auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Ansprüchen und der Rückbeziehung der Ansprüche - erfindungswesentlich. Schutz
wird für das begehrt, was objektiv schutzfähig ist.
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Patentansprüche: