DE2816991A1

DE2816991A1 - Electrophoresis system using glass cell - which is in contact with electrode vessels containing electrolyte and closed by diaphragms

Info

Publication number: DE2816991A1
Application number: DE19782816991
Authority: DE
Inventors: Ernst Piffl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-19
Filing date: 1978-04-19
Publication date: 1979-12-06

Abstract

The system measures mobility of electric particles in an electric field. It consists of a transparent glass cell and a corresponding optical system by which the movement of the particles can be observed. Two electrodes supply the voltage. The cell has electrodes collecting a voltage proportional to the field-strength in the cell. They can be quickly exchanged owing to the closure of electrode vessels filled with an electrolyte by two diaphragms. The cell is at first closed at its open ends by a foil which is removed for measurement, so that it is in direct contact through the diaphragm with the solutions in the electrode vessels, and thus with the supply voltage.

Description

Wechselkfivettensystem zur Messung der Elektrophoretischen Beweglicheit Der Nachweis von Oberflächenladungen auf kollolden Partikeln in Lösung erfolgt durch die Wanderung der Teilchen im elektrischen Feld. Der Meßvorgang, auch unter der Bezeichung Mikroskopische Elektrophorese bekannt, ist in der Literatur ausreichend beschrieben. Beispiele von kollolden Partikeln und Meßanwendungen sind Farbemulsionen, pharmazeutische Suspensionen, die Überwachung rheologischer Eigenschaften von Cremes, die Flotation von Mineralien0 Die Messung der Elektrophoretischen Beweglichkeit führt zum Verständnis der Wechselwirkungsvorgänge der kolloidalen Partikeln mit dem Lösungsmittel, woraus die Eigenschaften bei Sedimentation, Flokulation, Koagulation und Flotation vorhergesagt und optimiert werden können. Exchangeable cuvette system for measuring the electrophoretic mobility The detection of surface charges on colloidal particles in solution is carried out by the migration of the particles in the electric field. The measuring process, also under the The term microscopic electrophoresis is known in the literature described. Examples of colloidal particles and measurement applications are color emulsions, pharmaceutical suspensions, monitoring of rheological properties of creams, the flotation of minerals0 The measurement of the electrophoretic mobility leads to an understanding of the interaction processes of the colloidal particles the solvent, from which the properties in sedimentation, flocculation, coagulation and flotation can be predicted and optimized.

Durch die Arbeiten von Caspary und Field, Porzolt et al und Tautz et al wurde nachgewiesen, daß die Elektrophoretische Beweglichkeit auch eine Untersuchungsmethode zur Unterscheidung von nicht malignen und malignen Tumoren darstellt. Diese ist mit einer sehr hohen Sensitivität beobachtet wonjen.Through the work of Caspary and Field, Porzolt et al, and Tautz et al it has been shown that electrophoretic mobility is also an investigative method to differentiate between non-malignant and malignant tumors. This is wonjen observed with a very high sensitivity.

In <ler Testgruppe der malignen Tumorerkrankungen fiihrten 88 % der Messungen zu einem positiven Testergebnis, während in der Testgruppe der nicht bösartigen Tumoren 7 '2, falsche Ergebnisse beobachtet wurden.In the test group of malignant tumor diseases, 88% of the measurements to a positive test result, while in the test group of the not malignant tumors 7 '2, incorrect results were observed.

Der Stand der Meßtechnik wird am besten durch das auf dem Markt befindliche Meßgerät "Zytopherometer" von Zeiss, Oberkochen beschrieben. Das Kernstiick dieses Gerates, das Elektrophoresesystem, besteht aus einer Meßküvette und Elektrodengefüße. Durch Zellmembranen ist die zu messende Suspension chemisch von den Elektroden getrennt.The state of the art of measurement technology is best matched by what is on the market "Cytopherometer" measuring device described by Zeiss, Oberkochen. The gist of this Device, the electrophoresis system, consists of a measuring cuvette and electrode feet. The suspension to be measured is chemically separated from the electrodes by cell membranes.

Vor der Ausführung der Messung muß die Meßküvette mit der Suspension aufgefüllt wenigen, wobei sich bildende Blasen zu entfernen sind. Dieses soll durch Kippen des Elektrophoresesystems erfolgen.Before carrying out the measurement, the measuring cuvette with the suspension filled up a few, whereby bubbles that have formed have to be removed. This should go through Tilt the electrophoresis system.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Elektrophoresesystem anzugeben, bei dem der Inhalt der Küvette und der Zuleitungen auf ein Mindestmaß herabgesetzt wircl Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein solches System zu schaffen, das keine Luftblasenprobleme mehr aufwirft. Eine weitere anwendungstechnische Forderung, die die Erfindung löst, ist, daß mehrere Messungen hintereinander ausgefiihrt werden können, ohne zeitaufwendige Reinigungsvorgänge durchzuführen.The object of the invention is to provide a simplified electrophoresis system specify that the contents of the cuvette and the supply lines are kept to a minimum Another object of the invention is to provide such a system create that no longer poses air bubble problems. Another application technology The requirement that the invention solves is that several measurements be carried out one after the other without performing time-consuming cleaning processes.

Für die Anwendung des Elektrophoretischen Mobilitäts-Test (kurz EM-lest genannt) in der Arztpraxis bzw. in medizinischen Laboratorien sind diese Forderungen wesentlich.For the application of the electrophoretic mobility test (EM-lest called) in the doctor's practice or in medical laboratories are these requirements essential.

Aus der Blutentnahme des zu untersuchenden Patienten stehen höchstens 3 ml Suspension fiir den EM-Test zur Verfugung Da viele solcher Messungen fortlaufend anfallen können, muß die Messung in kurzer Zeit möglich sein und das Meßgerät in wenigen Minuten betriebsbereit sein Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine neue Meßküvette sowie ein neues Elektrodengefäßsystem gelöst. Die Meßküvette ist in einem Ausführungsbeispiel aus optisch klarem Kunststoff und an den Enden mit einer Folie verschlossen, sie faßt weniger als 1 ml Fliissigkeito Die zu messende Suspension wird in die Küvette injiziert, so <laU eine Blasenbildung von vornherein verhindert wird Dann wird die Küvette in die Kühlkammer gedrückt, wobei die Enden über zwei Membranen mit den ElektrodengefäUen verbunden werden, was durch herausziehen der Folie erfolgt. Die Elektrodengefäße sind mit einer physiologischen Kochsalzlösng aufgefüllt und ständig einsatzbereit0 Fir die Bestimmung der elektrophoretischen Mobilität der kolloidalen Partikeln wird neben der Geschwindigkeit der Partikel die Größe des wirksamen elektrischen Feldes bestimmt.From the blood sample taken from the patient to be examined, at most 3 ml suspension available for the EM test. Many such measurements are ongoing can occur, the measurement must be possible in a short time and the measuring device in A few minutes to be operational. According to the invention, the task is through a new measuring cuvette and a new electrode vessel system solved. The measuring cell is in one embodiment made of optically clear plastic and with at the ends sealed with a foil, it holds less than 1 ml of liquid to be measured The suspension is injected into the cuvette so that bubbles form from the start Then the cuvette is pushed into the cooling chamber, with the ends be connected to the electrode vessels via two membranes, which is done by pulling them out the slide takes place. The electrode vessels are filled with a physiological saline solution filled up and always ready for use0 for the determination of the electrophoretic Mobility of the colloidal particles is determined in addition to the speed of the particles determines the size of the effective electric field.

An den Speiseelektroden in den Elektrolytgefäßen liegt konstante Spannung, die nicht mit der wirksamen Spannung bereinzustimmen braucht. Das wirksame elektrische Feld in der Meßküvette wird durch Messon der Spannung an Platinbezugselektroden, die in der MeßkUsette eingebaut sind, ermittelte Das Feld ist der Quotient aus der ermittelten Spannung und dem Abstand der Elektroden.Constant voltage is applied to the feeding electrodes in the electrolyte containers, which need not agree with the effective tension. The effective electric The field in the measuring cell is determined by measuring the voltage on platinum reference electrodes, The field is the quotient from the determined voltage and the distance between the electrodes.

Die Platinelektroden sind in der Meßküvette eingeklebt. In einem Ausführungsbeispiel bestehen sie aus einem 0,1 mm dicken und 2 - breiten Band, wobei 12 mm der Elektrode aus der Küvette herausragen, zum Anklemmen der SpgnnungsmeBkabelO Eine zweite Lösung der gestellten Aufgaben wird durch eine Meßküvette erreicht, die aus Glas ist und an den Enden mit Kugeischliffen versehen ist. Zwei Bezugselektroden sind in den Zufuhrröhrchen zur Meßkammer eingeschmolzen I)ie Elektrodengefäße werden an die Kammerenden gesetzt, wobei durch die Kugelschliffe mechanische Verspannungen, die beim einklemmen des Systems erzeugt werden können, ausgeglichen werden und die Meßkammer vor Bruch schützen. In einem Ausführungsbeispiel hat die Kammer die Innenmaß 0,5 x 10 x 40 mmn und die Zuflußröhrchen sowie die Elektrodenröhrchen den Außendurchmesser 5 mm. Das System faßt 2,5 ml. Dadurch daß keine Membrand verwendet wird, haben die Speiseelektroden direkte Verbindung mit der zu messenden Flüssigkeit, wodurch eloktrolytische Vorgänge möglich werden. Daher werden die Elektrodengefäße auf ca. 30 mm Höhe festgelegt, wodurch die Elektroden genügend weit von der Meßlösung entfernt sind. Auch in dieser Meßküvette wird das elektrische Feld mit Hilfe einer Spannungsmessung an den Bezugselektroden und dem normierten Abstand zwischen den Elektroden bestimmt.The platinum electrodes are glued into the measuring cell. In one embodiment They consist of a 0.1 mm thick and 2 - wide band, with 12 mm of the electrode protrude from the cuvette to clamp the voltage measurement cable. A second solution the tasks set is achieved by a measuring cuvette, which is made of glass and is provided with spherical ground at the ends. Two reference electrodes are in the Feed tube to the measuring chamber melted down I) The electrode vessels are attached to the Chamber ends set, with mechanical tensions caused by the spherical joints when jamming the system can be generated, compensated and the measuring chamber protect against breakage. In one embodiment, the chamber has an internal dimension of 0.5 x 10 x 40 mmn and the inflow tube and the electrode tube the outer diameter 5 mm. The system holds 2.5 ml. By not using a membrane, the Feed electrodes direct connection with the liquid to be measured, which makes electrolytic Operations become possible. Therefore, the electrode vessels are set at a height of approx. 30 mm, whereby the electrodes are far enough away from the measurement solution. Also in this one The electric field is measured with the help of a voltage measurement on the reference electrodes and the normalized distance between the electrodes is determined.

Die Einzelheiten der Erfindung werden durch die Abb. 1 bis erläutert.The details of the invention are illustrated in FIGS explained.

Abb. 1 zeigt das neue Elektrophoresesystem mit der Kunststoffküvette sowie den Elektrodengefäßen. Die Kunststoffküvette wird durch die Temperierkammer gehalten o Abb Abb. 2 zeigt die Kunststoffküvetto, die zu einem schnellen Austausch des Meßgutes in der Heßvorrichtung geeignet ist.Fig. 1 shows the new electrophoresis system with the plastic cuvette as well as the electrode vessels. The plastic cuvette is pushed through the temperature chamber kept o Fig Fig. 2 shows the plastic cuvetto, which allows for a quick exchange of the material to be measured in the heating device is suitable.

In Abb. 3 wird eine Einzelheit der Bezugselektrode für die Küvette der Abb. 1 und 2 gezeit.Fig. 3 shows a detail of the reference electrode for the cuvette of Figs. 1 and 2 tide.

Abb. 4 zeigt eine andere Meßküvette gemäß dem Erfindungsge danken. Neben der Meßküvette ist die Ausfiihrungsform von zwei einfachen Elektrodengefäßen gezeigt.Fig. 4 shows another measuring cell thanks to the invention. In addition to the measuring cuvette, there is also the embodiment of two simple electrode vessels shown.

Im Einzelnen werden in Abbildung 1 die Kunststoffküvette 1 und die Kühlkammer 2 sowie die Elektrodengefäße 6 gezeigt.In detail, the plastic cuvette 1 and the Cooling chamber 2 and the electrode vessels 6 are shown.

Die Platinelektroden 4 zur Abnahme der Bezugsspannung sind fest mit der Küvette verbunden.The platinum electrodes 4 for taking off the reference voltage are fixed with connected to the cuvette.

Durch ausgeformte Laschen 3 wird die Kiivette von der Kühlkammer gehalten. Ferner ist auf der vorderen Innenwantl der Küvette ein. feines Strichgitter angebracht, das zur Scharfstellung des Milaroskops auf die vordere Kiivettenwand dient, wodurch die zur Messing erforderliche Einstellung auf die stationäre Ebene ermöglicht wird. nie Elektrodengefäße weisen Elektrodenseitig zwei Kontakte 7 auf, die Verbindung mit den Pt-Bügeln der Stecker 9 aufnehmen können und eine sichere Spannungsversorgung gewährleisten. Küvettenseitig weisen die Elektrodengefäße Membranen 8 auf, die fiir eine Trennung der Meßsuspenaion in der Küvette und der Salzlösung in den Elektrodengefäßen sorgt0 Abb. 2 verdeutlich die Meßküvette 1. Sie besteht aus zwei Platten, die über einen Rand aus aem gleichen Kunststoff verbunden sind. Der Abstand der Platten voneinander beträgt in der Regel 0,5 mm, die Höhe H der Küvette muß dann mindestens 10 mm betragen. Aber es sind auch geringfügig andere Maße fiir die Küvettentiefe möglich. Die Küvette ist zunächst mit einer Folie 10 verschlossen, die durch Ziehen leicht entfernt werden kann und nach Verwendung der Küvette und deren Reinigung erneut verwendet wird. - Die Küvette ist dann wieder zur Aufnahme eines neuen Meßgutes bereit. Die Anbringung der Bezugselektroden 4 wird in Abb. 3 noch näher erläutert. Die Elektrode besteht in einer Ausfübrungsform aus einem Platinbsnd von 0,1 mm Stärke und 2 mm Breite, das U-förmig gebogen ist, derart, daß die Biegungen genau in einem Einlaßteil der Küvette aufgenommen werden. Die Küvette wird durch zwei passende Zwischenstücke verklebt. Das Pt-Band ragt um einige mm aus der Kiivette heraus, so daß mühelos die Klammer eines Meßkabels daran befestigt werden kann.The Kiivette is held in place by the cooling chamber by means of shaped tabs 3. There is also a on the front inner wall of the cuvette. fine line grid attached, which is used to focus the Milaroscope on the front wall of the Kiivetten, whereby the setting required for brass is made possible on the stationary plane. Electrode containers never have two contacts 7 on the electrode side, the connection with the Pt brackets can accommodate the plug 9 and a safe power supply guarantee. On the cuvette side, the electrode vessels have membranes 8, which for a separation of the measurement suspension in the cuvette and the saline solution in the electrode vessels Sorg0 Fig. 2 shows the measuring cuvette 1. It consists of two plates, which over an edge made of the same plastic are connected. The distance between the plates is usually 0.5 mm, the height H of the cuvette must then be at least 10 mm. However, slightly different dimensions for the cuvette depth are also possible. The cuvette is initially closed with a film 10, which can be easily removed by pulling can and is reused after the cuvette has been used and cleaned. - The cuvette is then ready to receive a new material to be measured ready. The attachment of the reference electrodes 4 is explained in more detail in FIG. 3. In one embodiment, the electrode consists of a platinum strand 0.1 mm thick and 2 mm width, which is bent in a U-shape, such that the bends exactly in one Inlet part of the cuvette are included. The cuvette is matched by two Glued intermediate pieces. The Pt tape protrudes a few mm from the cell, so that the clamp of a measuring cable can be attached to it with ease.

Eine andere Lösungsidee, die Glasküvette, wird in Abb. 4 näher erläutert. Die Kammer 20 verfügt über zwei Einlaufröhrchen 21 die mit Kugeischliffen (22) versehen sind, zur Aufnahme der Elektrodengefäße 230 Die Bezugselektroden 24 sind hier im Glas eingesehmolzen. Auf der Innenseite der vorderen Wand ist benfalls ein Strichgitter (25) angebracht, das zur Auffindung der stationären Ebenen in der Küvette dient. Im Gegensatz zur Kunststoffküvette bleibt die Glaskilvette meistens am Meßaufbau befestigt. Zu diesem Zweck wurde ein Abflulahahn 26 vorgesehen. Selbstverständlich kann hier auch ein automatischer Probendurchlauf mit Hilfe einer Pumpvorrichtung vorgesehen werden.Another idea for a solution, the glass cuvette, is explained in more detail in Fig. 4. The chamber 20 has two inlet tubes 21 which are provided with spherical cuts (22) for holding the electrode vessels 230. The reference electrodes 24 are here in Glass melted in. There is also a grating on the inside of the front wall (25) attached, which is used to find the stationary levels in the cuvette. In contrast to the plastic cuvette, the glass cuvette mostly remains on the measurement setup attached. A drain tap 26 was provided for this purpose. Of course an automatic sample run can also be carried out here with the aid of a pumping device are provided.

Claims

Exchangeable cuvette system for measuring the electrophoretic mobility Patent claims electrophoretic system for measuring the mobility of particles in an electric field, consisting of a transparent measuring cell made of glass and appropriate optics that allow observation of the particles and a pair of electrodes for power supply, characterized in that the measuring cuvette has suitable electrodes to decrease a voltage that is proportional to the field strength in the cuvette and enables quick replacement by the fact that the electrode vessels in which if there is an electrolytic solution, it is sealed off by two membranes, dai; the interchangeable cuvette, which is initially covered by a film at both open ends is completed, which is later removed for measurement over the membranes in direct electrical contact with the solution in the electrode vessels and thus with the supply voltage stands.

2nd electrophoresis system according to claim 1, characterized in that the measuring cuvette and / or the electrode vessels are made of transparent plastic / are.

3. Electrophoresis system according to claim 1 and 2, characterized in that that the measuring cuvette fits into the cutout of the temperature chamber and therefore easily can be exchanged0

4. electrophoresis system according to claim 1, characterized in that that the membranes on the electrode vessels are omitted and instead the measuring cuvette is closed with membranes.

5. electrophoresis system according to claim 1, characterized in that the measuring cuvette is made of glass and is provided with spherical ground joints at the ends, for Connection to the electrode vessels 23 and also two spaced apart electrodes to decrease the voltage between the cuvette ends