DE3726403A1 - Vorrichtung zur elektrophorese - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vor­ richtung zum Trennen einzelner Bestandteile von einer Mischung; insbesondere bezieht sie sich auf die Vorrichtung und die Ver­ fahren, welche solche Bestandteile durch Elektrophorese tren­ nen.

Elektrophorese beschreibt die Wanderung eines suspen­ dierten Teilchens in einem elektrischen Feld. Die Prinzipien der Elektrophorese sind lange bekannt, jedoch hat man sie erst kürzlich mehr extensiv in der Trennungs-Technologie angewandt.

Besonders wichtig ist Elektrophorese, um Material zu trennen, das einen biologischen Ursprung hat, und es dann zu untersuchen; das gilt insbesondere für Moleküle hohen Molekular­ gewichts, wie z.B. Proteine, Enzyme, Nukleinsäuren, komplexe Lipoide und andere Kohlehydrate.

Wenn man solche Materialien trennt, ist es sehr wich­ tig, die Moleküle so wenig wie möglich zu schädigen oder sie so zu ändern, daß ihre Eigenschaften für die Analyse nicht signi­ fikant verändert sind. Die Elektrophorese liefert ein wichtiges Mittel, um das zu erreichen.

Eine gewisse Anzahl von Vorrichtungen für die Trennung durch Elektrophorese sind bekannt. Im allgemeinen weisen sie zwei Elektroden mit einer Trennungskammer auf, die eine Tren­ nungsmatrix enthält, meistens ein Gel, das zwischen den Elektro­ den angeordnet ist. Die Komponenten der Mischung wandern mit verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten durch die Matrix unter dem Einfluß eines angelegten elektrischen Feldes, wobei dann die verschiedenen Bestandteile aus der Trennkammer nacheinander auftauchen bzw. von dieser nacheinander abgegeben werden. Diese Komponenten werden gewöhnlich zur Probennahme und Analyse durch eines von zwei Verfahren gesammelt. Die Vorrichtung kann man eine bestimmte Zeit laufen lassen, nach welcher die Komponenten direkt von der Matrix gesammelt werden, oder man läßt die Kom­ ponenten vollständig durch die Matrix und in eine Eluatkammer fließen, wo sie durch eine fließende Pufferlösung herausgetragen werden.

Ursprünglich war die Trennungsmatrix, die in einer Elektrophorese-Vorrichtung benutzt wurde, eine freie Lösung (freifließende Elektrophorese), jedoch war das freifließende System beträchtlicher Verfälschung durch thermale Konvektionen und Sedimentationen im freifließenden Medium ausgesetzt. Diese Technologie wurde nun größtenteils durch die Verwendung unter­ stützender Medien, insbesondere Gele, verdrängt. Der Zweck der unterstützenden Medien ist, den Strömungsfluß innerhalb der Medien herabzusetzen, so daß die getrennten Komponenten als scharfe Zonen bestehen bleiben mit maximalem Auflösungsvermögen zwischen diesen Zonen. Die unterstützenden Medien sind vorzugs­ weise chemisch inert während des Elektrophoresebetriebs, im allgemeinen gleichförmig in ihren Eigenschaften und ge­ eignet, leicht zubereitet und reproduziert zu werden. Zwei der gebräuchlicheren unterstützenden Medien sind Polyacrylamid­ gele und Aragose-Gele.

Wie vorher schon berichtet, gibt es eine große Viel­ falt von Vorrichtungen zum Ausführen von Elektrophorese. Die meisten unterscheiden sich nur signifikant in der Konstruktion der Trennungskammer. Zwei grundlegende Trennungskammer-Ausfüh­ rungsformen überwiegen im Moment: zylindrische Gel-Säulen und plattenförmige Gel-Konstruktionen. Zum Beispiel zeigt die US-PS 41 11 785 eine bestimmte Elektrophorese-Vorrichtung, die eine zylindrische Gel-Säulen-Trennungskammer benutzt (z.Zt. wird der Apparat gebaut und verkauft durch Bethesda Research Laboratories, Gaithersburg, Maryland). Die US-PSn 40 88 561 und 41 30 471 zeigen demgegenüber bestimmte Elektrophorese- Vorrichtungen, die plattenartige Gel-Trennungskammern benutzen.

Diese Vorrichtungen haben jedoch einige Unzulänglich­ keiten. Zum Beispiel bieten diese zylindrischen Gel-Säulen nur beschränktes Auflösungsvermögen für Komponenten mit geringer Konzentration und neigen zu Überhitzung. Überhitzung der Gel- Säulen endet mit Verlust der Stabilität und Einheit innerhalb des Trennmediums, Störungen zwischen den Trennungszonen und Verlust an Auflösungsvermögen innerhalb des Systems. Infolge des Überhitzungsproblems sind die Abmessungen der zylindrischen Gel-Säulen und die einbringbare Energiemenge beschränkt. Wei­ terhin sind die zylindrischen Gel-Säulen unbequem, schwer zu­ sammenzusetzen, schwierig zu betreiben und etwas betriebsunsicher. Plattenartige Gel-Säulen zeigen die gleichen Schwierigkeiten; außerdem erfordern sie noch eine große Menge von Pufferlösung, welche weiterhin die Komponenten verdünnt und das Auflösungs­ vermögen des Systems erniedrigen.

Ein Ziel der Erfindung ist es also, eine Elektro­ phorese-Vorrichtung und ein Betriebsverfahren zu schaffen, die nicht nur individuelle Komponenten aus einer Mischung abzutrennen vermögen, sondern auch diese Komponenten, während sie innerhalb der Vorrichtung getrennt werden, zu konzentrieren, um das Auf­ lösungsvermögen der Vorrichtung zu steigern und die Qualität der Ergebnisse zu verbessern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Elektrophorese-Vorrichtung zu schaffen, die verbessertes Wärme­ tauschvermögen innerhalb der Gel-Säule hat, so daß höhere Ener­ gieniveaus innerhalb der Vorrichtung benutzt werden können, ohne daß ein Verlust an Auflösungsvermögen oder eine Verminderung der Qualität der Resultate besteht.

Noch ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Elek­ trophorese-Vorrichtung relativ einfacher Konstruktion zu schaf­ fen, die unkompliziert angewendet und sicher betrieben werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Rahmen der Erfindung ist Eine Vorrichtung zur Elektrophorese vorgesehen. Die Vorrichtung weist nach ihrem allgemeinen Konzept eine Einrichtunq zum Trennen von Komponenten einer Mischung auf, wobei diese Einrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Pufferreservoir zwi­ schengeordnet ist, in dem Elektroden angebracht sind. Die Ein­ richtung ist weiterhin so konstruiert, daß die Komponenten kon­ zentriert werden können, während sie innerhalb der Ein­ richtung getrennt werden. Dadurch wird das Auflösungsvermögen der Vorrichtung verbessert und verbesserte Qualität der Resul­ tate erhalten. Die Einrichtung für die Trennung ist vorzugswei­ se mit solchen Abmessungen konstruiert, die einen verkleinerten Durchmesser von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende er­ geben, oder sie ist noch bevorzugter mit einer allgemein kegel­ förmigen, Parabolischen oder halbkugelförmigen Formgebung versehen.

Vorzugsweise weist die Einrichtung für die Trennung einen hohlen äußeren Stumpf und ein inneres Glied auf, das mit Abstand von dem Inneren des hohlen Stumpfes angeordnet ist, wobei der Stumpf und das innere Glied zusammen eine Säule zwischen sich bilden, wobei die Säule eine Form hat, daß die Komponenten der Mischung konzentriert werden, während sie innerhalb der Säule getrennt werden. Der Stumpf und das innere Glied haben vorzugsweise eine Gestalt mit abnehmendem Durch­ messer von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende. Der Stumpf und das innere Glied haben besonders bevorzugt eine allgemein kegelförmige oder halbkugelförmige Form.

Aufgrund der Konstruktionsweise der Trenneinrichtung erhält die Gel-Säule einen abnehmenden Durchmesser und abnehmen­ den Querschnitt längs ihrer Länge. Diese abnehmende Querschnitt­ fläche führt zu einem abnehmenden Gel-Volumen pro Längeneinheit in der Gel-Kolonne. Da die Konzentration zum Volumen umgekehrt proportional ist, erzeugt eine konstante Masse in einem abneh­ menden Volumen eine zunehmende Konzentration. Die Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt es demnach, solche Komponenten, die nur kleine Konzentrationen innerhalb einer Mischung haben, nicht nur aus der Mischung abzutrennen, sondern auch für ihre Sammlung zu konzentrieren. Dieses Merkmal verbessert sowohl das Auflösungsvermögen der Vorrichtung als auch die Qualität der von der Vorrichtung entnommenen gesammelten Proben.

Das innere Glied ist vorzugsweise mit einem sich in ihm erstreckenden Hohlraum versehen. Dieser Hohlraum bietet zusätzliche Wärmeaustauschfläche mit der Gel-Säule. Dadurch wird es möglich, mehr Energie durch die Gel-Säule hindurchzu­ führen, ohne daß es zu einer signifikanten Abnahme des Auflö­ sungsvermögens der Vorrichtung nach der Erfindung oder der Qualität der gewonnenen Resultate kommt.

Die Elektrophorese ist ferner vorzugsweise eine Eluatkammervorrichtung, um die getrennten Komponenten von der Gel-Säule zu entfernen, und weist eine Einrichtung auf, um die Pufferlösung in den oberen und unteren Reservoiren zyklisch durch Umpumpen wieder zu verwenden. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann für eine große Vielfalt von Elektrophorese- Trennungen verwandt werden z.B für die Trennung von Proteinen oder Nukleinsäuren aus einer Mischung derselben. Die Verfahren nach der Erfindung geben Methoden für solche Betriebsweisen an.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert, an denen auch weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung deutlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt im Aufriß einer Elektropho­ rese-Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Unterteil der Vorrich­ tung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht von vorne des inneren Glieds der Vorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 4 eine Ansicht von unten auf das innere Glied gemäß den Fig. 1 und 3.

Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist eine Elektrophorese-Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung mehr im ein­ zelnen zu entnehmen. Die Vorrichtung 10, ein Apparat, enthält allgemein ein oberes Pufferreservoir UR, eine obere Elektrode E 1, eine Gel-Säule GC, eine Eluatkammer EC, ein niederes oder un­ teres Pufferreservoir LR und eine untere Elektrode E 2. Gemäß Fig. 1 sind das obere Pufferreservoir UR, die obere Elektrode E 1, die Gel-Säule GC und die Eluatkammer EC in dem oberen Abschnitt 12 der Vorrichtung enthalten, während das untere Pufferreservoir LR und die untere Elektrode E 2 in dem unteren Abschnitt 14 der Vorrichtung 10 enthalten sind.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist der untere Abschnitt 14 einen hohlen Behälter 16 auf, der als unteres Pufferreservoir LR wirkt. Der Behälter 16 ist vorzugsweise ein hohler Zylinder, der eine obere Wand 16 a, eine Seitenwand 16 b und eine Basis 16 c hat. Der Behälter 16 kann jedoch irgendeine dem Fachmann bekannte Form haben, die sich dazu eignet, als ein solches Reservoir zu wirken.

Die Seitenwand 16 b des Behälters 16 hat einen Abzugs­ eingang 18 zum Abziehen der Flüssigkeit, der sich in der Nähe der Basis 16 c erstreckt. Der Abzugseingang 18 dient dabei als ein Abzug von Pufferlösung, die vom unteren Pufferreservoir LR zum oberen Pufferreservoir UR zurückgeführt wird, wie später mehr im einzelnen beschrieben wird. Weiterhin hat die Seiten­ wand 16 b einen elektrischen Eingang 22 in der Nähe der Basis 16 c, mit dem die untere Elektrode E 2 verbunden ist. Gemäß Fig. 1 ist der Eingang 22 bananensteckerartig, während der Eingang 22 jeder der Fachwelt bekannte elektrische Eingang sein kann, mittels dessen man die untere Elektrode E 2 mit einer Energie­ quelle (nicht gezeigt) elektrisch koppeln kann. Die untere Elektrode E 2 weist vorzugsweise einen hochleitfähigen Draht 24 auf, wie zum Beispiel einen Platindraht, der sich vom Eingang 22 zum unteren Reservoir LR erstreckt und in einer Schlinge oder Schleife 24 a endet. Die Schleife 24 a dient dazu, daß während des Elektrophorese-Betriebs ein gleichmäßiger Strom quer durch die Gel-Säule GC fließen kann, um eine gleichmäßige Trennung zu ermöglichen, wie im folgenden noch beschrieben wird. Der Draht 24 ist aus demselben Grunde vom Eingang 22 zur Schleife 24 a bevorzugt mit einer elektrischen Isolation versehen.

Die Basis 16 c enthält wahlweise ein Plateau 26, wel­ ches vorzugsweise ein erhöhtes Zylinderstück aufweist, das mit zentraler Orientierung auf der Basis 16 c innerhalb des unteren Pufferreservoirs LR angeordnet ist. Die Schleife 24 a des Drahtes 24 ist ihrerseits rund um das Plateau 26 angeordnet.

Das Plateau 26 dient dazu, alle Gase, die im unteren Puffer­ reservoir LR enthalten sind, wie z.B. Wasserstoff oder Sauer­ stoff als Resultat der Elektrolyse der Pufferlösung, von der Basis des Stammes 38 des oberen Abschnittes 12 wegzuleiten. Solche Gase, die an der Basis des Stammes 38 eingefangen wer­ den, können den Wert des Auflösungsvermögens der Vorrichtung 10 verringern, so daß es erwünscht ist, deren Gegenwart minimal zu halten. Das Plateau 26 wirkt ebenfalls als eine stabile, zentrale Halterung für die Schleife 24 a des Drahtes 24, um einen gleichmäßigen Strom längs bzw. quer über die Gel-Säule GC sicherzustellen und um irgendwelche unvorhergesehene Bewegungen der Schlinge 24 a während des Betriebs der Vorrichtung 10 mini­ mal zu halten.

Die obere Wand 16 a des Behälters 16 hat eine zentrale Bohrung 28, durch welche der obere Abschnitt 12 eingesetzt ist und ruht, wenn die Vorrichtung 10 in Betrieb ist. Die obere Wand 16 a hat ebenfalls Bohrungen 30 a und 30 b, durch welche sich jeweils Proben-Rohre 32 a und 32 b erstrecken. Die Proben- Rohre 32 a und 32 b sind mit der Eluatkammer EC für die Proben­ sammlung verbunden, wie im folgenden ausführlich beschrieben wird. Weiterhin hat die obere Wand 16 a noch eine Flüssigkeits- Eingangsöffnung 20, die sich nach außen von der oberen Wand er­ streckt und als ein Eingang für Pufferlösung benutzt wird, die vom oberen Pufferreservoir UR in das untere Pufferreservoir LR abgezogen wird. Der Zweck des Abzugs vom oberen Reservoir ist ebenfalls weiter unten beschrieben.

Wie gerade erwähnt, erstreckt sich der Abschnitt 12 in den Behälter 16 durch die Bohrung 28 in der oberen Wand 16 a. Wieder gemäß Fig. 1 enthält der obere Abschnitt 12 bevorzugt einen Trichter 33, welcher ein oberes Teil 34, ein Mittelteil 36 und einen Stamm 38 hat. Der obere Abschnitt 12 enthält weiter­ hin eine Abdeckung 40, um das ausgedehnte obere Teil 34 abzu­ decken, und ein inneres Glied 42, welches im Trichter 33 mit Abstand vom Mittelteil 36 angeordnet ist, wie weiter unten noch erklärt wird.

Der ausgedehnte obere Abschnitt 34 weist vorzugsweise einen hohlen Zylinder auf, der an seinem oberen Ende offen ist, mit dem Mittelteil 36 an dessen Basis verbunden ist und eine Seitenwand 34 a aufweist, die dazwischen angebracht ist. Die Seitenwand 34 a hat einen Flansch 44, um den oberen Abschnitt 12 an der oberen Wand 16 a des unteren Abschnittes 14 anzubringen. Der Flansch 44 dient dazu, die Erstreckung des oberen Abschnitts 12 in das untere Pufferreservoir LR zu begrenzen.

Die Seitenwand 34 a hat ebenfalls einen Flüssigkeits- Auslaß 46 zum Gebrauch in Verbindung mit dem Flüssigkeits- Eingang 20 des unteren Abschnittes 14. Der Eingang 20 und der Ausgang 46 sind vorzugsweise durch ein unterbrochenes oder diskontinuierliches Abziehungssystem 48 verbunden, welches Pufferlösung in dem oberen Pufferreservoir UR erlaubt, in das untere Pufferreservoir LR auszulaufen, ohne daß sich ein elek­ trischer Stromkreis über diesen Weg bildet. Wenn sich ein sol­ cher Stromkreis bilden dürfte, würde der elektrische Strom­ fluß längs bzw. quer über die Gel-Säule GC in hohem Maß wegen eines höheren elektrischen Widerstandes längs bzw. quer über die Gel-Säule GC vermindert werden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, benutzt das unterbrochene Ausfluß-System 48 einen Trichter 48 a, der an einem Einlaßrohr 48 b angebracht ist, das mit dem Ein­ gang 20 verbunden ist. Der Trichter 48 a sammelt dabei Puffer­ lösung, die aus dem Ende des Ausgangs 46 fließt. Das unterbro­ chene Ausfluß-System 48 kann dabei irgendein Mittel sein, wel­ ches dem Fachmann erlaubt, daß die Pufferlösung in dem oberen Pufferreservoir UR in das untere Pufferreservoir LR fließen kann, während es verhindert, daß sich ein elektrischer Strom­ kreis über diesen Weg bildet.

Die Seitenwand 34 a des oberen Teils 34 erstreckt sich, wenn der obere Abschnitt 12 an dem unteren Abschnitt 14 angebracht ist, bis kurz unter die obere Wand 16 a des Behäl­ ters 16, wo die Seitenwand 34 a zum Mittelabschnitt 36 wird. Der Mittelabschnitt 36 enthält vorzugsweise einen Kegelstumpf mit einem verminderten Durchmesser von dessen oberem Ende 36 a zu dessen Basis 36 b. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Mittel­ abschnitt 36 die Form eines Kegelstumpfes hat, jedoch kann der Mittelabschnitt 36 auch abgestumpft halbkugelförmig, abgestumpft parabolförmig oder mit einer anderen vergleichbaren Form aus­ gebildet sein.

Der Stamm 38 erstreckt sich von der Basis 36 b des Mittelabschnitts 36 aus. Der Stamm 38 funktioniert als eine Eluatkammer EC, wo die Proben, die durch den Elektrophorese- Prozeß getrennt wurden, für ihre Sammlung entnommen werden, wie dies weiter unter beschrieben wird. Der Stamm 38 weist bevorzugt eine hohle, T-förmige Erweiterung des Mittelab­ schnitts 36 auf. Die hohle vertikale Erweiterung 38 a dehnt sich von dem Inneren des oberen Abschnitts 12 (die Basis der Gel-Säule GC) in das untere Pufferreservoir LR aus. Die hohlen horizontalen Erweiterungen 38 b dehnen sich von der hohlen vertikalen Erweiterung 38 a rechtwinklig dazu aus. Während des Betriebs der Vorrichtung 10 ist das Proben-Rohr 32 a an einer der hohlen horizontalen Ausdehnungen 38 b angebracht und ein anderes Proben-Rohr 32 b ist an das andere angeschlossen. Die Pufferlösung von einem äußeren Pufferreservoir (nicht gezeigt) ist durch das Rohr 32 a abgezogen und das Korrespondierende der hohlen horizontalen Erweiterungen 38 b in die hohle ver­ tikale Erweiterung 38 a. Solche Proben, welche in die hohle vertikale Erweiterung 38 a der Gel-Säule GC eingetreten sind, werden durch diese Pufferlösung ausgewaschen und treten durch die andere hohle horizontale Erweiterung 38 b und durch das Proben-Rohr 32 b in ein Sammelreservoir (nicht gezeigt) zur Sammlung und Analyse aus. Dieser Proben-Sammlungsprozeß ist weiter unten beschrieben, und zwar während der Diskussion der Betriebsweise der Vorrichtung 10.

Wie zuvor erwähnt, ist das innere Glied 42 inner­ halb des im oberen Abschnitt 12 mit räumlichem Abstand vom Mittelabschnitt 36 angebracht. Das innere Glied 42 ist in der gleichen allgemeinen Form wie der Mittelabschnitt 36 konstru­ iert. Wie in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigt ist, weist das innere Glied 42 einen Kegel 50 auf, da der Mittelabschnitt 36 von all­ gemeiner Kegelform ist. Das innere Glied 42 könnte jedoch eine halbkugelige parabolische oder irgendeine andere Form haben, falls der Mittelabschnitt 36 von der entsprechenden Form ist.

Der Kegel oder Konus 50 hat eine Mehrzahl von Ab­ standhaltern 52, die an seiner äußeren Oberfläche 50 a ange­ bracht sind. Alternativ könnten die Abstandhalter 52 auch an der inneren Wand des Mittelabschnitts 36 angebracht sein. Wenn sich der Kegel 50 im oberen Abschnitt 12 an seinem Ort befindet, sind die Abstandhalter 52 in Kontakt mit der inneren Wand des Mittelabschnitts 36, was es möglich macht, das innere Glied 42 vom Mittelabschnitt 36 im Abstand anzuordnen. Die Gel-Säule GC ist in diesem Raum zwischen dem inneren kegelförmigen Glied 42 und dem Mittelabschnitt 36 geformt.

Wegen der vorher erwähnten Konstruktion des inneren Gliedes 42 und des Mittelabschnitts 36 erhält die Gel-Säule GC einen abnehmenden Durchmesser und eine sich vermindernde Quer­ schnittsfläche längs ihrer Länge als eine Haupteigenschaft der Erfindung. Diese sich vermindernde Querschnittsfläche er­ gibt ein vermindertes Volumen von Gel pro Längeneinheit in der Gel-Säule GC. Da Konzentrationen zum Volumen umgekehrt proportional sind, ergibt eine konstante Masse in einem ver­ minderten Volumen eine erhöhte Konzentration. Die Vorrichtung 10 macht es daher möglich, solche Komponenten, die kleine Kon­ zentrationen in der Mischung haben, nicht nur von der Mischung zu trennen, sondern auch für ihre Sammlung zu konzentrieren. Dieses Merkmal verbessert sowohl das Auflösungsvermögen der Vorrichtung 10 als auch die Qualität der beim Sammeln gewon­ nenen Proben.

Der Kegel 50 ist vorzugsweise mit einem in ihm befind­ lichen Hohlraum 50 b konstruiert, am besten so groß wie möglich, ohne die Strukturintegrität des Kegels 50 zu beeinträchtigen. Der Hohl­ raum 50 b ist ein anderes Hauptmerkmal der Erfindung, da er eine ver­ größerte Oberfläche für Wärmetausch mit der Gel-Säule GC er­ möglicht. Wenn, wie zuvor erwähnt, sich die Temperatur in der Gel-Säule erhöht, nehmen das Auflösungsvermögen der Vorrichtung und die Qualität der Resultate stark ab. Die zusätzliche Wärme­ tauschfläche, die durch den Hohlraum 50 b geschaffen ist, macht es möglich, daß mehr Energie in der Vorrichtung 10 verwendet wird, um signifikant die Bearbeitungszeit einer Probe zu ver­ mindern, ohne die Qualität des Resultates stark zu verringern. Der Kegel 50 ist auch vorzugsweise mit einer zylindrischen oberen Wand 50 c versehen um zu verhüten, daß Proben, die in der Gel-Säule GC zur Trennung angeordnet sind, in den Hohl­ raum 50 b fallen; der Kegel weist auch einen Griff 54 zum einfachen Einsetzen und Entfernen des Kegels 50 von dem oberen Abschnitt 12 auf.

Wie wiederum aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist eine Abdeckung 40 vorgesehen, um über dem oberen Ende des ausge­ dehnten Teiles 34 des oberen Abschnitts 12 angebracht zu werden. Die Abdeckung 40 weist vorzugsweise eine Scheibe 60 mit Flanschen 60 a auf, die von der Basis der Scheibe 60 aus­ gehen. Die Flansche 60 a dienen dazu, um das Äußere der zylin­ drischen Seitenwand 34 a des oberen ausgedehnten Teiles 34 herum­ zupassen, um die Scheibe 60 daran an ihrem Platz zu halten.

Die Abdeckung 40 hat auch einen elektrischen Ein­ gang 62, der an der Abdeckung in der Nähe der Innenseite der Seitenwand 34 a des oberen Abschnitts 34 angebracht ist; mit dem Eingang 62 ist die obere Elektrode E 1 verbunden angebracht. Gemäß Fig. 1 hat der Eingang 62 die Form eines Bananensteckers, während der Eingang 62 - wie der Eingang 22 - jeder dem Fach­ mann bekannte Eingang sein kann, welcher die obere Elektrode E 1 mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) elektrisch koppeln kann.

Die obere Elektrode E 1 enthält bevorzugt einen hochleitfähigen Draht 64, wie zum Beispiel einen Platindraht, der sich von dem Eingang 62 in das obere Pufferreservoir UR erstreckt und eine Schlinge oder Schleife 64 a an seinem Ende besitzt. Die Schleife 64 a hat vorzugsweise die gleiche Konstruktion wie die Schleife 24 a, um gleichmäßigen Strom längs bzw. quer über die Gel-Säule GC sicherzustellen. Der Draht 64 muß lange genug sein, um in die Pufferlösung zu reichen, d.h. bis unter den Flüssigkeits-Auslaß 46 im oberen Reservoir UR, um den elektrischen Stromkreis über der Gel-Säule GC für den Elektrophorese-Betrieb zu schließen. Der Draht 64 ist - wie der Draht 24 - vorzugsweise vom Eingang 62 zur Schleife 64 a elektrisch isoliert ausgebildet.

Die Abdeckung 40 enthält wahlweise eine hohle zylin­ drische Verlängerung 41, die sich in das obere Pufferreservoir UR erstreckt, welches wie das Plateau 26 beschaffen ist, um als eine stabile zentrale Halterung für die Schleife 64 a des Drahtes 64 zu wirken, um einen gleichmäßigen Strom längs bzw. quer über die Gel-Säule GC sicherzustellen und jede zufällige Bewegung der Schleife 64 a minimal zu halten.

Die Abdeckung 40 hat auch einen Flüssigkeits-Einlaß- Eingang 66, welcher im Zusammenhang mit dem Flüssigkeits- Auslaß-Eingang 18 des unteren Abschnittes 12 benutzt wird zum Rückführen der Pufferlösung von dem unteren Pufferreservoir LR zu dem oberen Pufferreservoir UR. Das Rückführungsrohr 68 ver­ bindet den Flüssigkeits-Auslaß 18 mit dem Flüssigkeits-Einlaß- Eingang 66, wobei eine Pumpe 68 a längs des Rückführungsrohres 68 zwischen dem Flüssigkeits-Auslaß 18 und den Flüssigkeits-Einlaß- Eingang 66 eingeschaltet ist, um die Pufferlösung vom unteren Pufferreservoir LR zum oberen Pufferreservoir UR zu pumpen. Die Pumpe 68 a kann jede dem Fachmann bekannte Pumpe sein, welche die Pufferlösung gleichmäßig mit niedriger Fließgeschwindigkeit pumpen kann, wie zum Beispiel eine peristaltische (insbesondere Schlauchrad- oder Schlauchmembran-)Pumpe oder Zentrifugal­ pumpe.

Die Puffer-Wiedergewinnungs-Schleife ist vorzugsweise mit einem unterbrochenen oder diskontinuierlichen Abzugssystem 70 versehen, und zwar aus dem gleichen Grunde, wie bei der Diskussion des unterbrochenen Abzugssystems 68 beschrieben wurde. Wie in Fig. 1 gezeigt, benutzt das diskontinuierliche Abzugssystem 70 einen Trichter 70 a, der am Flüssigkeits-Einlaß- Eingang 66 angebracht ist, um Flüssigkeit zu sammeln, die vom Ende 68 b des Rückfluß-Rohres 68 abgegeben wird. Jedoch kann das diskontinuierliche Abzugssystem jedes aus der einschlä­ gigen Technik bekannte System sein, wie zuvor diskutiert.

Vorzugsweise ist ein Einlaß-Rückführungs-Rohr 72 am Einlaß-Eingang 66 angebracht und erstreckt sich in den Hohl­ raum 50 b des Kegels 50. Das Einlaß-Rückführungs-Rohr 72 reicht in den Hohlraum 50 b, um sowohl Turbulenz im oberen Puffer­ reservoir UR minimal zu halten als auch eine Kühlung der Gel- Säule GC zu unterstützen, um die Funktionsfähigkeit und das Auflösungsvermögen der Vorrichtung 10 zu verbessern.

Wenn das Einlaß-Rückführungs-Rohr 72 so verwendet werden soll, wird der Griff 54 des Kegels 50 mit einer Biegung 54 a hergestellt, um zentralen Durchgang des Rohres 72 zu er­ lauben.

Die Konstruktion der Abdeckung 40 ist ein weiteres von vielen wichtigen Merkmalen der Vorrichtung 10. Insbeson­ dere erlaubt die Konstruktion der oberen Elektrode E 1, daß der Stromkreis über der Gel-Säule GC allein schon durch Aufhe­ bung der Abdeckung 40 von dem ausgedehnten oberen Teil 34 unterbrochen wird. Diese einfache Methode des Abstoppens des elektrischen Stromflusses durch die Vorrichtung 10 vermindert weitestgehend das Risiko eines elektrischen Schlages während des Betriebs.

Die Vorrichtung 10 und deren Bestandteile können aus einer großen Vielzahl von Materialien konstruiert werden. Zum Beispiel können die verschiedenen Bestandteile der Vor­ richtung 10 aus Glas, Kunststoff, Gummi, Metall oder anderen bekannten Materialien hergestellt werden. Die spezielle Mate­ rialwahl der Konstruktion soll dabei, wenn möglich, nicht eine Beschränkung der Erfindung darstellen. Vorzugsweise sollen jedoch die Komponenten der Vorrichtung, natürlich die Elektroden E 1 und E 2 und ihre elektrischen Anschlüsse ausgenommen, aus elek­ trisch nicht leitendem Material bestehen, um den Stromfluß durch die Gel-Säule GC maximal zu halten.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist besonders nützlich bei einer Vielzahl von Elektrophorese-Betriebsweisen, ganz besonders bei der Trennung durch die Benutzung von Gel- Elektrophorese. Zum Beispiel ist die Vorrichtung 10 besonders nützlich bei der Trennung von Proteinen nach Molekularmasse oder elektrischen Eigenschaften unter denaturierenden oder nicht-denaturierenden Bedingungen.

Als ein anderes Beispiel erweist sich die Vorrich­ tung 10 besonders nützlich in der präparativen Elektrophorese von Proteinen oder Nukleinsäuren. Die Vorrichtung 10 kann des­ wegen für praktisch jedes Elektrophorese-Verfahren benutzt werden.

Um die Vorrichtung 10 für die Elektrophorese vorzu­ bereiten, werden zunächst der cbere Abschnitt 12 und der untere Abschnitt 14 auseinandergenommen. Der erste Schritt besteht dann darin, die Gel-Säule GC zu bilden. Das innere Glied 42 wird in den oberen Abschnitt 12 in die Nachbarschaft des Mittelabschnitts 36 eingebracht. Die spezielle Gel-Zusammen­ setzung, die für die Gel-Säule GC gewählt ist, wird dann zwischen dem Glied 42 und dem Teilabschnitt 36 eingelegt. Die Gel-Zusammensetzung kann dabei irgendeine bekannte Gel-Zusam­ mensetzung sein. Die Gel-Säule GC kann durch irgendeine wohl­ bekannte Technik formiert sein. Die aktuelle Zusammensetzung und die Bildung der Gel-Säule GC hängt von einer gewissen Zahl von Umständen ab, die alle von der speziellen Trennung, die ausgeführt werden soll, abhängen. Diese Faktoren schließen ein, aber sind nicht darauf beschränkt, die Art der Mischung, die getrennt werden soll, und die Eigenschaften der Komponenten, die als Basis für die Trennung gewählt sind. Zum Beispiel wer­ den normalerweise Polyacrylamid-Gele zur Trennung von Proteinen benutzt, und Aragose-Gele werden normalerweise für die Tren­ nung von Nukleinsäuren verwendet. Der Durchschnittsfachmann wird diese Faktoren erkennen und verstehen, sich an die Zu­ sammensetzung anzupassen und die Gel-Säule GC entsprechend vorzubereiten.

Sobald die Gel-Säule GC eingesetzt ist, wird der obere Abschnitt 12 auf dem unteren Abschnitt 14 angebracht. Pufferlösung wird jeweils zum oberen bzw. unteren Pufferreser­ voir UR und LR hinzugefügt, wobei das untere Pufferreservoir LR bis zum Niveau des Mittelab­ schnittes und das obere Pufferreservoir UR gerade bis unter den Flüssigkeits-Auslaß 46 gefüllt wird. Die aktuellen Puffer­ lösungen, die bei der Vorrichtung 10 benutzt werden, variieren wiederum in Abhängigkeit von Faktoren, die alle von der ge­ wünschten spezifischen Elektrophorese-Trennung abhängen. Diese Faktoren wiederum betreffen - ohne darauf beschränkt zu sein - die Zusammensetzungen der spezifischen Mischungen, die getrennt werden sollen, und die Charakteristika der als Basis der Tren­ nung gewählten Komponenten aufweisen. Zum Beispiel werden nor­ malerweise Tris-glycin-natrium-dodecylsulfat (SDS), Natrium -dodecylsulfat nachstehend abgekürzt als "SDS" Tris-barit­ harnstoff und Tris-acetat-Lösungen mit variierendem pH-Wert für die Trennung von Proteinen bevorzugt. Die Fachleute werden wiederum diese Faktoren erkennen und verstehen, wie sie die Zusammensetzung und den pH-Wert der Puffermischungen ent­ sprechend anpassen können.

Die spezifische Mischung, die getrennt werden soll, wird dann oben auf die Gel-Säule GC zugeführt, und Strom wird längs der Gel-Säule GC mit konstanter Spannung angelegt. Die Umlauf- oder Rückführungspumpe 68 a wird dann angeschaltet, um die Rückführung der Pufferlösung vom niederen Puffer­ reservoir LR zum oberen Pufferreservoir UR zu bewirken. Wäh­ rend sich das obere Pufferreservoir UR bis zur Höhe des Flüs­ sigkeits-Auslasses 46 füllt, wird die Pufferlösung aus dem Auslaß 46 zurück in das untere Pufferreservoir LR abgezogen.

Während der Strom längs der Gel-Säule GC angelegt ist, beginnen die Bestandteile der Mischung durch die Gel- Säule GC zu wandern, und zwar mit variierender Geschwindig­ keit zur Eluatkammer EC. Wenn eine bestimmte Komponente die Eluatkammer EC erreicht, trägt die Pufferlösung aus einem äußeren Pufferreservoir (nicht gezeigt), die durch das Proben-Rohr 32 a in die Eluatkammer EC fließt, die Kom­ ponente aus der Eluatkammer EC durch das Proben-Rohr 32 b in einen Probensammler (nicht gezeigt) zum Speichern und/oder Analysieren.

Anstatt die getrennten Bestandteile durch die Eluat­ kammer EC zu entfernen, kann man die Vorrichtung 10 für eine vorherbestimmte Zeit laufen lassen und dann abschalten. Die Gel-Säule GC kann dann von der Vorrichtung 10 entfernt werden und daraufhin durch irgendein wohlbekanntes Verfahren unter­ sucht werden. Die Benutzung der Eluatkammer EC vereinfacht jedoch die Trennungs- und Analyseprozedur und ist bevorzugt.

Um die Betriebsweise der Vorrichtung 10 ausführlicher zu illustrieren, wird das folgende Verfahren für die Trennung von Proteinen aus einer Mischung durch Molekulargewicht ange­ geben. Das Verfahren benutzt ein Polyacrylamid-Gel als das Tren­ nungsmedium (Gel-Säule GC) und Tris-glycin-SDS als die Puffer­ lösung.

Die Gel-Säule GC wird zuerst vorbereitet. Ein kleines Stück Kautschukfilm wird benutzt, um die Basis der hohlen verti­ kalen Verlängerung 38 a des Stamms 38 mit einem O-Ring abzu­ dichten. Die Proben-Rohre 32 a und 32 b werden dann an den hohlen horizontalen Verlängerungen 38 b befestigt. Der Trich­ ter 33 wird an einem Ringständer befestigt und nivelliert.

Eine Lösung von 18 % Acrylamid mit einem pH-Wert von ca. 8,6 wird in den Stamm 38 bis zu den hohlen horizontalen Verlängerungen 38 b eingeschüttet. Die Acrylamid-Lösung wird mit einem Alkohol bedeckt, vorzugsweise Butanol, um eine ebene Oberfläche an der Acrylamid-Lösung zu bilden und das Acrylamid polymerisieren zu lassen, um einen niederen Pfropfen zu formen. Das 18 %ige Acrylamid wird einen verhältnismäßig unporösen Pfropfen produzieren, um Komponenten, die in die Eluatkammer EC eintreten, daran zu hindern, aus deren Basis auszusickern. Wenn er erst polymerisiert ist, wird der Polyacrylamid-Pfropfen sorgfältig mit Wasser gewaschen, um den Alkohol zu entfernen.

Eine Spritze, enthaltend 50 % Glycerin und Wasser sowie Bromphenolblau als Farbstoff, wird an das Proben-Rohr 32 a ange­ schlossen, und beide Rohre werden mit dieser Lösung gefüllt. Die Spritze bleibt am Platz, während das Proben-Rohr 32 b ange­ klemmt wird unter Benutzung eines Hämostaten oder einer kleinen C-Kammer. Das Niveau der Glycerin-Lösung wird bis zu einer kleinen Entfernung über den hohlen horizontalen Verlängerungen 38 b gebracht.

Eine Lösung von 3,5 % Acrylamid, die einen pH-Wert von ca. 8,6 hat, wird an die Glycerin-Lösung aufgeschichtet bis zur Verbindung der Gel-Säule GC und des Stamms 38. Die Glycerin-Lösung verhindert, daß Acrylamid in die hohlen hori­ zontalen Verlängerungen 38 b eindringt, und verhindert damit deren Verstopfung. Die Acrylamid-Lösung wird wiederum mit einem Alkohol bedeckt, vorzugsweise Butanol, um eine ebene Oberfläche auf der Lösung zu schaffen; das Acrylamid darf dann polymerisieren, um einen oberen Pfropfen zu bilden. Die 3,5 %ige Acrylamid-Lösung wird einen verhältnismäßig porösen Pfropfen bilden, um Komponenten, die die Gel-Säule GC verlas­ sen, leichten Zugang in die Eluatkammer EC zu ermöglichen. Wenn der Polyacrylamid-Pfropfen erst einmal polymerisiert ist, wird er mit Wasser wie zuvor ausgewaschen, um den Alkohol zu entfernen.

Das innere Glied 42 wird dann innen im oberen Ab­ schnitt 12 angebracht, wobei die Spitze des inneren Gliedes 42 den oberen Pfropfen berührt. Die Klammer am Proben-Rohr 32 a wird weggenommen, und die verbleibende Glycerin-Lösung in der Spritze wird vorsichtig durch die Klammer zwischen den beiden Pfropfen geschoben, um sicherzustellen, daß die hohlen horizontalen Verlängerungen 38 b nicht verstopft werden. Wenn die Glycerin-Lösung durchgedrückt worden ist, wird die Kammer mit Wasser gewaschen und mit dem Tris-glycin-SDS- Elektrolytpuffer gefüllt. Dieser Puffer soll durch die Eluat- Kammer EC gepumpt werden, um sicherzustellen, daß Luftblasen nicht in die Eluatkammer gebracht werden, und Luft, die schon drinnen sein könnte, entfernt wird.

Die Acrylamid-Lösung, die als das Trennungsgel be­ nutzt wird, wird dann in die Gel-Säule GC eingeführt. Die Zu­ sammensetzung der Acrylamid-Lösung wird variieren und hängt von der Größe der Moleküle innerhalb der Proteinmischung ab, und ein Fachmann wird die Lösungen entsprechend einstellen können. Zum Beispiel wird 3 bis 5 %ige Acrylamid-Lösung vor­ gezogen für Molekulargewichte über 100 000; 5 bis 12 %ige Acrylamid-Lösung für Molekulargewichte zwischen 20 000 und 150 000; 10 bis 15 %ige Acrylamid-Lösung für Molekularge­ wichte zwischen 10 000 und 80 000 und Acrylamid-Lösungen über 15 % für Molekulargewichte unter 15 000. Wenn die Lösung sich erst an ihrem gewünschten Ort befindet, wird sie mit einer Schicht eines Alkohols bedeckt, vorzugsweise Butanol, wie bei den anderen Acrylamid- Lösungen, und polymerisieren gelassen. Sobald das Gel poly­ merisiert ist, wird es mit Wasser gewaschen, um den Alkohol zu entfernen.

Sobald das Gel in der Gel-Säule GC polymerisiert ist, wird der obere Abschnitt 12 an den unterem Abschnitt 14 ange­ bracht. Eine Tris-glycin-SDS-Pufferlösung mit einem pH-Wert von 8,6 wird dem unteren Pufferreservoir LR bis zum Niveau der Gel-Säule GC zugefügt, und dieselbe Pufferlösung wird dem oberen Pufferreservoir bis gerade unter den Flüssigkeits- Auslaß 46 zugefügt. Die Abdeckung 40 wird auf den verlängerten oberen Teil 34 plaziert und die Umlaufpumpe 68 a wird angestellt und auf die gewünschte Umlaufströmungsgeschwindigkeit einge­ stellt.

Die Elektroden E 1 und E 2 sind dann mit einer Gleich­ stromquelle (nicht gezeigt) verbunden; die obere Elektrode E 1 ist vorzugsweise die Kathode und die untere Elektrode E 2 die Anode. Das System kann ungefähr eine Stunde lang laufen, um alle Ionen von dem oberen Bereich der Gel-Säule GC, wo die Proteinmisohung eingelegt werden soll, zu entfernen.

Nach dieser Stunde wird die Stromversorgung abge­ schaltet und die Umlaufpumpe 68 a abgestellt. Die Abdeckung 40 wird von dem verlängerten oberen Abschnitt 34 entfernt und eine Proteinmischung, welche 0,005 % Bromphenolblau und 10 % Glycerin enthält, wird auf die Oberseite der Gel-Säule GC aufgebracht. Das wird durch ein langes enges Röhrchen oder eine Spritze mit langer Nadel bewerkstel­ ligt, und zwar unter sorgfältiger Ausführung, um ein Ver­ mischung der Probenmischung und der Pufferlösung im oberen Pufferreservoir UR minimal zu halten. Die Abdeckung 40 wird dann auf dem verlängerten oberen Abschnitt 34 wieder angebracht, die Stromzuführung wird wieder angeschlossen und ca. eine Stunde lang aufrechterhalten, um eine Verwirbelung der Proteinmi­ schung minimal zu halten und eine Wanderung der Proteinmi­ schung in das Gel sicherzustellen. Nach Ablauf dieser Stunde wird die Umlaufpumpe 68 wieder in Betrieb genommen.

Der Farbstoff Bromphenolblau wird benutzt, um die Wan­ derung durch das Gel in der Gel-Säule GC zu überwachen. Der Farb­ stoff ist eine negativ geladene Verbindung mit kleiner Mole­ külmasse, die gut durch das Gel vor der Proteinmischung wandern kann. Die Wanderung des Farbstoffs wird benutzt, um die Flußgeschwindigkeit der Pufferlösung durch die Eluatkammer EC für die Probensammlung festzustellen, was für den Fachmann ersichtlich ist. Die Proben werden dann von der Eluatkammer EC nach Wunsch gesammelt, und zwar unter den Bedingungen, die für das spezielle Experiment benötigt werden.

Die Vorrichtung und die Verfahren nach der Erfindung erlauben Elektrophorese-Betriebsweisen mit besserem Auflösungsvermögen, besseren Wärmetauschbedingungen für die Gel-Saule, niedrigeren Trennzeiten und höherer allgemeiner Qualität der Resultate. Die Vorrichtung stellt ein einfaches und hochwirksames Mittel für die Elektrophorese-Trennung dar, und die Verfahren benutzen den Apparat, um die Qualität der Resultate bedeutsam zu erhöhen.

Erstens konzentriert die Konstruktion der Gel-Säule GC die einzelnen Komponenten, die von der Mischung getrennt werden, während diese Komponenten in der Gel-Säule GC herunterfließen. Das erlaubt es, solche Komponenten, die in der Ursprungsmischung in großer Verdünnung enthalten sind, mit größerer Genauigkeit zu identifizieren, wodurch das Auflösungsvermögen der Vorrichtung verbessert wird.

Weiterhin erlaubt die Konstruktion des inneren Glie­ des 42, größere Energieniveaus innerhalb der Vorrichtung zu benutzen, um die Trennung zu beschleunigen, ohne einen merkbaren Verlust an Auflösungsvermögen oder Qualität zu bewirken. Der Hohlraum 50 b verleiht der Gel-Säule eine größere Wärmetausch­ fläche, und mit dem Fluß der Pufferlösung durch den Hohlraum 50 b kann eine größere Wärmemenge von ihr abgeleitet werden. Dieser verbesserte Wärmetausch verbessert nicht nur die Güte der Gel-Säule GC als ein Trennungsmedium, sondern erlaubt auch, größere Energieniveaus zu benutzen, welche normaler­ weise ungünstig für die Resultate sein würden.

Schließlich erlaubt die Konstruktion der Abdec­ kung 40, daß der elektrische Stromkreis allein durch Weg­ nehmen der Abdeckung 40 vom oberen Abschnitt 12 unterbrochen wird. Dieses Merkmal ermöglicht nicht nur ein schnelles Ab­ stellen des Stromes im Notfall, sondern es vermindert auch wesentlich das Risiko eines elektrischen Schlages unter solchen Umständen.

Claims (27)

1. Elektrophorese-Vorrichtung zum Trennen von wenig­ stens einer Komponente aus einer Mischung unter dem Einfluß eines elektrischen Stroms, mit
einem oberen Pufferreservoir zum Halten bzw. Auf­ nehmen einer Pufferlösung;
einer in dem oberen Pufferreservoir angeordneten oberen Elektrode, die in elektrischem Kontakt mit der darin befindlichen Pufferlösung steht;
einem unteren Pufferreservoir zum Halten bzw. Auf­ nehmen der Pufferlösung;
einer im unteren Pufferreservoir angeordneten unteren Elektrode, die in elektrischem Kontakt mit der Pufferlösung steht; und
einer Einrichtung zum Trennen der Komponente von der Mischung, wobei diese Einrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Reservoir zwischengeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Trennen folgende Merkmale aufweist:

Es ist ein hohles kegelstumpfförmiges äußeres Glied vorgesehen;
ein inneres kegelförmiges Glied ist mit Abstand von einer inneren Fläche des hohlen kegelstumpfförmigen äußeren Glieds so angeordnet, daß dazwischen eine Säule geformt wird; und
ein Trennungsmedium steht in der Säule in elektri­ schem Kontakt mit den oberen und unteren Elektroden derart, daß die Komponente bei ihrer Trennung von der Mischung gleich konzentriert wird, während die Komponente durch das Trennungs­ medium von einem ersten Ende der Säule zu einem zweiten Ende derselben wandert.

2. Elektrophorese-Vorrichtung nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch eine Entfernungseinrichtung zum Entfernen der getrennten Komponenten von dem zweiten Ende der Säule.

3. Elektrophorese-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Abstandhaltereinrichtung zum Halten des inneren kegelförmigen Gliedes im Abstand von dem äußeren kegelstumpfförmigen Glied.

4. Elektrophorese-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhaltereinrichtung eine Mehrzahl von Abstandhaltern enthält, die zwischen dem inneren kegel­ förmigen Glied und dem äußeren kegelstumpfförmigen Glied an­ gebracht sind.

5. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das innere kegelförmige Glied einen Hohlraum enthält, der zusätzliche Wärmetausch­ fläche zum Wärmeabzug von dem Trennungsmedium enthält.

6. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Eluatkammer, die am zweiten Ende der Säule zum Entfernen wenigstens einer getrennten und konzentrierten Komponente vom Trennungsmedium angebracht ist.

7. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Rückführungseinrichtung, mit­ tels derer die Pufferlösung in einem vom niederen Puffer­ reservoir zum oberen Pufferreservoir verlaufenden Weg rück­ führbar ist.

8. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Umlaufeinrichtung zum Abziehen der Pufferlösung in einem Weg vom oberen Pufferreservoir in das untere Pufferreservoir.

9. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennungsmedium ein Gel aufweist.

10. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Abzugseinrichtung zum Abziehen der Lösung auf einem Weg zwischen dem ersten und dem zweiten Pufferreservoir ohne Bildung eines elektrischen Stromkreises längs dieses Weges.

11. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule in elektrischem Kontakt mit der oberen und der unteren Elektrode ist.

12. Elektrophorese-Vorrichtung zum Trennen wenigstens einer Komponente von einer Mischung unter dem Einfluß eines elektrischen Stroms mit
einem oberen Pufferreservoir zum Halten bzw. Auf­ nehmen einer Pufferlösung;
einer in dem oberen Pufferreservoir angeordneten oberen Elektrode, die in elektrischem Kontakt mit der darin befindlichen Pufferlösung steht;
einem unteren Pufferreservoir zum Halten bzw. Aufnehmen der Pufferlösung;
einer unteren Elektrode in dem unteren Pufferreser­ voir, die in elektrischen Kontakt mit der darin befindlichen Pufferlösung steht; und
Mitteln zum Definieren einer Säule, die ein Tren­ nungsmedium besitzt, wobei diese Mittel zwischen dem oberen und dem unteren Pufferreservoir und ferner zwischen den oberen und der unteren Elektrode zwischengeordnet sind und die durch das Mittel definierte Säule in elektrischem Kontakt mit der oberen und der unteren Elektrode ist, und wobei die durch die Mittel definierte Säule mit einer Form konstruiert ist, die einen verminderten Durchmesser längs der Säulenlänge hat, gekennzeichnet durch
einen hohlen äußeren Stumpf, der einen sich vermin­ dernden Durchmesser längs seiner Länge hat; und
ein inneres Glied mit derselben allgemeinen Form wie der äußere Stumpf, wobei das innere Glied in dem Stumpf angeordnet ist und eine Trennungseinrichtung eingeschlossen ist, die das innere Glied im Abstand von dem Inneren des äußeren Stumpfes unter Bildung eines Zwischenraums hält.

13. Elektrophorese-Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die säulenbildende Einrichtung mit allge­ mein kegelförmiger Gestalt konstruiert ist.

14. Elektrophorese-Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten von der Mischung in dem Zwischenraum getrennt werden.

15. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Glied einen Hohlraum enthält, der zusätzliche Wärmetauschfläche zur Wärme­ abführung von dem Trennungsmedium bildet.

16. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch eine Entfernungseinrichtung zum Entfernen der getrennten Komponenten von dem Ende der Säule, das verminderten Durchmesser hat.

17. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch eine Abzugseinrichtung zum Ab­ ziehen der Pufferlösung auf einem Weg zwischen dem unteren Pufferreservoir und dem oberen Pufferreservoir.

18. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zwischenraum bildenden Mittel eine Mehrzahl von Abstandhaltern an der Außen­ wand des inneren Gliedes enthalten, mit denen das innere Glied im Abstand von dem Inneren des hohlen Stumpfes gehalten ist.

19. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zwischenraum bildenden Mittel eine Mehrzahl von Distanzstrecken am Inneren des hohlen Stumpfes enthalten, mit denen das innere Glied im Abstand vom Inneren des hohlen Stumpfes gehalten wird.

20. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, gekennzeichnet durch eine Eluatkammer, die an den den Zwischenraum bildenden Mitteln angebracht ist.

21. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, gekennzeichnet durch eine Rückführeinrichtung zum Rückführen der Pufferlösung auf einem Weg von dem unteren Pufferreservoir zu dem oberen Pufferreservoir.

22. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, gekennzeichnet durch eine Abzieheinrichtung zum Abziehen des Puffers auf einem Weg vom oberen Pufferreservoir in das untere Pufferreservoir.

23. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennungsmedium ein Gel aufweist.

24. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, gekennzeichnet durch eine Entfernungseinrichtung zum Entfernen jeder Komponente von dem unteren Ende der Säule.

25. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, gekennzeichnet durch eine Eluatkammer, die am un­ teren Ende der Säule zum Entfernen einer getrennten und kon­ zentrierten Komponente von der Mischung angebracht ist.

26. Elektrophorese-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25, gekennzeichnet durch eine Abzugseinrichtung zum Abziehen der Pufferlösung auf einem Weg zwischen dem ersten und dem zweiten Pufferreservoir ohne Bildung eines elektri­ schen Stromkreises längs dieses Weges.