DE4139211C2 - Elektrophoresegerät - Google Patents

Elektrophoresegerät

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Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrophoresegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Trennen und Detektieren von mit einem Fluoreszenzfarbstoff markierten lebenden Pro­ ben, wie DNS, durch Elektrophorese. Das Gerät verfügt z. B. über eine Vorrichtung zum Feststellen der Bausteinfolge in der DNS und eine Genetikdiagnosevorrichtung.
Bei der herkömmlichen Bestimmung der Bausteinfolge in DNS werden Bruchstücke von DNS mit einem radioaktiven Element markiert und dann einer Gelelektrophorese unterzogen, wo­ raufhin das Trennmuster auf einen Film übertragen wird. Die­ ses Feststellen der Bausteinfolge in der DNS erfordert kom­ plizierte Verwendung radioaktiver Markierungen und ist dar­ über hinaus arbeits- und zeitaufwendig. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde versucht, Bruchstücke von DNS mit einem Fluoreszenzfarbstoff zu markieren und die Reihenfolge durch Echtzeit-Photodetektion zu ermitteln. Ein typisches Beispiel für ein Elektrophoreseanalysegerät zum Feststellen der Bau­ steinfolge in DNS, das derartige Echtzeit-Photodetektion verwendet, ist im US-Patent 46 75 095 beschrieben. Es ver­ wendet mehrere Elektrophoresebahnen, die in Schichtgelen (Stabgelen) ausgebildet sind und es werden Laserstrahlen auf die Stabgele so eingestrahlt, daß sie die Elektrophore­ sebahnen kreuzen und die Fluoreszenzmarkierungen anregen.
In Analytical Chemistry, Vol. 62, No. 9, 1. Mai 1990, S. 900 bis 903 ist ein anderer Versuch beschrieben, gemäß dem Elek­ trophoreseanalyse an DNS-Bruchstücken in einer gelgefüllten Kapillare ausgeführt wird. Bei dieser Technik ist das zu messende Volumen ziemlich klein, weswegen zu erwarten ist, daß dieses Gerät eine höhere Empfindlichkeit als das Elek­ trophoreseanalysegerät aufweist, das Stabgele verwendet.
Beim eben genannten Gerät, das Kapillarelektrophorese ver­ wendet, kann nur eine Elektrophoresebahn in einer Kapillare ausgebildet werden. Wenn mehrere Kapillaren angeordnet wer­ den, wird die Struktur zum Einstrahlen des anregenden Lichts in jede Kapillare und die Struktur zum Ermitteln von Fluo­ reszenz aus jeder Kapillare ziemlich kompliziert. Es ist demgemäß schwierig, ein Kapillarelektrophoresegerät mit vie­ len Kapillaren zu verwirklichen, das dazu in der Lage wäre, einen Durchbruch bei der Analyse herbeizuführen. Darüber hinaus neigt das Gerät aufgrund von Temperaturunterschieden zu Unterschieden in den Elektrophoresegeschwindigkeiten in den Kapillaren.
Ein gattungsgemäßes Elektrophoresegerät ist aus der EP-A-02 94 524 bekannt. Diese Vorrichtung weist ein Elektrophoresepanel und mehrere Elektrophoresebahnen, die einander nicht überlappen und mit einem Elektrophoresemedium zu füllen sind sowie eine Spannungsquelle und eine Meßeinrichtung auf. Die Elektrophoresebahnen bei der vorbekannten Anordnung weisen eine große Breite und Tiefe auf, und diese sind in relativ großem Abstand voneinander angeordnet.
Ausgehend von dieser vorbekannten Anordnung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein baulich einfaches Elektrophoresegerät bereitzustellen, das eine empfindlichere und damit genauere Messung der sich entlang der Elektrophoresebahnen bewegenden Fragmente ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das erfindungsgemäße Elektrophoresegerät ein Elektrophoresepanel aufweist, das aus einer ersten ebenen Platte und einer zweiten ebenen Platte besteht, die mehrere enge Kanäle einschließen, und ein Querkanal vorgesehen ist, der die Kanäle quer durchläuft, wobei ein Lichtstrahl zur Fluoreszenzanregung durch den Querkanal verläuft. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird ermöglicht, daß Licht zur Fluoreszenzanregung der Probenfragmente auf das in den längs ausgerichteten Hauptkanälen befindliche Gel trifft, um die darin befindlichen markierten Fragmente zur Fluoreszenz anzuregen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht insbesondere eine Reduzierung der Breite der Elektrophoresebahnen, wodurch der Querschnitt jeder Elektrophoresebahn reduziert wird. Bei der Fluoreszenzermittlungstechnik hängt die Nachweisgrenze bzw. die Empfindlichkeit vom Unterschied in den Intensitäten des Hintergrundlichts und des Fluoreszenzlichts von den zu messenden Objekten ab. Durch die erfindungsgemäße Verringerung der Breite und damit der Querschnittsfläche der Fluoreszenzbahnen und die präzise Ausrichtung des Lichtes durch die Querbahn ist es möglich, ein hochempfindlich arbeitendes Gerät bereitzustellen.
Die US 4 374 723 beschreibt ein Elektrophoresegerät, bei dem eine horizontale Rinne vorgesehen ist, die sich nicht über die gesamte Breite der Stützplatte erstreckt und zur Zuführung einer Pufferlösung, nicht jedoch zur Einleitung eines Lichtstrahls zur Fluoreszenzanregung dient.
Die US 4 305 799 beschreibt eine Elektrophoreseanordnung, bei der zwei Glasplatten mit dazwischen angeordneten Abstandshaltern zur Bildung mehrerer Elektrophoresebahnen vorgesehen sind. Eine quer verlaufende Nut zur Einleitung eines Lichtstrahls ist nicht offenbart.
Es ist möglich, zumindest zehn Nuten pro Zentimeter in einer Quarz- oder Glasplatte auszubilden, wodurch 100 oder mehr Elektrophoresebahnen in einer 10 cm breiten Fläche ange­ bracht werden können. Bei der Fluoreszenzermittlungstechnik hängt die Nachweisgrenze für Elektrophoresebänder in den Elektrophoresebahnen vom Unterschied in den Intensitäten des Hintergrundlichts und des Fluoreszenzlichts von zu messenden Gegenständen ab. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann das Volumen einer jeden Elektrophoresebahn dadurch verringert werden, daß die Breite der Nuten verringert wird. Daher kann selbst eine Spur eines Bruchstücks ermittelt werden, da re­ lativ intensive Fluoreszenz von Elektrophoresebändern abge­ strahlt wird. Dadurch wird ein Elektrophoreseanalysegerät hoher Nachweisempfindlichkeit erhalten. Darüber hinaus ist es möglich, die Elektrophoresebedingungen für die Elektro­ phoresebahnen einzustellen, da im Elektrophoresepanel viele derartige Bahnen dicht beieinander angeordnet sind.
Typischerweise sind die Nuten parallele lineare Nuten, die sich in der ersten ebenen Platte zwischen deren entgegenge­ setzten Kanten erstrecken. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung legt die Spannungsanlegeeinrichtung vorzugsweise eine Spannung zwischen eine erste und eine zweite Pufferlö­ sung. Die erste Pufferlösung kommuniziert entlang der einen Kante mit dem Gel in den Nuten, während die zweite Pufferlö­ sung entlang der zweiten Kante mit dem Gel in den Nuten kom­ muniziert. Die Lösungen können mit dem Gel in den Nuten auch an Stellen kommunizieren, die von den jeweiligen Kanten des Elektrophoresepanels entfernt sind. Es ist dann nicht erfor­ derlich, die Nuten bis zu einer der Kanten oder bis zu bei­ den zu erstrecken. Die Nuten können auch gekrümmt sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Glasplatte mit Riefen, die eine Hauptkomponente eines erfindungsgemäßen Elektrophorese­ gerätes ist;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektrophoresegeräts mit einer Platte ge­ mäß Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm, bei dem die Fluoreszenzintensität über dem Elektrophoreseweg aufgetragen ist, wie mit dem Elektro­ phoreseanalysegerät gemäß Fig. 2 erhalten;
Fig. 4 ein Diagramm, bei dem die Fluoreszenzintensität über der Elektrophoresezeit für einen festen Ort entlang dem Elektrophoreseweg im Gerät von Fig. 2 aufgezeichnet ist;
Fig. 5A und 5B eine perspektivische Ansicht auf wichtige Teile eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung bzw. eine Draufsicht hierauf; und
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines wichtigen Teils einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 wird nun ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Gemäß Fig. 1 weist eine Glasplatte 1, die als Gelträgerplatte dient, Nuten 3 auf, die in einem gegenseitigen Abstand von 1 mm in einer Oberfläche der Platte ausgebildet sind, wobei die Nuten je­ weils 0,2 mm breit und 0,2 mm tief sind. Die Zwischenräume können auch 0,5 mm oder noch kleiner sein. Jede Nut 3 kann so ausgebildet sein, daß sie sich von der oberen zur unteren Kante der Glasplatte 1 erstreckt. Die obere Kante 30 der Glasplatte 1 dient als Probeneinführbereich, wozu dort jede Nut 30 divergiert. Der Querschnitt an der oberen Kante hat einen Durchmesser von etwa 0,5 mm, um die Probeneinführung zu erleichtern. Etwa 25 cm unterhalb der oberen Kante ist eine die Nuten 3 rechtwinklig schneidende Nut 2 angebracht, die 0,4 mm breit und 0,3 mm tief ist. Sie erstreckt sich von einer der hochstehenden Kanten der Glasplatte 1 bis zu an­ deren.
Wie aus Fig. 2 erkennbar, sind die Glasplatten 1 und eine andere Glasplatte 4 ohne Riefen dicht aneinander angeordnet, wobei die Platte 1 mit ihrer gerieften Fläche an der Glas­ platte 4 liegt. Durch die Nuten 2 und 3 gefüllte Hohlräume sind mit einem Polyacrylamidgel gefüllt. Das durch die Glas­ platten 1 und 4 gebildete Laminat wird als Elektrophorese­ panel mit mehreren Elektrophoresebahnen verwendet. Die Wände der Nuten 3 und die gegenüberliegende Oberfläche der Glas­ platte 4 legen diese Elektrophoresebahnen fest. Das Elektro­ phoresepanel wird stehend angeordnet und verfügt in einem oberen Bereich über einen Puffertank 13, so daß die oberen Enden der Elektrophoresebahnen mit der Pufferlösung im obe­ ren Puffertank 13 kommunizieren. Das Elektrophoresepanel ist in einen unteren Puffertank 12 gestellt, so daß die unteren Enden der Elektrophoresebahnen mit der Pufferlösung im un­ teren Puffertank 12 kommunizieren. Eine Spannungsquelle 20 dient dazu, ein elektrisches Feld zwischen die Pufferlösung im unteren Puffertank 12 und die Pufferlösung im oberen Puf­ fertank 13 zu legen, um dadurch ein elektrisches Elektropho­ resefeld in jeder Elektrophoresebahn zu erzeugen. Licht­ strahlen von einer Anregungslichtquelle 5 werden durch einen Spiegel 6 so reflektiert, daß sie auf eine der hochstehenden Kanten des Elektrophoresepanels fallen und das Gel in der Nut 2 durchlaufen. Wegen dieses Aufbaus des Elektrophorese­ panels sind die Schnittstellen der Elektrophoresebahnen mit der Nut 2 die Elektrophoreseband-Meßstellen. Die Fluores­ zenzbilder von den mit Anregungslicht bestrahlten Bereichen der Nut 2 gelangen durch ein Wellenlängenauswahlfilter 8 und werden dann durch eine Linse 9 auf die Lichtempfangsfläche eines Bildverstärkers 11 gerichtet. Das Ausgangsbild vom Bildverstärker 11 wird durch einen hochempfindlichen Zeilen­ sensor 10, wie ein Diodenarray oder einen zweidimensionalen Lichtdetektor, wie ein CCD, erfaßt. Das heißt, daß also ein ortsempfindlicher Photodetektor vorliegt. Eine solche Struk­ tur des Elektrophoresegeräts ermöglicht es, mit einem Fluo­ reszenzstoff markierte Probenbruchstücke in jeder Elektro­ phoresebahn durch die Meßbereiche zu führen, um dadurch ein Messen der Bruchstücke zu ermöglichen. Durch Hindurchsenden von Anregungslichtstrahlen durch das Gel in der Nut 2 werden die Elektrophoresebahnen gleichförmig bestrahlt. Darüber hinaus ermöglicht es die Struktur des Messens der Fluores­ zenzstrahlung in einer Richtung rechtwinklig zum optischen Weg des Anregungslichtstrahles, das Fluoreszenzlicht von den Probenbruchstücken zu messen, während der Einfluß von Hin­ tergrundlicht unterdrückt ist.
Um eine Probe wie DNS-Bruchstücke, die mit einem Fluores­ zenzfarbstoff markiert sind, zu analysieren, wird die Probe an den oberen Enden der Nuten dem Gel zugeführt, und dann werden die Puffertanks 12 und 13 mit Pufferlösungen gefüllt, woraufhin schließlich elektrophoretische Trennung dadurch ausgeführt wird, daß die Spannungsquelle 20 eine Elektropho­ resespannung anlegt. Wenn eine Elektrophoreseanalyse mit einer mit Texasrot markierten Probe ausgeführt wird, das eine Wellenlänge maximaler Anregung von 596 nm und eine Wel­ lenlänge maximaler Lichtemission von 615 nm aufweist, ist es von Vorteil, einen He-Ne-Laser als Anregungslichtquelle 5 zu verwenden. Beim Ausführungsbeispiel wurde ein He-Ne-Laser von Particle Measurement Systems Company mit einer Wellen­ länge von 594 nm und einer Ausgangsleistung von 2,5 mW ver­ wendet.
Fig. 3 veranschaulicht die Intensitätsverteilung von Fluo­ reszenzstrahlung zu einem Zeitpunkt während der Messung, wo­ bei die Fluoreszenz von Elektrophoresebahnen beobachtet wur­ de, durch die mit einem Fluoreszenzfarbstoff markierte DNS- Bruchstücke durchliefen. Fig. 4 zeigt Änderungen der Fluo­ reszenz über der Zeit für ein DNS-Bruchstück-Spektrum, wobei Fluoreszenzstrahlung von besonderen Elektrophoresebahnen emittiert wurden, wenn ein λ-Phage als Probe unter Nutzung von Hind III verwendet wurde und wenn die an den betreffen­ den Stellen fluoreszenzmarkierten DNS-Bruchstücke elektro­ phoretisch bewegt wurden. Die DNS-Bänder waren etwa 0,7 mm breit, und DNS war in einer Spurenmenge von etwa 2×10-19 Mol pro Band vorhanden, wobei dennoch die Signalspitzen mit ausgezeichnetem Signal/Rausch-Verhältnis empfangen wurden.
Statt eines aufrecht stehenden Elektrophoresepanels kann auch ein solches verwendet werden, das liegend betrieben wird. Fig. 5A veranschaulicht ein Elektrophoresepanel gemäß der Erfindung vom Horizontaltyp. Es ist dadurch gebildet, daß eine Glasplatte 1′ eng an einer anderen Glasplatte 4′ befestigt ist, wobei die Glasplatte 1′ viele Nuten 3′, die Elektrophoresebahnen bilden, und eine Nut 2 zum Durchsenden von Anregungslichtstrahlen aufweist. Wie in Fig. 5B darge­ stellt, sind in der Glasplatte 4′ nahe einer ihrer Endkanten zu den jeweiligen Nuten 3′ zugeordnete Durchgangslöcher 16 angeordnet, die als Probeninjektionsöffnung dienen. Ein rechteckiger Schlitz 15 ist nahe dem anderen Ende der Glas­ platte 4′ so angeordnet, daß er mit den Nuten 3′ kommuni­ ziert, so daß dort die Elektrophoresebruchstücke heraus­ fließen können. Nachdem die Glasplatten 1′ und 4′ aneinander befestigt sind, wird ein Gel in die Hohlräume zwischen den Platten, also die Nuten, den Schlitz 15 und die Durchgangs­ löcher 16 eingefüllt, um mehrere Elektrophoresebahnen zu bilden. An der Glasplatte 4′ wird ein Rahmenteil 13′ so be­ festigt, daß es die Löcher 16 umgibt und einen Puffertank bildet, während ein Rahmenteil 12′ ebenfalls auf der Glas­ platte 4′ um den Schlitz 15 herum angebracht wird, um einen anderen Puffertank zu bilden. Die Nuten 3′ werden so ausge­ bildet, daß sie sich zwischen Stellen erstrecken, die den Probeninjektionslöchern 16 und dem Bruchstück-Auslaßschlitz 15 entsprechen. Die Nuten 3′ können sich jedoch von einem Ende der Glasplatte 1′ bis zum anderen erstrecken, wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1. In jedem Fall erstrecken sich die Elektrophoresepfade zwischen den Probeninjektions­ löchern 16 und dem Bruchstück-Auslaßschlitz 15. Proben kön­ nen leicht injiziert werden, da die Probeninjizierlöcher auf einer Hauptebene der Glasplatte 4′ statt entlang einer Kante derselben angeordnet sind. Nachdem zu analysierende Proben­ lösungen in die jeweiligen Probeninjizierlöcher 16 injiziert sind, wird jeder Puffertank mit einer Pufferlösung gefüllt, Elektrophorese wird durch Anlegen einer Spannung ausgeführt, und dann wird das Durchlaufen von Bruchstücken dadurch fest­ gestellt, daß Laserstrahlen durch die Nut 2 eingestrahlt werden.
Für die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind Quarzglas, wärmefestes verstärktes Glas oder dergleichen dazu geeignet, die zwei Glasplatten herzustellen, die das Elektrophorese­ panel bilden. Es kann jede Art elektrisch isolierender Plat­ ten mit einigermaßen guter Wärmeleitfähigkeit für die Plat­ ten des Elektrophoresepanels verwendet werden. Wenn ätzba­ res, lichtempfindliches Glas verwendet wird, können viele Nuten genau und mit guter Reproduzierbarkeit durch Ätzen hergestellt werden. Es können sogar elektrisch leitende Platten verwendet werden, wenn die Oberfläche der Platte nach dem Einbringen der Nuten mit einem isolierenden Mate­ rial bedeckt wird. Zum Beispiel kann eine mit einer Isolier­ schicht wie einem Oxid- oder Nitridfilm bedeckte Metallplat­ te als eine der Elektrophoresepanelplatten verwendet werden, was zum Ableiten von während der Elektrophorese erzeugter Wärme von besonderem Vorteil ist.
Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel werden als Elektropho­ resebahnen dienende Zwischenräume dadurch gebildet, daß Nu­ ten in den ebenen Platten 1 bzw. 1′ hergestellt werden. Statt dessen kann auch eine Struktur verwendet werden, bei der viele parallele Abstandshalter zwischen ebenen Platten eingeschlossen werden. Fig. 6 zeigt eine Platte mit solcher Struktur für ein Elektrophoresepanel. Auf einer Oberfläche der Glasplatte 1 sind zwei Reihen von Bändern 17 mit gleich­ mäßiger Dicke in kleinen regelmäßigen Abständen angeordnet. Benachbarte Bänder 17, 17 legen Nuten fest. Die zwei Reihen der Bänder 17 sind in einem besonderen Bereich voneinander getrennt, um dadurch eine lineare Nut zu bilden, die die Nu­ ten 3 kreuzt. Die Bänder 17 können aus einem Polymermaterial wie Polyethylenterephthalat und einem Acrylharz bestehen. Die Glasplatte 1 mit den Bändern 17 weist eine Oberfläche auf, die derjenigen der Glasplatte von Fig. 1 ähnlich ist, und sie kann als eine der Platten für das Elektrophorese­ panel von Fig. 2 verwendet werden. Die Bänder 17 dienen also als Abstandshalter für die zwei Platten, und sie dienen gleichzeitig dazu, mehrere Elektrophoresebahnen voneinander zu trennen. Statt der Bänder 17 können auch drahtähnliche Teile verwendet werden, außerdem können sie aus Glas, ande­ ren elektrisch isolierenden Materialien oder einem anderen Material als einem polymeren mit hohem elektrischen Wider­ stand gebildet sein.
Bei den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen muß das in die Nuten zu füllende Elektrophoresemedium kein Poly­ acrylamidgel sein, sondern es kann auch ein anderes Gel, wie Agarose sein. Statt eines Gels kann auch eine elektrisch leitende Flüssigkeit oder Lösung als Elektrophoresemedium verwendet werden.
Statt des Aufbaus gemäß Fig. 1, bei dem anregende Licht­ strahlen die mehreren Elektrophoresebahnen kreuzen, kann auch ein solcher verwendet werden, bei dem die Elektrophore­ sebahnen so ausgebildet sind, daß sie nacheinander durch be­ wegte Anregungslichtstrahlen abgetastet werden können. Dann muß die Quernut 2 nicht verwendet werden. Insbesondere kann die Anordnung so sein, daß Fluoreszenz für jede Elektropho­ resebahn unabhängig davon gemessen wird, ob ein Probenbruch­ stück in einem besonderen Bereich, der der Nut 2 entspricht, vorhanden ist.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Querschnittsfläche jeder Elektrophoresebahn zu verringern, wodurch Spuren einer Probe gemessen werden können. Bei der herkömmlichen DNS- Messung, die ein planares Gel mit 0,3 bis 0,5 mm Dicke ver­ wendet, ist die Breite jeder Elektrophoresebahn oder die Breite jedes DNS-Bandes 2 bis 5 mm. Das heißt, daß die kleinste Querschnittsfläche der Elektrophoresebahnen etwa 0,6 mm2 ist. Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Querschnittsfläche der Elektrophoresebahnen dagegen etwa 0,04 mm2, und es ist möglich, diese Fläche auf 0,01 mm2 und noch weniger dadurch zu verringern, daß die Breite der Nuten verringert wird. Durch Verringern der Querschnittsfläche ist es möglich, Spuren einer Probe um eine oder zwei Größenord­ nungen genauer zu messen als beim Stand der Technik. Der ge­ genseitige Abstand der Elektrophoresebahnen kann weiter ver­ ringert werden, wodurch es möglich ist, ein Elektrophorese­ panel mit mehr als 100 Elektrophoresebahnen zu erhalten, was den Durchsatz bei der Analyse erhöht.
Zum Ermitteln der DNS-Bausteinfolge werden vier Gruppen von DNS-Bruchstücken, zu denen als Endbasen Adenin (A), Zytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T) gehören, auf Grundlage der zu analysierenden DNS-Probe hergestellt, und sie werden dann getrennt einer Elektrophorese unterzogen. Wenn Gruppen von DNS-Bruchstücken in jeweiligen Elektrophoresebahnen angeord­ net werden, ist es erwünscht, in allen Bahnen gleiche Bedin­ gungen zu haben. Beim erfindungsgemäßen Gerät sind viele Elektrophoresebahnen dicht beieinander in einem Elektropho­ resepanel ausgebildet, wodurch die Temperaturdifferenz für die Elektrophoresebahnen klein wird, was wiederum zur Folge hat, daß es weniger wahrscheinlich als bei einem herkömmli­ chen Elektrophoresegerät ist, daß Unterschiede in der Elek­ trophoresegeschwindigkeit auftreten.

Claims (15)

1. Elektrophoresegerät mit
  • - einem Elektrophoresepanel mit mehreren Elektrophoresebahnen, die einander nicht überlappen und die mit einem Elektrophoresemedium gefüllt sind;
  • - einer Spannungsquelle (20) zum Anlegen eines elektrischen Elektrophoresefeldes an die Elektrophoresebahnen, um Probenbruchstücke entlang der Elektrophoresebahnen elektrophoretisch zu bewegen; und
  • - einer Meßeinrichtung (5-11) zum diskreten Messen der Fragmente, die sich entlang der Elektrophoresebahnen bewegen, an den vorgegebenen Meßstellen des Elektrophoresepanels,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrophoresepanel aus einer ersten ebenen Platte (1, 1′) und einer zweiten ebenen Platte (4, 4′) besteht, die mehrere enge Kanäle (3) einschließen, und ein Querkanal (2) vorgesehen ist, der die Kanäle (3) quer durchläuft, wobei ein Lichtstrahl zur Fluoreszenzanregung durch den Querkanal (2) verläuft.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten ebenen Platte (1, 1′) Nuten (2, 3, 3′) ausgebildet sind und die zweite ebene Platte (4, 4′) diese Nuten abdeckt, wodurch die Kanäle gebildet werden.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ebenen Platten (1, 4) Abstandsstücke (17) einschließen, wodurch die beiden Platten und die Abstandsstücke die engen Kanäle (2, 3) bilden.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke als Bänder (17) oder Drähte an der ersten Platte (1) befestigt sind.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gel in die engen Kanäle gefüllt ist.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die engen Kanäle zwischen entgegengesetzten Kanten des Panels erstrecken.
7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die engen Kanäle gerade und parallel zueinander verlaufen.
8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden ebenen Platten (1, 1′; 4, 4′) aus Glas besteht.
9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine der beiden ebenen Platten eine Metallplatte ist, deren zumindest eine Oberfläche mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet ist.
10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Lichtmeßeinrichtung (8-11) umfaßt, die das Fluoreszenzbild abängig vom Ort entlang des querverlaufenden Kanals (2) in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu den Lichtstrahlen messen kann.
11. Gerät nach Anspruch 2, wobei die Nuten (3, 3′) eine Breite von nicht mehr als 0,2 mm aufweisen.
12. Gerät nach Anspruch 2, wobei der Querschnitt jeder der Elektrophoresebahnen nicht mehr als 0,04 mm² beträgt.
13. Gerät nach Anspruch 2, wobei mindestens zehn Kanäle (3, 3′) pro Zentimeter nebeneinander angeordnet sind.
14. Gerät nach Anspruch 8, wobei das Glas ätzbares, lichtempfindliches Glas ist.
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Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156177A (en) * 1991-02-28 2000-12-05 Hitachi, Ltd. DNA detector and DNA detection method
US5529679A (en) * 1992-02-28 1996-06-25 Hitachi, Ltd. DNA detector and DNA detection method
DE69323060T2 (de) * 1993-03-18 1999-06-10 Novartis Ag, Basel Optische Detektorvorrichtung für die chemische Analyse von kleinen fluiden Probenvolumina
EP0626578B1 (de) * 1993-05-26 1998-07-29 Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd. Gelelektrophoresegerät
US5439578A (en) * 1993-06-03 1995-08-08 The Governors Of The University Of Alberta Multiple capillary biochemical analyzer
ES2169078T3 (es) * 1993-07-29 2002-07-01 Gerhard Willeke Procedimiento para fabricacion de una celula solar, asi como la celula solar fabricada segun este procedimiento.
DE4326461C2 (de) * 1993-08-06 1994-09-15 Pfeiffer Peter Michael Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung einer Probe wäßriger Flüssigkeit
JP3340544B2 (ja) * 1993-12-24 2002-11-05 株式会社日立製作所 分別採取装置及び分別採取方法
US5543026A (en) * 1994-02-07 1996-08-06 The Perkin-Elmer Corporation Real-time scanning fluorescence electrophoresis apparatus for the analysis of polynucleotide fragments
US5707506A (en) * 1994-10-28 1998-01-13 Battelle Memorial Institute Channel plate for DNA sequencing
US5627022A (en) * 1994-11-01 1997-05-06 Visible Genetics Inc. Microgels for use in medical diagnosis and holders useful in fabricating same
US5483075A (en) * 1994-11-01 1996-01-09 Perkin-Elmer Corporation Rotary scanning apparatus
US5507934A (en) * 1994-11-01 1996-04-16 Visible Genetics Inc. Apparatus for preparing gels for use in electrophoretic separations and similar applications
JP3434914B2 (ja) * 1994-11-11 2003-08-11 株式会社日立製作所 電気泳動装置用試料保持装置、電気泳動装置及び電気泳動装置への試料注入方法
US5654636A (en) * 1994-11-14 1997-08-05 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method and apparatus for NMR spectroscopy of nanoliter volume samples
US5543018A (en) * 1995-02-13 1996-08-06 Visible Genetics Inc. Method and apparatus for automated electrophoresis using light polarization detector
US5560811A (en) * 1995-03-21 1996-10-01 Seurat Analytical Systems Incorporated Capillary electrophoresis apparatus and method
US6485625B1 (en) 1995-05-09 2002-11-26 Curagen Corporation Apparatus and method for the generation, separation, detection, and recognition of biopolymer fragments
US6017434A (en) * 1995-05-09 2000-01-25 Curagen Corporation Apparatus and method for the generation, separation, detection, and recognition of biopolymer fragments
US5582705A (en) * 1995-05-19 1996-12-10 Iowa State University Research Foundation, Inc. Multiplexed capillary electrophoresis system
US5628891A (en) * 1995-12-06 1997-05-13 Aat Laboratories, Inc. Electrophoresis device
US5618398A (en) * 1995-12-12 1997-04-08 Visible Genetics Inc. Electrophoresis gels and gel holders having fiber spacers and method of making same
US5599434A (en) * 1995-12-12 1997-02-04 Visible Genetics Inc. Electrophoresis gels and gel holders having adhesive affixed fiber spacers and method of making same
US5717602A (en) * 1996-02-05 1998-02-10 Kenning; Gregory G. Automated electrophoresis and analysis system
EP0821788B1 (de) * 1996-02-20 2006-02-01 Waters Investments Limited Sensor für kapillarelektrophorese
US5746901A (en) * 1996-04-05 1998-05-05 Regents Of The University Of California Hybrid slab-microchannel gel electrophoresis system
JP3400650B2 (ja) * 1996-06-28 2003-04-28 株式会社日立製作所 電気泳動分離検出方法及び装置
US5858194A (en) * 1996-07-18 1999-01-12 Beckman Instruments, Inc. Capillary, interface and holder
US5871628A (en) 1996-08-22 1999-02-16 The University Of Texas System Automatic sequencer/genotyper having extended spectral response
US6103083A (en) * 1998-02-20 2000-08-15 Tetragen Capillary electrophoresis apparatus and method
US6475361B1 (en) 1998-02-20 2002-11-05 Tetragen Sa Capillary electrophoresis apparatus having filling/refilling system and methods for use thereof
US6040586A (en) * 1998-05-05 2000-03-21 The Perkin-Elmer Corporation Method and system for velocity-normalized position-based scanning
CA2328609A1 (en) 1998-05-16 1999-11-25 Pe Corporation (Ny) Instrument for monitoring polymerase chain reaction of dna
US7498164B2 (en) * 1998-05-16 2009-03-03 Applied Biosystems, Llc Instrument for monitoring nucleic acid sequence amplification reaction
US6818437B1 (en) 1998-05-16 2004-11-16 Applera Corporation Instrument for monitoring polymerase chain reaction of DNA
DE19826020C2 (de) 1998-06-10 2000-11-02 Max Planck Gesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur miniaturisierten, hochparallelen elektrophoretischen Trennung
US20050244954A1 (en) * 1998-06-23 2005-11-03 Blackburn Gary F Binding acceleration techniques for the detection of analytes
US20020177135A1 (en) * 1999-07-27 2002-11-28 Doung Hau H. Devices and methods for biochip multiplexing
US6592733B1 (en) 1999-11-12 2003-07-15 Motorola, Inc. Capillary electrophoresis devices incorporating optical waveguides
DE10036174B4 (de) * 2000-07-25 2006-12-07 Axaron Bioscience Ag Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von chemischen oder biologischen Proben
US20020029203A1 (en) * 2000-09-01 2002-03-07 Pelland David M. Electronic personal assistant with personality adaptation
ES2370633T3 (es) * 2001-01-26 2011-12-21 Qiagen Sciences, Llc Cartucho de separación biológica de múltiples canales.
US6596140B2 (en) 2001-05-01 2003-07-22 Applera Corporation Multi-channel capillary electrophoresis device and method
US20050009101A1 (en) * 2001-05-17 2005-01-13 Motorola, Inc. Microfluidic devices comprising biochannels
US6896778B2 (en) * 2001-06-04 2005-05-24 Epocal Inc. Electrode module
US7214300B2 (en) * 2001-06-04 2007-05-08 Epocal Inc. Integrated electrokinetic devices and methods of manufacture
JP2004537053A (ja) * 2001-07-25 2004-12-09 アプレラ コーポレイション 電気泳動検出システムにおける時間遅延積分
US7280207B2 (en) * 2001-07-25 2007-10-09 Applera Corporation Time-delay integration in a flow cytometry system
US7265833B2 (en) * 2001-07-25 2007-09-04 Applera Corporation Electrophoretic system with multi-notch filter and laser excitation source
WO2003013703A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-20 Aclara Biosciences, Inc. Straightflow system
US20030032201A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-13 Flesher Robert W. Method and device for electrophoresis and blotting
US20080288178A1 (en) * 2001-08-24 2008-11-20 Applera Corporation Sequencing system with memory
US7019831B2 (en) * 2001-08-24 2006-03-28 Applera Corporation Separation device substrate including non-fluorescent quencher dye
US6627433B2 (en) 2001-08-24 2003-09-30 Applera Corporation Multi-channel analyte-separation device employing side-entry excitation
WO2003023359A2 (en) * 2001-09-07 2003-03-20 Applera Corporation Concentration and cleanup of nucleic acid samples
US20030175947A1 (en) * 2001-11-05 2003-09-18 Liu Robin Hui Enhanced mixing in microfluidic devices
WO2003062815A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-31 Biocal Technology, Inc. Multi-segment cartridge for bio-separation with multiplexed fluorescence detection
AU2003252170A1 (en) 2002-07-29 2004-02-16 Applera Corporation Graft copolymers, their preparation and use in capillary electrophoresis
US20050025741A1 (en) 2003-05-15 2005-02-03 Lau Aldrich N.K. Poly and copoly(N-vinylamide)s and their use in capillary electrophoresis
CN111812091B (zh) * 2020-06-28 2023-09-05 上海交通大学 芯片凝胶电泳及其在线uv-vis成像检测装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3766047A (en) * 1972-09-11 1973-10-16 F Elevitch Gel for electrophoresis
US4337131A (en) * 1978-11-13 1982-06-29 C. Desaga Gmbh Nachf. Erich Fecht Process for electrophoresis
DE2929478A1 (de) * 1979-07-20 1981-02-05 Max Planck Gesellschaft Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung einer ein- und zweidimensionalen mikro-gelelektrophorese
JPS6162843A (ja) * 1984-08-13 1986-03-31 Hitachi Ltd 螢光検出型電気泳動装置
DE3752148T2 (de) * 1987-06-09 1998-09-17 Perkin Elmer Corp Echtzeitabtastvorrichtung in einem Elektrophoreseapparat zur DNS-Sequenzbestimmung
JP2550106B2 (ja) * 1987-10-30 1996-11-06 株式会社日立製作所 光分散検出型電気泳動装置
US5062942A (en) * 1989-04-12 1991-11-05 Hitachi, Ltd. Fluorescence detection type electrophoresis apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US5192412A (en) 1993-03-09
DE4139211A1 (de) 1992-06-04

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