DE69109700T2

DE69109700T2 - Kapillarelektrophoreseverfahren.

Info

Publication number: DE69109700T2
Application number: DE69109700T
Authority: DE
Inventors: Yoossef Tehrani
Original assignee: Isco Inc
Current assignee: Teledyne Isco Inc
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2011-01-09
Also published as: JPH04261580A; US5173163A; EP0441463B1; DE69109700D1; EP0441463A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Kapillar-Elektrophorese.
Eine Klasse von Kapillar-Elektrophoresesystemen hat die folgenden hauptsächlichen Teile: (1) ein Länge Kapillarrohr, das mit einer entsprechenden Pufferlösung gefüllt ist; (2) eine Proben- Injektionseinrichtung für das Injizieren einer geringen Menge, wie beispielsweise 1 bis 30 nl (Nanoliter) einer Probenmischung in das eine Ende der Länge Kapillarrohr; (3) ein Mittel für das Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen den beiden Enden der Länge Kapillarrohr, wobei dieses Potential normalerweise durch eine Hochspannungs-Stromquelle mit geringem Strom angelegt wird; und (4) einen schritthaltenden Detektor.
Bei Gebrauch wird das Kapillarrohr zuerst mit einer entsprechenden Pufferlösung oder einem solchen Gel gefüllt, und dann wird ein kleines Volumen der Probe in ein Ende der Kapillarröhre eingeführt. Danach werden die Enden der Kapillarröhre in zwei gesonderte Gefäße eingesetzt, welche jeweils enthalten: (1) ein vorbestimmtes Volumen derselben Pufferlösung, wie sie in der Kapillarröhre enthalten ist; und (2) eine Platinelektrode. Die Elektroden werden mit den Anschlußkabeln der Stromquelle verbunden, wonach dann die Stromquelle eingeschaltet wird. Die gesonderten Komponenten oder Bänder werden durch den Detektor festgestellt.
Bei einem Typ des bei einer Klasse von Kapillar-Elektrophoresesystemen verwendeten Detektors des Standes der Technik wird Licht zwischen der Lichtquelle und dem Lichtsensor durch die ganze Seite der Kapillarröhre ohne das Licht blockierende Elemente übertragen, um auf diese Weise den maximalen Lichtstrom zu nutzen.
Dieser Typ von Detektor hat einen Nachteil. Ohne mindestens eine einzige schmale Öffnung gelangt einiges von dem Licht durch das Medium zu dem Detektor, doch andere Teile des Lichtstroms umgehen das Medium. Bei einer solchen Ausführungsform gelangt der Lichtstrom um das Medium herum durch die Wände der Quarz-Kapillarröhre und zu dem Detektor. Dieses vorbeigelangte Licht führt zu einem hohen Pegel an Hintergrundlicht, welcher die Empfindlichkeit des Detektors herabsetzt.
Ein konventionelles Verfahren für das Herabsetzen von Hintergrundlicht besteht darin, einen schmalen Schlitz und kollimiertes Licht zu verwenden. Diese Anordnung hat, wenn sie bei der Kapillar-Elektrophorese angewendet wird, einen Nachteil insofern, als der Lichtpegel an dem Detektor so gering ist, daß es übermäßig viel Rauschen bezogen auf die Stärke der durch den Detektor erzeugten elektrischen Signale gibt. Dieses übermäßige Rauschen ist Quantenrauschen.
Ein Einleiten der Probe durch elektrische Wanderung ist ebenfalls bekannt. Die generelle Technik des Injizierens der Probe durch elektrische Wanderung für die Kapillar-Elektrophorese wird von James W. Jorgensen in "New Directions in Electrophoretic Methods" (Neue Richtungen bei Elektrophoreseverfahren) ACS Symposium Series 335, American Chemical Society Washington, D.C., Seite 185 (Sept. 1985) beschrieben. Das Einleiten der Probe durch elektrische Wanderung oder Elektrokinese besteht darin, daß sowohl der Kapillarröhreneinlaß, als auch die Hochspannungselektrode in dasselbe Gefäß gebracht und dann die Stromversorgung kurz eingeschaltet wird. Eine kleine Probenmenge wird durch Elektrophorese oder elektroosmotische Strömung, welche durch die an die Enden der Kapillarröhre angelegte Hochspannung verursacht wird, in die Kapillarröhre hineingezogen. Dann wird die Stromversorgung ausgeschaltet, die Kapillarröhre und die Elektrode werden in den Puffer-Vorratsbehälter zurückgebracht, und dann wird die Stromversorgung erneut eingeschaltet, um die Trennung durchzuführen.
Das Einleiten der Probe durch Elektrowanderung hat mehrere Nachteile, wie zum Beispiel: (1) es leitet polare Moleküle mit Raten ein, die von deren Ladung abhängig sind und schafft folglich eine Unsicherheit; (2) einige Moleküle können eine Polarität haben, die ihr Einleiten verhindert; und (3) es kann teuer und schwierig in der Anwendung sein.
Probeninjektoren mit geteiltem Fluß sind bei Gaschromatographiesystemen und bei einigen Flüssigkeitschromatographiesystemen bekannt. Beispielsweise wird die Verwendung einer geteilten Einspritzung in "Pressure and Composition Gradients in Capillary Supercritical Fluid Chromatography (Druck- und Zusammensetzungskomponenten bei der überkritischen Kapillar-Flüssigkeitschromatographie)" von P. Yonker und Richard S. Smith, Anal. Chem., 1. März 1989, 59, 727 - 731 beschrieben. Darüberhinaus beschreiben M. Deml u.a. eine Probenentnahmeeinrichtung in "Electric Sample Splitter for Capillary Zone Electrophoresis" (Elektrischer Probensplitter für die Kapillarzonenelektrophorese), J. Chromatography 320, 159 - 165 (1985). Diese Probenentnahmeeinrichtung arbeitet nach dem Prinzip der Sekundär-Elektrophorese und nicht nach dem Prinzip der geteilten Einspritzung. Sie erfordert eine zweite Energieversorgung für die zweite Elektrophoreserichtung.
Die Systeme des Standes der Technik haben mehrere Nachteile, wie beispielsweise: (1) sie werden mit Probeninjektoren oder Hochdruck-Strömungseinrichtungen benutzt und sind nicht an eine manuell gesteuerte Injektion mit geringer Geschwindigkeit angepaßt, wie sie beispielsweise mittels einer Injektionsspritze zur Verfügung steht; (2) es ist schwierig, 30 kV über die normalerweise verwendeten verschiedenen "Ventil"-Stellungen zu isolieren, welches die Stellungen "Probe laden/einspritzen" und "Fahren" sind; und (3) es gibt eine nennenswerte Fortleitung von einem Lauf zum nächsten. Die Notwendigkeit bezüglich solcher Verkomplizierungen, wie beispielsweise eine zweite Energieversorgung, sind unerwünschte Merkmale mancher Systeme des Standes der Technik.
Um die Nachteile des Standes der Technik zu verringern, umfassen Elektrophoresevorrichtungen für das Feststellen von Bändern in einem Kapillarrohr, die eine vorbestimmte Bewegungsrichtung in einem Trennmedium innerhalb des Kapillarrohrs haben, ein Kapillarrohr, das so angepaßt ist, daß es ein Trennmedium enthält; ein Mittel für das Anlegen eines elektrischen Potentials zur elektrophoretischen Trennung über das Kapillarrohr; einen Detektor; einen Injektorblock mit geteilter Strömung für das Injizieren der Probe in das Rohr; ein Hochspannungs-Isolationsmittel und mindestens einen ersten und einen zweiten Pufferlösungs- Vorratsbehälter und sind dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Isolationsmittel das Kapillarrohr, den Injektorblock für geteilte Strömung und den ersten und den zweiten Pufferlösungs-Vorratsbehälter umschließt, wobei eine Öffnung von außerhalb der Hochspannungssperre gestattet, daß Probenflüssigkeit in den Einspritzblock eingespritzt wird und Mittel für die Bewegung des Kapillarrohrs vorgesehen sind, welches ein Ende des Kapillarrohrs zwischen dem Injektorblock für geteilte Strömung und dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter bewegen kann. Vorteilhafterweise hat der Injektorblock für geteilte Strömung ein erstes Einlaßmittel, um eine vorbestimmte Probenmenge zu empfangen; Mittel um die dem Einlaß zugeführte Probe in einem genauen Verhältnis zu unterteilen, wobei ein Leitungsmittel einen vorbestimmten Anteil der Probe, der nicht der Kapillarröhre zugeführt wird, empfängt und ein Kapillarrohr-Aufnahmegefäß für das Einbringen einer vorbestimmten Probenmenge in die Kapillarröhre und ein Elektrowanderungs-Probeneinleitungsmittel in den Injektionsblock. Das Mittel für die geteilte Strömung hat eine gemeinsame Verbindung zwischen dem ersten Einlaßmittel, dem Leitungsmittel und dem Kapillarrohr-Aufnahmegefäß; wobei dieses Kapillarrohr-Aufnahmegefäß ein Einlaßmittel für die Aufnahme eines Teils eines Kapillarrohrs hat; und wobei das Einlaßmittel für die Aufnahme eines Teils des Kapillarrohrs mit dem gemeinsamen Verbindungsmittel in Verbindung steht, wodurch ein Teil der Probe, die dem gemeinsamen Verbindungsmittel zugeführt wird, in das Kapillarrohrmittel eintritt und ein anderer Teil durch das Leitungsmittel weitergeleitet wird.
Bei einer Ausführungsform hat ein Injektionsblock-Durchspülmittel ein zweites Durchspülleitungsmittel und ein Mittel für das Verschließen des Kapillarröhren-Einlaßmittels, wodurch Spülflüssigkeit in das Durchspülleitungsmittel fließen kann, während das Leitungsmittel und das Elektrophoreserohrmittel abgedichtet sind. Darüberhinaus umfaßt ein Kapillarrohr-Durchspülmittel ein Durchspülblockmittel, das eine erste Öffnung, die so dimensioniert ist, daß sie abdichtend einen Teil eines Kapillarrohrs aufnimmt und ein zweites Einlaßmittel hat, das angepaßt ist, um ein Mittel für das Einspritzen einer Spülflüssigkeit aufzunehmen; wobei das zweite Einlaßmittel und die erste Öffnung miteinander verbunden sind und durchgehende Wände ohne Auslaßöffnungen zur Flüssigkeitsströmung haben, wodurch Flüssigkeit, die in das Durchspülmittel injiziert ist, dem Kapillarröhren-Säulenmittel zugeführt wird, um diese Säule zu spülen. Das Elektrophoreserohrspülmittel umfaßt Mittel für die Zuführung eines Elektrophoresemediums zur Kapillarröhre.
Vorzugsweise gibt es einen Einlaß-Bewegungsmechanismus und ist das Kapillarrohr an diesem Einlaß-Bewegungsmechanismus einstellbar montiert, um das Kapillarrohr von dem Kapillarrohr-Auslaßmittel zu dem Mittel für das Anlegen eines elektrischen Potentials für die elektrophoretische Trennung zu bewegen; wobei ein Elektrowanderungsspannungs-Anschluß zu einer Quelle mit einer Versorgungsspannung für die Elektrowanderung führt und an dem Einlaßbewegungsmechanismus montiert ist; wobei eine Elektrowanderungs-Elektrode eine Verbindung mit der gemeinsamen Verbindung mit dem Injektionsblock herstellt; wobei die Elektrowanderungs-Elektrode einen Elektrodenkontakt außerhalb des Injektionsblocks hat; und wobei der Elektrowanderungsspannungsanschluß in elektrischem Kontakt mit dem Elektrodenkontakt steht, wenn der Einlaß-Bewegungsmechanismus das Kapillarrohr in dem Kapillarrohr- Einlaßmittel positioniert. Die Injektionsstation für den geteilten Fluß hat ein Hochspannungs-Isolationsmittel, ein Einlaßmittel für die Aufnahme flüssiger Proben, ein erstes Auslaßmittel, das angepaßt ist, um eine Verbindung mit dem Kapillarrohr-Trennmittel herzustellen und mindestens ein weiteres Mittel, das so positioniert ist, das es überschüssige Probenflüssigkeit aufnimmt. Das Hochspannungs-Isolationsmittel besteht aus Hochspannungs- und Flüssigkeits-Schaltmitteln an dem zweiten Ende des Kapillarrohrs für eine Bewegung des zweiten Endes zu einer Pufferlösung hin, die durch eine Hochspannung erregbar ist und von dieser weg.
Das Verfahren der Steuerung einer Probeneinspritzung für eine elektrophoretische Trennung entsprechend der Erfindung besteht aus den folgenden Schritten: Zuführung einer genauen Flüssigkeitsprobe zu einer Öffnung in einer Injektionsstation in einer Menge, die größer als diejenige ist, die für die Elektrophorese benötigt wird; genaues Unterteilen der zugeführten Probe in die Menge, die für die Elektrophorese benötigt wird und in eine andere Menge und Zuführung der für die Elektrophorese benötigten Menge zu einem Elektrophoresemittel. Dies ist dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsprobe durch eine Öffnung in einem Block für geteilte Strömung und in ein Ende der Kapillarröhre von dem Block für geteilte Strömung eingesetzt wird, das eine Ende der Kapillarröhre von dem Block für geteilte Strömung zu einem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter bewegt und ein hohes elektrisches Potential zwischen dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter und einem zweiten Pufferlösungs-Vorratsbehälter angelegt wird, nachdem die Probe in das eine Ende des Kapillarrohrs injiziert worden ist. Bei einer Betriebsweise wird die Probe mit einer Injektionsspritze der Öffnung zugeführt. Die Unterteilung der Probe erfolgt in Übereinstimmung mit der Länge und dem Durchmesser von zwei Öffnungen an einer Verbindung mit der Einlaßöffnung in dem Block für die geteilte Strömung.
Vorteilhafterweise wird das eine Ende der Kapillarröhre, das die Probe enthält, von dem Einspritzpunkt an einem Block für geteilte Strömung zu einer Pufferlösungsquelle mit hohem elektrischem Potential geschaltet. Das Injektionsblockmittel wird durch Zuführung einer Spülflüssigkeit zu einem zweiten Spülleitungsmittel und Verschließen des Kapillarrohr-Einlaßmittels durchgespült, wodurch Spülflüssigkeit in das Spülleitungsmittel fließen kann, während das Leitungsmittel und das Elektrophoreserohrmittel dicht verschlossen sind. Das Kapillarrohr wird in ein Durchspülmittel eingesetzt, welches ein Spülblockmittel mit einer ersten Öffnung hat, die so dimensioniert ist, daß sie abdichtend einen Teil eines Kapillarrohrs aufnimmt und wobei ein zweites Einlaßmittel so angepaßt ist, daß es ein Mittel für das Einspritzen einer Spülflüssigkeit aufnimmt, aber Wände ohne Öffnung zu dem Flüssigkeitsstrom hat; und wobei Flüssigkeit in das Spülmittel injiziert wird, in welchem sie direkt zu dem Kapillarrohrmittel fließt, um das Rohr zu spülen.
Aus der vorstehenden Beschreibung kann man verstehen, daß die Trennvorrichtung dieser Erfindung mehrere Vorteile hat, wie zum Beispiel: (1) sie ist geeignet für die Verwendung mit Lichtabsorptionsdetektoren mit sehr kleinem Abfühlvolumen, wie beispielsweise einem Abfühlvolumen von 1 bis 10 Nanolitern; (2) es wird für eine größere Genauigkeit der Probeneinspritzung gesorgt; (3) es gibt weniger Proben-Überleitung von einem Meßlauf zu einem anderen, als bei Injektionseinrichtungen des Standes der Technik; (4) es gibt eine Isolierung der Injektionseinrichtung von der elektrischen Hochspannung, welche beim Stand der Technik nicht existiert; (5) die Probeneinspritztechnik sorgt für die Vorteile einer geteilten Strömung bei einem einfachen manuellen System; und (6) sie ist verhältnismäßig einfach anzuwenden.

Zusammenfassung der Zeichnungen

Die vorstehend vermerkten und weitere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden, wenn sie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, bei welchen:
Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Elektrophoresevorrichtung entsprechend der Erfindung unter Einschluß eines Proben-Einspritzmechanismus' ist;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der Elektrophoresevorrichtung von Fig. 1 entsprechend der Erfindung ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung von Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht noch eines anderen Teils der Elektrophoresevorrichtung von Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine weggebrochene, teilweise geschnittene Ansicht noch eines anderen Teils der Elektrophoresevorrichtung von Fig. 1 ist;
Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht der Vorrichtung von Fig. 5 ist;
Fig. 7 eine grafische Darstellung ist, die die Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 5 und 6 veranschaulicht;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Seite eines Teils der Vorrichtung einer anderen Ausführungsform der Strömungszelle ist, die einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 bildet; und
Fig. 9 eine andere perspektivische Ansicht der Vorrichtung von Fig. 8 ist.

Detaillierte Beschreibung

In Fig. 1 wird eine Kapillar-Elektrophoresevorrichtung 10 gezeigt, die ein Gehäuse 12 und eine Umhüllung 15 hat. Die Umhüllung 15 beherbergt ein Probeneinspritzsystem 16, einen Abfühl- oder Detektorabschnitt 18, ein Gebläse 19, einen ersten Puferlösungs-Vorratsbehälter 21, einen zweiten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 23 und einen Elektrophoreseabschnitt 22. Das Gehäuse 12 trägt die Stromversorgung 14 und einen Absorptionsdetektor 13, der einen Teil des Abfühlabschnitts 18 bildet.
Der Elektrophoreseabschnitt 22, die Strömungszelle für den Abfühlabschnitt 18 und das Probeneinspritzsystem 16 sind: (1) miteinander und mit der Stromversorgung 14 und dem Absorptionsdetektor 13 so verbunden, daß Molekülarten getrennt werden können; und (2) innerhalb einer Umhüllung 15 untergebracht. Die Umhüllung 15 kann aus transparentem Plexiglas (Handelsmarke von Rohm & Haas Co., Independence Mall West, Philadelphia, PA, USA, für thermoplastische Polymere (Methylmetakrylat-Polymere)) gebildet werden, das den Strömungszellenbereich abdeckt, um die Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21 und 23, die Elektroden, die Kapillarröhren und den Proben-Einspritzmechanismus aufzunehmen. Die Hochspannungsleitung der Stromversorgung 14 wird in die Umhüllung 15 geführt und wird dann mit der (in Fig. 1 nicht gezeigten) Platinelektrode verbunden, welche in dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter angeordnet ist, und die Erdleitung ist mit der (nicht gezeigten) Platinelektrode verbunden, die in dem zweiten Pufferlösungs-Vorratsbehälter angeordnet ist.
Die Umhüllung 15 ist aus dickem, transparentem, abriebbeständigem Plexiglas für eine Hochspannungsisolierung hergestellt. Die Oberseite und die oberen zwei Drittel der vorderen, linken und rechten Seite bilden eine Zugangstür, welche um ein horizontales Scharnier 17 entlang der Rückseite der Kunststoffumhüllung schwenkbar gelagert ist. Geöffnet schwenkt die Zugangstür nach oben und nach hinten und kommt in dem Raum hinter der Umhüllung 15 in Ruhestellung. Ein Öffnen der Tür betätigt eine konventionelle elektromechanische Sperre, um die Gefahr eines ernsthaften elektrischen Schlages zu verhüten. Desgleichen ist die Umhüllung 15 teilweise von geerdetem Metall umgeben, um den Nutzer vor einem möglichen elektrischen Kriechstrom durch den Plexiglasstoß zu schützen.
Der Proben-Einspritzabschnitt 16 besteht aus dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21, einem Einspritzblock für geteilte Strömung 27, einem Mechanismus, um die Kapillare zwischen der Einspritz- und der Versuchslaufstellung zu bewegen und einem Mechanismus, um das Kapillarrohr mit frischer Pufferlösung oder mit Reinigungslösung zwischen den Läufen zu spülen. Die Umhüllung 15 hat einen geerdeten Metallwandteil, durch welchen eine kleine Einspritzöffnung 29 verläuft, die mit einer Einspritzöffnung in dem Einspritzblock für geteilte Strömung 27 fluchtet, durch welche eine Probe, beispielsweise mit Hilfe einer Injektionsspritze, zugeführt werden kann.
Der Elektrophoreseabschnitt 22 umfaßt einen Kapillarrohr-Einlaßträger 44 für das Einlaßende des Kapillarrohrs 30. Der Abfühlabschnitt 18 ist mit dem Elektrophoporeseabschnitt 22 durch eine Strömungszelle 33 verbunden, die das Kapillarrohr 30 aufnimmt und eine Lichtabsorptions-Nachweiszelle für die Überwachung der Trennung hat. Das Abfühlvolumen der Strömungszelle 33 liegt zwischen 1 und 10 Nanolitern bei der bevorzugten Ausführungsform. Die Kapillarröhre 30 tritt in die Strömungszelle 33 des Abfühlabschnitts 18 bei 75 ein und bei 77 daraus aus.
Bei dieser Anordnung wird der Proben-Einspritzabschnitt 16 zuerst benutzt, um eine Probe in ein Ende der Kapillarröhre 30 einzuspritzen, und dann bringt der Kapillarrohr-Einlaßträger 44 jenes Ende in Kontakt mit dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21. Der Elektrophoreseabschnitt 22 verursacht, daß das andere Ende der Kapillarröhre 30 in Kontakt mit einer Pufferlösung in dem zweiten Pufferlösungs-Abschnitt 23 steht und daß ein elektrisches Potential, das für eine Elektrophorese geeignet ist, über die Pufferlösungs-Vorratsbehälter angelegt wird.
Spezieller gesagt, das Proben-Einspritzsystem 16 spritzt eine Probe in ein Ende der Kapillarröhre 30 unter Druck und unter solchen Stömungsgeschwindigkeitsbedingungen ein, daß ein Vermischen mit der Pufferlösung minimiert wird und liefert ein genaues kleines Volumen der Probe. Typische Einspritzvolumina sind 1 bis 30 Nanoliter, doch ist ein größerer Bereich möglich.
Wenn das Volumen der eingespritzten Probe zu klein ist, kann es schwierig sein, Bänder ohne spezielle Techniken nachzuweisen, doch ist es wahrscheinlich möglich, solche kleinen Volumina wie einen Viertel Nanoliter einzuspritzen. Wenn das Volumen der eingespritzten Probe zu groß ist, dann kann dies zu einer übermäßigen Bandspreizung führen, doch es ist wahrscheinlich möglich, zufriedenstellende Ergebnisse mit einigen Rohrlängen und Innendurchmessern zu erhalten, wenn die Volumina, die für eine Kapillar-Elektrophorese eingespritzt werden, eine Größe bis zu 50 Nanolitern erreichen.
Nach dem Einspritzen der Probe wird ein elektrisches Potential angelegt, während sich die Probe innerhalb der Kapillarröhre 30 befindet, um die Probe einer Elektrophorese zu unterziehen. die durch die Elektrophorese getrennten Bänder werden dadurch abgefühlt, daß Licht durch schmale Schlitze auf gegenüberliegenden Seiten des Trennmediums in dem Abfühlabschnitt übertragen und das Licht-Absorptionsvermögen der Bänder bestimmt wird. Bei manchen Ausführungsformen kann statt zweier Schlitze ein einziger Schlitz auf einer Seite des Trennmediums verwendet werden. Das Licht liegt typischerweise im ultravioletten Bereich zwischen einer Wellenlänge von 190 und 260 Nanometern.
Das Kapillarrohr 30 ist aus Quarz bei der bevorzugten Ausführungsform mit einem Innendurchmesser zwischen 0,03 und 0,2 Millimetern hergestellt und kann irgendein mobiles Trennmedium enthalten. Die Wand des Kapillarrohrs liegt bei der bevorzugten Ausführungsform im Dickenbereich zwischen 0,1 und 0,2 Millimetern. Während ein Kapillarrohr des konventionellen Typs für die Elektrophorese für die bevorzugte Ausführungsform vorgesehen ist, können offensichtlich auch andere Rohrgrößen und Rohre aus anderen Materialien verwendet werden.
Die Hochspannungszuführung 14 liegt innerhalb des Gehäuses 12 und ist mit Erdungsanschluß 105 und Hochspannungsanschluß 132 ausgerüstet. Die Stromversorgung 14 ist vorzugsweise in der Lage, eine geregelte Spannung von 1.000 bis 40.000 Volt bei einem Strom von bis zu 400 Mikroampere zu liefern. Ein gegen Hochspannung isoliertes Kabel oder ein solcher Leiter 134 ist mit einem Hochspannungsanschluß 132 verbunden und endet in einer Platindrahtelektrode 52. Der Erdanschluß 105 ist über Leitung 90 mit dem geerdeten Gehäuse der Vorrichtung verbunden. Die Platinelektrode im zweiten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 23 ist ebenfalls mit dem geerdeten Metallgehäuse verbunden. Der Leiter 134 liegt in Reihe mit einem Schalter 111 in dem Gehäuse über einen Verbindungsstecker (der Einfachheit halber an der Seitenplatte von Fig. 1 gezeigt, aber tatsächlich an der Rückwand bei der bevorzugten Ausführungsform) und kann für einen normalen Betrieb kurzgeschlossen werden oder kann den Leiter 134 in Reihe mit einem Zeitgeber 107 schalten, um das Einleiten der Elektrowanderungsprobe zeitlich zu steuern.
In Fig. 2 wird eine vereinfachte perspektivische Ansicht des Proben-Einspritzsystems 16, des Gebläses 19 und des Elektrophoreseabschnitts 22 gezeigt, die zwecks Elektrophorese zusammen montiert sind, um die Art und Weise zu veranschaulichen, in der sie aufgebaut und betrieben werden können. Um eine Probe einzuspritzen, wird zuerst die Zugangstür zum Elektrophoreseabschnitt manuell geschlossen, um diesen für ein Einspritzen einer Probe vorzubereiten und um ein Potential für die Elektrophorese bei geschlossenem Deckel anzulegen, und dann wird das Proben-Einspritzsystem manuell betätigt, um eine Probe einzuspritzen. Die Elektrophorese findet in dem geschlossenen Raum statt, während das Gebläse 19 für Umluft sorgt, um die Wärme von der Oberfläche des Kapillarrohrs 30 abzuführen. Bei noch immer geschlossenem Deckel kann der Proben-Einspritzmechanismus manuell betätigt werden, um für ein Spülen des Probeneinspritzblocks 27 zu sorgen.
Um ein Ende des Kapillarrohrs 30 zum Zweck des Einspritzens der Probe und des Waschens zu handhaben, schließt das Proben-Einspritzsystem 16 einen Probeneinlaßmanipulator 46, den Probeneinspritzblock 27, einen Spülblock 60, den ersten Pufferlösungsblock oder Vorratsbehälter 21 und einen Abfallbehälter 62 ein. Der Kapillarrohr-Einlaßmanipulator 46 besteht aus einem Griff 48, der an dessen Oberseite für eine Bewegung damit montiert ist und aus einem Kapillarrohreinlaßträger 44. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Kapillarrohreinlaßträger 46 manuell über den Griff 48 betätigt, um den Kapillarrohreinlaßträger 44 von einer Stellung, in welcher eine Probe in die Kapillarröhre 30 durch den Probeneinspritzblock 27 eingespritzt werden kann, in eine Stellung zu bewegen, in welcher sich ein Ende der Kapillarröhre 30 zwecks Elektrophorese innerhalb des ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälters 21 befindet. Der Kapillarrohreinlaßmanipulator 46 kann auch in eine Stellung bewegt werden, in welcher der Einlaß des Kapillarrohrs 30 sich innerhalb des Spülblocks 60 befindet, um das Kapillarrohr 30 zu spülen.
Um ein Einspritzen einer Probe in geteiltem Strom in die Kapillarröhre 30 zu gestatten, hat der Probeneinspritzblock 27 eine Injektionsspritzen-Einlaßöffnung 58, eine Waschöffnung 59, eine Splitteröffnung 61 und einen Kapillarrohr-Hohlraum 63. Bei dieser Anordnung kann das Kapillarrohr 30 in den Kapillarrohr-Hohlraum 63 eingesetzt werden, während die Injektionsspritze 20 durch die Wandöffnung oder Einspritzöffnung 29 in die Kunststoff-Umhüllung 15 (Fig. 1) und in die damit fluchtende Injektionsspritzen-Einlaßöffnung 58 eingeführt wird, um für eine gesteuerte Probenmenge zu dem Probeneinspritzblock 27 zu sorgen. Ein Teil der Probe fließt von der Splitteröffnung 61 und ein Teil in die Kapillarröhre 30.
Um das Probenvolumen, das in die Kapillarröhre 30 eingespritzt wird, genau zu steuern, ist eine kürzere Länge Splitter-Kapillarrohr 61A mit größerem Innendurchmesser mit der Splitteröffnung verbunden und führt zu einer Abfallbeseitigungsstelle. Der Strömungswiderstand des Splitter-Kapillarrohrs 61A ist viel kleiner als der von Kapillarrohr 30, so daß der größte Teil der eingespritzten Flüssigkeit über das Splitter-Kapillarrohr 61A abgeführt wird. Das Verhältnis der Ströme in den Kapillarrohren 30 und 61A ist genau und wiederholbar und gestattet das Einspritzen von Mikroliter-Volumina in die Injektionsspritzen-Einlaßöffnung 58, um Nanolitervolumina an Proben in das Kapillarrohr 30 einzuspritzen. Dies gestattet eine visuelle Kontrolle der Gesamt-Probenmenge, die in den Proben-Injektionsblock 27 durch jemanden eingespritzt wird, der eine einfache Vorrichtung, wie beispielsweise eine Injektionsspritze verwendet und sorgt doch für eine Probeneinspritzung in die Kapillarröhre 30, die so klein ist, daß sie nicht in anderer Weise mit einer Injektionsspritze allein leicht kontrolliert werden könnte. Die Waschöffnung kann benutzt werden, wenn der Probeneinspritzblock 27 gespült wird, um ihn auf einen zweiten Proben-Einspritzzyklus vorzubereiten.
Um die Kapillarröhre 30 zu bewegen, ist sie mit Hilfe des Kapillarrohr-Einlaßhalters 54 so montiert, daß sie durch den Kapillarrohr-Einlaßträger 44 getragen wird. Der Kapillarrohr-Einlaßträger 44 wird mit dem Kapillarrohr-Einlaßmanipulator 46, an welchem er montiert ist, durch Drehen des Griffs 48 bewegt. Der Nutzer kann den Griff 48 halten und den Kapillarrohr-Einlaßmanipulator 46 um seine vertikale Längsachse drehen, um den Kapillarrohr-Einlaßträger 44 in eine Position zu bewegen, in der das Kapillarrohr 30 innerhalb des Kapillarrohr-Einlaßhalters 54 in den Kapillarrohrhohlraum 63 eingesetzt werden kann. In dieser Stellung bildet der Kapillarrohr-Einlaßhalter 54 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung um die Kapillarröhre 30 herum, welche sich von deren Ende aus nach unten erstreckt und den oberen Teil des Kapillarrohr-Hohlraums 63 abdichtet, um das Strömen von Probe in die Kapillarröhre 30 zu gestatten.
Um ein Spülen des Einspritzblocks 27 zu ermöglichen, besitzt der Kapillarrohr-Einlaßträger 44 einen abdichtenden Stöpsel 67, der so dimensioniert ist, daß er den Kapillarrohrhohlraum 63 abdichtet. Wenn der Kapillarrohr-Einlaßhalter 54 durch den Kapillarrohr-Einlaßmanipulator 46 so verschoben worden ist, daß er sich innerhalb des Puffers für die Elektrophorese befindet, dann hat der abdichtende Stöpsel 67 einen ausreichenden Abstand davon, so daß dann, wenn er abgesenkt wird, er den Kapillarrohrhohlraum 63 abdichtet. In ähnlicher Weise sind der erste Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21 und der Probeneinspritzblock 27 so angeordnet, daß dann, wenn der Kapillarrohr-Einlaßträger 44 das Kapillarrohr 30 in die Pufferlösung für eine elektrische Verbindung absenkt, der abdichtende Stöpsel 67 den Kapillarrohrhohlraum 63 abdichtet.
Der Abfallbehälter 62 ist innerhalb der Umhüllung 15 (Fig. 1) angrenzend an die Waschöffnung 59 angeordnet, so daß er bequem angeschlossen werden kann und ein Spülen des Probeneinspritzblocks 27 gestattet. Weil die Injektionsspritzen-Einlaßöffnung 58 eine Injektionsspritze aufnehmen kann, wenn die Hochspannung ausgeschaltet ist, kann eine Waschlösung zugeführt werden, während der abdichtende Stöpsel 67 den Kapillarrohrhohlraum 63 abdichtet, um zu bewirken, daß die Flüssigkeit in den Abfallbehälter 62 durch die Waschöffnung 59 fließt, welche zu diesem Zeitpunkt durch eine Leitung 59A mit dem Abfallbehälter in Verbindung steht. Die Splitteröffnung 61 steht über das Splitter-Kapillarrohr 6lA mit dem Abfallbehälter 62 in Verbindung.
Um ein Spülen des Kapillarrohrs 30 zu gestatten, hat der Spül- oder Durchspülblock 60 eine Injektionsspritzenöffnung 72 und einen Kapillarrohrhohlraum 74, der so dimensioniert ist, daß er den Kapillarrohreinlaßhalter 54 aufnimmt. Bei dieser Anordnung kann, während die Umhüllung 15 (Fig. 1) offen ist, das Kapillarrohr 30 dadurch bewegt werden, daß der Kapillarrohreinlaßmanipulator 46 solange angehoben und gedreht wird, bis sich der Kapillarrohreinlaßhalter 54 über der Öffnung oder dem Kapillarrohrhohlraum 74 befindet und das Ende des Kapillarrohrs 30 in den Hohlraum abgesenkt wird, um die gemeinsame Verbindung des Spülblocks 60 mit dem Ende des Kapillarrohr 30 und mit dem Kapillarrohreinlaßhalter 54 in dem Kapillarrohrhohlraum 74 abzudichten. Eine Injektionsspritze wird in die Injektionsspritzenöffnung 72 eingesetzt, wobei das Ende des Kapillarrohrs 30 sich in dem Spülblock befindet, um eine Spülflüssigkeit durch den Spülblock 60 und durch das Kapillarrohr 30 in den nachstehend zu beschreibenden Abfallbehälter zuzuleiten.
Um eine Elektrophorese zu ermöglichen, besteht der Elektrophoreseblock aus der Kapillarröhre 30, dem Auslaßbewegungsmechanismus 86, einem zweiten Abfallbehälter 88, dem Platinelektroden-Pufferlösungsbehälter 23, einem zweiten Kapillarhalter 90 und einem Griff 92. Der Auslaßbewegungsmechanismus 86 ist über dem Platinelektroden-Pufferlösungsbehälter 23 angeordnet und so angepaßt, daß er durch den Griff 92 um seine Achse gedreht werden kann, so daß der zweite Kapillarrohrhalter 90 zwecks Elektrolyse über dem Platinelektroden-Pufferlösungsbehälter 23 angeordnet und in eine Stellung über dem zweiten Abfallbehälter 88 während einer Spüloperation bewegt werden kann.
Bei dieser Anordnung wird ein Ende des Kapillarrohrs 30 in den ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21 eingesetzt, während das andere Ende der Kapillarröhre 30 über dem zweiten Pufferlösungs- Vorratsbehälter 23 gedreht und mit dem Griff 92 zwecks Elektrolyse abgesenkt werden kann. Während einer Spüloperation kann das Kapillarrohr 30 durch den Kapillarrohr-Einlaßmanipulator 46 gedreht werden, damit es abdichtend in den Kapillarrohrhohlraum 74 des Spülblocks eingesetzt werden kann, während das andere Ende des Kapillarrohrs 30 und der zweite Kapillarhalter 90 über den zweiten Abfallbehälter 88 so bewegt wird, daß man mit einer Injektionsspritze eine Spülflüssigkeit durch die Injektionsspritzenöffnung 72, die Kapillarröhre 30 und in den zweiten Abfallbehälter 88 hinein zuführen kann.
In Fig. 3 wird eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Probeneinspritzblocks 27 gezeigt, der sechs Wände hat, die ein hohles rechteckiges Parallelepiped mit der Injektionsspritzenöffnung 58 bilden, wobei die Splitteröffnung 61 und ein Ende des Kapillarhohlraums 63 an der Verbindung 64 zusammentreffen. Diese Verbindung 64 ist ein Zusammentreffen von drei zylindrischen Rohren, die einen Durchmesser haben, der nur um einen solchen Betrag größer als der Innendurchmesser des Kapillarrohrs 30 (Fig. 1 und 2) ist, daß das Kapillarrohr 30 dicht genug in Verbindung mit der Injektionsspritzenöffnung 58 und der Splitteröffnung 6l bewegt werden kann, um die Öffnungen abzudichten.
Um die Injektionsspritze 20 aufzunehmen, ist die Injektionsspritzenöffnung aus einem Kunststoff gebildet und hat einen Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Durchmesser der Nadel einer Injektionsspritze ist, aber in einem Ende endet, das einen Innendurchmesser hat, der eine abdichtende Beziehung mit der Spitze der Nadel der Injektionsspritze bildet. In ähnlicher Weise ist die Splitteröffnung 61 so vergrößert, daß sie an ihrem Austrittsende über ein Splitterrohr mit einem Behälter für die Aufnahme überschüssiger Probenflüssigkeit in Verbindung kommen kann. Die Waschöffnung 59 steht mit dem Kapillarrohrhohlraum 63 in einer Höhe über dem Anschluß 64 in Verbindung, um Flüssigkeit aufzunehmen, wenn der Probeneinspritzblock 27 durch Einsetzen einer Injektionsspritze in die Injektionsspritzenöffnung gespült wird, wobei die Splitteröffnung 61 geschlossen ist und eine Flüssigkeit eingespritzt wird.
Der Kapillarrohrhohlraum 63 ist generell trichterförmig und endet in einem röhrenförmigen Durchtritt mit einem Durchmesser, der geringfügig größer als der Außendurchmesser des Kapillarrohrs 30 ist. Dieser röhrenförmige Durchtritt endet an Verbindung 64, um das Ende des Kapillarrohrs 30 an den Ort der Verbindung zu bringen. Dadurch kann das Kapillarrohr 30 einen genauen Teil der Flüssigkeit aufnehmen, die durch eine Injektionsspritze in die Injektionsspritzenöffnung 58 eingespritzt wird. Das obere Ende des Trichters des Kapillarrohrhohlraums 63 ist so dimensioniert, daß zum Zweck eines bequemen Ausrichtens mit dem Kapillarrohr 30 zu dem unteren Ende von Kapillarrohr-Einlaßhalter 54 (Fig. 2) paßt.
Bei einer Ausführungsform ist eine Polklemme 55 (Fig. 3), welche eine Schraube aus rostfreiem Stahl ist, an den Wänden des Probeneinspritzblocks 27 für einen leichten elektrischen Anschluß ihrer Spitze an die Stromversorgung 14 montiert. Die Polklemme 55 ist elektrisch mit der Verbindung 64 verbunden, wo eine Platinelektrode eine elektrische Verbindung dieser Verbindung 64 mit dem Anschluß 132 der Stromversorgung 14 gestattet. Diese Ausführungsform ermöglicht es, daß eine Probeneinleitung durch Elektrowanderung unter Verwendung des Einspritzblocks 27 durchgeführt wird, da ja Spannung über die Probe und das Kapillarrohr 30 angelegt werden kann, dessen Austrittsende elektrisch durch eine Pufferlösung geerdet ist.
Um für ein solches Einleiten der Probe durch Elektrowanderung zu sorgen, schraubt sich eine Schraube aus rostfreiem Stahl 55 mit einer kleinen Platinspitze 365 (Fig. 3) in den Körper von Probeneinspritzblock 27. Die Schraube 55 bildet eine dichte Abdichtung, und die Platinspitze 365 steht in die Verbindung 64 vor. Der Kapillarrohr-Einlaßträger 44 (Fig. 2) hat einen flexiblen Verbindungsstab 366, welcher permanent mit der Hochspannungsleitung 134 (Fig. 1) der Stromversorgung 14 verbunden ist. Wenn sich die Kapillarröhre 30 in dem Pufferlösungsraum 21 (Fig. 2) befindet, dann hat der flexible Metallverbindungsstab 366 keinen Kontakt mit irgendeinem Teil des Systems. Wenn sich die Kapillarröhre 30 in der Stellung zum Einleiten der Probe innerhalb von Einspritzblock 27 befindet, dann stellt der flexible Verbindungsstab 366 einen elektrischen Kontakt mit der Schraube aus rostfreiem Stahl 55 mit der Platinspitze 365 her.
In Fig. 4 wird ein Spülblock 60 gezeigt, der die Form eines geraden regelmäßigen Parallelepipeds hat, das Wände auf allen Seiten und ein hohles Inneres hat. Auf einer Seite öffnet sich die Injektionsspritzenöffnung 72 und auf der anderen Seite gibt es einen trichterförmigen Kapillarhohlraum 74, der im wesentlichen für dieselben Zwecke wie die Injektionsspritzenöffnung 58 und der Kapillarhohlraum 63 des Einspritzblocks 27 (Fig. 3) bestimmt ist. Jedoch braucht die Verbindung 79 nur eine Verbindung zwischen der Injektionsspritzenöffnung 72 und dem Boden des Kapillarhohlraums 74 zu sein, so daß die Injektionsspritzennadel eine Abdichtung mit dem Ende von Injektionsspritzenöffnung 72 bildet und das Kapillarrohr 30 und sein Kapillarrohrhalter 54 bildet eine abdichtende Beziehung mit dem inneren Teil des Kapillarrohrhohlraums 74, was es ermöglicht, daß Flüssigkeit, die durch die Injektionsspritze 20 (Fig. 1) direkt in das Kapillarrohr 30 (Fig. 1 und 2) eingespritzt werden soll, das Kapillarrohr 30 spült.
Ein Ende der Kapillarröhre 30 wird unter Verwendung einer speziell konstruierten Zwingenbaueinheit fest an dem Einlaßbewegungsmechanismus gehalten. Das andere Ende der Kapillare tritt in eine Strömungszelle in dem Detektorabschnitt 18 (Fig. 1) durch eine der Öffnungen an dem Kassettenhalter ein und tritt aus der zweiten Öffnung bei der Kassette aus. Die Strömungszelle hat ein Nachweisvolumen, innerhalb welchem gesonderte durch Elektrophorese erzeugte Bänder abgefühlt werden. Um ein Abfühlen von Bändern zu gestatten, die schmal genug sind, sollte dieses Nachweisvolumen kleiner als 100 Nanoliter sein.
Die Strömungszelle kann mit festen oder einstellbaren Schlitzen ausgestattet sein, um einen sehr schmalen Meßlichtstrahl so auszurichten, daß er genau durch den mit Flüssigkeit gefüllten Teil des Kapillarrohrs hindurchgeht. Ein Beispiel für eine geeignete Strömungszelle und deren Bestandteile wird hierin so beschrieben, daß sie einstellbare Schlitze hat. Jedoch kann jede beliebige in geeigneter Weise konstruierte Strömungszelle, einschließlich einer mit feststehenden Öffnungen, verwendet werden. Die Beschreibung ist lediglich als Beispiel für eine Strömungszelle beabsichtigt, die für die Kapillar-Elektrophorese verwendet werden kann.
Um eine Probenmenge in die Kapillarröhre 30 einzuspritzen, wird die Kapillarröhre 30 innerhalb des Kapillarrohrhohlraums 63 des Einspritzblocks 27 (Fig. 3) positioniert. Eine Injektionsspritze 20 mit 10 ul oder kleiner (mit einer abgestumpften Kanüle aus rostfreiem Stahl vom Lehrenmaß 22) wird mit Probenlösung gefüllt, und die Kanüle wird dann in Einspritzöffnung 29 ( Fig. 1) eingesetzt. Dann wird ein bekanntes Volumen an Probenflüssigkeit eingespritzt. Entsprechend den Prinzipien des Einspritzens in geteiltem Strom geht der größte Teil der Probe durch das kurze Splitter-Kapillarrohr mit größerem Durchmesser 61A, das mit der Splitteröffnung 61 verbunden ist, und nur ein sehr geringes Volumen der Probe wird in das lange Kapillarrohr 30 mit kleinerem Durchmesser eingeleitet.
Die Probenmenge kann mit Genauigkeit und wiederholbar gesteuert werden, weil: (1) die Aufteilung zwischen dem Strom in dem Kapillarrohr 30 und dem Splitter-Kapillarrohr 61A genau und aus deren Abmessungen bekannt ist; und (2) die von der Injektionsspritze 20 (Fig. 1) abgegebene Menge auf einen niedrigen und vernünftigen Prozentsatz gesteuert werden kann. Dieser niedrige Prozentsatz liegt dicht bei dem prozentualen Fehler bei der in das Kapillarrohr 30 eingespritzten Probenflüssigkeit, weil das Verhältnis von Gesamtprobenmenge aus der Injektionsspritze 20, die in den Einspritzblock 63 (Fig. 3) eingespritzt wird, zu dem Teil der Probe, die in das Kapillarrohr 30 eingebracht wird, vollkommen wiederholbar ist.
Bei einer Ausführungsform hat das Kapillarrohr 30 einen Innendurchmesser von 50 um und ist 80 cm lang und hat das Splitter- Kapillarrohr 61A einen Innendurchmesser von 125 um und ist 3 cm lang. Eine Einspritzung von 5 bis 10 ul (Mikrolitern) spritzt eine Füllung von ungefähr 5 bis 10 nl in das Kapillarrohr 30 ein.
Nachdem die Probe eingespritzt ist, wird das Kapillarrohr 30 in die Versuchslaufstellung bewegt. Dies erfolgt durch Anheben eines Griffs auf der Oberseite der Umhüllung und Drehen desselben entgegen dem Uhrzeigersinn um 90 Grad. Der Griff wird dann heruntergelassen, um das Kapillarrohr 30 in die laufende Pufferlösung zu bringen.
Wenn sich das Kapillarrohr 30 in dem Puffer-Vorratsbehälter 21 befindet, wird Injektionsspritze aus Injektionspritzenöffnung 58 entfernt, und die Hochspannung wird eingeschaltet, um die Trennung zu starten. Es gibt Sicherheitsverriegelungen, die sich an der Injektionsspritzeneinlaßöffnung 58 und an dem manuellen Kapillarmanipulator befinden. Dies verhütet, daß Spannung angelegt wird, wenn sich das Kapillarrohr 30 nicht in der Versuchslaufstellung befindet oder wenn sich die Injektionsspritze in der Injektionsspritzenöffnung befindet. Desgleichen ist ein Gebläse 19 innerhalb der Umhüllung 15 eingebaut, um die Luft innerhalb des Raums in Umlauf zu setzen. Dies erleichtert eine Wärmeabführung von der Oberfläche des Kapillarrohrs 30 während eines Versuchslaufs und vermindert folglich Rauschen und Drift bei der Absorption.
Wenn sich die Kapillare in dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21 befindet, dann wird der Kapillarrohrhohlraum 63 in dem Proben-Einspritzblock 27 (Fig. 3) automatisch durch den abdichtenden Stöpsel 67 (Fig. 2) zugestöpselt, der an dem manuellen Kapillarmanipulator befestigt ist. Dies gestattet, daß der Einspritzblock 27 vor der nächsten Probenfüllung mit Pufferlösung gespült wird. Die Waschlösung wird durch Injektionsspritzen- Einlaßöffnung 58 unter Verwendung einer Injektionsspritze eingeleitet, die ähnlich derjenigen ist, die für das Einleiten der Probe mit der Ausnahme ist, daß sie ein größeres Volumen hat. Der größte Teil der Waschflüssigkeit fließt durch die Waschöffnung 59 und Leitung 59A zum Abfallbehälter 62.
Um die Kapillarröhre 30 mit frischer Puffer- oder mit Reinigungslösung durchzuspülen, wird die Zugangstür an der Umhüllung 15 geöffnet, um Zugang zu dem Spülmechanismus zu erhalten. Das Kapillarrohr 30 wird innerhalb des Kapillarrohrhohlraums 74 des Spülblocks 60 unter Verwendung des Griffs 48 oben auf dem Raum angeordnet, und der Auslaß des Kapillarrohrs 30 wird durch Drehen des Auslaßbewegungsmechanismus' 86 um 90 Grad im Uhrzeigersinn in das Innere des Abfallbehälters 88 gebracht. Eine ähnliche Injektionsspritze, wie sie vorher beschrieben worden ist, wird mit Puffer- oder Reinigungslösung gefüllt und in das Kapillarrohr 30 unter Nutzung von Injektionsspritzenöffnung 72 an dem Spülblock 60 eingespritzt. Dann wird die Injektionsspritze entfernt, wird der Auslaß von Kapillarrohr 30 im Innern des zweiten Pufferlösungs-Vorratsbehälters 23 angeordnet, die Zugangstür zum Raum geschlossen und der Einlaß des Kapillarrohrs 30 in den ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21 oder den Kapillarrohrhohlraum 63 gebracht, um die Operation fortzusetzen.
Der Abfühlabschnitt 18 (Fig. 1) besteht aus einem Absorptionsmonitor 13 und einem Abfühlabschnitt 18. Der Absorptionsmonitor 13 und der Abfühlabschnitt 18 nutzen die Optik, die Schaltung und den Aufbau des in den US-Patenten Nr. 4,726,680 und 4,523,097 für Absorptionsdetektoren bei der Flüssigkeitschromatopgraphie beschriebenen Absorptionsdetektors. In dem Absorptionsmonitor 13 ist eine Lichtquelle für das Beleuchten einer Seite des Abfühlabschnitts 18 und ein Lichtdetektor für den Nachweis von Licht eingebaut, das auf der gegenüberliegenden Seite des Sensors austritt. Natürlich sind die Strömungsmeßzelle und das Trennsystem für eine Kapillar-Elektrophorese, wie sie hierin beschrieben wird, angepaßt und nicht für die Flüssigkeits-Chromatographie, wie sie in den vorstehenden Patenten beschrieben wird.
In Fig. 5 wird eine teilweise weggebrochene und geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform von Abfühlabschnitt 18 gezeigt, wie er in dem US-Patent, Registriernummer der Anmeldung 07/277,566, eingereicht am 29. November 1988 (siehe auch EP-A- 0371573) auf den Namen von Robert William Allington und auf denselben Anmelder wie den dieser Anmeldung übertragen offenbart wird (wobei diese Offenbarung hierin eingeschlossen ist). Das Abfühlsystem 18 hat einen Einstellabschnitt 160, einen optischen Schlitzabschnitt 162, eine erste Befestigungsbaueinheit 164 für das Kapillarrohr 30 und eine zweite Befestigungsbaueinheit 166 für das Kapillarrohr 30. Das Kapillarrohr 30 wird in der ersten und der zweiten Befestigungsbaueinheit 164 und 166 aufgenommen, welche bewirken, daß sich das Kapillarrohr 30 entlang der Achse des Abfühlabschnitts 18 und zwischen den Schlitzen in dem optischen Schlitzabschnitt 162 erstreckt. Die Lage der beiden Schlitze in einer Richtung senkrecht zur Achse des Kapillarrohrs 30 wird durch den Einstellabschnitt 160 eingestellt.
Das Abfühlsystem 18 ist auf einer Kassette oder einer Montageplatte für die Montage in dem Absorbtionsmonitor 13 (Fig.1) befestigt und nimmt das Kapillarrohr 30 auf. Das Montieren des Kapillarrohres 30 erfolgt in zwei einstellbaren Befestigungsbaueinheiten 164 und 166. Diese sind in ihrem Aufbau identisch und nur die Befestigungsbaueinheit 166 wird hierin detailliert beschrieben.
Die zweite Befestigungsbaueinheit 166 besteht aus einer Gummischeibe 180, einer Quetschvorrichtung 182 aus rostfreiem Stahl, einer mit Gewinde versehenen Kunststoffabdeckung 184 und einem mit Gewinde versehenen Kunststoffverschluß 186. Der mit Gewinde versehene Verschluß 186 ist so positioniert, daß er angezogen werden kann, um die mit Gewinde versehene Abdeckung 184 an ihrem Ort zu halten, wo sie eine mit Gewinde versehene Buchse abstützt. Der mit Gewinde versehene Verschluß 186 drückt auch die Quetschvorrichtung 182 aus rostfreiem Stahl gegen die Gummischeibe 180, um so für eine Abdichtung um das Kapillarrohr 30 herum zu sorgen.
Bei einer Ausführungsform werden das Gehäuse 188 des Abfühlabschnitts 18, der mit Gewinde versehene Verschluß 186 und die mit Gewinde versehene Abdeckung 184 alle aus einem verhältnismäßig harten Kunststoff wie beispielsweise Delrin (Handelsmarke der DuPont Corporation) gebildet. Die Scheibe 180 ist aus einem flexiblen elastomeren Material, welches der thermoplastische Gummi Kraton (Handelsname) sein kann. Eine in der Mitte liegende Öffnung erstreckt sich durch die Scheibe 180, die Quetschvorrichtung 182 aus rostfreiem Stahl, die mit Gewinde versehene Abdeckung 184 und den Verschluß 186, um das Kapillarrohr 30 unterzubringen, welches sich entlang der Längsachse hinter den optischen Schlitzabschnitt 162, wo das optische Abfühlen durchgeführt wird und durch die Befestigungsbaueinheit 164 auf der dem Abfühlabschnitt 18 gegenüberliegenden Seite erstreckt.
Um die Scheibe 180 um das Kapillarrohr 30 herum zu drücken, ist die Scheibe 180 generell zylindrisch mit einer zylindrischen in der Mitte liegenden Öffnung, die das Kapillarrohr 30 aufnimmt. Sie paßt übereinstimmend in eine Aussenkung innerhalb des Gehäuses 188 des Sensors. Die Quetschvorrichtung 182 aus rostfreiem Stahl ist generell zylindrisch, hat aber einen sich nach innen verjüngenden Konus, der angrenzend an die Scheibe 180 angeordnet ist und eine in der Mitte liegende Öffnung, um das Kapillarrohr 30 aufzunehmen, so sie daß dann, wenn sie nach innen gedrückt wird, die Scheibe 180 nach innen in Richtung auf ihre in der Mitte liegende Öffnung hin und nach außen gegen die Aussenkung drückt.
Um die Quetschvorrichtung 182 aus rostfreiem Stahl gegen die Scheibe 180 zu drücken, besitzt der mit Gewinde versehene Verschluß 186 einen Knebelgriff 190 und einen mit Gewinde versehenen Schaft 192, wobei sich der mit Gewinde versehene Schaft 192 nach unten durch die mit Gewinde versehene Kunststoffabdeckung 184 erstreckt, wo er mit einer entsprechend mit Gewinde versehenen Buchse 194 in Eingriff kommt1 die in eine konische Bohrung des Delrin-Gehäuses eingeschraubt wird. Die Gewindegänge innerhalb der konischen Bohrung befinden sich in einer Metallbuchse, die in der Öffnung des Delrin-Gehäuses so eingegossen ist, daß sie in ihrer Lage fest bleibt und trotzdem Gewindegänge unterbringt. Der Mechanismus der Befestigungen ist konstruiert, um das Kapillarrohr 30 in einer solchen Art und Weise unterzubringen, daß das Kapillarrohr 30 unbeweglich in dem Abfühlabschnitt 18 gehalten wird.
Der Einstellabschnitt 160 besteht aus einer Einstellschraube 76, die fest (mit Hilfe nicht in der Figur gezeigter konventioneller Mittel) bezogen auf das Gehäuse 188 montiert ist und aus einem Schlitten 200 für den optischen Schlitz. Der Schlitten 200 für den optischen Schlitz ist aus rostfreiem Stahl und bei 202 in seinem oberen Teil mit einem Innengewinde versehen, das passend zu einem Außengewinde an einem Schaft der Einstellschraube 76 ist, so daß dann, wenn die Einstellschraube 76 gedreht wird, der Schlitten bezogen auf das Gehäuse 188 des Abfühlabschnitts 18 nach oben und nach unten bewegt wird.
Der optische Schlitzabschnitt 162 ist an der Unterseite des Schlittens 200 für den optischen Schlitz so montiert, daß er damit angehoben und abgesenkt werden kann und besitzt auf jeder Seite einen verhältnismäßig kurzen optischen Schlitz 206, dessen Längsachse mit der Längsachse des Kapillarrohrs 30 fluchtet. Es gibt zwei solche Schlitze, welche das Kapillarrohr 30 dicht überbrücken (Fig. 5), wobei ein Schnitt entlang der Linie 6 - 6 von Fig. 5 die Verhältnisse der beiden Schlitze 206 und 206A des Kapillarrohrs 30 deutlicher zeigt. Fig. 6 zeigt die schmalen Abmessungen der Schlitze, welche 100 Mikrometer bei der bevorzugten Ausführungsform betragen. Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen den Schlitzen zwischen dem Ein- und dem Dreifachen des Außendurchmessers des Kapillarrohrs 30.
Spezieller gesagt wird die Gummischeibe 180 um das Kapillarrohr 30 herum zusammengedrückt, um das Rohr an Ort und Stelle zu halten. Die Gummischeibe 180 wird vorzugsweise aus weißem thermoplastischen Kraton- (Handelsname) Gummi in Lebensmittelqualität hergestellt, welcher keinerlei ultraviolettes Licht absorbierende Materialien auf dem Quarzrohr abscheidet, wenn das Rohr durch die Scheibe geschoben wird. Der Gummi wird radial zusammengedrückt, um das Rohr herum abzudichten, indem man die weibliche, konisch geformte Quetschvorrichtung 182 aus rostfreiem Stahl dadurch dagegen drückt, daß man einen mit Gewinde versehenen Kunststoffverschluß dreht. Der mit Gewinde versehene Verschluß 186, die Quetschvorrichtung 182 aus rostfreiem Stahl und die Scheibe 180 werden innerhalb des Gehäuses 188 des Lichtsensors durch die mit Gewinde versehene Abdeckung 184 festgehalten, welche in einen mit Gewinde versehenen Rezeß in dem Gehäuse 188 eingeschraubt wird. Befestigung, Halteeinrichtung und Gehäuse werden vorzugsweise aus Delrin-Kunststoff (Handelsname von Dupont) hergestellt.
Der Schlitten 200 für den optischen Schlitz wird mit der Einstellschraube 76 bewegt, um ein Paar optische Schlitze, von denen einer bei 206 gezeigt wird, welche jeweils 0,01 Zoll (250 Mikrometer) lang und 0,004 Zoll (100 Mikrometer) breit sind, über dem Kapillarrohr 30 zu zentrieren, das sich durch den Lichtsensor erstreckt. Die Doppelschlitze sind genau einander entsprechende Elemente, die genau einander gegenüber über eine Gabel des Schlittens für den optischen Schlitz montiert sind (Fig. 6). Das Kapillarrohr 30 liegt innerhalb der Gabel. Die lange Richtung des Schlitzes liegt parallel zur Achse des Kapillarrohrs 30. Wenn die Einstellschraube 76 gedreht wird, dann bewegt sich der optische Schlitz 206 in Querrichtung bezogen auf das Kapillarrohr 30. Das Kapillarrohr 30 wird durch zwei Halter fest innerhalb der Gabel gehalten.
Um den Lichtsensor zu benutzen, muß zuerst die Polyimid-Schutzschicht des Quarz-Kapillarrohrs 30 entfernt werden, weil sie ultraviolettes Licht absorbiert. Dies läßt sich leicht dadurch tun, daß man sie mit einem Streichholz oder einem Zigarettenanzünder in dem Bereich wegbrennt, welcher zwischen den optischen Schlitzen angeordnet werden soll. Nach dem Wegbrennen der Schutzschicht muß das Kapillarrohr 30 mit sehr reinem Azeton gereinigt werden. Jeder Bereich des Kapillarrohrs 30, der keine intakte Polyimid-Beschichtung hat, ist sehr zerbrechlich und muß mit mehr als der normalen Vorsicht behandelt werden.
Beide Delrin-Befestigungen an dem Abfühlabschnitt 18 werden gelöst, und das Kapillarrohr 30 wird vorsichtig durch eine Befestigung, durch die Gummischeibe, durch den optischen Schlitzbereich, durch die andere Scheibe und die andere Befestigung eingeführt und in die gewünschte Stellung bewegt, wobei der von Polyimid freie Bereich des Kapillarrohrs 30 zwischen den Schlitzen liegt. Dann werden die beiden Befestigungen fingerdicht festgeschraubt und so das Kapillarrohr 30 fest in dem Lichtsensor gehalten.
Der Abfühlabschnitt 18 wird in den Absorptionsmonitor 13 eingesetzt, der innerhalb des Gehäuses 12 in Fig. 1 angeordnet ist.
In Fig. 1 wird der Sensor generell bei 18 gezeigt. Das Kapillarrohr 30 wird mit Wasser oder Pufferlösung gefüllt. Licht von der Lichtquelle des Absorptionsmonitors 13 tritt in einen aus dem Paar von Schlitzen 206 oder 206A des Abfühlabschnitts 18 ein, und wenn der Abfühlabschnitt 18 ordnungsgemäß eingestellt ist, tritt Licht aus dem andern Schlitz aus und trifft auf den Lichtdetektor des Absorptionsmonitors 13 auf. Um diese Einstellung vorzunehmen, wird die Einstellschraube (als 76 in Fig. 5 und 6 gezeigt) gedreht, und die Anzeige des Absorptionsmonitors 13 wird überwacht. Beginnend an einem Ende des Drehbereichs der Einstellschraube 76 und unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird das Nachstehende beobachtet.
In Schlitzstellung C befindet sich der Schlitz vollkommen außerhalb des Kapillarrohrs 30, und Licht wandert durch den freien Raum zwischen dem Schlitzpaar. Wenn die Einstellschraube 76 gedreht wird, dann durchschneidet der Lichtstrahl den gekrümmten Rand des Kapillarrohrs 30, welcher den größten Teil des Lichtes, das durch den ersten Schlitz hindurchgeht, ablenkt, so daß es nicht durch den zweiten Schlitz hindurchgeht. In Schlitzstellung B geht fast das gesamte Licht verloren, und es wird ein Minimum an Lichtübertragung auf dem Absorptionsmonitor 13 angezeigt.
Nehmen wir an, daß das Kapillarrohr 30 ordnungsgemäß mit Wasser oder Elektrolytpufferlösung gefüllt ist (keine Luft in dem Rohr auf der Lichtbahn), dann erhöht ein fortgesetztes Drehen der Einstellschraube 76 so, daß ein Schlitzpaar an dem Rohr zentriert wird, die Übertragung wieder in starkem Maße bis zu einem gut definierten Maximum bei ordnungsgemäßer Ausrichtung. Dies wird als Schlitzstellung A in Fig. 7 gezeigt.
Ein weiteres Drehen der Einstellschraube 76 produziert Übertragungsanzeigen wie gezeigt, wenn eine Bewegung von A nach B' und dann von B' nach C' erfolgt, wegen der Symmetrie in der Querrichtung. Der Absorptionsmonitor 13 sollte so betrieben werden, daß die Einstellschraube 76 auf die Schlitzstellung A eingestellt ist, wie sie aus dem Ablesewert der örtlichen maximalen Übertragung des Absorptionsmonitors 13 selbst bestimmt wird.
In Fig. 8 wird eine andere Ausführungsform einer Strömungsmeßzellen-Baueinheit 18A gezeigt, die eine Kassette oder Montageplatte 118, einen feststehenden Block 120, einen Distanzblock 122 und eine Schraubeneinstell-Baueinheit für den optischen Schlitz hat. Der feststehende Block 120, der Distanzblock 122 und die Schraubeneinstellbaueinheit werden von der Montageplatte 118 in dem Absorptionsdetektor 13 getragen (Fig. 1).
Die Schraubeneinstellbaueinheit ist ähnlich dem Einstellabschnitt 160 bei der Ausführungsform von Fig. 5 und steuert einen optischen Schlitzabschnitt 162A, der vollständiger in Fig. 5 und 6 gezeigt wird. Er wird durch die Schraubeneinstellung 76A in einer Art und Weise eingestellt, die in Verbindung mit der Einstellschraube 76 bei der Ausführungsform von Fig. 5 und 6 beschrieben wird. Wie in Verbindung mit Fig. 5 und 6 beschrieben, wird ein Schlitten für den optischen Schlitz mit der Schraubeneinstellung so bewegt, daß ein Paar optische Schlitze, von denen jeder 0,01 Zoll (250 Mikrometer) lang und 0,004 Zoll (100 Mikrometer) breit ist, über einem Kapillarrohr, das sich durch die Strömungs-Meßzelle erstreckt, in ähnlicher Weise wie bei der Strömungsmeßzelle 18 erstreckt, zentriert. Die Doppelschlitze sind genau einander entsprechende Elemente, die genau einander gegenüber über eine Gabel des Schlittens für den optischen Schlitz montiert sind. Das Kapillarrohr 30 liegt innerhalb der Gabel. Die lange Richtung des Schlitzes liegt parallel zur Achse des Kapillarrohrs 30.
Wenn die Schraubeneinstellung gedreht wird, dann bewegt sich der Schlitz in Querrichtung bezogen auf das Kapillarrohr 30. Das Kapillarrohr 30 wird durch einen federbelasteten Haltemechanismus fest innerhalb der Gabel gehalten. Der Strömungszellenkörper und der Haltemechanismus sind aus Aluminium mit eloxierten Oberflächen hergestellt.
Die Montageplatte 118 wird an dem Absorptionsmonitor 13 durch Montageschrauben 126 und 238 montiert und nimmt das Kapillarrohr 30 auf, um einen Teil davon zwischen den beiden Elektroden zu haltern, durch die das Potential für die Elektrophorese angelegt wird. Das Kapillarrohr 30 tritt durch eine Öffnung 132 an der Oberseite ein und kehrt nach außen durch eine Befestigung 138 zurück, nachdem es durch den optischen Schlitz für das Feststellen von Bändern durch die Öffnung 206 in dem feststehenden Block 120 geführt worden ist. Bei dieser Anordnung kann das Kapillarrohr 30, so, wie dies in Verbindung mit der Ausführungsform von Fig. 5 und Fig. 6 beschrieben worden ist, von der Innenseite der Umhüllung 15 aus eingestellt werden (Fig. 1 und 2).
In Fig. 9 wird eine perspektivische Ansicht der Strömungszelle von der Seite des Absorptionsmonitors aus gezeigt, die den feststehenden Block 120 und den Distanzblock 122 zeigt. Der feststehende Block 120 besteht aus einem ersten und einem zweiten Abschnitt 120A und 120B, die durch Schrauben 121A und 121B zusammengehalten werden. Zwei Führungsstangen 143A und 143B erstrecken sich nach innen gegen einen federbelasteten Flügel 142, welcher das Kapillarrohr 30 so positioniert, daß es an Ort und Stelle gehalten wird. Während ein geteilter Block gezeigt wird, kann auch jede beliebige andere Klemmvorrichtung benutzt werden, um das Kapillarrohr 30 fest zu Positionieren.
Um das Kapillarrohr 30 einzusetzen, wird das Kapillarrohr 30 zwischen dem feststehenden Block 120 und den federbelasteten beweglichen Flügel 142 gebracht. Der federbelastete bewegliche Flügel 142 wird mittels Fingerdruck auf den Führungsstangen 143A und 143B eingeschoben, und dann wird das Kapillarrohr 30 durch die Öffnung auf der Oberseite des feststehenden Blocks 120 mit dem polyimidfreien Bereich des Rohrs zwischen die Schlitze geschoben. Die Führungsstangen 143A und 143B werden losgelassen, und das Kapillarrohr 30 wird zwischen dem feststehenden Block 120 und dem federbelasteten sich bewegenden Flügel 142 eingeschichtet. Die Enden des Kapillarrohrs 30 werden dann durch die Öffnungen an dem Strömungszellen-Kassettenhalter geführt. Die Verwendung des feststehenden Blocks 120 und des einstellbaren Flügels 142, um das Kapillarrohr 30 zu halten, ist kein Bestandteil dieser Erfindung.
Um eine Probe in das Kapillarrohr 30 durch Elektrowanderung einzuleiten, wird die Verbindung 64 (Fig. 3) mit der Probenflüssigkeit mit Hilfe der Injektionsspritze 20 durch die Injektionsspritzen-Einlaßöffnung 58 gefüllt. Die Injektionsspritze 20 wird entfernt, und das Kapillarrohr 30 wird innerhalb des Kapillarrohrhohlraums 63 positioniert, wie schon früher beschrieben. Dann wird die Elektrowanderungszeit auf einem konventionellen Zeitgeber 107 (Fig. 1) eingestellt, welcher so angeschlossen ist, daß er für eine Aktivierung der Hochspannungsspeisung über eine gesteuerte Zeitdauer sorgt, beispielsweise eine von mehreren Sekunden. Die Spannungseinspeisung wird typischerweise auf ein paar tausend Volt für das Einbringen der Probe eingestellt. Der Zeitgeber wird dann aktiviert, um die Spannungseinspeisung einzuschalten und das Einleiten zu bewerkstellien. Nachdem die Zeit abgelaufen ist, wird das Kapillarrohr 30 in den ersten Pufferlösungsraum 21 durch den Kapillarrohr-Einlaßträger 44 bewegt, und die Hochspannung wird auf einer Spannung wieder aktiviert, die typischerweise höher als diejenige ist, die für das Einleiten der Probe verwendet wurde. Diese höhere Spannung bewirkt die Trennung wie vorstehend beschrieben.
Die Wiederholbarkeit des mit der Technik des geteilten Stroms eingebrachten Probenvolumens ist besser, als ein konventionelles Vakuum-Probeneinleitungsverfahren. Die folgende Tabelle 1 zeigt Vergleichsdaten, welche die Wiederholbarkeit einer Probeneinleitung im geteilten Strom unter Verwendung von drei Versuchsläufen mit dem Einspritzverfahren im geteilten Strom angeben. Die Probe war eine Standardmischung von 300 ug/ml Isoleuzin, Serin und Methionin im Vergleich zu einer Einspritzung unter Verwendung einer Vakuumpumpe unter identischen Versuchsbedingungen. Das in das Kapillarrohr eingeführte Probenvolumen kann entweder durch Einstellen des Volumens der Probe in der Injektionsspritze oder durch Veränderung der Innenlänge oder des Innendurchmessers des Splitterrohrs oder durch beides manipuliert werden. Ein Einspritzen durch Elektrowanderung liefert auch in den meisten Fällen eine zufriedenstellende Wiederholbarkeit.
Die getrennten Probenzonen wandern durch den Abfühlabschnitt 18 und werden durch den Absorptionsmonitor 13 registriert. Wenn die Trennung abgeschlossen ist, wird die Umhüllung 15 geöffnet, wird der Kapillarrohrmanipulator 46 bewegt, um das Ende des Kapillarrohrs 30 aus dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter 21 in den Einspritzblock 27 zu bewegen, wird eine neue Probe eingespritzt, wird der Kapillarrohr-Einlaßmanipulator 46 bewegt, um das Ende des Kapillarrohrs 30 in die erste Pufferlösung in Behälter 21 zu bringen und wird der Arbeitszyklus für die nächste Probe wiederholt. Einspritzung in geteiltem Strom Spitzen Wanderungszeit (s) Spitzenhöhe Spitzenfläche Vakuumeinspritzung
Aus der vorstehenden Beschreibung heraus kann man verstehen, daß die Trennvorrichtung dieser Erfindung mehrere Vorteile hat, wie beispielsweise: (1) sie ist für eine Verwendung mit Lichtabsorptionsdetektoren bei sehr kleinem Abfühlvolumen geeignet, wie beispielsweise einem Abfühlvolumen von 1 bis 10 Nanolitern; (2) es wird für eine größere Genauigkeit beim Einspritzen der Probe gesorgt; (3) es gibt weniger übergeleitete Probenflüssigkeit von einem Versuchslauf zu einem anderen, als bei den Einspritzeinrichtungen des Standes der Technik; (4) es gibt eine Isolation der Einspritzeinrichtung gegenüber der elektrischen Hochspannung, welche beim Stand der Technik nicht existiert; (5) die Probeneinspritztechnik liefert die Vorteile eines geteilten Stroms bei einem einfachen manuellen System; und (6) sie ist verhältnismäßig einfach in der Anwendung.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit gewissen Einzelheiten beschrieben worden ist, sind viele Modifikationen und Abänderungen bei der bevorzugten Ausführungsform angesichts der vorstehenden Lehren möglich. Deshalb ist es selbstverständlich, daß die Erfindung innerhalb des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche auch anders als speziell beschrieben praktiziert werden kann.

Claims

1. Elektrophoresevorrichtung für das Feststellen von Bändern in einem Kapillarrohr (30), die eine vorbestimmte Bewegungsrichtung in einem Trennmedium innerhalb des Kapillarrohrs (30) haben, bestehend aus einem Kapillarrohr (30), das so angepaßt ist, daß es ein Trennmedium enthält; aus Mitteln (14, 134) für das Anlegen eines elektrischen Potentials zur elektrophoretischen Trennung über das Kapillarrohr; aus einem Detektor (18); aus einem Injektorblock (27) mit geteilter Strömung für das Injizieren der Probe in das Rohr; aus einem Hochspannungs-Isolationsmittel (15, Fig. 1) und mit mindestens einem ersten (21) und einem zweiten (23) Pufferlösungs-Vorratsbehälter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Isolationsmittel (15) das Kapillarrohr (30), den Injektorblock (27) für geteilte Strömung und den ersten (21) und den zweiten (23) Pufferlösungs- Vorratsbehälter umschließt; wobei eine Öffnung (29) gestattet, daß von außerhalb des Hochspannungs-Isolationsmittels (15) Probenlösung in den Einspritzblock (27) eingespritzt wird und ein Mittel (44) zum Bewegen des Kapillarrohrs (30) vorgesehen ist, das ein Ende des Kapillarrohrs (30) zwischen dem Injektorblock (27) für geteilte Strömung und dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter (21) bewegen kann.

2. Elektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzblock (27) mit geteilter Strömung ein erstes Einlaßmittel (58) aufweist, um eine vorbestimmte Probenmenge zu empfangen; und ein Mittel (61A) für das Aufteilen der dem Einlaß zugeführten Probenflüssigkeit in einem genauen Verhältnis mit einem Leitungsmittel (61A), das einen vorbestimmten Probenanteil empfängt, der nicht dem Kapillarrohr zugeführt wird und einem Kapillarrohrbehältnis (63) für die Zuführung einer vorbestimmten Menge an Probenflüssigkeit zu dem Kapillarrohr und Elektrowanderungs-Probeneinleitungsmittel (55) hat; wobei das ELektrowanderungs-Probeneinleitungsmittel (55) sich in dem Einspritzblock (27) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzblock für geteilten Strom eine gemeinsame Verbindung (64) zwischen dem ersten Einlaßmittel (58), dem Leitungsmittel und Kapillarrohrbehältnis (63) einschließt; und dadurch, daß das Einlaßmittel (63) für die Aufnahme eines Teils eines Kapillarrohrs mit dem gemeinsamen Verbindungsmittel (64) in Verbindung steht, wodurch ein Teil der Probenflüssigkeit, die dem gemeinsamen Verbindungsmittel zugeführt wird, in das Kapillarrohrmittel (30) eintritt und ein anderer Teil durch das Leitungsmittel (61A) weitergeleitet wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einspritzblock-Spülmittel (59) ein zweites Spülleitungsmittel (58) und ein Mittel (67) für das Verschließen des Kapillarrohr-Einlaßmittels (63) einschließt, wodurch Spülflüssigkeit in das Spülleitungsmittel fließen kann, während das Leitungsmittel und das Elektrophoreserohrmittel abgedichtet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Kapillarrohr-Spülmittel (60); wobei dieses Kapillarrohr-Spülmittel ein Spülblockmittel (60) einschließt, das eine erste Öffnung (74, Fig. 4) aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie abdichtend einen Teil eines Kapillarrohrs (30) aufnehmen kann und ein zweites Einlaßmittel (72) hat, das so angepaßt ist, daß es ein Mittel für das Einspritzen von Spülflüssigkeit aufnimmt; wobei das zweite Einlaßmittel (72) und die erste Öffnung (74) miteinander verbunden sind und durchlaufende Wände ohne irgendwelche Auslaßöffnungen zu dem Flüssigkeitsstrom haben, wodurch Flüssigkeit, die in das Spülmittel (72) eingespritzt wird, direkt dem Kapillarsäulenmittel (30) zugeführt wird, um die Säule (30) zu spülen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr-Spülmittel (60) ein Mittel einschließt, um ein Elektrophoresemedium dem Kapillarrohr zuzuführen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Kapillarrohr-Einlaßbewegungsmechanismus (46, Fig. 2); wobei das Kapillarrohr (30) an diesem Einlaßbewegungsmechanismus (46, Fig. 2) montiert und einstellbar ist, um das Kapillarrohr (30) von dem Kapillarrohr-Auslaßmittel zu dem Mittel für das Anlegen eines elektrischen Potentials für die elektrophoretische Trennung zu bewegen; wobei ein Elektrowanderungsspannungsanschluß zu einer Quelle mit einer Versorgungsspannung für die Elektrowanderung führt und an dem Einlaßbewegungsmechanismus montiert ist; wobei eine Elektrowanderungs-Elektrode eine Verbindung mit der gemeinsamen Verbindung mit dem Einspritzblock mit geteiltem Strom herstellt; wobei die Elektrowanderungs-Elektrode einen Elektrodenkontakt außerhalb des Einspritzblocks mit geteiltem Strom hat; und wobei der Elektrowanderungsspannungsanschluß in elektrischem Kontakt mit dem Elektrodenkontakt steht, wenn der Einlaß-Bewegungsmechanismus das Kapillarrohr in dem Kapillarrohr-Einlaßmittel positioniert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einspritzstation (16) mit geteiltem Strom, die ein Hochspannungs-Isolationsmittel, ein Einlaßmittel für die Aufnahme flüssiger Proben, ein erstes Auslaßmittel, das angepaßt ist, um in Verbindung mit dem Kapillarrohr-Trennmittel zu kommen und mindestens ein weiteres Mittel hat, um einen Überschuß an Probenflüssigkeit aufzunehmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Isolationsmittel ein Hochspannungs- und ein Flüssigkeits-Schaltmittel umfaßt, das an dem zweiten Ende des Kapillarrohrs funktionsfähig ist, um das zweite Ende von und zu einer Pufferlösung zu bewegen, die durch eine Hochspannung unter Spannung gesetzt werden kann.

10. Verfahren zur Probeneinspritzung für eine elektrophoretische Trennung, welches aus den folgenden Schritten besteht: Zuführung einer genauen Flüssigkeitsprobe zu einer Öffnung (58) in einer Injektionsstation (16) in einer Menge, die größer als diejenige ist, die für die Elektrophorese benötigt wird; genaues Unterteilen der zugeführten Probe in die Menge, die für die Elektrophorese benötigt wird und in eine andere Menge und Zuführung der für die Elektrophorese benötigten Menge zu einem Elektrophoresemittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsprobe durch eine Öffnung (58) in einem Einspritzblock (27) für geteilte Strömung und in ein Ende der Kapillarröhre (30) von dem Einspritzblock (27) für geteilte Strömung eingesetzt wird, das eine Ende der Kapillarröhre (30) von dem Einspritzblock (27) für geteilte Strömung zu einem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter (21) bewegt und ein hohes elektrisches Potential zwischen dem ersten Pufferlösungs-Vorratsbehälter (21) und einem zweiten Pufferlösungs-Vorratsbehälter (23) angelegt wird, nachdem die Probe in das eine Ende des Kapillarrohrs (30) eingespritzt worden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenflüssigkeit mit einer Injektionsspritze (20, Fig. 1) der Öffnung (29) zugeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung der Probe in Übereinstimmung mit der Länge und dem Durchmesser von zwei Öffnungen an einer Verbindung (64) vorgenommen wird, wobei sich die Einlaßöffnung (29) in dem Einspritzblock (27) für geteilte Strömung befindet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch das Schalten des einen Endes des Kapillarrohrs (30), das die Probe enthält, von dem Punkt der Einspritzung an einem Einspritzblock für geteilte Strömung zu einer Pufferlösungsquelle mit hohem Potential.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch ein Durchspülen des Einspritzblocks (27) für geteilte Strömung durch Zuführen einer Spülflüssigkeit zu einem zweiten Spülleitungsmittel und Verschließen des Kapillarrohr- Einlaßmittels, wodurch Spülflüssigkeit in das Spülleitungsmittel fließen kann, während das Leitungsmittel und das Rohrmittel für die Elektrophorese abgedichtet sind.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch das Einsetzen des Kapillarrohrs (30) in ein Spülmittel (66), das ein Spülblockmittel (60) mit einer ersten Öffnung, die so dimensioniert ist, daß sie abdichtend einen Teil eines Kapillarrohrs aufnimmt und ein zweites Einlaßmittel hat, das angepaßt ist, um ein Mittel für das Einspritzen einer Spülflüssigkeit einzuspritzen, aber Wände ohne Öffnungen zum Flüssigkeitsstrom hin hat; und durch das Einspritzen von Flüssigkeit in das Spülmittel (60), worin es direkt zu dem Kapillarrohrmittel fließt, um dieses Rohr zu spülen.