DE69115739T2 - Zurückziehbares Glied zur flüssigen, optischen und elektrischen Verbindung bei der Kapillarelektrophorese - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrophoretische Prozesse und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Durchführen der Kapillarzonenelektrophorese.
Stand der Technik
• Anwendungen für die Elektrophorese, eine analytische Technik zum Trennen und Identifizieren von biologisch wichtigen Molekülen in einer Probe, umfassen die Bestimmung der Homogenität einer Probe, die Bestimmung von Molekulargewichten von Proteinen und Nukleinsäuren, das tabellarische Erfassen von Nukleinsäure-Hauptstrukturen, d.h. DNA- und RNA-Sequenzanalysen (DNA = Desoxyribo Nucleic Acid = Desoxyribonukleinsäure, RNA = Ribo Nucleic Acid = Ribonukleinsäure), und die Definition der phenotypischen Varianz eines Proteins auf der Molekularebene. Elektrophoretische Techniken stützen sich auf die Tatsache, daß jede Molekülspezies eine einzigartige Kombination von Masse, Größe, Form, Ladung, Dichte und Teileinheit-Struktur aufweist, wobei alles zusammen Beweglichkeitsunterschiede zur Folge hat, die auf ein elektrisches Feld ansprechen. Verschiedene elektrophoretische Techniken verwenden eine oder mehrere dieser Eigenschaften, um verschiedene Grade einer Molekulartrennung über die Wanderung der Molekularspezies unter einem konstanten oder variierenden elektrischen Feld zu bewirken.
• Die Kapillarzonenelektrophorese ist eine Technik, die eine Kapillarröhre verwendet, die mit einem leitfähigen Fluid oder einer Pufferlösung gefüllt ist. Eine kleine Menge einer Probe wird an einem Ende der Kapillarröhre eingeführt, wonach eine hohe Potentialdifferenz über die Enden der Röhre angelegt wird. Unterschiede in den elektrophoretischen Beweglichkeiten von verschiedenen Molekülen bewirken, daß die Bestandteile der Probe an dem Auslaßende der Kapillarröhre getrennt zum Vorschein kommen. Die Kapillarzonenelektrophorese ist detailliert in US-A-4,842,701 an Smith u.a. beschrieben.
• Typischerweise ist die Kapillarröhre in einem linearen Gehäuse aufgenommen, wie es in der US-A-4,705,616 an Andresen u.a. gezeigt ist. Ein Zugang zu der Kapillarröhre durch das Gehäuse ist zumindest schwierig. Dagegen ist ein Zugang wünschenswert, da Kapillarröhren eine Tendenz zum Verstopfen aufweisen. Eine verstopfte Kapillarröhre ist normalerweise nicht reparierbar und muß daher ersetzt werden.
• Zusätzlich zu dem Bedarf, eine verstopfte Kapillarröhre periodisch zu reparieren oder zu ersetzen, ist ein freier Zugang zu der Röhre wünschenswert, da derselbe einen Wechsel von Kapillarröhren erlaubt, um einer Anwendung am besten gerecht zu werden. Wie oben bemerkt wurde, existiert eine große Anzahl von Anwendungen für die Kapillarzonenelektrophorese. Betriebscharakteristika variieren mit der Anwendung. Elektrophorese-Kapillarröhren mit großem Durchmesser erlauben einen größeren Stromfluß, der erhöhte Strom und die größere Empfindlichkeit für Konvektionsheizung überträgt sich jedoch in ein größeres Interesse für die Auswirkungen des Erwärmens, als bei einer Verwendung von Kapillarröhren mit kleinem Durchmesser nötig ist. Wärmeauswirkungen können ferner sogar die quantitative und qualitative Analyse zerstören. Andererseits macht die Verwendung einer Kapillarröhre mit kleinem Durchmesser eine Erfassung von Probenbestandteilen schwieriger. Während die getrennten Molekularbestandteile einer Probe zu dem Auslaßende der Kapillarröhre wandern, wird ein Elektropherogramm durch Verwendung eines optischen Detektors erhalten. Optimalerweise zeigt das Elektropherogramm voneinander beabstandete Spitzen für die einzelnen Bestandteile der Probe. Kapillarröhren mit kleinem Durchmesser sind für eine derartige Erfassung weniger förderlich. Somit sind die Betriebscharakteristika einer besonderen Anwendung ein Faktor beim Bestimmen des bevorzugten Kapillarröhrendurchmessers für diese Anwendung. Genauso müssen die Betriebscharakteristika bei jeder Entscheidung bezüglich der Länge der Kapillarröhre für eine bestimmte Anwendung betrachtet werden.
• Ein Problem beim Unterbringen von frei ersetzbaren Kapillarröhren umfaßt jedoch das Entwerfen einer elektrophoretischen Vorrichtung, welche es dem Benutzer erlaubt, die vielen Betriebsbefestigungen, die für die Kapillarzonenelektrophorese benötigt werden, effizient zu verbinden und zu lösen. Ein korrekter Betrieb erfordert eine fluidmäßige, eine optische und eine elektrische Verbindung zwischen der Kapillarröhre und äußeren Quellen und Detektoren. Die Kapillarröhre muß beispielsweise die optische Achse einer Detektor-Strahlquelle schneiden, wobei ein Sensor in Ausrichtung mit derselben zum Überwachen der elektrophoretischen Wanderung, die innerhalb der Kapillarröhre auftritt, angeordnet ist. Zusätzlich muß ein Ende der Kapillarröhre in einem Gefäß, welches die Probe enthält, aufgenommen und mit einer Leistungsquelle verbunden sein. Das gegenüberliegende Ende muß in einem Puffergefäß in Verbindung mit der Leistungsquelle aufgenommen sein, um eine hohe Potentialdifferenz über die Kapillarröhre zu schaffen. Eine weitere Befestigung besteht zu einer Vakuumquelle, welche eine Vakuuminjektion der Probe in die Kapillarröhre erlaubt. Ferner kann ein Kühlmedium in Kontakt mit dem Äußeren der Kapillarröhre gebracht werden, um die durch den elektrophoretischen Prozeß erzeugte Wärme zu zerstreuen.
• Die EP-A-0339780 beschreibt eine Elektrophorese-Kapillarkassette, die ein schnelles Auswechseln von Elektrophorese-Kapillarien erlaubt, indem einfach in einer Kapillarelektrophoresevorrichtung eine Kassette für eine andere ausgetauscht wird. Die Elektrophorese-Kapillare ist in der Kassette entweder in einer serpentinen- oder spiralgewickelten Konfiguration befestigt, wobei sich eine Einrichtung zum Zirkulieren von Kühlmittel über der Kapillare in der Kassette befindet. Die Enden der Kapillare stehen von dem Boden der Kassette an zwei voneinander beabstandeten Standorten an dem Boden der Kassette hervor. Die Enden stehen ausreichend hervor, um in einen Elektrolyt eingetaucht zu werden und um elektrische Verbindungen mit den Kapillarenenden zu schaffen. Ein Abschnitt eines Endes der Kapillare ist mit Detektor-Komponenten, die durch die Kassette definiert sind, ausgerichtet.
• Es stellt ein Ziel der vorliegenden Erfindung dar, eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Trennung zu schaffen, bei der ein Benutzer schnell und wirkungsvoll diese Befestigungen durchführen kann, die notwendig sind, um eine Kapillarzonenelektrophorese zu bewirken.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum wirkungsvollen Verbinden einer Elektrophorese-Kapillarröhre mit einem Gehäuseaufbau für eine fluidmäßige, optische und elektrische Verbindung zwischen der Kapillarröhre und dem Gehäuseaufbau, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
• eine Elektrophorese-Kapillarkassette mit einer Befestigungseinrichtung zum abnehmbaren Befestigen der Kapillarröhre mit dem Gehäuseaufbau, wobei die Kapillarkassette eine Kapillarröhre aufweist, die in derselben befestigt ist,
• ein Türbauglied mit einer Dreheinrichtung zum drehbaren Verbinden des Türbauglieds mit dem Gehäuseaufbau, wobei das Türbauglied eine Offen-Position in beabstandeter Beziehung zu der Kapillarkassette und eine Geschlossen-Position in Kontakt mit der Kapillarkassette aufweist,
• eine Detektoreinrichtung, die mit dem Türbauglied zum Überwachen der elektrophoretischen Wanderung befestigt ist, wobei die Detektoreinrichtung ausgerichtet ist, um die Wanderung in der Kapillarröhre optisch zu überwachen, wenn das Türbauglied in der Geschlossen-Position ist, und
• eine Vakuumeinrichtung zum selektiven Leiten eines Vakuumdrucks zu der Kapillarröhre, wobei die Vakuumeinrichtung ein Vakuumanschlußstück aufweist, welches mit dem Türbauglied durch eine Bewegungsumwandlungseinrichtung verbunden ist, um eine Verschiebung des Vakuumanschlußstücks als Reaktion auf das Drehen des Türbauglieds zu bewirken, wobei das Anschlußstück angeordnet ist, um eine fluidmäßige Verbindung mit der Elektrophorese-Kapillarkassette zu schaffen, wenn das Türbauglied in einer Geschlossen-Position ist.
• Vorzugsweise richtet die Geschlossen-Position des Türbauglieds die Detektoreinrichtung in einem optischen Weg aus, der durch eine Strahlquelle in dem Gehäuseaufbau definiert ist, um Licht zu erfassen, das von der Strahlquelle durch die Kapillarröhre gerichtet ist. Vorzugsweise weist die Detektoreinrichtung eine Photodiode oder ein Array von Photodioden auf.
• Vorzugsweise weist das Türbauglied eine Einrichtung zum Errichten einer elektrischen Verbindung zwischen dem Gehäuseaufbau und der Elektrophorese-Kapillarkassette auf, wobei die Einrichtung zum Errichten einer elektrischen Verbindung von der Kassette elektrisch isoliert ist, wenn sich die Tür in ihrer Offen-Position befindet.
• Vorzugsweise ist die Vakuumeinrichtung mit dem Türbauglied durch einen Nockenaufbau zum linearen Verschieben des Vakuumanschlußstücks als Reaktion auf das Drehen des Türbauglieds gekoppelt. Vorzugsweise weist der Nockenaufbau einen festen linearen Schlitz in dem Gehäuseaufbau und eine gekrümmte Rille in der Detektortür auf, wobei das Vakuumanschlußstück mit dem linearen Schlitz und der gekrümmten Rille gekoppelt ist, derart, daß ein Drehen der Detektortür eine relative Bewegung zwischen dem Vakuumanschlußstück und sowohl dem linearen Schlitz als auch der gekrümmten Rille bewirkt, um das Vakuumanschlußstück linear zu verschieben. Vorzugsweise ist das Vakuumanschlußstück ein Verbinder, der einen Stift aufweist, der sich von demselben erstreckt, wobei der Stift in dem linearen Schlitz und der gekrümmten Rille aufgenommen ist.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Kapillarkassette schnell und ohne weiteres zum Ersetzen der Kapillarröhren befestigt und von dem Gehäuseaufbau entfernt werden kann. Ein Drehen der Detektortür in die Geschlossen-Position schafft eine fluidmäßige und optische Verbindung zwischen den Komponenten. Ferner weist die Detektortür vorzugsweise einen elektrischen Kontakt auf, der den Massekontakt zu einem Ende der Kapillarröhre schafft, derart, daß die Detektortür ebenfalls eine elektrische Verbindung zwischen den Komponenten schafft.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Kapillarkassette zum Tragen einer Kapillarröhre zum Befestigen mit einer Trägerstruktur.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Trägerstruktur für die Kapillarkassette von Fig. 1.
• Fig. 3 ist eine Explosionsansicht der Kapillarkassette von Fig. 1.
• Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht eines Vakuumverbinders und eines Nockenmechanismus zum linearen Treiben des Vakuumverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 4a ist eine perspektivische Ansicht des Vakuumverbinders von Fig. 1.
• Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Trägerstruktur von Fig. 2.
• Fig. 6 ist eine perspektivische Draufsicht der Detektortür von Fig. 4.
• Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung von oben der Detektortür von Fig. 6, die in einer Geschlossen-Position gezeigt ist.
• Fig. 8 ist eine Schnittansicht von oben der Detektortür von Fig. 6, die in einer Offen-Position gezeigt ist.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
• Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist eine Kapillarkassette 10 gezeigt, die sich in Ausrichtung zum Befestigen mit einer festen Trägerstruktur befindet, welche ein zylindrisches Lüftergehäuse 12 und eine vordere Trägerwand 14 aufweist. Eine Kapillarröhre 16 ist in einer gewickelten Lage durch einen Kapillarkorb gehalten, der eine Serie von Rippen 18 aufweist, die sich in der Ausrichtung abwechseln. Die Kapillarkassette 10 ist entfernbar an der vorderen Trägerwand 14 befestigt. Eine Rille 20 um das Äußere der Kapillarkassette erleichtert ein Greifen des Bauglieds während des Ausbaus.
• Bei der Kapillarzonenelektrophorese findet eine Trennung der Moleküle in der Kapillarröhre 16 statt. Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 3 ist ein Probengefäß 22 an einem Einlaßende 24 der Kapillarröhre 16 befestigt. Das Einlaßende 24 ist in eine Bohrung 26 mit kleinem Durchmesser in einem Kassettengehäuse 28 eingesetzt, und gelangt dann durch einen Anodeneinsatz 30 zur Befestigung mit einer Anodenelektrode 32. Die Kapillarröhre 16 ist mit einem leitfähigen Fluid oder Puffer gefüllt, wonach eine kleine Menge der Probe, die zu trennen ist, an dem Einlaßende 24 entweder hydrodynamisch oder elektroosmotisch eingeführt wird. Ein Gleichpotential von bis zu 30.000 Volt wird an der Anodenelektrode 32 angelegt, um eine elektromotorische Kraft zur Trennung von Molekülen zu schaffen. Die Trennung ist ein Ergebnis von Unterschieden in der elektrophoretischen Beweglichkeit der Moleküle.
• Eine Schutzbuchse 34, die von dem Kassettengehäuse 28 vorsteht, nimmt einen Anodenkontakt 36 und eine Schraubenf eder 38 auf. Die Schraubenfeder ist metallisch und ist enthalten, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Anodenkontakt 36 und dem Anodeneinsatz 30 sicherzustellen. Beim Befestigen der Kapillarkassette 10 auf die Trägerstruktur, die oben identifiziert ist, wird die Schutzbuchse 34 gleitfähig in der Trägerwand der Struktur aufgenommen, wobei bewirkt wird, daß der Anodenkontakt 36 einen Kontakt mit einer Leistungsquelle herstellt.
• Der Aufbau der Kapillarröhre 16 ist bekannt. Vorzugsweise ist die Kapillarröhre für die vorliegende Erfindung aus Quarzglas hergestellt. Eine Quarzglasröhre kann in die dargestellte spiralförmige Lage durch die Rippen 18 des Kapillarkorbs gebracht werden, eine derartige Röhre ist jedoch durch eine Speicherwirkung gekennzeichnet, die eine Rückkehr der Kapillarröhre in eine im allgemeinen gerade Lage erzwingt. Typischerweise weist die Kapillarröhre einen Innendurchmesser von 50 Mikrometern und einen Außendurchmesser von 375 Mikrometern aus, diese Abmessungen sind jedoch nicht kritisch. Die Rippen 18 des Kapillarkorbs nehmen die Quarz glas-Kapillarröhren, die 20 cm bis zu einem Meter lang sind, auf. Das Quarzglas ist oft mit einem Polyimidmantel ummantelt. Alternativ kann die Kapillarröhre ein steifes Bauglied sein, das hergestellt ist, um in einer festen, gewickelten Lage zu bleiben.
• In diesem Ausführungsbeispiel wird die polyimidummantelte Quarzglaskapillarröhre 16 ist auf eine gewünschte Länge geschnitten, wobei das Einlaßende 24 der Kapillarröhre in fluidmäßige Verbindung mit dem Probengefäß 22 und über den Anodenkontakt 36 in elektrische Verbindung mit einer Hochspannungsquelle gebracht wird. Etwa 3 cm von einem Auslaßende 40 der Kapillarröhre 16 ist ein Fenster durch die Polyimidummantelung gebildet. Das Auslaßende 40 ist in das Kassettengehäuse 28 eingesetzt, wobei das Fenster entlang eines optischen Weges, der durch einen Aperturhalter 42 geschaffen ist, ausgerichtet ist, wobei eine Aperturbefestigung eine Schraubenfeder 44 und ein optisches Aperturbauglied 46 aufweist. Die Kombination der Aperturbefestigung und des optischen Aperturbauglieds befestigt die Kapillarröhre an der gewünschten Position. Der Aperturhalter 42 ist ein Einschnappbauglied, welches es ermöglicht, daß ein Benutzer die Kapillarröhre ohne die Verwendung von Werkzeugen schnell ausrichten und festklemmt. Ein vorstehendes Ende 48 des Aperturhalters 42 ist in einem Sitz 50 in dem Kassettengehäuse 28 aufgenommen. Das entgegengesetzte Ende 52 des Aperturhalters wird von dem Kassettengehäuse durch eine leichte Biegewirkung des Bauglieds selektiv gelöst. Jedes der Bauglieder 42, 44 und 46, welche den Sitz für das Auslaßende 40 der Kapillarröhre bilden, erlaubt einen Durchgang einer optischen Erfassung, wie z.B. durch einen Ultraviolett-Absorptionsdetektor.
• Benachbart zu dem Sitz 50, welcher das vorstehende Ende 48 des Aperturhalters 42 aufnimmt, befindet sich ein Vakuumtor 54, welches beim Ziehen einer Probe aus dem Probengefäß 22 verwendet wird. Das Auslaßende 40 der Kapillarröhre 16 befindet sich in fluidmäßiger Verbindung mit einem Vorratsgefäß 56. Um das Auslaßende mit dem Vorratsgefäß korrekt zu befestigen, läuft die Kapillarröhre durch einen Kathodeneinsatz 58, eine verformbare Zwinge 60, eine Kathodenelektrode 62 und eine Vakuumdichtung 64. Die Kathodenelektrode 62 befindet sich in elektrischer Verbindung mit einem Kathodenverbinder 66, der in einer Bohrung (nicht gezeigt) in der Vorderseite des Kassettengehäuses 28 aufgenommen ist. Eine Kathodenfeder 68 spannt einen Druckkolben 70 vor, wobei sich der Kathodenverbinder 66 in Kontakt mit einem Bauglied auf Massepotential bezüglich des positiven Potentials an dem Einlaßende 24 der Kapillarröhre befindet.
• Bezugnehmend nun auf die Fig. 1 bis 3 wird beim Befestigen der Kapillarkassette 10 mit der Trägerstruktur, welche das zylindrische Lüftergehäuse 12 in der vorderen Trägerwand 14 aufweist, ein Sitzstab 72 der Trägerstruktur in einer kegelstumpfförmigen Wand 74 der Kapillarkassette aufgenommen. Vier radiale Arme 75 befestigen den Sitzstab 72. Ein Verriegelungsknopf 76, der in Fig. 3 gezeigt ist, wird in den Sitzstab der Trägerstruktur eingesetzt, wonach eine 90º-Drehung des Verriegelungsknopfes eine Befestigung der Kapillarkassette 10 mit der Trägerstruktur bewirkt. Beim Verbinden der Kapillarkassette mit der Trägerstruktur wird das Fenster in der Kapillarröhre zum optischen Betrachten durch einen Ultraviolett-Absorptionsdetektor ausgerichtet, wobei der Anodenkontakt 36 in elektrische Verbindung mit einer Quelle von 30.000 Volt gebracht wird, und die Kapillarröhre positioniert wird, um einen kühlenden Druckluftfluß aufzunehmen, der durch einen rotierenden Lüfter, der nicht gezeigt ist, erzeugt wird.
• Wie es in Fig. 2 am besten zu sehen ist, weist das zylindrische Lüftergehäuse eine vorstehende Wand 80 auf, die sich in die Kapillarkassette erstreckt, um die Kapillarröhre zu umgeben. Der rotierende Lüfter erzeugt einen Druckluftstrom, welcher in die Kapillarregion eintritt, die zwischen der vorstehenden Wand 80 und der kegelstumpfförmigen Wand 74 definiert ist. Der Gasstrom ist ein transversaler Fluß bezüglich der Kapillarröhre. D.h., die Hauptrichtungskomponente des Gasflusses durch die Kapillarregion ist senkrecht zu dem Molekülfluß durch die Kapillarröhre. Der Gasstrom folgt dann der Wand des Kassettengehäuses 28, um in das Innere der Trägerstruktur über sichelförmige Öffnungen 84 in der vorderen Trägerwand 14 zurückzukehren.
• Wie oben bemerkt ist, wird das Vakuumtor 54 der Kapillarkassette beim Ziehen einer Probe aus dem Probengefäß 22 in die Kapillarröhre 16 verwendet. Die Fig. 4 und 4a zeigen einen Vakuumverbinder 86 zum selektiven Evakuieren von Luft von dem Vakuumtor 54 der Kassette 10. Der Vakuumverbinder ist ein zylindrisches Bauglied mit einem vorstehenden Auslaß 88 zur Befestigung mit einem Schlauch in Form einer Schlichtpassung des Schlauchs mit dem Auslaß. Ein Paar von Durchlaßwegen 92 und 94 erlauben eine fluidmäßige Verbindung zwischen dem Auslaß 88 und dem Vakuumtor 54 der Kassette 10. Ein O-Ring 96 an dem Ende des zylindrischen Verbinders 86 ist als eine Dichtung verwendet, um das Entweichen von Druck zu verhindern.
• Von dem Vakuumverbinder 86 nach unten erstreckt sich ein Stift 98, welcher verwendet wird, um zu bewirken, daß der Vakuumverbinder von der Kassette 10 linear auf die Position zurückgezogen wird, die durch Phantomlinien 86' und 98' in Fig. 4 gezeigt sind. Der Nockenmechanismus für die lineare Hinundherbewegung des Vakuumverbinders 86 wird am besten bezugnehmend auf die Fig. 7 und 8 gesehen. Die Elektrophoresevorrichtung weist die Trägerstruktur oder den Gehäuseaufbau 100, die Kapillarkassette 10 und die Detektortür 102 auf. Der Gehäuseaufbau 100 weist einen vorstehenden Abschnitt 104 auf, welcher an die laterale Seite der Kapillarkassette 10 anstößt. Dieser vorstehende Abschnitt 104 befestigt einen Drehstift (nicht gezeigt) zum Drehen der Detektortür 102 von der Geschlossen-Position von Fig. 7 zu der Offen-Position von Fig. 8. Ein Drehen der Detektortür schafft eine fluidmäßige Verbindung zwischen dem Gehäuseaufbau und der Kapillarkassette und eine optische und elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuseaufbau, der Kapillarkassette und der Detektortür.
• Die optische Verbindung zwischen den Baugliedern 10, 100 und 102 erlaubt ein Überwachen der elektrophoretischen Wanderung innerhalb der Kapillarröhre der Kassette 10. Eine Strahlquelle in dem Gehäuseaufbau definiert einen optischen Weg, welcher die Kapillarröhre über den Aperturhalter 42, die Aperturbefestigung 44 und das optische Aperturbauglied 46, das in Fig. 3 gezeigt ist, schneidet. Etwa 3 cm von dem Auslaßende 40 der Kapillarröhre 16 entfernt ist ein Fenster durch die Polyimidummantelung der Röhre gebildet. Eine Wanderung von Molekülen entlang des Fensters der Kapillarröhre beeinflußt die Intensität des Strahls, welcher durch die Röhre gelangt. Wieder bezugnehmend auf Fig. 7 ist ein Photodioden-Detektor 106 ausgerichtet, um die Strahlintensität, die aus der Kapillarkassette 10 austritt, zu überwachen. Der Photodioden-Detektor erzeugt ein Signal mit einer Charakteristik, die der Strahlintensität entspricht. Dieses Signal wird zu dem Gehäuseaufbau zum Erhalten der quantitativen und qualitativen Analyse der elektrophoretischen Wanderung weitergeleitet. Sowohl der Gehäuseaufbau als auch die Detektortür weisen kegelstumpfförmige Vorstände 108 und 110 auf, welche in der Kapillarkassette aufgenommen sind, um einen Eintritt von Umgebungslicht zu verhindern.
• Eine elektrische Verbindung zwischen den Baugliedern 10, 100 und 102 ist durch einen Kontakt auf der Vorderseite 112 der Detektortür 102 geschaffen. Der Kontakt auf der Vorderseite befindet sich auf Massepotential der Hochspannungsleistungsquelle in dem Gehäuseaufbau 100. Das Schließen der Detektortür bringt den Kontakt in eine anstoßende Beziehung mit dem Kathodenverbinder 66, der in Fig. 3 gezeigt ist, an der Kapillarkassette. Auf diese Art und Weise ist das Auslaßende 40 der Kapillarröhre 16 auf Massepotential gebracht.
• Die fluidmäßige Verbindung zwischen der Kapillarkassette 10 und dem Gehäuseaufbau 100 wird ebenso durch Verschiebung der Detektortür 102 von der Offen-Position zu der Geschlossenposition eingeleitet. Der vorstehende Abschnitt 104 des Gehäuseaufbaus 100 ist detailliert in Fig. 5 gezeigt, während die Detektortür in Fig. 6 gezeigt ist. Ein Drehstift 114 ist in dem c-förmigen Abschnitt des Gehäuseaufbaus aufgenommen und durchdringt eine Bohrung 116 in dem Drehabschnitt 118 der Detektortür 102, wenn derselbe voll aufgebaut ist. Die Detektortür dreht sich um eine Achse, die durch den Drehstift 114 definiert ist.
• Die obere Region des c-förmigen Abschnitts 104 weist eine Kammer, die durch die Wände 120, 122 und 124 und eine Abdeckung 126 definiert ist. Eine Apertur 128 in der Wand 124 nimmt einen Schlauch 130 zum Befestigen mit dem Vakuumverbinder 86 auf. Der Schlauch 130 besteht aus einem flexiblen Material, um die lineare Hinundherbewegung des Vakuumverbinders nicht zu stören. Das Ende des Schlauchs, das dem Vakuumverbinder gegenüber liegt, ist mit einer Vakuumquelle verbunden, welche typischerweise in dem Gehäuseaufbau 110 enthalten ist. Die Vakuumdruckquelle kann sich jedoch außerhalb des Gehäuseaufbaus befinden.
• Fig. 5 stellt diesen Abschnitt des Gehäuseaufbaus 100 dar, der für die Projektion des Detektorstrahls zum Überwachen der elektrophoretischen Wanderung in der Kapillarkassette vorgesehen ist. Die Vorderplatte ist nicht gezeigt, sie ist jedoch mit dem Gehäuseaufbau mittels Schrauben befestigt, die in Löcher 132 geschraubt werden. Der Detektortür 102 von Fig. 6 fehlt ebenso eine Oberflächenplatte, welche während des Einbaus des Detektors oder Detektorarrays in Löchern 134 mit Innengewinden in dem Türbauglied befestigt wird.
• Der gedrehte Abschnitt 118 der Detektortür 102 weist eine gekrümmte Rille 136 auf. Die gekrümmte Rille initiiert eine Bewegung des Vakuumverbinders 86 beim Drehen der Detektortür. Wiederum bezugnehmend auf die Fig. 4 und 4a durchdringt der nach unten hängende Stift 98 des Vakuumverbinders 86 einen linearen Schlitz 138 in dem c-förmigen Abschnitt 104 des Gehäuseaufbaus und weist ein Ende auf, das sich in die gekrümmte Rille 136 der Detektortür 102 erstreckt. Das Drehen der Tür bewirkt, daß das Ende des Stifts 98 der Kontur der gekrümmten Rille 136 folgt, wobei der lineare Schlitz 138 jedoch den Stift und den Vakuumverbinder 86 auf eine lineare Bewegung begrenzt. Dieser Nockenmechanismus wird am besten bezugnehmend auf die Positionen der Fig. 7 und 8 beschrieben.
• In der Geschlossen-Position von Fig. 7 befindet sich der Stift 98 des Vakuumverbinders 86 an vorderen Enden sowohl des linearen Schlitzes 138 als auch der gekrümmten Rille 136. An dieser Position befindet sich der Vakuumverbinder 86 in einer vorderen, in Eingriff genommenen Position mit der Kapillarkassette 10. D.h., daß sich der Vakuumverbinder in einer fluidmäßigen Verbindung mit der Kapillarkassette befindet. Die gekrümmte Rille 136 wird als Reaktion auf das Drehen der Detektortür 102 in die Offen-Position, die in Fig. 8 gezeigt ist, verschoben. Die Verschiebung der gekrümmten Rille 136 bewirkt, daß der Stift 98 der Kontur der gekrümmten Rille folgt, wobei der Stift dabei zu dem nach hinten gerichteten Ende des linearen Schlitzes 138 bewegt wird. Auf diese Art und Weise wird der Vakuumverbinder 86 aus dem Eingriff mit der Kapillarkassette 10 gelöst. Eine Rückkehr der Detektortür 102 zu ihrer Geschlossen-Position bringt den Vakuumverbinder in eine Eingriffsposition zurück.
• Somit wandeln die Nockenwirkung der gekrümmten Rille 136 der Detektortür, der lineare Schlitz 138 des Gehäuseaufbaus und der nach unten hängende Stift 98 des Vakuumverbinders 86 die Drehbewegung der Detektortür 102 in eine lineare Hinundherbewegung des Vakuumverbinders.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen allgemein besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß die Kapillarröhre 16 leicht ersetzt werden kann, um für eine bestimmte Anwendung geeignet zu sein. Ein Wiedereinsetzen der Kapillarröhre in eine Betriebslage erfordert nur zwei Bewegungen. Zuerst wird die Kapillarkassette 10 durch eine Vierteldrehung des Verschlußknopfes 76 mit dem Gehäuseaufbau 100, der in Fig. 3 gezeigt ist, verriegelt. Dies richtet das Auslaßende 40 der Kapillarröhre in dem optischen Weg aus, der durch den Gehäuseaufbau definiert und durch den Aperturhalter 42, die Aperturbefestigung 44 und das optische Bauglied 46 gerichtet ist. Das Befestigen der Kapillarkassette schafft ebenfalls über den Anodenkontakt 36 das Hochspannungspotential an dem Einlaßende 24 der Kapillarröhre. Ferner befindet sich die Kapillarröhre in Position, um einen kühlenden Luftfluß zu empfangen, der von einem Lüfter in dem Gehäuseaufbau gelenkt wird.
• Die zweite Bewegung, welche die Kapillarröhre 16 in eine Betriebslage bringt, ist das Drehen der Detektortür 102 von einer Offen-Position in eine Geschlossen-Position. Bei der Geschlossen-Position wird das Auslaßende 40 der Kapillarröhre durch einen Kontakt der Vorderseite 112 der Detektortür mit einem Kathodenverbinder 66 auf der Kapillarkassette auf einen Massezustand gebracht. Zusätzlich wird der Detektor 106 oder ein Detektorarray in Ausrichtung gebracht, um die Strahlintensität entlang des optischen Wegs nach dem Auftreffen auf die Kapillarröhre zu überwachen. Die Strahlenintensität erlaubt die quantitative und qualitative Analyse der elektrophoretischen Wanderung. Zuletzt wird die Drehung der Detektortür in eine lineare Bewegung des Vakuumverbinders 86 umgewandelt. Wenn sich die Detektortür in der Geschlossen-Position befindet, ist die Verbindung des Vakuumdrucks durch den Verbinder an dem Auslaßende 40 der Kapillarröhre zu bemerken. Der Vakuumdruck wird verwendet, um die Probe aus dem Probengefäß 22 für den elektrophoretischen Prozeß zu ziehen.

Claims (7)

1. Eine Vorrichtung zum wirksamen Verbinden einer Elektrophorese-Kapillarröhre (16) mit einem Gehäuseaufbau (100) für eine fluidmäßige, optische und elektrische Verbindung zwischen der Kapillarröhre und dem Gehäuseauf bau, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine Elektrophorese-Kapillarkassette (10) mit einer Befestigungseinrichtung zum abnehmbaren Befestigen der Kapillarkassette an dem Gehäuseaufbau, wobei die Kapillarkassette eine Kapillarröhre aufweist, die in derselben befestigt ist,

ein Türbauglied (102) mit einer Dreheinrichtung (114) zum drehbaren Verbinden des Türbauglieds mit dem Gehäuseaufbau, wobei das Türbauglied eine Offen-Position in beabstandeter Beziehung mit der Kapillarkassette und eine Geschlossen-Position in Kontakt mit der Kapillarkassette aufweist,

eine Detektoreinrichtung (106), die an dem Türbauglied zum Überwachen der elektrophoretischen Wanderung befestigt ist, wobei die Detektoreinrichtung ausgerichtet ist, um optisch die Wanderung in der Kapillarröhre zu überwachen, wenn sich das Türbauglied in der Geschlossen-Position befindet, und

eine Vakuumeinrichtung zum selektiven Leiten eines Vakuumdrucks zu der Kapillarröhre, wobei die Vakuumeinrichtung ein Vakuumanschlußstück (86) aufweist, das mit dem Türbauglied durch eine Bewegungsumwandlungseinrichtung (98, 136 und 138) gekoppelt ist, um eine Verschiebung des Vakuumanschlußstücks als Reaktion auf das Drehen des Türbauglieds zu bewirken, wobei das Anschlußstück angeordnet ist, um eine fluidmäßige Verbindung mit der Elektrophorese-Kapillarkassette zu schaffen, wenn sich das Türbauglied in einer Geschlossen-Position befindet.

2. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Geschlossen-Position des Türbauglieds (102) die Detektoreinrichtung (106) in einen optischen Weg ausrichtet, der durch eine Strahlquelle in dem Gehäuseaufbau (100) definiert ist, um Licht zu erfassen, das von der Strahlquelle durch die Kapillarröhre gerichtet ist.

3. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Türbauglied (102) eine Einrichtung zum Errichten einer elektrischen Verbindung zwischen dem Gehäuseaufbau (100) und der Elektrophorese-Kapillarkassette (10) aufweist, wobei die Einrichtung zum Errichten einer elektrischen Verbindung von der Elektrophorese-Kapillarkassette isoliert ist, wenn sich das Türbauglied in der Offen-Position befindet.

4. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Detektoreinrichtung eine Photodiode (106) aufweist, die an dem Türbauglied (102) befestigt ist.

5. Eine Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vakuumeinrichtung mit dem Türbauglied (102) durch einen Nockenaufbau (98) zum linearen Verschieben des Vakuumanschlußstücks als Reaktion auf die Drehung des Türbauglieds gekoppelt ist.

6. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der der Nockenaufbau einen festen linearen Schlitz (138) in dem Gehäuseaufbau (100) und eine gekrümmte Rille (136) in der Detektortür (102) aufweist, wobei das Vakuumanschlußstück (86) mit dem linearen Schlitz und der gekrümmten Rille gekoppelt ist, derart, daß das Drehen der Detektortür eine relative Bewegung zwischen dem Vakuumanschlußstück und sowohl dem linearen Schlitz als auch der gekrümmten Rille bewirkt, um das Vakuumanschluß- stück linear zu verschieben.

7. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der das Vakuumanschlußstück ein Verbinder (86) ist, der einen Stift (98) aufweist, der sich von demselben erstreckt, wobei der Stift in dem linearen Schlitz (138) und der gekrümmten Rille (136) aufgenommen ist.