DE69116212T2

DE69116212T2 - Kassette für die Kapillarelectroforese

Info

Publication number: DE69116212T2
Application number: DE69116212T
Authority: DE
Inventors: John A Christianson; Douglass Mcmanigill; James E Young
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1991-03-21
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-03-22
Also published as: JPH04231861A; EP0455971B1; DE69116212D1; US5131997A; EP0455971A1

Description

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, die eine Analysetechnik zum Trennen und Identifizieren von biologisch wichtigen Molekülen in einer Probe ist, 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 = Desoxyribunukleinsäure; RNA = Ribo Nucleic Acid = Ribonukleinsäure), und die Bestimmung einer phenotypischen Varianz eines Proteins auf der Molekularebene. Elektrophoretische Techniken stützen sich auf die Tatsache, daß jede Molekularspezies eine einzigartige Kombination von Masse, Größe, Form, Ladung, Dichte und Untereinheitsstrukturen aufweist, wobei dies alles in Beweglichkeitsunterschieden, die auf ein elektrisches Feld ansprechen, resultiert. Verschiedene elektrophoretische Techniken verwenden eine oder mehr dieser Eigenschaften, um verschiedene Grade der Molekulartrennung über die Wanderung der Molekularspezies unter einem konstanten oder variierenden elektrischen Feld zu bewirken.
Die Kapillarzonenelektrophorese ist eine Technik, die eine Kapillarröhre verwendet, welche mit einem leitfähigen Fluid, oder 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 dem U.S. Pat. Nr. 4,842,701 an Smith u.a. beschrieben.
Typischerweise ist die Kapillarröhre in einem linearen Gehuse aufgenommen, wie es in dem U.S. Pat. Nr. 4,705,616 an Andresen u.a. gezeigt ist. Der Zugang zu der Kapillarröhre durch die Häusung ist zumindest schwierig. Und doch ist ein Zugang wünschenswert, da Kapillarröhren die Tendenz aufweisen, zu verstopfen. 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 er einen Wechsel der Kapillarröhren erlaubt, um die beste Anpassung an eine Anwendung zu erreichen. Wie oben bemerkt wurde, existiert eine große Anzahl von Anwendungen für die Kapillarzonenelektrophorese. Die Betriebscharakteristika der Prozesse variieren mit der Anwendung. Elektrophorese-Kapillarröhren mit einem großen Durchmesser erlauben einen größeren Stromfluß, der vergrößerte Strom und die größere Empfindlichkeit gegen Konvektionserwärmung führen jedoch zu einem größeren Problem bezüglich der Erwärmungswirkungen, als dies bei Kapillarröhren mit kleinem Durchmesser angetroffen wird. Darüberhinaus können Wärmeauswirkungen sogar die quantitative und qualitative Analyse zerstören. Andererseits erschwert die Verwendung einer Kapillarröhre mit kleinem Durchmesser die Erfassung von Bestandteilen einer Probe. Während die getrennten Molekularbestandteile einer Probe zu dem Auslaßende der Kapillarröhre wandern, wird durch Anwendung eines optischen Detektors ein Elektropherogramm erhalten. Optimal zeigt das Elektropherogramm beabstandete Spitzen für die einzelnen Bestandteile der Probe. Kapillarröhren mit kleinem Durchmessers sind für eine derartige Erfassung weniger nützlich. Somit sind die Betriebcharakteristika einer bestimmten Anwendung ein Faktor beim Bestimmen des bevorzugten Kapillarröhrendurchmessers für diese Anwendung. Ebenso müssen die Betriebscharakteristika bei jeder Entscheidung bezüglich der Länge der Kapillarröhre für eine bestimmte Anwendung in Betracht gezogen werden.
Die EP-339780-A1 offenbart eine Vorrichtung für die elektrophoretische Trennung, die folgende Merkmale aufweist: ein Kassettengehäuse mit Wänden, die eine Kapillarregion in denselben definieren, eine Elektrophorese-Kapillarröhre, eine Trägereinrichtung zum Tragen der Kapillarröhre in der Kapillarregion und eine Einrichtung zum selektiven Befestigen des Kassettengehäuses an die Trägerstruktur. Die Trägerstruktur ist nicht explizit gezeigt, ein Fachmann auf dem Gebiet der entsprechenden Technologie wird jedoch erkennen, daß es beabsichtigt ist, daß das Kassettengehäuse, das in den Fig. 1 und 7 gezeigt ist, durch eine Trägerstruktur getragen wird, derart, daß die Unterseite des Gehäuses, das in Fig. 7 gezeigt ist, in Eingriff mit der Oberseite der Trägerstruktur gebracht wird. Notwendigerweise weist die Trägerstruktur eine Leistungsquelle auf, um eine hohe elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende der Kapillarröhre zu schaffen. Das Kassettengehäuse einer bekannten Vorrichtung besteht aus zwei Gehäuseabschnitten, welche ein vollständig geschlossenes Gehäuse schaffen, das die Kapillarröhre umgibt. Somit entspricht die Technik, die durch die EP-339780-A1 gelehrt ist, fast der Technik, die vorher bewertet wurde. Gemäß dieser Art der Technik ist der Zugang zu der Kapillarröhre durch die Häusung zumindest schwierig. Eine verstopfte Kapillarröhre ist normalerweise nicht reparierbar und muß daher ersetzt werden. Bei der bekannten Technik bedeutet das Reparieren einer verstopften Kapillarröhre, daß die Kassette durch eine andere ersetzt wird.
Es stellt ein Ziel der vorliegenden Erfindung dar, eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Trennung zu schaffen, bei der Kapillarröhren selektiv durch einen Benutzer ohne einen großen Aufwand für oder eine mechanische Handhabung durch den Benutzer gewechselt werden kann. Ein weiteres Ziel besteht darin, eine derartige Vorrichtung auf eine kompakte Art und Weise zu schaffen.

Offenbaruna der Erfindung

Die obigen Ziele sind durch eine elektrophoretische Vorrichtung gelöst worden, welche eine kompakte, frei abnehmbare Kapillarröhre verwendet, die wie eine Spirale gewickelt ist. Die Kapillarröhre ist in einem Kassettengehäuse gehäust, das Wände aufweist, welche eine Kapillarröhre definieren, wobei die Hinterseite des Kassettengehäuses einen Zugang zu der Kapillarregion zum Abnehmen der Röhre schafft. Im Betrieb sitzt die offene Hinterseite an einer Trägerstruktur auf, welche eine Leistungsversorgung, einen optischen Detektor und eine Kühlmittelquelle häust. Ein Riegelbauglied wird um 90º gedreht, um das Kassettengehäuse von der Trägerstruktur selektiv zu lösen.
Die Kapillarkassette ist in dem Kassettengehäuse durch eine Mehrzahl von Rippenbaugliedern befestigt, die in einem symmetrischen Muster angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Rippenbauglieder kreisförmig angeordnet und tragen die Kapillarröhre in einer spiralförmigen Konfiguration. Jedes Rippenbauglied weist eine Anzahl von Kerben entlang einer Seite des Rippenbauglieds auf. Die Kapillarröhre ist ein langes, elastisches Bauglied mit einer Speicherwirkung, welche die Röhre dazu zwingt, sich geradezurichten. Die elastische Kapillarröhre kann in eine Spirale gebracht werden, derart, daß einzelne Schleifen durch Plazieren der Röhre in den Kerben gebildet werden. Bezüglich der Achse der spiralförmig gewickelten Kapillarröhre sind die Rippenbauglieder derart befestigt, daß sich die Kerben abwechselnd auf der radial inneren Seite und der radial äußeren Seite der Rippenbauglieder befinden. Alternativ kann die Kapillarröhre ein steifes Bauglied sein, welches in einer gewickelten Lage befestigt ist.
Das Kassettengehäuse weist ein vorbestimmtes Eingangsmuster von Befestigungen und Öffnungen auf, welches einem Ausgangsmuster auf der Trägerstruktur entspricht. Die Befestigungen umfassen zumindest eine elektrische Verbindung mit einer Leistungsquelle zum Zuführen einer Hochpotentialenergie, die notwendig ist, um den elektrophoretischen Prozess zu erreichen. Die Öffnungen weisen eine Apertur zum Durchgang des optischen Strahls auf, der beim Erfassen des Molekülflusses verwendet wird. Das Eingangsmuster weist ferner die offene Hinterseite des Kassettengehäuses auf, welche einen Ein- und Austritt eines Druckgasstrahis zum Steuern der Temperatur der Kapillarröhre zuläßt.
Das Kassettengehäuse ist durch ein Riegelgerät selektiv mit der Trägerstruktur befestigt, welches durch eine 90º-Drehung des Bauglieds eine Klemmwirkung schafft. Das Lösen des Kassettengehäuses erlaubt einen freien Zugang zu der Kapillarröhre durch die offene Hinterseite. Beim Ersetzen einer Kapillarröhre wird die Röhre lediglich von den Rippenbaugliedern abgewickelt und die Ersatzröhre an den Platz gewickelt, wonach das Kassettengehäuse wieder an der Trägerstruktur befestigt werden kann.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine verstopfte Kapillarröhre leicht und ohne Aufwand ersetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Röhren mit verschiedener Länge und Durchmesser ausgewechselt werden können, um den Charakteristika einer bestimmten Elektrophoreseanwendung zu entsprechen. Eine Ersetzung ist ohne das Verändern von Strukturkomponenten außer der Kapillarröhre möglich. Ferner kann eine derartige Ersetzung ohne die Hilfe von Werkzeugen durchgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Kapillarkassette zum Tragen einer Kapillarröhre gemäß der vorliegenden Erfindung.
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 Vorderansicht des Kapillarkorbs von Fig. 3.
Fig. 5 ist ein seitliche Schnittansicht des Kapillarkorbs von Fig. 4, die entlang der Linie 5-5 gezeigt ist.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Rippenhaltebauglieds von Fig. 5.
Fig. 7 sind verschiedene Ansichten eines radial nach innen bis 9 ausgerichteten Rippenbauglieds von Fig. 5.
Fig. 10 sind verschiedene Ansichten eines radial nach außen bis 12 ausgerichteten Rippenbauglieds von Fig. 5.

Beste Art und Weise zum Durchführen der Erfindung

Bezüglich der Figuren 1 und 2 ist eine Kapillarkassette 10 in einer Ausrichtung zur Befestigung mit einer festen Trägerstruktur gezeigt, welche ein zylindrisches Lüftergehäuse 12 und eine vordere Trägerwand 14 aufweist. Eine Kapillarröhre 16 wird durch einen Kapillarkorb, der eine Reihe von Rippen 18 aufweist, die sich in der Ausrichtung abwechseln, in einer gewickelten Lage beibehalten. Die Kapillarkassette 10 ist an der vorderen Trägerwand 14 abnehmbar befestigt. Eine Rille 20 um das Äußere der Kapillarkassette erleichtert das Greifen des Bauglieds während des Abnehmens.
Bei der Kapillarzonenelektrophorese tritt die Molekültrennung innerhalb der Kapillarröhre 16 auf. Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, 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. Daraufhin gelangt es durch einen Anodeneinsatz 30, um mit einer Anodenelektrode 32 befestigt zu werden. Die Kapillarröhre 16 wird mit einem leitfähigen Fluid, oder Puffer, gefüllt, wonach eine kleine Menge der zu trennenden Probe an dem Einlaßende 24 entweder hydrodynamisch oder elektroosmotisch eingeführt wird. Ein DC-Potential (DC = Direct Current = Gleichstrom) von bis zu 30.000 Volt wird an der Anodenelektrode 32 angelegt, um eine elektromotorische Kraft zur Molekültrennung zu schaffen. Die Trennung ist ein Ergebnis der Unterschiede in der elektrophoretischen Beweglichkeit der Moleküle.
Eine Schutzbuchse 34, die von dem Kassettengehäuse 28 vorsteht, häust einen Anodenkontakt 36 und eine Schraubenfeder 38. Die Schraubenfeder ist metallisch und ist vorhanden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Anodenkontakt 36 und dem Anodeneinsatz 30 sicherzustellen. Beim Befestigen der Kapillarkassette 10 auf die Trägerstruktur, die vorher identifiziert wurde, wird die Schutzbuchse 34 in der Trägerwand der Struktur gleitfähig aufgenommen, wobei bewirkt wird, daß der Anodenkontakt 36 einen Kontakt mit einer Leistungsquelle herstellt.
Der Aufbau der Kapillarröhre 16 ist bekannt. Für die vorliegende Erfindung besteht die Kapillarröhre vorzugsweise aus Quarzglas. Eine Quarzglasröhre kann durch die Rippen 18 des Kapillarkorbs in die dargestellte Spirallage gebracht werden, eine derartige Röhre ist jedoch durch eine Speicherwirkung gekennzeichnet, welche 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 auf, diese Abmessungen stellen jedoch kein Merkmal dar. Die Rippen 18 des Kapillarkorbs nehmen Quarzglas-Kapillarröhren mit einer Länge von 20 cm bis 1 Meter auf. Oft ist das Quarzglas mit einem Polyimidmantel umgeben. Alternativ kann die Kapillarröhre ein starres Bauglied sein, das hergestellt ist, um in einer festen, gewickelten Lage zu bleiben.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Polyimid-ummantelte-Quarzglaskapillarröhre 16 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 den Polyimidmantel gebildet. Das Auslaßende 40 ist in das Kapillargehäuse 28 eingesetzt, wobei das Fenster entlang eines optischen Wegs ausgerichtet ist, der durch einen Aperturhalter 42, eine Aperturbefestigung mit einer Schraubenfeder 44 und ein optisches Aperturbauglied 46 geschaffen ist. Die Kombination der Aperturbefestigung und des optischen Aperturbauglieds befestigt die Kapillarröhre an der gewünschten Position. Der Aperturhalter 42 ist ein Einschnappbauglied, welches ermöglicht, daß ein Benutzer die Kapillarröhre ohne Verwendung von Werkzeug schnell ausrichtet und einklemmt. Ein vorstehendes Ende 48 des Aperturhalters 42 ist in einem Sitz 50 in dem Kassettengehäuse 28 aufgenommen. Das gegenüberliegende Ende 52 des Aperturhalters wird durch eine leichte Biegewirkung des Bauglieds selektiv von dem Kassettengehäuse gelöst. Jedes der Bauglieder 42, 44 und 46, durch die das Auslaßende 40 der Kapillarröhre festsitzt, ermöglichen den Durchgang der optischen Erfassung z.B. durch einen Ultraviolett-Absorptionsdetektor.
Neben dem Sitz 50, welcher das vorstehende Ende 48 des Aperturhalters 42 aufnimmt, befindet sich ein Vakuumtor 54, welches beim Ziehen einer Probe von dem Probengefäß 22 verwendet wird. Das Auslaßende 40 der Kapillarröhre 16 befindet sich in fluidmäßiger Verbindung mit einem Speichergefäß 56. Um das Auslaßende mit dem Speichergefäß 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.
Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, wird beim Befestigen der Kapillarröhre 10 mit der Trägerstruktur, welche das zylindrische Lüftergehäuse 12 in der vorderen Trägerwand 14 aufweist, ein Sitzstab 72 der Trägerstruktur innerhalb einer konisch aufgeweiteten 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 die Befestigung der Kapillarkassette an 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 elektrischer Verbindung mit einer 30.000-Volt-Quelle gebracht wird, und die Kapillarröhre positioniert wird, um einen Druckgaskühlfluß zu empfangen, der durch einen rotierenden Lüfter (nicht gezeigt) erzeugt wird.
Wie es am besten in Fig. 2 zu sehen ist, weist das zylindrische Lüftergehäuse 72 eine vorstehende Wand 80 auf, welche sich in die Kapillarkassette erstreckt, um die Kapillarröhre zu umgeben. Der rotierende Lüfter erzeugt einen Druckluftstrom, welcher in die Kapillarzone eintritt, die durch die vorstehende Wand 80 und die konisch aufgeweitete Wand 74 definiert ist. Der Gasstrom stellt bezüglich der Kapillarröhre einen transversalen Fluß dar. Das heißt, daß die Hauptrichtungskomponente des Gasflusses durch die Kapillarre ist. 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.
Der Kapillarkorb, welcher die Kapillarröhre trägt, ist in den Fig. 4 bis 6 gezeigt. Ein Rippenhaltebauglied 86 ist durch Schrauben (nicht gezeigt) an dem Kassettengehäuse 28 befestigt. Alternativ kann das Kassettengehäuse gegossen werden, um den Aufbau des Rippenhaltebauglieds derart zu schaffen, daß ein einheitlicher Aufbau geschaffen wird. Das Rippenhaltebauglied 86 weist eine Mittelbohrung 88 auf, welche den Sitzstab 72 der Trägerstruktur, der im Phantom gezeigt ist, aufnimmt, wenn das Kassettengehäuse 28 an der Trägerstruktur befestigt wird. Eine Befestigungsapertur 90 innerhalb des Kassettengehäuses erlaubt Zugang zu dem Sitzstab 72, um das Kassettengehäuse mit der Trägerstruktur zu verriegeln.
Das Rippenhaltebauglied 86 definiert die konisch aufgeweitete Wand 74, die oben beschrieben wurde. Während eines elektrophoretischen Prozesses tritt Druckgas von der Trägerstruktur in das Kassettengehäuse 28 ein, um die Kapillarröhre zu kühlen. Die Form der Wand 74 bewirkt eine kleinere Umlenkung des Gasflusses, während sich das Gas durch die Kapillarregion bewegt. Gasmoleküle, die durch Kontakt mit einer ersten Schleife der spiralförmig gewickelten Kapillarröhre erwärmt werden, werden durch die Ablenkungsoberfläche der konisch aufgeweiteten Wand 74 nach außen gezwungen, um nicht mit nachfolgenden Schleifen in Kontakt zu kommen. Diese Konstruktion fördert die Gleichmäßigkeit der Kühlung entlang der gesamten Kapillarröhre.
Das Rippenhaltebauglied 86 weist eine Reihe von flachen Aussparungen 92 und tiefen Aussparungen 94 auf. Die flachen Aussparungen 92 wechseln sich mit den tiefen Aussparungen 94 ab, wie es auch bei den nach innen gerichteten Rippenbaugliedern 96 und den nach außen gerichteten Rippenbaugliedern 98 der Fall ist, welche in den Aussparungen 92 und 94 getragen werden.
Verschiedene Ansichten eines nach außen gerichteten Rippenbauglieds 98 sind in den Fig. 7 bis 9 gezeigt. Das Rippenbauglied 98 weist einen Fußabschnitt 100 auf, welcher, wenn er zwischen dem Rippenhaltebauglied 86 und dem Kassettengehäuse 98 gehalten wird, das Rippenbauglied 98 auf der Position befestigt. Die Basis weist einen Fortsatz 102 auf, welcher der Kontur des Rippenhaltebauglieds folgt. Die radial nach innen gerichtete Oberfläche des Rippenbauglieds 98 weist eine Reihe von Kerben 104 auf. Jede Kerbe 104 ist angepaßt, um eine Schleife der Kapillarröhre aufzunehmen.
Ebenso weist das nach innen gerichtete Rippenbauglied der Fig. 10 bis 12 einen Fußabschnitt 106, einen Basisfortsatz 108 und eine Mehrzahl von Kerben 110 auf, um eine Schleife einer Kapillarröhre frei aufzunehmen. Im Gegensatz zu den Kerben der nach außen gerichteten Rippenbauglieder 98 befinden sich die Kerben 110 des Rippenbauglieds 96 auf einer Oberfläche, welche der Achse der Spirale, die durch die Kapillarröhre gebildet ist, zugewendet ist.
Im Betrieb ist das Auslaßende einer Kapillarröhre 16 in das Kassettengehäuse 28 eingesetzt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Wie vorher bemerkt wurde, ist die Quarzglasröhre durch eine Speicherwirkung charakterisiert, welche die Rückkehr der Kapillarröhre in eine im allgemeinen gerade Lage erzwingt. Die Elastizität der Kapillarröhre wird verwendet, um die Röhre in einer Spiralkonfiguration beizubehalten. Die Kapillarröhre läuft abwechselnd radial innen und radial außen bezüglich der Rippen 18. Die Tendenz der Kapillarröhre 16 sich auszubreiten, befestigt tatsächlich die Kapillarröhre in der Spiralkonf iguration. Das Einlaßende 24 der Kapillarröhre wird dann in die Bohrung 26 mit kleinem Durchmesser des Kassettengehäuses eingesetzt.
Etwa 3 cm von dem Auslaßende der Kapillarröhre 16 ist ein Fenster durch die Polyimidummantelung gebildet. Das Auslaß ende ist in das Kassettengehäuse 28 eingesetzt, wobei das Fenster gemäß einem optischen Weg, der durch den Aperturhalter 42 geschaffen ist, ausgerichtet ist. Der Einschnapphalter 42 befestigt gleichzeitig die Kapillarröhre mit dem Kassettengehäuse und richtet das Röhrenfenster aus, um den Molekülfluß durch die Kapillarröhre zu erfassen. Das Kassettengehäuse 28 wird dann gegen die vordere Wand 14 der Trägerstruktur gedrückt und der Vierteldrehungs-Riegelknopf klemmt die Kapillarkassette 10 auf Position. Dabei wird der Anodenkontakt 36 mit einer Leistungsquelle elektrisch verbunden. Ferner wird der optische Detektor der Trägerstruktur positioniert, um einen optischen Lesestrahl durch den Aperturhalter 42 zu richten, wobei der rotierende Lüfter einen kühlenden Gasfluß, vorzugsweise Luft, quer zur Kapillarröhre 16 richten kann, der durch die sichelförmigen Öffnungen 84 in der vorderen Wand 14 zurückkehrt
Die offene Hinterseite der Kapillarkassette 10 erlaubt es, daß ein Benutzer die Kapillarröhre 16 wie gewünscht wechselt. Ein Ersetzen der Kapillarröhre ist beim Verstopfen einer Röhre notwendig. Dem Benutzer ist es ferner erlaubt, die Kapillarröhre gemäß der Charakteristika einer besonderen Anwendung auszuwechseln. Es kann beispielsweise eine Kapillarröhre, welche eine Länge von 30 cm aufweist, bei einer Anwendung bevorzugt werden, während eine Länge von einem Meter bei einer zweiten Anwendung bevorzugt wird. Das selektive Auswechseln der Kapillarröhre, um einen gewünschten Durchmesser vorzusehen, ist ebenfalls möglich.

Claims

1. Eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Trennung mit folgenden Merkmalen:

einem Kassettengehäuse (28) mit Wänden, die eine Kapillarregion in denselben definieren, wobei das Kassettengehäuse angepaßt ist, um abnehmbar mit einer Trägerstruktur (14) befestigt zu sein;

einer Elektrophorese-Kapillarröhre (16);

wobei die Kapillarröhre (16) einen gewickelten Mittelabschnitt in der Kapillarregion und ein Einlaßende (24) und ein Auslaßende (40) aufweist, welche sich von der Kapillarregion erstrecken;

einer Trägereinrichtung (18), die mit dem Kassettengehäuse (28) zum Tragen der Kapillarröhre (28) in der Kapillarregion gekoppelt ist; und

einer Einrichtung zum selektiven Befestigen (76) des Kassettengehäuses an der Trägerstruktur, wobei die Trägerstruktur eine Leistungsquelle aufweist, um eine hohe elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende der Kapillarröhre zu schaffen, wobei das Kassettengehäuse und die Trägerstruktur zusammenwirkend zum Erzeugen eines elektrophoretischen Prozesses entlang der Kapillarröhre gekoppelt sind;

dadurch gekennzeichnet, daß

das Kassettengehäuse (28) eine Vorderseite und eine Hinterseite mit einer Öffnung in derselben aufweist, wobei die offene Hinterseite in angrenzender Beziehung zu der Trägerstruktur (14) steht, wenn das Kassettengehäuse an der Trägerstruktur befestigt ist, wobei die offene Hinterseite freien Zugang zu der Kapillarregion zum Ersetzen der Kapillarröhre (16) schafft.

2. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarröhre (16) ein flexibles Bauglied ist.

3. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Hinterseite positioniert ist, um einen Druckgasfluß von der Trägerstruktur (14) aufzunehmen und um dieses Gas zur Rückkehr zu der Trägerstruktur zu leiten.

4. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum lösbaren Befestigen (18) der Kapillarröhre (16) in der gewickelten Lage, wobei die Befestigungseinrichtung an dem Kassettengehäuse (28) befestigt ist.

5. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarröhre (16) ein elastisches Bauglied ist, und daß die Befestigungseinrichtung (18) für die Kapillarröhre eine Mehrzahl von Rippenbaugliedern aufweist, die in einem symmetrischen Muster angeordnet und in Kontakt mit der Kapillarröhre sind, wobei die Elastizität der Kapillarröhre eine Kraft schafft, die die Kapillarröhre zwingt, in Kontakt mit den Rippenbaugliedern zu bleiben.

6. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenbauglieder angeordnet sind, um eine Kreiskonfiguration zu definieren, wobei jedes Rippenbauglied eine Mehrzahl von Kerben (104 und 110) aufweist, die sich entlang einer Seite erstrecken, die im allgemeinen mit der Richtung der Achse der Kreiskonfiguration übereinstimmt, wobei die Kerben angepaßt sind, um Schleifen der Kapillarröhre (16) aufzunehmen, um eine Spirale zu bilden.

7. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einige (96) der Rippenbauglieder die Kerben auf einer radial nach innen gerichteten Seite des Rippenbauglieds und einige (98) die Kerben auf einer radial nach außen gerichteten Seite aufweisen.

8. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ein einzelnes Klemmgerät (76) ist.

9. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmgerät (76) ein drehbares Verriegelungsgerät ist.

10. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarröhre (16) durch die Trägereinrichtung (18) gewickelt ist, um eine Spiralkonfiguration zu bilden.

11. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung (18) eine Mehrzahl von beabstandeten Rippen (96 und 98) aufweist, die um die Achse der Spiralkonfiguration symmetrisch angeordnet sind.