-
Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren, die für eine biochemische
Analyse geeignet sind. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine hochautomatisierte
Kapillarelektrophoresevorrichtung für die gleichzeitige Analyse
mehrerer Proben und Verfahren zur Verwendung einer solchen Vorrichtung,
insbesondere eine Kapillararrayanordnung zur Verwendung in einer
solchen Vorrichtung.
-
Die
Kapillarelektrophorese (CE) ist eine leistungsfähige analytische Trenntechnik,
die den inhärent
hochauflösenden,
jedoch typischerweise arbeitsaufwändigen Elektrophoreseverfahren
Geschwindigkeit, eine (Quantifizierbarkeit und eine Reproduzierbarkeit
verleiht und diese automatisiert (z.B. Capillary Electrophoresis
Theory and Practice, Grossman und Colburn, Hrsg., Academic Press (1992)).
Während
bei frühen
Kapillarelektrophoresesystemen nur ein einzelnes Kapillarröhrchen genutzt wurde,
wurden Mehrfachkapillarsysteme entwickelt, um einen erhöhten Durchsatz
bereitzustellen (z.B. Mathies et al., US-Patent 5,274,240; Dovichi
und Zhang, US-Patent 5,4:39,578; Kambara, US-Patent 5,516,409; Takahashi
et al., Anal. Chem., 66, 1021–1026
(194)). Solche Mehrfachkapillar-CE-Systeme sind insbesondere zur
Verwendung bei DNA-Sequenzierprojekten in großem Maßstab attraktiv.
-
Bestehende
Mehrkanalkapillarelektrophoresesysteme weisen jedoch mehrere signifikante
Mängel
auf, die deren Nutzen beschränken,
insbesondere für
Anwendungen, die einen hohen Grad an Automatisierung, Durchsatz,
Detektionsempfindlichkeit und Zuverlässigkeit erfordern. Beispielsweise
stellen bestehende Systeme keine Hüllflussdetektionsküvette bereit,
bei der ein Kapillararray durch einen Anwender ohne aufwändiges Zerlegen
der Küvette
ersetzt werden kann. Darüber
hinaus stellen bestehende Systeme keine Hüllflussdetektionsküvette bereit, bei
der frische Trennmedien und/oder Kapillarwaschlösungen in Auslässe der
Kapillarröhrchen
unter hohem Druck eingeführt
werden können.
Folglich besteht ein kontinuierlicher Bedarf für eine automatisierte Mehrkanalkapillarelektrophoresevorrichtung, welche
diese Merkmale umfasst.
-
US 5,605,666 beschreibt
eine Anordnung mit einem Kapillareinlassträger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
-
EP 0 723 149 beschreibt
eine Anordnung mit einem Auslassträger, der eine Plattform mit
einer Trägeroberfläche umfasst.
-
EP-A-1
110 080, bei der es sich um die Stammanmeldung der vorliegenden
Anmeldung handelt, betrifft eine Vorrichtung, die eine solche Küvette umfasst.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen anderen Aspekt, nämlich eine
Kapillararrayanordnung mit einer Mehrzahl von Kapillaren.
-
Erfindungsgemäß wird eine
Kapillararrayanordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 23
oder 24 bereitgestellt.
-
Im
Gebrauch kann der Auslassträger
in einen Aufnahmeschlitz einer Küvette
eingesetzt werden, wobei die Kapillarauslässe in einem Spaltbereich in
der Nähe
einer Detektionszone positioniert sind. Der Einlassträger kann
mit einem Rahmenelement ausgerichtet werden, so dass die Kapillaren
relativ zu Probenbehältern
angeordnet werden.
-
Diese
und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden,
lediglich beispielhaft, unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung,
die folgenden Zeichnungen und die beigefügten Ansprüche besser verständlich.
-
1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Kapillararrayanordnung
mit einem Auslassträger
im Vordergrund.
-
2 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Kapillararrayanordnung
mit einem Einlassträger
im Vordergrund.
-
3 zeigt
einen Querschnitt eines bevorzugten Kapillarröhrchens.
-
4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Einlassträgers.
-
5 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Einlassträgers, wobei
der Einlassträger
bezüglich
eines Rahmenelements ausgerichtet ist.
-
6 zeigt
eine Seitenansicht eines bevorzugten Einlassträgers.
-
7 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Auslassträgers.
-
8a, 8b und 8c zeigen
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Plattformabschnitts
eines bevorzugten Auslassträgers.
-
9a und 9b zeigen
eine Seitenansicht eines Plattformabschnitts eines bevorzugten Auslassträgers.
-
10 zeigt
eine Seitenansicht eines alternativen Plattformabschnitts eines
bevorzugten Auslassträgers.
-
11 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Küvette mit einem Aufnahmeschlitz im
Vordergrund.
-
12 zeigt
eine Seitenansicht einer bevorzugten Küvette.
-
13 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Küvette mit einem Spaltbereich
im Vordergrund.
-
14 zeigt
eine Vorderansicht einer bevorzugten Küvette, die sich in einem Klemmblock
befindet.
-
15 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten vorderen Installationsblocks.
-
16 zeigt
eine aufgeschnittene Ansicht eines bevorzugten vorderen Installationsblocks
und einer Küvette,
die sich hinter dem vorderen Installationsblock befindet.
-
17 zeigt
einen Querschnitt einer bevorzugten zusammenwirkenden Kombination
aus einem Auslassträger,
einem vorderen Installationsblock und einer Küvette.
-
18 zeigt
einen Querschnitt durch den vorderen Installationsblock von 17.
-
19 zeigt
einen Querschnitt durch den Küvetten-
und Plattformabschnitt des Auslassträgers von 17.
-
20 zeigt
eine Durchsicht eines bevorzugten hinteren Installationsblocks.
-
Nachstehend
wird detailliert auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen
veranschaulicht sind. Während
die Erfindung im Zusammenhang mit diesen bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben ist, sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht
auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
Die Erfindung soll im Gegenteil Alternativen, Modifizierungen und Äquivalente
umfassen, die von der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen umfasst
sind.
-
Allgemein
betrifft die vorliegende Erfindung eine Kapillararrayanordnung für eine Mehrkanalkapillarelektrophoresevorrichtung,
welche die Kapillararrayanordnung und eine Küvettenanordnung zur Verwendung
in einem Hüllflussdetektionssystem
umfasst, wobei die Kapillararrayanordnung zum lösbaren Einsetzen in die Küvettenanordnung
angepasst ist, derart, dass die Kapillararrayanordnung von einem
Anwender einfach ersetzt werden kann. Darüber hinaus ist die Küvette angepasst,
einen Hochdruckstrom eines Fluids durch die Küvette in Auslässe der
Kapillarröhrchen
zum Füllen
der Kapillarröhrchen
mit frischem Trennmedium und/oder Waschlösungen zu ermöglichen.
-
I. Definitionen
-
Falls
nichts anderes angegeben ist, sollen die folgenden Begriffe und
Ausdrücke,
die hier verwendet werden, die folgenden Bedeutungen haben:
„Hüllflussdetektionssystem" steht für ein Detektionssystem,
bei dem eine Probe außerhalb
einer Trennkapillare erfasst wird, nachdem sie von einem Auslass
einer solchen Kapillare durch einen Fluss eines „Hüllfluids" in eine Detektionszone transportiert
worden ist (z.B. Cheng und Dovichi, Science 242, 562–564 (1988));
Kambara und Takahashi, Nature 361, 565–566 (1993)). Das Hüllfluid
kann jedwedes Fluid sein, das eine Probe transportieren kann, die aus
dem Kapillarauslass eluiert. Bevorzugte Hüllfluide umfassen wässrige Puffer
sowohl mit als auch ohne darin gelösten Polymeren. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Hüllfluid das Trennmedium, das
verwendet wird, um die elektrophoretische Trennung in den Kapillarröhrchen zu
bewirken, z.B. eine fließfähige Lösung, die
ein unvernetztes Polymer enthält.
-
„Trennmedium" bezieht sich auf
ein Medium, das sich innerhalb des Lumens eines Kapillarröhrchens
befindet, und in dem eine elektrophoretische Trennung durchgeführt wird.
Beispiele für
Trennmedien umfassen vernetzte Gele, unvernetzte Polymerlösungen oder
polymerfreie Lösungsmittel,
wie z.B. gepuffertes Wasser. Gegebenenfalls können Trennmedien Denaturierungsmittel
wie z.B. Detergenzien, wie z.B. SDS, oder organische Stoffe, wie
z.B. Harnstoff, Formamid oder Pyrrolidinon, umfassen.
-
II. Kapillararrayanordnung
-
Die
erfindungsgemäße Kapillararrayanordnung
stellt ein Mittel zum Anordnen eines Arrays von Kapillarelektrophoreseröhrchen in
einem automatisierten Mehrkanalkapillarelektrophoresesystem bereit.
Insbesondere ermöglicht
die Kapillararrayanordnung, (1) dass der Kapillararray leicht von
dem Kapillarelektrophoresesystem entfernt und in dieses eingesetzt
werden kann, z.B. um ein Ersetzen der Kapillarröhrchen zu erleichtern, (2)
dass eine Grenzfläche zwischen
den Kapillarröhrchen
und einem Hüllflussdetektionssystem
bereitgestellt wird, (3) dass die Ausrichtung der Kapillarauslässe mit
einem optischen Detektionssystem erleichtert wird und (4) dass eine
Ausrichtung der Kapillareinlässe
mit Probenbehältern
bewirkt wird.
-
Im
Allgemeinen umfasst die erfindungsgemäße Kapillararrayanordnung (1)
eine Mehrzahl von Kapillarröhrchen,
(2) einen Einlassträger
zum Stützen
von Einlassenden der Kapillaren, ausgerichtet mit einer Mehrzahl
von Probenbehältern,
und (3) einen Auslassträger
zum Stützen
von Auslassenden der Kapillaren und zum Anordnen solcher Auslassenden
bezüglich
eines Hüllflussdetektionssystems.
Die 1 und 2 zeigen perspektivische Ansichten einer
bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kapillararrayanordnung
mit 104 Kapillarröhrchen 5,
einem Einlassträger 10 und
einem Auslassträger 15.
-
1. Kapillaren
-
Die
Kapillaren der vorliegenden Erfindung sind Röhrchen oder Kanäle oder
eine andere Struktur, die ein Volumen eines Trennmediums, das zur Durchführung einer
elektrophoretischen Trennung geeignet ist, aufnehmen können. Die
Geometrie einer Kapillare kann stark variieren und umfasst Röhrchen mit
kreisförmigen,
rechteckigen oder quadratischen Querschnitten, Kanäle, Rillen,
Platten und dergleichen und diese können mit einem breiten Bereich bekannter
Technologien hergestellt werden. Ein wichtiges Merkmal einer Kapillare
zur Verwendung in der Erfindung ist das Verhältnis der Oberfläche zu dem
Volumen des Kapillarlumens. Hohe Werte dieses Verhältnisses
erlauben eine effiziente Abführung der
Joule'schen Wärme, die
in dem Trennmedium während
der Elektrophorese erzeugt wird. Vorzugsweise werden Verhältnisse
im Bereich von etwa 0,4 bis 0,04 μm–1 eingesetzt.
Diese Verhältniswerte
entsprechen den Verhältnissen
der Oberfläche
zu dem Volumen röhrenförmiger Kapillaren
mit kreisförmigen Querschnitten
mit Innendurchmessern im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm.
-
Vorzugsweise
sind Kapillaren zur Verwendung in der Erfindung aus Silica, Quarzglas,
Quarz, Glas auf Silikatbasis, wie z.B. Borosilikatglas, Phosphatglas,
Aluminiumoxid-enthaltendem Glas oder anderen Silica-artigen Materialien,
oder aus Kunststoffen, wie z.B. Polycarbonat oder Acryl, hergestellt.
-
Wenn
die Kapillaren in Form von diskreten Kapillarröhrchen, wie z.B. Quarzglas-Kapillarröhrchen,
vorliegen, werden die Außenoberflächen der Kapillaren
vorzugsweise mit einem Material beschichtet, um die Kapillaren vor
einem Bruch zu schützen,
z.B. mit einer Polyimid-, Teflon-, Acryl- oder anderen Polymerbeschichtung
(z.B. Polymicro Technologies, AZ). Wie es nachstehend detaillierter
diskutiert wird, sollte jedoch dann, wenn die Kapillaren eine Beschichtung
oder Umhüllung
auf ihren Außenwänden aufweisen,
und die Eigenschaften der Beschichtung derart sind, dass die Beschichtung
den Detektionsvorgang stört,
wie z.B. dann, wenn eine Fluoreszenzdetektion verwendet wird und
das Beschichtungsmaterial fluoresziert, die Beschichtung angrenzend
an die Kapillarauslässe
z.B. mittels Laserabtragung entfernt werden.
-
Unter
Bezugnahme auf die 3 sind die Kapillarröhrchen einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
durch ein Lumen 20 mit einem Innenradius r1,
eine Wand 25 mit einer Dicke r2–r1, eine äußere Beschichtung 30 mit
einer Dicke von r3–r2 und
eine Länge
L gekennzeichnet. Vorzugsweise liegt der Innenradius zwischen etwa
5 μm und
100 μm,
die Wand weist eine Dicke zwischen etwa 20 μm und etwa 150 μm auf und
die äußere Beschichtung weist
eine Dicke zwischen etwa 2 m und 10 μm auf. Alternativ kann der Innenradius 20 bis
200 μm betragen.
Bevorzugte äußere Beschichtungen
umfassen Polyimid, Teflon, Acryl und dergleichen. Die bevorzugte
Länge der
Kapillarröhrchen,
die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wird von der Geschwindigkeit
und der Auflösung
der Trennung abhängen,
die bei einer bestimmten Anwendung erforderlich sind. Im Allgemeinen
wird die Auflösung
mit zunehmender Kapillarlänge
erhöht,
während
die Geschwindigkeit der Trennung vermindert wird. Typischerweise
werden die Kapillaren jedoch eine Länge zwischen etwa 10 cm und
100 cm aufweisen.
-
Zur
Erhöhung
des Durchsatzes der Kapillarelektrophoresevorrichtung der vorliegenden
Erfindung wird eine Mehrzahl von Kapillaren verwendet. Es werden
vorzugsweise zwischen etwa 10 bis 1000 Kapillaren und mehr bevorzugt
zwischen etwa 20 und 200 Kapillaren verwendet.
-
Die
Kapillaren können
mehrere einzelne Kapillarröhrchen
sein, wie es in den 1 und 2 gezeigt
ist, oder sie können
zu einem monolithischen Substrat ausgebildet sein, z.B. in einer
mikrobearbeiteten Vorrichtung (z.B. Soane und Soane, US-Patent 5,750,015,
und Mathies et al., Analytical Chemistry, 69, 2181–2186 (1997)).
Vorzugsweise sind die Kapillarröhrchen
in der vorliegenden Erfindung einzelne Kapillarröhrchen, die aus Quarzglas ausgebildet
sind und eine äußere Oberfläche aufweisen,
die mit einer Polyimidbeschichtung beschichtet ist.
-
2. Einlassträger
-
Der
Einlassträger
der erfindungsgemäßen Kapillararrayanordnung
dient zur Positionierung der Kapillareinlässe ausgerichtet mit Probenbehältern, die
zu analysierende Proben enthalten. Eine solche Ausrichtung ist erforderlich,
um eine effiziente und reproduzierbare Injektion von Proben in jede
Kapillare des Kapillararrays zu bewirken.
-
Die 4 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines Einlassträgers 10 der
vorliegenden Erfindung, der darin montierte Kapillarröhrchen 5 umfasst.
Der Einlassträger
dieser bevorzugten Ausführungsform
umfasst einen Körper 35,
Ausrichtungsmerkmale 40 und 45 und obere 55 und
untere 50 Kapillarausrichtungsrillen.
-
Die
Ausrichtungsmerkmale 40 und 45 dienen zur Ausrichtung
des Einlassträgers
bezüglich
Probenbehältern,
die zu analysierende Proben enthalten. Insbesondere dienen die Ausrichtungsmerkmale 40 zur
Ausrichtung des Einlassträgers
bezüglich
einer Kontaktoberfläche 41 im
Zusammenhang mit den Probenbehältern 70,
und die Ausrichtungsmerkmale 45 dienen zur Führung des
Einlassträgers
in eine geeignete Position bezüglich
der Probenwells. Die Ausrichtungsmerkmale 40 legen die
Länge der
Kapillarröhrchen
fest, die in die Probenwells eintreten. Die 5 zeigt
den Einlassträger 10,
der in Rahmenelemente 65 eingepasst ist, mit denen sich
die Ausrichtungsmerkmale 45 im Eingriff befinden.
-
Die
Ausrichtungsrillen 50 und 55 dienen zum Halten
der Einlässe 60 der
Kapillaren 5 in einer definierten und feststehenden Position
bezüglich
des Körpers 35 des
Einlassträgers.
Vorzugsweise weisen die Ausrichtungsrillen eine V-Form auf, um die
Kapillarröhrchen
genauer darin anzuordnen. Der Abstand der Rillen kann jedweder Abstand
sein, der zu einem Abstand der dazugehörigen Probenbehälter passt. Es
ist jedoch bevorzugt, dass der Abstand der Rillen ein ganzzahliger
Bruchteil von 9 mm ist, um eine Ausrichtung einer Mehrkanalpipette
sowohl mit den Probenbehältern,
die in einer herkömmlichen 96 Well-Mikrotiterplattenkonfiguration
angeordnet sind, als auch mit den Kapillareinlässen zu bewirken. Folglich
sind Beispiele für
bevorzugte Abstände
9 mm, 9/2 mm, 9/3 mm, usw. Die Ausrichtungsrillen des in der 4 gezeigten
Einlassträgers
weisen eine zweireihige Konfiguration auf, die eine obere Reihe
von V-Rillen 55 und eine untere Reihe von V-Rillen 50 aufweist. Diese
mehrreihige Konfiguration ist vorteilhaft, da sie es ermöglicht,
dass mehr Wells in einer gegebenen linearen Abmessung angeordnet
werden können. Dies
ist wichtig, da der maximale Abstand der Kapillareinlässe durch
den Abstand der Kapillarauslässe beschränkt ist,
und der Abstand der Kapillarauslässe wird
typischerweise so klein wie möglich
gemacht, um die Probendetektion zu erleichtern. Darüber hinaus
erleichtert die mehrreihige Anordnung den Zugang zu Probenwells
durch eine Probenabgabevorrichtung, wie z.B. einer robotisch gesteuerten
Mikropipette.
-
Um
die Kapillareinlässe
in den Ausrichtungsrillen 50 und 55 zu fixieren,
werden vorzugsweise Abschnitte der Kapillaren angrenzend an die
Einlässe mit
einem Einbettungsmittel (nicht gezeigt) in den Ausrichtungsrillen
eingebettet. Besonders bevorzugte Einbettungsmittel umfassen Epoxy-
und Silikonhaftmittel.
-
Wie
es am deutlichsten in der 6 veranschaulicht
ist, sind die Kapillareinlässe
so in dem Einlassträger
angeordnet, dass die Kapillareinlässe 60 von dem Körper des
Einlassträgers
abgewandt gehalten sind, um das Einsetzen der Einlässe in die Probenbehälter 70 zu
erleichtern.
-
3. Auslassträger
-
Der
Auslassträger
der vorliegenden Erfindung übt
eine Anzahl wichtiger Funktionen aus, einschließlich (1) eine Ausrichtung
der Kapillarauslässe bezüglich eines
optischen Detektionssystems, (2) eine Ausrichtung der Kapillarauslässe bezüglich eines
Hüllfluss-Fluidabgabesystems,
so dass ein Hüllfluid
Probenmaterial von den Kapillarauslässen in einen Hüllflussstrom
transportiert, (3) die Erzeugung einer druckdichten Abdichtung zwischen
den Kapillarröhrchen
des Kapillararrays und dem Hüllfluss-Strömungsabgabesystem
und (4) eine Bereitstellung eines Mechanismus, durch den die Kapillaren
einfach von einem Anwender ersetzt werden.
-
Ein
bevorzugter Auslassträger 15 der
vorliegenden Erfindung ist in den 7 bis 10 gezeigt.
Die Hauptkomponenten dieses bevorzugten Auslassträgers umfassen
eine Basis 75 und eine Plattform 80. Die Basis 75 umfasst
Führungslöcher 85,
in die Führungsstifte
(nicht gezeigt) eingesetzt werden können, um den Auslassträger bezüglich einer
Küvettenanordnung
zu positionieren. Die Basis umfasst ferner Befestigungsmittel 90,
um den Auslassträger
sicher an der Küvettenanordnung
zu befestigen und eine druckdichte Abdichtung zwischen der Küvettenanordnung
und dem Auslassträger
zu erzeugen. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Befestigungsmitteln
um Edelstahl-Flügelschrauben. Eine
Vorderfläche 95 der
Basis umfasst ferner ein Abdichtungselement 100 zur Bildung
einer druckdichten Abdichtung zwischen dem Auslassträger und der
Küvettenanordnung,
an die der Auslassträger passt,
so dass die Plattform 80 von dem Abdichtungselement umgeben
ist. Das Abdichtungsmittel ist vorzugsweise ein O-Ring, der aus
einem elastomeren Polymer, z.B. einem Ethylen-Propylen- Kautschuk, oder einem
Fluorelastomer, z.B. Viton, ausgebildet ist. Der O-Ring befindet
sich in einer O-Ring-Ausrichtungsrille 106, um den O-Ring
bezüglich
der Plattform genau anzuordnen.
-
Details
der Plattform 80 des bevorzugten Auslassträgers sind
in den 8 bis 10 gezeigt. Die
Plattform 80 umfasst eine Trägeroberfläche 105, die Rillen 110 umfasst,
die darauf angeordnet sind, um die Kapillarauslässe 61 bezüglich der
Plattform und untereinander genau zu positionieren. Wie dies bei
dem Einlassträger
der Fall war, werden die Kapillaren mit einem Einbettungsmaterial
(nicht gezeigt) vorzugsweise in die Rillen des Auslassträgers eingebettet.
Vorzugsweise hält
die Plattform die Kapillarauslässe 61 in
einem linearen Array, so dass sich die Kapillarauslässe auf
einer Linie senkrecht zu einer Längsachse
der Kapillarauslässe
befinden. Diese Anordnung stellt eine gleichzeitige „Seiten"-Beleuchtung einer
Detektionszone in der Nähe
der Kapillarauslässe
unter Verwendung eines einzelnen stationären Lichtstrahls bereit.
-
Die
Plattform 80 umfasst ferner Führungsschienen 125 und
abgeschrägte
Merkmale 130 und 135, die einem glatten Einsetzen
der Plattform in einen Aufnahmeschlitz einer Küvettenanordnung dienen. Wie
es am deutlichsten in der 19 gezeigt
ist, dienen die Führungsschienen
ferner der Festlegung eines oberen Strömungswegs 140 und
eines unteren Strömungswegs 145 über und
unter der Trägeroberfläche 105 der
Plattform, wenn die Plattform in einen Aufnahmeschlitz 190 der
Küvette 150 eingesetzt wird.
Die Führungsschienen 125 umfassen
eine Bodenoberfläche 155 für einen
Kontakt mit einer Innenoberfläche 160 der
Küvette.
Um ein starres Positionieren der Plattform innerhalb der Küvette sicherzustellen,
sollten die Konturen der Bodenoberfläche 155 derart sein,
dass die Bodenoberfläche über einem
wesentlichen Abschnitt der Länge
der Führungsschiene
in engem Kontakt mit der Innenoberfläche 160 der Küvette steht.
-
Während die
Figuren nur zwei Führungsschienen
zeigen, und zwar eine auf jeder Kante der Plattform, können mehr
Führungsschienen
verwendet werden, z.B. eine oder mehrere zentrale Führungsschiene(n),
die entlang des oberen und/oder unteren Mittelabschnitts der Plattform
parallel zu den peripheren Führungsschienen 125 verläuft bzw.
verlaufen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die oberen
oder unteren zentralen Schienen aus einem elastischen Material hergestellt,
so dass die Schienen zu einem sicheren Sitz der Plattform in dem Aufnahmeschlitz
führen.
Diese zusätzlichen
Schienen können
dazu dienen, ein Verkrümmen
der Plattform zu hemmen, wenn sich diese in dem Aufnahmeschlitz
befindet. Ein solches Verkrümmen
könnte nachteilig
sein, weil es einen Mangel an Einheitlichkeit des Flusses des Hüllfluids über die
Plattform und einen Verlust an optischer Ausrichtung der Ka pillarauslässe verursachen
könnte,
insbesondere wenn die Breite der Plattform vergrößert wird.
-
Wie
es am deutlichsten in den 9 und 10 veranschaulicht
ist, umfasst eine obere Fläche 165 der
Führungsschiene
vorzugsweise ein oder mehrere Biegemerkmal(e) 170 zur Erzeugung
einer Druckkraft zwischen der Innenoberfläche 160 des Aufnahmeschlitzes
der Küvette
und der Plattform, wodurch die Plattform innerhalb des Aufnahmeschlitzes
feststehend positioniert wird. Das Biegemerkmal 170 der
bevorzugten Ausführungsform
umfasst eine zusammendrückbare
Vorwölbung,
die sich auf der oberen Fläche 165 der
Führungsschiene
befindet. Dieses Biegemerkmal kann durch Formen oder durch Bearbeiten
der oberen Fläche
der Führungsschiene
gebildet werden.
-
Zur
Erleichterung des Einsetzens der Plattform 80 in den Aufnahmeschlitz 190 der
Küvette 150 können die
Führungsschienen 125 ferner
abgeschrägte
Merkmale 130 und 135 umfassen. Diese abgeschrägten Merkmale
dienen zur Führung
der Plattform in den Aufnahmeschlitz, so dass eine reduzierte Wahrscheinlichkeit
besteht, dass die Kapillarauslässe
während
des Einsetzens des Auslassträgers
in den Aufnahmeschlitz fehlpositioniert oder zerbrochen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform,
die in den 9a und 9b gezeigt
ist, besteht das abgeschrägte
Merkmal aus einer oberen abgeschrägten Oberfläche 135 und einer
unteren abgeschrägten
Oberfläche 130.
Ein Winkel θ1 zwischen der Bodenoberfläche 155 und
der unteren abgeschrägten
Oberfläche 130 und
ein Winkel θ2 zwischen der oberen Fläche 165 und der oberen
abgeschrägten
Oberfläche 135 liegt
vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 10 und 80°. Mehr bevorzugt liegt θ1 zwischen etwa 20 und 70° und θ2 zwischen
etwa 20 und 70°.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
des Plattformabschnitts des in der 10 gezeigten
Auslassträgers
ist die Plattform in einen ersten Abschnitt 80a und einen
zweiten Abschnitt 80b unterteilt, wobei der erste und der
zweite Abschnitt durch die Kapillarröhrchen selbst verbunden sind.
Bei dieser Konfiguration wirken die Kapillarröhrchen als flexibles Gelenk,
dass es dem zweiten Abschnitt 80b ermöglicht, bei einer geringeren
Beeinträchtigung
durch die Basis 75 oder den ersten Abschnitt 80a sich
selbst in dem Aufnahmeschlitz auszurichten, wodurch die Positionierung
der Plattform in dem Aufnahmeschlitz erleichtert wird.
-
II. Küvettenanordnung
-
Die
Küvettenanordnung
der vorliegenden Erfindung stellt eine Hüllflussdetektionszelle bereit,
die zusammen mit dem Auslassträger
der Kapillararrayanordnung dahingehend wirkt, dass eine einfache Entfernung
und ein einfaches Einsetzen des Kapillararrays bereitgestellt werden.
Insbesondere stellt die Küvettenanordnung
(1) eine Detektionszone, innerhalb derer gleichzeitig optische Messungen
von Material durchgeführt
werden, das von Auslässen
einer Mehrzahl von Kapillarelektrophoreseröhrchen mit einem Minimum an
Lichtstreuung oder anderen nicht-idealen optischen Vorgängen eluiert,
(2) eine Hüllflusszelle,
die Mittel zur Bereitstellung eines Hüllfluids umfasst, (3) Mittel
zum Einführen
von Fluiden in die Kapillarauslässe
unter hohem Druck, z.B. zum Waschen des Inneren der Kapillarröhrchen und/oder zum
Einführen
von frischen elektrophoretischen Trennmedien in die Kapillarröhrchen,
und (4) Mittel zum lösbaren
Montieren der Kapillararrayanordnung in der Küvettenanordnung bereit.
-
Im
Allgemeinen umfasst eine Küvettenanordnung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung (1) eine Küvette zum Aufnehmen des Auslassträgers des
Kapillararrays, innerhalb derer optische Messungen durchgeführt werden,
(2) einen Klemmblock zur Bereitstellung einer Stütze für die Küvette und (3) einen Installationsblock mit
dazugehörigen
Fluideinrichtungen zum Leiten von Fluiden in die Küvette und
aus der Küvette.
-
1. Die Küvette
-
Eine
Küvette 180 der
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist in den 11 bis 13 gezeigt.
Die Küvette 180 umfasst
einen Körper 185, einen
Aufnahmeschlitz 190 zur lösbaren Aufnahme der Plattform 80 des
Auslassträgers 15 und
zur Bildung eines Strömungskanals 140 und 145 zusammenwirkend
damit, und einen Spaltbereich 195, innerhalb dessen eine
optische Messung durchgeführt wird.
-
In
einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Innenoberfläche 160 des
Aufnahmeschlitzes 190 so angepasst, dass sie mit den Führungsschienen 125 der
Plattform 80 so übereinstimmt,
dass dann, wenn die Plattform lösbar
in den Aufnahmeschlitz eingesetzt wird, die Plattform sicher darin
sitzt, wobei der Ausdruck „lösbar eingesetzt" oder „lösbar aufgenommen" hier bedeutet, dass
die Plattform von dem Aufnahmeschlitz der Küvette so aufgenommen wird,
dass die Plattform von einem Anwender ohne Zerlegen der Küvette oder
des Kapillararrays entfernt werden kann. Insbesondere umfasst die
Innenoberfläche 160 des
Aufnahmeschlitzes 190 eine Oberfläche zum Kontaktieren einer
Bodenoberfläche 155 der
Führungsschienen
und eine Biegekontaktoberfläche
zum Kontaktieren einer oberen Fläche 165 der
Führungsschienen
und zum Kontaktieren der Biegemerkmale 170, die sich auf
der oberen Fläche 165 der
Führungsschienen
befinden. Wenn die Plattform sicher in dem Aufnahmeschlitz sitzt,
werden der obere 140 und der untere 145 Strömungsweg
gebildet.
-
Der
Spaltbereich 195 umfasst einen Kanal, der in Fluidverbindung
mit dem Aufnahmeschlitz 190 steht. Folglich steht ein Einlassende 210 des
Spaltbereichs mit dem Aufnahmeschlitz in Verbindung und ein Auslassende 215 des
Spaltbereichs liegt distal zu dem Aufnahmeschlitz. Vorzugsweise
weist der Spaltbereich 195 eine vertikale Abmessung auf,
die kleiner ist als diejenige des Aufnahmeschlitzes, wobei die vertikale
Abmessung orthogonal zur Ebene des Arrays von Kapillarröhrchen ist.
Vorzugsweise ist die vertikale Abmessung des Spaltbereichs etwa
gleich dem Außendurchmesser
der Kapillarröhrchen.
Folglich liegt die vertikale Abmessung des Spaltbereichs typischerweise 195 zwischen
100 μm bis
etwa 1000 μm.
-
Der
Spaltbereich 195 umfasst ferner eine Detektionszone 220,
in der Proben, die aus den Auslässen
der Kapillarröhrchen
austreten, mit einem Detektor 227, wie z.B. einer Photomultiplierröhre (PMT), einer
ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD), einer Photodiode und dergleichen,
detektiert werden, und, wenn eine Fluoreszenzdetektion eingesetzt
wird, die Proben mit einem Lichtstrahl angeregt werden. Die Detektionszone
befindet sich angrenzend an die Kapillarauslässe. Der Ort der Detektionszone
bezüglich der
Kapillarauslässe
sollte weit genug von den Kapillarauslässen weg sein, so dass die
Lichtstreuung vermindert wird, die durch die Kapillarröhrchen verursacht
wird, jedoch nicht so weit von den Kapillarauslässen weg, dass Proben, die
aus den Kapillarröhrchen
austreten, durch den Hüllfluss
nicht übermäßig verdünnt und/oder
verformt werden, so dass ein Bandenprofil im Wesentlichen verzerrt
wird, was zu einem Verlust an Auflösung führt. Vorzugsweise ist die Detektionszone 220 zwischen
etwa 20 μm
und 2000 μm
von den Kapillarauslässen
entfernt und mehr bevorzugt zwischen etwa 100 und 500 μm von den
Kapillarauslässen
entfernt.
-
In
einem wichtigen Merkmal des Spaltbereichs 195 der Küvette umfasst
mindestens eine der Wände
der Küvette 180,
welche die Detektionszone 220 des Spaltbereichs umgibt,
ein Fenster, das für Licht
im Wesentlichen transparent ist, so dass eine optische Verbindung
zwischen der Detektionszone und einem Detektor bereitgestellt wird,
der sich außerhalb
der Küvette
befindet, wodurch die Detektion von Proben erleichtert wird, die
aus den Kapillarröhrchen
in den Spaltbereich austreten. Beispielsweise wie es in der 17 gezeigt
ist, enthält
eine obere Wand 225 der Küvette, welche die Detektionszone umgibt,
ein Fenster 226, das für
Licht transparent ist. Wenn eine Fluoreszenzdetektion eingesetzt
wird, ist es auch bevorzugt, dass eine Seitenwand oder beide Seitenwände der
Küvette, 230 und/oder 235,
ebenfalls ein Fenster umfassen, das für Licht transparent ist, um
das Eintreten einer Anregungsstrahlung in die Detektionszone in
der Ebene der Kapillarauslässe, wie
z.B. eines Laserstrahls oder eines anderen Lichtstrahls, zu ermöglichen,
so dass eine Fluoreszenzanregung von Proben in der Detektionszone
bewirkt wird.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die gesamte Küvette
aus einem starren, chemisch inerten und optisch transparenten Material, wie
z.B. Glas, Quarz oder Quarzglas, ausgebildet.
-
(2) Klemmblock
-
In
einem anderen signifikanten Aspekt der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Außenwände der Küvette von einem Klemmblock
gehalten. Der Zweck des Klemmblocks besteht darin, Außenoberflächen der
Küvette
zu klemmen, um ein Verkrümmen
und/oder Durchbiegen solcher Oberflächen aufgrund von hohen Drücken innerhalb
der Küvette
zu verhindern. Ein solches Verkrümmen
und/oder Durchbiegen ist bzw. sind nachteilig, da es bzw. sie zu
Zugspannungen innerhalb der Küvette,
z.B. an Ecken, führen
kann bzw. können,
die zu einem mechanischen Versagen der Küvette führen können.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Klemmblocks der vorliegenden Erfindung umfasst der Klemmblock
einen ersten Träger
zum Kontaktieren einer ersten äußeren Oberfläche der
Küvette,
einen zweiten Träger
zum Kontaktieren einer zweiten äußeren Oberfläche der
Küvette,
und eine Klammer zum Drücken
des ersten Trägers
und des zweiten Trägers
gegen die erste und die zweite äußere Oberfläche der
Küvette.
-
Eine
Vorderansicht einer Küvette 180,
die sich in einem Klemmblock 308 befindet, ist in der 14 gezeigt.
Der in der 14 gezeigte Klemmblock umfasst
einen Bodenträger 310 zum
Stützen einer
Bodenoberfläche 311 der
Küvette 180,
einen oberen Träger 325 zum
Stützen
einer oberen Fläche 312 der
Küvette
und Vorspannungsmittel 320 zum Bereitstellen einer Druckkraft
zum Zusammendrücken
des oberen Trägers,
der Küvette
und des Bodenträgers.
Vorzugsweise umfasst der obere Träger 325 ein Fenster
zum Bereitstellen einer optischen Verbindung zwischen einer Oberfläche der
Küvette und
einem Detektor und/oder einer Lichtquelle, der bzw. die sich nahe
an dem oberen Träger
befindet bzw. befinden. Beispielsweise kann der obere Träger aus
einem Glas mit Optikqualität,
wie z.B. BK7-Glas, hergestellt sein.
-
Die
Druckkraft, die durch das Vorspannungsmittel 320 bereitgestellt
wird, sollte größer sein
als die Hebekraft, die durch den inneren Betriebsdruck der Küvette erzeugt
wird. In der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform liegen typische
Druckkräfte
im Bereich von etwa 23 kg (50 Pfund) bis etwa 182 kg (400 Pfund).
-
3. Installationsblock
und dazugehörige
Fluideinrichtungen
-
In
einem weiteren wichtigen Aspekt der Küvettenanordnung der bevorzugten
Ausführungsform umfasst
die Küvettenanordnung
einen Installationsblock (1) zum Steuern des Flusses von Hüllfluiden durch
die Küvette
und (2) zum Leiten von Fluiden in die Auslässe der Kapillarröhrchen,
die den Kapillararray bilden, wie z.B. von Lösungen zum Waschen der Kapillarröhrchen und/oder
frischen Trennmedien. Der Installationsblock ist derart angeordnet,
dass er in Fluidverbindung mit dem Aufnahmeschlitz 190 und dem
Spaltbereich 195 der Küvette 180 steht.
-
Ein
bevorzugter Installationsblock gemäß der vorliegenden Erfindung
ist aus einem vorderen Installationsblock und einem hinteren Installationsblock
zusammengesetzt, wobei der vordere Installationsblock an einen Einlass 313 des
Aufnahmeschlitzes der Küvette
anstößt und mit
diesem in Fluidverbindung steht, und der hintere Installationsblock
an einen Auslass 215 des Spaltbereichs der Küvette anstößt und mit
diesem in Fluidverbindung steht.
-
Verschiedene
Ansichten eines vorderen Installationsblocks 239 einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind in den 15 und 16 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf die 15 umfasst
der vordere Installationsblock 239 eine Einlassöffnung 240,
einen Einlasskanal 245, eine vordere Kammer 250,
einen Auslasskanal 255 und eine Auslassöffnung 260. Die vordere
Kammer umfasst einen Eingangsschlitz 251 und einen Ausgangsschlitz 252.
Die Einlassöffnung 240 und
der Einlasskanal 245 dienen zum Leiten von Fluid in die
vordere Kammer 250 des vorderen Installationsblocks. Ein Einlassventil
(nicht gezeigt) kann einbezogen werden, um den Fluss von Fluid in
und durch den Einlasskanal 245 zu regulieren. Der Auslasskanal 255 und
die Auslassöffnung 260 dienen
zum Leiten von Fluid von der vorderen Kammer 250 und aus
dem vorderen Installationsblock, um das Spülen von Fluid aus der Küvette und
den dazugehörigen
Fluiddurchgängen
zu erleichtern. Ein Einlassventil (nicht gezeigt) kann einbezogen
werden, um den Fluss von Fluid in und durch den Auslasskanal zu
regulieren.
-
Die 16 zeigt
die räumliche
Beziehung zwischen der Küvette 180 und
dem vorderen Installationsblock 239. Wie es in der Figur
gezeigt ist, stößt der Eingang 313 zu
dem Aufnahmeschlitz 190 der Küvette 180 an den Ausgangsschlitz 252 der
vorderen Kammer an und ist in Fluidverbindung damit. Folglich wird
ein Fluid, das aus der vorderen Kammer 250 durch den Ausgangsschlitz 252 austritt,
in den Eingang 313 zu dem Aufnahmeschlitz 190 der
Küvette 180 eintreten.
-
Die 17 bis 19 zeigen
verschiedene Ansichten der räumlichen
Beziehung zwischen der Plattform 80 des Auslassträgers 15,
des vorderen Installationsblocks 239 und der Küvette 180 einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wenn die Plattform durch den vorderen Installationsblock
und in den Aufnahmeschlitz der Küvette
eingesetzt wird.
-
Folglich
tritt, wie es in den Figuren ersichtlich ist, Fluid in den vorderen
Installationsblock 239 durch den Einlasskanal 245 und
in die vordere Kammer 250 des vorderen Installationsblocks
ein. Es wird verhindert, dass Fluid die vordere Kammer durch den
Eingangsschlitz 251 der vorderen Kammer verlässt, und zwar
durch die Dichtung, die zwischen der vorderen Fläche 95 der Basis 75 des
Auslassträgers
und dem vorderen Installationsblock 239 ausgebildet ist.
Wie es am deutlichsten in den 18 und 19 gezeigt ist,
verlässt
das Fluid dann die vordere Kammer 250 durch den Austrittsschlitz 252 der
vorderen Kammer und tritt in den Empfangsschlitz 190 durch
den oberen 140 und den unteren 145 Strömungskanal,
die zwischen den Führungsschienen 125,
der Innenoberfläche
des Empfangsschlitzes 190 und der Trägeroberfläche 105 der Plattform 80 ausgebildet
sind, ein. Das Fluid fließt
dann aus dem Empfangsschlitz in den Spaltbereich 195 der
Küvette,
um die Auslässe 61 der
Kapillarröhrchen 5 und
aus dem Spaltbereich durch das Auslassende 215 des Spaltbereichs.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Installationsblock ferner einen hinteren Installationsblock,
der an den Auslass 215 des Spaltbereichs 195 der
Küvette 180 anstößt und mit
diesem in Fluidverbindung steht. Eine Durchsicht des hinteren Installationsblocks
einer bevorzugten Ausführungsform
ist in der 20 gezeigt. Der hintere Installationsblock 265 umfasst
eine hintere Kammer 270, einen Austrittskanal der hinteren
Kammer 275, eine Ablassventilöffnung 280 mit einem
dazugehörigen Ablassventil
(nicht gezeigt), ein Wehr 285, einen Wehrkopfraum 286,
einen Ablasskanal 290, einen Füllkanal 295 und eine
Füllöffnung 300 mit
einem dazugehörigen
Füllventil
(nicht gezeigt). Die hintere Kammer umfasst einen Eingangsschlitz 271,
der in einer Fluidverbindung mit dem Auslass 215 des Spaltbereichs 195 der
Küvette 180 steht.
Die Ablassventilöffnung
umfasst im Allgemeinen ein Ablassventil (nicht gezeigt), das sich
so darin befindet, dass der Fluss zwischen dem Kammeraustrittskanal 275 und dem
Wehr 285 gesteuert werden kann. Der Wehrkopfraum 286 ist
zur Atmosphäre
hin offen, um in dem Wehr einen Atmosphärendruck sicherzustellen. Die
hintere Kammer dient zum Leiten von Fluid, das den Spaltbereich
der Küvette
verlässt,
in den hinteren Installationsblock, so dass der Druck an den Kapillarauslässen über den
Kapillararray einheitlich ist, d.h. der Druck an jedem der Kapillarröhrchenauslässe ist
im Wesentlichen identisch. Der Austrittskanal der hinteren Kammer 275 dient
zum Leiten von Fluid aus der hinteren Kammer 270 und in
die Ablassventilöffnung 280.
-
In
einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Höhe des Wehrs 285 so
eingestellt, dass es im Wesentlichen jedweden Druckabfall zwischen
den Einlass- und Auslassenden der Kapillarröhrchen beseitigt. Dies ist
wichtig, da jedweder Druckabfall über die Kapillaren einen vom
Druck bewirkten Fluss mit einem parabolischen Strömungsprofil
verursachen kann, der zu einem wesentlichen Verlust an elektrophoretischer
Auflösung
führen kann.
Folglich wird die Höhe
des Wehrs vorzugsweise so eingestellt, dass eine hydraulische Höhe an der Spitze
des Wehrs etwa gleich einer hydraulischen Höhe des Fluids ist, in das die
Kapillareinlässe
eingetaucht sind. Unter bestimmten Umständen kann es bevorzugt sein,
die hydraulische Höhe
des Wehrs etwas kleiner einzustellen als die hydraulische Höhe an dem
Kapillareinlass, um jedweden Druck zu berücksichtigen, der durch den
Fluss des Hüllfluids
verursacht wird. Der hier verwendete Ausdruck „hydraulische Höhe" bezieht sich auf
einen Abstand senkrecht zur Erdoberfläche über einer Bezugshöhe.
-
Der
Füllkanal 295 und
die Füllöffnung 300 dienen
zur Bereitstellung eines Mittels zum Fließenlassen eines Fluids in die
hintere Kammer 270 des hinteren Installationsblocks 265 und
in den Spaltbereich 195 der Küvette, und in die Auslässe der
Kapillarröhrchen.
Ein Füllventil
(nicht gezeigt) ist angrenzend an die Füllöffnung angeordnet, um den Fluss durch
diese zu steuern. Typischerweise werden die Füllöffnung und der Füllkanal
dazu verwendet, frische Trennmedien und/oder Waschlösungen in
die Auslässe
der Kapillarröhrchen
zu leiten.
-
Das
Fluid wird mit einem Pumpsystem in die Füllöffnung geleitet. Vorzugsweise
kann das Pumpsystem mit Hochdruck betrieben werden, d.h. über 13,9
bar (200 psi), und ist so aufgebaut, dass Materialien, die in Teilen
der Pumpe verwendet werden, die das Fluid kontaktieren, aus Materialien
ausgebildet sind, die bezüglich
der gebräuchlichen
Fluide, die in dem System verwendet werden, wie z.B. Wasser, Säure und
organischen Lösungsmitteln,
chemisch inert sind. Bevorzugte Materialien umfassen Glas und bestimmte
Kunststoffe, wie z.B. Teflon und Kel-F. Darüber hinaus umfasst das Pumpsystem
vorzugsweise einen Drucksensor zur Überwachung des Ausgangsdrucks
der Pumpe und ein Mehrfachöffnungsverteilungsventil.
Beispiele für
Komponenten eines bevorzugten Pumpsystems umfassen eine Spritzenpumpe
Modell XL 3000 von Cavro, einen Drucksensor Modell EPX-VO von Entran
und ein motorisiertes Mehrpositionsventil der RV-Reihe von Rheodyne.
-
Vorzugsweise
dient der hintere Installationsblock 265 zum Unterbringen
einer Elektrode (nicht gezeigt), die in einem Elektrodenbehälter 284 positioniert
ist, der sich zwischen der Ablassventilöffnung 280 und dem
Wehr 285 befindet. Die Elektrode steht in einer elektrischen
Verbindung mit den Kapillarauslässen 61.
Der Elektrodenbehälter
ist vorzugsweise zur Atmosphäre
hin belüftet,
um jedweden Rückdruck
zu beseitigen, der durch die Ansammlung von Gasen verursacht wird,
die durch eine Elektrolyse an der Elektrode während der Elektrophorese gebildet werden.
-
Während der
Elektrophorese wird ein Hüllfluid
in der folgenden Weise durch den Installationsblock und die Küvettenanordnung
geleitet. Das zu der Einlassöffnung 240 zugehörige Einlassventil
ist offen, das zu der Auslassöffnung 260 zugehörige Auslassventil
ist geschlossen, das zu der Füllöffnung 300 zugehörige Füllventil
ist geschlossen und das zu der Ablassventilöffnung 280 zugehörige Ablassventil ist
offen. Folglich wird während
der Elektrophorese das Hüllfluid
durch die Einlassöffnung 240 in
den vorderen Installationsblock gepumpt, fließt in den Einlasskanal 245,
in die vordere Kammer 250, aus dem Austrittsschlitz der
vorderen Kammer 252, durch den Aufnahmeschlitz 190 der
Küvette, über die
Trägeroberfläche 105 der
Plattform 80, in den Spaltbereich 195 der Küvette 180,
an den Kapillarauslässen 61 vorbei,
in die hintere Kammer 270, durch den Austrittskanal der
hinteren Kammer 275, über
das Wehr 285 und aus dem Ablasskanal 290 heraus.
Es sollte beachtet werden, dass in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zum Beseitigen von Flussdiskontinuitäten und/oder
elektrischen Diskontinuitäten
in dem System das Hüllfluid
und das Trennmedium das gleiche Material sind, z.B. eine fließfähige, unvernetzte
Polymerlösung.
-
Wenn
ein Fluid durch die Kapillarauslässe
in die Kapillarröhrchen
eingeführt
wird, z.B. wenn die Kapillarröhrchen
mit frischen Trennmedien gefüllt oder
mit einer Waschlösung,
wie z.B. Salpetersäure oder
Natriumhydroxid, gewaschen/regeneriert werden, werden die Ventile
wie folgt positioniert. Das zu der Einlassöffnung 240 zugehörige Einlassventil
ist geschlossen, das zu der Auslassöffnung 260 zugehörige Auslassventil
ist geschlossen, das zu der Füllöffnung 300 zugehörige Füllventil
ist offen und das zu der Ablassventilöffnung 280 zugehörige Ablassventil ist
geschlossen. Folglich wird frisches Trennmedium in die Füllöffnung 300,
durch den Füllkanal 295,
in die hintere Kammer 270, durch den Spaltbereich 195 und
in die Kapillarauslässe 61,
durch die Kapillarröhrchen 5 und
aus den Kapillareinlässen 60 heraus
geleitet. Alternativ wird dann, wenn die Küvette gespült wird, um Fluide auszutauschen,
Blasen zu entfernen oder einfach die Küvette zu waschen, jedes der
Ventile in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet, mit der
Ausnahme, dass das zu der Auslassöffnung 260 zugehörige Auslassventil
offen ist.
-
IV. Zusätzliche
Merkmale
-
Die
Elektrophoresevorrichtung der Erfindung umfasst selbstverständlich auch
andere Elemente, die erforderlich sind, um ein Kapillarelektrophoreseverfahren
durchzuführen,
z.B. Elektroden in elektrischer Verbindung mit den Kapillareinlässen, eine Stromversorgung,
die mit den Elektroden verbunden ist, zur Erzeugung eines elektrischen
Felds innerhalb des Lumens der Kapillaren, gegebenenfalls einen Computer
zur Steuerung der Funktionen der Vorrichtung und zum Sammeln von
Daten und zur Analyse von Daten, einen Detektor zum Erfassen von
Proben in der Küvette
und eine Temperatursteuervorrichtung zum Steuern der Temperatur
der Kapillarröhrchen und
der Küvette.
Details dieser und anderer gebräuchlicher
Merkmale einer funktionsfähigen
Kapillarelektrophoresevorrichtung finden sich in zahlreichen verfügbaren Veröffentlichungen,
wie z.B. Capillary Electrophoresis Theory and Practice, Grossman und
Colburn, Hrsg., Academic Press (1992).
-
Obwohl
vorstehend nur wenige Ausführungsformen
detailliert beschrieben worden sind, ist für den Fachmann der analytischen
Chemie klar, dass bezüglich
der bevorzugten Ausführungsform viele
Modifizierungen möglich
sind, ohne von deren Lehren abzuweichen. Alle solchen Modifizierungen sollen
von den beigefügten
Ansprüchen
umfasst sein.