DE3808613A1 - Automat und verfahren zur elektrophorese - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der elektrophoretischen Analyse von Flüssigkeitsproben. Insbe­ sondere betrifft sie eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Automatisierung des Elektrophorese-Prozesses, begin­ nend mit dem Schritt des Auftragens der Flüssigkeitsproben auf Probenträger und weiter mit den - ohne Bewegen des Pro­ benträgers durchgeführten - Schritten der Elektrophoresebe­ handlung, des Einfärbens, Inkubierens, Trocknens, Abtastens ("scanning") und der Dichtemessung der abgetasteten Proben.

Die Elektrophorese ist die Technik der Bewegung geladener Teilchen in einem elektrischen Feld durch feste oder halb­ feste Materie. In medizinischen Forschungslabors wird das Verfahren am häufigsten zur Analyse auf verschiedene Blut­ proteine eingesetzt.

Bei der Diagnose der Krankheiten von Mensch und Tier lassen sich bekannterweise viele Informationen aus der Analyse be­ stimmter Körperflüssigkeiten, wie Blutserumproteinen, Lipo­ proteinen, Hämoglobin und Isoenzymen gewinnen. Es ist eben­ falls bekannt, daß die Elektrophorese ein wirksames Verfah­ ren zum Trennen der Bestandteile solcher Flüssigkeiten zur Mikroskopanalyse oder zur Dichtemessung zwecks Analyse der Proben unter Anwendung optischer Mittel darstellt.

Bei der grundsätzlichen Verfahrensweise der Elektrophorese werden geladene Moleküle der Probenflüssigkeit unter einem elektrischen Feld getrennt, wobei die zu untersuchende Pro­ be auf einen Probenträger aufgebracht wird, der eine mit einer Puffersubstanz befeuchtete poröse Oberfläche hat. Da die verschiedenen Bestandteile der Flüssigkeit unterschied­ lich schnell durch den Probenträger wandern, läßt eine flüssige Probe sich in ihre Bestandteile zerlegen. Nach einem Einfärben der Bestandteile im Träger können diese dann einer optischen Dichtemessung oder einem anderen Prüf­ verfahren unterziehen.

Die Elektrophorese ist in ihrer Schrittfolge seit Jahren von Hand durchgeführt worden. Hierzu hat typischerweise ein(e) Laborant(in) eine Elektrophoresekammer durch Füllen geeigneter Hohlräume in dieser mit Pufferlösung vorberei­ tet. Bei einer Pufferlösung handelt es sich um eine Flüs­ sigkeit, die bei der Elektrophorese zum Feuchthalten der Oberfläche des Probenträgers und zum Darstellen einer elek­ trischen Schnittstelle zu einer an die Kammer angeschlosse­ nen Stromquelle dient, so daß ein elektrisches Feld an den Probenträger gelegt werden kann. Der Probenträger ist typi­ scherweise ein Abschnitt Mylarfolie, die mit einer Gelsub­ stanz wie Celluloseacetat oder Agarose beschichtet ist. Bei der zu prüfenden flüssigen Probe handelt es sich typischer­ weise um ein Blutserum; es kann sich aber auch um andere Flüssigkeiten handeln, deren Bestandteile sich in einem elektrischen Feld in Bewegung setzen lassen.

Ist die Vorbereitung der Elektrophoresekammer abgeschlos­ sen, werden Proben möglichst genau gleicher Größe an Soll­ stellen auf den Probenträger aufgebracht und dieser so in die Elektrophoresekammer eingesetzt, daß seine schmalsei­ tigen Kanten in zwei Pufferkammern hineinragen. Die Elektro­ phorese erfolgt dann mit einer genauen und stetigen Hoch­ spannung, die für ein genau bemessenes und immer gleichge­ haltenes Zeitintervall an die Pufferkammern angelegt wird.

Nach Abschluß der Elektrophorese wird auf die Oberfläche des Probenträgers eine Schicht eines Einfärbemittels (Rea­ gens) gleichmäßig aufgetragen und diesem und der Probe während einer genau bemessenen und immer gleichgehaltenen Zeitspanne die Gelegenheit zur Reaktion geboten. Bei dem Einfärbemittel handelt es sich um eine Flüssigkeit, die sich nach der Elektrophorese mit den getrennten Bestandtei­ len der flüssigen Probe verbinden soll, damit diese optisch auswertbare Eigenschaften annehmen.

Weiterhin wird der Probenträger in einem temperaturgeregel­ ten Ofen unter genau bemessenen und gleichgehaltenen Zeit- und Temperaturbedingungen inkubiert. Dabei ist die Inkuba­ tion der Vorgang einer kontrollierten chemischen Reaktion zwischen den Bestandteilen der flüssigen Probe und dem Ein­ färbemittel durch Aufbringen von Wärme innerhalb einer fe­ sten Zeitspanne.

Die Probenplatte wird nun getrocknet, indem die Ofentempe­ ratur für ein zweites genau bemessenes und gleichgehaltenes Zeitintervall erhöht wird. Mit dem Trocknen wird die Reak­ tion zwischen der Probenplatte und dem Reagens durch den Entzug von Wasser zum Stillstand gebracht.

Eine der Schwierigkeiten bei einer Vorbereitung des Proben­ trägers von Hand ist, daß die zu analysierenden Flüssig­ keitsproben mehrfach auf den der Elektrophoresebehandlung zu unterziehenden Probenträger aufgebracht werden. Sie las­ sen sich mit einer Handpipette nacheinander auftragen; die Pipette muß aber mit einem Reinigungsmittel gespült und abgetupft werden, bevor eine neue Probe angesaugt und auf den Streifen aufgetragen werden kann. Man hat Auftragsvor­ richtungen konstruiert, die Flüssigkeitsproben gleichzei­ tig bzw. "parallel" auf die Streifen auftragen. Derartige Auftragsvorrichtungen sind auf der Seite 61 des "General Product Catalog for 1984-1985" der Fa. Helena Laboratories, Beaumont, Texas, V. St. A., beschrieben. Sie tragen acht, zwölf oder mehr Proben auf einem mikroporösen Probenträger auf und haben den Vorteil, die Elektrophoresebehandlung leichter durchführbar und reproduzierbarer zu machen.

Die genannten Auftragsvorrichtungen arbeiten im Prinzip aber noch nicht automatisch und erfordern nach jedesmaligem Auftragen einer Probe auf den Probenträger ein Säubern der Auftragspitzen. Ein Nachteil der bekannten Auftragsvorrich­ tungen ist, das in ihnen keine Vorkehrungen zur automati­ schen Wäsche und Reinigung der Pipettenröhrchen in jedem Arbeitszyklus getroffen sind, um deren Verunreinigung beim Auftragen neuer Proben auf einen frischen Träger zu verhin­ dern. Ein weiterer Nachteil der bekannten Auftragsvorrich­ tungen ist, daß sie keinerlei Mittel enthalten, um die Pro­ benflüssigkeit selbsttätig in sehr geringen, aber genau eingehaltenen Mengen - bspw. ein Mikroliter - auf den Pro­ benträger aufzubringen. Ein anderer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist, daß sie keinerlei Mittel enthalten, um eine sehr kleine Probe (Größenordnung ein Mikroliter) selbsttätig und präzise mit einer Verdünnungsflüssigkeit zu verdünnen und eine sehr kleine Menge der verdünnten Probe auf einen Probenträger aufzutragen.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfah­ rensweisen zur automatisierten Elektrophorese und Einfär­ bung einer Vielzahl von Proben auf einem Probenträger be­ kannt. Beispielsweise beschreiben die US-Patente 43 60 418 (Golias) und 43 91 689 (Golias) eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten Elektrophorese- und Einfärbebehandlung.

Diese Vorrichtung weist eine Elektrophoresekammer sowie auf einer Plattform aufgereihte Gefäße für eine Einfärbeflüs­ sigkeit sowie eine Anzahl von Behandlungslösungen auf. Das Haltegestell ist als in der Horizontalen offener Rahmen ausgestaltet und trägt eine aufrecht stehende Elektrophore­ seplatte (Probenträger), auf die eine Probe zur elektropho­ retischen Fraktionierung aufgetragen ist. Diese Elektropho­ reseplatte mußte bisher durch das Auftragen der flüssigen Proben von Hand oder mit einer der oben beschriebenen Auf­ tragsvorrichtungen hergestellt werden. Die Platte wird in der Kammer für eine bestimmte Zeitspanne in einen elektro­ phoretischen Kreis eingefügt. Eine motorisch angetriebene Hub- und Verschiebeeinrichtung auf dem Vorrichtungssockel kann das Plattenhaltergestell mit der Platte in einer grad­ linigen Schrittschaltbewegung aus der Kammer heben, ver­ schieben, nacheinander in jedes der darunter befindlichen Gefäße absenken und dort vorbestimmt lange belassen, wobei die Platte ihre stehende Stellung beibehält. Es sei darauf verwiesen, daß das Einfärben auf chemischen Verfahrenswei­ sen beruht, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Hand­ system, das mit Inkubation und Trocknen arbeitet. Obgleich die oben beschriebene Anordnung zahlreiche wünschenswerte Besonderheiten aufweist, ist sie in der Praxis nachteilig, weil die in ihr enthaltenen zahlreichen Chemikalien und Waschlösungen ein regelmäßiges Nachfüllen erfordern.

Bekannte Vorrichtungen und Verfahren zum optischen Abtasten von elektrophoretisch behandelten und eingefärbten Proben­ trägern sind mit Photovervielfacherröhren, Photodioden und dergl. Bauelementen aufgebaut worden, die eine dem einfal­ lenden Licht proportionale Spannung (bzw. einen porportio­ nalen Strom) liefern. Derartige Einrichtungen bezeichnet man im allgemeinen als Detektoren. Mit diesen Detektoren arbeitende bekannte Geräte werden zur Bestimmung verschie­ dener physikalischer Eigenschaften der elektrophoretisch behandelten Proben eingesetzt. Die hinsichtlich der ge­ trennten Probenbänder interessierenden Eigenschaften sind die Größe und optische Dichte bzw. die Intensität des ab­ gegebenen Lichts einer sich von der der erregenden Licht­ quelle unterscheidenden Wellenlänge. Getrennte Bänder jeder elektrophoretisch behandelten Probe stellen bekannte Be­ standteile der geprüften Probe dar; es ist erwünscht, sie zur Unterstützung der medizinischen Diagnose bzw. Forschung zu quantifizieren.

Bekannte mit den oben bezeichneten Detektoren arbeitende Geräte weisen im allgemeinen eine Schlitzblende auf, durch die der Detektor einen Teil der Probenplatte, der die glei­ che relative Größe und Gestalt wie der Blendenschlitz hat, "für einen Augenblick sehen" kann. Der Detektor gibt da­ raufhin eine elektrische Spannung bzw. einen elektrischen Strom ab, deren (dessen) Amplitude proportional der Hellig­ keit des detektierten Lichteinfalls ist. Die Spannung (der Strom) wird mit einem Analog/Digital-Wandler digitalisiert und die resultierende digitale Darstellung der Helligkeit des Lichteinfalls in einem bestimmten Format im Speicher eines Digitalrechners abgelegt.

Obgleich eine alternative Ausführungsform der unten erläu­ terten Erfindung bekannte Detektoren in Kombination mit an­ deren automatisierten Elektrophoreseeinrichtungen verwen­ det, setzt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine elektronische Bildabtastung der elektrophoretisch behandelten Proben auf dem Probenträger ein. Der Einsatz der elektronischen Bildabtastung erfolgt dabei in der Ein­ sicht in die Probleme der Verwendung der bekannten Abtast­ detektoren. Eines dieser Probleme ist, daß die Länge und Breite des Blendschlitzes sehr genau eingehalten sein müs­ sen. Ist der Schlitz zu lang, kann ein Teil des durch ihn fallenden Lichts von einer benachbarten Probe stammen; ist sie zu klein, wird u. U. nicht das gesamte von der geprüften Probe ausgehende Licht erfaßt. Befinden sich mehrere Proben auf einer Platte, muß u. U. die Schlitzgröße für jede Probe geändert werden.

Ist der Blendschlitz hingegen zu breit, wird u. U. auch das Licht von angrenzenden Bändern der zu prüfenden Probenviel­ zahl detektiert, so daß die Grenzen sich - wenn überhaupt - nur schwer ermitteln lassen. Ist der Schlitz zu schmal, wird das Ausgangssignal des Detektors ungenau und erreicht man keine Proportionalität mehr.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schlitz/Detektor-An­ ordnung ist, daß, damit die gesamte Probe beobachtet werden kann, jede Probe durch Bewegen entweder des Detek­ tors oder der Probenplatte einzeln abgetastet werden muß. Diese Abtastung muß mit sehr genau eingehaltener Geschwin­ digkeit und schwingungsfrei erfolgen, damit die vom A/D- Wandler aufgenommenen Datenwerte die optische Dichte und die Größe der Bestandteile der Probe genau wiedergeben.

Es ist daher ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfin­ dung, in einer einzigen Vorrichtung Mittel zum selbsttäti­ gen Auftragen einer Vielzahl von flüssigen Proben auf den Probenträger, zur selbsttätigen elektrophoretischen Behand­ lung der Proben auf dem Probenträger, zum selbsttätigen Einfärben, Inkubieren und Trocknen des Probenträgers mit den zu Längsbändern aufgetrennten Probenbestandteilen, zum selbsttätigen elektronischen Abtasten dieser Bänder und zur automatischen Durchführung einer densitometrischen Analyse der sich aus diesen Abtastungen ergebenden Daten zusammen­ zufassen, so daß sich eine Analyse jeder flüssigen Probe ergibt.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, mit denen die Elektropho­ rese sich durchführen läßt, ohne daß der Probenträger in eine Pufferflüssigkeit getaucht werden muß, um einen elek­ trischen Anschluß zur Stromquelle für die Elektrophorese herzustellen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, Mittel zum selbst­ tätigen Einfärben eines Probenträgers nach der Elektropho­ resebehandlung ohne menschlichen Eingriff - einschl. des Auftragens eines Einfärbemittels (Reagens) auf den Träger, Inkubation und Trocknen desselben - anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Mittel zum elektronischen Abtasten des eingefärbten Probenträgers ohne Handhabung desselben durch den Menschen nach dem Ein­ färben anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Kalibrieren eines elektronischen Abtastsy­ stems zur Verwendung bei der elektronischen Abtastung eines elektrophoretisch behandelten Probenträgers anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, alter­ nativ eine bekannte Schlitz/Detektor-Abtastmechanik in Kom­ bination mit einer einheitlichen Vorrichtung zum selbsttä­ tigen Auftragen einer Vielzahl von flüssigen Proben auf einen Probenträger, zur selbsttätigen elektrophoretischen Behandlung der Proben, zum selbsttätigen Einfärben, Inku­ bieren und Trocknen des Probenträgers, auf dem die Bestand­ teile der flüssigen Proben zu längsverlaufenden Bändern aufgeteilt sind, und zum selbsttätigen Abtasten dieser Bän­ der mit der Schlitz/Detektor-Mechanik anzugeben.

Die oben angegebenen Ziele sowie andere Vorteile und Beson­ derheiten der Erfindung lassen sich erreichen mit einer selbsttätig arbeitenden Elektrophoresevorrichtung, die die elektrophoretische Untersuchung von flüssigen Proben auto­ matisiert. Die Vorrichtung weist einen Unterteil bzw. Soc­ kel auf, der eine Auftragplatte trägt. Ein mikroporöser Probenstreifen ist auf die Auftragplatte gelegt. Ein Ab­ tastkasten umschließt die Auftragplatte.

Eine Probenplatte ist auf dem Sockel in einer von der Auf­ tragplatte in Längsrichtung beabstandeten Position angeord­ net und weist eine Vielzahl von Vertiefungen zur Aufnahme flüssiger Proben auf, die zu einer oder mehreren seitlichen Reihen angeordnet sind. Vor Inbetriebnahme der Vorrichtung werden zu untersuchende flüssige Proben in die Vertiefungen eingebracht. Mit einem Robotgestell ("robotic frame") er­ folgt eine Translation zwischen der Probenplatte und der Auftragplatte durch eine Öffnung in einer Seitenwand des Abtastkastens. Das Robotgestell trägt eine Reihe von Pi­ petten, eine oder mehrere Flaschen mit Einfärbemittel (Reagens) und einen oder mehrere Elektromagneten mit den zugehörigen Kolben.

Rechnergesteuert werden flüssige Proben von der Probenplat­ te in einer seitlich verlaufenden Reihe auf die Oberfläche des Probenträgerstreifens aufgetragen. Mit vertikal magne­ tisierten Pfosten zusammenwirkende Elektrodenstäbe liefern einen seitlich durch den Probenträgerstreifen verlaufenden Flächenstrom, infolgedessen auf elektrophoretischem Wege Bestandteile der flüssigen Proben in Längsrichtung auswan­ dern, während die Auftragplatte gekühlt wird.

Weiterhin wird rechnergesteuert Einfärbemittel aus den Rea­ gensflanschen auf die Oberfläche des Trägerstreifens ge­ schüttet und der Kolben betätigt, um die Elektrodenstangen über die Oberfläche des Streifens zu ziehen und so das Re­ agens zu verteilen. Dann wird der Streifen rechnergesteu­ ert inkubiert und getrocknet. Eine Videokamera im Oberteil des fluoreszent beleuchteten Abtastkastens erzeugt ein analoges Spannungssignal, das die längsverschobenen Be­ standteile der flüssigen Proben darstellt. Alternativ kann ein solches Analogsignal mit einer auf dem Robotgestell an­ geordneten Abtastmechanik erzeugt werden.

Unter Rechnersteuerung wird dann die Analogdarstellung der längsverschobenen Bestandteile der flüssigen Proben zu einer digitalen Darstellung der Dichte oder Helligkeit als Funktion ihrer Längs/Laterial-Koordinaten auf dem Proben­ träger umgewandelt. Durch rechnerische Behandlung im Rech­ ner können der seitliche Abstand und die entsprechende Dichte jedes Bestandteils jeder einzelnen Probe bestimmt werden.

Die Ziele, Vorteile und Besonderheiten der Erfindung erge­ ben sich ausführlicher aus der folgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung, in der gleiche Bezugszah­ len gleiche Teile bezeichnen.

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines erfindungsgemä­ ßen Elektrophoreseautomaten mit einem Robotgestell zwischen einer Probenplatteneinheit und einem mikro­ porösen Probenträger in einem Abtastkasten, wobei die Fronttür des Abtastkastens weggelassen ist, um dessen Inneres zu zeigen.

Fig. 1A zeigt den Elektrophoreseautomaten mit einem zugehö­ rigen Rechner, der Befehls- und Steuersignale für die digitale Steuerung des Automaten liefert und nach der Abtastung die Dichteanalyse der Probenplatten durchführt.

Fig. 2 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht des Elektro­ phoreseautomaten und zeigt den Robot-Portalkran, die Proben/Wasch/Abtupf-Platteneinheit, die Auftragplat­ te, den mikroporösen Probenträger, den Abtastkasten und eine auf diesem angeordnete Videokamera.

Fig. 3 ist eine Draufsichtdarstellung des erfindungsgemä­ ßen Elektrophoreseautomaten aus der Ebene 3-3 der Fig. 2 und zeigt die Proben/Wasch/Abtupf-Plattenein­ heit, den mikroporösen Probenträger, die zugeordnete Elekroden- und Verteilerstangenanordnung und das Robot-Krangestell.

Fig. 3A ist ein elektrisches Schaltbild einer Spannungs­ quelle, die über die beiden Elektrodenpfosten an Längsenden des Probenträgers gelegt ist, und zeigt den flächig längs des Probenträgers fließenden Elektrophoresestrom.

Fig. 3B zeigt das gleichzeitige Anlegen eines Stromes an eine Kühl/Heizeinrichtung unter der Auftragplatte, auf der sich der Probenträger während des Anlie­ gens des Elektrophoresestroms an den Probenträger befindet, sowie die Möglichkeit, zum Heizen Strom in der entgegengesetzten Richtung an die Einrich­ tung anzulegen.

Fig. 3C und 3D zeigen die erfindungsgemäße Elektroden/Ver­ teilerstangen-Anordnung.

Fig. 3E zeigt das Auswandern von Bestandteilen der Proben auf dem Probenträger nach durchgeführter Elekro­ phoresebehandlung.

Fig. 3F zeigt eine alternative Anordnung zum Anlegen eines Elektrophoresestroms an einen Probenträger, so daß der Strom als Flächenstrom in Längsrichtung entlang des Probenträgers fließt.

Fig. 4 ist eine Ansicht aus der Ebene 4-4 der Fig. 2 und zeigt Einzelheiten der Robotkrananordnung, einen Kühlkörper zum Kühlen der Platte, auf der der mikro­ poröse Probenträger angeordnet ist, sowie ein System von Trockenluftleitungen, mit denen der Probenträger nach dem Auftragen des Reagens und dem Inkubieren getrocknet wird.

Fig. 5 ist eine Sicht aus der Ebene 5-5 der Fig. 2 abwärts und zeigt die Leitungsanordnung, mit der die Auf­ tragsplatte mit dem abnehmbar auf ihr befestigten Probenträger getrocknet wird, sowie die Leitungsan­ ordnung, mit der Kühlluft von außerhalb des Automa­ ten über den Kühlkörper geleitet wird, um während der Elektrophoresebehandlung Wärme von der Platte abzuführen.

Fig. 6 ist eine schaubildliche Darstellung einer digitalen Steuerschaltung mit Schnittstellen zu Robotschaltun­ gen und -einrichtungen sowie zu den Schaltungen und Einrichtungen der Elektrophoresekammer.

Fig. 7 ist eine schaubildliche Darstellung eines dem erfin­ dungsgemäßen Elektrophoreseautomaten zugeordneten Rechners mit Schnittstellen zu der digitalen Steuer­ schaltung des Automaten, zur Abtastkamera und zu Peripheriebauteilen für die Eingabe/Ausgabe-Kommuni­ kation mit dem Rechner.

Fig. 8-13 sind schaubildliche Darstellungen der verschie­ denen Schritte, mit denen die Robotkrananordnung Proben auf den mikroporösen Probenträger und nach der Elektrophoresebehandlung ein Reagens aufbringt und dieses auf der Oberfläche des mikroporösen Pro­ benträgers verteilt, sowie die elektronische Abta­ stung des Probenträgers nach dessen Inkubation und Trocknung.

Fig. 14A-14F zeigen ein Flußdiagramm aus logischen Blöc­ ken des im digitalen Rechner gespeicherten Programms sowie die digitale Schaltung zur selbsttätigen Steu­ erung des Elektrophoreseprozesses.

Fig. 15A zeigt einen einheitlichen Probenträger zum Kali­ brieren des Kamera/Linse-Systems sowie Rechnerscha­ blonen für Abtastspuren entsprechend den Probenrei­ hen eines realen Probenträgers.

Fig. 15B zeigt elektronische, programmgesteuerte erstellte Schablonen zum selbsttätigen Anlegen von Bildele­ mentgrenzen um jedes der elektronischen Abbilder der elektrophoretischen Bildmuster nach der selbsttätigen Durchführung der Elektrophorese an einer Vielzahl von Proben; und

Fig. 16 zeigt in einer alternativen Ausführungsform der Er­ findung eine Abtastmechanik (anstelle der Videoab­ tastung nach Fig. 1-15) auf der Robotkrananord­ nung.

Die Fig. 1 & 1A zeigen den Elektrophoreseautomaten 10 mit dem zugehörigen Digitalrechner 400. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der Elektrophoreseautomat 10 einen Unterteil bzw. Soc­ kel 16, auf dem die Probenplatteneinheit 14 und eine Elek­ trophoresekammer 13 zur Aufnahme eines mikroporösen Proben­ trägers 12 angeordnet sind. Ein für die Elektrophorese ge­ eigneter Probenträger ist vorzugsweise eine MYLAR Schicht­ trägerfolie mit einer Beschichtung aus Celluloseacetat, Agarose oder Agargel. Der spezielle Aufbau des erfindungs­ gemäßen Probenträgers ist unten ausführlich beschrieben.

Der Elektrophoreseautomat 10 weist eine Robotkrananordnung 30 auf, die in Längsrichtung zwischen der Probenplattenein­ heit 14 und der Elektrophoresekammer 13 laufen kann. Der Elektrophoreseautomat 10 weist einen Abtastkasten 100 mit einer Seitenwandung 106, einer Eingangswandung 102 und einer Rückwand auf. In Schlitze 104 auf der Vorderseite des Abtastkastens kann während der Elektrophorese, des Einfär­ bens und des elektronischen Abtastens der Proben auf dem Probenträger eine Tür (nicht gezeigt) eingeschoben werden. Die Tür kann mit einer elektrischen Verriegelung in einer Sicherung in einem Stromkreis mit der Schaltung versehen werden, die die Hochspannung für die Elektrophorese lie­ fert, so daß bei offener Tür in der Kammer 13 keine Elek­ trophoresespannung liegen kann. Diese Sicherung verhindert, daß die Bedienungsperson an den 2000 bis 3000 V, die in der Elektrophoresekammer liegen können, versehentlich einen elektrischen Schlag erleidet. Eine - in der Offenstellung gezeigte - Abdeckung 92 kann in Längsrichtung verschoben werden, um die Elektrophoresekammer zu öffnen und zu schließen.

Leuchtstofflampen 110 A-110 D im Oberteil des Abtastkastens beleuchten den Probenträger 12 während der elektronischen Abtastung mit einem aus der Kamera 114 und der Linse 112 bestehenden System unter Steuerung durch den Rechner 400. Die digitale Steuerschaltung 300 zur Steuerung der Robotan­ ordnung 30 und der Elektrophoresebehandlung ist unten aus­ führlich erläutert. Eine Videographik-Kathodenstrahlröhre 406 ist auf dem Elektrophoreseautomaten angeordnet und lie­ fert unter Steuerung durch den Rechner 400 eine Bilddar­ stellung von Überwachungsinformationen für die Bedienungs­ person.

Die Fig. 2 zeigt an einem Vertikalschnitt durch den Automa­ ten 10 Einzelheiten der Probenplatteneinheit 14, der Robot­ krananordnung 30, der Elektrophoresekammer 13 und des Systems Kamera/Linse 114/112 im Abtastkasten 100. Der Auto­ mat 10 hat einen Sockel 16, auf dem eine waagerechte Lager­ platte 15 angeordnet ist, die die Probenträgereinheit 14 trägt. Die Probenträgereinheit 14 entspricht der in der US- Patentanmeldung 8 53 201 vom 17. 4. 1986 (Sarrine u. a.) der Anmelderin gezeigten. Diese Offenbarung zeigt die Einzel­ heiten des automatischen Auftragens von Proben aus einer Probenplatte auf einen abgesetzt angeordneten Probenträger.

Die Auftragplatte 14, die vor dem Aufsetzen auf den Automa­ ten 10 von Hand mit flüssigen Proben versehen werden kann, enthält zwei seitliche Reihen 26, 28 Vertiefungen, die flüssige Proben enthalten, die selbsttätig auf den Proben­ träger aufgetragen werden sollen. Auf eine Abtupffläche 22 kann ein Stück Abtupfpapier gelegt werden; ggf. können meh­ rere solche Flächen mit jeweils einem eigenen Stück Abtupf­ papier angelegt werden. Weiterhin sind auf der Probenplatte 14 zwei als ein Ausguß- und ein Waschgefäß fungierende Ver­ tiefungen vorgesehen, mittels deren während des selbsttäti­ gen Auftragens der Proben die Pipetten (einschl. der Röhr­ chen und der Kolben) der Robotkrananordnung gereinigt und überschüssige Flüssigkeit abgegeben werden können. Die von der Robotkrananordnung 30 getragene Pipettenanordnung 32 entspricht im Aufbau und in der Funktion der in der genann­ ten US-Patentanmeldung beschriebenen; die genannte Patent­ anmeldung zeigt ausführlich das selbsttätige Auftragen von Proben aus den Probenbehältern der Reihen 26, 28 auf den Probenträger 12 in der Elektrophoresekammer 13.

Wie ausführlich in den Fig. 2 und 4 dargestellt, hat die Robotkrananordnung 30 einen portalartigen Rahmen 40, der mit den Rollen 36 auf Schienen 34 läuft, die ihrerseits der Sockel 16 trägt. Wie die Fig. 4 zeigt, sind die Rollen 36 am Rahmen 40 auf Wellen 38 gelagert. Die Rollen 36 enthal­ ten Nuten, in die seitlich vorspringende Leisten der Schienen 34 hineinragen, so daß die Krananordnung 30 in Längsrichtung zwischen der Probenplatteneinheit 14 und der Elektrophoresekammer 13 verschoben werden kann. Die Schie­ nen 34 werden von waagerechten Elementen 4 getragen, die ihrerseits an senkrechten Elementen 3 befestigt sind, die der Sockel 16 trägt.

Wie die Fig. 4 zeigt, treibt die Ausgangswelle 209 eines auf dem Sockel 16 angeordneten Motors 208 ein Antriebsrad 210. Die Fig. 3 zeigt ein Umlenkrad 210 A am in Längsrich­ tung entgegengesetzten Ende des Automaten. Ein Endlosrie­ men 212 ist vom Antriebsrad 210 angetrieben, um das Umlenk­ rad 210 A gelegt und an einer Verlängerung 214 der Welle 38 des Rahmens 40 befestigt. Durch Betätigen des Motors 208 treibt also die Rolle 210 den Riemen 212 um die Umlenkrolle 210 A und verschiebt dabei die Krananordnung 30 über den Sockel 16.

Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, weist die Krananordnung 30 ein vom Rahmen 40 getragenes vertikales Element 56 auf. Am vertikalen Element 56 angebrachte horizontale Platten 58 tragen die Wellen 52 des Flaschenträgers 50 (vgl. Fig. 4). Zwei Reagensflaschen 48 sind am Flaschenträger 50 mit den Stiftschrauben 61 festgelegt. Ein Motor 60 ist am Rahmen 40 festgelegt und seine Ausgangswelle mit der Welle 52 des Flaschenträgers 52 verbunden. Beim Erregen des Motors 60 wird, wenn die Krananordnung 30 in eine Lage über der Elek­ trophoresekammer 13 verschoben worden ist, der Flaschenträ­ ger 50 gedreht, bis das Einfärbmittel aus den Flaschen 48 auf den Probenträger 12 geschüttet wird.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, verläuft vom Rahmen 40 der Krananordnung 30 eine Stange 46 aufwärts, an der zwei Elek­ tromagneten 42 befestigt sind, deren Ausgangswellen jeweils einen geschlitzten Arm 44 tragen. Diese Arme enthalten je­ weils einen Schlitz 44 A, der auf einen der Elektroden/Ver­ teilerstäbe 74, 76 der Elektrophoresekammer paßt und unten erläutert ist. Weiterhin passen die geschlitzten Arme 44 in Öffnungen 93 der Abdeckung 92 über der Elektrophoresekammer (vergl. Fig. 3).

Wie aus vorgehendem ersichtlich, kann die Krananordnung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Längsrichtung zwischen der Probenplatte 14 und der Elektrophoresekammer 13 hin- und herlaufen und weist eine Pipettenanordnung 32, zwei Elektromagneten 42 sowie ein Paar Reagensflaschen 48 auf. Die Steuerung der Pipettenanordnung zum Auftragen von flüs­ sigen Proben aus den Behältern 26, 28 zur Elektrophorese­ kammer, der Elektromagneten mit den geschlitzten Armen 44 zum Verteilen des Reagens und zum Schließen der Abdeckung der Elektrophoresekammer und der Reagensflaschen zum Auf­ tragen des Reagens auf den Probenträger 12 ist unten anhand der Fig. 6 erläutert.

Eine weitere Besonderheit der Krananordnung ist hier anhand der Fig. 12, 2 und 4 beschrieben. Die Krananordnung 30 kann von außerhalb des Abtastkastens 100 durch die Öffnung 101 in der Eintrittswand 102 bewegt werden. Wie ersichtlich, ist die Pipettenanordnung an ihrem oberen Ende seitlich so konturiert, daß sie dicht in die Öffnung 101 paßt, während die Krananordnung 30 in den Abtastkasten 30 einfährt. Wäh­ rend des elektronischen Abtastens des Probenträgers 12 durch das System Kamera 114/Linse 112 ist der Einfall von Außenlicht in den Abtastkasten 100 durch die Konturierung der Krananordnung 30, die in die Öffnung 101 in der Ein­ gangswand 102 paßt, im wesentlichen verhindert.

BESCHREIBUNG DER ELEKTROPHORESEKAMMER

Wie am klarsten die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, trägt die La­ gerplatte 15 eine Auftragplatte 80, die seitlich zwischen den Kranschienen 34 angeordnet ist. Die Anordnung 30 kann auf den Schienen 34 frei in Längsrichtung über die Auftrag­ platte 80 laufen. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Auftrag­ platte 80 einen oder mehrere Paßstifte 68 auf, mit denen ein Probenträger 12, wie bspw. ein Agarosestreifen, sich aus­ richten und lösbar festlegen läßt. Der Agarosestreifen (Probenträger 12) weist an seinen Längsenden zwei Flüssig­ keitsreservoirs 64 A, 64 B auf, bei denen es sich jeweils um einen erhabenen gelatineartigen Streifen aus dem gleichen Material wie die Deckschicht des Trägerstreifens - bspw. Agarose - handelt. Der Probenträger 12 enthält vorzugsweise im Agarosematerial zwei seitlich verlaufende Reihen von Vertiefungen 62, 63 zur Aufnahme der elektrophoretisch zu analysierenden Proben.

Die Elektrophoresekammer 13 hat ein erstes Paar Elektroden­ pfosten 94, die vertikal bis etwa in die Höhe des Proben­ trägers 12 verlaufen. Ein zweites Paar Elektrodenpfosten 96 ist in Längsrichtung vom ersten Pfostenpaar 94 beabstandet angeordnet und steht ebenfalls über den Probenträger 12 hinauf aufwärts vor.

Das erste und das zweite Pfostenpaar 94, 96 sind vorzugs­ weise aus einem permanentmagnetischen Werkstoff, wie Eisen, gefertigt, aber auch in der Lage, einen Elektrophoresestrom zu führen. Eine erste kombinierte Elektrode/Verteilerstange 74 ist an einem, eine zweite kombinierte Elektrode/Vertei­ lerstange 76 am anderen Längsende der Kammer 13 angeordnet.

Die Stangen 74, 76 bestehen vorzugsweise aus einem ferro­ magnetischen Werkstoff, wie Eisen oder Stahl. In ihrer in der Fig. 3 gezeigten Lage werden die Stangen 74, 76 durch die zwischen dem magnetischen Pfosten und den ferromagne­ tischen Stäben wirkende magnetische Kraft in der Sollage an den Elektrodenpfosten 94 bzw. 96 gehalten. Die Fig. 3A zeigt, daß die Pfosten 94 an den positiven, die Pfosten 96 an den negativen Anschluß einer Quelle des Elektrophorese­ potentials Ve gelegt sind.

Gemeinsam mit dem Pfosten 94 sorgt die Stange 74 für eine seitliche Verteilung des Elektrophoresestroms zum Reser­ voirstreifen 64 A und dann über den Probenträger 12. Der Strom fließt dabei als seitlicher Flächenstrom in Längs­ richtung durch den Streifen 12, bis er den erhabenen Re­ servoirteil 64 B des Probenträgers 12 erreicht, wo über die Stange 76 zum Pfosten 96 der Elektrophoresekreis geschlos­ sen wird.

Die Fig. 3C und 3D zeigen, daß die Stangen 74, 76 entweder vollständig aus ferromagnetischem Werkstoff, wie Eisen (vergl. Fig. 3D) hergestellt oder an den Enden aus ferro­ magnetischem Material und in der Mitte aus Graphit oder nichtrostendem Stahl aufgebaut sein können. Unter dem Ein­ fluß des durch den Probenträger fließenden Elektrophorese­ stroms wandern die Bestandteile der flüssigen Proben in den Vertiefungen der Reihen 62, 63 in Längsrichtung aus. Die Fig. 3E zeigt diese Wanderung der Bestandteile des Materi­ als im Probenträger 12, bspw. zu seitlichen Bändern 62 A, 62 B bezüglich der Probenreihe 62 bzw. bspw. zu Bändern 63 A, 63 B bezüglich der flüssigen Proben in der Probenreihe 63.

Es ist natürlich möglich, einen Stromfluß über den Proben­ träger 12 vom erhabenen Teil 64 A zum erhabenen Teil 64 b auch auf andere Weise zu erzeugen. Beispielsweise zeigt die Fig. 3F leitfähige Scharniere 75, 77, die an die Potentialquelle Ve angeschlossen sind. Diese Scharniere lassen sich ausklap­ pen, um die Platte 80 zu öffnen und den Probenträger 12 auf sie aufzulegen. Bei aufgelegtem Probenträger 12 können die Scharniere wieder eingeklappt werden, wobei eine elektri­ sche Verbindung zu den erhabenen Teilen 64 A bzw. 64 B her­ gestellt wird.

Obgleich die Bestandteile der flüssigen Proben in den Rei­ hen 62, 63 in Längsrichtung ausgewandert sind (vergl. Fig. 3A, 3E), muß der Probenträger 12 durch Auftragen eines Rea­ gens, Inkubation und Trocknen eingefärbt werden, bevor sie mit fluoreszentem Licht optisch abgetastet werden können.

Soll die Elektrophoresebehandlung durch Anlegen eines stär­ keren Elektrophoresestroms beschleunigt werden, verstärkt sich auch die Widerstandsbeheizung des Probenträgers 12 und der Auftragplatte 80. Daher sind unter letztere zwei ther­ moelektrische Kühl/Heizeinrichtungen 70 (vorzugsweise sechs in der in Fig. 3 gezeigten Anordnung) angeordnet, bei denen es sich vorzugsweise um Peltier-Elemente handelt, die beim Anlegen eines elektrischen Stromes in einer bestimmten Richtung Wärme von der Ober- zur Unterseite ableiten. Wird Strom in der anderen Richtung angelegt, wird die Auftrag­ platte 80 von ihnen beheizt. Wie im Diagramm der Fig. 3B gezeigt, wird beim Anlegen von Strom an die Elemente 70 Wärme von der Auftragplatte 80 zu einem an ihrer Unterseite thermisch mit ihr gekoppelten Kühlkörper 84 geleitet. Ein entgegengesetzt fließender Strom führt der Auftragplatte 80 Wärme vom Kühlkörper 84 her zu.

Die Fig. 4 zeigt weitere Einzelheiten der Anordnung der Peltier-Elemente 70 unter der Auftragplatte 80 und stellt die metallischen Leiter 82 auf der Unterseite der Kühlein­ richtungen dar, an die unten ein Rippenkühlkörper 84 an­ schließt. Eine Isolierung 78 füllt den Raum zwischen den und seitlich der Kühleinrichtungen 70 aus.

Wie die Schnittdarstellung der Fig. 5 zeigt, ragt der Rip­ penkühlkörper 84 in einen Einlaß-Kühlkanal 206 hinein. Ge­ bläse 204 drücken Kühllüft in den Kanal 206, die über die Rippen des Kühlkörpers 84 streicht und dann im Auslaßkanal 208 zur Rückseite des Elektrophoreseautomaten 10 austritt. Werden die in den Fig. 3A, 3B gezeigten Schaltungen erregt, d. h. während der Elektrophoresebehandlung, wird an die Peltier-Kühlelemente 70 Strom in einer Richtung angelegt, so daß die bei der Elektrophorese entstehende Wärme unter dem Druck der Gebläse 204 von der Kühlluft aus dem Kanal 206 den Kanal 208 hinaus abgeführt wird. Die dargestellte Kühleinrichtung ist dahingehend vorteilhaft, daß im Auto­ maten 10 ein höherer Elektrophoresestrom angewandt und damit die für die Elektrophorese erforderliche Zeit ver­ kürzt werden kann. Die von diesem höheren Strom freigesetz­ te zusätzliche Wärme wird von den Peltier-Kühlelementen auf wirkungsvolle Weise abgeleitet.

Nachdem die Elektrophorese-Behandlung abgeschlossen ist, Reagens auf den Probenträger 12 aufgetragen und dann ver­ teilt wurde (diese Schritte werden unten ausführlicher er­ läutert), muß der Probenträger 12 mit dem über seine Ober­ fläche verteilten Einfärbemittel inkubiert werden. Dieses Inkubieren erfolgt, indem zunächst die Abdeckung 92 ge­ schlossen wird, um um die Elektrophoresekammer 13 herum eine geschlossene Kammer auszubilden.

Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, stehen zwei waagerechte verlaufende Leisten 88 hochkant von der Platte 80 aus vor. Einwärts der Leisten sind Längsschlitze 90 vorgesehen, in denen die Abdeckung 92 in Längsrichtung verschoben werden kann, um so die Elektrophoreseplatte 80 abzudecken bzw. freizulegen. Die Fig. 3 zeigt die Abdeckung 92 in ihrer Offenstellung sowie die Öffnungen 93 in ihren Enden, die mit den geschlitzten Armen 44 der Elektromagneten 42 zu­ sammenarbeiten, um die Abdeckung zu öffnen und zu schlie­ ßen.

Wie bereits erwähnt, finden die Peltier-Elemente 70 unter der Auftragplatte 80 mit gegenüber dem Kühlbetrieb umge­ kehrter Stromrichtung im Inkubations- und Trockenbetrieb Einsatz. Beim Anschalten eines elektrischen Stroms (vergl. Fig. 3B und 6) in der entgegengesetzten Richtung an die Peltier-Elemente 70 wird Wärme unmittelbar auf die Platte 80 aufgebracht, die diese auf den Probenträger 12 über­ trägt, um den Reagensauftrag auf diesem zu inkubieren.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, wie nach dem Abschluß der Inkubation Trockenluft über die Oberfläche des Probenträ­ gers 12 geführt wird. Längsverlaufende Schlitze 86 sind auf den Seitenflächen der Platte 80 außerhalb des Aufnahmerau­ mes für den Probenträger 12 vorgesehen; sie sind bspw. in der Fig. 3 gezeigt, desgl. im Schnitt in der Endansicht der Auftragplatte in Fig. 4. Die rechte Seite des Schlitzes 86 steht in Strömungsverbindung mit einem Einlaßtrockenkanal 98, der linke rechteckige Schlitz in der Platte 80 mit dem Auslaßtrockenkanal 99.

Ein Heizelement 202 sowie ein Trockengebläse 200 sind im Einlaßtrockenkanal 98 vorgesehen. Der Ein- und der Auslaß­ trockenkanal sind mittels der Winkel 218 bzw. 216 am metal­ lischen Kühlkörper 84 gelagert. Beim Trocknen wird Luft von der Vorderseite des Automaten mittels der Gebläse 200 durch den Einlaßtrockenkanal 98 über das Heizelement 202 geführt, so daß Trockenwärme auf die Oberfläche des Probenträgers 12 gelangt.

DER ABTASTKASTEN

Wie die Fig. 2 und 4 am besten zeigen, enthält der Abtast­ kasten 100 vier Leuchtstoffröhren 110 A bis 110 D, die im Ka­ stenoberteil zu einem Rechteck angeordnet sind. Eine Kamera 114 mit der Linse 112 ist in der oberen Abschlußwand 109 des Kastens angebracht und sieht auf den Probenträger 12 hinab. Damit die Abtastkamera 104 wirkungsvoll arbeiten kann, muß natürlich die Abdeckung 92 in Längsrichtung aus­ wärts verschoben werden, um die Platte 12 dem System Kamera 114/Linse 112 offenzulegen. Wie bereits beschrieben, wird während des Abtastens des elektrophoretisch behandelten und eingefärbten Probenträgers 12 Außenlicht durch die in den Schlitzen 104 (Fig. 1) sitzende Frontplatte (nicht gezeigt) und den Umstand im wesentlichen abgedeckt, daß die Kranan­ ordnung 30 die Öffnung 101 in der Eingangswand 102 im we­ sentlichen ausfüllt.

STEUERSCHALTUNG UND SCHNITTSTELLEN

Die Fig. 6 zeigt als Blockschaltbild die Verbindungen zwi­ schen der Steuerschaltung 300, wie sie in der Fig. 1 ange­ deutet ist, und den Elementen der Anordnung 30, die die Be­ wegung der Krananordnung steuern. Desgleichen sind verschiedene Informations- und Steuerschaltungen dargestellt, die sich in der Elektrophoresekammer 13 befinden. Die digitale Steu­ erschaltung 300 ist mit dem zugehörigen Rechner 400 über einen Bus 410 verbunden. Die Verbindung des Rechners 400 mit der digitalen Steuerschaltung 300 ist in Fig. 1A real als Leitung und in den Fig. 6 und 7 schematisiert gezeigt; sie ist unten ausführlich erläutert.

Die digitale Steuerschaltung 300 enthält einen Zentralpro­ zessor (CPU) 301 vorzugsweise in Form eines Mikroprozessor­ chips, wie er von der Fa. Motorola unter der Bezeichnung MC 6802 erhältlich ist. Ein ROM-Speicher 302 enthält die Programmbefehle der Softwaresteuerung. Ein RAM-Speicher 303 nimmt zeitweilige Daten auf. Die Ein/Ausgabe-Bausteine (VIA) 304 enthalten programmierbare Schnittstellen und einen System-Zeitgeber für die Ausgangssteuerung, Eingabe­ kommunikation oder Überwachungssteuerung und die Erstellung programmierbarer Zeitintervalle. Ein Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) 305 liefert analoge Ausgangsspannungen an Analogschaltungen in der Elektrophoresekammer 13, ein Ana­ log/Digital-Wandler (A/D-Wandler) Überwachungsspannungen aus Schaltungen in der Elektrophoresekammer. Über eine se­ rielle Ein/Ausgabe-Schnittstelle 328 werden die Eingangs­ befehle und Ausgangssignale zwischen dem Computer 400 und der Schaltung 300 über den Bus 410 übertragen.

Ein Datenbus 329 dient als bidirektionale digitale Verbin­ dung zwischen den CPU-, RAM-, VIA-, D/A- und A/D-Schaltun­ gen bzw. Bausteinen und der seriellen E/A-Schnittstelle. Mit dem Adreßbus 330 wählt die CPU einen bestimmten der Bausteine aus, von dem digitale Daten übernommen oder dem solche übergeben werden sollen.

Ein Ausgabe-Schnittstellenbus 331 ist an die Schaltung 304 gelegt und dient dazu, den digitalen Ausgang der CPU mit den digitalen Eingängen der von dieser gesteuerten Schalt­ kreise zu verbinden. Entsprechend verbindet der Eingabe- Schnittstellenbus 332 die Überwachungs- und Detektorschal­ tungen über die Eingabe-Schnittstellenschaltung 304 mit dem digitalen Eingang der CPU.

Was nun die Robotanordnung 30 anbetrifft, werden fünf Ele­ mente gesteuert: die Portalbasis 40, das Röhrchen und der Kolben der Pipettenanordnung 32, der Reagensflaschenträger 50 und die Elektromagneten 42. Die Steuerung der Pipetten­ röhrchen und -kolben ist hier nicht ausführlich beschrie­ ben. Hierzu sei auf die genannte US-Patentanmeldung 8 53 201 (Sarrine u. a.) verwiesen; sie enthält eine vollständige Beschreibung der Arbeitsweise und Steuerung der Pipetten­ röhrchen und -kolben, wie sie zum Aufbringen flüssiger Pro­ ben aus den Vertiefungen 26, 28 auf den Probenträger 12 Einsatz finden.

Die Steuerung der Portalbasis bzw. des Rahmens 40 erfolgt durch eine Motortreiber- und Bremsschaltung 307 zur Steu­ erung des Motors 208. Der Positionsdetektor 316, der in der Fig. 6 nur angedeutet ist, weist (vergl. die Fig. 3) die Proben-Nockenplatte 201, die Auftrag-Nockenplatte 203 und die Grenzschalter 205, 207 auf. Der Positionsdetektor zählt betrieblich die Unterbrechungen der Schalter 205, 207 beim Vorbeilauf an den Nocken der Probennockenplatte 201 und der Auftragsnockenplatte 203.

Die Motortreiber- und Bremsschaltung 308 für die Pipetten­ röhrchen sowie der Positionsdetektor 317 und die Motortrei­ ber- und Bremsschaltung 309 für den Pipettenkolben und des­ sen Positionsdetektor 318 sind in der genannten Patentan­ meldung beschrieben.

Was den Reagensflaschenträger 50 anbetrifft, erregt eine von der CPU 301 über den VIA-Baustein 304 gesteuerte Motor­ treiberschaltung 310 den Motor 60, in der einen oder der anderen Richtung zu drehen, wenn die Portalbasis 40 sich über dem Probenträger 12 befindet. Ein (nicht gezeigter) Grenzschalter dient als Positionsdetektor 319 in der Zu­ ordnung zur Welle 52 des Flaschenträgers 50; vergl. Fig. 4.

Dem Elektromagneten 42 ist eine Treiberschaltung 311 zuge­ ordnet, die bewirkt, daß die geschlitzten Arme 44 bei Er­ regung nach unten ausfahren.

Eine Verriegelungsschaltung 323 ist unter der Proben/Wasch/ Abtupfplatte 14 angeordnet und signalisiert der CPU über die E/A-Schnittstelle 304, daß die Probenplatte 14 sich in der Sollage befindet und der Automat zur Aufnahme eines Startbefehls aus dem Rechner ("personal computer") 400 be­ reit ist.

Was nun die Schaltungen für die Elektrophoresekammer 13 anbetrifft, dienen zunächst eine Hochspannungsschaltung 325 und eine Hochspannungsüberwachungsschaltung 326 dazu, den Elektrophoresestrom für den Probenträger 12 zu liefern, wie in Fig. 3A gezeigt. Die Hochspannungsschaltung 325 wird von der CPU 301 über den D/A-Wandler 305, den D/A-Bus 333 und die Verriegelungs- bzw. Schutzschaltung 373 für die Tür des Abtastkastens angesteuert. Das Überwachungssignal aus der Überwachungsschaltung 326 wird auf dem Bus 334 an den A/D- Wandler 306 gelegt.

Entsprechend legt eine Temperatur-Überwachungsschaltung 327 ihr analoges Ausgangssignal über den Bus 334 an den A/D- Wandler 306, damit die CPU 301 es erkennen kann. Der Tempe­ ratursensor bzw. -wandler 327 ist in Fig. 2 in der Elektro­ phoresekammer 13 gezeigt. Digitale Steuersignale für die Kühl- und Heizeinrichtungen (Peltier-Elemente) 70 gehen vom Ausgangsbus 331 an eine Heiz- und Inkubationsschaltung 313. Entsprechend sind digitale Steuersignale für die Peltier- Elemente 70 vom Ausgangs-Datenbus 331 an eine Kühlschaltung 314 gelegt.

Die Lampentreiberschaltung 315 spricht auf digitale Befehle auf dem Bus 331 an und erregt die Lampen 110 A-110 D im Ab­ tastkasten 100.

Die Fig. 7 zeigt anhand einer schaubildlichen Darstellung des Rechners 400 dessen Verbindung zur digitalen Steuer­ schaltung 300 über die serielle E/A-Schnittstellenschaltung 328 und den Bus 410. Eine serielle E/A-Schnittstelle 401 stellt die Schnittstelle des Rechners 400 zum Bus 410 dar. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Rechner 400 um einen "Personal Computer" bspw. des Typs Compaq DeskPro. Der Rechner 400 dient dazu, Befehle von der Bedienungsperson des in Fig. 1A gezeigten Systems an den Elektrophoreseauto­ maten 10 und Daten von diesem an die Bedienungsperson zu übermitteln, die im Rechner gespeicherten digitalen Daten zu analysieren und mit den Ausgabeeinrichtungen Meldungen und Ergebnisse in Graphik- und Textform auszugeben.

Die Eingabe an den Rechner erfolgt mittels einer Tastatur 407; Ausdrucke liefert ein Drucker 408. Ein Textbildschirm 405 kann Teil des Rechners 400, ein Graphik-Sichtgerät 406 dem Elektrophoreseautomaten 10 unmittelbar zugeordnet sein.

DIE ELEKTRONISCHE ABTASTUNG UND KALIBRIERUNG

Die Videokamera 114 enthält vorzugsweise eine Vidicon-Bild­ röhre, die ein Abbild des Sichtfeldes in Form einer seriel­ len Analogspannung liefert. Ein an die Kamera 114 ange­ schlossener "Frame Grabber" 403 digitalisiert ihr serielles analoges Ausgangssignal und speichert die digitale Bilddar­ stellung in seinem Speicher 409 zwecks nachfolgender Text- und Graphikdarstellungder Analyseergebnisse.

Im Betrieb sieht die Kamera 114 eine Sichtfläche ähnlich der Fig. 3E, nachdem die Elektrophorese und das Einfärben unter der Steuerung durch den Rechner 400 und die digita­ le Steuerschaltung 300 selbsttätig abgeschlossen worden sind. Bei eingeschalteten Leuchtstofflampen 110 A-110 D tastet die Kamera den gesamten Probenträger 12 ab und lie­ fert ein analoges Video- und die Synchronsignale. Die momentane Amplitude der Videospannung ist ein Maß für die Helligkeit an der Oberfläche des Probenträgers. Diese analoge Ausgangsspannung wird dann vom "Frame Grabber" zu Bildelementen (Pixels) in einer Matrixdarstellung von 512 Spalten und 512 Reihen digitalisiert. Die Synchronsignale korrelieren die analogen Videodaten mit den Ortskoordinaten der Probenplatte 12.

Bevor der Elektrophoreseautomat 10 seine selbsttätige Ar­ beit aufnimmt, wird das System Kamera 114/Linse 112 kali­ briert, zur um nichtlineare parabolische Effekte zu korri­ gieren, die zu einer nichtlinearen Übertragung der Hellig­ keit der einzelnen Bildelemente der 512 × 512-Matrix, wie der Frame Grabber 403 sie erfaßt, führen können.

Zum Kalibrieren des Systems Kamera 114/Linse 112 wird ein gleichmäßiger Test-Probenträger 12′ (vergl. Fig. 15A) in den Abtastkasten 100 auf die Auftragplatte 80 gelegt. Auf den Probenträger 12 sind natürlich vorher noch keine Pro­ ben aufgetragen worden; auch ist er nicht elektrophore­ tisch behandelt, inkubiert oder eingefärbt worden. Dann wird die Frontplattentür des Abtastkastens geschlossen und die Robotkrananordnung 30 in die Öffnung 101 gefahren, um die tatsächlichen Abtastbedingungen zu simulieren, unter denen das Umlicht im wesentlichen nicht in den Abtastkasten 100 eindringen kann. Dann werden die UV-Lampen 110 A-110 D und das System Kamera 114/Linse 112 eingeschaltet. Der Frame Grabber 403 (Fig. 7) nimmt einen "Schnappschuß" der Platte auf; d. h. die Helligkeitswerte jedes der Bildpunkte der 512 × 512-Matrix werden im Speicher 409 abgelegt.

Danach werden programmgesteuert Schablonen 801, 802, . . . , 815 elektronisch definiert über fünfzehn Abtastspuren ent­ sprechend den 15 Probenreihen eines auf die Auftragplatte 80 gelegten realen Probenträgers 12 gelegt. Die Höhen- bzw. Y-Richtung jeder Reihe beträgt etwa ¹/₁₅ der Höhenausdeh­ nung des Speichers 409 (etwa 34 Bildpunkte). In der Brei­ ten- bzw. X-Richtung hat jede Reihe die Gesamtabmessung (512 Bildpunkte) des Bildspeichers. Diese 15 Reihen ent­ sprechen den Orten der Probenreihen der später abzutasten­ den Elektrophoreseplatten.

Innerhalb jeder der 15 Spuren bzw. Reihen wird das zweidi­ mensionale Datenfeld der Helligkeitswerte der Bildpunkte durch Summieren und Mitteln der Bildpunktwerte in jeder der 512 vertikalen Spalten innerhalb jeder der etwa 34 Bild­ punktreihen zu einem eindimensionalen Datenfeld umgewan­ delt. Das heißt, daß für jede Reihe an jeder vertikalen Spalte die Helligkeitswerte der 34 Bildpunkte dieser Reihe sum­ miert und durch die Anzahl der Bildpunktreihen, d. h. 34, dividiert werden. Folglich wird jede der 15 Reihen durch einen Reihenvektor gemittelter Helligkeitswerte als Funk­ tion der X-Position der Bildpunkte von X = 1 bis X = 512 dargestellt. Innerhalb dieser Matrix von 15 × 512 Hellig­ keits-Durchschnittswerten wird nun durch eine Suche das Maximum Imax bestimmt.

Danach wird für jeden Bildpunkt der Helligkeits-Mittelwert in der 15 × 512-Mittelwertsmatrix durch Imax dividiert und jedes Matrixelement durch den jeweiligen Quotienten er­ setzt. Jedes Matrixelement wird so zum Element einer "Korrekturfaktormatrix", die auf einen realen Probenträger 12 angewandt wird, nachdem dessen zwei Gruppen von Proben­ gefäßen mit Proben gefüllt worden sind und er selbsttätig elektrophoretisch behandelt, eingefärbt, inkubiert, ge­ trocknet usw. worden ist.

Die Fig. 15B zeigt bspw. bei 601, 612, 616, 623 elektroni­ sche Masken bzw. Schablonen, die programmgesteuert angelegt werden, um selbsttätig die Analysefläche jedes der 512 × 512 Bildpunkte zu definieren, die der Frame Grabber 403 für einen elektrophoretisch behandelten realen Probenträger 12 speichert. Die Abmessung der Schablonen in Y-Richtung ent­ spricht der jeder der oben beschriebenen 15 Kalibrierrei­ hen. Beispielsweise ist die Schablone 601 um das Elektrophorese- Längsmuster der Probe an der Vertiefung 701 des Probenträ­ gers 112 gelegt. Da der Probenträger 12 an einer vorbestimm­ ten Stelle auf der Auftragplatte 80 angeordnet ist und das System Kamera 114/Linse 112 bezüglich letzterer festliegt, paßt die elektronische Schablone 601 genau auf das Elek­ trophorese- bzw. Auswanderungsmuster der flüssigen Probe der Vertiefung 701. Für jede dieser Proben wird eine pro­ grammierte elektronische Schablone angelegt.

Die Daten in jeder der Schablonen werden dann über die Bildpunkte in den Y-Reihen innerhalb der Schablone als Funktion der Auswanderungsdistanz X für jede der Proben gemittelt, danach die gemittelten Helligkeitswerte für jede X-Bildpunktposition in jeder Schablone mit einem entspre­ chenden Korrekturfaktor multipliziert, wie er in der oben beschriebenen Korrekturfaktormatrix abgelegt ist, und diese Daten dann in einem organisierten Format im Speicher 409 des Rechners 400 gespeichert, wo eine densitometrische Ana­ lyse erfolgen kann. Die US-PS 42 42 730 der Anmelderin be­ schreibt ein mikroprozessorgesteuertes Dichtemeßgerät (Densitometer), das digitale Darstellungen der abgetasteten Proben zu einer Analog-Bilddarstellung auf einer Kathoden­ strahlröhre, wie dem Sichtgerät 405 im Rechner 400 der Fig. 1A, verarbeitet werden können. Die Bedienungsperson kann die dargestellte Dichtekurve editieren.

Mit Vorteil läßt sich eine Videokamera oder eine ähnliche Einrichtung, wie bspw. ein CCD-Feld einsetzen, da sich so die gesamte Probenplatte innerhalb ¹/₃₀ s abtasten läßt. Diese Abtastung ergibt dann Informationen über bspw. alle dreißig Proben, wie in Fig. 3E gezeigt. Der Rechner kann die Daten zu einem zweidimensionalen Feld organisieren, wo­ bei er nicht nur die einzelnen Längskomponenten der Proben, sondern auch die Grenzen zwischen den Proben genau bestim­ men kann, falls die Proben sich nicht genau parallel auf­ teilen. Weiterhin kann man die Probendaten aufbereiten, in­ dem man Störartefakte durch wiederholtes Abtasten und Mit­ teln der Ergebnisse beseitigt.

MECHANISCHE ABTASTUNG

Unter bestimmten Umständen sind die Vorteile einer elektro­ nischen Abtastung des in situ elektrophoretisch behandelten Probenträgers nicht angezeigt. Niedrigere Fertigungskosten können die Verwendung einer bekannten mechanischen Blend­ schlitz- und Detektoranordnung 900 als Teil der Robotvor­ richtung 30′ der Fig. 16 verlangen. Der Elektrophoreseauto­ mat 10′ der Fig. 16 entspricht im wesentlichen dem Automa­ ten 10 der Fig. 1, wobei jedoch die Anordnung 900 mit einer mechanisch angetriebenen elektronischen Abtastung als Al­ ternative zu der stationären elektronischen Videoabtastung mit dem System Kamera 114/Linse 112 der Fig. 1 arbeitet.

Die Abtastanordnung 900 ist vorzugsweise auf der Vorder­ seite der Robotvorrichtung 30′ angeordnet und weist eine feste Leuchtstoffröhre 901, einen Kollimator 903 und die Photovervielfacherröhre 905 auf. Die Röhre 901 befindet sich innerhalb einer Abdeckung 906, der Kollimator 903 in einem seitlichen Schlitz 904 in der Abdeckung, von wo er während des Abtastens abwärts zum Probenträger 12 gewandt ist. Die Photovervielfacherröhre 905 nimmt das durch den Kollimator 903 tretende Licht auf.

Ein nicht gezeigter Motor schaltet mikroprozessorgesteuert den Kollimator 903 und den Photovervielfacher 905 schritt­ weise seitlich über den mit Proben versehenen elektropho­ retisch behandelten, eingefärbten, inkubierten und getrock­ neten Probenträger. Ein Kabel zwischen dem Photovervielfa­ cher 905 und einem (nicht gezeigten) Verstärker und A/D- Wandler leitet die Abtastsignale zum Rechner 400. Weiter­ hin kann ein Kabel 907 an die digitale Steuerschaltung 300 (Fig. 7) gelegt sein, um das Erregen der Leuchtstofflampe 901 beim Abtasten zu steuern. Die Schrittschaltung in Längsrichtung über dem Probenträger 12 während des Abta­ stens erfolgt durch Schrittschaltung der Kranvorrichtung 30′ in Längsrichtung mittels des Motors 210 (Fig. 3). Wie oben gezeigt, erzeugt die mechanische Blendschlitz- und Detektoranordnung 900 elektrische Signale entsprechend der Helligkeit der in Längsrichtung aufgeteilten Bestandteile der elektrophoretisch behandelten und eingefärbten Proben auf dem Probenträger 12.

Die Fig. 16 zeigt die Robotvorrichtung 30′, bevor sie in Längsrichtung über den Probenträger 12 bewegt wird. Es ist einzusehen, daß der Abtastkasten 909 mit geringerer Höhe als der Abtastkasten 100 der Fig. 1 aufgebaut sein kann, da die Abtastmechanik der Fig. 16 kein Kamera/Linse-System benötigt.

DER BETRIEB DES ELEKTROPHORESEAUTOMATEN

Nachdem die Bedienungsperson die Probenplatteneinheit 14 auf den Sockel des Automaten (Fig. 1) und einen Probenträ­ gerstreifen 12 auf die Auftragplatte 80 aufgesetzt hat (Fig. 3), wird die Frontplattentür vor dem Abtastkasten 100 geschlossen und gibt die Bedienungsperson an der Tastatur 407 des Rechners 400 einen Startbefehl ein. Weiterhin sind bereits die zu analysierenden flüssigen Proben in die Rei­ hen von Vertiefungen 26, 28 auf der Probenplatteneinheit 14 eingebracht worden; jede Reihe hat vorzugsweise fünfzehn einzelne Vertiefungen bzw. Kammern. Zum Vergleich kann in eine der Vertiefungen eine Normalprobe gefüllt sein. Wei­ terhin kann Abtupfpapier auf die Abtupffläche 22 gelegt und das Waschgefäß 20 mit Waschwasser gefüllt worden sein. Mit dem Aufsetzen der Probenplatteneinheit 14 auf dem Sockel des Automaten wird auf dem Bus 332 ein Signal an die digi­ tale Steuerschaltung geschickt, wie in Fig. 6 gezeigt. Der Rechner 400 erhält daraufhin eine Meldung, daß der Vorgang nun unter digitaler Steuerung selbsttätig weiter ablaufen kann.

Die Fig. 8 bis 13 zeigen wesentliche Schritte in der auto­ matischen Behandlung der in den Vertiefungen der Reihen 26, 28 der Probenplatteneinheit vorgehaltenen flüssigen Proben. Dabei zeigt die Fig. 8, daß die Pipettenanordnung einzelne Proben einer vorbestimmten Menge zieht. Wie schon erwähnt, ist dieser Vorgang vollständig in der obengenannten US- Patentanmeldung 8 53 201 erläutert.

Die Fig. 9 zeigt die Robotanordnung 30 in Längsrichtung zum Probenträger 12 hin verschoben; es werden die flüssigen Proben in einer Reihe auf die Oberfläche des Probenträgers aufgebracht. Es wird darauf hingewiesen, daß die Abdeckung 92 der Elektrophoresekammer sich in ihrer Offenstellung be­ findet.

Die Fig. 10 zeigt das Schließen der Abdeckung 92 nach dem Betätigen der geschlitzten Arme 44 durch die Elektromagne­ te 42 zum Einfahren in die Öffnungen 93 in der Abdeckung 92. Wie dargestellt, ist die Robotanordnung 30 in Längs­ richtung zur Elektrophoresekammer verschoben und damit die Abdeckung 92 geschlossen worden.

Es läßt sich annehmen, daß nach dem Schließen der Abdeckung die Elektrophorese der Proben erfolgt. Der Vorgang ist oben bereits beschrieben worden; zusammenfassend läßt sich sa­ gen, daß hierzu eine Elektrophoresespannung an den Proben­ träger mittels der Pfosten, Elektroden und der kombinierten Elektrode/Verteilerstange angelegt wird, wie es oben be­ schrieben ist. Gleichzeitig mit diesem Anlegen des Elektro­ phoresestroms an den Probenträger 12 wird Strom in einer Richtung an die Peltier-Elemente 70 der Heiz/Kühleinrich­ tung gelegt. Durch Kühlen des Probenträgers 12 kann dieser einen höheren Elektrophoresestrom führen, so daß die Elek­ trophoresebehandlung beschleunigt wird.

Die Fig. 11 zeigt das Auftragen eines Einfärbemittels 47 aus den Reagensflaschen 48. Dieses Mittel wird auf den Pro­ benträger 12 geschüttet, indem der Flaschenträger 50 vom Motor 60 gedreht wird. Die Fig. 11 zeigt, daß die Abdeckung in Umkehrung des in Fig. 10 gezeigten Vorgangs bereits in die Offenstellung gebracht worden ist.

Das Verteilen des Einfärbemittels über die Oberfläche des Probenträgers 12 ist in Fig. 12 gezeigt. Vorzugsweise er­ folgt das Verteilen durch Betätigen der geschlitzten Arme 44 derart, daß die Schlitze beider Arme einen Verteilerstab wie bei 76 umgreifen. Die Robotanordnung wird dann in Längsrichtung hin- und hergeführt und verteilt so das Rea­ gens über den Probenträger. Der andere Verteilerstab 74 kann entsprechend und zusätzlich zum Stab 76 der Fig. 12 Einsatz finden, um das Reagens auf dem Probenträger 12 zu verteilen.

Sodann wird die Abdeckung 92 in einem Vorgang entsprechend der Fig. 11 in ihre Schließstellung gebracht; es können nun die Inkubation und das Trocknen erfolgen. Zum Inkubieren wird mit den Peltier-Elementen die Auftragplatte 80 vorbe­ stimmt lange beheizt; zum Trocknen wird zusätzliche Troc­ kenluft durch Kanäle zugeführt und über den Probenträger geleitet, wie es die Fig. 4 ausführlicher darstellt.

Nach dem Inkubieren und Trocknen erfolgt das elektronische Abtasten des Probenträgers 12. Wie die Fig. 13 zeigt, lie­ fert das System Kamera 114/Linse 112 eine Analogspannung, die dem von den Leuchtstofflampen 110 A-110 D ausgeleuchte­ ten Sichtfeld des Probenträgers 12 entspricht. Ein Abbild dieses optischen Signals kann auf dem Bildschirm einer un­ mittelbar am Automaten vorgesehenen Kathodenstrahlröhre 406 erzeugt werden. Die Fig. 13 zeigt weiter, wie die Robotan­ ordnung 30 sich innerhalb der Öffnung 101 in der Eingangs­ wandung des Abtastkastens 100 befindet, um das Umlicht im wesentlichen am Eindringen in diesen während des Abtastens durch die Fernsehkamera 114 zu hindern.

DIE COMPUTERSTEUERUNG DER ARBEITSVORGÄNGE

Die Fig. 14A-14F zeigen die Steuerung des Automaten als Flußdiagramm. Die Fig. 14A zeigt, daß ein Signal aus dem Rechner 400 zur digitalen Steuerschaltung geht, um den Elektrophoreseprozeß selbsttätig zu steuern. Wie mit dem Block 500 angedeutet, wird die Pipettenanordnung in die Ruhestellung gebracht, indem die Röhrchen aufwärts und die Kolben abwärts gefahren werden; diese Steuerung ist in der bereits genannten US-Patentanmeldung 8 53 201 beschrieben. Die Portalbasis 40 wird in die Ruhestellung gebracht, indem ein Steuersignal an die Motortreiber- und Bremsschaltung 307 gelegt und die Stellung mittels des Positionsdetektors 316 ermittelt wird. Danach wartet der Rechner auf einen Startbefehl aus der seriellen E/A-Schnittstelle 328 (Block 501). Der Rechner bestimmt nun im Kästchen 502, ob die Pro­ benplatte 14 auf die Grundplatte 15 des Automaten aufge­ setzt worden ist. Liegt ein Signal aus der Verriegelungs­ schaltung 323 vor, wird die Prozeßsteuerung fortgesetzt; wenn nicht, geht ein Fehlersignal an den Rech 07856 00070 552 001000280000000200012000285910774500040 0002003808613 00004 07737ner 400, in­ folgedessen eine Fehlermeldung an die Bedienungsperson sichtbar ausgegeben oder ausgedruckt wird.

Wie die Fig. 14B zeigt, werden in den Blöcken 503 flüssige Proben aus den Probengefäßen 62 auf den Probenträger 12 aufgebracht. Wie angegeben, werden die Pipettenspitzen vor und nach dem Auftragen der Proben auf den Probenträger ge­ waschen und getrocknet. Dann werden flüssige Proben aus den Gefäßen 28 in die Vertiefungen 63 des Probenträgers 12 ein­ gebracht und die Pipettenspitzen erneut gewaschen. Die Wasch-, Trocken-, Abtupf- und Auftragsschritte entsprechen den in der US-Patentanmeldung 8 53 201 beschriebenen. Im lo­ gischen Schritt 505 werden dann die Pipettenanordnung 32 auf- und die Pipettenkolben abwärts gefahren.

Wie die Fig. 14C zeigt, veranlaßt nun die digitale Steuer­ schaltung 300 eine Serie von Schritten 506, um die Abdec­ kung 92 über der Elektrophoresekammer 13 zu schließen. Diese Schritte beginnen mit dem Block 507, wo die Portal­ basis 40 in die Offenstellung der Abdeckung 92 gebracht wird. Im Schritt 508 wird Strom auf die Treiberschaltung 311 für die Elektromagneten gegeben, so daß die Arme 44 abwärts in die Öffnungen 93 in der Abdeckung 92 ausfahren. Im Block 509 wird die Portalbasis 40 zur Elektrophoresekam­ mer 13 hin in die Schließstellung der Abdeckung 92 geführt, im Block 510 der Strom von der Treiberschaltung 311 abge­ nommen und damit die Arme 44 in die Ruhestellung zurückge­ führt. Im Block 511 wird die Portalbasis 40 in ihre Ruhe­ stellung zurückgebracht.

In den Blöcken 512 wird Elektrophoresestrom an den Proben­ träger 12 gelegt und dieser gleichzeitig gekühlt, im Block 513 die Dauer des Elektrophoresestroms bestimmt und die Hochspannung zwischen die Pfostenpaare 94, 96 gelegt, im Block 514 wird die Kühlschaltung 314 aktiviert, um die Kühleinrichtung 70 und die Gebläse 204 einzuschalten, und in den Blöcken 516 die Ausgangsspannung der Schaltung 325 und die Dauer der Elektrophoresebehandlung überwacht und dann die Spannung und die Kühleinrichtungen abgeschaltet.

Die in der Fig. 14D gemeinsam mit 517 bezeichneten Blöcke beinhalten die Schritte zum Öffnen der Abdeckung 92. Diese Schritte entsprechen denen der Blöcke 506 zum Schließen der Abdeckung 92 und sind daher nicht ausführlich erläutert. Die gemeinsam mit 518 bezeichneten Blöcke beinhalten die Steuerschritte zum Auftragen des Einfärbmittels auf den Probenträger 12. Im Block 519 wird die Portalbasis 40 zum Probenträger 12 hin in eine Stellung etwa in der Mitte zwischen den Elektroden/Verteilerstangen 74, 76 geführt, im Block 520 der Motorantrieb für den Reagensflanschträger geschaltet, um die Reagensflaschen 48 zu kippen und so deren Inhalt auf den Probenträger 12 zu schütten, und dann der Motorantrieb in der anderen Richtung angesteuert, um den Reagensflaschenträger 50 in seine Ruhestellung zu­ rückzubringen.

Die gemeinsam mit dem Bezugszeichen 521 bezeichneten Blöcke beschreiben die Schritte, die zum Verteilen des Einfärbe­ mittels auf dem Probenträger 12 erforderlich sind. Im Block 522 wird die Portalbasis 40 verschoben, bis die Elektroma­ gneten 42 unmittelbar über dem Elektroden/Verteilerstab 74 liegen, im Block 523 Strom an die Treiberschaltung 311 für die Elektromagneten gelegt, so daß die Arme 44 abwärts ausfahren und ihre Schlitze 44 a den Verteilerstab 74 teil­ weise umfassen. Im Schritt 524 wird die Portalbasis 40 zu den zweiten Vertiefungen bzw. Kammern 63 und dann wieder in die Stellung der Elektrodenpfosten 94 geführt und im Block 525 die Treiberschaltung 311 stromlos geschaltet, um die Arme 44 in die Ruhelage zurückzubringen. Die mit 526, 527, 528 und 529 bezeichneten Blöcke steuern das Verteilen des Einfärbemittels, indem der Elektroden/Verteilerstab 76 über die Oberfläche des Probenträgers gezogen und die Arme 44 der Elektromagneten in ihre Ruhestellung zurückgenommen werden.

Die Abdeckung 92 wird dann entsprechend den Blöcken 530 ge­ schlossen, die mit den für den automatischen Prozeß bereits erläuterten Blöcken 506 identisch sind.

Der Prozeß geht nun entsprechend der Fig. 14E mit den ge­ meinsam als 531 bezeichneten Schritten weiter, in denen die digitale Steuerschaltung 300 für genug Zeit zwischen dem Auftragen des Färbemittels auf den Probenträger und dem Beginn der Inkubationsperiode sorgt.

Die gemeinsam als Inkubation bezeichneten Schritte 532 be­ ginnen mit den Schritten 533, 534 zum Setzen der Inkuba­ tionszeit bzw. der Inkubationstemperatur. Im Schritt 535 wird die Inkubationsheizvorrichtung 313 eingeschaltet, im Schritt 536 die vom Sensor 327 ermittelte Inkubationstem­ peratur überwacht und im Schritt 538 die Steuerung des Trockenvorgangs übernommen.

In den gemeinsam mit 538 bezeichneten Blöcken für den Trocknungsvorgang werden in den Schritten 539, 540 die Trocknungszeit und -temperatur gesetzt, im Schritt 541 die Trocknungsschaltungen 340 und damit die Heizeinrichtung 202 und die Gebläse 202 eingeschaltet; im Schritt 543 werden die Heizschaltung 313 und die Trocknungsschaltung 340 wieder abgeschaltet.

Wie die Fig. 14F zeigt, wird danach die Abdeckung 92 in den gemeinsam mit 544 bezeichneten Schritten wieder geöffnet; diese Schritte sind identisch mit den oben als 517 bezeich­ neten. Die Steuerung geht dann über an den Schritt 545, in dem der Rechner 400 ermittelt, ob die Lampen 100 A-100 D eingeschaltet sind. Falls nicht, geht die Steuerung an den Rechner 400 über, der im Block 546 ein Einschaltsignal ab­ gibt. Wird im Block 547 gemeldet, daß die Lampen einge­ schaltet worden sind, geht die Steuerung zum Block 548, wo das Videobild aus der Kamera 104 übernommen und abgespei­ chert wird. Die Lampen 110 A-110 D werden nun im Block 549 wieder abgeschaltet.

Im Schritt 550 führt nun der Rechner 400 eine Dichtebestim­ mung durch und bedient sich hierzu bekannter Verfahren zur Ermittlung der relativen Dichtewerte der Bestandteile von Proben, die mit einer elektrophoretischen Behandlung in Längsrichtung in ihre Bestandteile aufgespalten worden sind. Die Ergebnisse der Analyse lassen sich auf den Bild­ schirmen 405, 406 sichtbar in Graphik- bzw. Textform dar­ stellen oder mit dem Drucker 408 ausdrucken (Blöcke 551, 552).

Claims (47)

1. Elektrophoreseautomat, gekennzeich­ net durch

• einen Sockel,
• einen Probenträger mit einem elektrisch nichtlei­ tenden Schichtträger mit einem Elektrophoresemedium auf diesem sowie einem Reservoirstreifen aus elektrisch leit­ fähigem Material in Verbindung mit dem Medium an dessen beiden Längsenden, wobei auf dem Medium zwischen den Reser­ voirstreifen mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme einer Probe vorgesehen ist,
• eine waagerecht auf dem Sockel angeordnete Auf­ tragplatte mit Mitteln, um den Probenträgr abnehmbar auf der Platte festzulegen,
• ein auf gegenüberliegenden Seiten des Probenträ­ gers angeordnetes erstes Paar Elektrodenpfosten, die mit einem der Reservoirstreifen des Probenträgers ausgerichtet sind,
• ein auf gegenüberliegenden Seiten des mikroporö­ sen Probenträgers angeordnetes zweites Paar Elektrodenpfo­ sten, die mit dem anderen der Reservoirstreifen des Proben­ trägers ausgerichtet sind,
• einen ersten Elektrodenstab, der seitlich über den Probenträger gelegt ist und in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Paar Elektrodenpfosten und dem einen der Re­ servoirstreifen des Probenträgers steht,
• einen zweiten Elektrodenstab, der seitlich über den Probenträger gelegt ist und in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Paar Elektrodenpofsten und mit dem anderen der Reservoirstreifen des Probenträgers steht, und
• Mittel, um eine Spannungsquelle zwischen das erste und das zweite Elektrodenpfostenpaar zu legen, so daß ein elektrischer Strom in Längsrichtung durch den Proben­ träger und im wesentlichen gleichmäßig über dessen Queraus­ dehnung fließt.

2. Elektrophoreseautomat, gekennzeich­ net durch

• einen Sockel,
• eine in Längsrichtung auf dem Sockel angeordnete Auftragplatte,
• einen abnehmbar auf der Auftragplatte angeordne­ ten Elektrophorese-Probenträger mit Längs- und Querabmes­ sungen und mit einem ersten und einem zweiten querverlau­ fenden und erhabenen Reservoirstreifen aus elektrisch leitfähigem Material, die jeweils an einem Längsende des Probenträgers angeordnet sind, und
• eine erste und eine zweite Elektrodenanordnung, die an die entgegengesetzten Pole einer elektrischen Span­ nungsquelle anschließbar und seitlich über den Probenträ­ ger verschiebbar sind, wobei elektrischer Kontakt mit dem ersten bzw. dem zweiten Reservoirstreifen besteht.

3. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Elektrodenanordnung jeweils ein Paar Elek­ troden auf gegenüberliegenden Querseiten der Reservoir­ streifen sowie einen Elektrodenstab aufweisen, der in elek­ trischem Kontakt mit dem Reservoirstreifen und dem Elek­ trodenpaar seitlich über den Probenträger bewegt werden kann.

4. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Elektrodenanordnung jeweils ein Querele­ ment aufweisen, das zwischen einer Offenstellung, in der der Probenträger auf die Auftragplatte aufgebracht werden kann, und einer Schließstellung bewegbar ist, in der es in elektrischem Kontakt mit dem Reservoirstreifen steht, so daß der Probenträger an die elektrische Spannungsquelle angeschlossen wird.

5. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 3, ge­ kennzeichnet durch eine Roboteinrichtung zum Auftragen einer Menge eines Einfärbemittels auf die Ober­ fläche des Elektrophoresemediums und durch eine Robotein­ richtung zum Bewegen des ersten Elektrodenstabs über die Oberfläche des Probenträgers zwischen den Reservoirstrei­ fen.

6. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 3, ge­ kennzeichnet durch eine Roboteinrichtung zum Auftragen einer Menge eines Einfärbemittels auf die Ober­ fläche des Elektrophoresemediums und durch eine Robotein­ richtung, mit der der erste Elektrodenstab vom ersten Re­ servoirstreifen weg über die Oberfläche des Probenträgers bewegt und über die Oberfläche des Probenträgers zum ersten Reservoirstreifen und zum ersten Elektrodenpaar zurückge­ führt werden kann.

7. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 3, ge­ kennzeichnet durch eine Roboteinrichtung zum Auftragen einer Menge eines Einfärbemittels auf die Ober­ fläche des Elektrophoresemediums und eine Roboteinrich­ tung, mit der der erste und der zweite Elektrodenstab zwi­ schen den Reservoirstreifen über die Oberfläche des Proben­ trägers bewegt werden kann.

8. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 3, bei dem der Elektrophorese-Probenträger in der Oberfläche eine Auftragvertiefung enthält, gekennzeichnet durch eine Roboteinrichtung zum Einbringen einer flüssigen Probe in die Vertiefung des Probenträgers sowie eine Ein­ richtung, mit der die elektrische Spannungsquelle sich zwischen die erste und die zweite Elektrodenanordnung legen läßt, so daß Elektrophoresestrom in Längsrichtung und im wesentlichen gleichmäßig über die Querabmessung verteilt durch den Probenträger fließt.

9. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 3, ge­ kennzeichnet durch eine Roboteinrichtung zum Auftragen einer Menge eines Einfärbemittels auf die Ober­ fläche des Elektrophoresemediums und eine Roboteinrichtung, mit der der erste Elektrodenstab zwischen den Reservoir­ streifen über die Oberfläche des Probenträgers bewegt werden kann.

10. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 8, ge­ gekennzeichnet durch thermoelektrische Übertra­ gungseinrichtungen in thermischem Kontakt mit der Auftrag­ platte sowie Mittel, um elektrischen Strom gleichzeitig an die thermoelektrischen Übertragungseinrichtungen zu legen, wobei mindestens ein Teil der vom Elektrophoresestrom im Probenträger und in der Auftragplatte erzeugten Wärme von den Übertragungseinrichtungen abgeführt wird.

11. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die thermo­ elektrischen Übertragungseinrichtungen mindestens ein an der Auftragplatte befestigtes Peltier-Element, Mittel, um Strom in einer Richtung durch das Peltier-Element zu schicken und so die Auftragplatte zu kühlen, eine unter der Auftragplat­ te befindliche Kanalanordnung, die einen Luftweg zwischen einem Ein- und einem Auslaß im Sockel bildet, einen Kühl­ körper in thermischer Verbindung zum Peltier-Element, der in der von der Kanalanordnung gebildeten Luftbahn liegt, und ein Gebläse aufweisen, das Luft vom Ein- zum Auslaß und über den Kühlkörper drückt.

12. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 11, ge­ kennzeichnet durch Längselemente, die seitlich der Auftragplatte angeordnet sind, vertikal über den ersten und zweiten Elektrodenstaab hinaus vorstehen und Längs­ schlitze über dem ersten und zweiten Elekrodenstab aufwei­ sen, und durch eine Abdeckplatte, die in den Längsschlitzen der Längselemente angeordnet und in diesen zwischen einer Schließstellung, in der um den Probenträger und die Auf­ tragplatte herum ein Inkubations- und Trockengehäuse gebil­ det wird, und einer Offenstellung verschiebbar ist, in der die Abdeckplatte über dem Probenträger in Längsrichtung von diesem abgezogen ist.

13. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 12, ge­ kennzeichnet durch eine Roboteinrichtung, mit der die Abdeckplatte zwischen der Schließ- und der Offen­ stellung bewegt werden kann.

14. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 13, ge­ kennzeichnet durch eine Inkubationsheizein­ richtung in thermischem Kontakt mit der Auftragplatte, um diese und den Probenträger zu erwärmen.

15. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Inkuba­ tionsheizeinrichtung Mittel aufweist, um Strom in einer der ersten entgegengesetzten Richtung an das Peltier-Element zu legen.

16. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 14, ge­ kennzeichnet durch Mittel, mit denen die Heiz­ einrichtung gesteuert werden kann, um Wärme auf die Auf­ tragplatte und den Probenträger aufzubringen, nachdem eine flüssige Probe in die Vertiefung im Probenträger einge­ bracht worden ist, der Elektrophoresestrom in Längsrich­ tung durch das Medium geschickt worden ist, das Einfärbe­ mittel auf die Oberfläche des Probenträgers aufgebracht und auf ihr verteilt worden ist, und die Abdeckplatte in ihre Schließstellung zurückgeführt worden ist, wobei die Ein­ richtung zum Steuern der Heizeinrichtung das Aufbringen von Wärme für eine vorbestimmte Inkubationszeit erlaubt.

17. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 14, ge­ kennzeichnet durch eine Trockeneinrichtung, mit der Trockenluft auf den Probenträger geführt werden kann.

18. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trocken­ einrichtung einen Einlaßschlitz in einer ersten Längsseite der Auftragplatte, einen Auslaßschlitz in einer zweiten Längsseite der Auftragplatte, eine Einlaßkanaleinrichtung, die einen an den Einlaßschlitz angeschlossenen Lufteinlaß­ pfad bildet, eine Auslaßkanaleinrichtung, die einen an den Auslaßschlitz angeschlossenen Luftauslaßpfad bildet, und ein Gebläse aufweist, mit der Luft durch den Einlaßkanal und den Einlaßschlitz über den Probenträger und dann durch den Auslaßschlitz und den Auslaßkanal hinausgedrückt werden kann.

19. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 18, ge­ kennzeichnet durch eine Heizeinrichtung in der Einlaßkanaleinrichtung, um die Luft in dieser zu erwärmen.

20. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 16, ge­ kennzeichnet durch eine Trockeneinrichtung zum Beaufschlagen des Probenträgers mit Trockenluft und eine Einrichtung zum Steuern der Trockeneinrichtung derart, daß Trockenluft auf den Probenträger aufgebracht wird, nachdem die Heizeinrichtung für die Dauer der Inkubationszeit Wärme auf den Probenträger aufgebracht hat, wobei die die Troc­ keneinrichtung steuernde Einrichtung betrieblich die Be­ aufschlagung des Probenträgers mit Trockenluft für eine vorbestimmte Trockenzeit ermöglicht.

21. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Elektrodenanordnung ein erstes und ein zweites Paar magnetisierter Pfosten, die vertikal über die Auftragplatte hinaus vorstehen, sowie einen ersten und einen zweiten Elektrodenstab aufweisen, deren Endabschnitt aus ferromagnetischem Werkstoff gefertigt sind, wobei in­ folge der zwischen dem zweiten Pfostenpaar und dem ferro­ magnetischen Werkstoff des ersten Stabes wirkenden magne­ tischen Kraft letzterer an seinen Enden in elektrischem Kontakt mit dem magnetisierten Pfostenpaar gehalten wird, und wobei infolge der zwischen dem zweiten Pfostenpaar und dem ferromagnetischen Werkstoff des zweiten Stabes wirken­ den magnetischen Kraft letzterer an seinen Enden in elek­ trischem Kontakt mit dem zweiten Paar magnetisierter Pfo­ sten gehalten wird.

22. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 21, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Elektrodenstab einen Mittelabschnitt aus elektrisch leitfähigem nichtrostendem Stahl aufweisen.

23. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 21, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Elektrodenstab einen Mittelabschnitt aus elektrisch leitfähigem Graphit aufweisen.

24. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Robot­ einrichtung zum Einbringen einer flüssigen Probe in die Vertiefung des Probenträgers eine Probenplatte, die min­ destens einer Aufnahme für flüssige Proben enthält, in Längsrichtung auf dem Sockel angeordnet und von der Auf­ tragplatte getrennt ist, eine auf dem Sockel angeordnete Schienenanordnung, eine Robotrahmeneinrichtung, die in der Schieneneinrichtung in Längsrichtung zwischen der Proben­ platte und der Auftragplatte hin- und herfahren kann, und eine Pipettenanordnung aufweist, die über der Probenplat­ te und der Auftragplatte an der Robotrahmeneinrichtung be­ festigt ist und mit der, wenn die Rahmeneinrichtung sich in Längsrichtung an der Auftragplatte in der Sollstellung be­ findet, eine flüssige Probe aus der Vertiefung gezogen und dann auf den Probenträger aufgetragen werden kann, wenn die Rahmeneinrichtung sich in Längsrichtung in der Sollstellung an der Auftragplatte befindet.

25. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Robot­ einrichtung zum Auftragen einer Menge eines Einfärbemit­ tels auf die Oberfläche des Elektrophoresemediums eine auf dem Sockel befestigte Schienenanordnung, eine Robotrahmen­ einrichtung, die auf der Schienenanordnung in Längsrich­ tung zwischen der Auftragplatte und einer von dieser ge­ trennten Position bewegbar ist, einen Flaschenträger, der um eine querverlaufende, von der Rahmeneinrichtung gela­ gerte Querwelle verdrehbar ist, und Einrichtungen auf­ weist, um den Flaschenträger um die Querwelle zu drehen, wenn er sich auf der Rahmeneinrichtung über der Oberfläche des Elektrophoresemediums befindet, wobei Einfärbmittel aus der Flasche auf die Oberfläche des Elektrophoresemediums geschüttet wird.

26. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Robot­ einrichtung zum Verschieben des ersten Elektrodenstabs über die Oberfläche des Probenträgers zwischen den Reservoir­ streifen eine auf dem Sockel festgelegte Schienenanordnung, eine Robotrahmeneinrichtung, die auf der Schienenanordnung zwischen der Auftragplatte und einer von dieser getrennten Stellung bewegbar ist, einen an der Robotrahmeneinrichtung festgelegten Elektromagneten mit einem elektrisch betätig­ ten Kolben, der zwischen einer oberen und einer unteren Lage bewegbar ist und an seinem unteren Ende abwärts gega­ belt ist, sowie eine Einrichtung aufweist, um die Robotrah­ meneinrichtung zu bewegen, bis der Kolben sich über dem er­ sten Elektrodenstab befindet, den Elektromagneten zu betä­ tigen, so daß der Kolben abwärts in seine untere Stellung fährt, bis dessen Gabel den ersten Elektrodenstab umgreift, und um bei in seiner unteren Stellung befindlichem Kolben den Robotrahmen zum zweiten Elektrodenstab zu bewegen und den ersten Elektrodenstab zur ersten Elektrodeneinrichtung zurückzuführen, so daß das Einfärbemittel über die Ober­ fläche des Probenträgers verteilt wird.

27. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Robot­ einrichtung zum Bewegen der Abdeckplatte zwischen der Schließ- und der Offenstellung mindestens eine an einem Längsende der Abdeckplatte ausgebildete Öffnung, eine am Sockel festgelegte Schienenanordnung, eine Robotrahmenein­ richtung, die in der Schienenanordnung in Längsrichtung zwischen der Auftragplatte und einer von dieser getrennten Stellung hin- und herverschiebbar ist, mindestens einen an der Robotrahmeneinrichtung festgelegten Elektromagneten mit einem elektrisch betätigten Kolben, der zwischen einer obe­ ren und einer unteren Stellung hin- und herbewegbar und seitlich mit der Öffnung in der Abdeckplatte ausgerichtet ist, sowie eine Einrichtung aufweist, um die Robotrahmen­ einrichtung zu verschieben, bis der Kolben in Längsrichtung mit der Öffnung in der Abdeckplatte ausgerichtet ist, den Elektromagneten zu betätigen, damit der Kolben abwärts in seine untere Stellung und in die Öffnung einfährt, und bei in seiner unteren Stellung befindlichem Kolben die Robot­ rahmeneinrichtung zwischen der Schließ- und der Offenstel­ lung zu bewegen.

28. Elektrophoreseautomat, gekennzeich­ net durch

• einen Sockel,
• eine auf dem Sockel in Längsrichtung angeordnete Auftragplatte mit einer Ober- und einer Unterseite,
• einen abnehmbar auf der Oberseite der Auftrag­ platte angeordneten Elektrophorese-Probenträger zur Auf­ nahme einer flüssigen Probe, wobei der Probenträger in seiner Oberfläche eine Vertiefung enthält und Längs- und Querabmessungen aufweist,
• eine Automatik zum In-situ-Einbringen einer flüssigen Probe in die Vertiefung im Probenträger, und durch
• eine Automatik zum Einprägen eines längsgerich­ teten elektrischen Stromes in den Probenträger, der über dessen Querabmessung im wesentlichen gleichmäßig ist, so daß betrieblich auf elektrophoretischem Wege ein Muster aus den in Längsrichtung versetzten Bestandteilen der flüssigen Probe entsteht.

29. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 28, ge­ kennzeichnet durch eine thermoelektrische Wär­ meübertragungseinrichtung, die in thermischem Kontakt mit der Unterseite der Auftragplatte steht, und durch Mittel, um während des Fließens des Elektrophoresestroms elektri­ schen Strom in einer ersten Richtung an die thermoelektri­ sche Wärmeübertragungseinrichtung zu legen, so daß ein Teil der vom Elektrophoresestrom im Probenträger und in der Auf­ tragplatte freigesetzten Wärme von der Wärmeübertragungs­ einrichtung abgeführt wird.

30. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 28, ge­ kennzeichnet durch eine Automatik zum Auftragen eines Einfärbemittels in situ auf den Probenträger, nachdem der Elektrophoresestrom an den Probenträger angelegt worden ist.

31. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 30, ge­ kennzeichnet durch eine Automatik, um den Pro­ benträger in situ zu inkubieren, nachdem das Einfärbemittel auf ihn aufgetragen worden ist.

32. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 29, ge­ kennzeichnet durch eine Automatik zum Auftragen eines Einfärbemittels auf den Probenträger in situ, nachdem Elektrophoresestrom durch diesen geschickt worden ist, und durch eine Automatik, um den Probenträger in situ zu inku­ bieren, wobei Mittel vorgesehen sind, um einen elektrischen Strom in einer zweiten Richtung an die thermoelektrische Wärmeübertragungseinrichtung zu legen, so daß die thermo­ elektrische Wärmeübertragungseinrichtung die Auftragplatte mit Wärme beaufschlagt.

33. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 30, ge­ kennzeichnet durch eine Automatik zum Trocknen des Probenträgrs in situ nach dem Inkubieren des Proben­ trägers und des Einfärbemittels.

34. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 33, ge­ kennzeichnet durch eine Automatik zum elektro­ nischen Abtasten des Probenträgers in situ nach dem Trock­ nen desselben.

35. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 28, ge­ kennzeichnet durch eine Automatik zum Ein­ färben, Inkubieren und Trocknen des Probenträgers in situ, eine Automatik zum Erzeugen eines elektronischen Ladungs­ bildes in situ auf der Oberseite des Probenträgers, und durch eine Verarbeitungseinrichtung, die selbsttätig eine elektronische Schablone um das elektronische Bild der in Längsrichtung versetzten Bestandteile der flüssigen Probe erzeugt.

36. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 35, ge­ kennzeichnet durch eine Verarbeitungseinrich­ tung, die aus dem elektronischen Bild innerhalb der Schab­ lone ein Signal ableitet, das die Dichte der Bestandteile der flüssigen Probe als Funktion von deren Längsversatz darstellt.

37. Elektrophoreseautomat, gekennzeich­ net durch

• einen Sockel,
• eine in Längsrichtung auf dem Sockel angeordnete Auftragplatte,
• einen abnehmbar auf der Auftragplatte angeordne­ ten Elektrophorese-Probenträger,
• eine Probenplatte mit mindestens einer Vertiefung zur Aufnahme einer flüssigen Probe, wobei die Probenplatte in Längsrichtung auf dem Sockel und von der Auftragplatte abgesetzt angeordnet ist,
• eine auf dem Sockel festgelegte und zwischen der Auftrag- und der Probenplatte in Längsrichtung verlaufende Schienenanordnung,
• einen Robotrahmen, der auf der Schienenanordnung in Längsrichtung angeordnet und zwischen der Proben- und der Auftragplatte in Längsrichtung verschiebbar ist und ein Querprofil aufweist,
• eine auf dem Robotrahmen angeordnete Robot-Pipet­ tiereinrichtung, mit der sich eine flüssige Probe der Ver­ tiefung in der Probenplatte entnehmen und auf den Elektro­ phorese-Probenträger auftragen läßt,
• Mittel, um dem Probenträger einen in Längsrich­ tung fließenden Elektrophoresestrom einzuprägen, der be­ trieblich die Bestandteile der Probe in Längsrichtung von­ einander trennt,
• eine Automatik, um die getrennten Bestandteile der Probe fluoreszent einzufärben, und durch
• einen vom Rahmen getragenen und über der Auftrag­ platte angeordneten Abtastkasten mit einer Rück-, einer Seiten-, einer Eingangs- und einer oberen Abschlußwand so­ wie einer frontalen Öffnung,
• wobei die frontale Öffnung eine Schließeinrich­ tung mit einer Offenstellung, in der der Probenträger auf die Auftragplatte aufgebracht werden kann, und einer Schließstellung aufweist, in der der Abtastkasten gegen Um­ licht im wesentlichen abgeschlossen ist,
• die Eingangswand eine profilierte Öffnung auf­ weist und eine Verschiebung der Pipettiereinrichtung zwi­ schen der Proben- und der Auftragplatte erlaubt, wobei das Öffnungsprofil geringfügig größer ist als das Querprofil des Robotrahmens, so daß bei in der Öffnung befindlichem Rahmen das Innere des Abtastkastens gegen Umlicht im we­ sentlichen abgeschlossen ist,
• im Abtastkasten eine Leuchtstoff-Beleuchtungsein­ richtung befestigt ist, um den Probenträger fluoreszent zu beleuchten, und
• am Abtastkasten eine Abtasteinrichtung befestigt ist, die die Eigenschaften der Längstrennung der Bestand­ teile der flüssigen Probe bestimmen kann.

38. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 37, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abtast­ einrichtung eine auf die in Längsrichtung getrennten Be­ standteile der flüssigen Probe gerichtete Bildgebungsein­ richtung, die ein mindestens einen Teil der Probenplatte mit den getrennten Bestandteilen darstellendes Videosignal abgibt, sowie Verarbeitungsmittel aufweist, die auf das Videosignal ansprechend die seitliche Trennung und die entsprechende Dichte der längsgetrennten Bestandteile be­ stimmt.

39. Elektrophoreseautomat, gekennzeich­ net durch

• einen Sockel,
• eine in Längsrichtung auf dem Sockel angeordnete Auftragplatte,
• eine Probenplatte mit mindestens einer Vertiefung zur Aufnahme einer flüssigen Probe, wobei die Probenplatte in Längsrichtung und von der Auftragplatte abgesetzt auf dem Sockel angeordnet ist,
• eine auf dem Sockel festgelegte und in Längsrich­ tung zwischen der Auftrag- und der Probenplatte verlaufende Schienenanordnung,
• einen Robotrahmen, der in Längsrichtung auf der Schienenanordnung angeordnet und entlang einer längsgerich­ teten Bahn zwischen der Proben- und der Auftragplatte be­ wegbar ist,
• eine auf dem Robotrahmen angeordnete Robot-Pipet­ tiereinrichtung zum Einbringen einer flüssigen Probe aus der Vertiefung der Probenplatte auf den Elektrophorese-Pro­ benträger,
• Mittel zum Einprägen eines längs durch den Pro­ benträger fließenden Elektrophoresestroms, der die Bestand­ teile der Probe in Längsrichtung voneinander trennt,
• eine Automatik zum fluoreszenten Einfärben der in Längsrichtung getrennten Bestandteile der Probe,
• eine auf dem Robotrahmen angeordnete Abtastein­ richtung zum Erzeugen elektrischer Signale, die die Inten­ sität der in Längsrichtung getrennten Bestandteile der Pro­ be darstellen, und
• eine Verarbeitungseinrichtung, die auf die elek­ trischen Signale ansprechend die seitliche Trennung und die entsprechende Dichte der in Längsrichtung getrennten Be­ standteile bestimmt.

40. Elektrophoreseautomat nach Anspruch 39, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abtast­ einrichtung

• eine Abdeckung mit einem seitlichen Schlitz, die abwärts dem Probenträger zugewandt ist,
• eine in der Abdeckung angeordnete Leuchtstoff­ röhre zum Beleuchten des Probenträgers beim Abtasten,
• einen in dem seitlichen Schlitz angeordneten Kollimator mit zwei Enden, von denen eines dem Probenträger zugewandt ist, und
• eine am anderen Ende des Kollimators angeordnete Photovervielfacherröhre aufweist, die betrieblich elektri­ sche Signale erzeugt, die die Intensität des vom Kollimator kollimierten Lichtes darstellen.

41. Elektrophorese-Probenträger, gekenn­ zeichnet durch einen elektrisch nichtleitenden Schichtträger mit einem auf diesen aufgetragenen Elektro­ phoresemedium sowie einem Paar Reservoirstreifen aus elek­ trisch leitfähigem Material, die in Verbindung mit dem Elektrophoresemedium stehen und jeweils an den Längsenden des Probenträgers quer über diesen verlaufen.

42. Probenträger nach Anspruch 41, gekenn­ zeichnet durch mindestens eine Vertiefung im Elektrophoresemedium zwischen den Reservoirstreifen.

43. Probenträger nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger aus Mylar hergestellt ist und daß es sich bei dem Elektropho­ resemedium um Agarose handelt.

44. Probenträger nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrophoresemedium im wesentlichen gleichmäßig dick ist und auf dem Schicht­ träger eine ebene Oberfläche bildet und daß die querver­ laufenden Reservoirstreifen vertikal höher als die ebene Ober­ fläche liegen.

45. Verfahren zum Bestimmen der relativen Bestand­ teile einer flüssigen Probe in einer Vorrichtung mit einer Auftragplatte, die in Längsrichtung auf einem Sockel ver­ läuft, und einem Elektrophorese-Probenträger, der auf eine nach oben weisende Oberfläche der Auftragplatte aufge­ bracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß man

• automatisch eine flüssige Probe in situ auf den Probenträger aufbringt,
• automatisch dem Probenträger einen in dessen Längsrichtung in situ fließenden Elektrophoresestrom ein­ prägt, der betrieblich auf elektrophoretischem Wege ein Muster der in Längsrichtung versetzten Bestandteile der flüssigen Probe erzeugt,
• automatisch den Probenträger in situ einfärbt, inkubiert und trocknet, und
• automatisch ein elektronisches Abbild der Ober­ seite des Probenträgers in situ erzeugt.

46. Verfahren zum Erzeugen einer Korrekturmatrix zur Korrektur nichtlinearer Bildgebungseffekte der Bildgebungs­ einrichtung in einem System mit einem Abtastkasten, der eine Platte zur Positionierung eines Probenträgers im we­ sentlichen umschließt, der eine Vielzahl in Längsrichtung über den Probenträger verlaufender und seitlich beabstan­ deter Probenspuren aufweist, einer im Abtastkasten angeord­ neten Einrichtung zur fluoreszenten Beleuchtung des Proben­ trägers, einer auf den Probenträger gerichteten Bildge­ bungseinrichtung, die betrieblich die Helligkeit des Pro­ benträgers darstellende Videosignale erzeugt, sowie einer Recheneinrichtung, die auf die Videosignale ansprechend eine Bildpunktmatrix der Helligkeitswerte des Videosignals speichert, dadurch gekennzeichnet, daß man

• auf die Platte einen Probenträger aufbringt,
• den Probenträger mit der fluoreszenten Beleuch­ tungseinrichtung beleuchtet,
• die Lichtintensität der Oberfläche des Proben­ trägers darstellende Videosignale erzeugt,
• in der Recheneinrichtung eine Bildpunktmatrix der Intensitätswerte der Videosignale des Probenträgers spei­ chert,
• die Bildpunktmatrix zu einer Vielzahl von längs­ verlaufenden Spuren aufteilt, die jeweils eine Vielzahl von Bildpunktreihen entsprechend den Probenspuren enthalten,
• die Intensitätspunkte in Querrichtung für jede Spur und jede Längsposition der Matrix mittelt und eine Intensitätsmittelwertmatrix speichert, die für jede Spur an jeder Längsposition der Matrix einen Helligkeitsmittelwert dieser Bildpunkte enthält,
• aus der Helligkeitsmittelwertmatrix den Spurbild­ punkt mit dem höchsten Helligkeitsmittelwert bestimmt, und
• eine Korrekturmatrix erstellt, indem man für jede Spur den Helligkeitsmittelwert durch den ermittelten Höchstwert teilt und diesen Helligkeitsmittelwert der Hel­ ligkeitsmittelwertmatrix durch das Divisionsergebnis er­ setzt.

47. Verfahren zur Bestimmung der relativen Komponen­ ten einer flüssigen Probe in einer Vorrichtung mit einer in Längsrichtung auf einem Sockel angeordneten Auftragplatte und einem abnehmbar auf der Oberfläche der Auftragplatte angebrachten Elektrophorese-Probenträger, auf dem in Längs­ richtung eine Vielzahl von Probenspuren verläuft, einem Ab­ tastkasten, der den Probenträger im wesentlichen ein­ schließt und in dem eine fluoreszente Beleuchtungseinrich­ tung zum Beleuchten des Elektrophorese-Probenträgers sowie eine Bildgebungseinrichtung angeordnet sind, die auf den Probenträger gerichtet ist und betrieblich dessen Hellig­ keit darstellende Videosignale erzeugt, wobei die Anord­ nung weiterhin eine Recheneinrichtung aufweist, die auf die Videosignale ansprechend eine Bildpunktmatrix der Hellig­ keitswerte der Videosignale speichert sowie gespeichert eine Korrekturmatrix aus Bildpunktkorrekturfaktoren ent­ hält, die den Probenspuren des elektrophoretisch behandel­ ten Probenträgers als Funktion der Längsposition der Matrix entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß man

• den elektrophoretisch behandelten Probenträger mit der fluoreszenten Beleuchtungseinrichtung beleuchtet,
• die Helligkeit an der Oberfläche des elektropho­ retisch behandelten Probenträgers darstellende Videosignale erzeugt,
• in der Recheneinrichtung eine Bildpunktmatrix der Helligkeitswerte der Videosignale des elektrophoretisch be­ handelten Probenträgers speichert,
• die Bildpunktmatrix zu einer Vielzahl von Längs­ spuren mit jeweils einer Vielzahl von Bildpunktreihen ent­ sprechend den Probenspuren aufteilt,
• die Helligkeitsbildpunkte in Querrichtung für jede Längsposition der Matrix mittelt und eine Helligkeits­ mittelwertmatrix aus Helligkeitsmittelwerten für jede Spur an jeder Längsposition der Matrix abspeichert, und
• jedes Element der Helligkeitsmittelwertmatrix mit einem entsprechenden Element der Korrekturmatrix multipli­ ziert und jedes Element durch das Multiplikationsprodukt ersetzt, um eine korrigierte Helligkeitsmatrix des elektro­ phoretisch behandelten Probenträgers zu erzeugen.