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DE102008038114B4 - A method for the spatial separation and for the separate detection of cations and anions, which are located in an analyte - Google Patents

A method for the spatial separation and for the separate detection of cations and anions, which are located in an analyte Download PDF

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DE102008038114B4
DE102008038114B4 DE102008038114.4A DE102008038114A DE102008038114B4 DE 102008038114 B4 DE102008038114 B4 DE 102008038114B4 DE 102008038114 A DE102008038114 A DE 102008038114A DE 102008038114 B4 DE102008038114 B4 DE 102008038114B4
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Abstract

Verfahren zur räumlichen Trennung und zum gesonderten Nachweis von Kationen und Anionen, die sich in einem Analyten befinden, enthaltend die Verfahrensschrittea) Einbringen eines Elektrolyten bei geöffneten Ventilen (37, 38) an den Enden der beiden Äste (11, 12) des Trennkanals durch Betätigung einer ersten Pumpe (281) über ein geöffnetes Ventil (28) zu einem unteren Reservoir (26) und den unteren Ast (22) des Injektionskanals in einen Kreuzungsbereich (2) des Injektionskanals mit einem Trennkanal derart, dass der Elektrolyt, ausgehend vom Kreuzungsbereich (2) durch den Trennkanal in Richtung von zwei Trennelektroden (31, 32), die sich an zwei gegenüberliegenden Seiten des Trennkanals befinden, über Reservoirs (35, 36) für Abfall und die geöffneten Ventile (37, 38) zu den Reservoirs für Abfall (35, 36) gefördert wird, wodurch die gesamten Kanäle mit dem Elektrolyten gefüllt und Rückstände über die Ableitungen an den Reservoirs (35, 36) für Abfall ausgetragen werden,b) Fördern des Analyten, der Kationen und Anionen enthält, mittels einer zweiten Pumpe (291) durch ein geöffnetes Ventil (27) zu einem oberen Reservoir (25) und den oberen Ast (21) des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich (2), so dass er den Kreuzungsbereich (2) des Injektionskanals mit dem Trennkanal füllt, sowie darüber hinaus durch den unteren Ast (22) des Injektionskanals, das untere Reservoir (26) und ein geöffnetes Ventil (29),c) Schließen alle Ventile (27, 28, 29, 37, 38) und Anlegen einer elektrischen Spannung an die beiden Trennelektroden (31, 32), wodurch sich zwischen den beiden Trennelektroden (31, 32) ein elektrisches Feld ausbildet, in dem sich die Kationen in Richtung der ersten Trennelektrode (31) und die Anionen sich in Richtung der zweiten Trennelektrode (32) bewegen, so dass eine räumliche Trennung der Kationen und der Anionen voneinander erfolgt, undd) Nachweisen der Kationen mittels einer ersten Messzelle (33), die entlang des Trennkanals in Richtung der ersten Trennelektrode (31) angeordnet ist, und Nachweisen der Anionen mittels einer zweiten Messzelle (32), die -entlang des Trennkanals in Richtung der zweiten Trennelektrode (32) angeordnet ist.Method for the spatial separation and separate detection of cations and anions contained in an analyte, comprising the steps of a) introducing an electrolyte with the valves (37, 38) open at the ends of the two branches (11, 12) of the separation channel by actuation a first pump (281) via an open valve (28) to a lower reservoir (26) and the lower branch (22) of the injection channel in an intersection region (2) of the injection channel with a separation channel such that the electrolyte, starting from the crossing region ( 2) through the separation channel in the direction of two separation electrodes (31, 32), which are located on two opposite sides of the separation channel, via reservoirs (35, 36) for waste and the opened valves (37, 38) to the reservoirs for waste ( 35, 36) is conveyed, whereby the entire channels are filled with the electrolyte and residues are discharged via the discharges to the reservoirs (35, 36) for waste, b) Conveying the analyte containing cations and anions by means of a second pump (291) through an open valve (27) to an upper reservoir (25) and the upper branch (21) of the injection channel into the crossing region (2) fills the crossing region (2) of the injection channel with the separation channel, and moreover through the lower branch (22) of the injection channel, the lower reservoir (26) and an opened valve (29), c) closing all valves (27, 28, 29 , 37, 38) and applying an electrical voltage to the two separation electrodes (31, 32), whereby an electric field is formed between the two separation electrodes (31, 32), in which the cations in the direction of the first separation electrode (31) and the anions move towards the second separation electrode (32) so as to spatially separate the cations and anions from one another; and (d) detect the cations by means of a first measurement cell (33) running along the separation channel in the direction of first separation electrode (31) is arranged, and detecting the anions by means of a second measuring cell (32) which is arranged along the separation channel in the direction of the second separation electrode (32).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Trennung und zum gesonderten Nachweis von Kationen und Anionen, die sich in einem Analyten befinden.The invention relates to a method for the spatial separation and for the separate detection of cations and anions, which are located in an analyte.

Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Ionenanalytik, insbesondere der Kapillarelektrophorese (CE), angesiedelt. Herkömmlich werden durch Kapillarelektrophorese entweder Kationen oder Anionen bestimmt. Bei Proben, die eine Bestimmung beider Ionenarten erfordern, werden üblicherweise zwei aufeinander folgende Analysen durchgeführt. Diese sind zum einen zeit- und kostenintensiv und zum anderen erfordern sie die doppelte Menge an Analyt. In bestimmten Bereichen steht jedoch nur eine begrenzte Menge Analyt zur Verfügung, was unter anderem einer der Gründe ist, die CE im Chipformat durchzuführen. Aufgrund des hohen Aufwandes und des zusätzlichen Probenbedarfs stellt jedoch auch dieses Verfahren keine Lösung des Problems der gleichzeitigen Bestimmung beider Ionenarten dar.The invention is in the field of ion analysis, in particular capillary electrophoresis (CE). Conventionally, either cations or anions are determined by capillary electrophoresis. For samples that require determination of both types of ions, two consecutive analyzes are usually performed. These are on the one hand time-consuming and cost-intensive and on the other hand they require twice the amount of analyte. In certain areas, however, there is only a limited amount of analyte available, which among other reasons is one of the reasons for performing the CE in chip format. Due to the high cost and the additional sample requirements, however, this method does not solve the problem of the simultaneous determination of both types of ions.

A. Padarauskas gibt in Simultaneous determination of inorganic anions and cations by capillary electrophoresis, Reviews in Analytical Chemistry, Band 20, S. 271-301, 2001 , eine Übersicht über Verfahren, die die Analyse von Kationen und Anionen in einem Schritt ermöglichen. Diese Verfahren lassen sich in drei Gruppen unterteilen:

  • - Verfahren, die eine simultane Messung durch die Beeinflussung des elektroosmotischen Flusses (EOF),
  • - Verfahren, die durch eine chemische Reaktion die Eigenschaften der Analytionen verändern und
  • - Verfahren, die durch rein konstruktive Maßnahmen ohne Beeinflussung der Analyten die simultane Messung ermöglichen.
A. Padarauskas gives in Simultaneous determination of inorganic anions and cations by capillary electrophoresis, Reviews in Analytical Chemistry, Vol. 20, pp. 271-301, 2001 , an overview of procedures that allow the analysis of cations and anions in one step. These procedures can be divided into three groups:
  • - methods involving simultaneous measurement by the influence of electroosmotic flow (EOF),
  • - Processes that alter the properties of the analyte ions by a chemical reaction and
  • - Procedures that allow simultaneous measurement by purely constructive measures without influencing the analytes.

Die erste Gruppe umfasst Verfahren zur Beeinflussung des elektroosmotischen Flusses (EOF), bei denen durch eine Verstärkung des EOF sowohl Kationen als auch Anionen in die Messzelle an einem Ende der Kapillare bewegt werden. Diese Verfahren lassen sich wiederum unterteilen in

  • - Verfahren der Modifizierung bzw. Verstärkung des EOF durch oberflächenaktive Substanzen; siehe C. Johns, W. C. Yang, M. Macka, und P. R. Haddad, Simultaneous separation of anions and cations by capillary electrophoresis with high magnitude, reversed electroosmotic flow, Journal of Chromatography A, Band 1050, S. 217-222, 2004 ],
  • - Verfahren zur Modifizierung bzw. Verstärkung des EOF durch pH-Änderung des Leitelektrolyts; siehe J. W. Jorgenson und K. D. Lukacs, Zone electrophoresis in open-tubular glass capillaries, Anal. Chem., Band 53, S. 1298-1302, 1981 oder S. A. Shamsi und N. D. Danielson, Individual and Simultaneous Class Separations of Cationic and Anionic Surfactants Using Capillary Electrophoresis with Indirect Photometrie Detection, Analytic. Chemistry, Band 67, S. 4210-4216, 1995 und
  • - Verfahren zur Verstärkung der durch den EOF induzierten Fluidbewegung durch eine zusätzliche Druckdifferenz über dem Trennkanal, wie in der DE 43 15 928 C1 offenbart.
The first group includes methods for influencing electroosmotic flow (EOF), in which both cations and anions are moved into the measuring cell at one end of the capillary by amplification of the EOF. These methods can be subdivided into
  • - Process of modification or reinforcement of the EOF by surface-active substances; please refer C. Johns, WC Yang, M. Macka, and PR Haddad, Simultaneous separation of anions and cations by capillary electrophoresis with high magnitude, reversed electroosmotic flow, Journal of Chromatography A, Vol. 1050, pp. 217-222, 2004 ]
  • - Method for modifying or enhancing the EOF by changing the pH of the supporting electrolyte; please refer JW Jorgenson and KD Lukacs, Zone electrophoresis in open-tubular glass capillaries, Anal. Chem., Vol. 53, pp. 1298-1302, 1981 or SA Shamsi and ND Danielson, Individual and Simultaneous Class Separations of Cationic and Anionic Surfactants Using Capillary Electrophoresis with Indirect Photometry Detection, Analytic. Chemistry, Vol. 67, p. 4210-4216, 1995 and
  • Method for enhancing the fluid movement induced by the EOF by means of an additional pressure difference across the separation channel, as in US Pat DE 43 15 928 C1 disclosed.

Allen Verfahren aus dieser Gruppe ist gemeinsam, dass eine Messung der Kationen und Anionen in einer herkömmlichen Quarzglas- oder Polymer-CE-Kapillare erfolgen kann. Dabei wird der EOF, der aufgrund der in der Regel negativen Oberflächenladung eine Bewegung der gesamten Flüssigkeitssäule in der Kapillare in Richtung der Kathode bewirkt, so modifiziert (verstärkt), dass diese Bewegung schneller ist als die Bewegung der Anionen in Richtung der Anode. Auf diese Weise lassen sich zuerst die Kationen und anschließend die Anionen in einer Messzelle zwischen Injektionsvolumen und Kathode nachweisen. Alternativ kann durch eine Umkehr des EOF auch die Untersuchung von Kationen und Anionen in einer Messzelle, die zwischen Injektionsvolumen und Anode angebracht ist, erfolgen.All methods in this group have in common that a measurement of the cations and anions can take place in a conventional quartz glass or polymer CE capillary. In this case, the EOF, which causes a movement of the entire liquid column in the capillary in the direction of the cathode due to the generally negative surface charge, so modified (amplified) that this movement is faster than the movement of the anions in the direction of the anode. In this way, first the cations and then the anions can be detected in a measuring cell between injection volume and cathode. Alternatively, reversing the EOF can also be used to study cations and anions in a measuring cell located between the injection volume and the anode.

Die unterschiedlichen Verfahren zur Modifizierung des EOF weisen erhebliche Einschränkungen bei der simultanen Analyse auf. Es ist notwendig, den Leitelektrolyten an die jeweilige Trennaufgabe sehr genau anzupassen und entweder oberflächenaktive Substanzen oder Mittel zur Einstellung des pH-Wertes hinzuzufügen. Um eine Änderung der durch den EOF induzierten Fluidbewegung über eine an der Kapillare anliegende Druckdifferenz zu erzielen, ist ebenfalls ein hoher apparativer Aufwand erforderlich. Das Verfahren der Erhöhung des EOF bringt zudem den Nachteil mit sich, dass es sich nur für Anionen eignet, die eine bestimmte elektrophoretische Mobilität nicht überschreiten, da sie ansonsten auch bei erhöhtem EOF in die entgegengesetzte Richtung wandern. Die EOF-Modifikation durch Druck hat sich aufgrund der Peakverbreiterung und dem damit einhergehenden Verlust an Auflösung nicht durchgesetzt und wird daher heute nach A. Padarauskas, Dual-opposite injection capillary electrophoresis for the simultaneous separation of anionic and cationic compounds, Current Analytical Chem., Band 1, S. 149-156, 2005 , kaum noch eingesetzt. Alle Verfahren der EOF-Modifikation zur simultanen Messung weisen darüber hinaus durch die erhöhte Migrationsgeschwindigkeit der Kationen eine geringere Auflösung bei ihrer Messung auf; dies führt bei gegebener Kapillarlänge zu einer geringeren Trennleistung. Somit eignet sich dieses Verfahren nur bedingt zur simultanen Analyse von Anionen und Kationen.The different methods for modifying the EOF have considerable limitations in the simultaneous analysis. It is necessary to adapt the supporting electrolyte very precisely to the respective separating task and to add either surface-active substances or means for adjusting the pH. In order to achieve a change in the fluid movement induced by the EOF via a pressure difference applied to the capillary, a high outlay on equipment is likewise necessary. Moreover, the process of increasing the EOF has the disadvantage that it is only suitable for anions that do not exceed a certain electrophoretic mobility, since they otherwise migrate in the opposite direction, even with elevated EOF. The EOF modification by pressure has not gained acceptance due to peak broadening and concomitant loss of resolution and is therefore slowing today A. Padarauskas, Dual-opposed injection capillary electrophoresis for the simultaneous separation of anionic and cationic Compounds, Current Analytical Chem., Vol. 1, pp. 149-156, 2005 , barely used. Moreover, all methods of EOF modification for simultaneous measurement have a lower resolution in their measurement due to the increased migration speed of the cations; this leads to a lower separation efficiency for a given capillary length. Thus, this method is only partially suitable for the simultaneous analysis of anions and cations.

Die zweite Gruppe betrifft die Kapillarelektrophorese in Kombination mit Komplexbildnern. Eine Änderung der chemischen Eigenschaften der Analytionen ermöglicht die simultane Untersuchung von Kationen und Anionen, indem in der Regel positiv geladene Metallionen, insbesondere von Übergangselementen durch geeignete Komplexbildner zumeist in einem der Trennung vorgelagerten Reaktionsschritt oder alternativ im Trennkanal selbst in negative Komplexe umgewandelt werden. Dadurch wird erreicht, dass in einer anfangs Kationen und Anionen enthaltenden Probenlösung nur noch die ursprünglichen Anionen und die in anionische Komplexe umgewandelten Kationen enthalten sind, die sich mittels herkömmlicher CE-Analyse nachweisen lassen; siehe J. Kobayashi, M. Shirao, und H. Nakazawa, Simultaneous determination of anions and cations in mineral water by capillary electrophoresis with a chelating agent, J. Liquid Chromatography & Related Technologies, Band 21, S.1445-1456, 1998 sowie T. Söga und G. A. Ross, Simultaneous determination of inorganic anions, organic acids, amino acids and carbohydrates by capillary electrophoresis, Journal of Chromatography A, Band 837, S. 231-239, 1999 .The second group concerns capillary electrophoresis in combination with complexing agents. A change in the chemical properties of the analyte ions allows the simultaneous study of cations and anions by usually positively charged metal ions, in particular of transition elements by suitable complexing agent usually in a separation upstream reaction step or alternatively in the separation channel itself are converted into negative complexes. This ensures that in a sample solution initially containing cations and anions only the original anions and the cations converted into anionic complexes are contained, which can be detected by conventional CE analysis; please refer J. Kobayashi, M. Shirao, and H. Nakazawa, Simultaneous determination of anions and cations in mineral water by capillary electrophoresis with a chelating agent, J. Liquid Chromatography & Related Technologies, Vol. 21, pp. 1445-1456, 1998 and T Söga and GA Ross, Simultaneous determination of inorganic anions, organic acids, amino acids and carbohydrates by capillary electrophoresis, Journal of Chromatography A, Vol. 837, pp. 231-239, 1999 ,

Die simultane Analyse von Kationen und Anionen durch Komplexchemie eignet sich insbesondere zur Trennung von Anionen bei der Bildung von Komplexen aus zusätzlich als Kationen vorliegenden Übergangselementen. Ein Nachweis von z. B. Ammonium ist damit nicht möglich. Die Ladungsänderung durch Komplexierung von Alkali- und Erdalkalimetallen ist ebenfalls nach A. Padarauskas, Dual-opposite injection capillary electrophoresis for the simultaneous separation of anionic and cationic compounds, Current Analytical Chemistry, Band 1, S. 149-156, 2005 , in der Regel nicht ausreichend für eine simultane Trennung. Darüber hinaus werden bei diesem Verfahren die Anionen nicht direkt nachgewiesen, sondern nur über die gebildeten Komplexe.The simultaneous analysis of cations and anions by complex chemistry is particularly useful for the separation of anions in the formation of complexes of additional cationic transition elements. A proof of z. B. Ammonium is not possible. The charge change by complexation of alkali and alkaline earth metals is also after A. Padarauskas, Dual-opposed injection capillary electrophoresis for the simultaneous separation of anionic and cationic compounds, Current Analytical Chemistry, Vol. 1, pp. 149-156, 2005 , usually not sufficient for simultaneous separation. In addition, in this method, the anions are not detected directly, but only on the complexes formed.

Die dritte Gruppe betrifft die so genannte Dual-Opposite Injection Kapillarelektrophorese (DOI-CE), bei der gemäß P. Kuban und B. Karlberg, Simultaneous determination of small cations and anions by capillary electrophoresis, Analytical Chemistry, Band 70, S. 360-365, 1998 und A. Padarauskas, V. Olsauskaite und G. Schwedt, Simultaneous separation of inorganic anions and cations by capillary zone electrophoresis, Journal of Chromatography A, Band 800, S. 369-375, 1998 an beiden Kapillarenden injiziert und danach in der Mitte der Kapillare detektiert wird.The third group concerns so-called Dual Opposite Injection Capillary Electrophoresis (DOI-CE), according to P. Kuban and B. Karlberg, Simultaneous determination of small cations and anions by capillary electrophoresis, Analytical Chemistry, Vol. 70, pp. 360-365, 1998 and A. Padarauskas, V. Olsauskaite and G. Schwedt, Simultaneous separation of inorganic anions and cations by capillary zone electrophoresis, Journal of Chromatography A, Vol. 800, pp. 369-375, 1998 injected at both capillary ends and then detected in the middle of the capillary.

Bei der DOI-CE wird die Trennung eines Analyts ebenfalls in einer einzelnen Kapillare mit nur einer Messzelle durchgeführt. Der Analyt wird an beiden Enden in die Trennkapillare injiziert. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes in der Trennkapillare durchwandern Kationen und Anionen jeweils aus entgegengesetzten Richtungen den Trennkanal. Die Messzelle wird bei diesem Verfahren derart zwischen den beiden Enden der Kapillare positioniert, dass sich Kationen und Anionen nicht gleichzeitig in der Messzelle befinden. Für eine gute Messung ist es erforderlich, die Messzelle geschickt zu positionieren und die Injektion an einem der beiden Kapillarenden zeitlich zu verzögern.With the DOI-CE, the separation of an analyte is also carried out in a single capillary with only one measuring cell. The analyte is injected at both ends into the separation capillary. By applying an electric field in the separation capillary, cations and anions each traverse the separation channel from opposite directions. The measuring cell is positioned in this method between the two ends of the capillary so that cations and anions are not simultaneously in the measuring cell. For a good measurement it is necessary to cleverly position the measuring cell and to delay the injection at one of the two capillary ends.

Jedoch erfordert die DOI-CE eine Injektion des Analyts an beiden Enden der Trennkapillare, was einen erhöhten Probenverbrauch bewirkt. Darüber hinaus muss dafür ein hoher apparativer Aufwand betrieben werden. So benutzen P. Kuban, P. C. Hauser und V. Kuban in A flow injection-capillary electrophoresis system with high-voltage contactless conductivity detection for automated dual opposite end injection, Electrophoresis, Band 25, S. 35-42, 2004 und P. Kuban, M. Reinhardt, B. Müller, und P. C. Hauser in On-site simultaneous determination of anions and cations in drainage water using a flow injection capillary electrophoresis system with contactless conductivity detection, J. Environmental Monitoring, Band 6, S. 169-174, 2004 , zur erforderlichen Zeitverzögerung der Injektionen beim Fließinjektionsverfahren zwei Fließinjektionseinheiten, wobei eine der beiden Einheiten ein besonders ausgestaltetes Ventil darstellt, das derart von der Trennkapillare entkoppelt sein muss, dass die Injektionseinheit von der an der einen Trennelektrode anliegenden Trennspannung in Höhe von mehreren 10 kV isoliert ist. Zusätzlich müssen für jedes Trennproblem eine geeignete Detektorposition und die passende Injektionsverzögerung bestimmt werden.However, the DOI-CE requires injection of the analyte at both ends of the separation capillary, causing increased sample consumption. In addition, it must be operated for a high equipment cost. Use like that P. Kuban, PC Hauser and V. Kuban in A flow injection-capillary electrophoresis system with high-voltage contactless conductivity detection for automated dual opposite end injection, Electrophoresis, Volume 25, pp. 35-42, 2004 and P. Kuban, M. Reinhardt, B. Müller, and PC Hauser in On-Site Simultaneous Determination of Anions and Cations in Drainage Water Using a Flow Injection Capillary Electrophoresis System with Contactless Conductivity Detection, J. Environmental Monitoring, Volume 6, p. 169-174, 2004 in the flow injection method required time delay, two flow injection units, wherein one of the two units is a specially designed valve which must be decoupled from the separation capillary such that the injection unit is isolated from the separation voltage of several 10 kV applied to the one separation electrode , In addition, a suitable detector position and the appropriate injection delay must be determined for each separation problem.

Für den Bereich der Isotachophorese (ITP) schlugen W. A. Thormann und D. Schumacher in Bidirectional analytical isotachophoresis: Simultaneous determination of anionic and cationic boundaries, Electrophoresis, Band 6, S. 10-18, 1985, ein Verfahren zur bidirektionalen ITP und hierfür geeignete Elektrolytsysteme vor.In the field of isotachophoresis (ITP), WA Thormann and D. Schumacher proposed in Bidirectional analytical isotachophoresis: Simultaneous determination of anionic and cationic boundaries, Electrophoresis, Vol. 6, pp. 10-18, 1985, a method for bidirectional ITP and electrolyte systems suitable therefor in front.

Erste Messungen mit einem derartigen Verfahren von T. Hirokawa, K. Watanabe, Y. Yokota und Y. Kiso, Bidirectional isotachophoresis: I. Verification of bidirectional isotachophoresis and simultaneous determination of anionic and cationic components, Journal of Chromatography A, Band 633, S. 251-259, 1993 , wurden in herkömmlichen Kapillaren durchgeführt. First measurements with such a method of T. Hirokawa, K. Watanabe, Y. Yokota and Y. Kiso, Bidirectional isotachophoresis: I. Verification of bidirectional isotachophoresis and simultaneous determination of anionic and cationic components, Journal of Chromatography A, Vol. 633, pp. 251-259, 1993 , were performed in conventional capillaries.

Eine Umsetzung dieses Verfahrens in ein mikroanalytisches ITP Verfahren auf einem Polymermikrochip wurde von J. E. Prest, S. J. Baldock, P. R. Fielden, N. J. Goddard, and B. J. T. Brown, Bidirectional isotachophoresis on a planar chip with integrated conductivity detection, Analyst, Band 127, S. 1413-1419, 2002 , beschrieben. Da bei der ITP, im Gegensatz zur CE, nicht mit einem kontinuierlichen Puffersystem, sondern mit zwei unterschiedlichen Elektrolyten, einem Leitelektrolyten mit hoher elektrophoretischer Mobilität und einem Endelektrolyten mit niedriger Mobilität, gearbeitet wird, ist auch hier die Abstimmung der Elektrolyten auf die zu erwartende Analytzusammensetzung und die Befüllung des Chips mit den unterschiedlichen Lösungen aufwändiger als bei einem kontinuierlichen Elektrolytsystem, wie es in der CE eingesetzt wird.An implementation of this method in a microanalytical ITP process on a polymer microchip has been reported by JE Perst, SJ Baldock, PR Fielden, NJ Goddard, and BJT Brown, Bidirectional isotachophoresis on a planar chip with integrated conductivity detection, Analyst, Vol. 127, pp. 1413-1419, 2002 , described. Since the ITP, in contrast to CE, does not work with a continuous buffer system but with two different electrolytes, a conducting electrolyte with high electrophoretic mobility and a low-mobility end electrolyte, the coordination of the electrolytes to the analyte composition to be expected is also here and the filling of the chip with the different solutions more expensive than in a continuous electrolyte system, as used in the CE.

Um beide Kapillarseiten mit unterschiedlichen Elektrolyten zu befüllen, müssen Prest et al. die Befüllung von beiden Enden der Trennkapillare in Richtung des Kreuzungsbereichs der Trennkapillare mit dem Injektionskanal vornehmen. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, dass an den Trennelektroden durch Elektrolysereaktionen entstehende Gasbläschen in den Trennkanal eingetragen werden und eine erneute Messung in diesem Fall unmöglich wird. Darüber hinaus müssen Prest et al. bei ihrem Verfahren sicherstellen, dass das gesamte Flüssigkeitsvolumen, das durch Probenionen kontaminiert sein könnte, ausgetauscht ist, bevor eine neue Messung gestartet werden kann, d. h. vor jeder Messung müssen der gesamte Flüssigkeitsinhalt des Trennkanals und der Reservoirs bzw. der Zuleitungen des Elektrolyts bis zu den Trennelektroden ausgetauscht werden.To fill both capillary sides with different electrolytes, Prest et al. make the filling from both ends of the separation capillary in the direction of the crossing region of the separation capillary with the injection channel. This method has the disadvantage that gas bubbles formed at the separation electrodes by electrolysis reactions are introduced into the separation channel and a renewed measurement in this case becomes impossible. In addition, Prest et al. ensure in their procedure that the entire volume of liquid that could be contaminated by sample ions has been exchanged before a new measurement can be started; d. H. Before each measurement, the entire liquid content of the separation channel and the reservoirs or the supply lines of the electrolyte must be exchanged up to the separation electrodes.

Ein ähnliches Verfahren wird in K. Bächmann, I. Haumann und T. Groh, Simultaneous Determination of Inorganic Cations and Anions in Capillary Zone Electrophoresis (CZE) with Indirect Fluorescence Detection, Fresenius Journal of Analytical Chemistry, Band 343, S. 901-902, 1992 , ebenfalls für einen Aufbau aus herkömmlichen Kapillaren, für die Kapillarelektrophorese beschrieben. Hierbei wird mittig ein Analyt durch Anheben des Probenreservoirs in die beiden dargestellten Kapillaren injiziert. Danach wird das Probenreservoir gegen ein Reservoir mit Leitelektrolyt ausgetauscht und ein elektrisches Feld in den beiden Trennkapillaren angelegt. Das elektrische Feld wird in diesem Aufbau durch eine einzelne Spannungsquelle erzeugt. Die Detektion erfolgt am Ende der beiden kapillaren jeweils durch indirekte Fluoreszenz. Nachteilig hieran ist jedoch der aufwändige Aufbau aus zwei Kapillaren mit zwei Messzellen, die jeweils mit einem optischen Fluoreszenzverfahren arbeiten.A similar procedure is in K. Bächmann, I. Haumann and T. Groh, Simultaneous Determination of Inorganic Cations and Anions in Capillary Zone Electrophoresis (CZE) with Indirect Fluorescence Detection, Fresenius Journal of Analytical Chemistry, Vol. 343, pp. 901-902, 1992 , also for a construction of conventional capillaries, for capillary electrophoresis. Here, an analyte is injected by lifting the sample reservoir in the two capillaries shown. Thereafter, the sample reservoir is exchanged for a reservoir with conducting electrolyte and an electric field is applied in the two separation capillaries. The electric field is generated in this structure by a single voltage source. Detection takes place at the end of both capillaries by indirect fluorescence. A disadvantage of this, however, is the complex structure of two capillaries with two measuring cells, each working with an optical fluorescence method.

Dieser Aufbau führte in Fachkreisen (siehe P. Kuban und B. Karlberg, Simultaneous determination of small cations and anions by capillary electrophoresis, Analytical Chemistry, Band 70, S. 360-365, 1998 ) zur Auffassung, dass dieses Verfahren für den praktischen Einsatz ungeeignet sei. Dieser Eindruck wird noch dadurch untermauert, dass dieses Verfahren in Übersichtsartikeln zur simultanen Trennung von Kationen und Anionen nicht erwähnt wird. Selbst Haumann lässt es in seinem eigenen Übersichtsartikel I. Haumann, J. Boden, A. Mainka, und U. Jegle, Simultaneous determination of inorganic anions and cations bycapillary electrophoresis with indirect UV detection, Journal of Chromatography A, Band 895, S. 269-277, 2000 , unberücksichtigt.This setup led in professional circles (see P. Kuban and B. Karlberg, Simultaneous determination of small cations and anions by capillary electrophoresis, Analytical Chemistry, Vol. 70, pp. 360-365, 1998 ) considers that this method is unsuitable for practical use. This impression is further substantiated by the fact that this process is not mentioned in reviews for the simultaneous separation of cations and anions. Even Haumann leaves it in his own review article Haumann, J. Boden, A. Mainka, and U. Jegle, Simultaneous determination of inorganic anions and cations bycapillary electrophoresis with indirect UV detection, Journal of Chromatography A, Vol. 895, pp. 269-277, 2000 , disregarded.

Ferner ist aus der US 2002/0112959 A1 ein Verfahren zur räumlichen Trennung und zum gesonderten Nachweis von Kationen und Anionen, die sich in einem Analyten befinden, bekannt. Es umfasst ein Einbringen eines Elektrolyten durch einen Injektionskanal in einen Kreuzungsbereich des Injektionskanals mit einem Trennkanal derart, dass der Elektrolyt, ausgehend vom Kreuzungsbereich durch den Trennkanal in Richtung von zwei Trennelektroden gefördert wird, ein Einbringen des Analyten, der Kationen und Anionen enthält, in den Injektionskanal, ein Anlegen einer elektrischen Spannung an die beiden Trennelektroden, wodurch sich zwischen den beiden Trennelektroden ein elektrisches Feld ausbildet, in dem sich die Kationen in Richtung der ersten Trennelektrode und die Anionen sich in Richtung der zweiten Trennelektrode bewegen, so dass eine räumliche Trennung der Kationen und der Anionen voneinander erfolgt sowie einen Nachweis der Kationen mittels einer ersten Messzelle, die entlang des Trennkanals in Richtung der ersten Trennelektrode angeordnet ist, und Nachweisen der Anionen mittels einer zweiten Messzelle, die entlang des Trennkanals in Richtung der zweiten Trennelektrode angeordnet ist.Furthermore, from the US 2002/0112959 A1 a method for spatial separation and for the separate detection of cations and anions, which are located in an analyte known. It comprises introducing an electrolyte through an injection channel into an intersection region of the injection channel with a separation channel such that the electrolyte is transported from the crossing region through the separation channel in the direction of two separation electrodes, an introduction of the analyte containing cations and anions, in the Injection channel, applying an electrical voltage to the two separation electrodes, whereby an electric field is formed between the two separation electrodes, in which the cations in the direction of the first separation electrode and the anions move in the direction of the second separation electrode, so that a spatial separation of Cation and the anions from each other and a detection of cations by means of a first measuring cell, which is arranged along the separation channel in the direction of the first separation electrode, and detecting the anions by means of a second measuring cell, which along the separation channel in the direction of the second Trennelek is arranged.

Auch sind aus der WO 2004/076497 A2 sowie aus J.E.Prest et al.: Bidirectiönal isostachophoresis on a planar chip with integrated conductivity detection Analyst Vol. 127 (2002), S.1413-1419 weitere Verfahren zur räumlichen Trennung und zum gesonderten Nachweis von Kationen und Anionen, die sich in einem Analyten befinden, bekannt.Also are from the WO 2004/076497 A2 and JEPrest et al .: Bidirectional isostachophoresis on a planar chip with integrated conductivity detection analyst Vol. 127 (2002), p. 1413-1419 further methods for the spatial separation and separate detection of cations and anions, which are located in an analyte , known.

Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur räumlichen Trennung und zum gesonderten Nachweis von Kationen und Anionen, die sich in einem Analyten befinden vorzuschlagen, die die genannten Nachteile und Einschränkungen nicht aufweisen.Based on this, it is the object of the present invention to propose a method for the spatial separation and for the separate detection of cations and anions which are present in an analyte, which do not have the mentioned disadvantages and limitations.

Insbesondere soll das Verfahren die Möglichkeit bieten, mit einem einfachen, kontinuierlich arbeitenden Elektrolytsystem gleichzeitig Kationen und Anionen zu trennen und nachzuweisen, ohne dass hierfür EOF-Modifizierer oder Komplexbildner erforderlich wären.In particular, the method should offer the possibility of simultaneously separating and detecting cations and anions with a simple, continuously operating electrolyte system, without the need for EOF modifiers or complexing agents.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The object is achieved by a method according to claim 1. The subclaims each describe advantageous embodiments of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur räumlichen Trennung und zum gesonderten Nachweis von Kationen und Anionen, die Bestandteile eines Analyten bilden, umfasst die Verfahrensschritte a) bis d).The method according to the invention for the spatial separation and for the separate detection of cations and anions which form constituents of an analyte comprises the method steps a) to d).

Gemäß Verfahrensschritt a) wird zunächst ein Elektrolyt aus einem Injektionskanal in einen Kreuzungsbereich des Injektionskanals mit einem Trennkanal eingebracht. Das Einbringen eines Elektrolyten erfolgt bei geöffneten Ventilen, an den Enden der beiden Äste des Trennkanals durch Betätigung einer ersten Pumpe über ein geöffnetes Ventil zu einem unteren Reservoir und den unteren Ast des Injektionskanals in einen Kreuzungsbereich des Injektionskanals mit einem Trennkanal derart, dass der Elektrolyt, ausgehend vom Kreuzungsbereich durch den Trennkanal in Richtung von zwei Trennelektroden, die sich an zwei gegenüberliegenden Seiten des Trennkanals befinden, über Reservoirs für Abfall und die geöffneten Ventile zu den Reservoirs für Abfall gefördert wird, wodurch die gesamten Kanäle mit dem Elektrolyten gefüllt und Rückstände über die Ableitungen an den Reservoirs für Abfall ausgetragen werden, Die Förderung erfolgt hydrodynamisch.According to method step a), an electrolyte is initially introduced from an injection channel into an intersection region of the injection channel with a separation channel. The introduction of an electrolyte with open valves, at the ends of the two branches of the separation channel by actuation of a first pump via an open valve to a lower reservoir and the lower branch of the injection channel in an intersection region of the injection channel with a separation channel such that the electrolyte, from the crossing region through the separation channel in the direction of two separation electrodes, which are located on two opposite sides of the separation channel, through reservoirs for waste and the open valves to the reservoirs for waste is conveyed, whereby the entire channels filled with the electrolyte and residues on the Discharges are discharged at the reservoirs for waste, the promotion takes place hydrodynamically.

Hierbei muss der Kreuzungsbereich des Injektionskanals mit dem Trennkanal nicht in der Mitte der Trennkapillare liegen. Die beiden Enden der Kapillare können vielmehr in Bezug auf Ihre Länge an die jeweilige Trennaufgabe angepasst werden. Auch die Geometrie der Verbindungsstelle zwischen Trennkanal und Injektionskanal kann unterschiedlich gestaltet werden. Neben einer einfachen Kreuzgeometrie lassen sich weitere Geometrien einsetzen, insbesondere eine einfache T-Geometrie oder eine so genannte Doppel-T-Geometrie.In this case, the crossing region of the injection channel with the separation channel does not have to be in the middle of the separation capillary. The two ends of the capillary can rather be adapted to the respective separation task with respect to their length. The geometry of the connection point between separation channel and injection channel can be designed differently. In addition to a simple cross geometry, further geometries can be used, in particular a simple T geometry or a so-called double T geometry.

In einer besonderen Ausgestaltung erfolgt die Befüllung der beiden Seiten des Trennkanals nicht simultan in beide Richtungen, sondern wird bevorzugt nacheinander durchgeführt.In a particular embodiment, the filling of the two sides of the separation channel is not carried out simultaneously in both directions, but is preferably carried out sequentially.

Im sich hieran anschließenden Verfahrensschritt b) wird der Analyt, der gleichzeitig Kationen und Anionen enthält, mittels einer zweiten Pumpe durch ein geöffnetes Ventil zu einem oberen Reservoir und den oberen Ast des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich des Injektionskanals mit dem Trennkanal eingebracht, so dass er den Kreuzungsbereich des Injektionskanals mit dem Trennkanal füllt, sowie darüber hinaus durch den unteren Ast des Injektionskanals, das untere Reservoir und ein geöffnetes Ventil. Die Förderung erfolgt vorzugsweise durch hydrodynamische oder elektrokinetische Injektion.In the subsequent process step b), the analyte, which simultaneously contains cations and anions, introduced by means of a second pump through an open valve to an upper reservoir and the upper branch of the injection channel in the crossing region of the injection channel with the separation channel, so that he Fills intersection of the injection channel with the separation channel, as well as through the lower branch of the injection channel, the lower reservoir and an open valve. The promotion is preferably carried out by hydrodynamic or electrokinetic injection.

Dann werden gemäß Verfahrensschritt c) alle Ventile geschlossen und eine elektrische Spannung an die beiden Trennelektroden angelegt. Hierdurch bildet sich zwischen den beiden Trennelektroden ein elektrisches Feld aus. In diesem Feld bewegen sich die Kationen und Anionen des Analyten aufgrund ihrer Ladung aus dem Injektionsvolumen in die gegenüberliegenden Teile des Trennkanals. In den beiden Teilen des Trennkanals findet eine räumliche Auftrennung der unterschiedlichen Ionen entsprechend ihrer elektrophoretischen Mobilität statt.Then, according to method step c), all valves are closed and an electric voltage is applied to the two separation electrodes. As a result, an electric field is formed between the two separation electrodes. In this field, the cations and anions of the analyte move into the opposite parts of the separation channel due to their charge from the injection volume. In the two parts of the separation channel there is a spatial separation of the different ions according to their electrophoretic mobility.

An den beiden Zweigen der Trennkapillare, vorzugsweise in der Nähe ihrer Enden, ist jeweils eine Messzelle zum Nachweis der Ionen angebracht. Gemäß Verfahrensschritt d) werden somit die Kationen mittels einer ersten Messzelle, die entlang des Trennkanals in Richtung der ersten Trennelektrode angeordnet ist, und die Anionen mittels einer zweiten Messzelle, die entlang des Trennkanals in Richtung der zweiten Trennelektrode angeordnet ist, nachgewiesen.At the two branches of the separation capillary, preferably in the vicinity of their ends, in each case a measuring cell for detecting the ions is attached. Thus, according to method step d), the cations are detected by means of a first measuring cell, which is arranged along the separating channel in the direction of the first separating electrode, and the anions are arranged by means of a second measuring cell, which is arranged along the separating channel in the direction of the second separating electrode.

Der Nachweis der Kationen und Anionen kann durch unterschiedliche Verfahren erfolgen. Bevorzugt wird das Verfahren der kontaktlosen Leitfähigkeitsmessung (contactless conductivity detection, CCD). Eine Messung mittels weiterer elektrochemischer sowie optischer Verfahren ist ebenfalls möglich.The detection of cations and anions can be done by different methods. The method of contactless conductivity detection (CCD) is preferred. A measurement by means of further electrochemical and optical methods is also possible.

Die kontaktlose Leitfähigkeitsmessung wird zum Nachweis der Ionen besonders bevorzugt, da negative Effekte wie Elektrodenkorrosion, Biofouling und Elektrolysereaktionen, die bei der direkten Leitfähigkeitsmessung auftreten können, vermieden werden. Im Vergleich zu indirekten optischen Verfahren kann auf die Beimischung optisch aktiver Substanzen in den Leitelektrolyt verzichtet werden. Auch eine Markierung der zu analysierenden Ionen mit entsprechenden Markern, wie bei der Fluoreszenzmessung, entfällt, da mit der Leitfähigkeit eine Eigenschaft der Ionen selbst gemessen wird, die auch Grundlage des Verfahrens der elektrophoretischen Trennung ist. Darüber hinaus zeichnet sich dieses Verfahren durch geringe Kosten für die Messtechnik im Vergleich zu optischen Verfahren aus, die beim Einsatz von zwei Messzellen auf einem Chip zusätzlich Bedeutung erlangen. The contactless conductivity measurement is particularly preferred for the detection of ions, since negative effects such as electrode corrosion, biofouling and electrolysis reactions, which can occur in the direct conductivity measurement, are avoided. Compared to indirect optical methods, the incorporation of optically active substances into the conducting electrolyte can be dispensed with. A marking of the ions to be analyzed with corresponding markers, as in the fluorescence measurement, is eliminated because the conductivity of a property of the ions is measured itself, which is also the basis of the method of electrophoretic separation. In addition, this method is characterized by low costs for the measuring technique compared to optical methods, which gain additional importance when using two measuring cells on a chip.

Der wesentliche Unterschied zwischen dem vorliegenden Verfahren zur bidirektionalen Kapillarelektrophorese und dem Verfahren nach Prest et al. zur Isotachophorese liegt in der Art der Befüllung der Trennkapillaren mit Elektrolyt und deren Spülung nach erfolgter Trennung. Erfindungsgemäß wird der Elektrolyt, wofür hier nur eine Lösung für die Trennung benötigt wird, aus dem Kreuzungsbereich des Trennkanals mit dem Injektionskanal in Richtung der beiden Trennelektroden durch den Trennkanal gefördert. Auf diesem Wege wird sichergestellt, dass entstehende Elektrolysegase nicht in den Trennkanal eingetragen werden. Weiterhin werden die Abfallprodukte der Trennung nicht erneut entgegen der Trennrichtung durch den Trennkanal abgeführt, sondern in Trennrichtung aus dem Trennkanal über die Trennelektroden hinaus in zwei getrennte Abfallreservoirs gefördert. Dadurch lässt sich die zur Spülung und Befüllung der Trennkapillare erforderliche Menge an Elektrolyt verringern. Die Befüllung der beiden Seiten des Trennkanals erfolgt simultan in beide Richtungen oder nacheinander.The main difference between the present bidirectional capillary electrophoresis method and the method of Prest et al. Isotachophoresis lies in the type of filling of the separation capillaries with electrolyte and their rinsing after separation. According to the invention, the electrolyte, for which only one solution for the separation is required here, is conveyed from the crossing region of the separation channel with the injection channel in the direction of the two separation electrodes through the separation channel. This ensures that the resulting electrolysis gases are not introduced into the separation channel. Furthermore, the waste products of the separation are not discharged again counter to the separation direction by the separation channel, but promoted in the separation direction from the separation channel on the separation electrodes out into two separate waste reservoirs. As a result, the amount of electrolyte required for flushing and filling the separation capillary can be reduced. The filling of the two sides of the separation channel takes place simultaneously in both directions or in succession.

Die vorliegende Erfindung bietet somit die Möglichkeit, Kationen und Anionen gleichzeitig zu trennen und nachzuweisen. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren wird hierbei auf die Zugabe von EOF-Modifizierern und Komplexbildnern verzichtet. Im Vergleich zur ITP ist eine Trennung mit einem einfachen, kontinuierlichen, Elektrolytsystem möglich, das einen einfachen Aufbau eines zugehörigen Messsystems ermöglicht. Durch Integration auf einem mikrofluidischen CE-Chip wird der Aufbau stark vereinfacht.The present invention thus offers the possibility of simultaneously separating and detecting cations and anions. In contrast to known processes, the addition of EOF modifiers and complexing agents is dispensed with. Compared to ITP, separation is possible with a simple, continuous, electrolyte system that allows for easy setup of an associated measurement system. Integration on a microfluidic CE chip greatly simplifies the design.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert zwar wie die DOI-CE auf den unterschiedlichen Bewegungsrichtungen von Kationen und Anionen in einem elektrischen Feld. Im Gegensatz zur DOI-CE wird hier jedoch die Trennung aus einem zentralen, gemeinsamen Analytvolumen durchgeführt. Aus diesem Volumen bewegen sich hier Kationen und Anionen entsprechend dem Prinzip der Elektrophorese in einer gemeinsamen Trennkapillare in entgegengesetzter Richtung. An beiden Enden der Kapillare befindet sich jeweils eine Messzelle zum Nachweis der einzelnen Ionen, jeweils nach ihren elektrophoretischen Mobilitäten aufgetrennt.Although the method according to the invention, like the DOI-CE, is based on the different directions of movement of cations and anions in an electric field. In contrast to the DOI-CE, however, the separation from a central, common analyte volume is carried out here. From this volume, cations and anions move in opposite directions according to the principle of electrophoresis in a common separation capillary. At each end of the capillary is a measuring cell for detecting the individual ions, each separated according to their electrophoretic mobilities.

Das vorliegende Verfahren eröffnet weiterhin die Möglichkeit, für die Trennung vorzugsweise zwei unabhängige Spannungsquellen einzusetzen. Die Kombination mit zwei Spannungsquellen ermöglicht zum einen eine genaue Einstellung der Trennspannungen für Kationen einerseits und Anionen andererseits, zum anderen kann so erreicht werden, dass im Bereich des Injektionskreuzes ein Potential mit einer geringen Spannung, insbesondere im Bereich unterhalb von 10 Volt liegt. Der Chip kann daher einfach gegenüber der Probenahmestelle isoliert werden. So lassen sich ohne aufwändige Maßnahmen zur elektrischen Isolierung der Analytik die Zuleitung des Analyts und, im Falle einer Beprobung direkt aus einem Prozess, auch die fluidische Verbindung mit einem externen Probenreservoir auf Masse legen und damit ein Eintrag der Trennspannung in ein externes Reservoir bzw. einen Prozess verhindern. Darüber hinaus lässt sich so die Spannung für die Trennung der Kationen und Anionen separat anpassen.The present method also opens up the possibility of preferably using two independent voltage sources for the separation. The combination with two voltage sources allows for a precise adjustment of the separation voltages for cations on the one hand and anions on the other hand, on the other hand can be achieved so that in the region of the injection cross a potential with a low voltage, in particular in the range below 10 volts. The chip can therefore be easily isolated from the sampling point. Thus, without complex measures for electrical insulation of the analysis, the supply of the analyte and, in the case of sampling directly from a process, the fluidic connection with an external sample reservoir to ground and thus an entry of the separation voltage in an external reservoir or a Prevent process. In addition, the voltage for the separation of the cations and anions can be adjusted separately.

Weiterhin wird es durch das zentrale Probenvolumen möglich, den Analytverbrauch im Vergleich zur DOI-CE um 50% zu reduzieren und darüber hinaus eine Probennahmevorrichtung einzusparen, was den Aufbau deutlich vereinfacht. Der zusätzliche Aufwand durch eine zweite Messzelle ist bei Einsatz der kontaktlosen Leitfähigkeitsmessung (CCD) durch die günstigen elektronischen Bauteile gering.Furthermore, the central sample volume makes it possible to reduce analyte consumption by 50% compared to DOI-CE and, moreover, to save a sampling device, which considerably simplifies the structure. The additional expense of a second measuring cell is low when using the contactless conductivity measurement (CCD) by the cheap electronic components.

Die einfache Chiparchitektur mit jeweils eigenen Kapillarabschnitten und Messzellen für die Messung von Kationen und Anionen ermöglicht den flexiblen Einsatz des Chips für unterschiedliche Trennaufgaben ohne aufwändige Umrüstung der Messzelle und Ermittlung einer geeigneten Injektionsverzögerung. Durch den Aufbau einer Messzelle aus Mikroventilen und Mikropumpen, die lösbar mit dem CE-Chip verbunden sind und der Fluidförderung sowohl zur Spülung, Konditionierung, Befüllung des Chips mit Elektrolytlösung als auch zur Injektion der Analytlösung dienen, kann eine automatisierte hydrodynamische Injektion realisiert werden. In Kombination mit einer geeigneten Peripherie zur Probennahme aus einem Prozess bietet die bidirektionale CE ein flexibles Messverfahren zur automatisierten Analyse kleinster Volumen in Labor- und Prozessanwendungen.The simple chip architecture, each with its own capillary sections and measuring cells for the measurement of cations and anions, enables the flexible use of the chip for different separation tasks without costly retrofitting of the measuring cell and determination of a suitable injection delay. By constructing a measuring cell of microvalves and micropumps, which are detachably connected to the CE chip and serve the fluid delivery both for rinsing, conditioning, filling the chip with electrolyte solution and for injecting the analyte solution, an automated hydrodynamic injection can be realized. Combined with a single process sampling peripheral, Bidirectional CE offers a flexible measurement method for the automated analysis of very small volumes in laboratory and process applications.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 Schematische Darstellung der Spülung, Konditionierung bzw. Befüllung des Trennkanals mit Elektrolytlösung gemäß Verfahrensschritt a)
  • 2 Schematische Darstellung der Injektion des Analyts in das Injektionskreuz des CE-Chips gemäß Verfahrensschritt b)
  • 3 Schematische Darstellung der elektrokinetischen Injektion des Analyts in das Injektionskreuz des CE-Chips gemäß Verfahrensschritt b)
  • 4 Schematische Darstellung der Trennung und des Nachweises der Anionen und Kationen im Analyten gemäß den Verfahrensschritten c) und d)
  • 5 Schematische Darstellung der hydrodynamischen Spülung, Konditionierung bzw. Befüllung des Trennkanals mit Elektrolytlösung gemäß Verfahrensschritt a), wobei ein fluidisches System aus Pumpen und Ventilen zur Förderung und Steuerung der Analytlösung zum Einsatz kommt.
  • 6 Schematische Darstellung der hydrodynamischen Injektion des Analyts in das Injektionskreuz des CE-Chips gemäß Verfahrensschritt b), wobei ein fluidisches System aus Pumpen und Ventilen zur Förderung und Steuerung der Analytlösung zum Einsatz kommt.
  • 7 Schematische Darstellung der Trennung und des Nachweises der Anionen und Kationen des Analyten gemäß den Verfahrensschritten c) und d), wobei ein fluidisches System aus Pumpen und Ventilen eingesetzt wird, um die fluidischen Verbindungen des CE-Chips gegenüber der Umgebung zu schließen.
  • 8 Elektropherogramm von gleichzeitig getrennten Anionen und Kationen, wobei die Trennung entsprechend 1 bis 4 in einem zur Umgebung offenen CE-Chip erfolgt.
  • 9 Elektropherogramm von gleichzeitig getrennten Anionen und Kationen, wobei die Trennung entsprechend 5 bis 7 in einem zur Umgebung durch ein fluidisches System abgeschlossenen CE-Chip erfolgt.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the figures. The figures show:
  • 1 Schematic representation of the rinsing, conditioning or filling of the separation channel with electrolyte solution according to method step a)
  • 2 Schematic representation of the injection of the analyte into the injection cross of the CE chip according to method step b)
  • 3 Schematic representation of the electrokinetic injection of the analyte into the injection cross of the CE chip according to method step b)
  • 4 Schematic representation of the separation and detection of the anions and cations in the analyte according to process steps c) and d)
  • 5 Schematic representation of the hydrodynamic purging, conditioning or filling of the separation channel with electrolyte solution according to method step a), wherein a fluidic system of pumps and valves for the promotion and control of the analyte solution is used.
  • 6 Schematic representation of the hydrodynamic injection of the analyte in the injection cross of the CE chip according to process step b), wherein a fluidic system of pumps and valves for the promotion and control of the analyte solution is used.
  • 7 Schematic representation of the separation and detection of the anions and cations of the analyte according to the process steps c) and d), wherein a fluidic system of pumps and valves is used to close the fluidic connections of the CE chip to the environment.
  • 8th Electropherogram of simultaneously separated anions and cations, the separation corresponding 1 to 4 takes place in a CE chip open to the environment.
  • 9 Electropherogram of simultaneously separated anions and cations, the separation corresponding 5 to 7 in a sealed to the environment by a fluidic system CE chip.

In 1 ist die Spülung, Konditionierung bzw. die Befüllung des Trennkanals mit einer Elektrolytlösung gemäß Verfahrensschritt a) schematisch dargestellt. Hierzu wird ein Elektrolyt aus dem oberen Reservoir 25 über den oberen Ast 21 des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich 2 des Injektionskanals mit dem Trennkanal eingebracht. Hieran anschließend wird der Elektrolyt durch den Trennkanal in Richtung von zwei Reservoirs 35, 36, die sich am Ende des linken Asts 11 und am Ende des rechten Asts 12 des Trennkanals befinden, so lange befördert, bis der Elektrolyt den gesamten Trennkanal und den Injektionskanal ausfüllt.In 1 is the rinsing, conditioning or the filling of the separation channel with an electrolyte solution according to process step a) shown schematically. For this purpose, an electrolyte from the upper reservoir 25 over the upper branch 21 of the injection channel in the crossing area 2 introduced the injection channel with the separation channel. Following this, the electrolyte is passed through the separation channel in the direction of two reservoirs 35, 36 located at the end of the left branch 11 and at the end of the right branch 12 of the separation channel, carried so long, until the electrolyte fills the entire separation channel and the injection channel.

Die Förderung des Elektrolyten erfolgt durch hydrodynamische Injektion aus dem oberen Reservoir 25 in den Trennkanal durch ein geeignet eingestelltes Druckgefälle zwischen dem Reservoir 25 und den Reservoirs 26, 35, 36. Die Druckdifferenz kann z.B. mittels einer Pumpe oder mittels Steuerung des Gasdrucks über den Reservoirs eingestellt werden.The promotion of the electrolyte takes place by hydrodynamic injection from the upper reservoir 25 into the separation channel through a suitably adjusted pressure gradient between the reservoir 25 and the reservoirs 26 . 35 . 36 , The pressure difference can be adjusted for example by means of a pump or by controlling the gas pressure over the reservoirs.

Ist der Trennkanal mit Elektrolyt gefüllt, so wird, wie in 2 dargestellt, der Analyt, der gleichzeitig Anionen und Kationen enthält, gemäß Verfahrensschritt b) aus dem oberen Reservoir 25 über den oberen Ast 21 des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich 2 des Injektionskanals mit dem Trennkanal und darüber hinaus durch den unteren Ast 22 des Injektionskanals in das Reservoir 26 so lange gefördert, bis der Kreuzungsbereich 2 vollständig mit Analyt gefüllt ist.If the separation channel is filled with electrolyte, then, as in 2 represented, the analyte, which simultaneously contains anions and cations, according to process step b) from the upper reservoir 25 over the upper branch 21 of the injection channel in the crossing area 2 the injection channel with the separation channel and beyond by the lower branch 22 of the injection channel into the reservoir 26 promoted until the intersection area 2 completely filled with analyte.

In einer alternativen Verfahrensweise wird, wie in 3 dargestellt, durch Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroden 23, 24, die sich im oberen Reservoir 25 bzw. im unteren Reservoir 26 befinden, gemäß Verfahrensschritt b) derjenige Anteil des Analyten, der Kationen (Anionen) enthält, aus dem oberen Reservoir 25 über den oberen Ast 21 des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich 2 des Injektionskanals mit dem Trennkanal eingebracht und derjenige Anteil des Analyten, der Anionen (Kationen) enthält, aus dem unteren Reservoir 26 über den unteren Ast 22 des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich 2 des Injektionskanals mit dem Trennkanal eingebracht.In an alternative procedure, as in 3 shown by applying a voltage between the electrodes 23, 24 located in the upper reservoir 25 or in the lower reservoir 26 located, according to process step b) that portion of the analyte containing cations (anions), from the upper reservoir 25 over the upper branch 21 of the injection channel in the crossing area 2 introduced the injection channel with the separation channel and the portion of the analyte containing anions (cations), from the lower reservoir 26 over the lower branch 22 of the injection channel in the crossing area 2 introduced the injection channel with the separation channel.

Anschließend wird, wie 4 zeigt, gemäß Verfahrensschritt c) eine elektrische Spannung an.die beiden Trennelektroden 31, 32 angelegt, wodurch sich zwischen den beiden Trennelektroden 31, 32 ein elektrisches Feld ausbildet. In diesem Beispiel bewegen sich die Kationen daher in Richtung der Trennelektrode 31 und die Anionen in Richtung der Trennelektrode 32, so dass Kationen und Anionen räumlich voneinander getrennt werden.Subsequently, how 4 shows, according to process step c) an electrical voltage an.die two separation electrodes 31 , 32, which forms an electric field between the two separation electrodes 31, 32. In this example, therefore, the cations move toward the separation electrode 31 and the anions toward the separation electrode 32 so that cations and anions are spatially separated.

Der Nachweis der Kationen gemäß Verfahrensschritt d) erfolgt, wie ebenfalls in 4 dargestellt, mittels einer Messzelle 33, die entlang am linken Ast 11 des Trennkanals in Richtung der Trennelektrode 31 angeordnet ist, während der Nachweis der Anionen mittels der Messzelle 34 erfolgt, die am rechten Ast 12 des Trennkanals in Richtung der Trennelektrode 32 angeordnet ist. Als Messzellen 33, 34 wurden CCD-Sensoren eingesetzt. 5 zeigt schematisch die hydrodynamischen Spülung, Konditionierung bzw. Befüllung des Trennkanals mit Elektrolytlösung gemäß Verfahrensschritt a), wobei ein fluidisches System, bestehend aus Pumpen und Ventilen, zur Förderung und Steuerung der Analytlösung zum Einsatz kommt. Durch Betätigung der Pumpe 281 wird über eine Zuführung eine Konditionierlösung oder eine Elektrolytlösung bei geöffneten Ventilen 37, 38 an den Enden der beiden Äste 11, 12 des Trennkanals über das geöffnete Ventil 28, das Reservoir 26 und den unteren Ast 22 des Injektionskanals in die Äste 11, 12 des Trennkanals gefördert. Durch die Förderung der Lösung über die Reservoirs 35, 36 und die geöffneten Ventile 37, 38 wird der gesamte CE-Chip mit Lösung gefüllt und eventuelle Rückstände über die Ableitungen an den Reservoirs 35, 36 ausgetragen. The detection of the cations according to process step d) takes place, as also in 4 represented by means of a measuring cell 33, along the left branch 11 of the separation channel in the direction of the separation electrode 31 is arranged while detecting the anions by means of the measuring cell 34 takes place on the right branch 12 of the separation channel in the direction of the separation electrode 32 is arranged. As measuring cells 33 . 34 CCD sensors were used. 5 schematically shows the hydrodynamic flushing, conditioning or filling of the separation channel with electrolyte solution according to process step a), wherein a fluidic system consisting of pumps and valves, for the promotion and control of the analyte solution is used. By operating the pump 281, a conditioning solution or an electrolyte solution with open valves is supplied via a feed 37 . 38 at the ends of the two branches 11 . 12 of the separation channel over the opened valve 28 , the reservoir 26 and the lower branch 22 of the injection channel into the branches 11 . 12 promoted the separation channel. By promoting the solution over the reservoirs 35 . 36 and the open valves 37 . 38 The entire CE chip is filled with solution and any residues on the discharges to the reservoirs 35 . 36 discharged.

Ist der Trennkanal ausreichend mit Elektrolyt gefüllt, so werden, wie in 6 dargestellt, die Ventile 28, 37, 38 geschlossen sowie die Pumpe 281 abgeschaltet. Durch die Pumpe 291 wird der Analyt, der Anionen und Kationen enthält, gemäß Verfahrensschritt b) über eine Zuführung durch das geöffnete Ventil 27, das Reservoir 25 und den oberen Ast 21 des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich 2 des Injektions- und des Trennkanals sowie darüber hinaus durch den unteren Ast 22 des Injektionskanals, das Reservoir 26 und das geöffnete Ventil 29 gefördert. Überschüssiger Analyt wird über eine Ableitung, die mit der Pumpe 291 ausgestattet ist, aus dem System abgeführt.If the separation channel is sufficiently filled with electrolyte, then, as in 6 shown, the valves 28 . 37 . 38 closed as well as the pump 281 off. By the pump 291, the analyte containing anions and cations, according to step b) via a supply through the open valve 27 , the reservoir 25 and the upper branch 21 of the injection channel in the crossing area 2 the injection and the separation channel and beyond by the lower branch 22 of the injection channel, the reservoir 26 and the open valve 29 promoted. Excess analyte will be via a drain that is connected to the pump 291 equipped, discharged from the system.

Anschließend werden, wie in 7 dargestellt, gemäß Verfahrensschritt c) alle Ventile 27, 28, 29, 37, 38 geschlossen und eine elektrische Spannung an die beiden Trennelektroden 31, 32 angelegt, wodurch sich zwischen den beiden Trennelektroden 31, 32 ein elektrisches Feld ausbildet. Im vorliegenden Beispiel bewegen sich die Kationen daher in Richtung der Trennelektrode 31 und die Anionen in Richtung der Trennelektrode 32, so dass Kationen und Anionen räumlich voneinander getrennt werden.Subsequently, as in 7 represented, according to method step c) all valves 27 . 28 . 29 . 37 . 38 closed and an electrical voltage to the two separation electrodes 31 . 32 created, resulting in between the two separation electrodes 31 , 32 forms an electric field. In the present example, the cations therefore move in the direction of the separation electrode 31 and the anions in the direction of the separation electrode 32 so that cations and anions are spatially separated.

Der Nachweis der Kationen gemäß Verfahrensschritt d) erfolgt, wie ebenfalls in 4 dargestellt, mittels einer Messzelle 33, die entlang am linken Ast 11 des Trennkanals in Richtung der Trennelektrode 31 angeordnet ist, während der Nachweis der Anionen mittels der Messzelle 34 erfolgt, die am rechten Ast 12 des Trennkanals in Richtung der Trennelektrode 32 angeordnet ist. Als Messzellen 33, 34 wurden jeweils CCD-Sensoren eingesetzt. Es wurden verschiedene Versuche zur Trennung einer Mischung aus den drei Anionen Cl-, SO4 2-, F- und den drei Kationen NH4 +, Na+, Li+ sowohl bei elektrokinetischer als auch bei hydrodynamischer Injektion durchgeführt. Beispielhafte Ergebnisse, bei denen der Nachweis der Ionen mittels Messzellen erfolgte, die auf dem Prinzip der kontaktlosen Leitfähigkeitsmessung (CCD) beruhen, sind in den 8 und 9 dargestellt.The detection of the cations according to process step d) takes place, as also in 4 represented by means of a measuring cell 33, along the left branch 11 of the separation channel in the direction of the separation electrode 31 is arranged while detecting the anions by means of the measuring cell 34 takes place on the right branch 12 of the separation channel in the direction of the separation electrode 32 is arranged. As measuring cells 33 . 34 In each case CCD sensors were used. Various attempts have been made to separate a mixture of the three anions Cl - , SO 4 2- , F - and the three cations NH 4 + , Na + , Li + in both electrokinetic and hydrodynamic injection. Exemplary results, in which the detection of the ions by means of measuring cells based on the principle of non-contact conductivity measurement (CCD) are in the 8th and 9 shown.

8 zeigt Ergebnisse einer Messung nach elektrokinetischer Analytinjektion entsprechend der schematischen Darstellung in 3 sowie der Trennung entsprechend 4. Links ist das Ausgangssignal in mV angegeben; unten die Zeit in s, zu der die bezeichneten Peaks gemessen wurden. Es lagen die folgenden Messbedingungen vor: Elektrische Feldstärke im Trennkanal: 220 V/cm Länge des Asts des Trennkanals für Anionen: 52 mm Länge des Asts des Trennkanals für Kationen: 83 mm Querschnittsfläche des Trennkanals: 50 × 50 µm2 Puffer: 10 mM Borsäure, 10 mM TRIS, Essigsäure, pH 4,5 Nachweisverfahren: kontaktlose Leitfähigkeitsmessung (CCD) 8th shows results of a measurement after electrokinetic analyte injection according to the schematic representation in FIG 3 as well as the separation accordingly 4 , On the left, the output signal is given in mV; below is the time in s at which the designated peaks were measured. The following measurement conditions were available: Electric field strength in the separation channel: 220V / cm Length of the branch of the separation channel for anions: 52 mm Length of the branch of the separation channel for cations: 83 mm Cross sectional area of the separation channel: 50 × 50 μm 2 Buffer: 10 mM boric acid, 10 mM TRIS, acetic acid, pH 4.5 Method for detection: contactless conductivity measurement (CCD)

In 9 sind Ergebnisse einer Messung dargestellt, die nach hydrodynamischer Injektion mittels eines fluidischen Systems entsprechend der Darstellung in 6 in einem geschlossenen CE-Chip wie in 7 gezeigt durchgeführt wurde. Links ist das Ausgangssignal in mV angegeben; unten die Zeit in s, zu der die bezeichneten Peaks gemessen wurden. Es lagen die folgenden Messbedingungen vor: Elektrische Feldstärke im Trennkanal: 240 V/cm Länge des Asts des Trennkanals für Anionen: 52 mm Länge des Asts des Trennkanals für Kationen: 83 mm Querschnittsfläche des Trennkanals: 100 × 100 µm2 Puffer: 1 mM Borsäure, 0,5 mM lei(II)-Acetat, Essigsäure, pH 4,5 Nachweisverfahren: kontaktlose Leitfähigkeitsmessung (CCD) In 9 are shown results of a measurement, which after hydrodynamic injection by means of a fluidic system as shown in FIG 6 in a closed CE chip like in 7 shown was performed. On the left, the output signal is given in mV; below is the time in s at which the designated peaks were measured. The following measurement conditions were available: Electric field strength in the separation channel: 240V / cm Length of the branch of the separation channel for anions: 52 mm Length of the branch of the separation channel for cations: 83 mm Cross sectional area of the separation channel: 100 × 100 μm 2 Buffer: 1 mM boric acid, 0.5 mM lei (II) acetate, acetic acid, pH 4.5 Method for detection: contactless conductivity measurement (CCD)

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Träger (CE-Chip)Carrier (CE chip)
1111
Trennkanal, linker AstSeparating channel, left branch
1212
Trennkanal, rechter AstSeparating channel, right branch
22
Kreuzungsbereichcrossing area
2121
Injektionskanal, oberer AstInjection channel, upper branch
2222
Injektionskanal, unterer AstInjection channel, lower branch
2323
Elektrode im oberen ReservoirElectrode in the upper reservoir
2424
Elektrode im unteren ReservoirElectrode in the lower reservoir
2525
oberes Reservoirupper reservoir
2626
unteres Reservoirlower reservoir
2727
Ventil zum oberen ReservoirValve to the upper reservoir
2828
Ventil zum unteren Reservoir für ElektrolytValve to the lower reservoir for electrolyte
281281
erste Pumpe zum Steuern des Durchflusses durch Ventil 28first pump for controlling the flow through valve 28
2929
Ventil zum unteren Reservoir für AnalytValve to the lower reservoir for analyte
291291
zweite Pumpe zum Steuern des Durchflusses durch Ventil 29second pump for controlling the flow through valve 29
3131
erste (Trenn-)Elektrode am Trennkanal, linker Astfirst (separation) electrode on the separation channel, left branch
3232
zweite (Trenn-)Elektrode am Trennkanal, rechter Astsecond (separation) electrode on the separation channel, right branch
3333
erste Messzelle am Trennkanal, linker Astfirst measuring cell at the separation channel, left branch
3434
zweite Messzelle am Trennkanal, rechter Astsecond measuring cell at the separation channel, right branch
3535
erstes Reservoir für Abfall am Trennkanal, linker Astfirst reservoir for waste at the separation channel, left branch
3636
zweites Reservoir für Abfall am Trennkanal, rechter Astsecond reservoir for waste at the separation channel, right branch
3737
Ventil zum Reservoir für Abfall am Trennkanal, linker AstValve to the reservoir for waste at the separation channel, left branch
3838
Ventil zum Reservoir für Abfall am Trennkanal, rechter AstValve to the reservoir for waste at the separation channel, right branch

Claims (4)

Verfahren zur räumlichen Trennung und zum gesonderten Nachweis von Kationen und Anionen, die sich in einem Analyten befinden, enthaltend die Verfahrensschritte a) Einbringen eines Elektrolyten bei geöffneten Ventilen (37, 38) an den Enden der beiden Äste (11, 12) des Trennkanals durch Betätigung einer ersten Pumpe (281) über ein geöffnetes Ventil (28) zu einem unteren Reservoir (26) und den unteren Ast (22) des Injektionskanals in einen Kreuzungsbereich (2) des Injektionskanals mit einem Trennkanal derart, dass der Elektrolyt, ausgehend vom Kreuzungsbereich (2) durch den Trennkanal in Richtung von zwei Trennelektroden (31, 32), die sich an zwei gegenüberliegenden Seiten des Trennkanals befinden, über Reservoirs (35, 36) für Abfall und die geöffneten Ventile (37, 38) zu den Reservoirs für Abfall (35, 36) gefördert wird, wodurch die gesamten Kanäle mit dem Elektrolyten gefüllt und Rückstände über die Ableitungen an den Reservoirs (35, 36) für Abfall ausgetragen werden, b) Fördern des Analyten, der Kationen und Anionen enthält, mittels einer zweiten Pumpe (291) durch ein geöffnetes Ventil (27) zu einem oberen Reservoir (25) und den oberen Ast (21) des Injektionskanals in den Kreuzungsbereich (2), so dass er den Kreuzungsbereich (2) des Injektionskanals mit dem Trennkanal füllt, sowie darüber hinaus durch den unteren Ast (22) des Injektionskanals, das untere Reservoir (26) und ein geöffnetes Ventil (29), c) Schließen alle Ventile (27, 28, 29, 37, 38) und Anlegen einer elektrischen Spannung an die beiden Trennelektroden (31, 32), wodurch sich zwischen den beiden Trennelektroden (31, 32) ein elektrisches Feld ausbildet, in dem sich die Kationen in Richtung der ersten Trennelektrode (31) und die Anionen sich in Richtung der zweiten Trennelektrode (32) bewegen, so dass eine räumliche Trennung der Kationen und der Anionen voneinander erfolgt, und d) Nachweisen der Kationen mittels einer ersten Messzelle (33), die entlang des Trennkanals in Richtung der ersten Trennelektrode (31) angeordnet ist, und Nachweisen der Anionen mittels einer zweiten Messzelle (32), die -entlang des Trennkanals in Richtung der zweiten Trennelektrode (32) angeordnet ist.A method for the spatial separation and for the separate detection of cations and anions, which are located in an analyte, comprising the steps of a) introducing an electrolyte with the valves (37, 38) open at the ends of the two branches (11, 12) of the separation channel Actuation of a first pump (281) via an open valve (28) to a lower reservoir (26) and the lower branch (22) of the injection channel in an intersection region (2) of the injection channel with a separation channel such that the electrolyte, starting from the crossing region (2) through the separation channel in the direction of two separation electrodes (31, 32) located on two opposite sides of the separation channel, via reservoirs (35, 36) for waste and the opened valves (37, 38) to the waste reservoirs (35, 36), whereby the entire channels are filled with the electrolyte and residues are discharged via the discharges to the reservoirs (35, 36) for waste, b) conveying the analyte containing cations and anions by means of a second pump (291) through an open valve (27) to an upper reservoir (25) and the upper branch (21) of the injection channel in the crossing region (2) so that it fills the crossing region (2) of the injection channel with the separation channel, and above out through the lower branch (22) of the injection channel, the lower reservoir (26) and an open valve (29), c) closing all the valves (27, 28, 29, 37, 38) and applying an electrical voltage to the two separation electrodes (31, 32), whereby an electric field forms between the two separating electrodes (31, 32), in which the cations in the direction of the first separating electrode (31) and the anions move in the direction of the second separating electrode (32) that a spatial separation of the cations and the anions from each other, and d) detecting the cations by means of a first measuring cell (33) which is arranged along the separation channel in the direction of the first separation electrode (31), and detecting the anions by means of a second measuring cell (32 ) disposed along the separation channel in the direction of the second separation electrode (32). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt durch den Trennkanal zunächst in Richtung der einen der beiden Trennelektroden und erst dann in Richtung der anderen der beiden Trennelektroden befördert wird.Method according to Claim 1 , wherein the electrolyte is first transported through the separation channel in the direction of one of the two separation electrodes and only then in the direction of the other of the two separation electrodes. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für jede der beiden Trennelektroden eine gesonderte Spannungsquelle eingesetzt wird.Method according to Claim 1 or 2 , wherein for each of the two separation electrodes, a separate voltage source is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kationen und die Anionen jeweils mit einer Messzelle nachgewiesen werden, die auf kontaktloser Leitfähigkeitsmessung beruht.Method according to one of Claims 1 to 3 , wherein the cations and the anions are each detected with a measuring cell based on contactless conductivity measurement.
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