JP3571036B2 - 簡易電気泳動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡあるいはタンパク質の分析を行なう際に試料の固定および検索、または精製などに用いられる簡易型電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の簡易型電気泳動装置としては、実公昭６３−３９６３９号公報に示される泳動装置が公知である。この泳動装置はヒューズと整流手段および動作のオンオフや出力波形の切り替え用スイッチのみで構成され、泳動担体のインピーダンスに応じた電流が供給可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記発明装置は、直接ＡＣ１００Ｖの家庭用電源等の汎用交流電源に直接接続するため、操作泳動担体のインピーダンスの急激な低下や、各部の短絡により大量の電流が流れる可能性が大である。この大量の電流は、人体にとって非常に危険であるにもかかわらず、電気的絶縁性への配慮は、内蔵するヒューズの断線および電子回路を収容するケースの保護機能的形態のみである。
【０００４】
したがって、使用頻度の増加、長期間にわたる使用によるスイッチング手段の機械的構造の劣化や泳動用ゲルの飛散により生じる操作スイッチへの泳動ゲルの付着に対し、使用者は常に注意していなければならず、他方、ヒューズの許容電流についても、実験用として必要な電流を、許容しなければならないことから、回路電流を制限することには限界がある等、その取扱いに慎重を期する必要が大であり、実用上極めて重大な問題を有するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、使用者に取扱い上の余計な負担を与えず、安定した操作を行なうことができ、しかも小型軽量化が可能で、かつ従来と同様の優れた泳動を保持できる簡易電気泳動装置を提供するものである。
【０００６】
そのために本発明は、汎用交流電源の交流を整流して出力する整流手段および泳動槽を具備し、前記整流回路の電気出力を前記泳動槽に配置された担体に印加するための電気制御装置を有する簡易電気泳動装置において、その電気制御装置が、前記整流回路の電気出力を操作する駆動部を外部入力に基づき間接的に行なうための制御手段をさらに設けたことにより、目的とする泳動を十分に可能としながら、直接泳動出力の操作をする駆動部の劣化が少なく安全なインターフェイス部となっている安定した使用を可能とするものである。
【０００７】
また、構造において、カバーをしないと電気制御装置が装着できず、したがって導通しないものとしてあり、また観察を容易とするために泳動槽のカバーをカマボコあるいは半球状の曲面として水滴の上面への付着を防止するとともに、曇りを取り除くための換気孔を設けたベンチレーション設計をしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の電気制御装置を図１に示すブロック図により説明する。
【０００９】
整流回路として、半波整流波生成部１と全波整流生成部２を、ダイオード、およびダイオードブリッジで構成してある。
【００１０】
この両整流生成部を切り替えスイッチ３に接続し、外部入力により切り替えできるようにしてある。切り替えスイッチ３は、例えば、リレー器、ＦＥＴ、トランジスタ等、あるいはこれらの組合わせにより構成する。このうちオン抵抗が小さく、かつ絶縁性が高いスイッチング素子として、リレー器が好適である。
【００１１】
このスイッチ３の出力は、極性切り替えスイッチ４に接続してあり、切り替えスイッチ３と同様に外部入力により切り替え動作する。
【００１２】
前記切り替えスイッチ３および極性切り替えスイッチ４の駆動用信号は、低電力ＩＣ等の低電力型駆動素子を駆動させるための汎用交流電圧を、直流電圧に変換出力する制御手段５により動作する手動操作、電波、赤外線等の伝達媒体を介して伝達された信号等の外部入力ＩＮに対応したスイッチ駆動用の信号を出力する入力手段６により、駆動される。
【００１３】
７は、ヒューズであり、過電流等が発生した場合、断線して、回路および使用者を保護するものである。尚、ヒューズの様な再使用不可能な素子の他、小型ブレーカー等の様な再使用可能な素子を代用してもよい。
【００１４】図中、ＡＰ部は、交流１００Ｖ〜３００Ｖの汎用交流接続部であり、ＭＰ１およびＭＰ２は、泳動電気出力部であって、白金電極等と接続される。Ｇは、泳動用担体であり、アガロースゲル、ポリアクリルアミドゲル等通常使用される担体である。
【００１５】
切り替えスイッチ部３は、半波整流生成部１と極性切り替えスイッチ部４とを接続する状態とし、極性切り替えスイッチ４は、ＭＰ１をプラス方向、ＭＰ２をマイナス方向となる接続状態を示すものとする。
【００１６】
ＡＰ部を家庭用コンセント等の汎用交流電気出力部に接続する。汎用交流は、ヒューズ７を介して半波整流生成部１、全波整流生成部２および制御手段５に供給される。
【００１７】
入力された汎用交流は、半波整流生成部１で半波整流（図３ａ）に変換され、切り替えスイッチ３および極性切り替えスイッチ４を介して泳動出力部ＭＰ１、およびＭＰ２に供給される。
【００１８】
切り替えスイッチ３および極性切り替えスイッチ４のオン抵抗は非常に小さいので、半波整流生成部１で生成された半波整流は、効率よく泳動出力部ＭＰ１、ＭＰ２に供給される。
【００１９】
ボタンスイッチ等を押圧することにより、外部入力ＩＮに入力が発生し、この入力に基づき入力手段６は、直流パルス等の制御信号を発生させ、目的とするスイッチ部へ出力する。この時、例えば切り替えスイッチ３に制御信号を出力する場合、切り替えスイッチ３は、その接続を切り替え、全波整流生成部２と極性切り替えスイッチ４との接続を行ない、泳動電気出力部ＭＰ１、ＭＰ２へ全波整流（図３ｂ）の出力を行なう。
【００２０】
外部入力１が、極性切り替えスイッチ４の極性を切り替える旨の入力を発生させた場合、入力手段６は、上述と同様の信号を極性切り替えスイッチ４へ出力し、泳動出力部ＭＰ２がプラス方向、ＭＰ１はマイナス方向となる整流出力を行なう。
【００２１】
以上に説明した本発明によれば、常に従来と同様の効果的な泳動出力が得られるにもかかわらず、その操作は制御手段５等により、汎用交流電圧が低電圧調整された部分で行われるので、非常に安全であり、しかもその他、タイマー機能等の接続も容易にできるものである。さらに直接泳動電気出力を形成するスイッチング部は、電気的な間接制御がされていることから、使用者の取扱が乱暴であっても直接操作する部分の劣化が防げ、安心かつ安定した操作が行なえるものである。
【００２２】
【実施例１】
次に、より具体的な実施例を図２に示し説明する。
【００２３】
２１は、ダイオードブリッジで形成された整流器であり、半波整流あるいは全波整流出力が得られるものである。リレー２２は、入力部２２ａからの信号で切り替え動作を行なう。極性切り替え用リレー２３は、入力部２３ａからの電気信号により、切り替え動作を行なう。出力開閉用リレー２７は、二連装を有し、入力部２７ａの入力により、泳動用出力および入力手段への出力のオンオフを行なう。
【００２４】
制御回路２４は、直流低電圧を形成すると共に、過電流電圧が入力された場合に、電気的な遮断状態を形成するための回路も併せて備えている。
【００２５】
２４１は整流器であり、上述した整流器２１と同様の構成を有する。
【００２６】
ＰＵＴ２４２は負性抵抗素子であり、サイダック２４３も同じく負性抵抗素子である。２４４はサイリスタである。ＳＡはサージアブソーバーであり、インダクタＬの逆起電力を吸収するためのものである。
【００２７】
入力手段２５は、手動操作用スイッチを備え、このスイッチの押圧操作により発生する信号を各種リレー２２、２３、２７に出力するためのものである。
【００２８】
２５１、２５２、２５１ａ、２５１ｂ、２５２ａ、２５２ｂは、押圧スイッチであり、メンブレン状で、押圧により電気的接続が行なわれ、離すと電気的接続が解除される。２５３、２５３ａ、２５３ｂは、ＮＡＮＤ回路の組合わせによって形成されるフリップフロップ回路である。
【００２９】
２５４、２５５ａ、２５４ｂ、２５４ｃ、２５４ｄは、スイッチングトランジスタであり、全段のフリップフロップ回路の出力でオンオフする。
【００３０】
２５５、２５４ａ、２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄは、ＬＥＤであり、回路動作を表示するためのものである。
【００３１】
次にこの実施例の動作を説明する。
【００３２】
入力端ＡＰは、ＡＣ１００Ｖの汎用交流電源と接続され、汎用交流電源は制御回路２４およびリレー２７に供給される。
【００３３】
制御回路２４において、整流器２４１に入力された汎用交流は、全波整流される。ＰＵＴ２４２は発振回路的構成の一部として動作するものであって、全波整流を入力し、その立ち上りに基づいてサイリスタ２４４のゲートにトリガーパルスを出力する。サイリスタ２４４は、このトリガーパルス等に基づいてオンオフすることで、全波整流の位相制御を行ない、入力手段２５へ供給する電圧を降圧する。降圧量は、入力手段２５を構成する部品の定格等により決定されるものであって任意であるが、例えば１／３〜１／４、即ち入力電圧が１２０Ｖの場合は、４０Ｖ前後への降圧が例示される。
【００３４】
入力手段２５において、フリップフロップ２５３の出力がローレベルの場合、スイッチ２５１を押すとフリップフロップ２５３の出力は、ハイとなり、スイッチングトランジスタ２５４は、オン状態となる。ＬＥＤ２５５が発光し、リレー２７の制御入力部２７ａに電流が流れ、リレー２７がオンする。
【００３５】
フリップフロップ２５３は、スイッチ２５２が押されるまでこの状態を保ち、スイッチ２５２が押された時、フリップフロップ２５３の出力はローレベルとなり、ＬＥＤ２５５は消光し、リレー２７はオフする。
【００３６】
リレー２７がオンした時、整流器２１へ汎用交流が加わり、整流器２１は、全波整流出力と半波整流出力の２つの出力を行ない、リレー２２はこの２つの出力と極性切り替え用のリレー２３との電気的接続を、リレー制御入力２２ａの入力により切り替える。
【００３７】
また、リレー２３は、リレー２２を介して接続されている整流器の出力の極性を、リレー制御入力２３ａにより切り替えて泳動出力端ＭＰ１、ＭＰ２に出力するものであり、最初、リレー２３は、ＭＰ１をプラス方向、ＭＰ２をマイナス方向とした整流出力を行なうための接続をする。この接続状態により、泳動出力端ＭＰ１にはプラス方向で、ＭＰ２にはマイナス方向の半波整流出力がされていることになる。この時、フリップフロップ２５３ａのスイッチングトランジスタ２５４ａ側は、ローレベルの出力を行なうため、スイッチングトランジスタ２５４ａがオフし、反対側の出力がハイとなっているため、スイッチングトランジスタ２５４ｂはオンする。ＬＥＤ２５５ｂは発光することで半波整流出力を行なっていることを示す。
【００３８】
スイッチ２５１ａを押すと、フリップフロップ２５３ａの出力が反転してトランジスタ２５４ａはオンし、ＬＥＤ２５５ａが発光する。他方で、ＬＥＤ２５５ｂは消光し、リレー制御入力部２２ａに電流が流れ、リレー２２の選択状態が切り替わり、全波整流が、泳動出力端ＭＰ１をプラス方向、ＭＰ２をマイナス方向となるように出力する。スイッチ２５２ａを押すと、フリップフロップ２５３ａの出力が再度反転し、リレー制御入力部２２ａの電流が遮断され、リレー２２が切り替わるものである。
【００３９】
フリップフロップ２５３ｂのスイッチングトランジスタ２５４ｃ側は、ローレベルの出力を行なうためにスイッチングトランジスタ２５４ｃはオフし、反対側の出力は、ハイとなっているため、スイッチングトランジスタ２５４ｂはオンし、ＬＥＤ２５５ｄが発光することでＭＰ１がプラス方向の出力を行なっていることを示す。
【００４０】
スイッチ２５１ｂが押されると、フリップフロップ２５３ｂの出力は反転し、トランジスタ２５４ｃはオンし、ＬＥＤ２５５ｃが発光し、他方で、ＬＥＤ２５５ｄは消光し、リレー制御入力部２３ａに電流が流れ、リレー２３の極性選択状態が切り替わり、全波整流が、泳動出力端ＭＰ１をマイナス方向、ＭＰ２をプラス方向となるように出力する。
【００４１】
スイッチ２５２ａを押すと、フリップフロップ２５３ａの出力が再度反転し、リレー制御入力部２２ａの電流が遮断され、リレー２２が切り替わるものである。
【００４２】
次に何等かの異常により、過電流または異常電圧が流れた場合について説明する。まず過電流が整流器２１を中心とした主回路に流れた場合、ヒューズ２６が加熱溶解し、主回路はオープンな状態となり泳動出力は停止する。
【００４３】
また、制御回路に抵抗Ｒが損傷する等して過電流または異常電圧が発生した場合、サイダック２４３がオンし、ヒューズ２６に過電流を流し、回路をオープンにさせるものである。
【００４４】
本実施例で示す具体的実施態様としての電気制御装置（泳動槽を除く）は、それらを構成する部品の大部分が小電力であって、かつ汎用チップ化されていることから、例えば縦４０ｍｍ、横８０ｍｍ、高さ２６ｍｍ程度に納まる様に組み立てることができ、小型化かつ軽量化が図られているものである。
【００４５】
【実施例２】
本発明の簡易電気泳動装置は、電気制御装置をセットする部位と、凸のターミナル形状を有しない入力端子５２を設けてなる泳動槽本体Ｂと、着脱自在に、泳動槽を覆い且つその縁部の一部が前記電気制御装置Ａをセットする部位まで延び、この延びた部分に凸のターミナル４７が設けられているカバー部Ｃと、汎用電源を電気的に非絶縁状態で整流して出力し、その出力部位がソケット状に形成された電気制御装置Ａとよりなっている。
本発明は、使用上の安全を考慮し、カバー部Ｃが、前記泳動装置本体Ｂに装着されないと、泳動槽本体Ｂと電気制御装置Ａとの電気接続が行われず、したがって泳動槽の担体に印加されないようになっている。
【００４６】
電気制御装置Ａは、入力部４０、極性の切り替えスイッチ４１、整流波の切り替えスイッチ４２および電源入力スイッチ４３とを有し、この出力部はソケットとなっており、電気制御装置Ａのハウジングの内部に位置しており、泳動装置本体に設けられた凸のターミナル５７が挿入されて電気制御装置Ａと泳動装置本体Ｂとが電気接続されるようになっており、この凸のターミナル５７の挿入部４５は、電気制御装置Ａのハウジング内で常時下方にバネ４９で付勢されているシャッター４４により閉じられており、このシャッター４４は、電気制御装置Ａが泳動装置本体Ｂにセットされた時、下部よりシャッター４４が押し上げられ、このシャッター４４に形成した長孔４６がターミナル挿入部４５と一致し開孔するようになっている。
【００４７】
シャッター４４の押上げ機構は、電気制御装置Ａのセット位置の泳動槽本体に、電気制御装置Ａの挿入方向に凸リブ５１を形成し、他方電気制御装置Ａにもこの凸リブによりシャッター４４が押し上げられるようにしてある。
【００４８】
泳動槽本体Ｂと電気制御装置Ａとの電気接続機構は、泳動槽Ｂの端子を前記したような凸のターミナル５７とせず、ソケットを有する電気制御装置Ａが、泳動槽本体Ｂにセットされても電気的接続が行われないようにしてある。
泳動槽カバーＣの凸のターミナル４７を、泳動槽本体Ｂと電気制御装置Ａとの両電極間の導電コネクターとして間挿させるようにし、この凸のターミナル４７の一方が電気制御装置Ａのソケットの挿入孔４５に突入し、凸のターミナル４７の他端が泳動槽本体Ｂの端子５２と接触して導通するようにした。したがってカバーＣがフタされない限り泳動槽に電流が印加されない。
【００４９】
また、カバーＣをカマボコあるいは半球状に形成した（図６）。これにより、通常、４０℃に温められている泳動液により生じる結露を斜面に沿って排除できるようにし、さらに側面に換気孔４８を形成し、さらにはカバーＣと泳動槽本体Ａとの係合を適宜間隔に設けた凸部で行ない、その間に空気孔が形成できるようにして、ベンチレーション設計とすることにより、観察が水滴に邪魔されず行なえるようにした。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したごとく本発明は優れた泳動電気出力を得ることが可能であり、しかも各構成部品に何等特殊な部品を要せず、大きさが数ｍｍの素子で構成することが可能であることから、小型軽量化が可能であるにもかかわらず、少なくとも使用者とのインターフェイスと泳動を操作する操作部とを電気的および機械的に間接的駆動制御することにより、安全なインターフェイス部を提供し、安定した使用を可能とする等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図
【図２】本発明の他の実施例を示す回路図
【図３】整流波形図
【図４】電気制御装置の斜視図
【図５】シャッターの斜視図
【図６】カバーの斜視図
【図７】電気泳動槽の平面図
【図８】本発明装置の分解斜視図
【符号の説明】
１ 半波整流生成部
２ 全波整流生成部
３ 切り替えスイッチ
４ 極性切り替えスイッチ
５ 調整回路
６ 入力手段
２１ 整流器
２２ リレー
２３ 極性切り替用リレー
２４ 制御回路
２５ 入力手段
２６ ヒューズ
２７ 出力開閉用リレー
４４ シャッター
４５ ターミナル挿入部
４６ 挿入孔
４７ 凸のターミナル
４８ 換気孔
４９ バネ

Claims (4)

1. 電気制御装置をセットする部位と、凸のターミナル形状を有しない入力端子を設けてなる泳動槽本体と、
   着脱自在に、泳動槽を覆い且つその縁部の一部が前記電気制御装置をセットする部位および前記入力端子まで延びており、この延びた部分に凸のターミナルが設けられているカバー部と、
   汎用電源を電気的に非絶縁状態で整流して出力し、その出力部位がソケット状に形成された電気制御装置とよりなり
   前記泳動装置本体に、前記カバー部を装着することで、カバー部の凸のターミナルの一方が入力端子と接触し、他方が電気制御装置のソケット状の出力部位と接触して電気的接続を可能としたことを特徴とする、カバーをしないと泳動槽の担体に印加されないようにした簡易電気泳動装置。
2. 電気制御装置のソケットが、バネで付勢されたシャッターがされており、電気制御装置を泳動槽本体に装着することにより、シャッターが開放されるようになっている請求項１に記載の簡易電気泳動装置。
3. シャッターが、電気制御装置を泳動槽に装着することにより、泳動槽本体に設けた凸リブにて押し上げられて開放するようになっている請求項２に記載の簡易電気泳動装置。
4. 泳動槽のカバーが、カマボコあるいは半球状に曲面となっており、そしてこのカバーに水平方向に開口する換気孔が形成されてなる前記請求項の１に記載の簡易電気泳動装置。

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