KR100494074B1 - 간이전기영동장치 - Google Patents

Abstract

사용자에게 취급상 불필요한 부담을 주지 않고, 안정한 조작을 할 수 있도록 하며, 또한 소형경량화가 가능하다. 한편 종래와 마찬가지의 우수한 영동을 유지할 수 있는 간이전기영동장치(簡易電氣泳動裝置)를 제공한다.

범용교류전원의 교류를 정류하여 출력하는 정류수단 및 영동조(槽)를 구비하고, 상기한 정류회로의 전기출력을 상기한 영동조에 배치된 담체(擔體)에 인가하기 위해 전기제어장치를 갖는 간이전기영동장치에 있어서, 그 전기제어장치가 상기한 정류회로의 전기출력을 조작하는 구동부를 외부입력에 기초하여 간접적으로 실시하기 위한 제어수단을 부가하여 설치하였다.

Description

간이 전기영동장치

본 발명은, 분자생물학, 생화학, 및 임상화학용 기초기술로서 넓리 활용되는 전기영동에 의한 DNA 및 단백질의 분석에 있어서, 신체로부터 추출된 시료를 고정하고, 검색하며, 또한 정제하는데 사용하는 간이 전기영동장치에 관한 것이다.

종래의 간이형 전기영동장치로서 일본 실용신안 공개 소63-39639호 공보에 기재된 전기영동장치가 공지되어 있다. 이 전기영동장치는 휴즈, 정류수단, 및 동작을 개시 및 정지시키고 출력파형을 변화시키는 스위치로만 구성되어, 전기영동 캐리어의 임피던스에 따른 전류를 공급할 수 있다.

그러나, 상기 발명에 기재된 장치는, AC 100V의 가정용 전원 등의 범용 AC전원에 직접적으로 접속되어 있어, 전기영동 캐리어의 임피던스가 급격히 저하하거나 전기영동 장치의 부재가 단락할 때 대용량의 전류가 공급될 가능성이 있다.

대용량의 전류는 인체에 매우 치명적이지만, 전기영동장치는 내장휴즈의 단선 및 전자회로를 수용하는 상자의 보호기능에 의해 전기적 절연을 제공할 뿐이다. 따라서, 사용자는 사용빈도의 증가나 장기간에 걸친 사용에 의한 스위치 수단의 기계적 구조의 악화 및 및 조작스위치에 전기영동용 겔이 튀기어 점착되는 것들에 항상 주의해야 한다. 한편, 휴즈의 허용전류에 있어서, 전기영동장치는 실험에 필요한 전류를 허용하여야만 하기 때문에 그 범위내에서만 회로전류를 제한할 수 있어 취급에 신중을 기할 필요가 크고, 실사용에 있어서 중대한 문제를 갖는다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은, 사용자에게 취급상 불필요한 부담을 주지 않고 안정적으로 조작될 수 있고, 소형경량화가 가능하며, 종래 장치와 동일하게 우수한 전기영동을 수행할 수 있는 간이 전기영동장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 간이 전기영동장치는 범용 AC전원으로부터 교류를 정류하여 출력하는 정류수단, 전기영동 셀, 및 정류회로로부터의 전기출력을 전기영동 셀에 배치된 캐리어에 인가하기 위한 전기제어기를 포함하고, 전기제어기는 외부입력에 따라 정류회로로부터의 전기출력을 제어하는 구동부를 간접 제어할 수 있는 제어수단을 포함하고, 전기영동 출력을 직접적으로 제어하는 구동부의 열화를 작게 전기영동이 수행되어지는 안정된 인터페이스를 구성하여, 전기영동장치가 안정적으로 사용할 수 있다.

본 발명의 간이 전기영동장치의 구조에 있어서, 전기영동 셀이 커버에 의해 보호되지 않는 한, 전기제어기는 전기제어기에 접속되지 않거나 도통되지 않게 되고, 관찰기능을 위해 커버의 상면에 위치된 관찰면에 물방울이 떨어져 부착되는 것을 방지하기 위해 반원통형 또는 반구형 표면을 갖고, 수증기를 제거하기 위하여 환기구멍을 설치한 환기 구조를 갖도록 전기영동 셀용 커버가 구성된다.

본 발명에 따른 전기제어기를 도 1을 참조하여 이하에 설명한다.

정류회로로서, 반파 정류파 생성기(1)와 전파 정류파 생성기(2)가 다이오드 및 다이오드 브리지로 구성되어 있다.

이들 두 개의 정류파 생성부들은 전환스위치(3)에 접속되어, 외부입력에 의해 정류파 생성기가 전환될 수 있다. 전환스위치(3)는 예를 들면, 릴레이, FET, 트랜지스터, 또는 이들의 조합에 의해 구성된다. 릴레이는 ON으로 전환될 때 낮은 저항을 갖고, 절연성이 높기 때문에 스위치소자로서 적합하다.

스위치(3)의 출력은, 극성전환 릴레이(4)에 접속되어, 전환스위치(3)와 동일하게 외부입력에 의해 전환된다.

전환스위치(3) 및 극성전환 릴레이(4)의 구동용 신호는, 저전압 IC 등의 저전압형 구동소자를 구동하는 범용 AC전압으로부터 변환된 DC전압을 출력하는 제어수단(5)에 의해 동작하는 수동제어 및 라디오 전파 또는 적외선 등의 전달매체를 통해 전달된 신호 등의 외부입력(IN)에 대응하는 전환구동신호를 출력하는 입력수단(6)에 의해 구동된다.

참조번호(7)은, 과전류 등이 발생한 경우 단선되어 회로 및 사용자를 보호하는 휴즈를 나타낸다. 소형 브레이커(breaker)와 같이 재사용 할 수 있는 소자를 재사용 불가능한 휴즈 대신에 사용할 수도 있다.

이 도면에 있어서, 참조부호 AP는 AC 100V∼300V의 범용 AC전류 접속부이고, MP1 및 MP2는, 백금전극 등에 접속되는 전기영동 출력단자이다. 참조부호 G는 통상적으로 사용되는 아가로스겔(agarose gel), 폴리아크릴아미드겔 등의 전기영동용 캐리어이다.

전환 스위치(3)는 반파정류파 생성부(1)를 극성전환 릴레이(4)에 접속한 상태로 있고, 극성전환 릴레이(4)는 MP1은 포지티브 방향으로, MP2는 네거티브 방향으로 설정되도록 접속되어 있다.

AP 접속부는 가정용 플러그 소켓 등의 범용 AC전류 전기출력부에 접속된다. 범용 AC전류는 휴즈(7)를 통해 반파정류파 생성부(1), 전파정류파 생성부(2) 및 제어수단(5)에 공급된다.

입력된 범용 AC전류는 반파정류파 생성부(1)에 의해 반파정류파(도 3a)로 변환되고, 전환스위치(3) 및 극성변환 릴레이(4)를 통해 전기영동 출력단자(MP1) 및 (MP2)에 공급된다.

전환스위치(3) 및 극성전환 릴레이(4)는 ON상태에서 매우 낮은 저항을 갖기 때문에, 반파정류파 생성기(1)에서 생성된 반파정류파는 효율좋게 전기영동 출력단자(MP1, MP2)에 공급된다.

버튼스위치 등을 누를 경우, 외부입력(IN)으로서 입력이 생성되고, 입력수단은 이 입력에 근거하여 직류펄스 등의 제어신호를 발생한다. 이와 동시에, 제어신호가 목적지로 선택된 스위치부에 생성되면, 전기영동 출력단자(MP1,MP2)에 전파정류파를 출력하기 위해 전환스위치(3)가 전파정류파 생성기(2)를 극성전환 릴레이(4)에 접속하도록 전환된다.

외부입력(1)이 극성전환 릴레이(4)의 극성을 전환하는 입력을 발생시킨 경우, 입력수단(6)은 상기와 같은 신호를 극성전환 릴레이(4)로 출력하여, 전기영동출력단자(MP2)가 양의 방향, MP1은 음의 방향이 되는 정류파 출력을 실행한다.

본 발명에 따른 전기제어기는 종래와 같은 효과적인 전기영동 출력을 얻을 수 있음에도 불구하고, 그 조작은 제어수단(5) 등에 의해, 범용 AC전압이 저전압 조정된 부분으로 실행되기 때문에 대단히 안전하고, 타이머기능 등의 접속도 용이하다. 또한 직접영동전기출력을 형성하는 스위칭부는, 전기적인 간접제어가 되어 있어서, 사용자의 취급이 난폭하여도 직접 조작하는 부분의 열화를 방지하여, 안심하고 안전한 조작을 실시할 수 있다.

(실시예 1)

보다 구체적인 실시예를 도 2를 참조하여 이하에 설명한다.

참조번호 21은 다이오드브리지로 구성된 정류기를 나타내고, 반파정류파 혹은 전파정류파 출력을 제공한다. 릴레이(22)는 입력단자(22a)로부터의 신호에 의해 전환동작을 수행한다. 극성전환 릴레이(23)는 입력단자(23a)로부터의 전기신호에 의해 전환동작을 수행한다. 2출력 전환릴레이(27)는 입력점(27a)에 공급된 입력에 따라 전기영동 출력수단 및 입력수단으로의 출력을 제공하거나 인터셉트한다.

제어회로(24)는 직류 저전압을 형성하고, 과전류 또는 과전압이 입력된 경우 전기적으로 차단된 상태를 형성하는 회로를 구비하고 있다.

참조번호 241은 정류기이고, 상술한 정류기(21)과 동일한 구성을 갖는다. 참조번호 PUT(242)는 네거티브 저항소자이고, 사이닥(sidac)(243)도 네거티브 저항소자이다. 참보번호 244는 사이리스터(thyristor)이다. 참조부호 SA는 서지 압소바(surge absorber)로서 인덕터(inductor)(L)의 역기전력을 흡수한다.

입력수단(25)은 수동제어 스위치를 구비하고, 이 스위치의 누름조작에 의해 발생하는 신호를 릴레이(22,23,27)에 출력하기 위해 사용된다. 이 실시예에 있어서, 제어신호를 전환 스위치(3)에 출력하는 251, 252, 251a, 251b, 252a, 252b는 예컨데 누르면 전기접속되고 떼면 전기접속이 해제되는 멤브래인식 누름스위치이다. 253, 253a, 253b는 NAND회로의 조합에 의해 형성되는 플립플롭(flip-flop)회로이다.

254, 255a, 254b, 254c, 254d는 스위칭 트랜지스터로서, 전단에 배치된 플립플롭회로의 출력에 의해 ON, OFF된다.

255, 254a, 255b, 255c, 255d는 회로동작을 표시하는 LED이다.

실시예의 동작을 이하에 설명한다.

입력단자(AP)은, 범용 AC전류를 제어회로(24) 및 릴레이(27)에 공급하기 위한 AC 100V 범용 AV전원에 접속된다.

제어회로(24)에 있어서, 범용 AC전류가 정류기(241)에 입력되어 전파 정류된다. PUT(242)는 전파정류파를 수신하여, 파형의 라이징 시, 트리거 펄스를 사이리스터(244)의 게이트에 출력하는 발진회로의 일부로서 동작한다. 사이리스터(244)는 트리거펄스 등에 기초하여 전파 정류파의 제어펄스를 ON, OFF함에 따라, 입력수단(25)에 공급되는 전압을 강하한다. 전압강하는, 1/3에서 1/4의 비율로, 예컨대 입력전압이 120V일 때 대략 40V로 전압이 강하되고, 필요에 따라 입력수단(25)을 구성하는 부품의 정격에 의존하여 강하될 수도 있다.

플립플롭회로(253)의 출력이 입력수단(25)에서 로우레벨로 설정될 경우, 스위치(251)를 누르면 플립플롭회로(253)의 출력은 높게 되고, 스위칭트랜지스터(254)는 ON상태로 된다. LED(255)가 발광하여 릴레이(27)의 제어입력부(27a)에 전류가 공급되어 릴레이(27)를 ON으로 전환된다.

플립플롭회로(253)는 스위치(252)가 눌릴 때까지 이 상태로 유지된다. 스위치(252)가 눌려지면, 플립플롭회로(253)의 출력은 로우레벨로 되고, LED(255)가 소광되어 릴레이(27)는 OFF로 전환된다.

릴레이(27)가 ON으로 되면, 범용 AC전류가 정류기(21)에 공급되고, 정류기(21)는 전파정류파 및 반파정류파 모두를 출력하며, 릴레이(22)는 이들 출력과 극성전환 릴레이(23) 사이의 전기적 접속을, 릴레이 제어입력단자(22a)에 대한 입력에 의해 전환한다.

또한, 릴레이(23)는 릴레이(22)를 통하여 접속된 정류기의 출력극성을 전환하여 전기영동 출력단자(MP1, MP2)에 출력한다. 먼저, 릴레이(23)는 MP1을 포지티브 방향으로, MP2를 네거티브 방향으로 설정하는 정류 출력을 제공하기 위해 접속된다. 이 상태에서, 전기영동 출력단다(MP1)에는 포지티브 방향으로, MP2에는 네거티브 방향의 반파정류 출력이 제공된다. 이 상태에서, 플립플롭회로(253a)의 스위칭 트랜지스터(254a)는 로우레벨 출력을 제공하기 위해 OFF로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(254b)는 반대측으로부터 하이레벨 출력을 제공하기 위해 ON으로 전환된다. LED(255b)는 발광하여 반파정류출력이 제공되는 것을 나타낸다.

스위치(251a)가 눌리면, 플립플롭회로(253a)의 출력이 반전하여 트랜지스터(254a)는 ON으로 전환되어 LED(255a)가 발광한다. 한편 LED(255b)는 소광되고, 릴레이 제어입력단자(22a)에 전류가 공급되어 릴레이(22)의 선택상태가 전환됨에 따라, 전기영동 출력단자(MP1)은 포지티브 방향으로, MP2는 네거티브 방향으로 설정되도록 전파정류출력이 제공된다. 스위치(252a)가 눌리면, 플립플롭회로(253a)의 출력이 재차 반전하여 릴레이 제어입력단자(22a)에 전류가 더 이상 공급되지 않음에 따라 릴레이(22)가 전환된다.

플립플롭회로(253b)용 스위칭 트랜지스터(254c)는 로우레벨 출력을 제공하기 위하여 OFF로 되고, 스위칭트랜지스터(254b)는 반대측에서 하이레벨 출력을 제공하기 위해 ON으로 되며, LED(255d)가 발광하여 MP1이 포지티브 방향으로 출력하고 있음을 나타낸다.

스위치(251b)가 눌리면, 플립플롭회로(253b)의 출력이 반전되고, 트랜지스터(254c)는 ON으로 되고 LED(255c)가 발광하고, 반면 LED(255d)가 소광되어 릴레이 제어입력단자(23a)에 전류가 공급되어 릴레이(23)의 극성선택상태가 변환되어, 전파정류출력이 전기영동 출력단자(MP1)을 네거티브 방향으로, MP2를 포지티브 방향으로 되도록 출력한다.

스위치(252a)가 눌리면, 플립플롭회로(253a)의 출력이 재차 반전되고, 릴레이 제어단자(22a)로의 전류공급이 중지됨에 따라 릴레이(22)가 변환된다.

다음으로, 약간의 이상으로 인하여 과전류 또는 이상전압이 흐른 경우에 대하여 설명한다. 우선, 과전류가 정류기(21)를 중심으로 한 메인회로에 공급된 경우 휴즈(26)가 가열 용해되어 메인회로는 오픈상태로 되어 전기영동 출력을 정지시킨다.

저항(R)의 손상에의해 과전류 또는 이상전압이 제어회로에 발생한 경우, 사이닥(thydac)(243)이 ON으로 되어 휴즈(26)에 과전류를 공급함에 따라 회로를 오픈시킨다.

본 실시예에 따른 실시형태로서의 전기제어기(영동조 제외)는 구성하는 부품의 대부분이 소전력이고, 더욱이 범용칩(chip)화 되어 있기 때문에, 예를 들면 가로 80㎜, 세로 40㎜, 높이 26㎜ 정도에 알맞은 모양으로 조립할 수 있고 소형화, 경량화를 추구할 수 있다.

(실시예 2)

전기제어기(A)는 입력부(40), 극성전환 릴레이(41), 정류파 선택스위치(42), 전원입력스위치(43), 및 소켓으로 구성되어 전기제어기(A)의 하우징 내부에 배치된 출력단자를 포함한다. 전기영동 셀 유니트(B)상에 배치된 볼록단자는, 전기 제어기를 전기영동 셀 유니트(B)에 전기접속하고 있는 출력단자에 삽입되고, 전기제어기(A)의 하우징 내에서 스프링(49)에 의해 하방으로 가압된 셔터(44)에 의해 항상 폐쇄되어진 삽입부(45)를 구비하고 있다. 전기제어기(A)가 전기영동 셀 유니트(B)에 설정될 때, 셔터(44)가 하부로부터 밀어 올려져, 셔터(44)에 형성한 긴 구멍(46)이 셔터(44)의 삽입부(45)와 일치하게 되어 긴 구멍이 개방된다.

셔터(44)를 밀어 올리기 위한 기구로서, 볼록형상의 리브가, 전기제어기(A)에 대한 설정위치에서, 전기영동 셀 유니트(B)를 삽입하는 방향으로 전기영동 셀 유니트(B)상에 형성되고, 전기제어기는 이 볼록형상의 리브에 의해 셔터가 밀려올라가도록 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 전기영동장치는, 사용상의 안전을 고려하여, 전기영동 셀 유니트(B)가 커버(C)에 의해 보호되지 않는 한 전기영동 셀 유니트(B)와 전기제어기(A) 사이의 전기접속을 허용하지 않도록 구성된다.

이 실시예에 안전기구를 구성하기 위해, 전기영동 셀 유니트(B)상의 단자는 상술한 바와 같은 볼록단자로 구성되지 않고, 전기제어기가 셀 유니트내에 설정될 때 전기접속하지 않도록 구성되는 소켓을 구비하고 있고, 전기영동 셀 커버(C)상의 볼록단자는 도전성 커넥터로서 전극 사이에 형성되어, 볼록단자(47) 중 하나가 전기제어기(A)의 소켓 속으로 플러그되고, 기타 볼록단자(47)가 전기영동 셀 유니트(B)의 단자와 접촉하게 되어 전기적으로 접속된다.

따라서, 커버(C)에 의해 보호되지 않는 한 전기영동 셀 유니트에 전류가 인가되지 않는다. 게다가, 커버(C)가 반원통형 또는 반구형을 갖도록 구성되어(도 6참조), 통상 40℃로 가열되는 전기영동액으로부터 생성된 수증기가 경사면을 따라 제거될 수 있다. 더욱이 환기구멍(48)이 측면에 형성되어 있고, 커버(C)가 소정 간격을 두고 형성된 볼록부와 맞물리어 이들 부재 사이에 공기구멍 또는 환기구조을 형성함에 따라, 전기영동처리가 물방울의 낙하로 인한 방해없이 자유롭게 관찰될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 우수한 영동영동출력을 제공할 수 있고, 특정 부품을 사용할 필요가 없고 수 ㎜의 소자로 구성할 수 있기 때문에 소형화 및 경량화 할 수 있고, 사용자 인터페이스와 전기영동을 제어하는 제어부기를 전기적 및 기계적으로 간접 구동 제어함으로써 구성되는 안전한 인터페이스에 의해 안정적으로 동작할 수 있다. 제어기는, 범용 AC전압을 조정하여 획득된 저전압에서 제어수단에 의해 제어되기 때문에 매우 안전하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 간이 전기영동장치를 나타내는 블록도;

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 간이 전기영동장치를 나타내는 블록도;

도 3은 (a)와 (b)는 정류파를 나타내는 도면;

도 4는 전기제어기를 나타내는 사시도;

도 5는 전기제어기용 셔터를 나타내는 사시도; 및

도 6은 커버의 사시도이다.

Claims (7)

1. 전기영동셀용 전기영동장치로서,

   AC전원과 접속되는 AC접속부와,

   상기 AC접속부와 접속되어 상기 AC접속부로부터의 AC전류를 정류하여 정류된 전기출력을 발생하는 정류회로와,

   상기 정류회로로부터의 정류된 전기출력을 제어하는 구동부와,

   상기 구동부에서 이상 전기출력이 출력되는 경우, AC접속부와 상기 정류회로 사이의 전기적 접속을 차단하는 스위칭수단과,

   외부입력에 따라 상기 구동부를 제어하는 입력제어수단과,

   상기 정류된 전기 출력을 수신하고, 상기 입력제어수단으로 제어전압을 전달하기 위한 전압제어수단을 포함하며,

   상기 전압제어수단은 상기 입력제어수단에 이상 전기출력이 발생한 경우 상기 스위칭 수단을 작동시키는 바이패스 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 간이 전기영동장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전압제어수단은 범용 AC전원에 접속되어 상기 범용 AC전원의 AC전압이 강하된 상태에서 동작하는 것을 특징으로 하는 간이 전기영동장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전압제어수단은, 범용 AC전원으로부터의 AC전류의 펄스제어를 통하여 상기 범용 AC전원으로부터의 AC전압을 저전압으로 변환하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 간이 전기영동장치.
4. 전기영동 셀 유니트, 커버 및 전기제어기를 포함하는 간이 전기영동장치에 있어서, 상기 전기제어기의 출력단자는 소켓으로 구성되며, 상기 전기제어기는 상기 커버에 고정된 커넥터의 한쪽 단자를 소켓에 끼우고 이 커넥터의 다른쪽 단자를 전기영동 셀 유니트의 입력단자와 접촉시킴으로써 도통되며, 그에 따라 전기영동 셀 유니트 내에 배치된 캐리어에는 전류가 인가되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 간이 전기영동장치.
5. 제 4항에 있어서, 전기제어기의 상기 소켓은 스프링에 의해 가압된 셔터로써 폐쇄되고, 전기제어기가 전기영동 셀 유니트 내에 설치될 때 상기 셔터가 개방되는 것을 특징으로 하는 간이 전기영동장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 전기제어기가 전기영동 셀 유니트내에 설치될 때, 상기 셔터는 전기영동 셀 유니트 상에 배치된 볼록 리브에 의해 밀려 올라가 개방되는 것을 특징으로 하는 간이 전기영동장치.
7. 제 4항에 있어서, 전기영동 셀 유니트용 커버는, 반 원통형 또는 반구형의 곡면을 갖고, 또한 커버에는 수평방향으로 환기구멍이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 간이 전기영동장치.

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