JP2004535557A

JP2004535557A - Electrophoresis device

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Publication number: JP2004535557A
Application number: JP2002575631A
Authority: JP
Inventors: ビルハンター; チャウグエン; レックスニーブン; ベンハーバート; アンドリューグーリー
Original assignee: プロテオムシステムズインテレクチュアルプロパティプロプライエタリーリミテッド
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2004-11-25
Also published as: WO2002077630A1; CN1241013C; KR20030096287A; EP1381855A1; AUPR398601A0; CN1529812A; WO2002077629A1

Abstract

ウェスタンブロット、ノーザンブロット、またはサザンブロットなどの複数のブロットを行う装置であって、各ブロットが容器内で行われる装置を開示している。この装置には、複数のコンピュータ制御変換モジュールに並行して直流電圧を供給する共通電源を備える多チャンネル電源が含まれている。各電力変換モジュールは、他の電力変換モジュールの出力とは関係なく、そのモジュールの出力を制御するよう構成された制御手段を備えている。この装置は、複数のカセットを収容するよう構成された筐体を形成している。各カセットには、一対の離間した電極と、これらの電極の電流を供給する外部端子が形成されている。各カセットは、ユニット内のカセットごとに異なった電圧および電流が供給されるように、前記装置によって個別に指定可能になっている。カセットは、熱伝導性の基部と、カセットの蓋部から前記容器中に懸架される電極と、カセットの外面に形成され、電流を上部電極および下部電極に供給する電気端子とを有している。An apparatus for performing a plurality of blots, such as a Western blot, Northern blot, or Southern blot, wherein each blot is performed in a container is disclosed. This apparatus includes a multi-channel power source having a common power source that supplies a DC voltage in parallel to a plurality of computer controlled conversion modules. Each power conversion module comprises control means configured to control the output of that module irrespective of the output of the other power conversion module. This apparatus forms a housing configured to accommodate a plurality of cassettes. Each cassette is formed with a pair of spaced electrodes and an external terminal for supplying current from these electrodes. Each cassette can be individually specified by the apparatus so that a different voltage and current is supplied to each cassette in the unit. The cassette has a thermally conductive base, an electrode suspended in the container from the lid of the cassette, and an electrical terminal formed on the outer surface of the cassette and supplying current to the upper and lower electrodes. .

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動を実施する装置に関し、特に、ブロッティングシステムおよびブロッティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動ブロッティングとも言われるブロッティングは公知の方法であり、この公知の方法では、１次元または２次元電気泳動処理によってゲル内で分離された高分子がゲルからメンブレンに転写される。このようなブロッティングは、高分子をブロッティングする型式によって、ウェスタンブロッティング、ノーザンブロッティング、またはサザンブロッティングとしても知られている。このような高分子には、タンパク質、ペプチド、炭水化物、脂質、核酸分子、糖タンパク質を含む複雑な生体分子およびこれらの混合物が含まれる。一般的に、電気泳動はポリアクリルアミドゲル中で行われる。
【０００３】
公知の「セミドライ式」ブロッティング法では、メンブレンがゲルの片側に設けられ、これらゲルおよびメンブレンは、バッファを含んだ２枚の濾紙等の間に挟まれ、これらの濾紙は、アノードとカソードとの間に挟まれる。このブロット挟持体を加圧し、この挟持体に電流を通すことによって、高分子がゲルからメンブレン上に移動する。
【０００４】
容器の形をした電気泳動実施用ユニットを提供することは公知であり、この容器には蓋で覆うことができる凹部が形成されており、その容器内の凹部の床は一方の電極、一般的にはアノードを形成しており、蓋自体はカソードを形成している。前記ユニットはアノードとカソードとの間で電界を発生させる電源を内蔵している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような既存のブロッティングシステムは良好に動作するが、使い易さおよび使用時の速度について多数の欠点がある。
【０００６】
また、このようなシステムは、処理中にバッファが濾紙に吸収されるセミドライ式ブロッティングにしか適していないという傾向があり、ウェット式ブロッティングの使用には適していない。
【０００７】
既存のブロッティング装置の更なる問題は、一般的に、既存の装置が、一度に１つのブロットしか実施できないことである。例えば、前記装置が同時に４つまたは６つのブロットを実施することができれば、処理量が上がることになる。しかしながら、複数のブロットを実施する際、ブロットに電流／電圧を過度に供給することによって過熱を引き起こし、そのため、高分子に損傷を与える恐れがあるので、その作業中にブロットに供給される電圧および電流を制御することが重要である。例えば、ブロッティングを行う際、各ブロットに電流２５０ｍＡを供給しながら約２５０Ｖの電圧で各ブロットを実施することが望ましい。したがって、２つのブロットが並行して実施される場合、２５０Ｖの電源によって５００ｍＡが供給されることになる。しかしながら、抵抗を含む両ブロットの特性は全く同じというわけではない。したがって、２つのブロットが並行して実施される場合、一方のブロットが、もう一方のブロットよりも多くの電流を引き込むこともありうる。一方のブロットが電流を過度に引き込んだ場合、過熱して劣化してしまい、高分子を破壊する可能性がある。２つのブロットしか並行して実施されない場合、２つのブロットのうちの一方が５００ｍＡの全電流を引き込む可能性はあまりない。したがって、２つのブロットしか並行して実施されない場合には、両ブロットを損なう危険性は容認できないほど高いものではない。しかしながら、並行して実施されるブロットが多いほど、そのブロットのうちの１つが容認できないほどの高い電流を引き込む可能性が高くなり、それによって、そのブロットを破壊する危険性が高まり、且つ、過少な電流しか受けていない他のブロットも損なう恐れがある。
【０００８】
したがって、本発明の更なる目的は、複数のゲルを同時に扱うために用いられるブロッティング装置での使用に適している多チャンネル電源を提供することである。
【０００９】
本明細書に含まれている文献、行為、材料、装置、物品等についての記載はいずれも本発明の背景を説明する目的に限られており、これらの内容のうち一部またはすべてが、本出願の各請求項の優先日以前にオーストラリアまたはその他の国に存在したため、先行技術の基礎の一部である、あるいは、本発明の関連分野の一般的な知識であることを認めたものであると解されるべきではない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
大局的な態様では、本発明は、ウェスタンブロット、ノーザンブロットまたはサザンブロットなどの複数のブロットを容器内で実施する装置であって、複数のコンピュータ制御変換モジュールに並行して直流電圧を供給する共通の電源からなる多チャンネル電源を備え、各電力変換モジュールには、他の電力変換モジュールの出力とは関係なく、そのモジュールの出力を制御するよう構成された制御手段が含まれている装置を提供する。
【００１１】
とりわけ、本発明は、複数のブロットを並行して実施するシステムであって、複数のカセットを収容するよう構成されたブロッティングユニットを備え、各カセットは、一対の離間した電極と、これら電極に電流を供給する外部端子とを形成しており、そのユニット内のカセットごとに異なる電圧および電流が供給されるように、各容器が前記ユニットによって個々に指定可能になっていることを特徴とするシステムを提供する。
【００１２】
前記ユニットに、前記複数のカセットを収容可能な窪みまたは凹部が形成されていることが好ましい。前記カセットのうち１つ以上のカセット上に形成された電気端子に接触させるよう適合された端子は、凹部内に形成されていることが好ましい。
【００１３】
一般的に、前記ユニットに、動作中に凹部を覆うよう使用可能な蝶番付きの蓋が形成されている。
【００１４】
前記凹部の床は冷却されることが好ましい。前記床は、一般的に、ペルチェ素子アレイが内部に形成されたヒートシンクを備えてもよい。前記ヒートシンクの下方の空間に、前記ヒートシンクを冷却する一連のファンが設けられる。
【００１５】
前記装置／ユニットは、別々のカセットを利用して１次元または２次元電気泳動など、他の種類の電気泳動を行うために用いられてもよい。例えば、１次元電気泳動、２次元電気泳動、およびブロッティングを連続して行うことができる。
【００１６】
前記容器は、箱状の構造を有するカセットの形であってもよい。該カセットの基部のほぼ全体または少なくとも一部が、金属などの熱と電気をよく伝導する材料からなる板によって形成されてもよく、電極の機能を果たすとともに、カセットの内部から前記ヒートシンクに熱を伝達するよう作用することができる。
【００１７】
一般的に、前記容器の基部は鋼板からなり、その鋼板の前記容器内に面する上面にはプラチナコートが施されている。前記カセットの壁および蓋部は、成形されたプラスティック材料からなってもよい。前記カセットの１つの壁には、前記カセットを開閉して前記カセットの内部からまたは前記カセットの内部にブロット挟持体が着脱させるように、蝶番が形成されてもよい。前記カセットの上部と下部とがほぼ液密に閉じるように、シールが設けられてもよい。前記シールは、前記カセットの下部周辺に延びているＯリングによって設けられてもよい。
【００１８】
前記カセットは使い捨てであってもよく、この場合、電極は、グラファイトのような安価な電極材料からなることが好ましい。使い捨てのカセットの場合、前記シールとして、Ｏリング以外の手段が提供されてもよい。
【００１９】
第２の電極が、前記カセットの蓋部の下面から前記カセットの内部に向かって、バネなどの偏倚手段によって懸架されるようにして前記蓋部から垂下していてもよい。
【００２０】
前記カセット内に前記ブロット挟持体を正確に位置付けするガイドフィンガーが、前記カセットの基部から上方に突出していてもよい。
【００２１】
前記カセット内で電気分解によって発生したガスが蓄積することにより前記カセットが爆発したり、あるいは、吹き飛んで開いてしまうおそれを回避するために、前記カセットの上部に通気穴が設けられる。一方向弁によって、ガスをカセットから外方にのみ通してもよい。
【００２２】
前記カセットに、上部電極および下部電極と電気接触をする外部端子が形成されていてもよい。
【００２３】
本発明の特異な特徴は、前記カセット内の両電極の端子が、上方に向いており、前記カセットの蓋部付近に位置していることである。こうすることによって、カセット内の電極の個別の指定をより単純明快に行うことができるとともに、前記ユニットによって設けられた端子はすべて蓋から垂下させることができ、電極が、先行技術のように、蓋および基部内に設けられる必要がなくなる。
【００２４】
一方、前記端子は、前記凹部の壁に形成されていてもよい。こうすることによって、電力を前記蓋に供給する場合よりも、電力を前記端子に供給しやすくなる。
【００２５】
前記ユニットには、前記蓋が閉じられると、前記蓋にある端子が、前記カセットによって形成された電気端子と正確に位置合わせされて接触するように、前記凹部内の多数のカセットを正確に位置付けする目的で、前記筐体の凹部に設置可能な着脱式ガイド手段を更に備えていてもよい。様々なサイズのカセットを装入させるために、様々なガイド手段が設けられてもよい。
【００２６】
したがって、先行技術と比較して、本発明のシステムは、同時に多数のブロット積層体を処理する能力によって高い処理量を実現し、これらブロットは、他のブロットとは異なった条件の下でそれぞれ実施することができる。例えば、個々のカセット内で電極を通して印加される電圧、供給電流、および各ブロットの時間を変化させてもよい。電流／電圧も、時間とともに変化させてもよい。
【００２７】
カセットを使用することによって装入システムが単純になり、完全な密封構造にすることによって前記ユニットが汚染されないようになる。このようにすれば、前記システムを、セミウェット式ブロッティングに使用することができる。
【００２８】
一般的に、前記装置は、複数のコンピュータ制御変換モジュールに並行して直流電圧を供給する共通の電源からなる多チャンネル電源を備えており、
各電力変換モジュールは、制御手段とスイッチモード変圧器を備え、
前記スイッチモード変圧器は、一次巻線と、二次巻線と、フライバックモード中の電力変圧器の動作を制御するように一次巻線と直列であるスイッチ手段とを備え、前記スイッチ手段がオンのとき、前記一次巻線で電流が増加するとともに、前記変圧器のエネルギーが増加し、前記スイッチ手段がオフのとき、前記変圧器のエネルギーが前記二次巻線の電流として放電され、
前記制御手段は、前記スイッチ手段のデューティサイクルを調整することによって、一次巻線から二次巻線に伝達される電力を制御する。
【００２９】
好ましくは、コンピュータ制御手段は、光アイソレータを介して電源に作動的に接続され、コンピュータ制御手段は、前記変換モジュールの出力チャンネルをすべて制御するために用いられてもよい。
【００３０】
好適な実施形態では、前記装置は、前記二次巻線の電流および電圧の出力を監視する手段を備え、出力電圧および／または電流が既定のパラメータのセットを逸脱している場合に、閉ループ制御手段によって前記スイッチ手段のデューティサイクルを調整する。一般的に、前記閉ループ制御手段は、ディジタル分圧器またはディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を備えている。
【００３１】
一般的に、前記既定のパラメータのセットはユーザによって定義され、前記コンピュータ制御手段に入力される。
【００３２】
過電流の保護手段が前記電源に内蔵されることが好ましい。
【００３３】
各実験／作業の動作パラメータを格納し且つ図示するように、前記コンピュータ制御手段によって電力供給データおよび電力消費データがリアルタイムに収集されることが好ましい特徴である。
【００３４】
ある好ましい態様では、二次巻線の電流が所定の最大値を超過する場合には、光結合素子によって信号が前記制御手段に送信されて前記スイッチモード変圧器を一時的に遮断するように、電圧しきい値検出器に接続された直列抵抗器などの電流監視手段が構成されている。
【００３５】
別の態様では、前記二次巻線から引き出された電流が抵抗器を通り、その抵抗器の一端が温度安定緩和発振器に接続されることによってパルスストリームが光結合素子に送られ、出力電流が増加するにつれてパルス繰り返し数が増加するようになっており、二次巻線の電流が所定の最大値を超過する場合には、光結合素子によって信号が前記制御手段に送信されて前記スイッチモード変圧器を一時的に遮断するように構成されている。
【００３６】
マイクロプロセッサリセット／供給管理回路が温度を安定させるために用いられるので、前記緩和発振器または電圧検出器の温度は安定している。
【００３７】
本発明の関連する態様では、
熱伝導性の基部と、
蓋部から前記容器内に垂下する電極と、
外面に形成され、電流を下部電極および上部電極に供給する電気端子とを備えた、本発明のシステムに使用されるカセットが提供される。
【００３８】
前記カセットの好ましい特徴は、上記および以下の説明によって定義されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
例示として、本発明の具体的な実施形態を、添付の図面に基づいて説明する。
【００４０】
図面において、図１には、全体を符号１０で示すブロッティングユニットの形で装置が示されている。このブロッティングユニットは、凹部１２が形成された筐体１０と、凹部１２を覆って塞ぐために用いることができる蝶番付きの軽量蓋１４を備えている。図１には、前記凹部の内側に入るように適合され、６個のサブフレーム１８を区画形成するガイドフレーム１６も示され、各サブフレーム１８はカセット２０を収容する形状および構成になっている。図１には、比較的大きめの単一のカセット２４を前記凹部に装入しようとするときに前記凹部に挿入することができる別のフレーム２２も示されている。
【００４１】
図２は、前記ユニット／筐体の特徴をより詳細に示している。凹部１２の基部はヒートシンク２６によって形成されており、該ヒートシンク２６は、一連の垂下フィン２８を備え、冷却用ペルチェ素子アレイ３０を内蔵した略平坦な金属板を備えていることが分かる。前記ヒートシンクの下には、該ヒートシンクを冷却する複数の電動ファン３４を収容する空間３２がある。
【００４２】
前記ユニットは、電力を端子に供給する多チャンネル電源３６を内蔵し、該電源はコンピュータ制御手段４０によって制御される。前記電源については、後により詳細に説明する。前記ユニットは、冷却用ペルチェ素子アレイ３０にも電力を供給する。コンピュータ制御手段４０は、とりわけ、図示していないが前記蓋の下面に形成された端子に対する電流および電圧の供給を制御する。別のタイプのものでは、前記端子は、ペルチェ素子基台の両側にあってもよい。前記ユニットの床４２には、前記ヒートシンクを冷却するために、そのユニットに空気が流入できるように通気穴が設けられている。
【００４３】
カセット２０は、図３ないし図５に最も分かり易く示されている。各カセットは、基部５０と、４つの側壁５２と、蓋部５４とを有する略箱状容器からなる。この容器は、前記基部は別として、ガラスで強化したポリプロピレンなどのプラスティック材で成形されることが好ましい。前記基部は、プラチナコートを施した鋼板５６からなり、該鋼板５６は、電極として機能するだけでなく、電極５６の上に配置されたブロット積層体５８から冷却されたヒートシンク２６に熱を伝達する手段としても機能する。プラチナは不活性物質であり、前記ブロット積層体と化学反応しないので、前記電極の上面５６Ａにはプラチナコートが施される。
【００４４】
図４および図５に最も分かり易く示すように、前記カセットの後壁５２Ａには蝶番が取り付けられているため、カセットを開放して、下部６０と上部６２を形成することができる。前記カセットの下部６０の上面の周囲にＯリングシール６４が延びているため、カセットが留め金具６６によってロックされて閉じたとき、カセットの蓋部にある通気穴６８を除いては、ほぼ液体が漏れないようになっている。
【００４５】
図５に最も分かり易く示すように、上部電極が、カセットの蓋部から内部に向かって２本のバネによって懸架されている。２つの電極の間にブロット挟持体５８が挿入されると、これらバネによって、挟持体５８に適正な圧力を印加することができるようになる。
【００４６】
図４に最も分かり易く示すように、前記カセットの基部から、一連のガイドフィンガー７０が上方に突出している。これらガイドフィンガーによって、挟持体５８が下部電極５６の中心の所定位置に来るようにする。
【００４７】
図３では、前記カセットが図３に示す通常の向きにあるとき、上部電極および下部電極両方の端子７２，７４は上方に向いている。前記ユニットから各カセットに電流を供給する電気端子は、蓋１４上に形成されている。この蓋上の端子群はそれぞれ、ＣＰＵ４０によって制御可能であるので、例えば図２に示すように、多数のカセットがユニット内にある場合、各カセットに、異なった電圧および電流を供給することができる。ＣＰＵ４０は、個々のカセットに対する電流および電圧の供給を制御かつ監視し、ある期間、一定の電圧および電流でブロットを実施し、その所定期間の終わりに、個々のカセットの電源を切るようプログラミングすることが可能である。
【００４８】
前記ユニットで多数の異なったブロットが一度に実施されているとき、前記蓋を開閉すると、各カセットへの電力供給が遮断され、このことが前記ＣＰＵによって通知され、明らかにされる。このシステムは、それぞれ個人のブロットを実施する多数のユーザに同時に使用させる能力を有している。
【００４９】
使用時には、前記カセットのうち１つ以上が、電源が遮断した状態で前記ユニットの器具から取り除かれる。このカセットは、実験室内の湿気の多い領域に移され、開放された後、下部ブロット挟持体（前もって与えられたキットに由来するものでもよい）と、処理対象の全試料と、ニトロセルロースメンブレン層またはＰＵＤＦまたは他の適切なメンブレン材と、上部ブロット挟持体とが順に装填される（試料とメンブレン材は逆の順番で挿入されてもよい）。ブロッタは、前もってバッファに浸漬しておき、適正に処理ができるようにする。その後、カセットは閉じられ、各カセット内のバネが懸架されたシステムを用いて、試料に適正な圧力が自動的に印加される。その後、カセットは、ユニットに装入される。一般的に、前記凹部の床は熱伝導性オイルでコートされており、前記ヒートシンクへの熱の伝達が向上する。その後、ユニットの蓋１４は閉じられる。操作者は、ＣＰＵによって処理する動作モードを選択する。そのモードは、セルごとに電圧、電流、時間が前もって設定されているもの、あるいは、時間とともに電圧を変化させるなどのより高度なセットアップのいずれかであってもよい。
【００５０】
処理時間が終了すると、可聴式または可視式インジケータによって、ブロッティング作業が終了したことを示してもよい。
【００５１】
前記制御システムでは、実験実行中に温度のフィードバック制御が行われる。ペルチェ素子の温度は、熱電対または他の適切な手段によって計測され、この情報は、コンピュータ制御手段４０にフィードバックされる。このコンピュータ制御装置４０は、過熱の場合には、ブロットに供給される電圧／電流を削減する。
【００５２】
その後、ユーザは、器具の蓋を開け、前記カセットを、そのカセットを開けることができる実験室の湿気の多い領域に戻し、前記メンブレンは次の処理のために除去される。このシステムによって、ユーザは、各セルの電圧、電流、時間、温度の特徴を、データ記録または印刷のためにＰＣにダウンロードすることができる。
【００５３】
前記底板５６の内面が粉末状グラファイトでコートされた薄いプラスティックからなる使い捨てカセットも考えられる。
【００５４】
図６ａないし図６ｄには、前記端子に電力を供給するための多チャンネル電源が示されている。図６ａには、本発明を具現化した多チャンネル電源の共通部が示され、その共通部は、６つの変換モジュールに共通のものであり、すなわち、６つの変換モジュールに電力を供給する。図１ｃおよび図１ｄには、好ましい実施形態の６つの変換モジュールのうち１つの一次側および二次側がそれぞれ示されている。各変換モジュールは、５０Ｗまでの出力を有する電力供給部となる。
【００５５】
図面から見れば、前記電源の構成は、当業者にとってほぼ自明であり、そのため、構成要素全てについての詳細な説明と、電源の組立てについての説明は行わない。以下の説明は、主として本発明の特異かつ新規性のある特徴に焦点が当てられる。
【００５６】
前記電源の共通部では、交流電源の電流が整流器ＤＢ１に供給され、その整流器ＤＢ１によって、蓄積コンデンサＣ２が３１５Ｖまで充電される。この直流電圧は、図６ｃおよび図６ｄに示す６つの変換モジュールに並行して供給される。電源の共通部分には、光結合素子および直流分圧器に対する直流６ＶのＶＲ１と、直流８ＶのＶｃｃの２つの低電圧電源も設けられ、Ｖｃｃは、制御回路ＳＧ３５２４とＵ７ＣＭＯＳバッファによって用いられる。
【００５７】
各変換モジュールは、フェライトコアのスイッチモード電源変圧器ＴＲ３を内蔵し、該変圧器は、以下に説明されるように、フライバックモードで動作する。この変圧器は、直径１１ｍｍのフェライトコア１０４を内蔵している。コアの形状はＥＴＤ３４である。前記フェライトコアを囲っているボビンに巻かれている一次側は、直径０．４５ｍｍで巻数２００回の素線からなる。この一次側の外側の周囲に巻かれている二次側もまた、直径０．４５ｍｍで巻数２００回の素線からなる。前記一次側と前記二次側との間には、絶縁体が設けられている。３００ミクロンのエアギャップによって適正なインダクタンスが設定され、エネルギー蓄積ができるようになっている。
【００５８】
前記スイッチモード電源変圧器では、二次側は一次側と絶縁されている。一次側１０６には、３１５Ｖの電圧８２のオン／オフパルスが周期的に供給され、一次側では、パルスがオンの間、フェライトコアに蓄積されるエネルギーが増加する。前記一次側と直列のＭＯＳＦＥＴＱ２は、パルスをオンおよびオフに切り替える。そのスイッチがオンの場合、巻線中の電流は、ＭＯＳＦＥＴＱ２と抵抗器Ｒ３１Ａを介して増加する。そのスイッチがオフの場合、コアの巻線中の電流は、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ１８に放電される。コンデンサＣ１８を充電させた二次回路に電流が流れ、コンデンサＣ１８は、次に、高周波成分を除去するインダクタＬ１を介してコンデンサＣ１９を充電する。ダイオードＤ３の極性によって、パルスがオフの場合を除いては、二次回路に電流が流れないようになっている。
【００５９】
スイッチモード電源を用いて、一次パルスがオンである一次巻線の期間のデューティサイクルを変更することによって一次側から二次側に伝達される電力を変更することが可能である。
【００６０】
特定の出力電圧を得るために、二次回路に供給される電力が制御される。制御処理の一部として、オフ期間中に、電圧のサンプルが採られる。二次電圧は、一次側でサンプリングされ、アースを基準として電圧Ｖ_feedbackとされる。コンデンサＣ１４が、その電圧まで充電され、その後、その電流が可変抵抗器Ｒ５３に流れ込む。Ｒ５３を流れる電流は、出力電圧に比例する電圧を生じさせる。制御回路ＳＧ３５２４には、２Ｖの基準電圧が供給される。使用時には、出力電圧がＩＮ＋に供給される２．０Ｖの基準電圧と同等になるように、スイッチモード変圧器の一次側に電圧を供給する期間が調整される。したがって、Ｒ５３を内蔵する粗動分圧器１３０は、前記基準電圧ＩＮ＋を調整するのではなく、フィードバック電圧を減衰させるために用いられる。こうすれば、ＳＧ３５２４で基準信号ＩＮ＋の通常モードの電圧を変化させることなく、広い範囲の出力電圧を（４：１以上で）供給することができる。別の分圧器１４０は解像度を分圧器につき６ビットから全体で１１ビットまで増加させる微調整をするために設けられている。
【００６１】
また別の分圧器１５０は、カットオフの命令を与えるために用いられる。分圧器１５０は、オンの状態の間、０Ｖの出力をする。カットオフが要求される場合、６Ｖの出力が供給される。
【００６２】
前記変換モジュールには、安全面で多数の特徴がある。前記変圧器の電流が高くなり過ぎれば、それが制御電圧を出力するＲ３１Ａを通る電圧の増加に反映し、該制御電圧は、制御回路ＳＧ３５２４に入力され、制御回路Ｕ４の出力を一時的にオフにする。その電圧が上記実施形態においては２５０Ｖである所定の最大値を超過すれば、電源は、一時的にオフにされる。
【００６３】
二次側の出力側には、電流監視抵抗器が設けられている。電流フィードバックによって、電流が光結合素子Ｕ６に伝送される。二次回路の出力側で抵抗器Ｒ４２の電流が０．３アンペアを超過すると、光結合素子Ｕ６の電流によって、信号が制御回路ＳＧ３５２４に送信され、該制御回路ＳＧ３５２４によって、制御チップおよび変圧器が遮断される。
【００６４】
マイクロプロセッサリセット／供給管理回路が温度を安定させるために用いられるので、電流しきい値検出器Ｕ８の温度は安定している。
【００６５】
安全対策として、前記モジュールの一次回路および二次回路は完全に分離されており、これにより、操作者の安全性が高まり、操作者は電源に触れても影響を受けない。
【００６６】
図６ｂには、コンピュータ制御手段に対する制御バスインターフェースが示されている。前記制御回路は、光結合素子Ｅ１１，Ｅ１２およびＥ１３によって、電源に直に接続することができる。ＳＤＡラインは、データの送受信という２つの機能を有しており、本質的には高インピーダンスである。その入力は、５０オームの低インピーダンスであり、そのインピーダンスは、一般的な同軸リード線に対応するものである。
【００６７】
別の光結合素子Ｕ１３によってクロック信号が発生される。このシステムは、公知の１２Ｃプロトコルを利用するが、送受信ラインを２つの別々のラインに分けることにより、インピーダンスを比較的低い５０オームに保持する。
【００６８】
同じコンピュータ制御手段１０６に接続されている別のモジュールによって、電流および電圧が監視される。
【００６９】
このデータはコンピュータ制御手段４０に格納され、その結果を図で表示するためにソフトウェアが設けられている。
【００７０】
この機器は、必要に応じてより高いワット数を生み出すために、例えば、より広い面積のブロッティングカセットを動作させるために、複数のチャンネルをブリッジ接続させている。
【００７１】
本発明の電源の１つの特異な特徴は、多数のチャンネルの出力電圧がマイナスであることである。このことによって、電源を含む電気泳動装置等のシャーシを、必要に応じてプラスの端子とすることができる。
【００７２】
このシステムには、温度センサが内蔵されている。このセンサは、周期的かつ短時間オンにされ、２ｍＡの一定電流を温度依存抵抗器に通す。電圧が測定され、この電圧に基づいて温度を求めることができる。前記抵抗器を短時間オンにすることによって、電流が原因で抵抗器が加熱されないようにする。
【００７３】
上記多チャンネル電源には、既存の電気泳動電源と比較して重要な利点が多数ある。とりわけ、各チャンネル／アウトレットを個々にコンピュータ制御することができる。光アイソレータは、電源から完全に光遮断されたマウスパッド／グラフィックディスプレイインターフェースによって装置をコンピュータ制御させるため、コンピュータ制御が実現され、且つ、操作者の安全が確保される。
【００７４】
スイッチモード電源を使用することにより、装置を比較的小型にすることができる。スイッチモード変圧器は非常に効率的であり、熱として失われるエネルギーが比較的小さい。これは特に電気泳動用装置に関して重要であり、それはなぜなら、このような装置を用いて実施される様々な実験時の温度は細密に制御される必要があり、過熱によって実験が台無しになる可能性があるからである。
【００７５】
さらに、多チャンネル電源は、各セル／アウトレットの電圧パラメータおよび電流パラメータを監視することによって個々のチャンネルを制御できるようにしており、その後、閉ループを介してパラメータを調整することにより、必ずユーザが設定したパラメータの範囲内で電気泳動が完了できるようにしている。
【００７６】
スイッチモード変圧器を用いることによって、電源を多チャンネルユニットとしても非常に小型にすることが可能であり、その電源から５０Ｖないし２００Ｖの幅広い電圧範囲を効率よく与えることが可能になる。小型化により、電源を別個の部品として存在させるのではなく、電気泳動装置のケーシングに内蔵させることができる。こうすれば、その装置の底面積が、それが占有する実験室の実験台のスペースの観点から確実に許容できるものになるだけでなく、その機器でゲルを扱う研究者等は、その機器が１つの装置に密閉されているので、多数の電源を配線することを心配する必要がない。
【００７７】
本発明によれば、前記コンピュータ制御手段４０は、電力供給／電力消費データを収集したり、各出力／セルの動作パラメータをリアルタイムで図示することができる。こうすれば、実験を実施する人が、電気泳動実施データをブロットごとに記録することができる。
【００７８】
本発明の更なる特徴は、１つのコンピュータ制御４０手段を用いて、６つの出力チャンネルすべてを制御できることである。
【００７９】
本発明の特異な利点は、すべての配線が機器に組み入れられているので、湿度の高い環境の近くにある装置を使用することに関する安全性の問題が最小限に抑えられることである。
【００８０】
上記具体的な実施形態には、６つの個々に制御可能な出力が示されているが、出力チャンネルがこれより多くても少なくてもよいことは勿論である。
【００８１】
また、前記スイッチモード変圧器は、その一次巻線および二次巻線の巻数が２００回であるが、巻数を変更してもよいことは当業者にとって当然のことである。例えば、２００Ｖから４００Ｖに出力電圧を二倍にするために、二次側の巻数を４００回としてもよい。
【００８２】
また、二次回路を簡単に変更するだけで、具体的には、電圧倍増器を追加すれば、等電集束法や多室電解法など、より高い電圧を必要とする技術に対して、より高い電圧（１ｋＶ以上）を供給することができる。
【００８３】
大局的に説明した本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記具体的な実施形態において示した本発明に対して幾多の変形および／または変更を行い得ることは当業者にとって当然のことである。したがって、本実施形態は、あらゆる点で例示であり、限定するものではないとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１は、２つの異なったカセットオプション５を示すブロッティングシステムの概略分解組立図を示す。
【図２】図２は、図１のブロッティングユニットの断面であり、このユニット内にあるカセットと閉められた状態のユニットの蓋とを示す。
【図３】図３は、図１に示すユニットに使用されるカセットを示す。
【図４】図４は、図３のカセットが開放された状態を示す。
【図５】図５は、図３のカセットの断面を示す。
【図６ａ】図６ａは、本発明を具体化した多チャンネル電源の共通部の回路図である。
【図６ｂ】図６ｂは、コンピュータ制御装置を備え、本発明を具体化した前記電源のインターフェースの回路図である。
【図６ｃ】図６ｃは、本発明を具体化した前記多チャンネル電源の一チャンネルの一次側の回路図である。
【図６ｄ】図６ｄは、本発明を具体化した前記多チャンネル電源の一チャンネルの二次側の回路図である。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to an apparatus for performing electrophoresis, and more particularly to a blotting system and a blotting apparatus.
[Background]
[0002]
Blotting, also called electrophoretic blotting, is a known method. In this known method, a polymer separated in a gel by one-dimensional or two-dimensional electrophoresis is transferred from the gel to a membrane. Such blotting is also known as Western blotting, Northern blotting, or Southern blotting, depending on the type of blotting macromolecule. Such macromolecules include proteins, peptides, carbohydrates, lipids, nucleic acid molecules, complex biomolecules including glycoproteins and mixtures thereof. In general, electrophoresis is performed in a polyacrylamide gel.
[0003]
In the known “semi-dry” blotting method, a membrane is provided on one side of a gel, and the gel and membrane are sandwiched between two filter papers containing a buffer. Sandwiched between them. By pressurizing the blotting sandwich and passing an electric current through the sandwich, the polymer moves from the gel onto the membrane.
[0004]
It is known to provide a unit for performing electrophoresis in the shape of a container, and this container has a recess that can be covered with a lid, and the floor of the recess in the container is one electrode, a common Has an anode and the lid itself forms a cathode. The unit contains a power source that generates an electric field between the anode and the cathode.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0005]
While such existing blotting systems work well, there are a number of drawbacks regarding ease of use and speed during use.
[0006]
Also, such systems tend to be suitable only for semi-dry blotting where the buffer is absorbed by the filter paper during processing and is not suitable for use with wet blotting.
[0007]
A further problem with existing blotting devices is that, in general, existing devices can only perform one blot at a time. For example, if the device can perform 4 or 6 blots simultaneously, the throughput will increase. However, when performing multiple blots, excessive supply of current / voltage to the blots can cause overheating and thus damage the macromolecules, so that the voltage supplied to the blots during the operation and It is important to control the current. For example, when blotting, it is desirable to perform each blot at a voltage of about 250 V while supplying a current of 250 mA to each blot. Thus, if two blots are run in parallel, 500 mA will be supplied by a 250V power supply. However, the characteristics of both blots, including resistance, are not exactly the same. Thus, if two blots are run in parallel, one blot may draw more current than the other blot. If one blot draws too much current, it can overheat and degrade, possibly destroying the polymer. If only two blots are run in parallel, it is unlikely that one of the two blots will draw a total current of 500 mA. Thus, if only two blots are run in parallel, the risk of damaging both blots is not unacceptably high. However, the more blots run in parallel, the more likely that one of the blots will draw an unacceptably high current, thereby increasing the risk of destroying the blot and Other blots that receive only a small amount of current may be damaged.
[0008]
Accordingly, it is a further object of the present invention to provide a multi-channel power supply that is suitable for use in a blotting device used to handle multiple gels simultaneously.
[0009]
All the descriptions of documents, acts, materials, devices, articles, etc. included in this specification are limited to the purpose of explaining the background of the present invention. Recognized that it was part of the prior art basis, or was a general knowledge of the relevant field of the invention, as it existed in Australia or other countries prior to the priority date of each claim of the application Should not be construed.
[Means for Solving the Problems]
[0010]
In a global aspect, the present invention is an apparatus for performing a plurality of blots, such as a Western blot, a Northern blot, or a Southern blot, in a container, wherein a common DC voltage is supplied to a plurality of computer controlled conversion modules in parallel. Providing a multi-channel power supply comprising a plurality of power supplies, each power conversion module including control means configured to control the output of the other power conversion module independently of the output of the other power conversion module To do.
[0011]
In particular, the present invention is a system for performing a plurality of blots in parallel, comprising a blotting unit configured to receive a plurality of cassettes, each cassette having a pair of spaced electrodes and currents to these electrodes. And an external terminal for supplying the container, and each container can be individually designated by the unit so that a different voltage and current are supplied to each cassette in the unit. I will provide a.
[0012]
It is preferable that the unit is formed with a recess or a recess that can accommodate the plurality of cassettes. Terminals adapted to contact electrical terminals formed on one or more of the cassettes are preferably formed in the recesses.
[0013]
Generally, the unit is formed with a hinged lid that can be used to cover the recess during operation.
[0014]
The floor of the recess is preferably cooled. The floor may generally include a heat sink having a Peltier element array formed therein. A series of fans for cooling the heat sink are provided in a space below the heat sink.
[0015]
The device / unit may be used to perform other types of electrophoresis, such as one-dimensional or two-dimensional electrophoresis, using separate cassettes. For example, one-dimensional electrophoresis, two-dimensional electrophoresis, and blotting can be performed continuously.
[0016]
The container may be in the form of a cassette having a box-like structure. Almost all or at least a part of the base of the cassette may be formed by a plate made of a material that conducts heat and electricity well, such as metal, and serves as an electrode and heat from the inside of the cassette to the heat sink. Can act to communicate.
[0017]
Generally, the base of the container is made of a steel plate, and a platinum coat is applied to the upper surface of the steel plate facing the container. The cassette wall and lid may be made of molded plastic material. A hinge may be formed on one wall of the cassette so that the blotting clamp can be attached to and detached from the inside of the cassette by opening and closing the cassette. A seal may be provided so that the upper and lower portions of the cassette are closed in a liquid-tight manner. The seal may be provided by an O-ring extending around the lower part of the cassette.
[0018]
The cassette may be disposable, in which case the electrode is preferably made of an inexpensive electrode material such as graphite. In the case of a disposable cassette, means other than the O-ring may be provided as the seal.
[0019]
The second electrode may be suspended from the lid portion so as to be suspended from the lower surface of the lid portion of the cassette toward the inside of the cassette by a biasing means such as a spring.
[0020]
A guide finger for accurately positioning the blot sandwich in the cassette may protrude upward from the base of the cassette.
[0021]
In order to avoid the possibility that the cassette may explode due to accumulation of gas generated by electrolysis in the cassette, or that the cassette blows off and opens, a vent hole is provided in the upper portion of the cassette. A one-way valve may allow gas to pass only out of the cassette.
[0022]
External terminals that make electrical contact with the upper electrode and the lower electrode may be formed in the cassette.
[0023]
A unique feature of the present invention is that the terminals of both electrodes in the cassette are directed upward and are located near the lid of the cassette. In this way, the individual designation of the electrodes in the cassette can be made simpler and clearer, and all the terminals provided by the unit can be suspended from the lid, the electrodes as in the prior art, There is no need to be provided in the lid and base.
[0024]
On the other hand, the terminal may be formed on the wall of the recess. By doing so, it becomes easier to supply power to the terminal than to supply power to the lid.
[0025]
The unit accurately positions multiple cassettes in the recess so that when the lid is closed, the terminals on the lid are in precise alignment and contact with the electrical terminals formed by the cassette. For this purpose, it may further include detachable guide means that can be installed in the recess of the housing. Different guide means may be provided for loading cassettes of different sizes.
[0026]
Therefore, compared to the prior art, the system of the present invention achieves high throughput due to the ability to process multiple blot stacks simultaneously, each of which is performed under different conditions than other blots. can do. For example, the voltage applied through the electrodes in each cassette, the supply current, and the time of each blot may be varied. The current / voltage may also be changed over time.
[0027]
The use of a cassette simplifies the charging system, and a completely sealed structure prevents the unit from being contaminated. In this way, the system can be used for semi-wet blotting.
[0028]
In general, the apparatus comprises a multi-channel power source consisting of a common power source that supplies a DC voltage in parallel to a plurality of computer controlled conversion modules,
Each power conversion module comprises control means and a switch mode transformer,
The switch mode transformer comprises a primary winding, a secondary winding, and switch means in series with the primary winding to control operation of the power transformer during flyback mode, the switch means When on, the current in the primary winding increases and the energy of the transformer increases, and when the switch means is off, the energy of the transformer is discharged as the current of the secondary winding,
The control means controls the power transmitted from the primary winding to the secondary winding by adjusting the duty cycle of the switch means.
[0029]
Preferably, the computer control means is operatively connected to a power source via an optical isolator, and the computer control means may be used to control all output channels of the conversion module.
[0030]
In a preferred embodiment, the apparatus comprises means for monitoring the current and voltage output of the secondary winding, and closed loop control when the output voltage and / or current deviates from a predetermined set of parameters. The duty cycle of the switch means is adjusted by the means. Generally, the closed loop control means comprises a digital voltage divider or a digital-to-analog converter (DAC).
[0031]
In general, the predefined parameter set is defined by a user and input to the computer control means.
[0032]
It is preferable that an overcurrent protection means is built in the power source.
[0033]
It is a preferred feature that power supply data and power consumption data are collected in real time by the computer control means to store and illustrate operating parameters of each experiment / work.
[0034]
In a preferred embodiment, when the secondary winding current exceeds a predetermined maximum value, a signal is transmitted to the control means by an optical coupling element to temporarily shut off the switch mode transformer. Current monitoring means such as a series resistor connected to the voltage threshold detector is configured.
[0035]
In another aspect, the current drawn from the secondary winding passes through a resistor, and one end of the resistor is connected to a temperature stabilization oscillator, whereby a pulse stream is sent to the optocoupler, and the output current is The number of pulse repetitions increases as the current increases, and when the current of the secondary winding exceeds a predetermined maximum value, a signal is transmitted to the control means by an optical coupling element and the switch mode transformation is performed. Is configured to temporarily shut down the vessel.
[0036]
Since the microprocessor reset / supply management circuit is used to stabilize the temperature, the temperature of the relaxation oscillator or voltage detector is stable.
[0037]
In a related aspect of the invention,
A thermally conductive base;
An electrode hanging from the lid into the container;
A cassette for use in the system of the present invention is provided that is formed on the outer surface and includes electrical terminals for supplying current to the lower and upper electrodes.
[0038]
Preferred features of the cassette are defined by the description above and below.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0039]
By way of example, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0040]
In the drawing, FIG. 1 shows the device in the form of a blotting unit, generally designated by the numeral 10. The blotting unit includes a housing 10 in which a recess 12 is formed, and a lightweight lid 14 with a hinge that can be used to cover and close the recess 12. FIG. 1 also shows a guide frame 16 adapted to enter the inside of the recess and defining six subframes 18, each subframe 18 being shaped and configured to accommodate a cassette 20. . Also shown in FIG. 1 is another frame 22 that can be inserted into the recess when a relatively large single cassette 24 is to be loaded into the recess.
[0041]
FIG. 2 shows the characteristics of the unit / housing in more detail. It can be seen that the base of the recess 12 is formed by a heat sink 26, which includes a series of hanging fins 28 and a substantially flat metal plate with a built-in cooling Peltier element array 30. Below the heat sink, there is a space 32 for accommodating a plurality of electric fans 34 for cooling the heat sink.
[0042]
The unit incorporates a multi-channel power supply 36 that supplies power to the terminals, which is controlled by computer control means 40. The power source will be described in detail later. The unit also supplies power to the cooling Peltier element array 30. The computer control means 40 controls the supply of current and voltage to terminals formed on the lower surface of the lid, although not shown. In another type, the terminals may be on both sides of the Peltier element base. The unit floor 42 is provided with vent holes so that air can flow into the unit to cool the heat sink.
[0043]
The cassette 20 is best shown in FIGS. Each cassette includes a substantially box-shaped container having a base 50, four side walls 52, and a lid 54. The container is preferably formed of a plastic material such as polypropylene reinforced with glass, apart from the base. The base portion is made of a steel plate 56 with a platinum coating. The steel plate 56 not only functions as an electrode, but also transfers heat from a blot laminate 58 disposed on the electrode 56 to the cooled heat sink 26. It also functions as a means. Since platinum is an inert substance and does not chemically react with the blot stack, a platinum coat is applied to the upper surface 56A of the electrode.
[0044]
As shown most clearly in FIGS. 4 and 5, since a hinge is attached to the rear wall 52A of the cassette, the cassette can be opened to form the lower portion 60 and the upper portion 62. Since an O-ring seal 64 extends around the upper surface of the lower portion 60 of the cassette, when the cassette is locked and closed by a fastener 66, almost no liquid is present except for the vent holes 68 in the lid of the cassette. It is designed not to leak.
[0045]
As shown most clearly in FIG. 5, the upper electrode is suspended by two springs from the lid of the cassette toward the inside. When the blot sandwich body 58 is inserted between the two electrodes, an appropriate pressure can be applied to the sandwich body 58 by these springs.
[0046]
As best shown in FIG. 4, a series of guide fingers 70 protrude upwardly from the base of the cassette. With these guide fingers, the sandwiching body 58 is positioned at a predetermined position in the center of the lower electrode 56.
[0047]
In FIG. 3, when the cassette is in the normal orientation shown in FIG. 3, the terminals 72 and 74 of both the upper electrode and the lower electrode are facing upward. Electrical terminals for supplying current from the unit to each cassette are formed on the lid 14. Since each terminal group on the lid can be controlled by the CPU 40, for example, as shown in FIG. 2, when multiple cassettes are in the unit, different voltages and currents can be supplied to the cassettes. . CPU 40 controls and monitors the supply of current and voltage to individual cassettes, performs a blot at a constant voltage and current for a period of time, and is programmed to turn off the individual cassettes at the end of the predetermined period. Is possible.
[0048]
When a number of different blots are being performed on the unit at once, opening and closing the lid shuts off the power supply to each cassette, which is notified and revealed by the CPU. This system has the ability to have multiple users running individual blots simultaneously.
[0049]
In use, one or more of the cassettes are removed from the unit's appliance with the power off. This cassette is transferred to a humid area in the laboratory and opened, then the lower blot clamp (which may be from a pre-supplied kit), all samples to be processed, and the nitrocellulose membrane layer Alternatively, PUDF or other suitable membrane material and the upper blot sandwich are loaded sequentially (sample and membrane material may be inserted in reverse order). The blotter is immersed in the buffer in advance so that it can be properly processed. The cassettes are then closed and the proper pressure is automatically applied to the sample using a system in which the springs in each cassette are suspended. Thereafter, the cassette is loaded into the unit. Generally, the floor of the recess is coated with a heat conductive oil to improve the heat transfer to the heat sink. Thereafter, the lid 14 of the unit is closed. The operator selects an operation mode to be processed by the CPU. The mode may be either a preset voltage, current, time for each cell, or a more advanced setup such as changing the voltage over time.
[0050]
When the processing time ends, an audible or visual indicator may indicate that the blotting operation has ended.
[0051]
In the control system, temperature feedback control is performed during the execution of the experiment. The temperature of the Peltier element is measured by a thermocouple or other suitable means, and this information is fed back to the computer control means 40. This computer controller 40 reduces the voltage / current supplied to the blot in the event of overheating.
[0052]
The user then opens the lid of the instrument, returns the cassette to the humid area of the laboratory where the cassette can be opened, and the membrane is removed for further processing. This system allows the user to download each cell's voltage, current, time, and temperature characteristics to a PC for data recording or printing.
[0053]
A disposable cassette made of a thin plastic in which the inner surface of the bottom plate 56 is coated with powdered graphite is also conceivable.
[0054]
FIGS. 6a to 6d show a multi-channel power supply for supplying power to the terminals. FIG. 6a shows a common part of a multi-channel power supply embodying the present invention, which common part is common to the six conversion modules, ie, supplies power to the six conversion modules. FIGS. 1c and 1d show the primary and secondary sides, respectively, of the six conversion modules of the preferred embodiment. Each conversion module becomes a power supply unit having an output of up to 50W.
[0055]
As seen from the drawings, the configuration of the power source is almost obvious to those skilled in the art, and therefore a detailed description of all the components and a description of the assembly of the power source will not be given. The following description focuses primarily on the unique and novel features of the present invention.
[0056]
In the common part of the power supply, the current of the AC power supply is supplied to the rectifier DB1, and the rectifier DB1 charges the storage capacitor C2 to 315V. This DC voltage is supplied in parallel to the six conversion modules shown in FIGS. 6c and 6d. The common part of the power supply is also provided with two low-voltage power supplies of 6 VDC VR1 and 8 VDC Vcc for the optical coupling element and DC voltage divider, and Vcc is used by the control circuit SG3524 and the U7 CMOS buffer.
[0057]
Each conversion module incorporates a ferrite core switch mode power transformer TR3, which operates in a flyback mode, as described below. This transformer has a built-in ferrite core 104 having a diameter of 11 mm. The shape of the core is ETD34. The primary side wound around the bobbin surrounding the ferrite core is made of a wire having a diameter of 0.45 mm and a number of turns of 200. The secondary side wound around the outer side of the primary side is also made of a strand having a diameter of 0.45 mm and a number of turns of 200. An insulator is provided between the primary side and the secondary side. Appropriate inductance is set by an air gap of 300 microns, so that energy can be stored.
[0058]
In the switch mode power transformer, the secondary side is insulated from the primary side. The primary side 106 is periodically supplied with an on / off pulse of a voltage 82 of 315V, and on the primary side, the energy stored in the ferrite core increases while the pulse is on. The MOSFET Q2 in series with the primary side switches the pulse on and off. When the switch is on, the current in the winding increases via MOSFET Q2 and resistor R31A. When the switch is off, the current in the core winding is discharged to the capacitor C18 via the diode D3. A current flows through the secondary circuit charged with the capacitor C18, and the capacitor C18 then charges the capacitor C19 via the inductor L1 that removes the high frequency component. Depending on the polarity of the diode D3, current does not flow through the secondary circuit except when the pulse is off.
[0059]
Using a switch mode power supply, it is possible to change the power transferred from the primary side to the secondary side by changing the duty cycle of the primary winding during which the primary pulse is on.
[0060]
In order to obtain a specific output voltage, the power supplied to the secondary circuit is controlled. As part of the control process, voltage samples are taken during the off period. The secondary voltage is sampled on the primary side and the voltage V is referenced to ground. _feedback It is said. Capacitor C14 is charged to that voltage, and then that current flows into variable resistor R53. The current flowing through R53 produces a voltage proportional to the output voltage. A reference voltage of 2V is supplied to the control circuit SG3524. In use, the period of supplying voltage to the primary side of the switch mode transformer is adjusted so that the output voltage is equivalent to the 2.0V reference voltage supplied to IN +. Accordingly, the coarse voltage divider 130 incorporating R53 is used not to adjust the reference voltage IN + but to attenuate the feedback voltage. In this way, it is possible to supply a wide range of output voltages (at 4: 1 or more) without changing the normal mode voltage of the reference signal IN + in SG3524. Another voltage divider 140 is provided for fine tuning to increase the resolution from 6 bits per divider to a total of 11 bits.
[0061]
Another voltage divider 150 is used to provide a cut-off command. The voltage divider 150 outputs 0V during the on state. When cut-off is required, a 6V output is provided.
[0062]
The conversion module has a number of safety features. If the current of the transformer becomes too high, it is reflected in the increase of the voltage passing through R31A that outputs the control voltage, and the control voltage is input to the control circuit SG3524, and the output of the control circuit U4 is temporarily turned off. To. If the voltage exceeds a predetermined maximum value, which is 250V in the above embodiment, the power supply is temporarily turned off.
[0063]
A current monitoring resistor is provided on the output side of the secondary side. Current is transmitted to the optical coupling element U6 by current feedback. When the current of the resistor R42 exceeds 0.3 amperes at the output side of the secondary circuit, a signal is transmitted to the control circuit SG3524 by the current of the optical coupling element U6, and the control circuit SG3524 causes the control chip and the transformer to be connected. Blocked.
[0064]
Since the microprocessor reset / supply management circuit is used to stabilize the temperature, the temperature of the current threshold detector U8 is stable.
[0065]
As a safety measure, the primary circuit and secondary circuit of the module are completely separated, which increases the safety of the operator and does not affect the operator even if the operator touches the power supply.
[0066]
FIG. 6b shows a control bus interface to the computer control means. The control circuit can be directly connected to the power supply by optocouplers E11, E12 and E13. The SDA line has two functions of data transmission / reception and is essentially high impedance. Its input is a low impedance of 50 ohms, which impedance corresponds to a common coaxial lead.
[0067]
A clock signal is generated by another optical coupling element U13. This system utilizes the well-known 12C protocol, but keeps the impedance at a relatively low 50 ohm by splitting the transmit and receive lines into two separate lines.
[0068]
Current and voltage are monitored by another module connected to the same computer control means 106.
[0069]
This data is stored in the computer control means 40, and software is provided to display the result in a diagram.
[0070]
This instrument bridges multiple channels to produce higher wattage as needed, for example, to operate a larger area blotting cassette.
[0071]
One unique feature of the power supply of the present invention is that the output voltage of multiple channels is negative. As a result, a chassis such as an electrophoresis apparatus including a power source can be used as a positive terminal as necessary.
[0072]
This system has a built-in temperature sensor. The sensor is turned on periodically and for a short time, passing a constant current of 2 mA through the temperature dependent resistor. A voltage is measured and a temperature can be determined based on this voltage. By turning the resistor on for a short time, it prevents the resistor from being heated due to current.
[0073]
The multi-channel power supply has a number of important advantages over existing electrophoretic power supplies. In particular, each channel / outlet can be individually computer controlled. Since the optical isolator allows the computer to be controlled by a mouse pad / graphic display interface that is completely cut off from the power supply, computer control is realized and operator safety is ensured.
[0074]
By using a switch mode power supply, the device can be made relatively small. Switch mode transformers are very efficient, with relatively little energy lost as heat. This is particularly important for electrophoretic devices because the temperature during various experiments performed using such devices needs to be closely controlled, and overheating can ruin experiments. Because there is.
[0075]
In addition, the multi-channel power supply allows individual channels to be controlled by monitoring the voltage and current parameters of each cell / outlet, and is then always set by the user by adjusting the parameters via a closed loop. Electrophoresis can be completed within the specified parameters.
[0076]
By using the switch mode transformer, it is possible to make the power source very small even as a multi-channel unit, and it is possible to efficiently provide a wide voltage range of 50V to 200V from the power source. Due to the miniaturization, the power source can be incorporated in the casing of the electrophoresis apparatus rather than being present as a separate component. This not only ensures that the bottom area of the device is acceptable in terms of the space of the laboratory bench that it occupies, but also researchers working with gels on the instrument should be able to Since it is hermetically sealed in one device, there is no need to worry about wiring multiple power sources.
[0077]
According to the present invention, the computer control means 40 can collect power supply / power consumption data and can graphically illustrate the operating parameters of each output / cell. In this way, the person performing the experiment can record the electrophoresis performance data for each blot.
[0078]
A further feature of the present invention is that a single computer control 40 means can be used to control all six output channels.
[0079]
A unique advantage of the present invention is that all wiring is integrated into the equipment, so that safety issues associated with using devices in the vicinity of humid environments are minimized.
[0080]
Although the above specific embodiment shows six individually controllable outputs, it will be appreciated that there may be more or fewer output channels.
[0081]
In addition, although the switch mode transformer has 200 turns of the primary winding and the secondary winding, it is obvious to those skilled in the art that the number of turns may be changed. For example, in order to double the output voltage from 200 V to 400 V, the number of secondary turns may be 400.
[0082]
In addition, by simply changing the secondary circuit, more specifically, by adding a voltage multiplier, it is more suitable for technologies that require higher voltages, such as isoelectric focusing and multi-chamber electrolysis. A high voltage (1 kV or more) can be supplied.
[0083]
It will be apparent to those skilled in the art that many variations and / or modifications can be made to the invention described in the above specific embodiments without departing from the spirit or scope of the invention as described broadly. is there. Therefore, this embodiment should be considered as illustrative in all points and not limiting.
[Brief description of the drawings]
[0084]
FIG. 1 shows a schematic exploded view of a blotting system showing two different cassette options 5.
FIG. 2 is a cross-section of the blotting unit of FIG. 1, showing the cassette in the unit and the lid of the unit in the closed state.
FIG. 3 shows a cassette used in the unit shown in FIG.
4 shows a state where the cassette of FIG. 3 is opened. FIG.
FIG. 5 shows a cross section of the cassette of FIG.
FIG. 6a is a circuit diagram of a common portion of a multi-channel power supply embodying the present invention.
FIG. 6b is a circuit diagram of the interface of the power supply with a computer controller and embodying the present invention.
FIG. 6c is a circuit diagram of the primary side of one channel of the multi-channel power source embodying the present invention.
FIG. 6d is a circuit diagram of the secondary side of one channel of the multi-channel power source embodying the present invention.

Claims

ウェスタンブロット、ノーザンブロットまたはサザンブロットなどの複数のブロットを容器内で実施する装置であって、
複数のコンピュータ制御変換モジュールに並行して直流電圧を供給する共通の電源からなる多チャンネル電源を備え、各電力変換モジュールには、他の電力変換モジュールの出力とは関係なく、そのモジュールの出力を制御するよう構成された制御手段が含まれている装置。An apparatus for performing a plurality of blots such as a Western blot, a Northern blot or a Southern blot in a container,
A multi-channel power supply that consists of a common power supply that supplies DC voltage to multiple computer-controlled conversion modules in parallel.Each power conversion module receives the output of that module regardless of the output of other power conversion modules. An apparatus that includes control means configured to control.

前記容器はカセットの形状をしており、前記装置は、複数のカセットを収容するよう構成された筐体を形成しており、各カセットは、一対の離間した電極と、これら電極に電流を供給する外部端子とを形成しており、そのユニット内のカセットごとに異なる電圧および電流が供給されるように、前記各カセットが前記装置によって個々に指定可能になっていることを特徴とする請求項１記載の装置。The container is in the shape of a cassette, and the device forms a housing configured to accommodate a plurality of cassettes, each cassette supplying a pair of spaced electrodes and current to these electrodes. An external terminal is formed, and each cassette can be individually designated by the device so that a different voltage and current are supplied to each cassette in the unit. The apparatus according to 1.

前記複数のカセットを収容可能な窪みまたは凹部が形成されている請求項２記載の装置。The apparatus according to claim 2, wherein depressions or recesses capable of accommodating the plurality of cassettes are formed.

前記カセットのうち１つ以上のカセット上に形成された電気端子を接触させるよう適合された外部端子が前記窪みまたは凹部内に形成されている請求項３記載の装置。4. The apparatus of claim 3, wherein an external terminal adapted to contact electrical terminals formed on one or more of the cassettes is formed in the recess or recess.

動作中に前記凹部を覆うように使用可能な蝶番付きの蓋を備えている請求項３または４記載の装置。5. A device according to claim 3 or 4, comprising a hinged lid that can be used to cover the recess during operation.

使用時には、前記容器が、前記筐体によって形成された床上に載っており、該床は、ペルチェ素子アレイが内部に形成されたヒートシンクを備えている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。6. In use, the container rests on a floor formed by the housing, the floor comprising a heat sink having a Peltier element array formed therein. Equipment.

前記ヒートシンクの下方の空間に、前記ヒートシンクを冷却する一連のファンが設けられている請求項６記載の装置。The apparatus according to claim 6, wherein a series of fans for cooling the heat sink are provided in a space below the heat sink.

前記容器は、箱状の構造を有するカセットを備え、該カセットの基部の少なくとも一部は、金属などの熱と電気をよく伝導する材料からなる板によって形成されて、電極の機能を果たすとともに、カセットの内部から熱を伝達するよう作用する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。The container includes a cassette having a box-like structure, and at least a part of the base of the cassette is formed of a plate made of a material that conducts heat and electricity well, such as metal, and serves as an electrode. 8. A device according to any one of the preceding claims, which acts to transfer heat from within the cassette.

前記容器の基部は鋼板からなり、その鋼板の前記容器内に面する上面にはプラチナコートが施されている請求項８記載の装置。9. The apparatus according to claim 8, wherein a base of the container is made of a steel plate, and a platinum coat is applied to an upper surface of the steel plate facing the container.

前記カセットは、成形されたプラスティック材料からなる壁および蓋部を有し、前記カセットの１つの壁には、前記カセットを開閉して前記カセットの内部にブロット挟持体を挿入させるように、蝶番が形成されている請求項８または９記載の装置。The cassette has a wall made of a molded plastic material and a lid, and a hinge is provided on one wall of the cassette so that the cassette can be opened and closed to insert a blotting clamp into the cassette. 10. The device according to claim 8 or 9, wherein the device is formed.

前記カセットの上部と下部とがほぼ液密に閉じるように、前記カセットの上部と下部との間にＯリングシールが設けられている請求項１０記載の装置。The apparatus according to claim 10, wherein an O-ring seal is provided between the upper and lower portions of the cassette so that the upper and lower portions of the cassette are closed in a liquid-tight manner.

前記カセットの基部はグラファイトである請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の装置。12. A device according to any one of claims 8 to 11, wherein the base of the cassette is graphite.

電極が、前記カセットの蓋部の下面から前記カセットの内部に向かって、バネなどの偏倚手段によって懸架されるようにして前記蓋部から垂下している請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の装置。The electrode according to any one of claims 8 to 12, wherein the electrode is suspended from the lid portion so as to be suspended by a biasing means such as a spring from the lower surface of the lid portion of the cassette toward the inside of the cassette. The device described.

前記カセット内に前記ブロット挟持体を正確に位置付けするガイドフィンガーが、前記カセットの基部から上方に突出している請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の装置。14. A device according to any one of claims 8 to 13, wherein guide fingers for accurately positioning the blot sandwich in the cassette project upward from the base of the cassette.

前記カセットの上部に通気穴が設けられ、一方向弁によって、ガスを前記カセットから外方にのみ通すようになっている請求項８ないし１４のいずれか１項に記載の装置。The apparatus according to any one of claims 8 to 14, wherein a vent hole is provided in an upper portion of the cassette, and gas is allowed to pass only outward from the cassette by a one-way valve.

前記カセット内の両電極の端子は、上方に向いており、前記カセットの蓋部付近に位置している請求項８ないし１５のいずれか１項に記載の装置。The device according to any one of claims 8 to 15, wherein terminals of both electrodes in the cassette are directed upward and are located in the vicinity of a lid portion of the cassette.

前記装置に設けられた端子は蓋から垂下している請求項１６に記載の装置。The device according to claim 16, wherein a terminal provided on the device is suspended from the lid.

前記装置に設けられた端子は、前記凹部の壁に形成されている請求項８ないし１５のいずれか１項に記載の装置。The device according to claim 8, wherein a terminal provided in the device is formed on a wall of the recess.

前記蓋が閉じられると、前記蓋にある端子が、前記カセットによって形成された電気端子と正確に位置合わせされて接触するように、前記凹部内の多数のカセットを正確に位置付けする目的で、前記筐体の凹部に設置可能な着脱式ガイド手段を更に備えている請求項１７記載の装置。For the purpose of accurately positioning the multiple cassettes in the recess such that when the lid is closed, the terminals on the lid are in precise alignment and contact with the electrical terminals formed by the cassette. 18. The apparatus according to claim 17, further comprising detachable guide means that can be installed in the recess of the housing.

各電力変換モジュールは、制御手段とスイッチモード変圧器を備え、
前記スイッチモード変圧器は、一次巻線と、二次巻線と、フライバックモード中の電力変圧器の動作を制御するように一次巻線と直列であるスイッチ手段とを備え、前記スイッチ手段がオンのとき、前記一次巻線で電流が増加するとともに、前記変圧器のエネルギーが増加し、前記スイッチ手段がオフのとき、前記変圧器のエネルギーが、前記二次巻線の電流として放電され、
前記制御手段は、前記スイッチ手段のデューティサイクルを調整することによって、一次巻線から二次巻線に伝達される電力を制御する請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の装置。Each power conversion module comprises control means and a switch mode transformer,
The switch mode transformer comprises a primary winding, a secondary winding, and switch means in series with the primary winding to control operation of the power transformer during flyback mode, the switch means When on, the current in the primary winding increases and the energy of the transformer increases, and when the switch means is off, the energy of the transformer is discharged as the current of the secondary winding,
21. The apparatus according to any one of claims 1 to 20, wherein the control means controls power transmitted from the primary winding to the secondary winding by adjusting a duty cycle of the switch means.

前記変換モジュールの出力チャンネルをすべて制御するよう構成された光アイソレータを介して電源に作動的に接続されたコンピュータ制御手段を更に備えている請求項２０記載の多チャンネル電源。21. The multi-channel power supply of claim 20, further comprising computer control means operatively connected to the power supply via an optical isolator configured to control all output channels of the conversion module.

前記二次巻線の電流および電圧の出力を監視する手段を備え、出力電圧および／または電流が既定のパラメータのセットを逸脱している場合に、閉ループ制御手段によって前記スイッチ手段のデューティサイクルを調整する請求項２０または２１記載の多チャンネル電源。Means for monitoring the current and voltage output of the secondary winding and adjusts the duty cycle of the switch means by closed loop control means when the output voltage and / or current deviates from a predetermined set of parameters The multi-channel power supply according to claim 20 or 21.

前記閉ループ制御手段は、ディジタル分圧器を備えている請求項２２記載の多チャンネル電源。The multi-channel power supply according to claim 22, wherein the closed-loop control means comprises a digital voltage divider.

前記閉ループ制御手段は、ディジタル−アナログ変換器を備えている請求項２２記載の多チャンネル電源。The multi-channel power supply according to claim 22, wherein the closed loop control means comprises a digital-analog converter.

前記既定のパラメータのセットはユーザによって定義され、前記コンピュータ制御手段に入力される請求項２２ないし２４のいずれか１項に記載の多チャンネル電源。25. A multi-channel power supply according to any one of claims 22 to 24, wherein the predetermined set of parameters is defined by a user and input to the computer control means.

各実験／作業の動作パラメータを格納し且つ図示するように、前記コンピュータ制御手段によって電力供給データおよび電力消費データがリアルタイムに収集される請求項２１ないし２５のいずれか１項に記載の多チャンネル電源。26. A multi-channel power source according to any one of claims 21 to 25, wherein power supply data and power consumption data are collected in real time by the computer control means to store and illustrate operating parameters of each experiment / work. .

二次巻線の電流が所定の最大値を超過する場合には、光結合素子によって信号が前記制御手段に送信されて前記スイッチモード変圧器を一時的に遮断するように、電圧しきい値検出器に接続された直列抵抗器などの電流監視手段が構成されている請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の多チャンネル電源。Voltage threshold detection so that when the secondary winding current exceeds a predetermined maximum value, a signal is sent to the control means by an optocoupler to temporarily shut off the switch mode transformer. 27. The multi-channel power supply according to any one of claims 20 to 26, wherein current monitoring means such as a series resistor connected to the capacitor is configured.

前記二次巻線から引き出された電流が抵抗器を通り、その抵抗器の一端が温度安定緩和発振器に接続されることによってパルスストリームが光結合素子に送られ、出力電流が増加するにつれてパルス繰り返し数が増加するようになっており、二次巻線の電流が所定の最大値を超過する場合には、光結合素子によって信号が前記制御手段に送信されて前記スイッチモード変圧器を一時的に遮断するように構成されている請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の多チャンネル電源。The current drawn from the secondary winding passes through the resistor, and one end of the resistor is connected to the temperature stabilization relaxation oscillator, so that a pulse stream is sent to the optical coupling element, and the pulse repeats as the output current increases. When the secondary winding current exceeds a predetermined maximum value, a signal is transmitted to the control means by an optical coupling element to temporarily switch the switch mode transformer. 27. A multi-channel power supply according to any one of claims 20 to 26 configured to shut off.

熱伝導性の基部と、
蓋部から前記容器内に垂下する電極と、
外面に形成され、電流を下部電極および上部電極に供給する電気端子とを備えた、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置に使用されるカセット。A thermally conductive base;
An electrode hanging from the lid into the container;
The cassette used for the apparatus of any one of Claim 1 thru | or 7 provided with the electrical terminal formed in an outer surface and supplying an electric current to a lower electrode and an upper electrode.

前記容器の基部は鋼板からなり、その鋼板の前記容器内に面するその上面にはプラチナコートが施されている請求項２９に記載のカセット。30. The cassette according to claim 29, wherein a base of the container is made of a steel plate, and a platinum coat is applied to an upper surface of the steel plate facing the container.

成形されたプラスティック材料からなる壁および蓋部が形成されており、前記カセットの１つの壁には、前記カセットを開閉して前記カセットの内部にブロット挟持体を挿入させる蝶番が形成されている請求項２９または３０記載のカセット。A wall made of a molded plastic material and a lid are formed, and a hinge is formed on one wall of the cassette to open and close the cassette and insert a blotting clamp into the cassette. Item 31. The cassette according to Item 29 or 30.

前記カセットの上部と下部とがほぼ液密に閉じるように、前記カセットの上部と下部との間にＯリングシールが設けられている請求項３１記載のカセット。32. The cassette according to claim 31, wherein an O-ring seal is provided between the upper portion and the lower portion of the cassette so that the upper portion and the lower portion of the cassette are substantially liquid-tightly closed.

前記カセットの基部はグラファイトである請求項２９記載のカセット。30. The cassette of claim 29, wherein the base of the cassette is graphite.

前記垂下する電極は、１つまたは複数のバネなどの偏倚手段によって前記蓋部から懸架されている請求項２９ないし３３のいずれか１項に記載のカセット。The cassette according to any one of claims 29 to 33, wherein the hanging electrode is suspended from the lid by biasing means such as one or more springs.

前記カセット内に前記ブロット挟持体を正確に位置付けするガイドフィンガーが、前記カセットの基部から上方に突出している請求項２９ないし３４のいずれか１項に記載のカセット。35. A cassette according to any one of claims 29 to 34, wherein a guide finger for accurately positioning the blot sandwich in the cassette protrudes upward from the base of the cassette.

前記カセットの上部に通気穴が設けられ、一方向弁によって、ガスを前記カセットから外方にのみ通すようになっている請求項２９ないし３５のいずれか１項に記載のカセット。36. The cassette according to any one of claims 29 to 35, wherein a vent hole is provided in an upper portion of the cassette, and gas is allowed to pass only outward from the cassette by a one-way valve.

前記カセット内の両電極の端子は、上方に向いており、前記カセットの蓋部付近に位置している請求項２９ないし３６のいずれか１項に記載の装置。37. An apparatus according to any one of claims 29 to 36, wherein the terminals of both electrodes in the cassette are directed upward and are located near the lid of the cassette.