(57)【要約】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。
2004535557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
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。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【請求項３５】
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。
【請求項３６】
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。
【請求項３７】
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。
【発明の詳細な説明】
【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Ｖfeedback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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月9日(2003.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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カセット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が内蔵されており、前記各モジュールは、他のモジュールの電圧、電流または電力の出力とは関係なく、前記装置の内部の端子に送られる各モジュールの電圧、電流または電力の出力を制御するよう構成された制御手段を備えており、前記装置は、前記カセットを複数個収容するよう構成された筐体を形成しており、前記各カセットは、容器と、少なくとも１つが該容器内にある一対の離間した電極と、これら電極に電流を供給する電気端子と、前記カセットの電気端子が前記モジュールの端子と接触した状態で前記カセットを前記装置内に配置する手段とを備えている装置。
【請求項２】
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１記載の装置。
【請求項３】
前記モジュールの端子のうち少なくとも１つが前記窪みまたは凹部内に形成されている請求項２記載の装置。
【請求項４】
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２または３に記載の装置。
【請求項５】
使用時には、前記カセットが、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４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
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５記載の装置。
【請求項７】
前記カセットは箱状の構造を有し、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動する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記カセット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７記載の装置。
【請求項９】
前記容器は、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形成しており、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ように、蝶番が形成されている請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】
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９記載の装置。
【請求項１１】
前記カセットの基部はグラファイトである請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
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７ないし１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
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７ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
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７ないし１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
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７ないし１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
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１５に記載の装置。
【請求項１７】
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７ないし１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
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１６記載の装置。
【請求項１９】
前記各モジュールは、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前記スイッチモード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、前記スイッチモード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、前記スイッチモード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１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記変換モジュールの出力チャンネルを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１９記載の装置。
【請求項２１】
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１９または２０記載の装置。
【請求項２２】
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２１記載の装置。
【請求項２３】
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２１記載の装置。
【請求項２４】
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２１ないし２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
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２０ないし２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
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１９ないし２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
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１９ないし２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
容器を備えたカセットであって、
下部電極を形成する熱伝導性の基部と、
前記容器の蓋部から懸架され、容器内に垂下している上部電極と、
前記カセットの外面に形成され、電流を前記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６のいずれか１項に記載の装置に使用されるカセット。
【請求項２９】
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おり、その鋼板によって、前記下部電極と、該下部電極の電気端子が形成されている請求項２８記載のカセット。
【請求項３０】
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２８または２９記載のカセット。
【請求項３１】
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３０記載のカセット。
【請求項３２】
前記カセットの基部はグラファイトである請求項３０記載のカセット。
【請求項３３】
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２８ないし３２のいずれか１項に記載のカセット。
【請求項３４】
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２８ないし３３のいずれか１項に記載のカセット。
【請求項３５】
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２８ないし３４のいずれか１項に記載のカセット。
【請求項３６】
前記カセット内の両電極の電気端子は、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２８ないし３５のいずれか１項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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カセット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が内蔵されており、前記各モジュールは、他のモジュールの電圧、電流または電力の出力とは関係なく、前記装置の内部の端子に送られる各モジュールの電圧、電流または電力の出力を制御するよう構成された制御手段を備えており、前記装置は、前記カセットを複数個収容するよう構成された筐体を形成しており、前記各カセットは、容器と、少なくとも１つが該容器内にある一対の離間した電極と、これら電極に電流を供給する電気端子と、前記カセットの電気端子が前記モジュールの端子と接触した状態で前記カセットを前記装置内に配置する手段とを備えている装置を提供する。




【国際調査報告】
2004535557.tif 000039
2004535557.tif 000040
2004535557.tif 000041
2004535557.tif 000042
2004535557.tif 000043