(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を整流する整流手段（１０）、少なくとも３以上のコイルを含むトランス（１１０）、前記トランス（１１０）のコイル（１１１）に流れる前記整流手段（１０）の整流出力を発振部（１１５a）の発振パルスに基づいてスイッチング機能（１１５b）により断続して得られる変換電圧を前記トランスのコイル（１１３）から誘導出力し、泳動用電気出力を形成する泳動用電気出力部、
前記トランス（１１０）のコイル（１１１）に流れる前記整流手段（１０）の整流出力を前記発振部（１１５a）の発振パルスに基づいてスイッチング機能（１１５b）により断続して得られる変換電圧を前記トランス（１１０）の制御出力用のコイル（１１２）から誘導出力し、前記発振部（１１５a）の発振パルスの出力を制御する制御信号形成部、
前記泳動用電気出力部で形成される泳動用電気出力を一定にすべく、泳動用電気出力の電圧の値を前記制御用電気出力部に非導電的に帰還伝達するフォトトランジスタとフォトダイオードの組み合わせよりなる伝達部、
前記伝達部の電圧値に基づいて、前記発振部（１１５a）の発振パルスの出力を調整する調整部及び前記制御出力用のコイル（１１２）で得られる電圧値が所定値を越えた時、前記発振部（１１５a）の発振駆動を停止させる駆動停止部、
前記泳動用電気出力部の出力電圧を断続するスイッチングＦＥＴ（２０２）を備え、前記スイッチングＦＥＴ（２０２）のオンオフを、そのデユーテイ比の調整により目的とする降圧電圧を形成して調整出力する電圧調整回路（３）、目的とする電圧値に調整された泳動電気出力の電圧値及び電流値が目的とする電圧値に応じて設定された所定の電圧値又は所定の電流値を超えたとき超えたことを示す信号をフォトカプラを介して非導電的に入力し、前記スイッチングＦＥＴ（２０２）をオフにして出力を一時的に停止させるための保護回路（４）を備えた簡易型電気泳動装置用電源。
【請求項２】
前記商用電源が８０Ｖ〜２１０Ｖである請求項１に記載の簡易電気泳動装置用電源。
【請求項３】
前記変換電圧が、昇圧電圧及び降圧電圧である請求項１に記載の簡易電気泳動装置用電源。
【請求項４】
前記泳動用電気出力部で形成される一定の泳動用電気出力電圧が、泳動電気出力として出力できる最高電圧以上である請求項１に記載の簡易電気泳動装置用電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、入力電圧の変動に対しても常に一定の電気出力を行える簡易電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内物質等を分子量に応じ分離し、その分離状体を目視によって確認できる電気泳動装置は、その有用性から世界中で利用されており、特に、簡易で手軽に使用されるものが好まれ、当該技術分野に於いては必須の実験器具となっている。
【０００３】
ところで世界中の電力事情は、千差万別であり、商用電源、家庭用電源についても、８０Ｖ〜２００Ｖ前後と広範囲の電圧が使用されている。
また、国、地域によって常に安定した電力の供給が得られるとは限らない。
この様な状況に於いては、各国で、それぞれ異なる仕様の装置を入手しなければならず、結果として電気泳動能力も異なり、統一された実験を行うためには極めて困難なケースが生じる場合がある。
一方で、インターネットなどの普及により、世界中の情報を瞬時に入手できる情勢に於いては、研究発表などの情報も即時的に入手可能であり、研究開発競争が一段と激化する一方であって、時と場所にとらわれず、常に同様の実験研究が行えるものが希求されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑み本発明は、入力される電圧出力へ変換する電圧変換手段、前記電圧変換手段が出力した電圧が、目的とする電圧より高い電圧又は低い電圧である場合は、その情報を電圧変換手段へ帰還させて出力電圧を調整するための帰還調整手段の組み合わせ構成により、入力される電圧に影響されることなく、常に一定の電気泳動出力が得られる電気泳動装置を実現した。
このことにより、電源内容の変動にかかわらず常に一定の条件下で、電気泳動操作が実現できるようになるのである。
【０００５】
本発明に於ける電圧変換手段とは、例えば、入力される直流電圧を、パルスデューテイによる調整で入力した直流電圧を目的の直流電圧へ変換するものであって、マルチバイブレータ等の自励型発振器、調整用の電圧を周波数に変換するＶ−Ｆ変換器、ＦＥＴ、トランジスタ等のスイッチング素子、目的の電圧を得る為のコイル、トランス等のインダクタ、ダイオード、及び目的とする電圧パルスを蓄積し直流に変換するコンデンサの組み合わせ構成よりなるＤＣ−ＤＣ変換器、スイッチングレギュレータ等が例示される。
この様な組み合わせ構成によれば、出力電圧が調整できるＤＣ−ＤＣ変換部に供給してこれを一定の直流電圧に変換し、その際、この直流電圧を監視し、その値の変動をフィードバックして、パルスデユーテイを調整し、常に一定の直流出力電圧を形成することができる。
この場合、環視をマイクロコンピュータ等のデジタル制御素子で行っても良いが、その為の電源や周辺的な素子が必要となることから、煩雑なものとなることから上述のようなアナログ的な構成が好ましい。
本発明は、一つの帰還型のＤＣーＤＣ変換手段を用いることで、常に一定の電気泳動出力が得られるが、これを更に変化させて、目的にあった泳動出力を得るために更に電圧調整手段を付加させる場合がある。
電圧調整手段は、例えば、前記電圧変換手段で形成される直流電圧を、最大出力電圧として、これを更にＤＣ−ＤＣ変換部に入力して降圧調整すると共に、泳動時の電気出力の電流を監視し、その値により出力電圧を調整するためのデユーテイを変化させる構成が例示される。
このＤＣ−ＤＣ変換部は、電圧変換手段のそれと同一のものであっても良く。降圧専用のものであっても良い。
又。場合によってはシリーズレギュレ−タを用いても良い。
更に本発明は、泳動槽内のゲル、試料等のインピーダンス変動に対し、過電流過電圧の発生があり得ることから、機器及び取扱者の保護のために、保護手段の付加を必要とする。
保護手段は、主に、電流監視回路と電圧監視回路が用いられ、過電流、過電圧の発生に対し、回路の遮断が行えるものが用いられる。
その中で本発明は、スイッチングレギュレータによる自励パルス発振器を用いて、目的とする直流電圧を形成していることから、当該パルス発振器の発振動作を停止させるだけで、泳動電気出力の停止が可能であることから、電力素子の使用等が必要でなく取り扱いが簡単な保護手段が形成できる場合がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、様々な電気入力に対し、一定の電気出力に変換する定電圧手段と、当該定電圧形成手段を有するものであり、具体例としては、交流電源であれば、これを一度直流にする整流、平滑手段と、この直流を断続して、トランスに蓄積される電気エネルギーをこの断続比に応じた任意の直流に変換するＤＣーＤＣ変換手段を有する。
【０００７】
このＤＣーＤＣ変換手段の出力電圧あるいは、モニター用出力電圧を調整用の電圧に変換してこの調整用の電圧に基づきデユーテイ比を調整したパルス発振を行い一定の電圧を出力する様に調整する定電圧制御手段を有する。
ＤＣ−ＤＣ変換手段は、例えば、パルス発振器と、昇圧用のトランス又はインダクタ及びダイオード、コンデンサの組み合わせ構成よりなる。
ＤＣ−ＤＣ変換手段は上述の通りいわゆるスイッチングレギュレータが好適に使用され、更に本発明では、調整用としての電気信号を入力し、この電圧信号値により、パルス幅、パルス間隔が変化する発振器が好適に使用される。
当該発振器を用いれば、入力電圧の変動に対し常に一定の泳動電気出力を行うような自動的な調整を行い、常に一定の出力電圧が得られるのである。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
１は、整流手段であり、ダイオード、ダイオードブリッジ及びコンデンサにより構成される既存の整流回路が使用される。
尚、電源が直流である場合は、整流回路１０は、不要になる場合がある。
２は、ＤＣ−ＤＣ変換手段であり、例えばパルス発振器、昇圧トランス、ダイオードコンデンサの組み合わせからなる自励型或いは他励型のスイッチングレギュレータが使用される。ＤＣ−ＤＣ変換手段は、少なくともパルス発振器と、このパルス発振器の発振パルスのパルス幅、パルス間隔を外部入力信号によって可変させるＶ−Ｆ変換的な回路等によりなる。
３は、定電圧制御手段であり、前記ＤＣ−ＤＣ変換手段の出力電圧を関し、その大小によって、ＤＣ−ＤＣ変換手段に調整電圧を供給する部分である。
例えば、ＡＤコンバータ、ワンチップマイコン等の組み合わせ構成も可能であって、この場合ワンチップマイコンが出力するパルスを、ＤＣ−ＤＣ変換手段の自励発振器の発振パルスに置き換えたものであってもよい。
４は、保護手段であり、出力電圧、出力電流を検出し、所定値以上で、信号を出力する回路が用いられ、この信号により、前記ＤＣ−ＤＣ変換手段の自励発振器の発振動作を停止させ、泳動出力の電気的接続を一時的に遮断させる。
【０００９】
次に動作を説明する。
入力端ＡＣに入力される電源が、交流の場合、これを整流手段１により整流して、実質的な直流ＤＣに変換する。
この直流は、ＤＣ−ＤＣ変換手段２で、自励型の発振器の発振パルスに基づいて、前記直流をトランス、コイル等のインダクタ成分に流してこれを断続的に駆動し、その際インダクタ素子に流れた電流に基づいて発生する起電力を整流蓄積して新たな直流を得る。
この様なスイッチングレギュレータ回路は、出力電圧を発振器の発振パルスのパルス幅、パルス間隔の比率（デユーテイ）により決定される場合や入力電圧により決定される場合があるが、この場合、パルスデユーテイの調整により可変される構成を示す。
ＤＣ−ＤＣ変換手段２の出力電圧が変動した場合、その変動量をＤＣ−ＤＣ変換手段２に帰還させて、自励型発振器のパルスデユーテイを変化させる。
この変化は、例えば変動が、高い電圧値の場合は、パルス間隔を長くするか又は、パルス幅を短くする調整がされ、変動が低い電圧値の場合は、この逆となる。
この様に目的とする電圧に補正された直流電圧は、保護手段４に入力され、出力端ＯＵＴより出力される。
保護手段４は、更に過電流、過電圧の発生に際し、例えば出力を停止させる。
【００１０】
図１に示す実施例は、一定の泳動電気出力が得られるものであるが、これを更に可変使用する場合は、泳動出力調整手段５が付加されても良い。この場合の構成としては、ワンチップマイクロコンピュータ等の制御素子とスイッチングレギュレータの組み合わせのようにパルス発振器のパルス幅、間隔の調整で電圧が調整でき且つ保護手段との接続が良好なものが好ましいが、可変範囲が狭い場合などはシリーズレギュレータを用いても良い場合もある。
保護手段４は、この電圧調整回路が、スイッチングレギュレータを使用するなら、これを構成する自励型の発振器の発振を止めるものであっても良い。
【００１１】
次に図２，図３に本発明の具体的な実施例を示し、詳細に説明する。
尚、本回路中の番号の付記はその動作を説明しやすいものを選んでしたものであって、
その他の素子自身の動作の説明は回路図及び以下の動作説明に含まれるので、説明を省略する。
１０は、整流回路を構成するものであり、ダイオードブリッジ及び、コンデンサ、変成器を具備して、交流電圧を直流電圧に変換している。
１１は、ＤＣ−ＤＣ変換手段を構成するものであり、４巻のコイル（１１１，１１２，１１３，１１４）の組み合わせからなるトランス１１０を有する。
コイル１１１を１次側とするとその他１１２，１１３，１１４は２次側を形成する。
スイッチング機能１１５ｂと入力端Ｌ１の入力電圧により発振形態を変化させる発振部１１５ａを持つ発振回路１１５、
トランス１１０の１次側コイル１１１に流れる励磁電流をスイッチングにより断続して得られる起電力を、蓄積し直流に変換する２次側コイル１１３、ダイオード１１６，コンデンサ１１７の組み合わせにより形成される。、
発振形態を変化をさせるとは、パルス幅、パルス間隔又はこれらのデユーテイを変化させることを意味するものである。
発振回路１１５は、例えば既成のワンチップ素子（ＨＩＰ  １６６  松下電器産業社製）が好適に用いられる。
【００１２】
１２は、帰還制御信号形成部を構成するものであり、分圧抵抗１１９、フォトダイオード１１８、トランジスタ１２２、定電圧ダイオード１２３、２次側コイル１１２、ダイオード１１６ａ、コンデンサ１１７ａ、トランジスタ１２０、コンデンサ１２１、フォトトランジスタ１１８ｂ、定電圧ダイオード１２４、その他の素子の組み合わせにより構成される。
フォトダイオード１１８ａと、フォトトランジスタ１１８ｂは、フォトカプラを形成する。フォトカプラ１１８は、フォトダイオード１１８ａの発光の有無によりフォトトランジスタ１１８ｂがオンオフする構成を有する。
【００１３】
１３は、制御回路用電源を構成するものであり、チョークコイルを有する平滑回路の他２次側コイル１１４、直流形成部としてダイオード１１６ｂ、コンデンサ１１７ｂを含む構成よりなる。
１５は、制御回路であり、マイクロコンピュータ、メモリ、その他出力ドライバチップ等の一体型或いは複数個のパッケージ化された部品その周辺素子からなる。
図中の符号は、図２、図３の各端子に付された符号と一致する様に付されている。
ｏ１，ｏ２は、電気泳動出力端であり、泳動槽内の電極に接続する。
【００１４】
図３において、１４は、電圧調整手段を構成するものであり、トランジスタ２０１、スイッチングＦＥＴ２０２、ダイオード、コンデンサ２０４、チョークコイルの組み合わせ構成よりなり、いわゆる降圧型のスイッチングレギュレータを形成する。
【００１５】
１６１は、電流制御部を構成するものであり、過電流の発生を検知し、その内容により、前記電圧調整部の動作を停止させる為のものである。
１６２は、電圧制御部であり、過電圧の発生を検知し、その内容により、前記電圧調整部の動作を停止させる為のものである。
【００１６】
電流制御部１６１において、２０５は、トランジスタであり、２０６は、フォトダイオード、フォトトランジスタの組み合わせ構成よりなるフォトカプラである。
電圧調整部１６２において、２０７は、フォトダイオード、２０８は、フォトトランジスタであり、これらの組み合わせ構成により、フォトカプラを形成する。２０９は、トランジスタである。
【００１７】
同じくフォトダイオード３００とフォトトランジスタ３０１は、フォトカプラを形成し、
フォトダイオード３０２とフォトトランジスタ３０３は、フォトカプラを形成し、フォトダイオード３０４とフォトトランジスタ３０５は、フォトカプラを形成する。
尚、各端子の記号は、それぞれ接続関係にあるものについて同一の符号を付した。
その他、図２のＡＣは、商用電源接続端、図３のＶは、直流電圧供給端子であり、主に出力端Ｂ１と接続するものである。
ｏ１，ｏ２は、電気泳動出力端であり、泳動槽内の電極に接続する。
【００１８】
図２、３の動作を詳細に説明する。
商用的な交流電源は、図２のＡＣから入力され、サージアブソーバ、変成器、全波整流出力のダイオードブリッジ及びコンデンサの組み合わせ構成よりなる整流回路１０にて直流電圧に変換される。
この電圧は、トランス１１０の１次側コイル１１１、発振回路１１５に供給され発振回路１１５を発振駆動させる。発振回路１１５は、発振を始め、１次側コイル１１１へ流れる励磁電流を断続して２次側コイル１１２、１１３、１１４に誘導起電力を発生させる。
２次側コイルのそれぞれに誘導された電圧は、ダイオード１１６、その他のダイオード１１６ａ、１１６ｂを介してコンデンサ１１７並びにその他のコンデンサ１１７ａ、１１７ｂに供給され、直流電圧が形成される。
【００１９】
コンデンサ１１７に蓄積された電圧は、定電圧ダイオード１２３に基づいた、分圧抵抗１１９の分圧電圧の高低によりトランジスタ１２２をオンオフさせる。
トランジスタ１２２がオンするとフォトダイオード１１８ａに電流が流れ、フォトトランジスタ１１８ｂをオンさせる。
フォトトランジスタ１１８ｂがオンすると、コンデンサ１１７ａに蓄積して得られた直流電圧が、コンデンサ１２１を介して、発振回路１１５の入力端Ｌ１の電圧を上昇させ、  発振回路１１５は、この電圧に基づき発振デューテイを変化させ（例えばパルス間隔を長くするような）、更に１次側コイル１１１に流れる励磁電流を変化させ、２次側のコイル１１３で得られる電圧、及びこれを蓄積するコンデンサ１１７の端子間電圧を低くする。
【００２０】
電圧分圧抵抗１１９と、定電圧ダイオード１２３との電圧関係に基づいて、ベーズ電流が流れなくなることでトランジスタ１２２をオフさせ、フォトダイオード１１８ａに流れる電流がオフし、フォトトランジスタ１１８ｂもオフする。
この状態で、コンデンサ１１７の端子間電圧は一定に保たれる。
発振回路１１５の入力端Ｌ１は、コンデンサ１２１により電圧が保持された後、時間と共に放電低下する。低下すると入力端Ｌ１の電圧が低下して、発振回路１１５の発振デユーテイが調整され、コンデンサ１１７に蓄積される電圧値を上昇させる。
コンデンサ１１７の端子間電圧が分圧抵抗１１９の分圧比と、定電圧ダイオード１２３の定電圧値より高くなるとオンし、フォトトランジスタ１１８ｂをオンさせ、発振回路１１５の入力端Ｌ１の電圧値を再び高くし、発振回路１１５の発振デユーテイを調整してコンデンサ１１７の端子間電圧を低下させる。
この様に、２次側コイル１１３を介してコンデンサ１１７の端子間電圧を一定に保つように帰還制御される。
【００２１】
経時的に入力電圧が高くなると、１次側コイル１１１に供給される電圧が上昇することにより、コンデンサ１１７の端子間電圧も高くなり、上述の通り、トランジスタ１２２は、オンし、フォトトランジスタ１１８ｂに電流が流れる。
フォトトランジスタ１１８ｂのオンにより、２次側コイル１１２に誘導され、コンデンサ１１７ａに蓄積された電圧に基づきコンデンサ１２１を介して入力端Ｌ１の電位が上昇し、発振回路１１５の発振デユ−テイが調整され、コンデンサ１１７の端子間電圧を低下させ、分圧抵抗１１９の分圧比と定電圧ダイオード１２３との関係に基づいた定電圧値を保持しようとする。
【００２２】
より具体的には、入力電圧が低くなると、１次側コイル１１１に供給される電圧が低下することにより、コンデンサ１１７の端子間電圧も低下する。
コンデンサ１２１の放電に伴う発振回路１１５の発振動作の調整により、コンデンサ１１７に蓄積される端子間電圧が上昇していき、分圧抵抗１１９の分圧比と定電圧ダイオード１２３との関係に基づいた定電圧値を越えると、トランジスタ１２２はオンし、フォトトランジスタ１１８ｂもオンする。
フォトトランジスタ１１８ｂがオンすると、２次側コイル１１２の誘導起電力を蓄積したコンデンサ１１７ａの蓄積電圧がコンデンサ１２１を介して、発振回路１１５の入力端Ｌ１に供給され、この電圧に基づいた発振出力を発振回路１１５は行い、コンデンサ１１７の端子間電圧は、一定に保たれる。
【００２３】
又、より過剰な電圧が各２次側コイルに発生した場合は、定電圧ダイオード１２４をオンさせ、トランジスタ１２０をオンさせ、発振回路１１５の入力端Ｌ１の入力電圧を低下させ発振回路１１５を停止させる様な保護的動作を行う。
【００２４】
２次側コイル１１４で発生した誘導電圧は、直流に変換され、後段の制御回路等に供給される。
帰還電圧制御部１２を介して得られた定電圧は、電圧調整手段１４において、制御回路１５の制御に基づいた泳動電気出力を形成する。
この場合の、電圧調整手段１４は、トランジスタ２０１が制御回路より出力されるパルスによりスイッチングを行うと共に、スイッチングＦＥＴ２０２をスイッチングさせ、パルスデューテイに基づき降圧された電圧をコンデンサ２０４に蓄積し、泳動出力として供給する。
２０３は、スイッチングトランジスタの発熱を放出させるための放熱板へ接続する端子である。
【００２５】
１６１は、電流制限回路であり、出力端ｏ１、ｏ２に接続された泳動ゲルのインピーダンスが低下し、過度な電流が流れると、トランジスタ２０５がオンすると共にフォトカプラ２０６がオンする。
予め電流制限回路が動作可能にセットされている状態で、端子ｃ２の出力電位は、ローに変化する。制御回路の端子ｃ２の電位が低下することで、出力端ｃ２の出力を停止させ、トランジスタ２０１のスイッチング動作を停止させる。
次に、所望の出力電圧が動作している状態で、過度な電圧が供給された場合、電圧制御回路１６２が駆動する。
即ち、予め指定された電圧に対応した、制御回路の出力端ｃ４からｃ６が選ばれ、この内の一つが例えばｃ４が接続状態となる。
【００２６】
フォトダイオード３００がオンすると、フォトトランジスタ３０１がオンし、ここで、フォトトランジスタ３０１を介して接続された抵抗２１１ａがトランジスタ２０９のベースにおける抵抗２１２により分圧比が設定される。
フォトダイオード３０２がオンすると、フォトトランジスタ３０３がオンし、ここで、フォトトランジスタ３０３を介して接続された抵抗２１１ｂがトランジスタ２０９のベースにおける抵抗２１２により分圧比が設定される。
フォトダイオード３０４がオンすると、フォトトランジスタ３０５がオンし、ここで、フォトトランジスタ３０５を介して接続された抵抗２１１ｃがトランジスタ２０９のベースにおける抵抗２１２により分圧比が設定される。
定電圧ダイオード２１０により接待されたトランジスタ２０９のエミッタ電圧に対し、トランジスタ２０９のベース電圧が上回った時、オンし、フォトダイオード２０７がオンし、フォトトランジスタ２０８がオンして、制御回路の入力端ｃ２の電圧レベルをローレベルにし、トランジスタ２０１への供給パルスを停止させ、電圧調整手段１４の動作を停止させる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、自己調整型の定電圧手段を用いることで、入力電圧の変動による泳動電気出力の変動を防止して安定した泳動電気出力が形成されると共に、過電流、過電圧に対する保護を充分に行い得る電気泳動装置を実現可能としたのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図。
【図２】本発明の他の実施例を示す図。
【図３】本発明の他の実施例を示す図。
【符号の説明】
ＡＣ  交流電源入力端
１    整流手段
２    ＤＣ−ＤＣ変換手段
３    定電圧制御手段
４    保護手段
５    泳動出力調整手段
ＯＵＴ  泳動出力端
【図１】
0003928769.tif 000002
【図２】
0003928769.tif 000003
【図３】
0003928769.tif 000004