JP2020138198A - 自動ピペットモジュールにおけるチップの取り外し - Google Patents

Abstract

【課題】自動ピペットシステムを提供する。【解決手段】本発明の例示的態様では、自動ピペットシステムは、固定接触面と、ピペットチップ用のマウントを有するエジェクタアセンブリと、チップが接触面に接触しマウントから外れるようにエジェクタアセンブリを第１の方向に移動させるように構成されているモーターとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は自動ピペット、より詳細にはロボットピペット装置に関し、これは、空気置換式ピペットであってもよい。

ピペットは、１つの容器から他の容器に、正確に規定された量の液体を送達するために使用される手持ち式又は自動式の媒体送達装置である。液体は、ピペットの下端に装着された使い捨てチップに吸引され、チップから送達される。

シリンダを使用した空気置換式ピペットでは、シリンダ内でプランジャの下方運動により液体が分注され、それにより空気がシリンダから置換される。プランジャのシリンダ内の運動は、一定の範囲内で行われる。所望の容量の液体をチップに吸引するには、チップの端部を試料液体に入れ、プランジャを上部のストッパまで後退させ、こうして所望の量の液体を受け入れる。次いで、所望の量の液体を分注するには、液体を受け入れる容器にピペットのチップを移動し、プランジャを上部ストッパから下部ストッパまで移動させる。吸引され分注された液体の量は、置換された空気の量に一致する。

手動（ｍａｎｕａｌ）すなわち手で操作する（ｈａｎｄ−ｏｐｅｒａｔｅｄ）液体分注ピペットは通常、取り外す際にユーザがチップを手でつかむ必要がないように、チップを取り外しする機構を有している。チップは、ピペットのチップマンドレル又はチップコーンの下端で摩擦により定位置に保持される。チップを取り外すために、ユーザは、ユーザの親指で操作可能なチップ取り外しボタンを押すが、そのボタンは通常、ピペット上部の、吸引及び分注のために使用されるコントロールノブの近くに位置している。この機構は、ピペットのシリンダ部においてスライドする取り外しスリーブと、そこに固定され、ピペットのハンドル内またはその側方でスライドするアームとを有する。また、この機構は、アームを上方位置へ押すバネに接続されている。アームが下方へ押されると、スリーブが、チップコーン、つまりシリンダの端部に装着されたチップを外す。繰り返しになるが、ユーザがチップ取り外しボタンを作動させると、取り外しスリーブが下方に作動し、チップがチップマンドレルから外れる。

電子自動ピペットでは、チップの取り外しは、別途に設けたチップ取り外しモーターを利用して通常行われる。これらの解決法は通常、戻しばねも利用する。また、このような自動ピペットがチップ取り外し機構を内包しないいくつかの解決法が、存在する。この種の解決法では、ピペットが作動されるか上方に移動させるとチップがチップコーンから取り外されるような方法で、例えば、取り外し機構（例えは、フック又は切欠き部）によりチップが装着されたチップコーンをチップ廃棄箱に作動することにより、チップが、取り外される。

様々な問題が上記の先行技術には内在する。例えば、分離チップ取り外し機構では、ピペットを過度に移動させる必要がある。また、廃棄箱は、チップの取り外しを促進するために特定の型式である必要がある。チップが別途に設けたモーターにより取り外される解決法では、ピペット機構は必然的により精密で重くなり、その結果、ピペットを作動するのにより高度な条件が必要となる。アセンブリ全体を動かすことによりチップを取り外す解決法。

米国特許出願公開第２００３／０１４７７８１号明細書に開示されたピペットは、本体と、この本体に固定されたコーンを取り外すために本体に対してピペットの長手方向に平行に移動可能なアームと、アームの動きを制御するボタンとを備えている。このピペットは、アームが本体に対して移動する際、ボタンがアームにスライド推力を付与するよう構成されている。

代替案では、欧州特許出願公開第３１１２０２６号明細書に記載の通り、手持ち式ピペットは、ユーザがチップ取り外しボタンを押すとピペットの本体に対してピペットの内部構造が持ち上がるように適応されたチップ取り外し機構を有してもよい。その開示は更に、本発明のピペットのチップコーンに装着された使い捨てチップを外すための方法、及び本発明によるピペットで移す方法に関する。しかし本開示とは対照的に、その文書には、第１構造を用いて第１原動力をシリンダに伝達して液体を分注し、第２構造を用いて第２原動力を伝達することが記載されている。

米国特許出願公開第２００３／０１４７７８１号明細書 欧州特許出願公開第３１１２０２６号明細書

本発明は、独立特許請求の範囲の特徴により定義される。いくつかの具体的な実施形態は、従属特許請求の範囲で画定される。

本発明の第１態様では、固定接触面と、ピペットチップ用のマウントを有するエジェクタアセンブリと、チップが接触面に接触しマウントから外れるようにエジェクタアセンブリを第１の方向に移動させるように構成されたモーターとを備える自動ピペットシステムが提供される。

本発明の第２態様では、ピペットモジュールのチップマウントに装着されているチップを取り外す方法が提供される。本方法は、モジュール本体に対する第１方向でピペットモジュールのエジェクタアセンブリを作動して、チップがモジュール本体の表面に接触し外れるように構成されているモーターを使用するステップを有する。

本発明の少なくともいくつかの実施形態による自動ピペットモジュールの概略図を示す。 本発明の少なくともいくつかの実施形態による取り外し機構及び取り外し溝を利用した自動ピペットモジュールの概略図を示す。 本発明の少なくともいくつかの実施形態による取り外しガイドを利用した自動ピペットモジュールの概略図を示す。 本発明の少なくともいくつかの実施形態によるピペットチップ取り外し順序の概略図を示す。 本発明の少なくともいくつかの実施形態によるスライドアセンブリからエジェクタアセンブリを係合解除する概略図を示す。 本発明の少なくともいくつかの実施形態による取り外し機構及び取り外し溝を利用した自動ピペットモジュールの概略図を示す。 本発明の少なくともいくつかの実施形態をサポートすることができる方法のフローチャートを示す。

本文脈において、用語「ピペット」は、化学、生物学及び医学の用途で使用されるマイクロピペットなどの媒体送達及び取り扱い装置を指すことが意図される。このようなピペットは、空気置き換え、容積式移送又は例えばボリューメトリック技術を利用してもよい。更に用語「アセンブリ」は、少なくとも１つの機械的部材、並びにギア、ねじ、フック、磁石、電気的及び電気機械的コンポーネントなどの支持部材を有する機構を指すことを意図する。最後に、用語「使い捨てチップ」は、一般にはプラスチック（例えばポリプロピレン）、ある場合には炭素繊維や他の添加物を充填したプラスチックなどの他の材料から作られた使い捨て工具を指す。チップの容量は様々で、例えば１０マイクロリットルから１０ミリリットルまでに及んでもよいが、本発明の文脈において、それらより大きい及びより小さい容量の両方が使用される。

通常、再利用可能なチップは、チップマウントからチップを急速に下降させて押して外す「スリーブ」を有することによりピペットから取り外される。上記の方法を用いることにより、チップが高速で取り外され、脱着されたチップの過度の移動速度がもたらされる可能性がある。本開示の発明により、ピペットのチップを穏やかにそっと動かし、よって最小限の速度でチップを取り外すことができる。これにより跳び散りにくくなり、汚染のリスク及び掃除の必要性が減少する。

図１は、本発明の少なくともいくつかの実施形態によるピペットシステムの概略図を示す。本開示の自動ピペットは、少なくとも１つのモーター１０１、任意のトランスミッション１０２、少なくとも１つの送りねじ１０３、少なくとも１つのリニアガイド１０４、少なくとも１つのスライドアセンブリ１１０及び係止フック１１１、少なくとも１つのシリンダ１４０及びピストン１４１、係止タブ１２１を有するエジェクタアセンブリ１２０、エジェクタばね１２２、並びに制御電子装置を備えるモジュール１０から構成される。エジェクタアセンブリ１２０は、エジェクタスライダー又はエジェクタアセンブリと称することがある。また、ピペットは、マンドレル１２３、縦方向に本体を通して空洞が伸長するマンドレルガイド１３０、及び通常、使い捨てチップ１５０を受容するようにわずかに傾角がつけられたチップコーン１２４（ノーズコーンとしても公知である）を有する。代替の実施形態では、チップコーンは、上部の環状段差部及び下部の環状段差部を有してもよく、下部の環状段差部は上部の環状段差部より直径が小さい。更に、ピペットは、ばね式チップコーン、すなわちばね１１５とＯｐｔｉｌｏａｄ（商標）システムなどの制止に適した機構１１６とを有する調整可能な補強要素を備えてもよい。このようなシステムにより、ピペットチップを持ち上げるなどの役割を果たす場合に使用され得る力の最大量を制限するのに容易な方法が提供される。

いくつかの実施形態において、ピペットコンポーネントは、ラック・ピニオン機械的リンク機構を有してもよい。コンポーネントはまた、リニアガイド、軸、リンク機構、ばね、磁石、トランスミッション、コンポーネント用マウント、並びに管材料又はホースなどの液体処理コンポーネントを有してもよい。また、モジュールは、プロセッサ、プリント回路板、カメラ又は画像装置などのセンサ、無線又は有線通信用のコネクター、無線又は有線電力伝送用のコネクター、受動又は能動冷却要素のうちの１つ以上を有してもよい。

本発明の第１の例示的実施形態において、電気モーター１０１は、ギア、遊星ギア、クラッチ、ベルト、タイミングベルト（ｔｉｍｅｄ ｂｅｌｔ）、コグドベルト、歯付きベルト、ノッチ付きベルトのうちの少なくとも１つから構成されるトランスミッション１０２を介して直線運動機構を作動させる。直線運動機構は、例えば、送りねじ１０３及び／又はリニアガイド１０４を有してもよい。直線運動機構は、スライドアセンブリ１１０に連結され、その結果ピストン１４１に連結されている。従って、この例示的実施形態において、モーター１０１を第１方向（すなわち、時計回り又は反時計回り）に作動させることで、スライドアセンブリ１１０が同様に第１方向に動く。このことは、モーターの逆方向にも当てはまり、すなわち、逆方向のモーターの作動は、スライドアセンブリの逆方向の動きをもたらすことになる。これにより、シリンダ１４０内でピストン１４１が動く。シリンダ内で得られた圧力は、チップマンドレル１２３及びチップ１５０を介して液体を分注するのに用いられる。吸引されて分注された液体の量は、置換された空気の量に一致する。

また、第１の例示的実施形態において、スライドアセンブリ１１０は、リンク機構又はトランスミッションを介してエジェクタアセンブリ１２０に選択的に連結される。従って、スライドアセンブリが作動する場合、エジェクタアセンブリは、常に作動するわけではなく、これによりエジェクタアセンブリを移動させることなく液体分注の通常の操作が可能になる。繰り返しになるが、液体分注の間は、エジェクタアセンブリは、通常の（最も低い）位置で固定されていてもよい。図４で示される例示的実施形態において、エジェクタアセンブリは、以下のようにして作動する。
１．モーター１０１が、スライドアセンブリ１１０を第１方向（下方）に作動させる。
２．スライドアセンブリ係止フック１１１が、エジェクタアセンブリの係止タブ１２１を通過する。
３．モーター１０１が、第２方向（上方）にスライドアセンブリ１１０を作動させる。
４．スライドアセンブリ係止フック１１１が、エジェクタアセンブリ１２０の係止タブ１２１に接触する。
５．フック１１１及びタブ１２１を介してエジェクタアセンブリ１２０に接続されたスライドアセンブリが、第２方向にエジェクタアセンブリ１２０を引っ張る。
６．エジェクタアセンブリ１２０が、チップマンドレル１２３、よってチップ１５０に接続されている。チップマンドレル１５０が、マンドレルガイド１３０内を移動する。従って、スライドアセンブリ１１０及びエジェクタアセンブリ１２０が上方へ移動した結果、チップマンドレル及びチップが、第２方向に移動する。従って、チップマンドレルはモジュール本体１００に引っ込む。
７．チップ１５０の上端面が、モジュール本体１００に接触し、その結果生じた力によりチップがチップコーン１２４（マンドレル１２３の下端）から外れる。
８．チップがチップコーンから外れた後、場合により更に所定の遅延を経た後に、エジェクタアセンブリが上方に移動し、フック１１１及びタブ１２１を互いから引き離すガイド傾斜面と接触する。
９．重力、磁力、又はばね力の少なくとも１つを介して、エジェクタアセンブリが、下方の位置に戻る。
この方法のステップを、図７に示す。

第１の例示的実施形態を含む本発明の実施形態のいくつかでは、（エジェクタアセンブリ１２０に接続されている）チップマンドレル１２３をモジュール本体１００に引き込み、それによりチップ１５０の上縁又は上面が、モジュール本体に接触し、マンドレル１２３が引き込み続けると、チップが本体１００により止まり、マンドレルから外れることで、チップの取り外しが遂行されるようになっている。いくつかの実施形態において、本体に固定して又は移動可能に装着されたコンポーネントにチップを接触させることが可能である。チップは、固定接触面に接触してもよく、固定接触面とは、突起部、切欠き部、ベアリング、ピンの少なくとも１つなどの、固定して取り付けられた機構又はモジュール本体の一部を指す。ある実施形態では、接触面は、ばね、ダンパの少なくとも１つなどのように柔軟であってもよい。更に、計算、力測定、導電率測定、距離測定などで調べて、まずチップが本体と接触するまでマンドレルを引き込み、次いで更にマンドレルを上方に作動させることにより、チップを取り外してもよい。いくつかの実施形態において、チップ表面がモジュール本体に接触するまで、第１スピードでマンドレルを引き込み、マンドレルを第２スピード又はある速度プロファイル（初期速度は遅く急激に増加する。又はその逆）で引き込むことにより、そっと動かす動作を行うなどの方法で、チップの取り外しを、行ってもよい。

チップを取り外す間、ピペットの本体１００は、動かないままであってもよい。チップマンドレル１２３は、マンドレルガイド１３０を介して本体に取り付けられる。マンドレルガイド１３０はマンドレルを横方向に固定するが、上下方向に移動させる。

チップがチップマンドレルからそっと外される直前、その間、及び外された後に、エジェクタアセンブリの動きは、ばね、磁石、固定されたコンポーネント又はそれらの組み合わせ（例えば、エジェクタアセンブリばね、又は更に若しくはその代わりにスライドアセンブリ）により止められてもよい。ある実施形態では、上方の位置のエジェクタアセンブリは、スライドアセンブリ及びエジェクタばねにより止められる。チップの上方への動きは、チップがそっと外される前に止められてもよい。これにより、チップがまだある状態でチップを上端まで引き込むことができる。例えば、第２の並列したモジュールに新たなチップを取り付ける場合、又はモジュールがなんらかの理由で使用されない場合などの理由で、このことが行われてもよい。制止時のエジェクタアセンブリの位置は、エジェクタアセンブリの上部の（引き込まれた）位置でもよいし、又は例えばエジェクタアセンブリ可動域の９０％〜９９％でもよい。更なる例示的実施形態において、エジェクタアセンブリの位置は、制止時の可動域の９５％である。

図４は、チップ取り外し工程を示す。図３の最も左の画像では、Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構が係合された状態で自動ピペットモジュールが操作される。スライドアセンブリは、エジェクタ機構には連結されていない。真ん中の画像では、スライドアセンブリが、低位置に作動され、それにより係止フックが係止タブを越えて進む。最も右の画像では、スライドアセンブリが上方に作動され、それによりエジェクタアセンブリが引っ張られる。Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構は外されている。最も右の画像では、エジェクタアセンブリが上方に移動した結果、チップマンドレルがマンドレルガイド内を移動して、使い捨てチップが、チップマンドレルガイドに接触し、取り外される。

図５は、スライドアセンブリからエジェクタアセンブリの連結が解除される工程を示す。図４で示された工程に引き続き、図５の最も左の図は、エジェクタアセンブリが、係止フック及び係止タブを介してスライドアセンブリにより持ち上げられた状態を示す。Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムが解除され、エジェクタアセンブリの後方に見えている。しかし、画像で示されるように、係止コンポーネントは、連結から解除されている。連結を解除する手段は、図５では示されていないが、以下に記載の実施形態に従い、例えば、分離要素１２９が係止フック及び係止タブに接触している。図５の最も右の画像では、エジェクタアセンブリが、より低い位置に戻り、Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムが係合されている。スライドアセンブリが、上方の位置にとどまり、ピペットモジュールは、作動する準備ができている。本例示的実施形態において、エジェクタモジュールを補強するＯｐｔｉｌｏａｄシステムにより、新たなチップの取り付けが促進される。更に詳細に以下のパラグラフにおいて工程を記載する。

本開示の少なくともいくつかの実施形態では、解除は、ガイド傾斜面１２９を利用して行われてもよい。第１の実施形態において、ピペットを通常の動作に戻すには、（係止フック１１１及び係止タブ１２１を介してエジェクタアセンブリ１２０に取り付けられた）スライドアセンブリ１１０は、上方に作動される。上方への動作のある点で、エジェクタアセンブリ、スライドアセンブリ、又はその２つの組み合わせが、ガイド１２９に接触し、それによりフックから係止タブを分離する。ガイド１２９は、少なくとも１つの傾斜面を有してもよく、エジェクタアセンブリは移動中に表面に接触し、表面の傾斜により係止タブがフックから分離される。

ある実施形態では、傾斜面は、エジェクタアセンブリ若しくはスライドアセンブリ又は両方のアセンブリから構成され、すなわちガイドは、アセンブリの少なくとも１つに組み込まれている。タブを接触又はフックを接触させることにより分離は遂行されてもよく、ここで接触はタブ又はフックの移動経路に影響を及ぼす（スライドアセンブリ及びエジェクタアセンブリは、ガイド接触中でも上方に作動されているためである）。繰り返しになるが、上方への動作を用いてコンポーネントを作動し、固定ガイドは、係止タブ又はフックのうちの一方を他方から引き離す。例示的実施形態において、タブ又はフックの経路は、傾斜がある又は曲がったガイドを接触させた後に直線状にはならないことが理解される。むしろ、一方のコンポーネントの経路は、曲線を形成し、他方は異なる方向（例えば、直線状の経路）で継続するであろう。いくつかの実施形態において、タブ又はフックの材料は、ガイドがタブ又はフックと接触したときに、変形する又は曲がる。片方のコンポーネントの間に形成された空間により、エジェクタアセンブリは、フックを超えて進み、より低い通常の位置に戻る。あるいは、２つのガイドを含む構成において、両方の係止コンポーネントが、ガイド表面に接触してもよい。ガイド表面は、溝の付いた経路を含んでもよく、ここで経路は、直線状又は三次元のどのような種の曲線であってもよい。

本開示の実施形態において、ガイド傾斜面は、コンポーネントに対してどの平面内であってもよい。第１の実施形態の例示的変形では、係止フックは、移動方向に対して横向きに移動する（それる）。これは、上方向への動作とガイド表面とが組み合わされた効果による結果である。明確にするために、図３を参照するに、係止フック１１１又は係止タブ１２１は、図の深さ方向でガイド傾斜面１２９により押される又は持ち上げられる。別の変形では、ガイド傾斜面は、残りの２つのいずれかの平面内であってもよく、すなわち、コンポーネントは、移動方向に対してロール又はピッチの動きをする。繰り返しになるが、ガイドの傾斜面は、エジェクタアセンブリと平行、エジェクタアセンブリに対して垂直、又は時計回り若しくは反時計回りの方向でのいずれかの相対的回転に平行若しくは垂直の向きであってもよい。更なる例示的実施形態において、ガイド傾斜面は、エジェクタアセンブリに平行で、長い方の軸で６０°時計回りに回転する。

本開示の少なくともいくつかの実施形態では、解除は、ガイド機構１２６、２２６及びガイド溝又はガイドスロット１２５、２２５の少なくとも１つを利用して行ってもよい。ガイド機構は、エジェクタアセンブリ、スライドアセンブリ、またはそれらのアセンブリの両方に存在してもよい。ガイド機構は、運動の方向に対して９０°の方向に向かせてもよい。ガイド機構は、ピン、ばね、ベアリングのうちの少なくとも１つを含んでもよい。ガイド機構は、モジュール本体又は何らかの他の部位に形成されたガイド溝に接触してもよい。アセンブリを上方に作動させると、ガイド機構は、ガイド溝内で移動する。作動のとある点で、ガイド溝は、作動の方向から離れて曲がり、アセンブリの分離がもたらされる。次いで、アセンブリは、本開示に記載の実施形態に従って所望の位置に戻される。

エジェクタアセンブリはまた、センサ用マウント、導管、又はセンサ用のコネクターの少なくとも１つとして追加的に機能してもよい。いくつかの実施形態では、エジェクタアセンブリが、非導電性材料から構成される又は信号伝送用の進路を含むと有利である。チップマンドレルが、通常金属であるため、これにより、チップ状態（チップの存在など）の導電性検知が可能になる。更に、これにより、例えば容量測定原理並びにピペット位置などの変化検出を使用して、炭素充填ピペットチップなどの導電性ピペットチップで液面検出が可能になる。

エジェクタアセンブリの係止タブは、タブの制御された変形を可能にするように設計された機械式スロット、突出部（ｌｉｍｂｓ）などを有してもよい。曲げる、ねじるなどの制御された変形を用いて、タブが係止フックを通過できるようにしてもよい。通過完了後、タブ材料の弾性により、タブが元の形状に戻ることができ、又は構造物に、ばね要素を設けて戻る作用を強化する。例えば、フックが下方に移動する際に、フックがタブを通過する方向に向くようにタブの上部表面を傾斜させてもよい。次いでタブは、横に曲がり、それによりフックが通過できる。フックの先端がタブを通過すると、タブは元の形状に戻る。フックが戻る場合、フックの上部表面はタブの下部表面に接触し、機械的結合を形成する。この結合を利用し、上記のようにチップマンドレルからチップをそっと外すためにエジェクタアセンブリを移動させる。

本発明に従ったいくつかの実施形態では、エジェクタアセンブリは、少なくともエジェクタ戻りばねにより、低い（下方の）位置に柔軟に固定される。本発明に従った実施形態では、エジェクタ戻りばね及びＯｐｔｉｌｏａｄ機構によりエジェクタアセンブリの所望の程度の移動が可能になり、従って本開示の他の箇所で記載のようにチップマンドレルの所望の程度の移動が可能になる。エジェクタ戻りばねにより移動速度が速くなるので、エジェクタアセンブリの下端には緩衝器又は衝撃ダンパも存在する。

第１の実施形態の変形では、エジェクタアセンブリは、純機械的なリンク機構の代わりに電磁石を介してスライドアセンブリに結合している。スライドアセンブリは、下方に作動すると、エジェクタアセンブリの上部に接近し、磁石に信号を送ることにより両者は結合し、またその後には分離する。

第１の例示的実施形態の更なる変形において、自動ピペットモジュールは、ばね１１５及び補強要素システム１１６、例えばＯｐｔｉｌｏａｄ機構を有する。このような機構の目的は、ピペットチップマンドレルが所定の位置で柔軟に固定される構成を提供することである。Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構は、以下のように機能する：エジェクタアセンブリが比較的低い位置へ作動すると、図３のようにＯｐｔｉｌｏａｄ機構がモジュール本体の上部とエジェクタアセンブリに接触するように、Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構が、エジェクタ機構とモジュール本体上部との間の所定の位置に移動する。この結果、補強要素がチップ引き上げ力制限器又は緩衝器として作用し、すなわちチップマンドレル上に作用する力のかなりの部分が、補強要素に伝達される。更に、補強要素の上端は、ばねに接続される。これにより、エジェクタアセンブリの、及び従ってチップマンドレルの垂直移動を所望の量にできる。垂直移動の量は、チップマンドレルに及ぼされる力と一致し、従ってこの両方の値は、ユーザによって事前構成又は構成されてもよい。更なる例示的実施形態において、Ｏｐｔｉｌｏａｄ移動距離（例えば垂直移動距離）の調整又は機構がモジュール内に引き込む前の所望の力の量は、移動方向に平行なねじ、移動方向に垂直なねじ、シリンダ、調整ばね、選択的に変形可能な物質の少なくとも１つにより促進されてもよい。

Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構の嵌合は、エジェクタアセンブリ及びＯｐｔｉｌｏａｄ補強要素を含むコンポーネントの少なくとも１つの垂直、水平又は横方向移動、変形、直線状の経路、非直線状の経路を有してもよいと理解される。Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムは、本開示において後で記載する様々な方法により補強位置から分離されてもよい。

Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムの使用は、自動ピペットモジュールにおいて有益である。例えば、チップが圧力ばめを介してチップマンドレルに引き上げられる（装着される）場合、チップに掛かる力は、スライドアセンブリ及びトランスミッションなどのピペットモジュールの内部機構にも必ず影響を及ぼしうる。このような影響は、コンポーネントに対して有害である可能性がある。しかし、Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構が使用されている場合、Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構により力が吸収されて抑えられ、コンポーネントの摩滅が減少する。Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムは、引き上げ中のモジュールの速度がどれだけであっても、一貫したチップ引き上げ力を提供する。一貫した引き上げ力によりチップの最適な密封が可能になり、ピペットチップを分離するのに必要な力は、妥当な範囲内となる。チップ引き上げ力を制御する他の選択肢は、例えばモーターからの最新のデータに基づいて引き上げ中にモジュールのｚ運動を制御すること又はモジュール全体に対して同様の硬いばねシステムを提供することである。これらのアプローチは複雑であり、本明細書に記載のＯｐｔｉｌｏａｄシステムと比較して、システムを実施するのに高度の正確性並びに空間が必要となる。また、マルチチャンネルモジュールの解決法において、単一チャンネルばねの実施は、非常に複雑である。最後に、各モジュールに対して別々のＯｐｔｉｌｏａｄシステムを有することにより、モジュールに異なる大きさのチップを用いること並びに各モジュールで異なるばね定数を用いることが可能になる。

Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムの解除は、異なる実施形態においては異なる方法で実行されうる。例えば解除は、ガイド傾斜面、磁石、電磁石、モーター、ばね、及び電磁石とばねの組み合わせの少なくとも１つを介して、実行されてもよい。Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムの解除に関して、本開示の実施形態において、ガイド傾斜面は、上記エジェクタアセンブリのガイド傾斜面と同様にコンポーネントに対するどの平面であってもよい。別の変形例では、ガイド傾斜面は、残りの２つの平面のいずれかであってもよく、すなわちコンポーネントは、移動方向に対してロール又はピッチの動きをしてもよい。繰り返しになるが、ガイドの傾斜面は、エジェクタアセンブリと平行、エジェクタアセンブリに対して垂直、又は時計回り若しくは反時計回りの方向でのいずれかの相対的回転に平行若しくは垂直の向きであってもよい。更なる例示的実施形態において、ガイド傾斜面は、エジェクタアセンブリに平行で、長い方の軸で６０°時計回りに回転している。

第２の例示的実施形態において、送りねじはレバーを介してスライドアセンブリに接続され、レバーは、少なくとも２つの部材及び少なくとも１つの接合部を有する。本実施形態では、スライドアセンブリは、エジェクタアセンブリに固定して結合される。このリンク機構により、送りねじの通常の範囲の動きを用いた液体分注が可能になる。送りねじが最下端の位置に作動されると、レバーの角度は、エジェクタアセンブリがモジュール本体に対して上方に作動する角度になる。本明細書の他の実施形態で記載したのと同様にチップの正確な取り外しが可能となるように、移動は高度に制御可能になっている。モーターは、エジェクタアセンブリを作動することなくスライドアセンブリを作動できるので、本実施形態は、一種の選択的リンク機構であるとみなすことができる。本実施形態の１つの利益は、レバーにより、スライドアセンブリを送りねじに固定して接続した場合よりも送りねじの長さが短くなるということである。他の利益は、最大トルクがチップ取り外し点で得られるように、すなわちトルクが動きの範囲にわたって一定ではなく、チップ取り外し点（勿論、この点において、余力が最も必要となる）で増加するように、力の比の調整が可能なことである。更に、摩擦損失が、この種の構造では最小となる。第２の例示的実施形態は、本明細書で前記載したＯｐｔｉｌｏａｄシステムを利用してもよい。

本開示のいくつかの実施形態では、機械的動作、液体処理コンポーネント、チップ取り外し機能及び最終的に液体分注機能の精度を向上させるために、機構のバックラッシュ、遊び又は隙間を、調整又は制御してもよい。これらの調整は、磁石、ばね、制御方式（フィードバック制御及びフィードフォーワード制御を含むが、これらに限定されない）の少なくとも１つを用いて実行されてもよい。

本開示によるいくつかの実施形態では、センサ融合を、追加的又は代替的に用いて、ピペットを含む機構の直線状の動きを正確に検出する。これにより、温度、湿度などの変数に基づき実行できる補正、調整及び較正も可能になる。いくつかの実施形態では、ピペットモジュールは、液面検出能力を有する。

本開示で詳述する本発明は、いくつかの技術的利益を提供する。スライドアセンブリとエジェクタアセンブリとの間の選択的リンク機構により、エジェクタアセンブリを作動することなく液体置換機能を果たすことができる。また、これにより、移動させるコンポーネントの質量及び慣性が減り、ピペット機構全体のサブセットのみ作動されるので、シリンダのより正確な操作が可能になる。本発明の主要な利益は、別途に設けたチップ取り外しモーター又は電気機械アクチュエータが不要なので、モジュール全体の寸法がコンパクトなことである。また、本発明の使用は、チップ取り外しビンに別の機構を組み込む必要がなく、装置に及ぼす力がより小さいことを意味する。

本開示で詳述する本発明の更なる利益は、堅牢で高度に制御可能な機構により促進された、制御された穏やかなチップの取り外しによって、以下のように汚染の可能性を減少させることにある。本発明を用いることで、チップは、高速でチップマウントを離れたり又は容器に衝撃を与えたりせず、液滴を大気中に飛散させて試料又は表面を汚染する恐れが減少する。本発明の他の利益は、機構により、チップ取り外し工程の力のプロファイル及びチップを取り外す正確な位置などのデータの収集及び保存が可能になることにある。このデータは、チップ取り外し工程中に保存される。データは、例えば信頼性解析などシステムの操作解析において有益である。例えば、チップを取り外すのに必要な力が一貫して減少した場合、チップが以降の操作でチップコーンに装着しない可能性があるので、この減少はチップコーンに問題があることを示唆している可能性がある。又は、ある状況では、オイルなどの滑らかな物質がチップコーンを覆い、チップがチップコーンに装着するのを困難にする可能性がある。予測保全を本発明に従って利用して、この種の問題を警告してもよい。解析は、取り外し工程の力のプロファイルを比較することを含んでもよく、解析はオフラインで行われてもよいし操作中に行われてもよい。

本明細書で開示される本実施形態における格納式マンドレルにより、ピペットが外力に負けることも選択的に可能になり、すなわちピペットチップが、非降伏面に接触する場合、エジェクタアセンブリがピペット本体内に引っ込むようにしてもよい。この機構は、ピペット機構への損傷又は過剰な摩耗を回避するに有用であろう。この機構は、エジェクタばねとの組み合わせ並びにＯｐｔｉｌｏａｄシステム、より具体的にＯｐｔｉｌｏａｄばねとの組み合わせにより促進される。第一に、エジェクタばねが圧縮され、例えば０．２〜１ミリメートルの後、Ｏｐｔｉｌｏａｄばねが圧縮される。ピペット機構がエジェクタアセンブリと係合する場合、作動に対抗する力を少なくするために、ピペット機構は、Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムとの連結を解く。Ｏｐｔｉｌｏａｄシステムにより、ピペットチップが表面に接触するような状況も検出できる。より具体的には、エジェクタアセンブリの位置が検出されるので、チップが表面に接触した場合、エジェクタアセンブリはわずか動き、この動きが装置に検出される。Ｏｐｔｉｌｏａｄばねにより、この作用の間のモジュールへのダメージが防止される。

図６は、本発明による第３の例示的実施形態を示す。明確にするために、モーターやトランスミッションなどのいくつかのコンポーネントを、図から省略してある。本実施形態は、上記の実施形態の同様の方法で作動する。他の実施形態と比較してコンポーネントが異なる箇所で相互に作用することが分かるであろう。例えば係止フック２１１は、線状ねじ２０３の近くに位置し、Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構２１６は、前述の実施形態よりもわずかに異なる位置でエジェクタアセンブリ２２０と相互に作用するように構成される。エジェクタアセンブリ２２０とスライドアセンブリ２１０の解除は、溝２２５及び取り外し機構２２６を介して行われる。溝２２５は、自動ピペットのケーシング又は支持部分に形成される。取り外し機構は、エジェクタアセンブリの一部であり、ピン、ベアリング、円柱状機構を有してもよい。エジェクタアセンブリ２２０は、変形可能な構造を有し、すなわち係止タブ２２１を有するアームは、アセンブリの設計、より詳細にはアームとアセンブリ本体との間の隙間により画像の左側に向かって変形可能であることも分かるであろう。前述の他の実施形態と同様に本実施形態も、本開示並びに図７で前述の方法に従って作動する。

図７には、本開示の実施形態による方法のステップが記載される。本方法は、以下のステップを有する。
・ステップ５０１では、スライドアセンブリの少なくとも一部が、エジェクタアセンブリの少なくとも一部を通過するようにスライドアセンブリを作動する。
・ステップ５０２では、スライドアセンブリの係止フックが、エジェクタアセンブリに付くように、スライドアセンブリが引き込まれる。
・ステップ５０３では、チップバレルを介してエジェクタアセンブリに付いた使い捨てチップが、少なくとも１つの取り外し面又は接触面と接触するように、スライドアセンブリが、及び係止フックを介してエジェクタアセンブリが更に引き込まれる。
・ステップ５０４では、スライドアセンブリが更に引き込まれ、使い捨てチップの動きが取り外し面により止まり、その結果チップはチップバレルから取り外される。
・ステップ５０５では、溝、表面、機構の少なくとも１つ有する解除機構を介して、スライドアセンブリからエジェクタアセンブリが解除されるように、スライドアセンブリが引き込まれる。
・ステップ５０６では、エジェクタアセンブリは、ばね力、重力、又は磁力の少なくとも１つを用いて開始位置に戻される。

本発明の更なる利益は、ピペットチップを引き上げる（装着する）時にマンドレルの動きを正確に測定する能力を有することである。エジェクタスライドの動きをモニターするセンサを組み込むことによって、引き上げる間のばねの圧縮を測定してもよく、これにより、転移と力との関係が分かるので、ピペットチップを装着するのに使用される力を算出できる。センサは、リニアホール素子センサ、他の磁気技術センサ、光学センサ又は初期の動きを検出する機械スイッチの少なくとも１つを有してもよい。また、これにより、チップが存在しない場合には、シリンダは同じ様には移動しないため、チップを引き上げる間のチップの存在をモニターすることができる。

開示された本発明の実施形態は、本明細書に開示された特定の構造、工程ステップ、または材料に限定されものではなく、関連分野の当業者によって認識されるようにそれらの均等物に拡張される。本明細書で使用される用語は特定の実施形態を説明する目的でのみ使用されるものであって、限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。

一実施形態または実施形態またはその変形への本明細書を通しての言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な箇所で「一（ｏｎｅ）実施形態では」または「一（ａｎ）実施形態では」という句を用いているが、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。たとえば、約または実質的になどの用語を使用して数値が参照される場合、まさにその数値自体も開示される。

本明細書では、便宜上、複数の項目、構造要素、構成要素、および／または材料を一緒に列挙して提示することがある。しかし、これらの列挙は、その各メンバが個別で固有の要素として独立して識別されるように解釈されるべきである。そのようなリストの個々のメンバいずれも、特に明記されない限り、単に同じグループにおいて提示していることのみに基づいて同じ列挙中の他のメンバとの事実上の等価物として解釈されるべきではない。さらに、本発明の様々な実施形態および例は、その様々な構成要素の代替物とともに本明細書で参照され得る。そのような実施形態、例、および代替物は、互いに事実上の等価なものとして解釈されるべきではなく、本発明の別々の自立した表現として見なされるべきであると理解される。

さらに、記載した特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わされてもよい。本説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、長さ、幅、形状などの例など、多数の具体的な詳細が提供されている。しかしながら、当業者は、本発明が１つ以上の具体的な詳細なしで、または他の方法、構成要素、材料などとともに、実施され得ることを認識するであろう。他の例では、周知の構造、材料または操作は、本発明の態様を曖昧にすることを避けるために、詳細な図示または説明は省略されている。

前述の例は１つまたは複数の特定の用途における本発明の原理の例示であるが、実施の形態、使用および詳細における多数の変更は、発明的能力を行使することなく、かつ、本発明の原理と概念から逸脱することなく、行うことが可能であることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲による以外は、限定されることを意図するものではない。

本明細書では、「含む（ｔｏ ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｔｏ ｉｎｃｌｕｄｅ）」という動詞は、記載されていない特徴の存在をも排除も要求もしない開いた限定として使用されている。従属請求項に記載されている特徴は、特に明記しない限り互いに自由に組み合わせることができる。さらに、本明細書全体を通して「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用、すなわち単数形は、複数を排除するものではないことと理解されるべきである。

本発明の少なくともいくつかの実施形態では、液体取り扱いシステムにおいて産業上の利用が見出される。

１０、２０ 自動ピペットモジュール
１００ モジュール本体
１０１ モーター
１０２ トランスミッション
１０３、２０３ 送りねじ
１０４ リニアガイド
１１０、２１０ スライドアセンブリ
１１１、２１１ 係止フック
１１５、２１５ Ｏｐｔｉｌｏａｄばね
１１６、２１６ Ｏｐｔｉｌｏａｄ機構
１２０、２２０ エジェクタアセンブリ
１２１、２２１ 係止タブ
１２２、２２２ エジェクタ機構ばね
１２３ チップマンドレル
１２４ チップコーン
１２５、２２５ 取り外し溝
１２６、２２６ 取り外し機構
１２９ 取り外しガイド
１３０、２３０ マンドレルガイド
１４０、２４０ シリンダ
１４１、２４１ ピストン
１５０ 使い捨てチップ
５０１〜５０６ 方法のステップ

Claims (16)

1. 固定接触面と、
   ピペットチップ用のチップマウントを有するエジェクタアセンブリと、
   前記チップが前記接触面に接触し前記マウントから外れるように前記エジェクタアセンブリを第１の方向に移動させるように構成されているモーターと、を備える自動ピペットシステム。
2. 前記モーターが、選択的リンク機構により前記エジェクタアセンブリに連結される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記モーターが、シリンダ内でピストンを作動させることにより液体を分注するように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記チップマウントが、前記接触面を通って突き出ている、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記選択的リンク機構が、係止フックを有するスライドアセンブリを備え、
   前記エジェクタアセンブリが、係止タブを備え、
   まず前記係止フックが前記エジェクタアセンブリの前記係止タブと係合するように前記スライドアセンブリを第２方向に作動させ、及び次いで前記エジェクタアセンブリが前記本体に対して第１方向に作動されるように前記スライドアセンブリを前記第１方向に作動させることにより、前記ピペットチップが外される、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記システムが更に、第３の方向に傾斜面を有するガイドを備え、前記エジェクタアセンブリが前記傾斜面に接触し前記係止フックが前記係止タブから外れるように、前記ガイドが構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記選択的リンク機構が、前記モーターに接続され且つレバーに接続されている送りねじを有し、前記レバーが前記エジェクタアセンブリに接続されている、請求項１から３に記載のシステム。
8. 前記エジェクタアセンブリが、非導電性材料を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記チップの上部表面が、前記モジュール本体の表面に接触する、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記ピペットが、補強要素及びばねを有する選択的補強システムを備える、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
11. ピペットモジュールのチップマウントに装着されているチップを取り外すための方法であって、
    モジュール本体に対して第１方向で前記ピペットモジュールのエジェクタアセンブリを作動するように構成されているモーターを用いて、前記チップが前記モジュール本体の表面に接触して外れるようにするステップ、を有する方法。
12. 前記モーターが、前記エジェクタアセンブリに選択的に結合される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記モーターが、液体を分注するために使用される、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記選択的リンク機構が、スライドアセンブリに接続されている送りねじを備え、
    前記エジェクタアセンブリが、係止タブを備え、
    まず前記スライドアセンブリが前記エジェクタアセンブリの前記係止タブと係合するように前記送りねじを第２方向に作動させ、及び次いで前記エジェクタアセンブリが前記モジュール本体に対して前記第１方向に作動されるように前記送りねじを前記第１方向に作動させることにより、前記エジェクタアセンブリの作動が遂行される、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記エジェクタアセンブリが、非導電性材料を有する、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記エジェクタアセンブリが、傾斜面に接触することによりモーターから解除される、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の方法。