JP3785321B2 - 改良電池式マイクロプロセッサ制御携帯電子ピペット - Google Patents
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Description
【０００１】
（関連出願）
これは、１９９９年３月５日に出願された米国特許出願第０９／２６３，１３２号の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ピペットに関し、特に軽量でありかつ延長時間間隔にわたってユーザによって容易に操作される電池式マイクロプロセッサ制御携帯電子ピペットに関する。
【０００３】
（背景）
レイニン・インスツルメント社（ｔｈｅ Ｒａｉｎｉｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．）、本発明の讓受者による電池式マイクロプロセッサ制御握り可能かつ容易に運搬可能な電子ピペットの最初の商業的導入以来、２５年より長くの間レイニン・インスツルメント社によって米国内で独占的に販売された世界的に有名なＰＩＰＥＴＭＡＮピペットのような手動ピペットの機能感触及び操作能力を有する電子ピペットを用意することは、全ての電子ピペット製造業者の望みであったし、またあり続けている。特にこれに関して、軽量であり、ユーザによって容易に握り可能かつ運搬可能であり、かつピペット・ユーザの手及び前腕に物理的応力及びひずみを生じないで延長時間間隔にわたっていくつかの操作モードで操作可能である電子ピペットを開発し及び製造することは、電子ピペットを開発し及び製造する全ての電子ピペット製造業者の目標であり続けている。１９８４年に導入されたレイニン・インツルメント社のＥＤＰ電子ピペット及びその後継モデルは、前掲の設計判定基準の各々に取り組んだ。レイニンに続いて、電子ピペットを開発し及び製造する他の会社は、同じ判定基準にまた取り組んできており、及び数年にわたって電子ピペットはいくらか更に軽量になっておりかつユーザにかなり優しくなっている。しかしながら、感触の特徴及び機能の特徴の点で手動ピペットのそれらに極めて接近する電子ピペットに対する願望は、完全には決して達成されていない。したがって、本発明によって満足されるような電子ピペットの必要があり続けている。
【０００４】
（発明の要約）
基本的には、本発明は、軽量であり、ユーザの右手又は左手のどちらかで快適に握り可能であり、かつ異なったユーザ選択標本量及び操作速度に対する異なったユーザ選択操作モードを通してユーザがピペットのマイクロプロセッサ制御操作を指図することで容易に操作される電子ピペットを用意することによって、前掲の必要を満足する。異なったユーザ選択標本量及び操作速度に対して異なったユーザ選択操作モードを用意するに当たり、またこのようなユーザに優しい電子ピペットを用意するに当たり、本発明は同時に出願した米国特許出願第０９／２６３，１３１号に詳細に説明された左右対称（ｂｉｌａｔｅｒａｌｌｙ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ）設計を含み、この同時出願米国特許出願はここに引用することによってその内容を本明細書に組み込んである。基本的に、その設計は、軸方向に長い中空ハウジングを含み、このハウジングは垂直に延びる縦軸及び垂直に延びかつ実質的に同軸の上側部と下側部を有する。ハウジングの上側部は前方区画を含み、この区画は前方に面しハウジングの頂部に隣接した英数字ディスプレイを含む。このように置かれて、ディスプレイは、ピペットがユーザの右手に持たれても左手に持たれても、その全操作モード中ユーザが容易に眺めることができる。ディスプレイに加えて、前方区画は、前方に面する制御キーの複数の列（ｃｏｌｕｍｎ）ばかりでなく制御キーの列の下に複数の前方に面するトリガ・スイッチを含む。ディスプレイ、制御キーの列、及びトリガ・スイッチは、ハウジングの縦軸に対して左右対称的である。更に、ハウジングの上側部は後方区画を含み、この区画はハウジング内に含まれるマイクロプロセッサ及び線形アクチュエータを附勢する交換可能かつ再充電可能電池を含む。ハウジングの下側部は垂直に長いハンドルを含み、このハンドルはハウジングの縦軸と同軸である。ハンドルは、隣接した左右対称的なかつピペットのユーザによる右手又は左手握りのどちらか用に垂直に延びる前部及び後部を有する。ハンドルの前部は、ハウジングの上側部の前方へ延びかつハウジングの下端まで下向きに垂直に延び、及び１実施の形態ではピペット先端エジェクタの上側部を内部に含みかつ遮蔽する。設計の好適実施の形態では、ピペット先端エジェクタは、ハンドルの前部の頂部に置かれた親指作動押しボタン及び垂直に運動可能な先端エジェクタ・アームを有し、このアームはハウジングの下をかつピペット先端取付け軸に沿って垂直に延びて取付け軸の下端近くでこの軸を囲む。このように構成されて、ピペット先端エジェクタは、先端エジェクタ・アームの下向き運動の際に取付け軸の下端からピペット先端を突出させる。このような下向きの運動は、ピペット・ユーザがピペットのハンドルを握っている間にユーザによって押しボタンに加えられる下向き親指力に応答して生じる。ハンドルの後部は、前部から後方へ延びかつハンドルの上端の背から後方へ延びるホックを有する。ホックは、ユーザが親指を自由にしてハンドルを握ると共に親指で左右対称制御キー、同トリガ・スイッチ、同押しボタンを所望のいずれかのシーケンスで操作する間に、ユーザの人差し指（又は、望むならば、中指）の上側に係合する下向きに曲がった下側表面を含む。この全てをユーザは自由に行う一方、英数字ディスプレイを明瞭に眺める。というのは、ディスプレイは、制御キー及びトリガ・スイッチの操作に応答するからである。これに関して、ホック、ハンドルの前部と後部、押しボタンとエジェクタ・アームを含むピペット先端エジェクタは、ハウジングの縦軸に関して全て左右対称的である。このように配置されて、本発明のピペットは、ユーザの人差し指をハンドルの後部でホックの下に置いたその左手又は右手のどちらかでユーザによって容易にかつ快適に握られる。これは、ユーザの親指を自由にしたまま親指で望むように制御キー又はトリガ・スイッチのいずれかを操作するようにし、これらのキー又はスイッチは電子ピペットの種々の操作モードばかりでなくピペットのいくつかの操作モード中ピペットによって吸い込まれかつ放出される液体の量を調整する。これの全ては、ユーザによって快適に完遂される一方、制御キー、トリガ・スイッチ、及び押しボタンに最小限の親指力しか加えない。それゆえ、本発明の電子ピペットは、ユーザの親指、手、又は前腕に不当に応力を与えないで延長時間間隔にわたって使用可能であって、ユーザの制御の下にピペットの全ての操作モードでピペットの正確なかつ繰返し操作をできるようにする。
【０００５】
本発明の電子ピペットはまた、好適には、比較的簡単な電子制御回路を含み、この回路は、ソフトウェア制御可能マイクロプロセッサが線形アクチュエータに含まれたステッパ・モータの巻線に対するパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号を発生するマイクロコントローラとして機能できるようにする。ＰＭＷ信号は、モータのステッピング・レートを定義するクロック・パルスと同期して発生される。これで、在来の電流センシング又は帰還回路部の使用を要求する制御回路を伴なって、マイクロコントローラは、ＰＷＭ信号を発生できるようになる。
【０００６】
電子制御回路はまた、ステップ・モータの電力要件を最少限にし、それによってピペットを附勢する電池の電力消散（ｐｏｗｅｒ ｄｒａｉｎ）を減少させる。これに立ち代わって、電池の要求される再充電間のピペットの操作寿命を延長する。
【０００７】
電子制御回路はまた、ピペットのユーザに優しい制御を補足し、ユーザがピペットの種々の操作モード間を容易にスイッチしかつ各モードで種々の操作速度間及びサイクル・カウンティングを含む操作の特徴間で選択できるようにする。サイクル・カウンティングの特徴がピペットユーザによって選択されるときに、ユーザはピペットの操作サイクルについて連続的にアドバイスされる。これは、ユーザが、ピペットの特定操作サイクルの追跡を失わないで、ピペット操作のシーケンスを割り込めるようにする。
【０００８】
更に、本発明のピペットの電子制御回路は、単一電源から多数のピペットを順次再充電するようになっている。
【０００９】
（発明の詳細な説明）
図１及び２に示したピペット１０は、左右対称軽量握り可能電池式マイクロプロセッサ制御電子ピペットを含む。図示したように、ピペット１０は軸方向に長い中空ハウジング１２を含み、ハウジングは垂直に延びる縦軸１４を有する。ハウジング１２は、垂直に延びかつ実質的に同軸の上側部１６及び下側部１８を含む。ハウジングの上側部１６は前方区画２０を含む。区画２０は、前方に面しハウジングの頂部２４に隣接した英数字ディスプレイ２２を含みかつ支持する。ディスプレイは、在来設計のＬＣＤディスプレイである。更に、前方区画２０は、ディスプレイの下に置かれた前方に面する制御キーの複数の（例えば、２つの）列及び制御キーの列の各々のすぐ下に１つずつ置かれた前方に面する複数のトリガ・スイッチを含みかつ支持する。本発明の図示の実施の形態では、垂直に間隔を取った上側制御キー２６ａ及び下側制御キー２６ｂは、ハウジング１２の縦軸１４の左へ間隔を取った制御キーの第１列を構成する。同様に、垂直に間隔を取った上側制御キー２８ａ及び下側制御キー２８ｂは、縦軸１４からの制御キー２６、２６ｂの間隔と実質的に等しい距離だけ、縦軸の右へ間隔を取った制御キーの第２列を構成する。また、トリガ・スイッチ３０は制御キー２６ａ、２６ｂの列の下で軸１４の左に区画２０内で支持されるのに対して、トリガ・スイッチ３２は制御キー２８ａ、２８ｂの第２列の下で軸１４の右に区画２０内で支持される。事実、図示の実施の形態では、トリガ・スイッチ３０の右側及びトリガ・スイッチ３２の左側は、縦軸１４を含む垂直面上に実質的に横たわる。
【００１０】
これに関して、ディスプレイ２２、制御キー２６ａ、２６ｂ及び２８ａ、２８ｂの列、及びトリガ・スイッチ３０、３２は、ハウジング１２の縦軸１４に関して左右対称的であり、かつ以下に説明するようにピペットのユーザがその右手又は左手にピペット１０を握っておりかつディスプレイ２２を眺めている間にユーザの親指に極く近接していることが、本発明の重要な特徴である。
【００１１】
前方区画２０に加えて、ハウジング１２の上側部１６は後方区画３４を含む。図示したように、後方区画３４は、マイクロプロセッサ３８及びハウジング１２内に支持された線形アクチュエータ４１に含まれたステッパ・モータ４０を附勢する交換可能電池３６を含む。
【００１２】
他方、ハウジング１２の下側部１８は、ハウジングの縦軸１４と同軸の垂直に長いハンドル４２を含む。ハンドル４２は、ピペット１０のユーザによる握り用に隣接した左右対称的かつ垂直に延びる前部４４及び後部４６を有する。
【００１３】
図示したように、ハンドル４２の前部４４は、ハウジング１２の上側部１６より前方へ拡がる。前部はまた、ハウジング１２の下端４８まで下向きに垂直に延び、及びピペット先端エジェクタ５０の上側部を内部に含みかつ遮蔽し、エジェクタは前部の頂部５４に置かれた親指操作押しボタン５２を有する。更に、ピペット先端エジェクタ５０は、垂直に運動可能な先端エジェクタ・アーム５６を含み、このアームはハウジング１２の下をかつピペット先端取付け軸５８に沿って垂直に延びてこの軸の下端５９近くで取付け軸を囲む。ピペット先端エジェクタ５０は、周知のＰＩＰＥＴＭＡＮピペットに含まれたような在来設計のものであってよく又は本発明の讓受者に讓受されかつここに引用することによってその内容を本明細書に組み込んである、１９９７年３月２５日に発行された米国特許第５，６１４，１５３号に図示されかつ説明された形を取ってよい。この特許に充分に説明されているように及びＰＩＰＥＴＭＡＮに関して周知であるように、ユーザによって押しボタン５２に加えられる下向き親指力に応答して取付け軸５８から、先端６０のような、ピペット先端を突出させるのが、ピペット先端エジェクタ５０の機能である。
【００１４】
図示したように、ハンドル４２の後部４６は、前部４４から後方へ延びかつハンドルの上端６６の背６４から後方へ延びるホック６２を有する。ホックは、好適には、ピペット・ユーザがその右手又は左手でハンドルを握っている間に、ユーザの人差し指又は中指の上側に係合する下向きに曲がった下側表面６８を含む。これは、ユーザが親指を自由にしたまま親指で左右対称のかつ狭い間隔を取った制御キー（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）、同トリガ・スイッチ（３０、３２）、及び同押しボタン（５０）を所望のいずれかのシーケンスで操作するようにする一方、ユーザが英数字ディスプレイ２２を明瞭に眺めるようにする。というのは、ディスプレイは、制御キー及びトリガ・スイッチの操作に応答するからである。これに関して、ホック６２、ハンドル４２の前部と後部、押しボタン５２及びエジェクタ・アーム５４を含むピペット先端エジェクタ５０は、ハウジングの縦軸１４に関して全て左右対称的である。更に、注意を要するのは、ホック６２の下側表面の最上部７０が押しボタン５２の頂部７２と実質的に同じ水平面に横たわることである。これは、ピペットの取付け軸からピペット先端を突出させようと望むとき、種々の狭い間隔を取った制御キー及びトリガ・スイッチばかりでなく押しボタンを操作するユーザの親指に運動の自由を与えるというように、ハンドル４２を握る際にユーザのその手の位置決めを更に助長する。
【００１５】
これに関して、左側列内の制御キー２６ａは、好適には、操作ピペット・モード制御キーを構成するのに対して、同じ列内の制御キー２６ｂはピペットの操作をリセット又は修正するように設計されている。これについては、全て以下に説明する。
【００１６】
更に、図示のように、制御キーの右縦列内で、制御キー２８ａ、２８ｂは、以下にまた詳細に説明するように、ディスプレイ２２によって表示される数値を制御する。例えば、制御キー２８ａの操作は、ディスプレイ２２上に指示されるピペット１０に対する量設定又は操作速度設定を増すことがある。他方、制御キー２８ｂの操作は、ディスプレイ２２上に指示されたピペット１０に対する量設定又は操作速度設定を減らすことがある。
【００１７】
最後に、以下に更に説明するように、ピペットに対する操作「手動モード」では、トリガ・スイッチ３０、３２のうちの第１ユーザ押しスイッチは吸込み動作又は採取トリガ・スイッチを構成することがあるのに対して、トリガ・スイッチのうちの他のスイッチは放出動作トリガ・スイッチを構成することがある。ピペットの他の全ての操作モードでは、トリガ・スイッチ３０又は３２のどちらかの操作は、ピペットの操作ユーザ選択モードでのその次のプログラム化ステップをトリガすることがある。
【００１８】
更に特に、本発明のピペットの好適実施の形態では、ピペットの内部構造は、重心をハンドル４２内に有するピペットを与える。これは、平衡ピペットを用意し、平衡ピペットは頂部も底も重くなくかつユーザがハンドル上のその握りを解きかつピペットを支持するためにホック４２に頼るとき、望ましくない傾斜を生じない。このような平衡構造は図２に最も明瞭に表してあり、この図は電子ピペットの内部構造を断面で示す。
【００１９】
これに関して、注意を要するのは、ディスプレイ２２がピペット・ハウジング１２の上側部１６の前面を含む表縁（ｂｅｚｅｌ）７６内の上側窓７４のすぐ背後かつ同窓内の止め板のような在来の手段によって固定されていることである。ディスプレイは、前方区画２０を区切るためにハウジング１２の上側部内に垂直に取り付けられた印刷配線板７８に電気的に接続され、前方区画は図示のようにディスプレイ２２、制御キー（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）及びトリガ・スイッチ３０と３２を含む。
【００２０】
制御キー（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）は、在来設計のものであり、かつディスプレイ２２を含む上側窓７４のすぐ下で表縁７６内にある窓８４内の開口８２内で水平チューブ８０によって各々支持されている。チューブ８０は、このチューブの前方に露出した端を押しているユーザの親指がチューブの後端及びそれによって坦持された導体素子を印刷配線板７８に押し当てて印刷配線板７８上に収容されたマイクロプロセッサ３８を作動して、（ｉ）ピペットの操作モードを変化させる又はリセットする、又は（ｉｉ）ユーザ選択操作モードによって取り扱われる液体の量またはこのモードに従うピペットの操作速度のいずれかを変化させる、及び（ｉｉｉ）ディスプレイ２２上の相当する英数字表示を変化させるように、軸方向に運動可能である。特に、吸込み及び放出の容積設定及び速度は、キー２８ａと２８ｂによって制御されかつ制御キー２６ａの操作によって選択された種々のモードでのピペットの操作の修正に反映され、制御キー２６ｂは「リセット・キー」である。
【００２１】
他方、トリガ・スイッチ３０、３２は、マイクロプロセッサと閉路しており（ｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）かつ同時提出特許出願に説明されているように、それらのスイッチのうちの１つの親指操作は吸込みのようなピペットの操作をするというように、ピペットの操作をする一方、トリガ・スイッチ３０、３２のうちの他の親指操作はピペットによる液体の放出のようなピペットの異なった操作をするというように、ベゼル７６に溶接されている又は、そうでなければ、接続されている。
【００２２】
更に、図示したように、電池３６は、ハウジングの上側部１６に含まれた印刷配線板７８と取外し可能ドア８５との間の後方区画３４に含まれている。電池３６は、印刷回路板７８に接続されたパワー・ジャッキを通す電気接続によってマイクロプセッサ３８及びモータ４０を附勢する。モータ４０は、印刷配線板７８の下のピペット１０のハンドル４２に置かれかつハウジング内の背骨支持体８８上の支持リブ８６によって垂直に固定されている。モータ４０は、在来設計のものであってよくかつ、好適には、電池３６で附勢されかつ以下に詳細に説明する方法でマイクロプロセッサ３８によって制御されるステッパ・モータである。
【００２３】
図示したように、出力軸８９は、ステッパ・モータ４０から垂直に延びかつ、モータ内の回転子の回転が、出力軸８９の軸方向運動及びピペット先端取付け軸５６内のピストン９０の相当する軸方向運動を生じるというように、ピストン９０に在来の方法で接続されている。ピペット先端取付け軸５８は、立ち代わって、ハンドル４２の下側端から軸方向に延びるねじ込み継輪９２にねじ込みナット９１によって固定される。ピストン９０は、ばね装荷シール止め９４によってピストンの回りで適当な場所に固定されているピストン・シール９３を通過する（ばねは図の明瞭のために除いてある）。
【００２４】
また図の明瞭のために、図２に示したピペット先端エジェクタ５０では戻しばねが除いてある。戻しばねは、押しボタン５２とロッド９６の反対端に固定されたエジェクタ・アーム５４との間でロッドの回りに延びる。押しボタン５２の下向きの運動は戻しばねによって反対にされ、かつ押しボタンの解放の際、戻しばねが押しボタン及びロッド９６をそれらの最上位置へと戻す。
【００２５】
ピペット１０の操作中、モータ４０の出力軸８９の軸方向運動は、ピペット先端取付け軸５６内でピストン９０の制御された軸方向運動を生じて取付け軸の下端に固定されたピペット先端６０内へ液体を引き込む又はこの先端から液体を放出する。ピペット１０の全操作において、ピペットのユーザは、その右手又は左手にハンドル４２を握ると共にその親指又は中指をホック６２の下に当てる。これは、ユーザの親指を自由にしたまま親指で押しボタン５２、トリガ・スイッチ３０、３２、または制御キー２６ａ、２６ｂ又は２８ａ、２８ｂのいずれかをその望むいずれかのシーケンスで操作するようにする一方、ユーザがディスプレイ２２を明瞭に眺めるようにする。トリガ・スイッチ及び制御キーは、ピペットの縦軸１４に対して左右対称的であって、ユーザの親指、手、又は前腕に応力又はひずみを生じるおそれのある力を加えないでユーザの親指によって容易に操作される。これで、本発明の電子ピペットは、ユーザの親指又は手に疲労又は望ましくないひずみを生じないで、長期間技術者によって研究所内で操作されるようになる。
【００２６】
図３を形成する図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、及び３Ｅに示したように、本発明のピペットに対する電子制御回路は、全体的に１００で指示され、かつ、内部回路部１０２を備えたマイクロプロセッサ３８（図３Ｄ）及び外部支援回路部を基本的に含むものであって、壁電源（ｗａｌｌ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）（外部電源）回路部１０４（図３Ａ）、電池電力管理及び再充電回路部１０６（図３Ａ、３Ｂ、３Ｄ）、外部リセット回路部１０８（図３Ｃ）、ＥＥＰＲＯＭメモリ回路部１１０（図３Ｂ）、基準電圧回路部１１２（図３Ｂ）、外部アナログ・ディジタル（Ａ・Ｄ）変換回路１１４（図３Ａ、３Ｂ、３Ｄ）、ＬＣＤディスプレイ２２（図３Ｄ）、バイアス回路部１１６（図３Ｄ）、及びモータ駆動回路部１１８（図３Ｃ、３Ｅ）を含む。
【００２７】
先に簡単に述べたように、制御回路部１１０は、電池３６又は外部電源３７（図２２）から電力を導出してマイクロプロセッサ３８を附勢し、マイクロプロセッサは、立ち代わって、ディスプレイ２２及び線形アクチュエータ４１に含まれたステッパ・モータ４０の動作を制御する。このような制御は、制御キー２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ（図３Ａにそれぞれ機能スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４として指示されている）、及びトリガ・スイッチ３０、３２（図３ＢにそれぞれＳＷ４、ＳＷ６として指示されている）のユーザ操作に応答し、機能スイッチ及びトリガ・スイッチは後に説明するようにピペット１０用キーボード１２０を定義する。ディスプレイ２２及びステッパ・モータ４０のこのようなマイクロプロセッサ制御は、図４ｂ−１、４ｂ−２、５、６、７ａ〜７ｆ、８、１９に示されたデータのようなマイクロプロセッサ３８内のメモリ内へプログラムされ、かつこれに記憶されたデータのテーブルにまたは図９及び９ａ〜９ｆに示されたデータのいずれかのような図３Ｄに示されたＥＥＰＲＯＭメモリ回路部１１６内へプログラムされ、かつこれに記憶されたデータのテーブルに基づいている。種々の操作ピペット・モードでのマイクロプロセッサ３８の動作は、図１０Ａ〜１６Ｂ及び２１ａ〜ｃに示されたソフトウェア・ルーチン及びソフトウェア・サブルーチンによってまたプログラムされる。
【００２８】
これらに関して、ステッパ・モータ４０は、マイクロプロセッサ３８及びモータ駆動回路部１１８から駆動信号を受信するそれぞれ図３Ｃ及び３Ｅに示された電流受取り巻線Ａ及びＢを含み、モータの回転子を電磁的に駆動して、プランジャに先に述べた縦運動を伝え、プランジャはシリンダ９２（図２）内のピストンを含み、ピペット先端６０（図１）内へ液体を吸い込みかつ先端から液体を放出する。更にこれらに関し、かつ図４、４ａ、４ｂ−１、４ｂ−２、５〜７ｆ、１７〜２１ｃに関して更に詳細に説明するように、マイクロプロセッサ３８内のソフトウェア・プログラムの制御の下に、プランジャ９０の縦運動は、一連のマイクロステップを通してユーザ制御速度による。特に、マイクロプロセッサ３８はステッパ・モータに対する駆動信号を発生するようにプログラムされ、駆動信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であって、ステッパ・モータ運動の速度を決定するためにマイクロプロセッサに含まれた内部メモリに記憶されたデータの第１テーブルからマイクロプロセッサによって導出されたステッパ・モータに対する異なったマイクロステップ位置に相当するデューティ・サイクルを有しかつそのメモリに記憶されたデータの第２テーブルからマイクロプロセッサによって導出された繰返しパターンを有する。
【００２９】
これに関して、マイクロプロセッサ３８は、ＰＷＭ駆動信号がオーバラップしない位相を有し、それによってステッパ・モータ４０の電流受取り巻線Ａ及びＢに印加されるＰＷＭ駆動信号のオーバラップが存在しないように、更にプログラムされる。
【００３０】
（マイクロプロセッサ）
例として、マイクロプロセッサ３８は、図３ＤにＵ１として指定したカルフォルニア、サンタクララ、ＮＥＣ・エレクトロニクス社（ＮＥＣ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ．）によって製造されたμＰＤ７５３０３６なる４ビット単一チップ・マイクロコントローラ（４ Ｂｉｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のような単一チップ・マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを含む。このプロセッサは、１．８Ｖほどの低い電圧及び５．５Ｖほどの高い電圧で動作することができ、かつ１６，３８４×８ビットの内部ＲＯＭ又はＰＲＯＭ、７６８×４ビットの内部ＲＡＭ、１００μＡ未満の待機電流、及び４．０ｍＡ未満の６．００ＭＨｚで動作電流を特徴とする。また、このマイクロプロセッサは、ポートと呼ばれる群に配置された多数の入出力ピンを有する。
【００３１】
電子ピペット１０の機能の多くは、マイクロプロセッサ３８のオンボード（ｏｎ−ｂｏａｄ）又は内部回路部１０２によって取り扱われる。電子ピペット１０の操作に関して最も重要な内部回路を以下に論じる。
【００３２】
（内部回路及びポート）
マイクロプロセッサ３８は、内部リセット回路を具備している。外部リセット回１０８（図３Ｃ）がマイクロプロセッサのＲＥＳＥＴピンを低にさせるとき、又は内部ウォッチドッグ・タイマが時間切れするとき、リセット・シーケンスは開始される。このリセット・シーケンスは、遅延をトリガする。６．００ＭＨｚで、遅延は２１．８ｍｓである。外部リセット線が解放されかつＶCCにもたらされるとき、この遅延は開始する。
【００３３】
マイクロプロセッサ３８はまた、「メイン・システム・クロック（Ｍａｉｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｌｏｃｋ）」及び「サブシステム・クロック（Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ Ｃｌｏｃｋ）」と呼ばれる２つの在来発振回路１２０及び１２２を有する。「メイン・システム・クロック」１２０は、メガヘルツ周波数範囲で動作する高速発振回路である。発振回路１２０は、電力を保存するためにマイクロプロセッサ制御の下で停止させることができる。電力投入の際又はメイン・クロックがプロセッサによって停止させられていた後に再開始されるとき、周波数が安定であると保証されかつプロセッサがインストラクション命令を実際に実行する前に発振器１２０に５．４６ｍｓの遅延がある。インストラクション命令実行時間は、マイクロプロセッサに対するプログラムによって選択された分割比に依存し、かつ０．６７μｓから１０．７μｓの範囲を取ることができる。
【００３４】
「サブシステム・クロック」１２２は、電力保存目的及び時間維持目的のために使用されるように意図された低速クロックである。このクロック用の水晶素子は、３２，７６８Ｈｚのものである。このクロックは、常に活性であるが、しかし非常に僅かの電流（４μＡ）しか使用しない。
【００３５】
水晶素子自体に加えて、２つの小形コンデンサＣ２、Ｃ３及びＣ４、Ｃ５（２２ｐＦ）が各発振器の動作に必要である。更にまた、３００ＫΩ抵抗器Ｒ１３は、サブシステム・クロック１２２の動作に必要である。
【００３６】
いくつかのポートが電子ピペット１０に対して重要な特性を有する。ポート６（Ｐ６０〜Ｐ６３）及び７（Ｐ７０〜Ｐ７３）は、制御キー及びトリガ・スイッチ２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、３０、３２（ＳＷ１〜ＳＷ６）に対する回路を自己バイアスするために使用される。それらの活性化は、関連したマイクロプロセッ入力を地絡させる。更に、ポート６のピン６０及び６１は、以下に説明するように、電圧基準を附勢する。
【００３７】
ポート５（Ｐ５０〜Ｐ５３）は、１３Ｖまでの電圧に耐えることができる開放ドレイン出力である。これは、ＶCCより高い電圧の存在を扱う際に助けになり、かつ以下に説明するように電池充電電力を調整するＵ７として指定された在来のジュアル相補形（Ｄｕａｌ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）ＭＯＳＦＥＴ内のＰチャネルＭＯＳＦＥＴの制御を極めて簡単化する。
【００３８】
ポートＳ（Ｓ１２〜Ｓ３１）は、ディスプレイ２２のＬＣＤセグメントに対する多数の駆動レベルを与える。
【００３９】
ポートＮ（ＡＮ０〜ＡＮ７）は、マイクロプロセッサに含まれた内部アナログ・ディジタル（Ａ・Ｄ）変換器へのアナログ入力である。Ａ・Ｄ変換器は、好適には、内部サンプル・ホールド（ｓａｐｌｅ ａｎｄ ｈｏｌｄ）回路を具備した８ビット逐次近似変換器である。６．００ＭＨｚで、各変換が少なくとも２８μｓかかることになる。変換は、ポートＡＶｒｅｆに現れる基準電圧に対して行われる。この変換基準電圧は、２．５Ｖに固定されたかつＵ２として指定された低ドロップアウト・マイクロパワー３端子基準電圧によって供給される。Ｕ２は、マキシム・インテグレーティッド・プロダクツ（Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から入手可能なＭＡＸ ６１２５であってよい。
【００４０】
内部Ａ・Ｄ変換器は、２つの機能、すなわち、ＶCC接続点電圧を測定すること及び壁接続点（Ｗａｌｌ Ｎｏｄｅ）電圧を測定することを役目とする（図３Ａ）。両方の場合に、内部変換器への入力電圧は、外部Ａ・Ｄ回路部１１４内のＲ３〜Ｒ４及びＲ４〜Ｒ６によって形成される分圧器の作用によって実値の０．４１倍に低められる。６．００ＭＨｚのクロック周波数で、変換は、２８μｓかかることになる。内部Ａ・Ｄ変換器への入力がサンプルかつホールドされるので、信号は全変換期間の間安定である必要はない。しかしながら、ＡＶｒｅｆ入力は、変換全体の間安定でなければならない。Ｃ８は、ディスプイレ２２ＬＣＤバイアス回路部１１６によって発生されるスパイクを非結合にする。
【００４１】
ＳＰＩ（直列（Ｓｅｒｉａｌ））（Ｐ００〜Ｐ０３）ポートは、Ｕ８として指定された直列ＥＥＰＲＯＭメモリをプログラムしかつ読み出すために使用される。このポートは、電子ピペット印刷配線板上の「ＤＯパッド（ＤＯ Ｐａｄ）」入力、ＤＩパッド（ＤＩ Ｐａｄ）」入力、「ＣＬＫパッド（ＣＬＫ ＰＡＤ）」入力が利用されるならば、マイクロプロセッサ３８への通信ポートとしてもまた働く。この直列リンクは、プロセッサへ及びこれからの高速双方向通信を与える。
【００４２】
マイクロプロセッサ３８のＬＣＤ（Ｓ１２〜Ｓ３１及びＣＯＭ０〜ＣＯＭ３）ポートは、メモリに記憶されたセグメント・データをディスプレイ２２のＬＣＤセグメントへ転送する半自律周辺回路である。この回路は、多重化ディスプレイを制御するために必要な多数の電圧を自動的に出力する。利用可能な２０本のセグメント線及び４本の共通線がある。多重化を通して、４つの共通線（ＣＯＭ０〜ＣＯＭ３）は、８０までの個別ＬＣＤセグメントを制御することができる。実多重化回路部の全ては、マイクロプロセッサ３８に含まれている。ディスプレイ上のＬＣＤセグメントを活性化するには、或る１つのビットをメモリに書き込む。操作モードを選択した後、マイクロプロセッサは、在来方法で、実ディスプレイ機能の全てを取り扱う。
【００４３】
ＬＣＤディスプレイに対するバイアス電圧は、内部Ａ・Ｄ変換器に使用される２．５基準電圧を分圧することによるＶＬＣポート（ＶＬＣ０〜ＶＬＣ２）への入力である。
【００４４】
内部Ａ・Ｄ変換器に使用される電圧基準Ｕ２なるＶｒｅｆは、ＬＣＤディスプレイに対するバイアス電圧源としてまた使用される。ＶＬＣ０は、全２．５０ボルト基準信号を受信する。このレベルは、Ｒ１１及びＲ１０によって更に分圧されて、ＶＬＣ１及びＶＬＣ２に対する第２電圧レベル１．２５Ｖを供給する。
【００４５】
（ディスプレイ）
ディスプレイ２２は、合計５７個のアナンシエータ、すなわち、個々にスイッチ可能なセグメントを含む無逆光（ｎｏｎ−ｂａｃｋｌｉｔ）液晶型のディスプレイである。
【００４６】
アナンシエータは、次のように所与の時刻にユニットの状態を記述する。すなわち、
【００４７】
（外部リセット回路部）
マイクロプロセッサ３８に対するリセットは、図３Ｃに示されたリセット回路部１０８によって制御されかつマキシム・インテグレーテッド・プロダクツから入手可能なＭＡＸ８２１ＲＵＳ（Ｕ９）を含むことがある。電力がユニットＵ９に最初に印加されるとき、回路は、電力が２．６３Ｖのしきい電圧に達した後１００ｍｓの間リセットを低（接地）に保持する。所与の時間長の間電力が２．６３Ｖより下へ降下するならば、回路はリセットをまた低く（接地に）する。リセットを開始するために要求される時間は、２．６３Ｖレべルより下の降下の振幅及びいかに長く電力がそのレベルより下に滞在しているかの両方に依存する。供給電流は、２．５μＡである。リセットは、１．０Ｖほどの低い電圧に対しては低く保持されることを保証される。
【００４８】
（ＥＥＰＲＯＭメモリ回路部１１０）
Ｕ８として指定されかつ図３Ｂに示したＥＥＰＲＯＭメモリは、９３ＬＣ５６ＡＳＮのような不揮発性電気的消去可能プログラマブル・メモリである。このメモリは、各８ビットの２５６語を記録するもので、セルフタイム式書込み及び消去サイクルを有しかつ２．０Ｖまで下げて動作することができる。更に、このメモリは、１，０００，０００消去−書込みサイクルを経ることができる。動作中の電流は１ｍＡであるのに対して、待機中の電流は５μＡである。
【００４９】
データは、３線式ＳＰＩ直列リンクを経由してＥＥＰＲＯＭメモリ１１０へ及びこれから転送される。更に、ＣＳピンが具備され、これは活性高（ＨＩＧＨ）である。
【００５０】
電子ピペットの正規操作中、ＥＥＰＲＯＭのプログラミングが要求されないとき、Ｕ８は附勢されない。これは、ＧＮＤ端子、ピンＶSSをＶCC接続点電圧に取ることによって完遂される。情報がＵ８に書き込まれない又はこれから読み出されない正規操作中、Ｕ７ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴは使用可能とされず、マイクロプロセッサのポート・ビットＰ８１は低である。この作用は、Ｕ８に対する電力帰路を否定する。ＳＰＩポートの線Ｐ０３、Ｐ０２、Ｐ０１はＵ８の線の全てを同じ電圧レベルにもたらすために高に保持されねばならないことに、また注意されたい。
【００５１】
ポート・ビットＰ８０は、正規操作中また高に保持するものとする。これは、３つの方法のうちの１つによって完遂することができる。最も好適なのは、その線を３状態（浮動）条件に置きかつＥＥＰＲＯＭ回路部１１０のＲ１にその線をＶCC接続点電圧にまで引き上げさせることである。これに代えて、ポート・ビットＰ８０は、入力にすることができ、かつソフトウェアで使用可能とされる内部プルアップ抵抗器の作用によって受動的に引き上げられる。又は最後に、線Ｐ８０は能動的に高状態へ駆動することができるが、これは３つのオプションのうちで最も望ましさに欠ける。
【００５２】
ＥＥＰＲＯＭを読み出す又は書き込むことが必要になるときは、ポート・ビットＰ８１を高にもたらす。この作用は、Ｕ７内のＮチャネルＭＯＳＦＥＴをターンオンし、Ｕ８上のＶSSピンに対するＧＮＤへの通路を用意する。Ｐ８０が３状態条件にあるならば、この作用は、Ｒ１の作用を通してＣＳ線を低へ引き下げることになる。Ｐ８０が能動的に駆動されるならば、ＶSSピンをＧＮＤに取った後直ちに又は取る前に直ちにＰ８０を低状態にセットするものとする。Ｐ８０が内部プルアップ抵抗器の作用によって受動的に引き上げられるならば、それを直ちに出力にして、かつ低へ駆動するものとする。
【００５３】
Ｕ８のピンＣＳは能動高入力でありかつそれが高である限り、チップは使用可能とされる。いったんチップＵ８が電力投入されかつ安定休止（ｉｄｌｅ）状態にあるならば、ＣＳ線、データ入力（Ｄａｔａ Ｉｎ）線、データ出力（Ｄａｔａ Ｏｕｔ）線、及びクロック（Ｃｌｏｃｋ）線は、そのチップからの読み出し及びチップに書き込むために正規方法で使用することができる。これらの線は、データ伝送用工業標準ＳＰＩプロトコルに従う。
【００５４】
Ｕ８の電力を切る理想的なシーケンスは、Ｐ８０を３状態に置くことである。Ｐ８０をＲ１の作用で低状態に保持するものとする。Ｐ０２及びＰ０１を高にセットするものとする。最後に、Ｐ８１を能動的に低にさせるものとする。Ｕ７内のＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレインの電圧が立ち上がるに連れて、Ｒ１はＣＳをチップ上の線の残りと共に引き上げるはずである。このようにして、ＣＳ線は他の線よりも決して速く立ち上がらず、したがって、ＥＥＰＲＯＭは決して使用可能とされないことになる。
【００５５】
次のパラメータは、在来方法で図３Ａの電池接続器Ｊ３を介してパーソナル・コンピュータ又はワーク・ステーションへの接続を通してＥＥＰＲＯＭメモリＵ８内へ記憶される。
ａ． ＥＥＰＲＯＭデータ・セットのバージョン＃
ｂ． ピペットの全目盛量範囲（２、１０、２０、１００、２００、１０００、２０００μＬ）
ｃ． オフセット・テーブル（全てのモードに使用される同じテーブル）。ＥＥＰＲＯＭメモリの２３０バイトに関する用途。各バイトは、ピペットの量設定に相当しかつ各量におけるオフセットの±２５４マイクロステップを見込む。
ｄ． 多放出残留値
ｅ． 多放出オーバシュート値
ｆ． 多放出オーバシュート休止持続時間
ｇ． ピペット・モード及び多放出モードに対する速度制限。
ｈ． 走行方向を変えるときモータ運動に加えられる（バックラッシュに対する）手動モード・ヒステリシス。
ｉ． トリガ・ダブルクリック最長遅延時間
ｊ． 長いキー押し最短時間。このパラメータは、モード又はリセット・キーが「長い押し（ｌｏｎｇ ｐｒｅｓｓ）」に対して充分に長く押されたかどうか判定するために使用される。
ｋ． 各モードに対して（電力投入の際にセットされた）省略時速度設定。
【００５６】
（モータ駆動回路部１１８）
モータ駆動は、ＳＯＩＣ ８ピン・パッケージ内の４つのＭＭＤＦ２Ｃ０１ＨＤジュアル相補形ＭＯＳＦＥＴ（Ｕ３〜Ｕ６）で構成される。各パッケージは、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴの両方を含む。各ＦＥＴは、１２Ｖまでで２Ａを取り扱うことができる。パッケージの電力消散は、２ワットである。Ｎチャネルについてドレイン・ソース間抵抗（Ｒｄｓ）は０．０４５オーム及びＰチャネルについて０．１８オームである。
【００５７】
これらのＭＯＳＦＥＴは、クラシックなＨブリッジ構成に配置されている。各ＦＥＴは、マイクロプロセッサによって個々に制御される。
【００５８】
リセット状況、電力投入状況、又は吹消し状況中の事故導通を防止するために、各ＰチャネルＦＥＴは、５１ＫΩプルアップ抵抗器によってＶCC接続点電圧へ引き上げられる。
【００５９】
マイクロプロセッサ３８のポート２（Ｐ２０〜Ｐ２３）及び３（Ｐ３０〜Ｐ３３）からの全て８ビットは、相補形ＦＥＴ対Ｕ３〜Ｕ６のゲートに直接接続される。Ｕ３〜Ｕ６は、図３Ｃ及び３Ｅに示したようにステッパ・モータの２つの巻線Ａ及びＢを駆動する２つの全Ｈブリッジ駆動を形成する。この回路は、電流センシング又はモータからの帰還のない簡単なクラッシク回路である。このような簡単な回路は、通常、ステッパ・モータに対する正規全ステップ駆動又は半ステップ駆動に関連している。この回路は、マイクロステッピングに関連しない。なぜならば、この回路は、比較器への帰還を用いた通例のモータ巻線電流センス及びモータ電流にマイクロステップ・コントローラからの制御信号の追跡をさせるパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動を形成する関連回路部を欠くからである。通例のマイクロステップ駆動回路では、ＰＷＭ信号の周波数又は周期は、マイクロステップ・コントローラからのモータ・ステッピング・レートとは非同期である。
【００６０】
ステッパ・モータのマイクロステップ制御は、簡単な全又は半ステッピングにわたることが望ましい。なぜならば、この制御は、モータ位置決めのかなりの微細制御を行うばかりでなくモータを高速でかなり効率的に運転（すなわち、モータへの所与の入力に対してモータからのより多い出力）させるからである。これらの特性の両方共、電池式電子ピペットにとって重要である。
【００６１】
ＰＷＭ周期がステッピング・レートと同期しているならば、モータのマイクロステップ制御は、図３に示した簡単な回路で以て達成される。これは、マイクロプロセッサ３８に２つのＨブリッジへＰＷＭ信号を発生させ、かつ各マイクロステップを整数個のＰＷＭ周期に対応させることによって完遂される。最高モータ速度で、各ＰＷＭ周期は、１つの新マイクロステップに対応することになる。図４は、最高速度（すなわち、ＰＷＭ周期とマイクロステップとの間の１：１の対応）で運転している１７マイクロステップ時間間隔にわたるＨブリッジ・ゲート駆動に対するタイミング線図を示す。各ＰＷＭ周期は、所与のマイクロステップ中のモータ巻線への所望駆動電流に相当して異なったデューティ・サイクルを有する。
【００６２】
マイクロプロセッサ３８は、全ステップを１６マイクロステップに分割する。したがって、電気回転（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｏｔａｔｉｏｎ）の全３６０度（すなわち、４全ステップ）が６４マイクロステップを含む。図４は、最高速度で４５度の電気位置から１３５度の位置へ移行するゲート駆動信号を示す。各モータ巻線へのデューティ・サイクルは、５．６２５度増分で進む正弦関数及び余弦関数に相当する。周期１は、両モータ巻線が等しい電流を受け取る電気回転の４５度に相当する。巻線Ａ、余弦関数はポート２（Ｐ２０からＰ２３）から駆動され、及び巻線Ｂ、正弦関数はポート３（Ｐ３０から３３）から駆動される。両ポートは、４５度及び１３５度で等しいデューティ・サイクルを有する。第１７周期（マイクロステップ）は、１３５度の電気位置に相当する。ＰＷＭ周期は約１８８マイクロ秒に等しく、これは各モータ巻線への約５．３２ｋＨｚのＰＷＭ駆動周波数に相当する。１ＰＷＭ周期が１マイクロステップに相当する最高速度で、ステッピング・レートは、毎秒３３２の全ステップ（５．３２ｋＨｚを１６周期毎全ステップで除したもの）である。
【００６３】
ＰチャネルＦＥＴは、通常、ゲート駆動を低に維持することによってオンに維持される（Ｐ２１、Ｐ２３、Ｐ３１、Ｐ３３）。ＰチャネルＦＥＴがターンオフされる（ゲートが高へ移行する）時間のみが、対応するＮチャネルＦＥＴがターンオンされる（ゲートがＰ２０、Ｐ２２、Ｐ３０、Ｐ３２によって高へ駆動される）ときである。使用されるＦＥＴは低しきい値、高速ＦＥＴであり、それで、小さい保護周波数帯（ｇｕａｒｄ ｂａｎｄ）がＰチャネルＦＥＴの各スイッチング・エッジに加えられて、対応するＮチャネルＦＥＴがターンオンする前にそれらのＰチャネルＦＥＴがオフするのを保証する。これは、スパイクがスイッチング遷移中に相補形ＦＥＴ対を通して流れるのを回避する。周波数保護帯は、図４の第１周期のみを示した図４ａに容易に見ることができる。周期１の始まりに、Ｐ２１は、高に移行してまずＰチャネルＦＥＴをターンオフする。マイクロコントローラ上で約１マシン・サイクル遅れて（２．６７マイクロ秒）、Ｐ２０は高に移行してＮチャネルＦＥＴをターンオンする。約７７マイクロ秒遅れてＰ２０は低へ移行してＮチャネルＦＥＴをターンオフし、それから２．７マイクロ秒の後でＰ２１がＰチャネルＦＥＴをターンしてオンに戻す。巻線Ａの他の側は、Ｐ２３によって駆動されるＰチャネルＦＥＴによって給電レールに接続を維持される。周期１の残りの間に巻線Ａの両側は給電レールに結合を維持されて、巻線に電流が最少限の外部損失で循環できるようになる。
【００６４】
巻線Ｂは巻線Ａと類似の様式でポート３によって駆動されるが、ただし先行技術ＰＷＭ回路から期待されるであろうように「オン」部分が第１周期の始まりではなくて終りにあることを除く。２つの巻線をＰＷＭ周期の異なった端で駆動することの利点は、もし正弦関数のピークＰＷＭデューティ・サイクルが約７０％を超えず、したがって４５度点で正弦及び余弦ＰＷＭデューティ・サイクルが各々５０％を超えないならば、両巻線を同時にオンにするのを回避することが可能であるということである。Ｐチャネル周波数保護帯及びマイクコントローラ処理時間を見込むならば、実用ピーク・デューティ・サイクルは（７０％よりはむしろ）６０％に近く、各巻線に対して４５度点で約４２％のデューティ・サイクルを生じる。６０％未満のＰＷＭピーク・デューティ・サイクルは、両巻線が同時には決してオンでないことを保証する。両巻線を同時にオンにしないことの利点は、それが電源からの電流変動（リプル）を顕著に減少させ、それによって供給電圧リプルを減少させるということである。減少電流リプルのために、電圧リプルを許容限界内に維持するために給電レール上の小さい値のバイパス・コンデンサ（Ｃ１及びＣ６）を使用できるようになる。またもっと厳しい制約は、ユニットを附勢しかつ電池を充電するために使用される壁電源３７（図２２）が電池で厳しい高速電流制限作用２．６Ｃ率（１．０４アンペア）を持つ事実によって起こされる。もしモータが壁電源から１．０４アンペアより多く引き出そうと試みたならば、バイパス・コンデンサ（Ｃ１及びＣ６）のみが電流制限点を超える電流を供給するので供給電圧は急速に降下することになる。この潜在的問題は、両巻線が同時にオンであるのを許さないことによって容易に回避される。
【００６５】
ＰＷＭ周期に同じデューティ・サイクルを繰り返させることによって、すなわち、逐次駆動パルスのデューティ・サイクルのマイクロコントローラ制御によって、モータをかなり低速で運転することができるのは、本発明の好適実施の形態の重要な特徴である。もしマイクロステップ毎にデューティ・サイクルも２つのＰＷＭ周期に使用されたとしたならば、モータ速度は最高速度の２分の１であることになる（すなわち、ＰＷＭ周期とマイクロステップとの間の２：１対応）。もし毎ステップが３ＰＷＭ周期に使用されたとしたならば（３：１比）、モータ速度は最高速度の３分の１であることになる、以下同様。かなり微細な制御には、各々マイクロステップを同じ量だけ繰り返す必要はない。例えば、１６番目毎のマイクロステップを１回繰り返しかつ他の１５マイクロステップは繰り返さないならば、結果の速度は最大速度の９４．１２％（１６／１７）であることになり、同様に、８番目毎のマイクロステップを１回繰り返すならば、結果の速度は再高速度の８８．８９％（８／９）であることになる。１６番目毎のマイクロステップを１回よりも低い頻度で或る１つのマイクロステップを繰り返すことによって最高速度にかなり近い速度をまた得ることができる。１０の異なったピペット速度は、所望のモータ速度を与えるために、基本的に適当な繰り返しパターンを使用する。図５のテーブルは、マイクロプロセッサ・メモリに記憶されている対応テーブルで以て本発明の特徴を示す。
【００６６】
停止から指定ピペッティング速度へ加速されるとき、図７ａ〜７ｂに示したそれと類似の加速度テーブルが使用され、これは、速度が指定運転速度に漸近的に接近するというようにマイクロステップ・デューティ・サイクルがＰＷＭ周期内で繰り返されるパターンを定義する。図６及び図８は、そのデータを示したグラフである。加速度傾斜（減速には逆をたどる）は、加速度を定義しかつ制限する。加速度は、モータが逐次かなり微細な速度変化を行うことによってその最高速度に接近するに従って下げられる。マイクロプロセッサがステッパ・モータの動作にこのような制御を施せるようにデータに対応のテーブルがマイクロプロセッサに記憶されている。
【００６７】
上に概説した簡単化マイクロステップ回路及び方法から得られるモータ電流は、通例の先行技術ＰＷＭ駆動回路におけるように供給電圧に無関係でない。むしろそれは供給電圧依存性である。本発明に使用されるＬｉイオン電池３６からの電池電圧は、電池がほとんど枯渇しているときの３．２ボルトから電池が全容量に充電されているときの４．１ボルトまで変動する。同じ振幅（すなわち、ピーク・デューティ・サイクル）正弦または余弦テーブルがこの電圧範囲全体を通して使用されるならば、モータへの電力はその電圧範囲にわたって電圧比の平方だけ変動することになる（すなわち、３．２ボルトにおけるよりも４．１ボルトにおける方が６４％多い電力）。壁電源から附勢されている間にピペットが使用されるとき、供給電圧は典型的に５．３ボルトであって、これは、同じテーブルが使用されるならば、３．２ボルトに比較してほとんど３倍も多い電力をモータへ供給する。使用されるマイクロコントローラは、先に説明したように、マイクロプロセッサ・アナログ・ディジタル変換器を用いて供給電圧を測定する能力を有する。上の欠点は、供給電圧を異なった範囲に分割しかつ各範囲に対して異なった振幅の正弦または余弦テーブルを使用することによって極めて減らすことができる。これは、異なった範囲に対してモータ電流を正規化することを可能にする。本発明のマイクロプロセッサは、供給電圧を４つの範囲に分裂させるようにプログラムされ、かつ４つの異なった振幅の正弦または余弦テーブルを有し、これらが異なった範囲の間でモータ電流を正規化する。これは、図４ｂ−１及び図４ｂ−２のテーブルに示してあり、かつモータ電流を減少させ、それゆえ全供給電圧範囲にわたって電力変動を遥かに小さい値に減少させる効果を有する。使用される範囲は、３．２００から３．４７６、３，４７６から３．７７５、３．７７５から４．１、及び５．０から５．６である。これは、電池電圧範囲について、ちょうど１つの範囲が使用されるとした場合の電力変動を６４％から３つの範囲が使用される場合の１８％未満に減少させ、第４範囲は壁電流に対して使用される。供給電圧の関数として異なった電力範囲を使用することは、不必要な電池電力消散（ｂａｔｔｅｒｙ ｄｒａｉｎ）を減少させる効果を有し、それによって電池寿命を顕著に延長する。また、壁電源の流出（ｒｕｎｎｉｎｇ ｏｆｆ）のときモータ電力定格を超える可能性を除去する。
【００６８】
（操作ピペット・モード）
本発明の図示の実施の形態において、及び先に説明したように、制御キー２６は、ピペット用キーボード内の「モード」制御キーを含む。「モード（Ｍｏｄｅ）」キーは、３つの操作正規ピペット・モードをくまなくトグル又は回転する。モード・キー用マイクロプロセッサ３８のソフトウェア・ルーチンを図１２に示す（「モード・キー・ルーチン）。図示したように、モード・キー・ルーチン内へのエントリは、マイクロプロセッサ内の内部タイマを開始させる。タイマは、プリセット持続時間をＥＥＰＲＯＭ１１０に記憶している。モード・キーがプリセット持続時間以上に長い時間間隔の間押されるならば、リセット・キーの「長い押し」が起こっておりこれが所与のモードに対するオプション・メニューを活性化し、かつモード・キーを更に押すと所与のモードに対する利用可能オプションをくまなく回転する。他の長い押しは、オプション・メニューを不活性化して、更にモードを選択する押しをしてもよいようにする。
モード：
１． ピペット
２． 手動
３． 多放出
【００６９】
上向き及び下向き「矢印」キー２８ａ、２８ｂは、図１４に示したマイクロプロセッサ・ソフトウェア・ルーチンに従って量又は速度のようないずれかの選択パラメータを編集又は変えるために使用される。
【００７０】
第４キー２６ｂ、「リセット（Ｒｅｓｅｔ）」は、ユニットがその元の位置にあるかどうかに依存して２つの主要な機能を有する。１ピペットが元の位置（すなわち、放出の準備ができている又は多放出モードでその区切りよい量の全てを放出し済みである）にないならば、リセット・キーを押すことが図１３に示したマイクロプロセッサ・ソフトウェア・ルーチンに従ってピペットに放出、吹消しの実行、及び元の位置への復帰を行わせる。装置が元の位置にあり、採取の準備ができているとき、リセット・キー２６ｂは、選択モードで編集することができる種々のパラメータをくまなくトグル又は回転するために使用される。例えば、多放出モードでは、このキーは、区切りのよい量の個数と放出量との間でトグルするために使用されるので、どちらか１つを編集することができる。
【００７１】
ピペット１０に対する次の操作モードの各々で、ピペットは、シリンダ９２内のプランシャ９０に縦運動を伝えるために回転子を電磁的に駆動する電流受取り巻線Ａ及びＢを備えたモータ４０、及びモータに対する駆動信号を発生するようにプログラムされたマイクロプロセッサ３８を含む制御回路１１０を含む。それぞれのこのような操作モードで、制御回路１１０は、ディスプレイ２２、マイクロプロセッサ内に操作ピペット・モード、液体採取量、液体放出、ピペットの操作を制御するピペット操作速度信号とピペット・リセット信号、及びディスプレイ上の英数字ユーザ読取り可能表示を発生するためにマイクロプロセッサに電気的に接続されたユーザ操作可能制御キー２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、データのテーブルを記憶しかつピペットの操作を制御するためにマイクロプロセッサによってアクセス可能かつ使用可能なそのメモリ、制御キーのユーザ操作によって選択されたピペット操作をトリガする少なくとも１つのユーザ操作可能スイッチ３０、３２を含む。それぞれのこのような操作モードで、マイクロプロセッサは、「モード」キーを定義する制御キーのうちの第１キーの逐次ユーザ操作に応答して操作の逐次ユーザ選択モードに順次に入るようにかつ各選択モードでピペットの操作を制御するように、更にプログラムされ、それであるから
（ａ） オプション・キーを定義する制御キーのうちのモード・キー又は他のキーの第２動作は、マイクロプロセッサに選択モードのみに対して第１操作オプションを表示するようにディスプレイを制御させ、
（ｂ） 制御キーのうちの第２キーは「上向き」キーを定義し、その操作はマイクロプロセッサに操作オプションの活性化又は不活性化、或は操作オプションに関連した数値表示について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｃ） 制御キーのうちの第３キーは「下向き」キーを定義し、その操作は、マイクロプロセッサに操作オプションの活性化又は不活性化、或は数値表示について減る値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｄ） トリガ・スイッチのその後のユーザ操作は、先端内へ液体を採取する上向き方向に、次いで先端から液体を放出する下向き方向に、操作オプションによって拡大された選択モードでプランシャを駆動するようにモータを作動する。
【００７２】
また、マイクロプロセッサは、各選択モードで、オプション・キーの逐次ユーザ操作がマイクロプロセッサに選択モードのみに対して、逐次操作オプションを順次表示するようにディスプレイを制御させ、各オプションは制御可能で上の（ｂ）及び（ｃ）に従うように、更にプログラムされる。なお更に、マイクロプロセッサ３８は、モード・キーがモード・キーの瞬時押しよりも長い時間間隔の間のモード・キーの初期持続押しとこれに続くモード・キーの逐次瞬時押しに応答して逐次操作オプション間をステップするオプション・キーとして機能するように、好適には、プログラムされる。また、マイクロプロセッサ３８は、ディスプレイが操作オプションを出る一方、「リセット」キーを定義する制御キーのうちの第４キーのユーザ操作またはモード・キーのうちのいずれかのその後の持続押しに応答して選択モードに留まっているように、好適には、プログラムされる。
【００７３】
なお更に、マイクロプロセッサ３８は、リセット・キーの瞬時押しよりも長い時間間隔の間のリセット・キーの初期持続押しに応答してリセット・キーがディスプレイ内の表示パラメータを零と読み出すように、好適には、更にプログラムされ、及びピペット先端から流体を吹くようにシリンダ内のプランジャを駆動するためにリセット・キーの瞬時ユーザ操作に応答して「吹消し」操作に入るように、更にプログラムされる。また、マイクロプロセッサ３８は、リセット・キーの各逐次瞬時ユーザ操作がマイクロプロセッサに上向き又は下向きキーのユーザ操作による編集用複数の逐次操作パラメータのうちの異なった１つを順次に表示するようにディスプレイ２２を制御させるように、好適には、更にプログラムされ、及び、ピペット操作選択モードでピペットの操作の逐次サイクルの間異なった表示をピペット・ユーザに明瞭に表示するようにディスプレイをカウントしかつ制御し、それによって、ユーザがピペット操作のいずかの周期に対するピペットの操作サイクルを決定できるように、更にプログラムされる。
【００７４】
以下に説明するように、ピペット１０の操作モードのうちの１つは手動モードである。そのモードでは、ピペットは、制御キーのユーザ操作によって選択されたピペット操作をトリガするために２つのユーザ操作可能スイッチ（３０、３２）を利用する。手動モードでは、マイクロプロセッサ３８は、モード・キーのユーザ操作によって選択された操作の手動モードに入りかつ手動モードでピペットの操作を制御するように、更にプログラムされ、それであるから
（ａ） ユーザによって操作されたトリガ・スイッチのうちの第１スイッチは「上向き」トリガを定義し、その作動はマイクロプロセッサに先端内へ液体を採取する上向き方向にプランジャを駆動するようにモータを制御させ、かつ
（ｂ） ユーザによって操作されたトリガ・スイッチのうちの第２スイッチは「下向き」トリガを定義し、その作動はマイクロプロセッサに先端から液体を放出する下向き方向にプランジャを駆動するようにモータを制御させ、かつ先端内の液体の量を指示するようにディスプレイを制御させる。更に、手動モードでは、マイクロプロセッサ３８は、ピペットの操作を制御するために更にプログラムされ、それであるから、プランジャを液体の吸込み又は採取を開始しようと準備している場所に置いた元の位置にある間にディスプレイは、採取することのできる最大量を表示し、及び、
（ａ） 「上向き」キーは、マイクロプロセッサに、「上向き」キーがユーザによって操作されるに連れて、先端によって採取される液体の選択最大量について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｂ） 「下向き」キーは、マイクロプロセッサに先端によって採取される液体の選択最大量について減る値を指示するようにディスプレイを制御させる。なお更に、手動モードで、マイクロプロセッサ３８は、それぞれ上向きトリガ及び下向きトリガがユーザによって操作されるに連れて液体の採取及び放出の速度を高めるように、更にプログラムされる。
【００７５】
以下に説明するように、手動モードで、マイクロプロセッサ３８によってアクセス可能なメモリに記憶されたデータのテーブルのうちの１つは、ピペットによる液体の採取及び放出に関連した液体量誤りを減少させるためにピペットと関連した最大採取量に対する補正率を含み、かつ補正率は量誤りを補正するためにモータの採取運動及び放出運動に加えられる。更に、手動モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペット操作手動モードでのピペットの操作の逐次サイクルの間ピペット・ユーザに異なった表示を明瞭に表示し、それによってユーザがピペット操作のいずれかの周期に対するピペットの操作サイクルを決定できるようにディスプレイをカウントしかつ制御するように、更にプログラムされる。
【００７６】
以下に更に詳細に説明するように、ピペット１０に対する操作ピペット・モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペットの操作を制御するように、更にプログラムされ、したがって
（ａ） 「上向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって採取される液体の選択量について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｂ） 「下向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって採取される液体の選択量について減る値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｃ） トリガ・スイッチのうちのいずれかの第１ユーザ操作は、先端内へ液体の選択量を採取するために上向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動し、かつ
（ｄ） トリガ・スイッチのうちのいずれかの第２ユーザ操作は、先端から液体の選択量を放出するために下向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動する。更に、ピペット・モードで、メモリに記憶されたデータのテーブルのうちの１つは、制御キーのユーザ操作によって選択された操作速度設定に従ってモータの動作速度を制御する線形アクチュエータに印加される駆動信号を制御するインストラクション命令を含み、及びメモリに記憶されたデータのテーブルのうちの他のテーブルは、ピペットによる液体の採取及び放出に関連した液体量誤りを制御しかつ除去するために制御キーのユーザ操作によって選択された液体採取量の種々に対する補正率を含む。手動モードのように、ピペット・モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペット・モードでピペットの操作の逐次サイクルの間異なった表示をピペット・ユーザに明瞭に表示するようにディスプレイをカウントしかつ制御し、それによって、ユーザがピペット操作のいずかの周期に対するピペットの操作サイクルを決定できるように、プログラムされる。ピペット・モードに独特に、マイクロプロセッサ３８は、（ｉ）液体の選択量を放出するためにプランジャが元の位置に接近する際トリガ・スイッチのうちの１つのユーザ操作に応答してプランジャが元の位置に達するとき液体の第２選択量を採取し、かつ（ｉｉ）液体の第２選択量を放出し及び液体の選択量と混合するように、更にプログラムされる。
【００７７】
以下に更に詳細に説明するように、操作多放出モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペットの操作を制御するために、更にプログラムされ、それであるから
（ａ） 「上向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって放出される液体の選択量について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｂ） 「下向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって放出される液体の選択量について減る値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｃ） 制御キーのうちの第３キーは「リセット」キーを定義し、その作動はマイクロプロセッサにピペットが放出することができる選択量の液体の区切りよい量の個数に相当する数を指示するようにディスプレイを制御させ、この数は「上向き」キー及び「下向き」キーの操作によって調節可能であり、かつ
（ｄ） 以下に「多放出モード」について説明すると、トリガ・スイッチのうちのいずれかの第１ユーザ操作は、区切りよい量の数の選択量倍に等しい量を超える液体の量をピペット先端内へ採取するために上向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動し、かつ
（ｅ） トリガ・スイッチのうちのいずれかの第２ユーザ操作は、先端から液体の選択量を放出するために下向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動し、これは前記個数の約数がピペットによって放出されるまでトリガ・スイッチのいずれかの各第２動作に対して繰り返される。手動モード及びピペット・モードでのように、多放出モードで、メモリに記憶されデータのテーブルのうちの１つは、制御キーのユーザ操作によって選択された操作速度設定に従ってモータの動作速度を制御する線形アクチュエータに印加される駆動信号を制御するインストラクション命令を含み、及びメモリに記憶されたデータのテーブルのうちの他のテーブルは、ピペットによる液体の採取及び放出に関連した液体量誤りを制御しかつ除去するために制御キーのユーザ操作によって選択された液体採取量の種々に対する補正率を含む。更に、多放出モードで、マイクロプロセッサ３８は、「吹消し」モードに入るためにモータを制御するように更にプログラムされ、吹消しモードで、モータは、プランジャがプランジャに対する元の位置に達した後先端内に残留している液体を吹き消すように元の位置を超えてプランジャを駆動する。
【００７８】
（ピペット・モード）
ピペット・モードは、図１１Ａ及び１１Ｂのソフトウェア流れ図に示されかつディスプレイ２２上の点灯「ピペット（Ｐｉｐｅｔ）」アナンシエータによって指示される。上向き及び下向き矢印キー２８ａ及び２８ｂは、量を変えるために使用される。矢印キーは、ピペットがオンしている「採取」アナンシエータによって指示されたその元の位置にあるときに限り能動的である。トリガ・キー３０又は３２のどちらかが押されると、ピペットは速度設定に相当するモータ速度で指示された量を吸い込む。図１１Ａのソフトウェア流れ図に指示したように、ピペット１０がそのピペット・モードにあるとき、トリガ・スイッチ（３０、３２）の活性化による液体のユーザ選択量の各採取は、補正しなければ選択量よりも少ない吸込み量を生じることになる流体効果（ｆｌｕｉｄ ｅｆｆｅｃｔ）を補正するためにモータ運動にオフセットを加える。このような誤りは図９の下側曲線によって示されるのに対して、各選択量に対する補正率は図９の上側曲線によって示される。図９ａ〜９ｆは、ピペット１０に対する種々のユーザ選択又は「設定」量に対するこのような補正率のテーブルを図表形式で示す。このようなデータのテーブルは、ＥＥＰＲＯＭメモリＵ８に記憶され、かつモータ４０の巻線Ａ及びＢへの駆動信号を含むパルスの列にマイクロステップとしてパルスを加えるためにマイクロプロセッサ３８によってアクセスされる。この結果、液体の選択量を先端６０内に引き込むためにシリンダ内のプランジャ９０の縦運動にオフセットを加える。
【００７９】
吸込みの完了で、放出アナンシエータがターンオンすると同時に採取アナンシエータがターンオフする。どちらかのトリガが押されると、ピペットは速度設定に従う速度でその全量を放出し、吹消しストロークを通して吹消しの底まで行き、そこで１秒休止し、それから元の位置へ復帰する。ピペットは、吹消しストロークに入る前に、速度設定によって決定された時間間隔（一般に、速度が遅いほど長い）の間休止することになる。ピペットが吹消しの底に達するときトリガが押し下げられるならば、ピペットは、トリガが解放されるまで吹消しの底に滞在する。
【００８０】
図１２に示したように、モード・キーが長持続時間（１秒を超える）の間押されると、ピペット・モードに対するオプション・メニューは活性化される。表示された第１項目は、オション・メニューの先行アクセスから表示された最終項目であることになる（速度は初期化後省略時オプションである）。モード・キーの逐次正規押しは、下にリストしたピペット・モードに対する利用可能オプションをくまなくトグルすることになる。すなわち、
ａ． Ｓｐｅｅｄ
ｂ． ＆ Ｍｉｘ
ｃ． Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ
【００８１】
速度が選択されると、「Ｓｐｅｅｄ」アナンシエータは点灯しかつ速度設定は量表示の第１数字でフラッシュすることになる。上向きまたは下向きのいずれかの矢印キーは、速度設定を変えるために使用することができる。速度設定は、各モードに対して一意である。初期電力投入の際に選択される省略時設定は、何をＥＥＰＲＯＭ Ｕ８内へプログラムするかによって決定される。これは、典型的に、ピペット・モード及び多放出モードに利用可能である最高速度であり、及び手動モードに利用可能な中速度であることになる。選択可能速度は、１から１０の番号を付けられることになる。次の表は、各操作モードに対する速度設定に要する時間を指示する。
【００８２】
【表１】
【００８３】
【表２】
【００８４】
どちらかのトリガの押しの結果、選択速度でピペット・モード量を採取しかつオプション・メニューを出ることになる。モード・キーの長い押し又はリセット・キーの押しの結果、オプション・メニューを出ることになる。モード・キーの正規押しは、混合オプションにトグルすることになる。
【００８５】
図１５のソフトウェア流れ図に示したように、混合オプションがオプション・メニューで選択されると、「＆ Ｍｉｘ」アナンシエータは点灯しかつ量数字表示は「ＯＦＦ」又は「Ｏｎ」を読み出すことになる。上向きまたは下向きのいずれかの矢印キーは、混合オプションをどちらかの状態にセットするために使用することができる。混合オプションがオンのままのとき、「＆ Ｍｉｘ」アナンシエータはオプション・メニューを出るときまたオンのままである。
【００８６】
混合オプションがオンでの操作は、混合を放出サイクルの完了で遂行することができることを除いて、混合オプションがオフのときと類似している。
【００８７】
混合は、次のように起こることになる。すなわち、
１． ピストンが元の位置に近いときトリガが押し下げられるならば混合サイクル（元の位置から混合量を吸い込みかつ元の位置へ復帰する）が遂行されることになる。
２． ピストンが元の位置に近くかつトリガが押し下げられなくなるまで追加混合サイクルが起こることになる。
３． 中速ストロークでのトリガの上げ及び再押し下げは、元の位置の近くにあるときトリガが押し下げられる限り効果がないことになる。
４． （ピペッティング・ストローク又は混合サイクルのどちらかの後）ピストンが元の位置に近づいている際かつトリガが押し下げられないならば、ピペットは休止し、吹消しストロークが遂行され、ピペットは吹消しの底で休止し、それからホーム位置に復帰することになる（サイクルの終端）。したがって、もしもユーザが望むならば、混合オプションがオンでの操作の間に混合をスキップすることができる。
５． 「採取」及び「放出」ＬＣＤアナンシエータは、混合サイクルの各相当する部分の間活性化されることになる。（すなわち、吸込み中の採取及び放出中の分散）。
【００８８】
ピペット１０に対する混合量（混合サイクル中に吸い込まれかつ放出された量）は、ピペットされる設定量と常に同じである。混合速度は、速度設定モードでプログラムされたのと同じモータ速度であることになる。
【００８９】
Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒがピペット・モード・オプション・メニューから選択されるとき、数字表示は「ＣＣ ＯＦＦ」又は「ＣＣ ＯＮ」のどちらかを読み出す。上向きまたは下向きのいずれいかのキーは、２つの状態の間でトグルするために使用することができる。Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒがオンでオプション・メニューを出るとき、量表示の左の２つの数字は、サイクル・カウントを指示することになる。初期的にカウントは、００を読み出すことになる。ピペット・サイクルを完了する都度、カウンタは１だけ増分することになる。カウントが９９に達すると、それは００へロール・オーバすることになる。
【００９０】
サイクル・カウンタが能動的であるとき、元の位置にある間にリセット・キーを押すと、サイクル・カウンタ・カウント又は採取量を交互に選択することになる。上向きまたは下向きのいずれかの矢印キーは、選択パラメータをいずれかの設定へ編集することができる。リセット・キーの長持続時間押しは、サイクル・カウンタを零にする敏速な方法である。
【００９１】
次は、ピペット・モードでのキー押しの作用の要約である。
元の位置で、
採取の後、
【００９２】
（手動モード）
手動モードに対するマイクロプロセッサ３８ソフトウェア流れ図を図１０Ａ及び１０Ｂに示す。手動モードで、小さい量（「採取制限」）がセットされていなければ、表示された量は、省略時（全目盛）量である。これは、採取することができる液体の最大量を決定する。
【００９３】
手動モードに入る際に押された第１トリガ（３０又は３２）は、省略時によって「上向き」トリガになりかつ他は「下向き」トリガになる。
【００９４】
「上向き」トリガを押すと、ディスプレイに最大採取制限を表示することを停止させかつ液体の採取を最初は遅く、次いで速くまた速くなる速度で開始する。ディスプレイは、それまで採取された液の量を表示する。最高速度は、図１３及び１４に示したルーチンに従って先に説明したように速度オプションの使用によって選択された設定速度によって制御される。
【００９５】
「上向き」キーを放すと、モータを停止させる。その同じトリガを再び押すならば、そのトリガは、採取を、上のように、最初は遅く、次いで速くまた速くなる速度で続ける。それゆえ、採取が最高速度へ立ち上がる前にトリガを繰り返し押しかつ解放することによって、液体の採取の非常に微細な制御を達成することができる。
【００９６】
ディスプレイは、元の位置からの合計液体採取を示し続ける。リセット・ボタンが長持続時間押されるならば、ディスプレイは零にリセットされ、かつディスプレイは、次いで、それがリセットされた後に、（どのトリガが次に押されるかに依存して）採取された又は放出された量を指示することになる。リセット・ボタンが正規持続時間押されるならば、ユニットは、放出し、「吹き消し」を通り、吹消しの底で休止し、元の位置に復帰し、かつ表示された量は最新にセットされた採取制限に戻る。
【００９７】
「下向き」キーを押すと、上のように、最初は遅く、次いで、速くまた速くなる速度で液体を放出させる。採取から分散への変化が起こる（又はこの逆が起こる）とき常に、モータ運動が流体及び機械バックラッシュ効果をオフセットするようにオフセット・ステップが加えられる。オフセット・ステップの数は、器械の容量範囲に依存しかつＥＥＰＲＯＭメモリＵ８にマイクロプロセッサ・アクセス可能データとして記憶される。これは、補正率テーブルに加えて、操作ピペット・モードに対する流体効果補正に関して参照されるデータである。
【００９８】
放出する間に、ディスプレイがリセットされていなければ、ディスプレイは、（元の位置から採取された）先端内の液体の量を指示するように減分する。これは、オーバシュートし、次いで所望量へ復帰してよいようにする。
【００９９】
もしディスプレイが（リセット・ボタンを長持続時間の間押すことによって）リセットされているならば、ディスプレイは、その後は、その時点から採取した液体の量を正の数として、又はその時点から放出した量を負の数として指示する。最も右の区切よい量の中央横棒は「マイナス」記号である。上に注意したように、モータ方向にいずれかの変化があると、オフセット・ステップの適正量がその量範囲に対して加えられる。
【０１００】
放出トリガの連続押しは、「元の」位置に達するまで液体を放出させることになる。この時点で、モータは停止することになる。これは、ユーザが偶発的に吹消しに入るのを防止し、かつ程よく手動ピペットの操作による（ユーザは手動で混合をすることもできる等）。元の位置で、放出トリガの「ダブル・クリック」は、ユニットに吹き消しさせかつ元の位置に復帰させる。
【０１０１】
（手動モード・オプション）
モード・キーの長持続時間押しで以てオプション・メニューを活性化する際、次のオプションは、正規持続時間モード・キー押しで以て選択するとができる。すなわち、
ａ． 速度
ｂ． サイクル・カウンタ
これらのオプションは、操作ピペット・モードの下に説明したように編集することができる。
【０１０２】
手動モードでのキー押しの作用の要約は、次の通り。
元の位置で、
採取の後、
【０１０３】
（多放出モード）
ピペット操作の多放出モードに対するマイクロプロセッサ３８ソフトウェア流れ図を図１６Ａ及び１６Ｂに示す。モード・キーを活性化することによってこのモードにトグルするとき、放出量は、能動的でありかつ矢印キー２８ａ、２８ｂで以て編集することができる。ユニットが「元の位置」にいるときばかりでなくユニットが放出を待機している間に放出量を変えることができる。放出量を変えるとき、区切りよい量の個数を再計算し、かつ「Ｘ」記号に隣接した２つの小さい専用数字でディスプレイ２２上に表示する。ピペットが「元の位置」にあるならば、区切りよい量の個数をそれが取り得る最大数であるように、かつなお充分に大きい残留量を持つように（すなわち、最大目盛採取）計算する。残留量は、ＥＥＰＲＯＭメモリＵ８に記憶されているから、それを容易に計算できる。放出している間に放出量値を変えるならば、区切りよい量の個数「Ｘ」を先端内の在留約数を表するように再計算する（残留約数については放出量は不変のままであると仮定する）。放出段階にある間（先端にある残留量の制限内で）量を休止点のいずれかでかつ全てで変えることができる。各放出量を分散した後に区切りよい量の個数は１つだけ減分しそれであるからディスプレイはいくつの区切りよい量が先端に残留しているかを常に示す。「Ｘ」が零に達すると、ディスプレイは、「リセット」記号をフラッシュしてユーザに「リセット」キーを押すように喚起する。
【０１０４】
ユーザが先端内に全目盛負荷を吸い込むのを欲しないならば、採取前にまだ「元の位置」にある間にユーザは、区切りよい量の計算した個数を減らすことができる。これを行うために、ユーザは「リセット」キーを押し、これが編集するために区切りよい量のフィールドを活性化する。区切りよい量の個数数字及び「Ｘ」記号は、フラッシュして矢印キーが区切りよい量の個数を変えることになる旨を指示する。「リセット」キーが押されるか又はトリガが押されるかどちらかが行われるまで、区切りよい量の個数フィールドは活性化されたままであり、どちらの場合にも放出量は活性化する（しかし、トリガが押されたならば、液体はまた吸い込まれる）。「元の」位置にあるとき、「リセット」キーを押すと、放出量と約数の個数フィールドを交互に活性化する。「Ｘ」値を省略時計算から減らしてあるならば、ユーザがその値を再び変えるか又は放出量を変えるまでその値は不変のままである。モードを変え（又はリセットを押し）ても設定を変えることはない。多放出モードでの放出量を変えるときは常に、新全目盛「Ｘ」値を自動的に計算することになる。
【０１０５】
図１６Ａに示したように、上に説明したように矢印キー及びリセット・キーの活性化によってピペットをプリセットしてあり、かつ先に説明した矢印キー・ルーチン及びリセット・キー・ルーチンを使用するとき、ユーザは、トリガ・スイッチ（３０、３２）のうちの１つを活性化する。プリセッティングが記憶されてある間、マイクロプロセッサ３８は、モータ４０を制御して、区切りよい量の個数倍した量（選択合計量）に等しい量を超える液体の量を先端６０内へ採取する。モータは、逆転して液体のいくらかを分散して先端に液体の正しい選択合計量及び残留量を残す。その時点で、もしそう望むならば、区切りよい量を修正するために矢印キーを活性化することができ、これに伴って区切りよい量の個数についてのいずれかの必要なマイクロプロセッサ再計算が行われる。リセット・キー２６ｂの活性化は、ピペットにその多モード操作を無効にして先端内の全液体を放出させる。
【０１０６】
しかしながら、トリガ・スイッチのうちの１つの活性化に応答して、ピペットは図１Ｂに示したマイクロプロセッサ制御放出ルーチンに入り、これと共に、マイクロプロセッサは、ピペット操作ピペット・モードについて説明した図９及び９ａ〜９ｆの補正曲線及びテーブルに類似した補正データのようなＥＥＰＲＯＭメモリＵ８に記憶されたデータに従うオフセット補正を導入する。この操作は、全ての区切りよい量が放出されるまでトリガ・スイッチのそれぞれのその後の活性化について繰り返される。その時点で、リセット・キーの活性化又はトリガ・スイッチのダブルクリックのどちらかは、マイクロプロセッサにモータを吹消しルーチンに入るように駆動させ、このルーチンでプランジャ９０は「元の位置」を過ぎて駆動されて先端から全ての残留液体を吹き、それからプランジャは「元の位置」に復帰させられ、かつプリセッティングが回復されて、ピペットを第２多放出操作に対して準備させる。
【０１０７】
多放出モードで、オプション・メニュー上の唯一のオプションは速度設定であって、これは先に説明した方法で操作する。
【０１０８】
したがって、要約すると、
元の位置で、
採取の後、
最終の区切りよい量が放出されており（かつユーザがリセットするようにプロンプトされる）とき、
ピペットが３低電池状態のいずれかにあることを指示するために表示される。それはフラッシュしない。というのは、フラッシュすると、ピペットが充電中のとき発光ボルトがフラッシュすることがあればそれと混同される潜在性があるからである。
【０１０９】
（電池電力管理及び再充電回路部１０６）
ピペット１０に入れる電池３６は、４００ｍＡ時間定格を有するリチウムイオン電池である。それゆえ、電池への平均充電電流は、電池への潜在的損傷を回避するために最大４００ｍＡ（すなわち、１Ｃ率）に制限されるものとする。モータ４０は、動作中８００ｍＡより大きい最大電流を引き出す。ピペット１０は電池をこの装置に設置しないで壁電源３７（図２２）からで操作できることが望まれるから、壁電源は、リプルを起こす過電圧を生じないでｍＡよりも多く供給する能力がなければならない。壁電源をピペット１０にプラグ接続しているときピペットに設置した電池を充電するために同じ壁電源を使用することがまた望まれる。更に、図２２に示したように、オプショナル充電スタンド（図示してない）であって、２つ又は３つのピペット（１０、１０’）を格納し、かつこの充電スタンドに置かれ充電される必要のある電池を備えたいずれかのピペットを自動的に充電するために使用することができる充電スタンドを充電するために同じ壁電源３７を使用することが望まれる。
【０１１０】
ピペット内の利用可能な小さな空間は、モータがピペットの操作中に消散するもの以外にピペット内で起こるいずれかの顕著な熱消散を見込んでいない。
【０１１１】
壁電源からの利用可能な電流は、電池に許される最大充電電流よりも相当に大きい。充電電流を制限するために使用されることがある通例の方法は、電池を充電する間に１Ｃ率（４００ｍＡ）に電流を制限するために壁電源と電池との間に線形電流源を置くことである。しかしながら、このような回路はピペット内に位置させる必要があろうし、それでその回路は電池を充電中であるときに限り電流を制限しかつモータを電池なしで使用中であるとき電流を制限しないことが保証され得よう。典型的に、このような回路は、それの両端間に２から３ボルトの電圧降下を有し、かつそれを通して４００ｍＡを流すことで以て約１ワットの電力消散を生じることになる。電池を１時間まで充電中である間に１ワットの熱をピペット電子部に消散することは、電子ピペットの寸法を持つコンパクト・ピペット内の利用可能な空間よりも大きなヒート・シンクを要求するであろう。更に、熱は、ピペット本体及び電池の温度を望ましくないレベルへ上げるであろう。
【０１１２】
しかしながら、本発明のピペット１０では、上に説明した線形電流制限回路に関連した熱消散問題を克服するために、スイッチング回路が使用される。このスイッチング回路は、ピペット内のマイクロプロセッサのポートＰ５０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）スイッチ制御信号による「オン」時間対「オフ」時間に基づいて制御されるＵ７内ＰチャネルＦＥＴを含む。壁電源３７からの電流制限にＰＭＷ信号のデューティ・サイクルを乗じたものは、電池への平均充電電流を表す。ＰＷＭスイッチ制御信号が充分に高いならば、壁電源から電池への電流の「オン」パルスは充分に短い持続時間のものであり、それであるからピーク振幅は電池によって平均される「オン」時間と「オフ」時間の平均ほど重要でないことになる。本発明のピペットに使用されるリチウムイオン３６電池は、電池が偶発的に過充電されるならば電池を開放する（切る）保護回路を組み込んでいる。電池３６内の組込み保護回路は、リチウムイオン電池に標準的であって、過電圧及び過充電電流ばかりでなく過電流負荷条件及び不足電圧条件に対して保護するやや複雑な回路である。ピペット１０に使用される電池に出入するピーク電流は、組込み保護回路の引外しがなければ約２Ａを超えることはできない。壁電源ＦＥＴ（Ｕ７内のＰチャネルＦＥＴ）がターンオンされるとき、電流制限がその定格値（すなわち、１．０４Ａ）で直ちに行われる結果壁電源から直ちに電圧降下を生じて電池を大きな電流スパイクに晒さないように、壁電源は、充分に高速な電流制限を持たなければならない。商用的に入手可能な電流制限付き壁電源は、一般にそれらの出力を充分高速に制限しない。ほとんどのオフ・ザ・シェルフ（ｏｆｆ ｔｈｅ ｓｈｅｌｆ）電源は、それらの回路に比較的大形のフィルタ・コンデンサを有するものであって、負荷（電池）が電源出力上で突然スイッチされるとき大きな電流スパイクを生じる。大きな電流スパイクは、最長１ミリ秒程度の間には電流制限値に降下しないことがある。このような電源は、電池を充電するＰＷＭ制御スイッチ内の使用に許容不能である。
【０１１３】
したがって、ピペット１０に使用される壁電源３７は、公称１．０４Ａで高速電流制限を有するように、かつ電池がＵ７内のＰチャネルＦＥＴ（図３Ａ）を含む１ｋＨｚの繰返し数（ｒａｔｅ）ＰＷＭ制御スイッチ（ＰＷＭスイッチ）によって充電されるとき電流オーバシュートを生じないように設計される。１Ｃ率で充電するとき、電池が４００ｍＡのちょうど下の平均充電電流を見るというように、ＰＷＭデューティ・サイクルを約３６％「オン」時間（３６０μｓオンかつ６４０μｓオフにセットする。調整壁電源電圧は、公称５．６ボルトである。無負荷電池電圧は、４．１ボルト以下である。したがって、ＰＷＭスイッチをターン「オン」するとき、（壁接続点で測定された）壁電源電圧は、電池電圧にＰＷＭスイッチ及びダイオードＤ１上の降下ばかりでなく充電電流に因る電池の内部抵抗上の電圧降下を加えたものに降下することになる。図３Ａの壁接続点で測定された壁電源電圧及びポートＡＮ２でのマイクロプロセッサ３８の入力は、全て一緒にして、ＰＷＭスイッチをターンオンするときの無負荷電池電圧より典型的に約０．４から０．５ボルト高い。図３Ａ、３Ｂ、３Ｄに示したように、測定された電池電圧は、ポートＡＮ０でのマイクロプロセッサへの入力である。ＰＷＭスイッチをターン「オフ」するとき、壁電源電圧は、直ちに調整５．６ボルトに復帰する。電池を１Ｃ率で充電中のとき、壁接続点（ポートＡＮ２）の電圧は、図１７に示したもののように見えることになる。ＰHは調整電圧（典型的に５．６ボルト）でありかつＰLは電池を充電中のとき典型的に３．４から４．６ボルトであり、これは３．０から４．１ボルトの無負荷電池電圧に相当する。
【００１１４】
再充電可能リチウムイオン電池の製造者は、一般に、Ｃ／１０率の事前充電電流で３．０ボルトより下である単一４．１ボルト・セル電池（ｃｅｌｌ ｂａｔｔｅｒｙ）を推奨する。３．０Ｖより上しかし４．１ボルトより下で、この電池は、１Ｃ率を超えない電流で充電することができる。（充電電流で測定された）４．１ボルトで、電圧が４．１ボルトを超えないというように電流を除々に減少させるものとする。これは、充電の定電圧段階（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｐｈａｓｅ）として知られている。この電圧制限を所与の量だけ超えるならば、組込み保護回路部が電池を開路することになる。充電率がＣ／１０からＣ／２０率に降下するか又は４時間の充電が経過するか、どちらかが早く起こるまで、定電圧充電段階を継続するものとする。最終充電電圧制限（４．１ボルト）は、約１パーセントの正確さで以て決定される必要がある。壁電源をこの電圧及び精度に調整することは、不必要な出費を加えることにもなる。
【０１１５】
先に説明したように、ピペット１０内のマイクロプロセッサ３８は、Ａ・Ｄ変換器を組み込まれており、この変換器は要求１パーセントの正確さを持つ精密電圧基準としてＵ２を使用する。オンボードＡ・Ｄ変換器を使用することによって、壁電源３７は、電池を充電するために必要であるよりも高い電圧を供給することができ、かつ４．１ボルト充電制限はマイクロコントローラ及びそのＡ・Ｄ変換器によって監視され制御される。
【０１１６】
特に、マイクロプロセッサ３８は、小さい充電電流にスイッチするとき決定するために、多数の電圧しきい値を使用することによって、アナログ定電圧充電段階をシミュレートするようにプログラムされる。マイクロプロセッサ３８は、それによって、モータが運転中でないとき電力管理ルーチン内で毎秒１回、Ａ・Ｄ変換器を用いて電池（ポートＡＮ０）電圧及び壁電源（ポートＡＮ２）電圧を測定する。マイクロプロセッサ３８にプログラムされる電力管理ルーチンは、図２１ａ、ｂ、ｃに示してある。図示したように、ＰＷＭスイッチ（壁電源ＦＥＴ）をターンオフする間に測定を行い、それであるから電池電圧は無負荷電池電圧を表し、また他のピペットが壁電源に接続されておらずかつ充電中でないと仮定して、壁電源電圧はその調整値である。電池を１Ｃで充電中である間の電池電圧の（電池の内部インピーダンスに因る）平均上昇は、約０．１５ボルトである。したがって、第１しきい値電圧は、３．９５ボルトにセットされる。開路電圧が３．９５ボルトと測定されるとき、１Ｃ率で充電している間の電池上の平均電圧は、４．１ボルトである。この時点で、充電電流は、ＰＷＭデューティ・サイクルを約２０％に縮小することによって減少させられる（これは、充電の定電圧段階の開始を表す）。オン時間の充電パルスは０．３６ミリ秒で一定にされるのに対して、周期はオフ時間に充電することによって１．７５ミリ秒に調節される。
【０１１７】
平均充電電流に因る電池の平均電圧の上昇を説明する定電圧アナログ充電回路を近似するために、いくつかのしきいレベルが要求される。特定「オン」時間と「オフ」時間、周期、デューティ・サイクル、電流、充電率、及び電圧しきい値を図１９に示す。電池３６の典型的経時充電特性を５レベルの各々について図２０に示す。指示したように、第１シフト（ＰＷＭデューティ・サイクル・レベル０からレベル１へ、すなわち、１ｍｓから１．７５ｍｓ周期へ）は、３．９５０ボルトにセットされる。次いで、レベル１充電は４．０２５ボルトまで続き、その後にレベル２充電（３．２ｍｓ周期）へシフトする。レベル２充電は４．０７５ボルトまで続き、その後にレベル３（約６ｍｓ周期）へシフトし、それからレベル３以上の充電は、残りのレベル・シフトの間に４．１００ボルトへ移行する。これらの多数しきいレベルは、定電圧充電段階を近似する間に組込み電池保護回路部が引き外すのを防止する。レベル５は、最小最終充電レベル、かつ約１．５％のＰＷＭデューティ・サイクル（２４ｍｓ周期）を有する。
【０１１８】
各レベル変化で、４．１００ボルト以下の電圧に対してデューティ・サイクルをカットバックする前に２分最短充電時間が使用される。４．１００ボルト以下では、敏速充電の開始から測定された２４０分の総合充電時間制限に対してを除き、いずれのデューティ・サイクルにも最短充電時間制限はない。
【０１１９】
フィルタした電池電圧測定が４．１２５ボルトよりも高くへ移行するならば、充電デューティ・サイクルは、かなり低い遷移電圧（４．０２５から４．１００ボルト）で使用される最短２分遅延ではなくて、５秒内に１レベル上げられる。デューティ・サイクルを縮小した後に電圧が４．１２５ボルト以上に留まっているならば、（レベル５の後に）電圧が４．１２５ボルトより低く下がるか又は充電が完全にターンオフするまで（各デューティ・サイクルで５秒よりも短い充電時間で以て）デューティ・サイクルを再びまた再び縮小するものとする。
【０１２０】
充電は、次の条件のどちらかを満たすまで続けられ、次いで終結する。すなわち、
・ 充電デューティ・サイクルが１．５％（レベル５）に縮小されており、かつ電池電圧が４．１ＶＤＣに達する。
・ 敏速充電の開始からの経過時間が２４０分に達している。
・ 充電スタンド上の他のユニットが充電中であると検出される。
【０１２１】
電池は、それが３．９５ＶＤＣにまで放電させられるか又はこのレベルに自己放電するまで再び充電されないことになる。
【０１２２】
図２１ａ〜ｃに示した電力管理ルーチンは、モータが運転中でなくかつＰＷＭスイッチ（壁電源ＦＥＴ）がターンオフしているとき、毎秒１回電圧測定を行う。電池電圧は少なくとも１６回測定されかつ計算された平均はマイクロプロセッサ３８内のメモリ場所「ＢＡ」に記憶される。
【０１２３】
壁電源電圧について、毎秒２０連続測定が行われる。マイクロコントローラ内のサンプル・ホールド回路は、各測定の開始に電圧をサンプルかつホールドする。各測定は２５６マイクロ秒を要し、それで２０回連続測定は完了するのに約５ミリ秒を要する。この２０回測定のうちの最高はメモリに記憶されかつ「ＰH」と呼ばれ及び最低読取りは記憶されかつ「ＰL」と呼ばれる。
【０１２４】
その電池を充電中であるピペット１０が図２２におけるように共用壁電源を備えた共用充電スタンド（図示してない）上にあるとき、その充電中のピペットが充電のその定電圧段階でレベル２を超えて進んでまだいないとするならば、共用充電スタンド上のいずれか他のピペット（例えば、１０’）によってＰLは、４．６ボルトよりも低いと毎秒測定されることが保証される。レベル３充電は６ミリ秒充電周期を有するから、ＰLがいずれか１つの５ミリ秒測定周期に４．６ボルトよりも低いと測定されないことは、可能である。
【０１２５】
２つ以上のピペットが共用充電スタンド上に置かれ、かつ各々が充電される必要のある電池を有するならば、各ピペット内のファームウェアは、そのＰH及びＰL測定値と一緒に、一度に１ピペットに限りその電池を充電することを、正規には、許すことになる。共用スタンドに置かれた第１ピペットがまずその電池を充電する。共用スタンドに置かれた第２及び第３ピペット（例えば、１０’）は、それが４．６ボルト以下でＰL値を（及び壁電力が事実接続されていることを指示する、４．９より上でＰH値を）測定する事実によって或る１つのユニットが既に充電中であることを検出することになる。ファームウェアは、ピペットが４．６ボルト以下でＰLを検出するならば、そのピペットがそれ自身の電池を充電しないように、コード化される。ピペットが４．６ボルトより上とＰLを測定するとき、そのピペットは、それ自身の電池の充電を開始することは許容可能であると想定する。そのピペットが充電を開始した後、電力管理ルーチンは、他のユニットが充電中であるかどうか知るために再びＰH、ＰL、及びＢＡを見るようにそのピペットに毎秒１回充電を短く休止させることになる。そのピペットが他のピペットの充電中を検出するならば、検出したそのピペットは、自分が充電を回復する前に、ＰLが４．６ボルトの上へ移行するまで充電を停止しかつ待機する。ユニットは、毎秒１回割り込むようにセットされた内部割込みタイマに基づいて、毎秒１回検査する。最初に自分が充電を開始してよいと判定するユニットは、同じスタンド上の他のユニットが或る１つのユニットのそのスタンド上での充電中を検出するのでそれら他のユニットが充電から自動的に締め出されている間に、自分の電池の充電を開始することになる。或る１つのスタンド上の２つの個別ピペット内の割込みタイマが同時に（互いについて０．２５ミリ秒以内に）割り込み中である公算は、極めて低い。これが起こるならば、両ユニットは、同時に充電を開始することができる。最も低い電池電圧のユニットは、充電中の第２ユニットに整合する電圧に充電するまで壁ユニットから電流のほどんどを取ることになる。２つの電池電圧が互いに等しくなり始めるに連れて、１つに限りユニットが充電中であるとした場合に充電にかかる長さの約２倍をかけて電流は２つの電池間に分裂することになる。この条件が起こるのに対して、個別クロックを備えた２つの独立タイマは、それらの状態で同期していることかつ極めて公算の低い（おそらく１０，０００の１の可能性よりも低い）であろう長時間間隔中同期を維持する必要があることになる。しかし、それが起こったとしても別に危害はない。正規には、上に説明した共用アルゴリズムは、ピペットが交替して全充電まで充電しかつ一度に１つずつでのみ充電するという洗練した方法で働く。
【０１２６】
それゆえ、第１ピペットがその定電圧段階のレベル３にあるとき待機ピペットは、通常、充電を開始し、第１ピペットの充電サイクルを終結することになる。この時点で、第１ピペットの電池はほとんど全充電（全充電の９０％を超え、おそらく約９５％）にある。もし充電中の他のユニットについての検出パラメータが第１ユニットにその定電圧段階のレベル５（１００％全充電を考慮している）を通して済ますことを許すようにもっと敏感に作られていたとしたならば、待機ピペットは、更に３０分以上を待機しなければならないことになる。検出パラメータ（ＰL及び５ミリ秒サンプリング時間持続）は、充電されるためにかつ再び使用される準備をするために共用充電スタンドに置かれた全てのピペットに対して、全電池充電を遂げることと合計時間との間の妥協案として選択された。完全に放電しているピペット電池は約１時間で全容量の９０％を超えて充電できるのに対して、最後の１０％はより以上の更に時間を要することもあり得る。
【０１２７】
本発明の特定好適実施の形態を本明細書に詳細に説明したが、承知のように、本発明の精神に反しないで変形及び修正を例示の実施の形態に施すこともできる。したがって、本発明は、前掲の特許請求の範囲の請求項によってのみ範囲を限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電子ピペットの好適実施の形態の透視図である。
【図２】 図１のピペットの内部構造及びその構成部品を示す同ピペットの側断面図である。
【図３】 本発明のピペットの電子回路の回路図であって、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ異なる部分を示す。
【図４】 本発明の電子ピペットにおけるステッパモータのコイルを駆動するための電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートに印加されるＰＷＭ信号のタイミング線図である。
【図４ａ】 モータの駆動回路における２台のモータＨブリッジ制御ゲートへ供給されるモータ駆動信号の１パルス幅変調周期を示すタイミング線図である。
【図４ｂ】 モータ・マイクロ・ステップ位置の関数としてモータ駆動パルス幅変調信号に対する４つの異なった電力範囲を示す数値テーブルであり、図４ｂ−１および図４ｂ−２からなる。
【図５】 ピペットに対する１０操作速度の各々に対する各マイクロステップのパルス幅変調モータ駆動信号繰返しパターンを示すテーブルである。
【図６】 零から速度１０までピペットが傾斜する際の時間の関数としてのモータ速度を示すグラフ図である。
【図７】 図６及び図８にグラフ表示されている零から速度１０までの加速度／速度傾斜に対するモータ駆動マイクロステップ・パルス幅変調繰返しパターンについての数値を表すテーブルであって、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、続き合う部分をそれぞれ示す。
【図８】 零から速度１０までピペットが傾斜する際の時間の関数としてのモータ加速度を示すグラフ図である。
【図９】 ピペットに対する各異なった量設定に応答して選択されてメモリ及びマイクロプロセッサに記憶された、空気圧力効果及び液体表面張力効果に対する補正率の適用によって補正される前及び後の典型的ピペット応答を示すグラフ図であって、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、グラフ図に使用されている１００マイクロリットル範囲ピペット内の各量設定に対するグラフ図のグラフによって示された２００典型的補正値のテーブルの続き合う部分をそれぞれ示し、かつ図５もテーブルを示す。
【図１０】 本発明の電子ピペットの操作手動モードを示すソフトウェア流れ図であって、Ａは開始を含む一部、Ｂは残りの部を示す。
【図１１】 本発明の電子ピペットの操作ピペット・モードを示すソフトウェア流れ図であって、Ａは開始を含む一部、Ｂは残りの部を示す。
【図１２】 本発明の電子ピペットの操作手動モード、ピペット・モード、及び多モードでのピペットの操作に含まれるモード・キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１３】 本発明の電子ピペットの操作手動モード、ピペット・モード、及び多モードでのピペットの操作に含まれるリセット・キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１４】 本発明の電子ピペットの操作手動モード、ピペット・モード、及び多モードでのピペットの操作に含まれる矢印キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１５】 本発明の電子ピペットの操作ピペット・モードでのピペットの操作に含まれる混合キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１６】 本発明の電子ピペットの操作多モードを示すソフトウェア流れ図であって、Ａは開始を含む一部、Ｂは残りの部である。
【図１７】 本発明の好適電子ピペットに含まれるマイクロプロセッサ及びステッパ・モータを附勢する電池を充電するために使用されている電源からの、時間の関数としての、電圧のグラフ図である。
【図１８】 本発明の好適電子ピペットに含まれるマイクロプロセッサ及びステッパ・モータを附勢する電池を充電するために使用された電源からの、時間の関数としての、電流のグラフ図である。
【図１９】 本発明の好適電子ピペットに含まれるマイクロプロセッサ及びステッパ・モータを附勢する電池を充電するために使用された種々の充電レベルに対するパルス幅変調デューティ・サイクルのタイミングを示すテーブルである。
【図２０】 本発明のピペットの好適方法によって充電される電池に対する、時間の関数としての、充電率、開路電池電圧、及び充電容量を示すグラフ図である。
【図２１】 本発明のピペットの電源管理操作の電池充電部分を示すソフトウェア流れ図であって、ａは開始を含む一部、ｂはａに続く一部、ｃは残りの部である。
【図２２】 本発明の電池充電ルーチンに従ってピペット内の電池の順次充電のために１つの電源に接続された２つのピペットを示すブロック図である。
（関連出願）
これは、１９９９年３月５日に出願された米国特許出願第０９／２６３，１３２号の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ピペットに関し、特に軽量でありかつ延長時間間隔にわたってユーザによって容易に操作される電池式マイクロプロセッサ制御携帯電子ピペットに関する。
【０００３】
（背景）
レイニン・インスツルメント社（ｔｈｅ Ｒａｉｎｉｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．）、本発明の讓受者による電池式マイクロプロセッサ制御握り可能かつ容易に運搬可能な電子ピペットの最初の商業的導入以来、２５年より長くの間レイニン・インスツルメント社によって米国内で独占的に販売された世界的に有名なＰＩＰＥＴＭＡＮピペットのような手動ピペットの機能感触及び操作能力を有する電子ピペットを用意することは、全ての電子ピペット製造業者の望みであったし、またあり続けている。特にこれに関して、軽量であり、ユーザによって容易に握り可能かつ運搬可能であり、かつピペット・ユーザの手及び前腕に物理的応力及びひずみを生じないで延長時間間隔にわたっていくつかの操作モードで操作可能である電子ピペットを開発し及び製造することは、電子ピペットを開発し及び製造する全ての電子ピペット製造業者の目標であり続けている。１９８４年に導入されたレイニン・インツルメント社のＥＤＰ電子ピペット及びその後継モデルは、前掲の設計判定基準の各々に取り組んだ。レイニンに続いて、電子ピペットを開発し及び製造する他の会社は、同じ判定基準にまた取り組んできており、及び数年にわたって電子ピペットはいくらか更に軽量になっておりかつユーザにかなり優しくなっている。しかしながら、感触の特徴及び機能の特徴の点で手動ピペットのそれらに極めて接近する電子ピペットに対する願望は、完全には決して達成されていない。したがって、本発明によって満足されるような電子ピペットの必要があり続けている。
【０００４】
（発明の要約）
基本的には、本発明は、軽量であり、ユーザの右手又は左手のどちらかで快適に握り可能であり、かつ異なったユーザ選択標本量及び操作速度に対する異なったユーザ選択操作モードを通してユーザがピペットのマイクロプロセッサ制御操作を指図することで容易に操作される電子ピペットを用意することによって、前掲の必要を満足する。異なったユーザ選択標本量及び操作速度に対して異なったユーザ選択操作モードを用意するに当たり、またこのようなユーザに優しい電子ピペットを用意するに当たり、本発明は同時に出願した米国特許出願第０９／２６３，１３１号に詳細に説明された左右対称（ｂｉｌａｔｅｒａｌｌｙ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ）設計を含み、この同時出願米国特許出願はここに引用することによってその内容を本明細書に組み込んである。基本的に、その設計は、軸方向に長い中空ハウジングを含み、このハウジングは垂直に延びる縦軸及び垂直に延びかつ実質的に同軸の上側部と下側部を有する。ハウジングの上側部は前方区画を含み、この区画は前方に面しハウジングの頂部に隣接した英数字ディスプレイを含む。このように置かれて、ディスプレイは、ピペットがユーザの右手に持たれても左手に持たれても、その全操作モード中ユーザが容易に眺めることができる。ディスプレイに加えて、前方区画は、前方に面する制御キーの複数の列（ｃｏｌｕｍｎ）ばかりでなく制御キーの列の下に複数の前方に面するトリガ・スイッチを含む。ディスプレイ、制御キーの列、及びトリガ・スイッチは、ハウジングの縦軸に対して左右対称的である。更に、ハウジングの上側部は後方区画を含み、この区画はハウジング内に含まれるマイクロプロセッサ及び線形アクチュエータを附勢する交換可能かつ再充電可能電池を含む。ハウジングの下側部は垂直に長いハンドルを含み、このハンドルはハウジングの縦軸と同軸である。ハンドルは、隣接した左右対称的なかつピペットのユーザによる右手又は左手握りのどちらか用に垂直に延びる前部及び後部を有する。ハンドルの前部は、ハウジングの上側部の前方へ延びかつハウジングの下端まで下向きに垂直に延び、及び１実施の形態ではピペット先端エジェクタの上側部を内部に含みかつ遮蔽する。設計の好適実施の形態では、ピペット先端エジェクタは、ハンドルの前部の頂部に置かれた親指作動押しボタン及び垂直に運動可能な先端エジェクタ・アームを有し、このアームはハウジングの下をかつピペット先端取付け軸に沿って垂直に延びて取付け軸の下端近くでこの軸を囲む。このように構成されて、ピペット先端エジェクタは、先端エジェクタ・アームの下向き運動の際に取付け軸の下端からピペット先端を突出させる。このような下向きの運動は、ピペット・ユーザがピペットのハンドルを握っている間にユーザによって押しボタンに加えられる下向き親指力に応答して生じる。ハンドルの後部は、前部から後方へ延びかつハンドルの上端の背から後方へ延びるホックを有する。ホックは、ユーザが親指を自由にしてハンドルを握ると共に親指で左右対称制御キー、同トリガ・スイッチ、同押しボタンを所望のいずれかのシーケンスで操作する間に、ユーザの人差し指（又は、望むならば、中指）の上側に係合する下向きに曲がった下側表面を含む。この全てをユーザは自由に行う一方、英数字ディスプレイを明瞭に眺める。というのは、ディスプレイは、制御キー及びトリガ・スイッチの操作に応答するからである。これに関して、ホック、ハンドルの前部と後部、押しボタンとエジェクタ・アームを含むピペット先端エジェクタは、ハウジングの縦軸に関して全て左右対称的である。このように配置されて、本発明のピペットは、ユーザの人差し指をハンドルの後部でホックの下に置いたその左手又は右手のどちらかでユーザによって容易にかつ快適に握られる。これは、ユーザの親指を自由にしたまま親指で望むように制御キー又はトリガ・スイッチのいずれかを操作するようにし、これらのキー又はスイッチは電子ピペットの種々の操作モードばかりでなくピペットのいくつかの操作モード中ピペットによって吸い込まれかつ放出される液体の量を調整する。これの全ては、ユーザによって快適に完遂される一方、制御キー、トリガ・スイッチ、及び押しボタンに最小限の親指力しか加えない。それゆえ、本発明の電子ピペットは、ユーザの親指、手、又は前腕に不当に応力を与えないで延長時間間隔にわたって使用可能であって、ユーザの制御の下にピペットの全ての操作モードでピペットの正確なかつ繰返し操作をできるようにする。
【０００５】
本発明の電子ピペットはまた、好適には、比較的簡単な電子制御回路を含み、この回路は、ソフトウェア制御可能マイクロプロセッサが線形アクチュエータに含まれたステッパ・モータの巻線に対するパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号を発生するマイクロコントローラとして機能できるようにする。ＰＭＷ信号は、モータのステッピング・レートを定義するクロック・パルスと同期して発生される。これで、在来の電流センシング又は帰還回路部の使用を要求する制御回路を伴なって、マイクロコントローラは、ＰＷＭ信号を発生できるようになる。
【０００６】
電子制御回路はまた、ステップ・モータの電力要件を最少限にし、それによってピペットを附勢する電池の電力消散（ｐｏｗｅｒ ｄｒａｉｎ）を減少させる。これに立ち代わって、電池の要求される再充電間のピペットの操作寿命を延長する。
【０００７】
電子制御回路はまた、ピペットのユーザに優しい制御を補足し、ユーザがピペットの種々の操作モード間を容易にスイッチしかつ各モードで種々の操作速度間及びサイクル・カウンティングを含む操作の特徴間で選択できるようにする。サイクル・カウンティングの特徴がピペットユーザによって選択されるときに、ユーザはピペットの操作サイクルについて連続的にアドバイスされる。これは、ユーザが、ピペットの特定操作サイクルの追跡を失わないで、ピペット操作のシーケンスを割り込めるようにする。
【０００８】
更に、本発明のピペットの電子制御回路は、単一電源から多数のピペットを順次再充電するようになっている。
【０００９】
（発明の詳細な説明）
図１及び２に示したピペット１０は、左右対称軽量握り可能電池式マイクロプロセッサ制御電子ピペットを含む。図示したように、ピペット１０は軸方向に長い中空ハウジング１２を含み、ハウジングは垂直に延びる縦軸１４を有する。ハウジング１２は、垂直に延びかつ実質的に同軸の上側部１６及び下側部１８を含む。ハウジングの上側部１６は前方区画２０を含む。区画２０は、前方に面しハウジングの頂部２４に隣接した英数字ディスプレイ２２を含みかつ支持する。ディスプレイは、在来設計のＬＣＤディスプレイである。更に、前方区画２０は、ディスプレイの下に置かれた前方に面する制御キーの複数の（例えば、２つの）列及び制御キーの列の各々のすぐ下に１つずつ置かれた前方に面する複数のトリガ・スイッチを含みかつ支持する。本発明の図示の実施の形態では、垂直に間隔を取った上側制御キー２６ａ及び下側制御キー２６ｂは、ハウジング１２の縦軸１４の左へ間隔を取った制御キーの第１列を構成する。同様に、垂直に間隔を取った上側制御キー２８ａ及び下側制御キー２８ｂは、縦軸１４からの制御キー２６、２６ｂの間隔と実質的に等しい距離だけ、縦軸の右へ間隔を取った制御キーの第２列を構成する。また、トリガ・スイッチ３０は制御キー２６ａ、２６ｂの列の下で軸１４の左に区画２０内で支持されるのに対して、トリガ・スイッチ３２は制御キー２８ａ、２８ｂの第２列の下で軸１４の右に区画２０内で支持される。事実、図示の実施の形態では、トリガ・スイッチ３０の右側及びトリガ・スイッチ３２の左側は、縦軸１４を含む垂直面上に実質的に横たわる。
【００１０】
これに関して、ディスプレイ２２、制御キー２６ａ、２６ｂ及び２８ａ、２８ｂの列、及びトリガ・スイッチ３０、３２は、ハウジング１２の縦軸１４に関して左右対称的であり、かつ以下に説明するようにピペットのユーザがその右手又は左手にピペット１０を握っておりかつディスプレイ２２を眺めている間にユーザの親指に極く近接していることが、本発明の重要な特徴である。
【００１１】
前方区画２０に加えて、ハウジング１２の上側部１６は後方区画３４を含む。図示したように、後方区画３４は、マイクロプロセッサ３８及びハウジング１２内に支持された線形アクチュエータ４１に含まれたステッパ・モータ４０を附勢する交換可能電池３６を含む。
【００１２】
他方、ハウジング１２の下側部１８は、ハウジングの縦軸１４と同軸の垂直に長いハンドル４２を含む。ハンドル４２は、ピペット１０のユーザによる握り用に隣接した左右対称的かつ垂直に延びる前部４４及び後部４６を有する。
【００１３】
図示したように、ハンドル４２の前部４４は、ハウジング１２の上側部１６より前方へ拡がる。前部はまた、ハウジング１２の下端４８まで下向きに垂直に延び、及びピペット先端エジェクタ５０の上側部を内部に含みかつ遮蔽し、エジェクタは前部の頂部５４に置かれた親指操作押しボタン５２を有する。更に、ピペット先端エジェクタ５０は、垂直に運動可能な先端エジェクタ・アーム５６を含み、このアームはハウジング１２の下をかつピペット先端取付け軸５８に沿って垂直に延びてこの軸の下端５９近くで取付け軸を囲む。ピペット先端エジェクタ５０は、周知のＰＩＰＥＴＭＡＮピペットに含まれたような在来設計のものであってよく又は本発明の讓受者に讓受されかつここに引用することによってその内容を本明細書に組み込んである、１９９７年３月２５日に発行された米国特許第５，６１４，１５３号に図示されかつ説明された形を取ってよい。この特許に充分に説明されているように及びＰＩＰＥＴＭＡＮに関して周知であるように、ユーザによって押しボタン５２に加えられる下向き親指力に応答して取付け軸５８から、先端６０のような、ピペット先端を突出させるのが、ピペット先端エジェクタ５０の機能である。
【００１４】
図示したように、ハンドル４２の後部４６は、前部４４から後方へ延びかつハンドルの上端６６の背６４から後方へ延びるホック６２を有する。ホックは、好適には、ピペット・ユーザがその右手又は左手でハンドルを握っている間に、ユーザの人差し指又は中指の上側に係合する下向きに曲がった下側表面６８を含む。これは、ユーザが親指を自由にしたまま親指で左右対称のかつ狭い間隔を取った制御キー（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）、同トリガ・スイッチ（３０、３２）、及び同押しボタン（５０）を所望のいずれかのシーケンスで操作するようにする一方、ユーザが英数字ディスプレイ２２を明瞭に眺めるようにする。というのは、ディスプレイは、制御キー及びトリガ・スイッチの操作に応答するからである。これに関して、ホック６２、ハンドル４２の前部と後部、押しボタン５２及びエジェクタ・アーム５４を含むピペット先端エジェクタ５０は、ハウジングの縦軸１４に関して全て左右対称的である。更に、注意を要するのは、ホック６２の下側表面の最上部７０が押しボタン５２の頂部７２と実質的に同じ水平面に横たわることである。これは、ピペットの取付け軸からピペット先端を突出させようと望むとき、種々の狭い間隔を取った制御キー及びトリガ・スイッチばかりでなく押しボタンを操作するユーザの親指に運動の自由を与えるというように、ハンドル４２を握る際にユーザのその手の位置決めを更に助長する。
【００１５】
これに関して、左側列内の制御キー２６ａは、好適には、操作ピペット・モード制御キーを構成するのに対して、同じ列内の制御キー２６ｂはピペットの操作をリセット又は修正するように設計されている。これについては、全て以下に説明する。
【００１６】
更に、図示のように、制御キーの右縦列内で、制御キー２８ａ、２８ｂは、以下にまた詳細に説明するように、ディスプレイ２２によって表示される数値を制御する。例えば、制御キー２８ａの操作は、ディスプレイ２２上に指示されるピペット１０に対する量設定又は操作速度設定を増すことがある。他方、制御キー２８ｂの操作は、ディスプレイ２２上に指示されたピペット１０に対する量設定又は操作速度設定を減らすことがある。
【００１７】
最後に、以下に更に説明するように、ピペットに対する操作「手動モード」では、トリガ・スイッチ３０、３２のうちの第１ユーザ押しスイッチは吸込み動作又は採取トリガ・スイッチを構成することがあるのに対して、トリガ・スイッチのうちの他のスイッチは放出動作トリガ・スイッチを構成することがある。ピペットの他の全ての操作モードでは、トリガ・スイッチ３０又は３２のどちらかの操作は、ピペットの操作ユーザ選択モードでのその次のプログラム化ステップをトリガすることがある。
【００１８】
更に特に、本発明のピペットの好適実施の形態では、ピペットの内部構造は、重心をハンドル４２内に有するピペットを与える。これは、平衡ピペットを用意し、平衡ピペットは頂部も底も重くなくかつユーザがハンドル上のその握りを解きかつピペットを支持するためにホック４２に頼るとき、望ましくない傾斜を生じない。このような平衡構造は図２に最も明瞭に表してあり、この図は電子ピペットの内部構造を断面で示す。
【００１９】
これに関して、注意を要するのは、ディスプレイ２２がピペット・ハウジング１２の上側部１６の前面を含む表縁（ｂｅｚｅｌ）７６内の上側窓７４のすぐ背後かつ同窓内の止め板のような在来の手段によって固定されていることである。ディスプレイは、前方区画２０を区切るためにハウジング１２の上側部内に垂直に取り付けられた印刷配線板７８に電気的に接続され、前方区画は図示のようにディスプレイ２２、制御キー（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）及びトリガ・スイッチ３０と３２を含む。
【００２０】
制御キー（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）は、在来設計のものであり、かつディスプレイ２２を含む上側窓７４のすぐ下で表縁７６内にある窓８４内の開口８２内で水平チューブ８０によって各々支持されている。チューブ８０は、このチューブの前方に露出した端を押しているユーザの親指がチューブの後端及びそれによって坦持された導体素子を印刷配線板７８に押し当てて印刷配線板７８上に収容されたマイクロプロセッサ３８を作動して、（ｉ）ピペットの操作モードを変化させる又はリセットする、又は（ｉｉ）ユーザ選択操作モードによって取り扱われる液体の量またはこのモードに従うピペットの操作速度のいずれかを変化させる、及び（ｉｉｉ）ディスプレイ２２上の相当する英数字表示を変化させるように、軸方向に運動可能である。特に、吸込み及び放出の容積設定及び速度は、キー２８ａと２８ｂによって制御されかつ制御キー２６ａの操作によって選択された種々のモードでのピペットの操作の修正に反映され、制御キー２６ｂは「リセット・キー」である。
【００２１】
他方、トリガ・スイッチ３０、３２は、マイクロプロセッサと閉路しており（ｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）かつ同時提出特許出願に説明されているように、それらのスイッチのうちの１つの親指操作は吸込みのようなピペットの操作をするというように、ピペットの操作をする一方、トリガ・スイッチ３０、３２のうちの他の親指操作はピペットによる液体の放出のようなピペットの異なった操作をするというように、ベゼル７６に溶接されている又は、そうでなければ、接続されている。
【００２２】
更に、図示したように、電池３６は、ハウジングの上側部１６に含まれた印刷配線板７８と取外し可能ドア８５との間の後方区画３４に含まれている。電池３６は、印刷回路板７８に接続されたパワー・ジャッキを通す電気接続によってマイクロプセッサ３８及びモータ４０を附勢する。モータ４０は、印刷配線板７８の下のピペット１０のハンドル４２に置かれかつハウジング内の背骨支持体８８上の支持リブ８６によって垂直に固定されている。モータ４０は、在来設計のものであってよくかつ、好適には、電池３６で附勢されかつ以下に詳細に説明する方法でマイクロプロセッサ３８によって制御されるステッパ・モータである。
【００２３】
図示したように、出力軸８９は、ステッパ・モータ４０から垂直に延びかつ、モータ内の回転子の回転が、出力軸８９の軸方向運動及びピペット先端取付け軸５６内のピストン９０の相当する軸方向運動を生じるというように、ピストン９０に在来の方法で接続されている。ピペット先端取付け軸５８は、立ち代わって、ハンドル４２の下側端から軸方向に延びるねじ込み継輪９２にねじ込みナット９１によって固定される。ピストン９０は、ばね装荷シール止め９４によってピストンの回りで適当な場所に固定されているピストン・シール９３を通過する（ばねは図の明瞭のために除いてある）。
【００２４】
また図の明瞭のために、図２に示したピペット先端エジェクタ５０では戻しばねが除いてある。戻しばねは、押しボタン５２とロッド９６の反対端に固定されたエジェクタ・アーム５４との間でロッドの回りに延びる。押しボタン５２の下向きの運動は戻しばねによって反対にされ、かつ押しボタンの解放の際、戻しばねが押しボタン及びロッド９６をそれらの最上位置へと戻す。
【００２５】
ピペット１０の操作中、モータ４０の出力軸８９の軸方向運動は、ピペット先端取付け軸５６内でピストン９０の制御された軸方向運動を生じて取付け軸の下端に固定されたピペット先端６０内へ液体を引き込む又はこの先端から液体を放出する。ピペット１０の全操作において、ピペットのユーザは、その右手又は左手にハンドル４２を握ると共にその親指又は中指をホック６２の下に当てる。これは、ユーザの親指を自由にしたまま親指で押しボタン５２、トリガ・スイッチ３０、３２、または制御キー２６ａ、２６ｂ又は２８ａ、２８ｂのいずれかをその望むいずれかのシーケンスで操作するようにする一方、ユーザがディスプレイ２２を明瞭に眺めるようにする。トリガ・スイッチ及び制御キーは、ピペットの縦軸１４に対して左右対称的であって、ユーザの親指、手、又は前腕に応力又はひずみを生じるおそれのある力を加えないでユーザの親指によって容易に操作される。これで、本発明の電子ピペットは、ユーザの親指又は手に疲労又は望ましくないひずみを生じないで、長期間技術者によって研究所内で操作されるようになる。
【００２６】
図３を形成する図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、及び３Ｅに示したように、本発明のピペットに対する電子制御回路は、全体的に１００で指示され、かつ、内部回路部１０２を備えたマイクロプロセッサ３８（図３Ｄ）及び外部支援回路部を基本的に含むものであって、壁電源（ｗａｌｌ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）（外部電源）回路部１０４（図３Ａ）、電池電力管理及び再充電回路部１０６（図３Ａ、３Ｂ、３Ｄ）、外部リセット回路部１０８（図３Ｃ）、ＥＥＰＲＯＭメモリ回路部１１０（図３Ｂ）、基準電圧回路部１１２（図３Ｂ）、外部アナログ・ディジタル（Ａ・Ｄ）変換回路１１４（図３Ａ、３Ｂ、３Ｄ）、ＬＣＤディスプレイ２２（図３Ｄ）、バイアス回路部１１６（図３Ｄ）、及びモータ駆動回路部１１８（図３Ｃ、３Ｅ）を含む。
【００２７】
先に簡単に述べたように、制御回路部１１０は、電池３６又は外部電源３７（図２２）から電力を導出してマイクロプロセッサ３８を附勢し、マイクロプロセッサは、立ち代わって、ディスプレイ２２及び線形アクチュエータ４１に含まれたステッパ・モータ４０の動作を制御する。このような制御は、制御キー２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ（図３Ａにそれぞれ機能スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４として指示されている）、及びトリガ・スイッチ３０、３２（図３ＢにそれぞれＳＷ４、ＳＷ６として指示されている）のユーザ操作に応答し、機能スイッチ及びトリガ・スイッチは後に説明するようにピペット１０用キーボード１２０を定義する。ディスプレイ２２及びステッパ・モータ４０のこのようなマイクロプロセッサ制御は、図４ｂ−１、４ｂ−２、５、６、７ａ〜７ｆ、８、１９に示されたデータのようなマイクロプロセッサ３８内のメモリ内へプログラムされ、かつこれに記憶されたデータのテーブルにまたは図９及び９ａ〜９ｆに示されたデータのいずれかのような図３Ｄに示されたＥＥＰＲＯＭメモリ回路部１１６内へプログラムされ、かつこれに記憶されたデータのテーブルに基づいている。種々の操作ピペット・モードでのマイクロプロセッサ３８の動作は、図１０Ａ〜１６Ｂ及び２１ａ〜ｃに示されたソフトウェア・ルーチン及びソフトウェア・サブルーチンによってまたプログラムされる。
【００２８】
これらに関して、ステッパ・モータ４０は、マイクロプロセッサ３８及びモータ駆動回路部１１８から駆動信号を受信するそれぞれ図３Ｃ及び３Ｅに示された電流受取り巻線Ａ及びＢを含み、モータの回転子を電磁的に駆動して、プランジャに先に述べた縦運動を伝え、プランジャはシリンダ９２（図２）内のピストンを含み、ピペット先端６０（図１）内へ液体を吸い込みかつ先端から液体を放出する。更にこれらに関し、かつ図４、４ａ、４ｂ−１、４ｂ−２、５〜７ｆ、１７〜２１ｃに関して更に詳細に説明するように、マイクロプロセッサ３８内のソフトウェア・プログラムの制御の下に、プランジャ９０の縦運動は、一連のマイクロステップを通してユーザ制御速度による。特に、マイクロプロセッサ３８はステッパ・モータに対する駆動信号を発生するようにプログラムされ、駆動信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であって、ステッパ・モータ運動の速度を決定するためにマイクロプロセッサに含まれた内部メモリに記憶されたデータの第１テーブルからマイクロプロセッサによって導出されたステッパ・モータに対する異なったマイクロステップ位置に相当するデューティ・サイクルを有しかつそのメモリに記憶されたデータの第２テーブルからマイクロプロセッサによって導出された繰返しパターンを有する。
【００２９】
これに関して、マイクロプロセッサ３８は、ＰＷＭ駆動信号がオーバラップしない位相を有し、それによってステッパ・モータ４０の電流受取り巻線Ａ及びＢに印加されるＰＷＭ駆動信号のオーバラップが存在しないように、更にプログラムされる。
【００３０】
（マイクロプロセッサ）
例として、マイクロプロセッサ３８は、図３ＤにＵ１として指定したカルフォルニア、サンタクララ、ＮＥＣ・エレクトロニクス社（ＮＥＣ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ．）によって製造されたμＰＤ７５３０３６なる４ビット単一チップ・マイクロコントローラ（４ Ｂｉｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のような単一チップ・マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを含む。このプロセッサは、１．８Ｖほどの低い電圧及び５．５Ｖほどの高い電圧で動作することができ、かつ１６，３８４×８ビットの内部ＲＯＭ又はＰＲＯＭ、７６８×４ビットの内部ＲＡＭ、１００μＡ未満の待機電流、及び４．０ｍＡ未満の６．００ＭＨｚで動作電流を特徴とする。また、このマイクロプロセッサは、ポートと呼ばれる群に配置された多数の入出力ピンを有する。
【００３１】
電子ピペット１０の機能の多くは、マイクロプロセッサ３８のオンボード（ｏｎ−ｂｏａｄ）又は内部回路部１０２によって取り扱われる。電子ピペット１０の操作に関して最も重要な内部回路を以下に論じる。
【００３２】
（内部回路及びポート）
マイクロプロセッサ３８は、内部リセット回路を具備している。外部リセット回１０８（図３Ｃ）がマイクロプロセッサのＲＥＳＥＴピンを低にさせるとき、又は内部ウォッチドッグ・タイマが時間切れするとき、リセット・シーケンスは開始される。このリセット・シーケンスは、遅延をトリガする。６．００ＭＨｚで、遅延は２１．８ｍｓである。外部リセット線が解放されかつＶCCにもたらされるとき、この遅延は開始する。
【００３３】
マイクロプロセッサ３８はまた、「メイン・システム・クロック（Ｍａｉｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｌｏｃｋ）」及び「サブシステム・クロック（Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ Ｃｌｏｃｋ）」と呼ばれる２つの在来発振回路１２０及び１２２を有する。「メイン・システム・クロック」１２０は、メガヘルツ周波数範囲で動作する高速発振回路である。発振回路１２０は、電力を保存するためにマイクロプロセッサ制御の下で停止させることができる。電力投入の際又はメイン・クロックがプロセッサによって停止させられていた後に再開始されるとき、周波数が安定であると保証されかつプロセッサがインストラクション命令を実際に実行する前に発振器１２０に５．４６ｍｓの遅延がある。インストラクション命令実行時間は、マイクロプロセッサに対するプログラムによって選択された分割比に依存し、かつ０．６７μｓから１０．７μｓの範囲を取ることができる。
【００３４】
「サブシステム・クロック」１２２は、電力保存目的及び時間維持目的のために使用されるように意図された低速クロックである。このクロック用の水晶素子は、３２，７６８Ｈｚのものである。このクロックは、常に活性であるが、しかし非常に僅かの電流（４μＡ）しか使用しない。
【００３５】
水晶素子自体に加えて、２つの小形コンデンサＣ２、Ｃ３及びＣ４、Ｃ５（２２ｐＦ）が各発振器の動作に必要である。更にまた、３００ＫΩ抵抗器Ｒ１３は、サブシステム・クロック１２２の動作に必要である。
【００３６】
いくつかのポートが電子ピペット１０に対して重要な特性を有する。ポート６（Ｐ６０〜Ｐ６３）及び７（Ｐ７０〜Ｐ７３）は、制御キー及びトリガ・スイッチ２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、３０、３２（ＳＷ１〜ＳＷ６）に対する回路を自己バイアスするために使用される。それらの活性化は、関連したマイクロプロセッ入力を地絡させる。更に、ポート６のピン６０及び６１は、以下に説明するように、電圧基準を附勢する。
【００３７】
ポート５（Ｐ５０〜Ｐ５３）は、１３Ｖまでの電圧に耐えることができる開放ドレイン出力である。これは、ＶCCより高い電圧の存在を扱う際に助けになり、かつ以下に説明するように電池充電電力を調整するＵ７として指定された在来のジュアル相補形（Ｄｕａｌ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）ＭＯＳＦＥＴ内のＰチャネルＭＯＳＦＥＴの制御を極めて簡単化する。
【００３８】
ポートＳ（Ｓ１２〜Ｓ３１）は、ディスプレイ２２のＬＣＤセグメントに対する多数の駆動レベルを与える。
【００３９】
ポートＮ（ＡＮ０〜ＡＮ７）は、マイクロプロセッサに含まれた内部アナログ・ディジタル（Ａ・Ｄ）変換器へのアナログ入力である。Ａ・Ｄ変換器は、好適には、内部サンプル・ホールド（ｓａｐｌｅ ａｎｄ ｈｏｌｄ）回路を具備した８ビット逐次近似変換器である。６．００ＭＨｚで、各変換が少なくとも２８μｓかかることになる。変換は、ポートＡＶｒｅｆに現れる基準電圧に対して行われる。この変換基準電圧は、２．５Ｖに固定されたかつＵ２として指定された低ドロップアウト・マイクロパワー３端子基準電圧によって供給される。Ｕ２は、マキシム・インテグレーティッド・プロダクツ（Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から入手可能なＭＡＸ ６１２５であってよい。
【００４０】
内部Ａ・Ｄ変換器は、２つの機能、すなわち、ＶCC接続点電圧を測定すること及び壁接続点（Ｗａｌｌ Ｎｏｄｅ）電圧を測定することを役目とする（図３Ａ）。両方の場合に、内部変換器への入力電圧は、外部Ａ・Ｄ回路部１１４内のＲ３〜Ｒ４及びＲ４〜Ｒ６によって形成される分圧器の作用によって実値の０．４１倍に低められる。６．００ＭＨｚのクロック周波数で、変換は、２８μｓかかることになる。内部Ａ・Ｄ変換器への入力がサンプルかつホールドされるので、信号は全変換期間の間安定である必要はない。しかしながら、ＡＶｒｅｆ入力は、変換全体の間安定でなければならない。Ｃ８は、ディスプイレ２２ＬＣＤバイアス回路部１１６によって発生されるスパイクを非結合にする。
【００４１】
ＳＰＩ（直列（Ｓｅｒｉａｌ））（Ｐ００〜Ｐ０３）ポートは、Ｕ８として指定された直列ＥＥＰＲＯＭメモリをプログラムしかつ読み出すために使用される。このポートは、電子ピペット印刷配線板上の「ＤＯパッド（ＤＯ Ｐａｄ）」入力、ＤＩパッド（ＤＩ Ｐａｄ）」入力、「ＣＬＫパッド（ＣＬＫ ＰＡＤ）」入力が利用されるならば、マイクロプロセッサ３８への通信ポートとしてもまた働く。この直列リンクは、プロセッサへ及びこれからの高速双方向通信を与える。
【００４２】
マイクロプロセッサ３８のＬＣＤ（Ｓ１２〜Ｓ３１及びＣＯＭ０〜ＣＯＭ３）ポートは、メモリに記憶されたセグメント・データをディスプレイ２２のＬＣＤセグメントへ転送する半自律周辺回路である。この回路は、多重化ディスプレイを制御するために必要な多数の電圧を自動的に出力する。利用可能な２０本のセグメント線及び４本の共通線がある。多重化を通して、４つの共通線（ＣＯＭ０〜ＣＯＭ３）は、８０までの個別ＬＣＤセグメントを制御することができる。実多重化回路部の全ては、マイクロプロセッサ３８に含まれている。ディスプレイ上のＬＣＤセグメントを活性化するには、或る１つのビットをメモリに書き込む。操作モードを選択した後、マイクロプロセッサは、在来方法で、実ディスプレイ機能の全てを取り扱う。
【００４３】
ＬＣＤディスプレイに対するバイアス電圧は、内部Ａ・Ｄ変換器に使用される２．５基準電圧を分圧することによるＶＬＣポート（ＶＬＣ０〜ＶＬＣ２）への入力である。
【００４４】
内部Ａ・Ｄ変換器に使用される電圧基準Ｕ２なるＶｒｅｆは、ＬＣＤディスプレイに対するバイアス電圧源としてまた使用される。ＶＬＣ０は、全２．５０ボルト基準信号を受信する。このレベルは、Ｒ１１及びＲ１０によって更に分圧されて、ＶＬＣ１及びＶＬＣ２に対する第２電圧レベル１．２５Ｖを供給する。
【００４５】
（ディスプレイ）
ディスプレイ２２は、合計５７個のアナンシエータ、すなわち、個々にスイッチ可能なセグメントを含む無逆光（ｎｏｎ−ｂａｃｋｌｉｔ）液晶型のディスプレイである。
【００４６】
アナンシエータは、次のように所与の時刻にユニットの状態を記述する。すなわち、
（外部リセット回路部）
マイクロプロセッサ３８に対するリセットは、図３Ｃに示されたリセット回路部１０８によって制御されかつマキシム・インテグレーテッド・プロダクツから入手可能なＭＡＸ８２１ＲＵＳ（Ｕ９）を含むことがある。電力がユニットＵ９に最初に印加されるとき、回路は、電力が２．６３Ｖのしきい電圧に達した後１００ｍｓの間リセットを低（接地）に保持する。所与の時間長の間電力が２．６３Ｖより下へ降下するならば、回路はリセットをまた低く（接地に）する。リセットを開始するために要求される時間は、２．６３Ｖレべルより下の降下の振幅及びいかに長く電力がそのレベルより下に滞在しているかの両方に依存する。供給電流は、２．５μＡである。リセットは、１．０Ｖほどの低い電圧に対しては低く保持されることを保証される。
【００４８】
（ＥＥＰＲＯＭメモリ回路部１１０）
Ｕ８として指定されかつ図３Ｂに示したＥＥＰＲＯＭメモリは、９３ＬＣ５６ＡＳＮのような不揮発性電気的消去可能プログラマブル・メモリである。このメモリは、各８ビットの２５６語を記録するもので、セルフタイム式書込み及び消去サイクルを有しかつ２．０Ｖまで下げて動作することができる。更に、このメモリは、１，０００，０００消去−書込みサイクルを経ることができる。動作中の電流は１ｍＡであるのに対して、待機中の電流は５μＡである。
【００４９】
データは、３線式ＳＰＩ直列リンクを経由してＥＥＰＲＯＭメモリ１１０へ及びこれから転送される。更に、ＣＳピンが具備され、これは活性高（ＨＩＧＨ）である。
【００５０】
電子ピペットの正規操作中、ＥＥＰＲＯＭのプログラミングが要求されないとき、Ｕ８は附勢されない。これは、ＧＮＤ端子、ピンＶSSをＶCC接続点電圧に取ることによって完遂される。情報がＵ８に書き込まれない又はこれから読み出されない正規操作中、Ｕ７ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴは使用可能とされず、マイクロプロセッサのポート・ビットＰ８１は低である。この作用は、Ｕ８に対する電力帰路を否定する。ＳＰＩポートの線Ｐ０３、Ｐ０２、Ｐ０１はＵ８の線の全てを同じ電圧レベルにもたらすために高に保持されねばならないことに、また注意されたい。
【００５１】
ポート・ビットＰ８０は、正規操作中また高に保持するものとする。これは、３つの方法のうちの１つによって完遂することができる。最も好適なのは、その線を３状態（浮動）条件に置きかつＥＥＰＲＯＭ回路部１１０のＲ１にその線をＶCC接続点電圧にまで引き上げさせることである。これに代えて、ポート・ビットＰ８０は、入力にすることができ、かつソフトウェアで使用可能とされる内部プルアップ抵抗器の作用によって受動的に引き上げられる。又は最後に、線Ｐ８０は能動的に高状態へ駆動することができるが、これは３つのオプションのうちで最も望ましさに欠ける。
【００５２】
ＥＥＰＲＯＭを読み出す又は書き込むことが必要になるときは、ポート・ビットＰ８１を高にもたらす。この作用は、Ｕ７内のＮチャネルＭＯＳＦＥＴをターンオンし、Ｕ８上のＶSSピンに対するＧＮＤへの通路を用意する。Ｐ８０が３状態条件にあるならば、この作用は、Ｒ１の作用を通してＣＳ線を低へ引き下げることになる。Ｐ８０が能動的に駆動されるならば、ＶSSピンをＧＮＤに取った後直ちに又は取る前に直ちにＰ８０を低状態にセットするものとする。Ｐ８０が内部プルアップ抵抗器の作用によって受動的に引き上げられるならば、それを直ちに出力にして、かつ低へ駆動するものとする。
【００５３】
Ｕ８のピンＣＳは能動高入力でありかつそれが高である限り、チップは使用可能とされる。いったんチップＵ８が電力投入されかつ安定休止（ｉｄｌｅ）状態にあるならば、ＣＳ線、データ入力（Ｄａｔａ Ｉｎ）線、データ出力（Ｄａｔａ Ｏｕｔ）線、及びクロック（Ｃｌｏｃｋ）線は、そのチップからの読み出し及びチップに書き込むために正規方法で使用することができる。これらの線は、データ伝送用工業標準ＳＰＩプロトコルに従う。
【００５４】
Ｕ８の電力を切る理想的なシーケンスは、Ｐ８０を３状態に置くことである。Ｐ８０をＲ１の作用で低状態に保持するものとする。Ｐ０２及びＰ０１を高にセットするものとする。最後に、Ｐ８１を能動的に低にさせるものとする。Ｕ７内のＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレインの電圧が立ち上がるに連れて、Ｒ１はＣＳをチップ上の線の残りと共に引き上げるはずである。このようにして、ＣＳ線は他の線よりも決して速く立ち上がらず、したがって、ＥＥＰＲＯＭは決して使用可能とされないことになる。
【００５５】
次のパラメータは、在来方法で図３Ａの電池接続器Ｊ３を介してパーソナル・コンピュータ又はワーク・ステーションへの接続を通してＥＥＰＲＯＭメモリＵ８内へ記憶される。
ａ． ＥＥＰＲＯＭデータ・セットのバージョン＃
ｂ． ピペットの全目盛量範囲（２、１０、２０、１００、２００、１０００、２０００μＬ）
ｃ． オフセット・テーブル（全てのモードに使用される同じテーブル）。ＥＥＰＲＯＭメモリの２３０バイトに関する用途。各バイトは、ピペットの量設定に相当しかつ各量におけるオフセットの±２５４マイクロステップを見込む。
ｄ． 多放出残留値
ｅ． 多放出オーバシュート値
ｆ． 多放出オーバシュート休止持続時間
ｇ． ピペット・モード及び多放出モードに対する速度制限。
ｈ． 走行方向を変えるときモータ運動に加えられる（バックラッシュに対する）手動モード・ヒステリシス。
ｉ． トリガ・ダブルクリック最長遅延時間
ｊ． 長いキー押し最短時間。このパラメータは、モード又はリセット・キーが「長い押し（ｌｏｎｇ ｐｒｅｓｓ）」に対して充分に長く押されたかどうか判定するために使用される。
ｋ． 各モードに対して（電力投入の際にセットされた）省略時速度設定。
【００５６】
（モータ駆動回路部１１８）
モータ駆動は、ＳＯＩＣ ８ピン・パッケージ内の４つのＭＭＤＦ２Ｃ０１ＨＤジュアル相補形ＭＯＳＦＥＴ（Ｕ３〜Ｕ６）で構成される。各パッケージは、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴの両方を含む。各ＦＥＴは、１２Ｖまでで２Ａを取り扱うことができる。パッケージの電力消散は、２ワットである。Ｎチャネルについてドレイン・ソース間抵抗（Ｒｄｓ）は０．０４５オーム及びＰチャネルについて０．１８オームである。
【００５７】
これらのＭＯＳＦＥＴは、クラシックなＨブリッジ構成に配置されている。各ＦＥＴは、マイクロプロセッサによって個々に制御される。
【００５８】
リセット状況、電力投入状況、又は吹消し状況中の事故導通を防止するために、各ＰチャネルＦＥＴは、５１ＫΩプルアップ抵抗器によってＶCC接続点電圧へ引き上げられる。
【００５９】
マイクロプロセッサ３８のポート２（Ｐ２０〜Ｐ２３）及び３（Ｐ３０〜Ｐ３３）からの全て８ビットは、相補形ＦＥＴ対Ｕ３〜Ｕ６のゲートに直接接続される。Ｕ３〜Ｕ６は、図３Ｃ及び３Ｅに示したようにステッパ・モータの２つの巻線Ａ及びＢを駆動する２つの全Ｈブリッジ駆動を形成する。この回路は、電流センシング又はモータからの帰還のない簡単なクラッシク回路である。このような簡単な回路は、通常、ステッパ・モータに対する正規全ステップ駆動又は半ステップ駆動に関連している。この回路は、マイクロステッピングに関連しない。なぜならば、この回路は、比較器への帰還を用いた通例のモータ巻線電流センス及びモータ電流にマイクロステップ・コントローラからの制御信号の追跡をさせるパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動を形成する関連回路部を欠くからである。通例のマイクロステップ駆動回路では、ＰＷＭ信号の周波数又は周期は、マイクロステップ・コントローラからのモータ・ステッピング・レートとは非同期である。
【００６０】
ステッパ・モータのマイクロステップ制御は、簡単な全又は半ステッピングにわたることが望ましい。なぜならば、この制御は、モータ位置決めのかなりの微細制御を行うばかりでなくモータを高速でかなり効率的に運転（すなわち、モータへの所与の入力に対してモータからのより多い出力）させるからである。これらの特性の両方共、電池式電子ピペットにとって重要である。
【００６１】
ＰＷＭ周期がステッピング・レートと同期しているならば、モータのマイクロステップ制御は、図３に示した簡単な回路で以て達成される。これは、マイクロプロセッサ３８に２つのＨブリッジへＰＷＭ信号を発生させ、かつ各マイクロステップを整数個のＰＷＭ周期に対応させることによって完遂される。最高モータ速度で、各ＰＷＭ周期は、１つの新マイクロステップに対応することになる。図４は、最高速度（すなわち、ＰＷＭ周期とマイクロステップとの間の１：１の対応）で運転している１７マイクロステップ時間間隔にわたるＨブリッジ・ゲート駆動に対するタイミング線図を示す。各ＰＷＭ周期は、所与のマイクロステップ中のモータ巻線への所望駆動電流に相当して異なったデューティ・サイクルを有する。
【００６２】
マイクロプロセッサ３８は、全ステップを１６マイクロステップに分割する。したがって、電気回転（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｏｔａｔｉｏｎ）の全３６０度（すなわち、４全ステップ）が６４マイクロステップを含む。図４は、最高速度で４５度の電気位置から１３５度の位置へ移行するゲート駆動信号を示す。各モータ巻線へのデューティ・サイクルは、５．６２５度増分で進む正弦関数及び余弦関数に相当する。周期１は、両モータ巻線が等しい電流を受け取る電気回転の４５度に相当する。巻線Ａ、余弦関数はポート２（Ｐ２０からＰ２３）から駆動され、及び巻線Ｂ、正弦関数はポート３（Ｐ３０から３３）から駆動される。両ポートは、４５度及び１３５度で等しいデューティ・サイクルを有する。第１７周期（マイクロステップ）は、１３５度の電気位置に相当する。ＰＷＭ周期は約１８８マイクロ秒に等しく、これは各モータ巻線への約５．３２ｋＨｚのＰＷＭ駆動周波数に相当する。１ＰＷＭ周期が１マイクロステップに相当する最高速度で、ステッピング・レートは、毎秒３３２の全ステップ（５．３２ｋＨｚを１６周期毎全ステップで除したもの）である。
【００６３】
ＰチャネルＦＥＴは、通常、ゲート駆動を低に維持することによってオンに維持される（Ｐ２１、Ｐ２３、Ｐ３１、Ｐ３３）。ＰチャネルＦＥＴがターンオフされる（ゲートが高へ移行する）時間のみが、対応するＮチャネルＦＥＴがターンオンされる（ゲートがＰ２０、Ｐ２２、Ｐ３０、Ｐ３２によって高へ駆動される）ときである。使用されるＦＥＴは低しきい値、高速ＦＥＴであり、それで、小さい保護周波数帯（ｇｕａｒｄ ｂａｎｄ）がＰチャネルＦＥＴの各スイッチング・エッジに加えられて、対応するＮチャネルＦＥＴがターンオンする前にそれらのＰチャネルＦＥＴがオフするのを保証する。これは、スパイクがスイッチング遷移中に相補形ＦＥＴ対を通して流れるのを回避する。周波数保護帯は、図４の第１周期のみを示した図４ａに容易に見ることができる。周期１の始まりに、Ｐ２１は、高に移行してまずＰチャネルＦＥＴをターンオフする。マイクロコントローラ上で約１マシン・サイクル遅れて（２．６７マイクロ秒）、Ｐ２０は高に移行してＮチャネルＦＥＴをターンオンする。約７７マイクロ秒遅れてＰ２０は低へ移行してＮチャネルＦＥＴをターンオフし、それから２．７マイクロ秒の後でＰ２１がＰチャネルＦＥＴをターンしてオンに戻す。巻線Ａの他の側は、Ｐ２３によって駆動されるＰチャネルＦＥＴによって給電レールに接続を維持される。周期１の残りの間に巻線Ａの両側は給電レールに結合を維持されて、巻線に電流が最少限の外部損失で循環できるようになる。
【００６４】
巻線Ｂは巻線Ａと類似の様式でポート３によって駆動されるが、ただし先行技術ＰＷＭ回路から期待されるであろうように「オン」部分が第１周期の始まりではなくて終りにあることを除く。２つの巻線をＰＷＭ周期の異なった端で駆動することの利点は、もし正弦関数のピークＰＷＭデューティ・サイクルが約７０％を超えず、したがって４５度点で正弦及び余弦ＰＷＭデューティ・サイクルが各々５０％を超えないならば、両巻線を同時にオンにするのを回避することが可能であるということである。Ｐチャネル周波数保護帯及びマイクコントローラ処理時間を見込むならば、実用ピーク・デューティ・サイクルは（７０％よりはむしろ）６０％に近く、各巻線に対して４５度点で約４２％のデューティ・サイクルを生じる。６０％未満のＰＷＭピーク・デューティ・サイクルは、両巻線が同時には決してオンでないことを保証する。両巻線を同時にオンにしないことの利点は、それが電源からの電流変動（リプル）を顕著に減少させ、それによって供給電圧リプルを減少させるということである。減少電流リプルのために、電圧リプルを許容限界内に維持するために給電レール上の小さい値のバイパス・コンデンサ（Ｃ１及びＣ６）を使用できるようになる。またもっと厳しい制約は、ユニットを附勢しかつ電池を充電するために使用される壁電源３７（図２２）が電池で厳しい高速電流制限作用２．６Ｃ率（１．０４アンペア）を持つ事実によって起こされる。もしモータが壁電源から１．０４アンペアより多く引き出そうと試みたならば、バイパス・コンデンサ（Ｃ１及びＣ６）のみが電流制限点を超える電流を供給するので供給電圧は急速に降下することになる。この潜在的問題は、両巻線が同時にオンであるのを許さないことによって容易に回避される。
【００６５】
ＰＷＭ周期に同じデューティ・サイクルを繰り返させることによって、すなわち、逐次駆動パルスのデューティ・サイクルのマイクロコントローラ制御によって、モータをかなり低速で運転することができるのは、本発明の好適実施の形態の重要な特徴である。もしマイクロステップ毎にデューティ・サイクルも２つのＰＷＭ周期に使用されたとしたならば、モータ速度は最高速度の２分の１であることになる（すなわち、ＰＷＭ周期とマイクロステップとの間の２：１対応）。もし毎ステップが３ＰＷＭ周期に使用されたとしたならば（３：１比）、モータ速度は最高速度の３分の１であることになる、以下同様。かなり微細な制御には、各々マイクロステップを同じ量だけ繰り返す必要はない。例えば、１６番目毎のマイクロステップを１回繰り返しかつ他の１５マイクロステップは繰り返さないならば、結果の速度は最大速度の９４．１２％（１６／１７）であることになり、同様に、８番目毎のマイクロステップを１回繰り返すならば、結果の速度は再高速度の８８．８９％（８／９）であることになる。１６番目毎のマイクロステップを１回よりも低い頻度で或る１つのマイクロステップを繰り返すことによって最高速度にかなり近い速度をまた得ることができる。１０の異なったピペット速度は、所望のモータ速度を与えるために、基本的に適当な繰り返しパターンを使用する。図５のテーブルは、マイクロプロセッサ・メモリに記憶されている対応テーブルで以て本発明の特徴を示す。
【００６６】
停止から指定ピペッティング速度へ加速されるとき、図７ａ〜７ｂに示したそれと類似の加速度テーブルが使用され、これは、速度が指定運転速度に漸近的に接近するというようにマイクロステップ・デューティ・サイクルがＰＷＭ周期内で繰り返されるパターンを定義する。図６及び図８は、そのデータを示したグラフである。加速度傾斜（減速には逆をたどる）は、加速度を定義しかつ制限する。加速度は、モータが逐次かなり微細な速度変化を行うことによってその最高速度に接近するに従って下げられる。マイクロプロセッサがステッパ・モータの動作にこのような制御を施せるようにデータに対応のテーブルがマイクロプロセッサに記憶されている。
【００６７】
上に概説した簡単化マイクロステップ回路及び方法から得られるモータ電流は、通例の先行技術ＰＷＭ駆動回路におけるように供給電圧に無関係でない。むしろそれは供給電圧依存性である。本発明に使用されるＬｉイオン電池３６からの電池電圧は、電池がほとんど枯渇しているときの３．２ボルトから電池が全容量に充電されているときの４．１ボルトまで変動する。同じ振幅（すなわち、ピーク・デューティ・サイクル）正弦または余弦テーブルがこの電圧範囲全体を通して使用されるならば、モータへの電力はその電圧範囲にわたって電圧比の平方だけ変動することになる（すなわち、３．２ボルトにおけるよりも４．１ボルトにおける方が６４％多い電力）。壁電源から附勢されている間にピペットが使用されるとき、供給電圧は典型的に５．３ボルトであって、これは、同じテーブルが使用されるならば、３．２ボルトに比較してほとんど３倍も多い電力をモータへ供給する。使用されるマイクロコントローラは、先に説明したように、マイクロプロセッサ・アナログ・ディジタル変換器を用いて供給電圧を測定する能力を有する。上の欠点は、供給電圧を異なった範囲に分割しかつ各範囲に対して異なった振幅の正弦または余弦テーブルを使用することによって極めて減らすことができる。これは、異なった範囲に対してモータ電流を正規化することを可能にする。本発明のマイクロプロセッサは、供給電圧を４つの範囲に分裂させるようにプログラムされ、かつ４つの異なった振幅の正弦または余弦テーブルを有し、これらが異なった範囲の間でモータ電流を正規化する。これは、図４ｂ−１及び図４ｂ−２のテーブルに示してあり、かつモータ電流を減少させ、それゆえ全供給電圧範囲にわたって電力変動を遥かに小さい値に減少させる効果を有する。使用される範囲は、３．２００から３．４７６、３，４７６から３．７７５、３．７７５から４．１、及び５．０から５．６である。これは、電池電圧範囲について、ちょうど１つの範囲が使用されるとした場合の電力変動を６４％から３つの範囲が使用される場合の１８％未満に減少させ、第４範囲は壁電流に対して使用される。供給電圧の関数として異なった電力範囲を使用することは、不必要な電池電力消散（ｂａｔｔｅｒｙ ｄｒａｉｎ）を減少させる効果を有し、それによって電池寿命を顕著に延長する。また、壁電源の流出（ｒｕｎｎｉｎｇ ｏｆｆ）のときモータ電力定格を超える可能性を除去する。
【００６８】
（操作ピペット・モード）
本発明の図示の実施の形態において、及び先に説明したように、制御キー２６は、ピペット用キーボード内の「モード」制御キーを含む。「モード（Ｍｏｄｅ）」キーは、３つの操作正規ピペット・モードをくまなくトグル又は回転する。モード・キー用マイクロプロセッサ３８のソフトウェア・ルーチンを図１２に示す（「モード・キー・ルーチン）。図示したように、モード・キー・ルーチン内へのエントリは、マイクロプロセッサ内の内部タイマを開始させる。タイマは、プリセット持続時間をＥＥＰＲＯＭ１１０に記憶している。モード・キーがプリセット持続時間以上に長い時間間隔の間押されるならば、リセット・キーの「長い押し」が起こっておりこれが所与のモードに対するオプション・メニューを活性化し、かつモード・キーを更に押すと所与のモードに対する利用可能オプションをくまなく回転する。他の長い押しは、オプション・メニューを不活性化して、更にモードを選択する押しをしてもよいようにする。
モード：
１． ピペット
２． 手動
３． 多放出
【００６９】
上向き及び下向き「矢印」キー２８ａ、２８ｂは、図１４に示したマイクロプロセッサ・ソフトウェア・ルーチンに従って量又は速度のようないずれかの選択パラメータを編集又は変えるために使用される。
【００７０】
第４キー２６ｂ、「リセット（Ｒｅｓｅｔ）」は、ユニットがその元の位置にあるかどうかに依存して２つの主要な機能を有する。１ピペットが元の位置（すなわち、放出の準備ができている又は多放出モードでその区切りよい量の全てを放出し済みである）にないならば、リセット・キーを押すことが図１３に示したマイクロプロセッサ・ソフトウェア・ルーチンに従ってピペットに放出、吹消しの実行、及び元の位置への復帰を行わせる。装置が元の位置にあり、採取の準備ができているとき、リセット・キー２６ｂは、選択モードで編集することができる種々のパラメータをくまなくトグル又は回転するために使用される。例えば、多放出モードでは、このキーは、区切りのよい量の個数と放出量との間でトグルするために使用されるので、どちらか１つを編集することができる。
【００７１】
ピペット１０に対する次の操作モードの各々で、ピペットは、シリンダ９２内のプランシャ９０に縦運動を伝えるために回転子を電磁的に駆動する電流受取り巻線Ａ及びＢを備えたモータ４０、及びモータに対する駆動信号を発生するようにプログラムされたマイクロプロセッサ３８を含む制御回路１１０を含む。それぞれのこのような操作モードで、制御回路１１０は、ディスプレイ２２、マイクロプロセッサ内に操作ピペット・モード、液体採取量、液体放出、ピペットの操作を制御するピペット操作速度信号とピペット・リセット信号、及びディスプレイ上の英数字ユーザ読取り可能表示を発生するためにマイクロプロセッサに電気的に接続されたユーザ操作可能制御キー２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、データのテーブルを記憶しかつピペットの操作を制御するためにマイクロプロセッサによってアクセス可能かつ使用可能なそのメモリ、制御キーのユーザ操作によって選択されたピペット操作をトリガする少なくとも１つのユーザ操作可能スイッチ３０、３２を含む。それぞれのこのような操作モードで、マイクロプロセッサは、「モード」キーを定義する制御キーのうちの第１キーの逐次ユーザ操作に応答して操作の逐次ユーザ選択モードに順次に入るようにかつ各選択モードでピペットの操作を制御するように、更にプログラムされ、それであるから
（ａ） オプション・キーを定義する制御キーのうちのモード・キー又は他のキーの第２動作は、マイクロプロセッサに選択モードのみに対して第１操作オプションを表示するようにディスプレイを制御させ、
（ｂ） 制御キーのうちの第２キーは「上向き」キーを定義し、その操作はマイクロプロセッサに操作オプションの活性化又は不活性化、或は操作オプションに関連した数値表示について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｃ） 制御キーのうちの第３キーは「下向き」キーを定義し、その操作は、マイクロプロセッサに操作オプションの活性化又は不活性化、或は数値表示について減る値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｄ） トリガ・スイッチのその後のユーザ操作は、先端内へ液体を採取する上向き方向に、次いで先端から液体を放出する下向き方向に、操作オプションによって拡大された選択モードでプランシャを駆動するようにモータを作動する。
【００７２】
また、マイクロプロセッサは、各選択モードで、オプション・キーの逐次ユーザ操作がマイクロプロセッサに選択モードのみに対して、逐次操作オプションを順次表示するようにディスプレイを制御させ、各オプションは制御可能で上の（ｂ）及び（ｃ）に従うように、更にプログラムされる。なお更に、マイクロプロセッサ３８は、モード・キーがモード・キーの瞬時押しよりも長い時間間隔の間のモード・キーの初期持続押しとこれに続くモード・キーの逐次瞬時押しに応答して逐次操作オプション間をステップするオプション・キーとして機能するように、好適には、プログラムされる。また、マイクロプロセッサ３８は、ディスプレイが操作オプションを出る一方、「リセット」キーを定義する制御キーのうちの第４キーのユーザ操作またはモード・キーのうちのいずれかのその後の持続押しに応答して選択モードに留まっているように、好適には、プログラムされる。
【００７３】
なお更に、マイクロプロセッサ３８は、リセット・キーの瞬時押しよりも長い時間間隔の間のリセット・キーの初期持続押しに応答してリセット・キーがディスプレイ内の表示パラメータを零と読み出すように、好適には、更にプログラムされ、及びピペット先端から流体を吹くようにシリンダ内のプランジャを駆動するためにリセット・キーの瞬時ユーザ操作に応答して「吹消し」操作に入るように、更にプログラムされる。また、マイクロプロセッサ３８は、リセット・キーの各逐次瞬時ユーザ操作がマイクロプロセッサに上向き又は下向きキーのユーザ操作による編集用複数の逐次操作パラメータのうちの異なった１つを順次に表示するようにディスプレイ２２を制御させるように、好適には、更にプログラムされ、及び、ピペット操作選択モードでピペットの操作の逐次サイクルの間異なった表示をピペット・ユーザに明瞭に表示するようにディスプレイをカウントしかつ制御し、それによって、ユーザがピペット操作のいずかの周期に対するピペットの操作サイクルを決定できるように、更にプログラムされる。
【００７４】
以下に説明するように、ピペット１０の操作モードのうちの１つは手動モードである。そのモードでは、ピペットは、制御キーのユーザ操作によって選択されたピペット操作をトリガするために２つのユーザ操作可能スイッチ（３０、３２）を利用する。手動モードでは、マイクロプロセッサ３８は、モード・キーのユーザ操作によって選択された操作の手動モードに入りかつ手動モードでピペットの操作を制御するように、更にプログラムされ、それであるから
（ａ） ユーザによって操作されたトリガ・スイッチのうちの第１スイッチは「上向き」トリガを定義し、その作動はマイクロプロセッサに先端内へ液体を採取する上向き方向にプランジャを駆動するようにモータを制御させ、かつ
（ｂ） ユーザによって操作されたトリガ・スイッチのうちの第２スイッチは「下向き」トリガを定義し、その作動はマイクロプロセッサに先端から液体を放出する下向き方向にプランジャを駆動するようにモータを制御させ、かつ先端内の液体の量を指示するようにディスプレイを制御させる。更に、手動モードでは、マイクロプロセッサ３８は、ピペットの操作を制御するために更にプログラムされ、それであるから、プランジャを液体の吸込み又は採取を開始しようと準備している場所に置いた元の位置にある間にディスプレイは、採取することのできる最大量を表示し、及び、
（ａ） 「上向き」キーは、マイクロプロセッサに、「上向き」キーがユーザによって操作されるに連れて、先端によって採取される液体の選択最大量について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｂ） 「下向き」キーは、マイクロプロセッサに先端によって採取される液体の選択最大量について減る値を指示するようにディスプレイを制御させる。なお更に、手動モードで、マイクロプロセッサ３８は、それぞれ上向きトリガ及び下向きトリガがユーザによって操作されるに連れて液体の採取及び放出の速度を高めるように、更にプログラムされる。
【００７５】
以下に説明するように、手動モードで、マイクロプロセッサ３８によってアクセス可能なメモリに記憶されたデータのテーブルのうちの１つは、ピペットによる液体の採取及び放出に関連した液体量誤りを減少させるためにピペットと関連した最大採取量に対する補正率を含み、かつ補正率は量誤りを補正するためにモータの採取運動及び放出運動に加えられる。更に、手動モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペット操作手動モードでのピペットの操作の逐次サイクルの間ピペット・ユーザに異なった表示を明瞭に表示し、それによってユーザがピペット操作のいずれかの周期に対するピペットの操作サイクルを決定できるようにディスプレイをカウントしかつ制御するように、更にプログラムされる。
【００７６】
以下に更に詳細に説明するように、ピペット１０に対する操作ピペット・モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペットの操作を制御するように、更にプログラムされ、したがって
（ａ） 「上向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって採取される液体の選択量について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｂ） 「下向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって採取される液体の選択量について減る値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｃ） トリガ・スイッチのうちのいずれかの第１ユーザ操作は、先端内へ液体の選択量を採取するために上向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動し、かつ
（ｄ） トリガ・スイッチのうちのいずれかの第２ユーザ操作は、先端から液体の選択量を放出するために下向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動する。更に、ピペット・モードで、メモリに記憶されたデータのテーブルのうちの１つは、制御キーのユーザ操作によって選択された操作速度設定に従ってモータの動作速度を制御する線形アクチュエータに印加される駆動信号を制御するインストラクション命令を含み、及びメモリに記憶されたデータのテーブルのうちの他のテーブルは、ピペットによる液体の採取及び放出に関連した液体量誤りを制御しかつ除去するために制御キーのユーザ操作によって選択された液体採取量の種々に対する補正率を含む。手動モードのように、ピペット・モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペット・モードでピペットの操作の逐次サイクルの間異なった表示をピペット・ユーザに明瞭に表示するようにディスプレイをカウントしかつ制御し、それによって、ユーザがピペット操作のいずかの周期に対するピペットの操作サイクルを決定できるように、プログラムされる。ピペット・モードに独特に、マイクロプロセッサ３８は、（ｉ）液体の選択量を放出するためにプランジャが元の位置に接近する際トリガ・スイッチのうちの１つのユーザ操作に応答してプランジャが元の位置に達するとき液体の第２選択量を採取し、かつ（ｉｉ）液体の第２選択量を放出し及び液体の選択量と混合するように、更にプログラムされる。
【００７７】
以下に更に詳細に説明するように、操作多放出モードで、マイクロプロセッサ３８は、ピペットの操作を制御するために、更にプログラムされ、それであるから
（ａ） 「上向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって放出される液体の選択量について増える値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｂ） 「下向き」キー操作は、マイクロプロセッサに先端によって放出される液体の選択量について減る値を指示するようにディスプレイを制御させ、かつ
（ｃ） 制御キーのうちの第３キーは「リセット」キーを定義し、その作動はマイクロプロセッサにピペットが放出することができる選択量の液体の区切りよい量の個数に相当する数を指示するようにディスプレイを制御させ、この数は「上向き」キー及び「下向き」キーの操作によって調節可能であり、かつ
（ｄ） 以下に「多放出モード」について説明すると、トリガ・スイッチのうちのいずれかの第１ユーザ操作は、区切りよい量の数の選択量倍に等しい量を超える液体の量をピペット先端内へ採取するために上向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動し、かつ
（ｅ） トリガ・スイッチのうちのいずれかの第２ユーザ操作は、先端から液体の選択量を放出するために下向き方向にプランジャを駆動するようにモータを作動し、これは前記個数の約数がピペットによって放出されるまでトリガ・スイッチのいずれかの各第２動作に対して繰り返される。手動モード及びピペット・モードでのように、多放出モードで、メモリに記憶されデータのテーブルのうちの１つは、制御キーのユーザ操作によって選択された操作速度設定に従ってモータの動作速度を制御する線形アクチュエータに印加される駆動信号を制御するインストラクション命令を含み、及びメモリに記憶されたデータのテーブルのうちの他のテーブルは、ピペットによる液体の採取及び放出に関連した液体量誤りを制御しかつ除去するために制御キーのユーザ操作によって選択された液体採取量の種々に対する補正率を含む。更に、多放出モードで、マイクロプロセッサ３８は、「吹消し」モードに入るためにモータを制御するように更にプログラムされ、吹消しモードで、モータは、プランジャがプランジャに対する元の位置に達した後先端内に残留している液体を吹き消すように元の位置を超えてプランジャを駆動する。
【００７８】
（ピペット・モード）
ピペット・モードは、図１１Ａ及び１１Ｂのソフトウェア流れ図に示されかつディスプレイ２２上の点灯「ピペット（Ｐｉｐｅｔ）」アナンシエータによって指示される。上向き及び下向き矢印キー２８ａ及び２８ｂは、量を変えるために使用される。矢印キーは、ピペットがオンしている「採取」アナンシエータによって指示されたその元の位置にあるときに限り能動的である。トリガ・キー３０又は３２のどちらかが押されると、ピペットは速度設定に相当するモータ速度で指示された量を吸い込む。図１１Ａのソフトウェア流れ図に指示したように、ピペット１０がそのピペット・モードにあるとき、トリガ・スイッチ（３０、３２）の活性化による液体のユーザ選択量の各採取は、補正しなければ選択量よりも少ない吸込み量を生じることになる流体効果（ｆｌｕｉｄ ｅｆｆｅｃｔ）を補正するためにモータ運動にオフセットを加える。このような誤りは図９の下側曲線によって示されるのに対して、各選択量に対する補正率は図９の上側曲線によって示される。図９ａ〜９ｆは、ピペット１０に対する種々のユーザ選択又は「設定」量に対するこのような補正率のテーブルを図表形式で示す。このようなデータのテーブルは、ＥＥＰＲＯＭメモリＵ８に記憶され、かつモータ４０の巻線Ａ及びＢへの駆動信号を含むパルスの列にマイクロステップとしてパルスを加えるためにマイクロプロセッサ３８によってアクセスされる。この結果、液体の選択量を先端６０内に引き込むためにシリンダ内のプランジャ９０の縦運動にオフセットを加える。
【００７９】
吸込みの完了で、放出アナンシエータがターンオンすると同時に採取アナンシエータがターンオフする。どちらかのトリガが押されると、ピペットは速度設定に従う速度でその全量を放出し、吹消しストロークを通して吹消しの底まで行き、そこで１秒休止し、それから元の位置へ復帰する。ピペットは、吹消しストロークに入る前に、速度設定によって決定された時間間隔（一般に、速度が遅いほど長い）の間休止することになる。ピペットが吹消しの底に達するときトリガが押し下げられるならば、ピペットは、トリガが解放されるまで吹消しの底に滞在する。
【００８０】
図１２に示したように、モード・キーが長持続時間（１秒を超える）の間押されると、ピペット・モードに対するオプション・メニューは活性化される。表示された第１項目は、オション・メニューの先行アクセスから表示された最終項目であることになる（速度は初期化後省略時オプションである）。モード・キーの逐次正規押しは、下にリストしたピペット・モードに対する利用可能オプションをくまなくトグルすることになる。すなわち、
ａ． Ｓｐｅｅｄ
ｂ． ＆ Ｍｉｘ
ｃ． Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ
【００８１】
速度が選択されると、「Ｓｐｅｅｄ」アナンシエータは点灯しかつ速度設定は量表示の第１数字でフラッシュすることになる。上向きまたは下向きのいずれかの矢印キーは、速度設定を変えるために使用することができる。速度設定は、各モードに対して一意である。初期電力投入の際に選択される省略時設定は、何をＥＥＰＲＯＭ Ｕ８内へプログラムするかによって決定される。これは、典型的に、ピペット・モード及び多放出モードに利用可能である最高速度であり、及び手動モードに利用可能な中速度であることになる。選択可能速度は、１から１０の番号を付けられることになる。次の表は、各操作モードに対する速度設定に要する時間を指示する。
【００８２】
【表１】
【表２】
どちらかのトリガの押しの結果、選択速度でピペット・モード量を採取しかつオプション・メニューを出ることになる。モード・キーの長い押し又はリセット・キーの押しの結果、オプション・メニューを出ることになる。モード・キーの正規押しは、混合オプションにトグルすることになる。
【００８５】
図１５のソフトウェア流れ図に示したように、混合オプションがオプション・メニューで選択されると、「＆ Ｍｉｘ」アナンシエータは点灯しかつ量数字表示は「ＯＦＦ」又は「Ｏｎ」を読み出すことになる。上向きまたは下向きのいずれかの矢印キーは、混合オプションをどちらかの状態にセットするために使用することができる。混合オプションがオンのままのとき、「＆ Ｍｉｘ」アナンシエータはオプション・メニューを出るときまたオンのままである。
【００８６】
混合オプションがオンでの操作は、混合を放出サイクルの完了で遂行することができることを除いて、混合オプションがオフのときと類似している。
【００８７】
混合は、次のように起こることになる。すなわち、
１． ピストンが元の位置に近いときトリガが押し下げられるならば混合サイクル（元の位置から混合量を吸い込みかつ元の位置へ復帰する）が遂行されることになる。
２． ピストンが元の位置に近くかつトリガが押し下げられなくなるまで追加混合サイクルが起こることになる。
３． 中速ストロークでのトリガの上げ及び再押し下げは、元の位置の近くにあるときトリガが押し下げられる限り効果がないことになる。
４． （ピペッティング・ストローク又は混合サイクルのどちらかの後）ピストンが元の位置に近づいている際かつトリガが押し下げられないならば、ピペットは休止し、吹消しストロークが遂行され、ピペットは吹消しの底で休止し、それからホーム位置に復帰することになる（サイクルの終端）。したがって、もしもユーザが望むならば、混合オプションがオンでの操作の間に混合をスキップすることができる。
５． 「採取」及び「放出」ＬＣＤアナンシエータは、混合サイクルの各相当する部分の間活性化されることになる。（すなわち、吸込み中の採取及び放出中の分散）。
【００８８】
ピペット１０に対する混合量（混合サイクル中に吸い込まれかつ放出された量）は、ピペットされる設定量と常に同じである。混合速度は、速度設定モードでプログラムされたのと同じモータ速度であることになる。
【００８９】
Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒがピペット・モード・オプション・メニューから選択されるとき、数字表示は「ＣＣ ＯＦＦ」又は「ＣＣ ＯＮ」のどちらかを読み出す。上向きまたは下向きのいずれいかのキーは、２つの状態の間でトグルするために使用することができる。Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒがオンでオプション・メニューを出るとき、量表示の左の２つの数字は、サイクル・カウントを指示することになる。初期的にカウントは、００を読み出すことになる。ピペット・サイクルを完了する都度、カウンタは１だけ増分することになる。カウントが９９に達すると、それは００へロール・オーバすることになる。
【００９０】
サイクル・カウンタが能動的であるとき、元の位置にある間にリセット・キーを押すと、サイクル・カウンタ・カウント又は採取量を交互に選択することになる。上向きまたは下向きのいずれかの矢印キーは、選択パラメータをいずれかの設定へ編集することができる。リセット・キーの長持続時間押しは、サイクル・カウンタを零にする敏速な方法である。
【００９１】
次は、ピペット・モードでのキー押しの作用の要約である。
元の位置で、
（手動モード）
手動モードに対するマイクロプロセッサ３８ソフトウェア流れ図を図１０Ａ及び１０Ｂに示す。手動モードで、小さい量（「採取制限」）がセットされていなければ、表示された量は、省略時（全目盛）量である。これは、採取することができる液体の最大量を決定する。
【００９３】
手動モードに入る際に押された第１トリガ（３０又は３２）は、省略時によって「上向き」トリガになりかつ他は「下向き」トリガになる。
【００９４】
「上向き」トリガを押すと、ディスプレイに最大採取制限を表示することを停止させかつ液体の採取を最初は遅く、次いで速くまた速くなる速度で開始する。ディスプレイは、それまで採取された液の量を表示する。最高速度は、図１３及び１４に示したルーチンに従って先に説明したように速度オプションの使用によって選択された設定速度によって制御される。
【００９５】
「上向き」キーを放すと、モータを停止させる。その同じトリガを再び押すならば、そのトリガは、採取を、上のように、最初は遅く、次いで速くまた速くなる速度で続ける。それゆえ、採取が最高速度へ立ち上がる前にトリガを繰り返し押しかつ解放することによって、液体の採取の非常に微細な制御を達成することができる。
【００９６】
ディスプレイは、元の位置からの合計液体採取を示し続ける。リセット・ボタンが長持続時間押されるならば、ディスプレイは零にリセットされ、かつディスプレイは、次いで、それがリセットされた後に、（どのトリガが次に押されるかに依存して）採取された又は放出された量を指示することになる。リセット・ボタンが正規持続時間押されるならば、ユニットは、放出し、「吹き消し」を通り、吹消しの底で休止し、元の位置に復帰し、かつ表示された量は最新にセットされた採取制限に戻る。
【００９７】
「下向き」キーを押すと、上のように、最初は遅く、次いで、速くまた速くなる速度で液体を放出させる。採取から分散への変化が起こる（又はこの逆が起こる）とき常に、モータ運動が流体及び機械バックラッシュ効果をオフセットするようにオフセット・ステップが加えられる。オフセット・ステップの数は、器械の容量範囲に依存しかつＥＥＰＲＯＭメモリＵ８にマイクロプロセッサ・アクセス可能データとして記憶される。これは、補正率テーブルに加えて、操作ピペット・モードに対する流体効果補正に関して参照されるデータである。
【００９８】
放出する間に、ディスプレイがリセットされていなければ、ディスプレイは、（元の位置から採取された）先端内の液体の量を指示するように減分する。これは、オーバシュートし、次いで所望量へ復帰してよいようにする。
【００９９】
もしディスプレイが（リセット・ボタンを長持続時間の間押すことによって）リセットされているならば、ディスプレイは、その後は、その時点から採取した液体の量を正の数として、又はその時点から放出した量を負の数として指示する。最も右の区切よい量の中央横棒は「マイナス」記号である。上に注意したように、モータ方向にいずれかの変化があると、オフセット・ステップの適正量がその量範囲に対して加えられる。
【０１００】
放出トリガの連続押しは、「元の」位置に達するまで液体を放出させることになる。この時点で、モータは停止することになる。これは、ユーザが偶発的に吹消しに入るのを防止し、かつ程よく手動ピペットの操作による（ユーザは手動で混合をすることもできる等）。元の位置で、放出トリガの「ダブル・クリック」は、ユニットに吹き消しさせかつ元の位置に復帰させる。
【０１０１】
（手動モード・オプション）
モード・キーの長持続時間押しで以てオプション・メニューを活性化する際、次のオプションは、正規持続時間モード・キー押しで以て選択するとができる。すなわち、
ａ． 速度
ｂ． サイクル・カウンタ
これらのオプションは、操作ピペット・モードの下に説明したように編集することができる。
【０１０２】
手動モードでのキー押しの作用の要約は、次の通り。
元の位置で、
（多放出モード）
ピペット操作の多放出モードに対するマイクロプロセッサ３８ソフトウェア流れ図を図１６Ａ及び１６Ｂに示す。モード・キーを活性化することによってこのモードにトグルするとき、放出量は、能動的でありかつ矢印キー２８ａ、２８ｂで以て編集することができる。ユニットが「元の位置」にいるときばかりでなくユニットが放出を待機している間に放出量を変えることができる。放出量を変えるとき、区切りよい量の個数を再計算し、かつ「Ｘ」記号に隣接した２つの小さい専用数字でディスプレイ２２上に表示する。ピペットが「元の位置」にあるならば、区切りよい量の個数をそれが取り得る最大数であるように、かつなお充分に大きい残留量を持つように（すなわち、最大目盛採取）計算する。残留量は、ＥＥＰＲＯＭメモリＵ８に記憶されているから、それを容易に計算できる。放出している間に放出量値を変えるならば、区切りよい量の個数「Ｘ」を先端内の在留約数を表するように再計算する（残留約数については放出量は不変のままであると仮定する）。放出段階にある間（先端にある残留量の制限内で）量を休止点のいずれかでかつ全てで変えることができる。各放出量を分散した後に区切りよい量の個数は１つだけ減分しそれであるからディスプレイはいくつの区切りよい量が先端に残留しているかを常に示す。「Ｘ」が零に達すると、ディスプレイは、「リセット」記号をフラッシュしてユーザに「リセット」キーを押すように喚起する。
【０１０４】
ユーザが先端内に全目盛負荷を吸い込むのを欲しないならば、採取前にまだ「元の位置」にある間にユーザは、区切りよい量の計算した個数を減らすことができる。これを行うために、ユーザは「リセット」キーを押し、これが編集するために区切りよい量のフィールドを活性化する。区切りよい量の個数数字及び「Ｘ」記号は、フラッシュして矢印キーが区切りよい量の個数を変えることになる旨を指示する。「リセット」キーが押されるか又はトリガが押されるかどちらかが行われるまで、区切りよい量の個数フィールドは活性化されたままであり、どちらの場合にも放出量は活性化する（しかし、トリガが押されたならば、液体はまた吸い込まれる）。「元の」位置にあるとき、「リセット」キーを押すと、放出量と約数の個数フィールドを交互に活性化する。「Ｘ」値を省略時計算から減らしてあるならば、ユーザがその値を再び変えるか又は放出量を変えるまでその値は不変のままである。モードを変え（又はリセットを押し）ても設定を変えることはない。多放出モードでの放出量を変えるときは常に、新全目盛「Ｘ」値を自動的に計算することになる。
【０１０５】
図１６Ａに示したように、上に説明したように矢印キー及びリセット・キーの活性化によってピペットをプリセットしてあり、かつ先に説明した矢印キー・ルーチン及びリセット・キー・ルーチンを使用するとき、ユーザは、トリガ・スイッチ（３０、３２）のうちの１つを活性化する。プリセッティングが記憶されてある間、マイクロプロセッサ３８は、モータ４０を制御して、区切りよい量の個数倍した量（選択合計量）に等しい量を超える液体の量を先端６０内へ採取する。モータは、逆転して液体のいくらかを分散して先端に液体の正しい選択合計量及び残留量を残す。その時点で、もしそう望むならば、区切りよい量を修正するために矢印キーを活性化することができ、これに伴って区切りよい量の個数についてのいずれかの必要なマイクロプロセッサ再計算が行われる。リセット・キー２６ｂの活性化は、ピペットにその多モード操作を無効にして先端内の全液体を放出させる。
【０１０６】
しかしながら、トリガ・スイッチのうちの１つの活性化に応答して、ピペットは図１Ｂに示したマイクロプロセッサ制御放出ルーチンに入り、これと共に、マイクロプロセッサは、ピペット操作ピペット・モードについて説明した図９及び９ａ〜９ｆの補正曲線及びテーブルに類似した補正データのようなＥＥＰＲＯＭメモリＵ８に記憶されたデータに従うオフセット補正を導入する。この操作は、全ての区切りよい量が放出されるまでトリガ・スイッチのそれぞれのその後の活性化について繰り返される。その時点で、リセット・キーの活性化又はトリガ・スイッチのダブルクリックのどちらかは、マイクロプロセッサにモータを吹消しルーチンに入るように駆動させ、このルーチンでプランジャ９０は「元の位置」を過ぎて駆動されて先端から全ての残留液体を吹き、それからプランジャは「元の位置」に復帰させられ、かつプリセッティングが回復されて、ピペットを第２多放出操作に対して準備させる。
【０１０７】
多放出モードで、オプション・メニュー上の唯一のオプションは速度設定であって、これは先に説明した方法で操作する。
【０１０８】
したがって、要約すると、
元の位置で、
【０１０９】
（電池電力管理及び再充電回路部１０６）
ピペット１０に入れる電池３６は、４００ｍＡ時間定格を有するリチウムイオン電池である。それゆえ、電池への平均充電電流は、電池への潜在的損傷を回避するために最大４００ｍＡ（すなわち、１Ｃ率）に制限されるものとする。モータ４０は、動作中８００ｍＡより大きい最大電流を引き出す。ピペット１０は電池をこの装置に設置しないで壁電源３７（図２２）からで操作できることが望まれるから、壁電源は、リプルを起こす過電圧を生じないでｍＡよりも多く供給する能力がなければならない。壁電源をピペット１０にプラグ接続しているときピペットに設置した電池を充電するために同じ壁電源を使用することがまた望まれる。更に、図２２に示したように、オプショナル充電スタンド（図示してない）であって、２つ又は３つのピペット（１０、１０’）を格納し、かつこの充電スタンドに置かれ充電される必要のある電池を備えたいずれかのピペットを自動的に充電するために使用することができる充電スタンドを充電するために同じ壁電源３７を使用することが望まれる。
【０１１０】
ピペット内の利用可能な小さな空間は、モータがピペットの操作中に消散するもの以外にピペット内で起こるいずれかの顕著な熱消散を見込んでいない。
【０１１１】
壁電源からの利用可能な電流は、電池に許される最大充電電流よりも相当に大きい。充電電流を制限するために使用されることがある通例の方法は、電池を充電する間に１Ｃ率（４００ｍＡ）に電流を制限するために壁電源と電池との間に線形電流源を置くことである。しかしながら、このような回路はピペット内に位置させる必要があろうし、それでその回路は電池を充電中であるときに限り電流を制限しかつモータを電池なしで使用中であるとき電流を制限しないことが保証され得よう。典型的に、このような回路は、それの両端間に２から３ボルトの電圧降下を有し、かつそれを通して４００ｍＡを流すことで以て約１ワットの電力消散を生じることになる。電池を１時間まで充電中である間に１ワットの熱をピペット電子部に消散することは、電子ピペットの寸法を持つコンパクト・ピペット内の利用可能な空間よりも大きなヒート・シンクを要求するであろう。更に、熱は、ピペット本体及び電池の温度を望ましくないレベルへ上げるであろう。
【０１１２】
しかしながら、本発明のピペット１０では、上に説明した線形電流制限回路に関連した熱消散問題を克服するために、スイッチング回路が使用される。このスイッチング回路は、ピペット内のマイクロプロセッサのポートＰ５０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）スイッチ制御信号による「オン」時間対「オフ」時間に基づいて制御されるＵ７内ＰチャネルＦＥＴを含む。壁電源３７からの電流制限にＰＭＷ信号のデューティ・サイクルを乗じたものは、電池への平均充電電流を表す。ＰＷＭスイッチ制御信号が充分に高いならば、壁電源から電池への電流の「オン」パルスは充分に短い持続時間のものであり、それであるからピーク振幅は電池によって平均される「オン」時間と「オフ」時間の平均ほど重要でないことになる。本発明のピペットに使用されるリチウムイオン３６電池は、電池が偶発的に過充電されるならば電池を開放する（切る）保護回路を組み込んでいる。電池３６内の組込み保護回路は、リチウムイオン電池に標準的であって、過電圧及び過充電電流ばかりでなく過電流負荷条件及び不足電圧条件に対して保護するやや複雑な回路である。ピペット１０に使用される電池に出入するピーク電流は、組込み保護回路の引外しがなければ約２Ａを超えることはできない。壁電源ＦＥＴ（Ｕ７内のＰチャネルＦＥＴ）がターンオンされるとき、電流制限がその定格値（すなわち、１．０４Ａ）で直ちに行われる結果壁電源から直ちに電圧降下を生じて電池を大きな電流スパイクに晒さないように、壁電源は、充分に高速な電流制限を持たなければならない。商用的に入手可能な電流制限付き壁電源は、一般にそれらの出力を充分高速に制限しない。ほとんどのオフ・ザ・シェルフ（ｏｆｆ ｔｈｅ ｓｈｅｌｆ）電源は、それらの回路に比較的大形のフィルタ・コンデンサを有するものであって、負荷（電池）が電源出力上で突然スイッチされるとき大きな電流スパイクを生じる。大きな電流スパイクは、最長１ミリ秒程度の間には電流制限値に降下しないことがある。このような電源は、電池を充電するＰＷＭ制御スイッチ内の使用に許容不能である。
【０１１３】
したがって、ピペット１０に使用される壁電源３７は、公称１．０４Ａで高速電流制限を有するように、かつ電池がＵ７内のＰチャネルＦＥＴ（図３Ａ）を含む１ｋＨｚの繰返し数（ｒａｔｅ）ＰＷＭ制御スイッチ（ＰＷＭスイッチ）によって充電されるとき電流オーバシュートを生じないように設計される。１Ｃ率で充電するとき、電池が４００ｍＡのちょうど下の平均充電電流を見るというように、ＰＷＭデューティ・サイクルを約３６％「オン」時間（３６０μｓオンかつ６４０μｓオフにセットする。調整壁電源電圧は、公称５．６ボルトである。無負荷電池電圧は、４．１ボルト以下である。したがって、ＰＷＭスイッチをターン「オン」するとき、（壁接続点で測定された）壁電源電圧は、電池電圧にＰＷＭスイッチ及びダイオードＤ１上の降下ばかりでなく充電電流に因る電池の内部抵抗上の電圧降下を加えたものに降下することになる。図３Ａの壁接続点で測定された壁電源電圧及びポートＡＮ２でのマイクロプロセッサ３８の入力は、全て一緒にして、ＰＷＭスイッチをターンオンするときの無負荷電池電圧より典型的に約０．４から０．５ボルト高い。図３Ａ、３Ｂ、３Ｄに示したように、測定された電池電圧は、ポートＡＮ０でのマイクロプロセッサへの入力である。ＰＷＭスイッチをターン「オフ」するとき、壁電源電圧は、直ちに調整５．６ボルトに復帰する。電池を１Ｃ率で充電中のとき、壁接続点（ポートＡＮ２）の電圧は、図１７に示したもののように見えることになる。ＰHは調整電圧（典型的に５．６ボルト）でありかつＰLは電池を充電中のとき典型的に３．４から４．６ボルトであり、これは３．０から４．１ボルトの無負荷電池電圧に相当する。
【００１１４】
再充電可能リチウムイオン電池の製造者は、一般に、Ｃ／１０率の事前充電電流で３．０ボルトより下である単一４．１ボルト・セル電池（ｃｅｌｌ ｂａｔｔｅｒｙ）を推奨する。３．０Ｖより上しかし４．１ボルトより下で、この電池は、１Ｃ率を超えない電流で充電することができる。（充電電流で測定された）４．１ボルトで、電圧が４．１ボルトを超えないというように電流を除々に減少させるものとする。これは、充電の定電圧段階（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｐｈａｓｅ）として知られている。この電圧制限を所与の量だけ超えるならば、組込み保護回路部が電池を開路することになる。充電率がＣ／１０からＣ／２０率に降下するか又は４時間の充電が経過するか、どちらかが早く起こるまで、定電圧充電段階を継続するものとする。最終充電電圧制限（４．１ボルト）は、約１パーセントの正確さで以て決定される必要がある。壁電源をこの電圧及び精度に調整することは、不必要な出費を加えることにもなる。
【０１１５】
先に説明したように、ピペット１０内のマイクロプロセッサ３８は、Ａ・Ｄ変換器を組み込まれており、この変換器は要求１パーセントの正確さを持つ精密電圧基準としてＵ２を使用する。オンボードＡ・Ｄ変換器を使用することによって、壁電源３７は、電池を充電するために必要であるよりも高い電圧を供給することができ、かつ４．１ボルト充電制限はマイクロコントローラ及びそのＡ・Ｄ変換器によって監視され制御される。
【０１１６】
特に、マイクロプロセッサ３８は、小さい充電電流にスイッチするとき決定するために、多数の電圧しきい値を使用することによって、アナログ定電圧充電段階をシミュレートするようにプログラムされる。マイクロプロセッサ３８は、それによって、モータが運転中でないとき電力管理ルーチン内で毎秒１回、Ａ・Ｄ変換器を用いて電池（ポートＡＮ０）電圧及び壁電源（ポートＡＮ２）電圧を測定する。マイクロプロセッサ３８にプログラムされる電力管理ルーチンは、図２１ａ、ｂ、ｃに示してある。図示したように、ＰＷＭスイッチ（壁電源ＦＥＴ）をターンオフする間に測定を行い、それであるから電池電圧は無負荷電池電圧を表し、また他のピペットが壁電源に接続されておらずかつ充電中でないと仮定して、壁電源電圧はその調整値である。電池を１Ｃで充電中である間の電池電圧の（電池の内部インピーダンスに因る）平均上昇は、約０．１５ボルトである。したがって、第１しきい値電圧は、３．９５ボルトにセットされる。開路電圧が３．９５ボルトと測定されるとき、１Ｃ率で充電している間の電池上の平均電圧は、４．１ボルトである。この時点で、充電電流は、ＰＷＭデューティ・サイクルを約２０％に縮小することによって減少させられる（これは、充電の定電圧段階の開始を表す）。オン時間の充電パルスは０．３６ミリ秒で一定にされるのに対して、周期はオフ時間に充電することによって１．７５ミリ秒に調節される。
【０１１７】
平均充電電流に因る電池の平均電圧の上昇を説明する定電圧アナログ充電回路を近似するために、いくつかのしきいレベルが要求される。特定「オン」時間と「オフ」時間、周期、デューティ・サイクル、電流、充電率、及び電圧しきい値を図１９に示す。電池３６の典型的経時充電特性を５レベルの各々について図２０に示す。指示したように、第１シフト（ＰＷＭデューティ・サイクル・レベル０からレベル１へ、すなわち、１ｍｓから１．７５ｍｓ周期へ）は、３．９５０ボルトにセットされる。次いで、レベル１充電は４．０２５ボルトまで続き、その後にレベル２充電（３．２ｍｓ周期）へシフトする。レベル２充電は４．０７５ボルトまで続き、その後にレベル３（約６ｍｓ周期）へシフトし、それからレベル３以上の充電は、残りのレベル・シフトの間に４．１００ボルトへ移行する。これらの多数しきいレベルは、定電圧充電段階を近似する間に組込み電池保護回路部が引き外すのを防止する。レベル５は、最小最終充電レベル、かつ約１．５％のＰＷＭデューティ・サイクル（２４ｍｓ周期）を有する。
【０１１８】
各レベル変化で、４．１００ボルト以下の電圧に対してデューティ・サイクルをカットバックする前に２分最短充電時間が使用される。４．１００ボルト以下では、敏速充電の開始から測定された２４０分の総合充電時間制限に対してを除き、いずれのデューティ・サイクルにも最短充電時間制限はない。
【０１１９】
フィルタした電池電圧測定が４．１２５ボルトよりも高くへ移行するならば、充電デューティ・サイクルは、かなり低い遷移電圧（４．０２５から４．１００ボルト）で使用される最短２分遅延ではなくて、５秒内に１レベル上げられる。デューティ・サイクルを縮小した後に電圧が４．１２５ボルト以上に留まっているならば、（レベル５の後に）電圧が４．１２５ボルトより低く下がるか又は充電が完全にターンオフするまで（各デューティ・サイクルで５秒よりも短い充電時間で以て）デューティ・サイクルを再びまた再び縮小するものとする。
【０１２０】
充電は、次の条件のどちらかを満たすまで続けられ、次いで終結する。すなわち、
・ 充電デューティ・サイクルが１．５％（レベル５）に縮小されており、かつ電池電圧が４．１ＶＤＣに達する。
・ 敏速充電の開始からの経過時間が２４０分に達している。
・ 充電スタンド上の他のユニットが充電中であると検出される。
【０１２１】
電池は、それが３．９５ＶＤＣにまで放電させられるか又はこのレベルに自己放電するまで再び充電されないことになる。
【０１２２】
図２１ａ〜ｃに示した電力管理ルーチンは、モータが運転中でなくかつＰＷＭスイッチ（壁電源ＦＥＴ）がターンオフしているとき、毎秒１回電圧測定を行う。電池電圧は少なくとも１６回測定されかつ計算された平均はマイクロプロセッサ３８内のメモリ場所「ＢＡ」に記憶される。
【０１２３】
壁電源電圧について、毎秒２０連続測定が行われる。マイクロコントローラ内のサンプル・ホールド回路は、各測定の開始に電圧をサンプルかつホールドする。各測定は２５６マイクロ秒を要し、それで２０回連続測定は完了するのに約５ミリ秒を要する。この２０回測定のうちの最高はメモリに記憶されかつ「ＰH」と呼ばれ及び最低読取りは記憶されかつ「ＰL」と呼ばれる。
【０１２４】
その電池を充電中であるピペット１０が図２２におけるように共用壁電源を備えた共用充電スタンド（図示してない）上にあるとき、その充電中のピペットが充電のその定電圧段階でレベル２を超えて進んでまだいないとするならば、共用充電スタンド上のいずれか他のピペット（例えば、１０’）によってＰLは、４．６ボルトよりも低いと毎秒測定されることが保証される。レベル３充電は６ミリ秒充電周期を有するから、ＰLがいずれか１つの５ミリ秒測定周期に４．６ボルトよりも低いと測定されないことは、可能である。
【０１２５】
２つ以上のピペットが共用充電スタンド上に置かれ、かつ各々が充電される必要のある電池を有するならば、各ピペット内のファームウェアは、そのＰH及びＰL測定値と一緒に、一度に１ピペットに限りその電池を充電することを、正規には、許すことになる。共用スタンドに置かれた第１ピペットがまずその電池を充電する。共用スタンドに置かれた第２及び第３ピペット（例えば、１０’）は、それが４．６ボルト以下でＰL値を（及び壁電力が事実接続されていることを指示する、４．９より上でＰH値を）測定する事実によって或る１つのユニットが既に充電中であることを検出することになる。ファームウェアは、ピペットが４．６ボルト以下でＰLを検出するならば、そのピペットがそれ自身の電池を充電しないように、コード化される。ピペットが４．６ボルトより上とＰLを測定するとき、そのピペットは、それ自身の電池の充電を開始することは許容可能であると想定する。そのピペットが充電を開始した後、電力管理ルーチンは、他のユニットが充電中であるかどうか知るために再びＰH、ＰL、及びＢＡを見るようにそのピペットに毎秒１回充電を短く休止させることになる。そのピペットが他のピペットの充電中を検出するならば、検出したそのピペットは、自分が充電を回復する前に、ＰLが４．６ボルトの上へ移行するまで充電を停止しかつ待機する。ユニットは、毎秒１回割り込むようにセットされた内部割込みタイマに基づいて、毎秒１回検査する。最初に自分が充電を開始してよいと判定するユニットは、同じスタンド上の他のユニットが或る１つのユニットのそのスタンド上での充電中を検出するのでそれら他のユニットが充電から自動的に締め出されている間に、自分の電池の充電を開始することになる。或る１つのスタンド上の２つの個別ピペット内の割込みタイマが同時に（互いについて０．２５ミリ秒以内に）割り込み中である公算は、極めて低い。これが起こるならば、両ユニットは、同時に充電を開始することができる。最も低い電池電圧のユニットは、充電中の第２ユニットに整合する電圧に充電するまで壁ユニットから電流のほどんどを取ることになる。２つの電池電圧が互いに等しくなり始めるに連れて、１つに限りユニットが充電中であるとした場合に充電にかかる長さの約２倍をかけて電流は２つの電池間に分裂することになる。この条件が起こるのに対して、個別クロックを備えた２つの独立タイマは、それらの状態で同期していることかつ極めて公算の低い（おそらく１０，０００の１の可能性よりも低い）であろう長時間間隔中同期を維持する必要があることになる。しかし、それが起こったとしても別に危害はない。正規には、上に説明した共用アルゴリズムは、ピペットが交替して全充電まで充電しかつ一度に１つずつでのみ充電するという洗練した方法で働く。
【０１２６】
それゆえ、第１ピペットがその定電圧段階のレベル３にあるとき待機ピペットは、通常、充電を開始し、第１ピペットの充電サイクルを終結することになる。この時点で、第１ピペットの電池はほとんど全充電（全充電の９０％を超え、おそらく約９５％）にある。もし充電中の他のユニットについての検出パラメータが第１ユニットにその定電圧段階のレベル５（１００％全充電を考慮している）を通して済ますことを許すようにもっと敏感に作られていたとしたならば、待機ピペットは、更に３０分以上を待機しなければならないことになる。検出パラメータ（ＰL及び５ミリ秒サンプリング時間持続）は、充電されるためにかつ再び使用される準備をするために共用充電スタンドに置かれた全てのピペットに対して、全電池充電を遂げることと合計時間との間の妥協案として選択された。完全に放電しているピペット電池は約１時間で全容量の９０％を超えて充電できるのに対して、最後の１０％はより以上の更に時間を要することもあり得る。
【０１２７】
本発明の特定好適実施の形態を本明細書に詳細に説明したが、承知のように、本発明の精神に反しないで変形及び修正を例示の実施の形態に施すこともできる。したがって、本発明は、前掲の特許請求の範囲の請求項によってのみ範囲を限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電子ピペットの好適実施の形態の透視図である。
【図２】 図１のピペットの内部構造及びその構成部品を示す同ピペットの側断面図である。
【図３】 本発明のピペットの電子回路の回路図であって、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ異なる部分を示す。
【図４】 本発明の電子ピペットにおけるステッパモータのコイルを駆動するための電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートに印加されるＰＷＭ信号のタイミング線図である。
【図４ａ】 モータの駆動回路における２台のモータＨブリッジ制御ゲートへ供給されるモータ駆動信号の１パルス幅変調周期を示すタイミング線図である。
【図４ｂ】 モータ・マイクロ・ステップ位置の関数としてモータ駆動パルス幅変調信号に対する４つの異なった電力範囲を示す数値テーブルであり、図４ｂ−１および図４ｂ−２からなる。
【図５】 ピペットに対する１０操作速度の各々に対する各マイクロステップのパルス幅変調モータ駆動信号繰返しパターンを示すテーブルである。
【図６】 零から速度１０までピペットが傾斜する際の時間の関数としてのモータ速度を示すグラフ図である。
【図７】 図６及び図８にグラフ表示されている零から速度１０までの加速度／速度傾斜に対するモータ駆動マイクロステップ・パルス幅変調繰返しパターンについての数値を表すテーブルであって、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、続き合う部分をそれぞれ示す。
【図８】 零から速度１０までピペットが傾斜する際の時間の関数としてのモータ加速度を示すグラフ図である。
【図９】 ピペットに対する各異なった量設定に応答して選択されてメモリ及びマイクロプロセッサに記憶された、空気圧力効果及び液体表面張力効果に対する補正率の適用によって補正される前及び後の典型的ピペット応答を示すグラフ図であって、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、グラフ図に使用されている１００マイクロリットル範囲ピペット内の各量設定に対するグラフ図のグラフによって示された２００典型的補正値のテーブルの続き合う部分をそれぞれ示し、かつ図５もテーブルを示す。
【図１０】 本発明の電子ピペットの操作手動モードを示すソフトウェア流れ図であって、Ａは開始を含む一部、Ｂは残りの部を示す。
【図１１】 本発明の電子ピペットの操作ピペット・モードを示すソフトウェア流れ図であって、Ａは開始を含む一部、Ｂは残りの部を示す。
【図１２】 本発明の電子ピペットの操作手動モード、ピペット・モード、及び多モードでのピペットの操作に含まれるモード・キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１３】 本発明の電子ピペットの操作手動モード、ピペット・モード、及び多モードでのピペットの操作に含まれるリセット・キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１４】 本発明の電子ピペットの操作手動モード、ピペット・モード、及び多モードでのピペットの操作に含まれる矢印キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１５】 本発明の電子ピペットの操作ピペット・モードでのピペットの操作に含まれる混合キー・ルーチンを示すソフトウェア流れ図である。
【図１６】 本発明の電子ピペットの操作多モードを示すソフトウェア流れ図であって、Ａは開始を含む一部、Ｂは残りの部である。
【図１７】 本発明の好適電子ピペットに含まれるマイクロプロセッサ及びステッパ・モータを附勢する電池を充電するために使用されている電源からの、時間の関数としての、電圧のグラフ図である。
【図１８】 本発明の好適電子ピペットに含まれるマイクロプロセッサ及びステッパ・モータを附勢する電池を充電するために使用された電源からの、時間の関数としての、電流のグラフ図である。
【図１９】 本発明の好適電子ピペットに含まれるマイクロプロセッサ及びステッパ・モータを附勢する電池を充電するために使用された種々の充電レベルに対するパルス幅変調デューティ・サイクルのタイミングを示すテーブルである。
【図２０】 本発明のピペットの好適方法によって充電される電池に対する、時間の関数としての、充電率、開路電池電圧、及び充電容量を示すグラフ図である。
【図２１】 本発明のピペットの電源管理操作の電池充電部分を示すソフトウェア流れ図であって、ａは開始を含む一部、ｂはａに続く一部、ｃは残りの部である。
【図２２】 本発明の電池充電ルーチンに従ってピペット内の電池の順次充電のために１つの電源に接続された２つのピペットを示すブロック図である。
Claims (39)
- 電子ピペット（１０）において、
ピペット先端（６０）内へ流体を吸い込み及び先端から流体を放出するためにシリンダ（５９）内で縦にプランジャ（９０）を駆動する線形アクチュエータ（４１）を有し、該線形アクチュエータは前記プランジャに縦運動を伝えるために回転子を電磁的に駆動する電流受取り巻線を備えたモータ（４０）を有し、
前記モータに対する駆動信号を発生するようにプログラムされたユーザ制御可能マイクロプロセッサ（３８）を含む前記ピペットに対する制御回路（１００）を有し、
前記マイクロプロセッサに電気的に接続されたディスプレイ（２２）を有し、
前記マイクロプロセッサに電気的に接続され、前記マイクロプロセッサ内でピペット・モード操作制御信号と、液体採取量制御信号と、液体放出制御信号と、ピペット操作速度信号と、前記ピペット（１０）の操作を制御しかつ前記ディスプレイ上の英数字ユーザ読取可能表示を制御するディスプレイ制御信号に対応のピペット・リセット制御信号とを発生するためのユーザ操作可能制御キー（２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂ）を有し、
前記マイクロプロセッサに電気的に接続され、データを有するテーブルを記憶し、かつ前記各制御信号により前記ピペットの操作を制御するために前記マイクロプロセッサによってアクセス可能かつ使用可能なメモリ（１１６）を有し、
前記マイクロプロセッサに電気的に接続された前記制御キーのユーザ操作によって選択されたピペット動作をトリガするように前記マイクロプロセッサに電気的に接続された少なくとも１つのユーザ操作可能スイッチ（３０，３２）と
を更に含み、
前記マイクロプロセッサは、プログラムされて、「モード」キーを定義している前記制御キーのうち逐次ユーザによる第 1 操作に応じて前記マイクロプロセッサに発生した前記ピペット・モード操作制御信号により前記ピペットが操作の逐次ユーザ選択モードに順次移り、かつ各選択モード毎に前記ピペットの動作を制御し、よって、
（ａ） 前記マイクロプロセッサに電気的に接続されたオプション・キーの操作は、前記モード・キーの第２操作または他の前記制御キーの操作により、前記マイクロプロセッサが前記選択モードだけに対して第１操作オプションを表示するように前記ディスプレイを制御するための第１ディスプレイ制御信号を発生するようにし、かつ、続く前記オプション・キーの操作は、前記選択モードだけに対して他の操作オプションを前記ディスプレイに順次表示するようにし、
（ｂ） 「上向き」キーを定義している前記制御キーのうちの第２操作は、前記マイクロプロセッサが第２ディスプレイ制御信号を発生させ前記ディスプレイを制御して、前記ディスプレイ（２２）による表示として、前記メモリに格納されたテーブルからのデータに応じて前記操作オプションの活性化または不活性化を指示するようにし、また前記操作オプションに関連した数値表示について増える値を指示するようにし、
（ｃ） 「下向き」キーを定義している前記制御キーのうちの第３操作は、前記マイクロプロセッサが第３ディスプレイ制御信号を発生し前記ディスプレイを制御して、前記ディスプレイによる表示として、前記メモリに格納されたテーブルからのデータに応じて前記操作オプションの活性化または不活性化を指示するようにし、また前記操作オプションに関連した数値表示について減る値を指示するようにし、
（ｄ） 前記マイクロプロセッサに電気的に接続されたトリガ・スイッチ（３０，３２）の逐次ユーザ操作は、前記マイクロプロセッサが前記駆動信号を発生させ、かつ前記（ｂ）項および（ｃ）項に従って、かつ液体を前記先端内へ採取するように上向き方向に、かつ前記ピペット先端（６０）から液体を放出させるように下向き方向へ前記操作オプションによって拡大された前記選択モードで前記プランジャ（９０）を駆動するように前記モータ（４０）を動作させる、ことを備えた電子ピペット。 - 請求項１記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサは、各選択モード毎に前記オプション・キーの逐次ユーザ操作が前記マイクロプロセッサ（３８）により選択モードのみに対する逐次操作オプションを順次表示するように前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生させ、請求項１の（ｂ）項と（ｃ）項に従って制御可能であるように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項１記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記モード・キーが前記オプション・キーとして機能し、前記モード・キーの逐次瞬時押しに続く瞬時押しよりも長い時間の間、前記モード・キーの初期持続押しに応答して逐次操作オプション間に、前記ピペットを段階動作させるための前記マイクロプロセッサに制御信号の発生を初期化するように、プログラムされる、ピペット。
- 請求項２記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、「リセット」キーを定義する前記制御キーのうちのユーザ操作による第４操作および前記モード・キーの引続く持続押し、またはそのいずれかに応答して、前記選択モードに留まっている間に前記操作オプションの表示を出すために前記ディスプレイ（２２）を制御するディスプレイ制御信号を発生させるように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項１記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記制御キーのうちのユーザ操作による前記第４操作が「リセット」キーを定義するように、プログラムされる、ピペット。
- 請求項５記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記リセット・キーの瞬時押しよりも長い時間の間の前記リセット・キーの初期持続押しに応答して前記ディスプレイ（２２）が零を読むようにするためのディスプレイ制御信号を発生させるように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項５記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記リセット・キーの瞬時ユーザ操作に応答して前記ピペット先端（６０）から流体を吹出すように前記シリンダ内で前記プランジャ（９０）を駆動する、前記モータ（４０）の駆動信号を発生するように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項５記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３ 8 ）は、前記リセット・キーの各逐次瞬時ユーザ操作が前記マイクロプロセッサにより前記上向きキー又は下向きキーのユーザ操作による編集用の複数の逐次操作パラメータの異なった１つを順次に表示する前記ディスプレイを制御するためのディスプレイ制御信号を発生するように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項１記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記ピペット操作選択モードで前記ピペットの操作の逐次サイクルをカウントするように増分し、かつ前記ピペット操作選択モードで前記ピペットの操作の逐次サイクルに対して異なった表示をピペット・ユーザに明瞭に表示するために前記ディスプレイ（２２）を制御するディスプレイ制御信号を発生させ、よって、前記ユーザがピペット操作のいずれかの周期に対して前記ピペットの操作サイクルを決定できるように、更にプログラムされる、ピペット。
- 前記制御キー（２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂ）のユーザ操作によって選択されたピペット操作をトリガする２つのユーザ操作可能スイッチ（３０，３２）を備えた請求項１記載のピペットにおいて、
前記マイクロプロセッサ（３８）は、更にプログラムされて、前記モード・キーのユーザ操作によって選択された操作手動モードに入りかつ前記手動モードで、
（ｉ） 前記ピペットの操作を制御し、よって、
（ａ） ユーザによって操作された前記トリガスイッチのうちの第１操作は「上向き」トリガ操作を定義し、該上向きトリガ操作は前記マイクロプロセッサが前記先端（６０）内へ液体を採取する上向き方向に前記プランジャ（９０）を駆動するように前記モータ（４０）を制御するモータ駆動信号を発生させ、
（ｂ） ユーザによって制御される前記トリガ・スイッチのうちの第２操作は「下向き」トリガ操作を定義し、該下向きトリガ操作は前記マイクロプロセッサが前記先端（６０）から液体を放出する下向き方向に前記プランジャ（９０）を駆動するように前記モータ（４０）を制御するモータ駆動制御信号を発生させ、
（ｉｉ） 前記先端内の液体の量を指示するように前記ディスプレイ（２２）を制御するディスプレイ制御信号を発生させるようにする、
ピペット。 - 請求項１０記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記手動モードについて更にプログラムされ、よって、
（ｉ） 前記ピペットが液体を吸い込み即ち採取を開始しようとする場所について、前記プランジャ（９０）が元の位置にあるとき、前記ディスプレイが採取可能な最大量を表示するように前記ディスプレイに対してディスプレイ制御信号を発生させ、かつ
（ａ） 「上向き」キー操作は、前記マイクロプロセッサにより前記上向きキーがユーザによって操作されるに連れて前記先端によって採取される液体の選択最大量について増える値を指示するように前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生させるようにし、
（ｂ） 「下向き」キー操作は、前記マイクロプロセッサにより前記先端によって採取される液体の選択最大量について減る値を指示するように前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生させるようにする、ピペット。 - 請求項１０記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記上向きトリガと前記下向きトリガとが、それぞれ、ユーザによって操作されるに連れて液体採取と放出の速度を上げるモータ駆動制御信号を発生させるように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項１０記載のピペットにおいて、前記メモリ（１１６）に記憶されたデータを有する前記テーブルのうちの１つは、前記ピペットによる液体の採取と放出とに関連した液体量誤りを減少させるために前記ピペット先端（６０）に関連した最大採取量に対する補正率を含み、かつ前記補正率は前記量誤りを補正するために前記モータ（４０）の採取動作と放出動作に加えられる、ピペット。
- 請求項１０記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記ピペットの手動操作モードで前記ピペットの操作の逐次サイクルに対して異なった表示を、ピペット・ユーザに明瞭に表示するために前記ディスプレイ（２２）をカウントしかつ制御するようにサイクル・カウンタを増分し、よって、前記ユーザがピペット操作のいずれかの周期に対して前記ピペットの操作サイクルを決定できるように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項１０記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、「吹消し」に入るように前記モータに対する駆動制御信号を発生させ、前記モータ（４０）は前記プランジャ（９０）が元の位置に達した後に前記先端（６０）内に残留している液体を吹き消すために前記元の位置を超えて前記プランジャを駆動するように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項１５記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、ユーザ操作又は前記制御キーのうちの１つ又は前記放出トリガの多重作動に応答して「吹消し」に入るように、プログラムされる、ピペット。
- 請求項１６記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、「リセット」キーを定義する前記制御キーのうちの第４操作の瞬時ユーザ操作に応答して「吹消し」操作に入るように、プログラムされる、ピペット。
- 請求項１７記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記瞬時押しよりも長い時間の間の前記リセット・キーの初期持続押しに応答して前記ディスプレイ（２２）が零と読めるようにするディスプレイ制御信号を発生するように、更にプログラムされ、
前記ディスプレイ（２２）が零である位置から前記プランジャ（９０）の更に上向き移動は前記量読出しを増やし、かつ前記零位置から前記プランジャの更に下向き移動は負量を表示する、ピペット。 - 請求項１記載の前記制御キー（２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂ）のユーザ操作により選択されたピペット操作をトリガさせるための複数のユーザ操作可能トリガスイッチ（３０，３１）を有するピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、更にプログラムされて、前記マイクロプロセッサに電気的に接続された前記モード・キーのユーザ操作によって選択された操作ピペット・モードに入りかつ前記ピペット・モードで、
（ｉ） 前記ピペットの操作を制御し、よって、
（ａ） 上向きキー操作は、前記マイクロプロセッサにより前記先端によって採取される液体の選択量について増える値を指示するように前記ディスプレイ（２２）を制御するディスプレイ制御信号を発生させ、
（ｂ） 下向きキー操作は、前記マイクロプロセッサにより前記先端によって採取される液体の選択量について減る値を指示するように前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生させ、
（ｃ） 前記トリガ・スイッチのいずれかの第１ユーザ操作は、前記先端（６０）内へ液体の選択量を採取する上向き方向に前記プランジャ（９０）を駆動するように前記モータ（４０）を起動するモータ駆動制御信号を前記マイクロプロセッサにより発生させ、
（ｄ） 前記トリガ・スイッチのいずれかの第２ユーザ操作は、前記先端から液体の選択量を放出する下向き方向に前記プランジャを駆動するように前記モータを起動するモータ駆動制御信号を発生させる、ピペット。 - 請求項１９記載のピペットにおいて、前記メモリ（１１６）に記憶されたデータの前記テーブルのうちの１つは、前記制御キーのユーザ操作によって選択された動作速度設定に従って前記モータ（４０）の動作速度を制御するために、前記線形アクチュエータ（４１）に印加される前記駆動信号を制御するインストラクション命令を含む、ピペット。
- 請求項１９記載のピペットにおいて、前記メモリ（１１６）に記憶されたデータを有する前記テーブルのうちの他のテーブルは、前記ピペットによる液体の採取と放出とに関連した液体量誤りを制御しかつ除去するために、前記制御キーのユーザ操作によって選択された液体採取量設定の種々に対する補正率を含む、ピペット。
- 請求項１９記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記ピペット操作選択・モードで前記ピペットの操作の逐次サイクルをカウントするように増分し、かつ前記ピペット操作・モードで前記ピペットの操作の逐次サイクルに対して異なった表示をピペット・ユーザに明瞭に表示するために前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生させ、よって、前記ユーザがピペット操作のいずれかの周期に対して前記ピペットの操作サイクルを決定できるように、プログラムされる、ピペット。
- 請求項１９記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、更にプログラムされて、
（ｉ）前記プランジャが元の位置に到達するとき、前記先端（６０）に液体の第２選択量を採取するために、上向き方向に前記モータ（４０）を駆動する第１モータ制御駆動信号を発生させ、
（ｉｉ）前記先端から液体の前記第２選択量を放出するために下向き方向に前記モータを駆動する第２モータ制御駆動信号を発生させ、
（ｉｉｉ）前記プランジャが液体の前記選択量を放出するために元の位置に接近するに連れて、前記トリガ・スイッチのうちの１つのユーザ操作に応答して第３モータ制御駆動信号を発生させ、
（ｉｖ）液体の前記第２選択量を放出しかつ液体の前記選択量と混合するようにする、ピペット。 - 請求項２３記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記（ｉ）項から（ｉｖ）項を繰返し、その後前記先端から液体を吹き消すように前記元の位置を超えて前記プランジャを延ばすために前記モータを駆動するモータ制御駆動信号を発生するように、更にプログラムされる、ピペット。
- 請求項１記載の前記制御キーのユーザ操作により選択されたピペット操作を起動させるための複数のユーザ操作可能トリガスイッチ（３０、３２）を有するピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、更にプログラムされて、前記モード・キーのユーザ操作によって選択された操作多モードに入りかつ前記多モードで、
（ｉ） 前記ピペットの操作を制御し、よって、
（ａ） 上向きキー操作は、前記マイクロプロセッサにより前記先端によって採取される液体の選択量について増える値を指示するように前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生するようにし、
（ｂ） 下向きキー操作は、前記マイクロプロセッサにより前記先端によって放出される液体の選択量について減る値を指示するように前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生するようにし、
（ｃ） 前記制御キーのうちの第３操作は「リセット・キー」を定義し、該リセット・キーの動作は前記マイクロプロセッサにより前記ピペットが放出することのできる選択量の液体の区切りよい量の数であって前記「上向き」キーと前記「下向き」キーの動作によって調節可能の前記数に相当する数を指示するように前記ディスプレイを制御するディスプレイ制御信号を発生するようにし、
（ｄ） 前記トリガ・スイッチのいずれかの第１ユーザ操作は、前記マイクロプロセッサにより前記ピペットの液体の全目盛量に対応する液体の量を前記先端内に採取するように上向き方向に前記プランジャを駆動する前記モータを起動するためのモータ制御駆動信号を発生するようにし、
（ｅ） 前記トリガ・スイッチのいずれかの第２ユーザ操作は、前記マイクロプロセッサにより前記先端から液の前記選択量を放出するために下向き方向に前記プランジャを駆動するように前記モータを起動するためのモータ制御駆動信号を発生させ前記区切りよい量の数が前記ピペットによって放出されるまで、前記トリガ・スイッチのいずれかの各第２操作の間繰り返される、ピペット。 - 請求項２５記載のピペットにおいて、前記メモリ（１１６）に記憶されたデータの前記テーブルのうちの１つは、前記制御キーのユーザ操作によって選択された動作速度設定に従って前記モータ（４０）の動作速度を制御するために前記線形アクチュエータ（４１）に印加される駆動信号を制御するためのインストラクション命令を含む、ピペット。
- 請求項２５記載のピペットにおいて、前記メモリ（１１６）に記憶されたデータを有する前記テーブルのうちの他のテーブルは、前記ピペットによる液体の採取と放出とに関連した液体量誤りを制御しかつ除去するために前記制御キー（２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂ）のユーザ操作によって選択された種々の選択液体量設定に対する補正率を含む、ピペット。
- 請求項２５記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、「吹消し」モードに入るように前記モータ（４０）を制御する制御信号を発生し、前記モータは前記プランジャ（９０）が元の位置に達した後に前記先端（６０）内に残留している液体を吹き消すために前記元の位置を超えて前記プランジャを駆動するように、更にプログラムされる、ピペット。
- マイクロプロセッサ制御携帯電子ピペット（１０）において、
シリンダ（５９）内で縦にプランジャ（９０）を駆動する線形アクチュエータ（４１）を支持する握り可能ハウジング（１２）を有し、前記握り可能ハウジングから延びるピペット先端（６０）内へ液体を吸い込みかつ前記先端から液体を放出し、
前記ハウジングに内蔵された電池（３６）又は外部電源によって附勢される前記線形アクチュエータ（４１）を有し、該線形アクチュエータは一連のマイクロステップを通して制御された速度で前記プランジャに縦運動を伝えるために回転子を電磁的に駆動する駆動信号を受信する電流受取り巻線を備えたステッパ・モータ（４０）を有し、かつ前記ピペットのための制御回路（１００）を有し、
該制御回路は、
前記電池または外部電源によって附勢されたユーザ制御可能マイクロプロセッサ（３８ ）を有し、
前記ハウジングにより支持されかつ前記マイクロプロセッサ（３８）に電気的に接続されたディスプレイ（２２）を有し、
前記ハウジングに支持されかつ前記マイクロプロセッサ（３８）に電気的に接続され、前記マイクロプロセッサ内でピペット・モード操作制御信号と、液体採取量制御信号と、液体放出制御信号と、ピペット操作速度信号と、前記ピペットの操作を制御しかつ前記ディスプレイ（２２）上の英数字ユーザ読取可能表示を制御するディスプレイ制御信号に対応のピペット・リセット制御信号とを発生するためのユーザ操作可能制御キー（２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂ）を有し、
第１および第２テーブルを含むデータをその中に記憶したテーブルをもち、かつ前記ピペットの操作を制御するために前記マイクロプロセッサ（３８）によりアクセス可能でかつ使用可能なメモリ（１１６）を有し、
前記制御キーのユーザ操作により選択されるピペット操作を起動するように前記ハウジングに支持されたユーザ操作可能スイッチ（３０）を有し、
前記液体採取量制御信号および放出制御信号に応答するようにプログラムされた前記マイクロプロセッサを有し、よって、
前記メモリ（１１６）に記憶されたデータのうち前記第１テーブルから前記マイクロプロセッサにより取出された前記ステッパ・モータのための異なったマイクロステップ位置に対応するデューティ・サイクルを有し、かつモータ回転速度を決定するために前記メモリに記憶されたデータのうちの前記第２テーブルから前記マイクロプロセッサにより取出された繰返しパターンを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号である前記ステッパ・モータのための前記駆動信号を発生するようにする、ピペット。 - 請求項２９記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、前記ＰＷＭ駆動信号がオーバラップしない位相を有するようにプログラムされ、よって、前記ステッパ・モータの前記電流受取り巻線に印加される前記ＰＷＭ駆動信号のオーバラップがない、ピペット。
- 請求項２９記載のピペットにおいて、前記電池（３６）又は前記外部電源は供給電圧を発生し、かつ前記マイクロプロセッサ（３８）は前記供給電圧を測定する手段を有しかつ前記メモリに記憶されたデータを有するうちのどの前記テーブルの選択により前記測定した供給電圧に応答するのかプログラムされて、前記マイクロプロセッサが前記ＰＷＭ駆動信号のデューティ・サイクルを取出す、ピペット。
- 電池式マイクロプロセッサ制御携帯電子ピペット（１０）において、
電池（３６）と、シリンダ（５９）内で縦にプランジャ（９０）を駆動する線形アクチュエータ（４１）とを支持する握り可能ハウジング（１２）を有し、前記ハウジングから延びるピペット先端（６０）内へ液体を吸い込みかつ前記先端から液体を放出し、
前記電池（３６）によって附勢される前記線形アクチュエータ（４１）を有し、該線形アクチュエータは前記プランジャに縦運動を伝えるために回転子を電磁的に駆動する駆動信号を受信するための電流受取り巻線を備えたモータ（４０）を含み、
前記電池（３６）によって附勢されかつ前記モータに対する前記駆動信号を発生するようにプログラムされたユーザ制御可能マイクロプロセッサ（３８）を含む前記ピペットに対する制御回路（１００）を有し、前記マイクロプロセッサは、前記電池（３６）の充電状態と、前記電池に対する最大充電電流以上の電流制限を有する前記電池を充電するための電源（３７）とを検査するために周期に基づいて電力管理ルーチンを初期化し、かつ前記電源と前記電池との間のスイッチ（４７）を開閉するために初期化するスイッチ制御信号を周期的に発生するように、更にプログラムされ、前記電源によって発生された電圧が調整値より下にある間、前記閉じたスイッチは前記電池を充電するために前記電源から前記電流制限内で前記電池へ電流を通過させる、ことを備えたピペット。 - 請求項３２記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）により発生した前記スイッチ制御信号は、前記電源からの制限電流に対して倍数分の前記パルス幅変調制御信号のデューティ・サイクルに等しい平均電流で前記電池が充電されるように前記スイッチ（４７）が開閉するためのパルス幅変調スイッチ制御信号である、ピペット。
- 請求項３３記載のピペットにおいて、前記制御回路（１００）は、前記マイクロプロセッサ（３８）に供給するための前記電池（３６）の充電状態を測定する手段を有し、前記マイクロプロセッサは前記パルス幅変調スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを前記電池の充電状態により決定される値に、更にプログラムされる、ピペット。
- 第１の請求項３２に記載のピペットと第２の請求項３２に記載のピペットが同じ電源（３７）に接続され、この電源は前記第１および第２のピペット内の前記電池（３６）の最大充電電流と等しいか大きい電流制限を有するピペットにおいて、
前記第１および第２のピペットのそれぞれの前記制御回路（１００）は、前記電源供給電圧を測定する回路手段を有し、かつ前記第１および第２のピペットのそれぞれの前記マイクロプロセッサは、測定された前記電源供給電圧を受け、かつ前記スイッチ（４７）が開いている間の定められた時間に関連した電源電圧の最高値（ＰＨ）と最低値（ＰＬ）を決定するようにプログラムされ、かつ前記ピペットの電力管理ルーチンにある間に、前記第１および第２のピペットが前記ピペットの測定した最高値（Ｐ Ｈ ）と最低値（Ｐ Ｌ ）を前記ピペットのマイクロプロセッサに記憶されたしきい値と比較して前記電源から前記第１および第２のピペットの電池を充電することができるかどうか判定する、ピペット。 - 請求項３５記載のピペットにおいて、前記制御回路は、前記電圧ＰHとＰL の測定値が前記マイクロプロセッサに記憶されたそれぞれのしきい値より高いときだけ、前記電池を充電する手段を有する、ピペット。
- 請求項３６記載のピペットにおいて、前記電池がリチウムイオン電池であり、Ｐ L およびＰ H のためのしきい値に対する最小値は、電池充電を起こすのにそれぞれ４．６ボルトと４．９ボルトである、ピペット。
- 請求項３７記載のピペットにおいて、前記第１および第２ピペットの前記マイクロプロセッサは、１ｍｓ以上、１００ｍｓ以下の時間の間、Ｐ L とＰ H を決定するように、プログラムされる、ピペット。
- 請求項２５記載のピペットにおいて、前記マイクロプロセッサ（３８）は、ステップ（ｄ）の先または後のいずれか、またはステップ（ｅ）の先またはステップ（ｅ）による操作後のいずれかで起動できるように、ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）またはそのいずれかがプログラムされている、ピペット。
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