JP4210125B2 - ピンツール装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少量の液体の効率的な移送用のピンツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
実験の処置を行うには、しばしば、配置されている他の液体、組織の試料、フィルタ、一枚の吸い取り紙等とやりとりするために指定された容量の液体が必要となる。この液体の移送は、代表的には、ピペットにより実行される。ピペットは、円錐形の先細の端部を有している小さな中空の管である。ピペットの端部は、選択された容量の液体がピペット内に付勢されるように液体の供給源に連通して配されている。ピペットは、それから、指定の移動先に移送される。ピペット内の液体は、小さな差込口内か、または、一枚の吸水紙、フィルタ、組織の試料のような基板上に吸い出される。
【０００３】
多くの液体移送システムは、単一のピペット、および、液体源と移動先との間で連続的にそのピペットを移動させるための装置を使用している。また、従来技術は、各ピペットが略平行となるように、また、ピペットの端部がほぼ同一平面内にあるようにプレートに取り付けられた多数のピペットを備える装置を含んでいる。ピペットの配列は、満たすために液体源に一斉に移送され得る。その満たされたピペットは、それから、採集された液体が吸い出される移動先に移動せしめられる。その配列内に実装されるピペットの数量、その配列のピペットの間隔、および、プレートが協働し液体を採集し吸い出す装置およびピペットを支持する双方のプレートのためのフットプリントの寸法について、規格が業界全般を通じて作られている。
【０００４】
ピペットは、５００ｎＬしかない液体を分配することができる。しかしながら、多くの実験用のテストによっては、処置がもっと少量の液体で実行され得る。このため、液体移送システムは、少量の液体を移送するためにピペットの代わりにピンに依存するものが開発されている。さらに詳細には、一本のピン、または多数のピンが、液体内に選択された範囲で浸され、それから、引き出される。少量の液体は、ピンの外部に残る。その一本または多数のピンは、それから、移動先に移送され、容器または基板に対し軽く打ち付けられ、または、押し付けられる。ピンを軽く打ったり、または、型押しすることにより、ピンの外部に残った液体が、”誘発”する。ピンツールにより、より少量の液体が移送される。従って、ピンツールは、移送される液体に関連するコストを低下させる。加えて、ピンツールにより、高密度の分析試験が所定量の空間内で実行され得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術におけるピンツール液体移送システムは、手動で動作するものか、ロボット装置内にピンツールが一体に組み込まれたものがある。手動のピンツール液体移送システムは、遅く、ピンツールがロボット移送システムにおいて切り離すことのできない一部を構成しているシステムは、定期的なピンの清浄のために中断時間を必要とする。従って、従来技術におけるピンの分配システムは、小型の装置および少量の液体移送により可能とされる効率を相殺する非能率さを含んでいる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少量の液体を移送するための使い捨てまたは再利用可能なピンツールアッセンブリについて述べている。そのピンツールアッセンブリは、ピン配列を搬送するためのベースプレートを含んでいる。そのベースプレートは、略平坦であり、プラスチック材料で一体に形成されてもよい。そのベースは、対応する複数のピンを摺動可能に受け入れるための複数の穴を備えて形成されている。ピンの数量は、各用途の間で差がある。しかしながら、ピンの数量は、従来のマルチウエルソースプレートにおける貯留部の数量および間隔に適合することが好ましい。従って、そのベースプレートにおける多数の穴は、好ましくは、従来のソースプレートにおける貯留部の数量に応じた９６，３８４、または１５３６個に等しい。
【０００７】
そのピンは、そのベースプレート内におけるピンの横方向の動き、即ち、ピンの揺動を防止するようにそのベースの穴内に取付けられる。加えて、各ピンは、そのベースプレートにおける各穴を通じてそのピンが完全に落下することを防止する拡大した頭部を備えて形成されてもよい。しかしながら、その軸線方向の各ピンの僅かな動きは、可能とされる。
【０００８】
ウエイトプレートは、ピンの頭部をそのベースプレートに向けて付勢するために各ピンの頭部の全体にわたって設けられてもよい。しかしながら、個々のピンの僅かな動きは、そのソースプレートの貯留部内の寸法的な不一致を補償するようにウエイトプレートの力に抗して吸収され得る。従って、すべてのピンは、その貯留部内に同一距離、浸され、略等しい量の液体が移送され得る。
【０００９】
ピンツールアッセンブリは、さらに、ウエイトプレートおよびベースプレートを覆い、係合するトランシジョンカバーを含んでいる。
【００１０】
そのトランシジョンカバーは、ウエイトプレートおよびベースプレート双方から遠ざかるように向い合う外面を含んでいる。その外面は、従来のピペットディスペンサヘッドと開放可能に係合するための係合手段を備えて形成されている。さらに詳細には、そのピペットディスペンサヘッドは、ロボット装置により把持するための手段を備えたプレートを含んでいる。その把持手段に向かい合うプレートの面は、通常、大量の液体を移送するために使用される円錐台のピペットの標準的な配列を含んでいる。ディスペンサヘッドのピペットは、そのトランシジョンカバーの係合手段と摩擦的係合するように特定の寸法で作られ構成されている。その係合手段は、そのトランシジョンカバー内における凹部の内面であってもよい。トランシジョンカバーの凹部は、ディスペンサヘッドにおけるピペットに一対一に対応してもよい。代替的に、凹部がピペットよりも少なくてもよく、凹部の特定の数量は、ピペットと凹部との間に十分な摩擦的係合力を確保するように選択される。従って、ディスペンサヘッドは、先細のピペットが入れ子式に重なり、そのトランシジョンカバーの凹部に摩擦的係合するようにトランシジョンカバーと係合した状態で付勢されてもよい。そのディスペンサヘッドは、それから、移動せしめられ、ピンツールアッセンブリをソースプレートに移送し、それから、液体の移動先に移送する。
【００１１】
そのピンツールアッセンブリは、ドッキングトレーとともに使用される。そのドッキングトレーは、下部壁と、複数の直立した側壁および開口した上部とを含んでいる。その側壁の間隔は、ＳＢＳ規格に適合しており、ピンが概ね囲まれて保護された状態でピンツールアッセンブリがドッキングトレー内に入れ子式に収納され得る。ドッキングトレーの側壁は、そのベースプレートが据え付けられる段差部、即ち、棚を形成するように形成されてもよく、その段差部からドッキングトレーの下部壁までの距離は、ピンの突出距離を越えるものであってもよい。従って、ピンは、ドッキングトレーにより安全に取り囲まれ、密閉される。
【００１２】
ピンツールアッセンブリおよびドッキングトレーは、上述したようにピンがドッキングトレーにより安全に密閉された状態で入れ子式に重ねられ得る。そのディスペンサヘッドは、それから、少なくともあるピペットが、凹部との摩擦的係合を得るためにトランシジョンカバー内の凹部に付勢されるようにロボット装置により移動せしめられ得る。そのロボット装置は、それから、ディスペンサヘッドをドッキングトレーから離れるように持ち上げ、ピンツールアッセンブリをソースプレートに移動させ、その結果、そのピンがソースプレートの各貯留部に入る。そのピンは、すべてのピンのための貯留部内において略等しい挿入量を確保するようにベースプレートに対し移動する。ロボット装置は、それから、ソースプレートから離れるようにピンツールアッセンブリを持ち上げ、その移動先に向けてピンツールアッセンブリを移動させる。ピンは、”誘発”即ち、ピンに形成される液滴を取り除くように移動先の表面に対し押し付けられ、即ち、軽く打ち付けられる。ロボット装置は、それから、その移動先から離れ、ピンツールアッセンブリを排出する。排出されたピンツールアッセンブリは、廃棄されまたは清浄し再利用されてもよい。ロボット装置は、それから、その工程を繰り返すために次のピンツールアッセンブリに向ってディスペンサヘッドを移動させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に従うピンツールアッセンブリは、図１〜５において概ね数字の１０により識別されている。ピンツールアッセンブリ１０は、ベースプレート１２、複数のピン１４、ウエイトプレート１６、および、トランシジョンカバー１８を含んでいる。ピンツールアッセンブリ１０は、従来技術におけるディスペンサヘッド２０およびドッキングトレー２２とともに使用される。ドッキングトレー２２は、他の全く同一のドッキングトレーに積み重ねることができるものであり、二つのそのドッキングトレー２２は、図１〜４に示されている。従来技術におけるディスペンサヘッド２０は、対向する上面２６と、下面２８を有する下部壁２４とを含んでいる。複数の側壁３０は、支持および寸法的な安定性のために下部壁２４から上方に突き出ている。取付け用フランジは、下部壁２４の上面２６から上方に突き出ており、予め設定されたＸ，Ｙ，Ｚ座標の配置でディスペンサヘッド２０を移動させることができるロボット装置（不図示）にしっかり取り付けるように構成されている。
【００１４】
多数のピペット３４が、ディスペンサヘッド２０における下部壁２４の下面２８の特徴である。各ピペット３４は、図６に最も明らかに示されるように、中空の先端が切られた錐体、即ち、円錐台である。各ピペット３４は、下面３６を有し、下面３６は、共通の平面に置かれている。ディスペンサヘッド２０は、液体の容器内に浸し、比較的大なる液体の試料（例えば、５００ｎＬ）を得るためのピペッターとして使用できるものである。しかしながら、ディスペンサヘッド２０は、本発明に従って液体を得て分配するために直接的に使用されない。
【００１５】
ピンツールアッセンブリ１０のベースプレート１２は、プラスチック材料で一体に形成されている剛体の略長方形の平坦な板である。さらに詳細には、ベースプレート１２は、上面４０、下面４２、および、上面４０からその下面４２までベースプレート１２の中を完全に貫通している複数のほぼ同一の穴４４を有している。
【００１６】
示される実施例において、ベースプレート１２は、均等の間隔で４８列並んで１５３６個の穴４４を有し、その結果、各列が均等の間隔で３２個の穴を有することとなる。ベースプレート１２は、長さ”ａ”，幅”ｂ”、厚さ”ｃ”を有している。
【００１７】
ピン１４は、互いに略同一であり、穴４４の数量と数の上で等しい。従って、示される実施例において、１５３６個のピンが設けられる。各ピン１４は、シャンク４６、先端部４７、および頭部４８を含んでいる。各シャンク４６は、一つの穴４４内にしっくりとなじむように作られた断面を有している。従って、穴４４内のピン１４の揺動即ち横移動が防止される。しかしながら、穴４４においてピン１４の軸線方向の移動は、可能とされる。各ピン１４の頭部４８は、ベースプレート１２における穴４４よりも断面的に大なるものである。従って、頭部４８は、ピン１４が穴４４を完全に通過することを防止する。ピン１４のシャンク４６は、ベースプレート１２の厚さ”ｃ”を越えた距離”ｄ”、頭部４８から突出している。従って、ピン１４の先端部４７は、ベースプレート１２の下面４２を越えて距離”ｅ”突出している。
【００１８】
ウエイトプレート１６は、ベースプレート１２の長さ”ａ”および幅”ｂ”以下の長さおよび幅寸法を備える略長方形の平面構造である。従って、ウエイトプレート１６は、ベースプレート１２に取付けられるすべてのピン１４の頭部４８に載置することができる。ウエイトプレート１６は、ベースプレート１２に対しピン１４を付勢する。しかしながら、少なくとも選択されたピン１４は、ピンツール１０が使用されるウエルプレートの寸法のばらつきによりピン１４の先端部４７に生じる力に応じて持ち上がる。
【００１９】
トランシジョンカバー１８は、プラスチック材料で一体に成形されている。しかしながら、機械加工されたトランシジョンカバーが、また、使用されてもよい。トランシジョンカバー１８は、上面５２および下面５４を備える上部壁５０を含んでいる。複数の側壁５６は、上部壁５０から下方に延在しており、ベースプレート１２の一部に開放可能に係合するための突起部５７を含んでいる。
【００２０】
複数の上方に突出するピペットレセプタクル５８が上部壁５０の上面５２の特徴である。レセプタクル５８は、ディスペンサヘッド２０上のピペット３４の大きさおよび形状にしっくり合う内面６０を備える略管状構造である。さらに、ピペットレセプタクル５８は、それぞれ、ピペット３４と正しく合うように配されている。その示される実施例においては、ピペットレセプタクル５８は、数の上でピペット３４の数量に等しい。しかしながら、より少数のピペットレセプタクル５８が、設けられてもよい。ドッキングトレー２２は、プラスチック材料で一体に成形されており、略長方形の平坦な下部壁６４および下部壁６４から上方に突出する複数の側壁６６を含んでいる。側壁６６により形成される長さおよび幅寸法は、生物学的規格協会（ＳＢＳ）により制定された標準のフットプリントサイズに適合している。側壁６６は、ピンツールアッセンブリ１０の外周部に係合するための段差部６８を備えて形成されている。段差部６８は、ベースプレート１２の下面４２からピン１４の突出している距離”ｅ”をわずかに越えた距離だけドッキングトレー２２の下部壁６４から離隔している。ドッキングトレー２２の側壁６６の長さおよび幅寸法により、ピンツール１０が段差部６８に支持され、ピン１４が下部壁６４からわずかに離隔した状態で、ドッキングトレー２２の開口した上部内に部分的に挿入せしめられ得る。
【００２１】
ピンツール１０は、最初に、図２に示される状態で組立てられる。従って、ピン１４は、穴４４から突出し、ウエイトプレート１６は、ピン１４の頭部４８上に位置決めされている。トランシジョンカバー１８は、それから、ウエイトカバー１６上に配され、ベースプレート１２に開放可能に固定される。ピンツールアッセンブリ１０は、それから、ドッキングトレー２２に入れ子式に収納され得る。
【００２２】
ディスペンサーヘッド２０の取付用フランジは、指定された一連のＸ，Ｙ，Ｚ座標による移動のために予めプログラムされたロボット装置に固定される。ロボット装置は、ピペットレセプタクル５８との近接した関係によりディスペンサヘッド２０を移動させ、それから、ピペット３４がレセプタクル５８に入れ子式に入るようにディスペンサ２０を下降させる。ピペット３４とレセプタクル５８との間の摩擦力が、ピンツールアッセンブリ１０をディスペンサヘッド２０に保持する。それから、ロボット装置は、ディスペンサヘッド２０およびピンツールアッセンブリ１０を持ち上げる。従って、ピンツールアッセンブリ１０は、ドッキングトレー２２から引き離される。ロボット装置は、それから、ソースプレート（不図示）の貯蔵部と一直線となってディスペンサヘッド２０およびピンツールアッセンブリ１０を移動させる。ピンツールアッセンブリ１０のソースプレートに対する下方への移動により、ピン１４が各貯蔵部内に入り、その中の液体に接触する。選択されたピン１４は、ベースプレート１２に対し移動し、ソースプレート内の寸法的な不規則を補い、液体内の各ピン１４の略等しい挿入を確実にする。ロボット装置は、それから、ディスペンサヘッド２０およびピンツールアッセンブリ１０を上昇させ、そのソースプレートから離し、選択された移動先に向けて移動させる。少量の液体（例えば、１０ｎＬ）は、各ピン１４に残るであろう。ピン１４は、各ピン１４の液滴がその基板上に誘発するように移動先で接触せしめられ得る。そのロボット装置は、それから、ディスペンサヘッド２０およびピンツール１０をドッキングトレー２２に戻し、ピンツールアッセンブリ１０をディスペンサヘッド２０から引き離す。従って、ピンツールアッセンブリ１０は、ドッキングトレー２２に残ることとなる。ピンツールアッセンブリ１０およびドッキングトレー２２は、それから、清浄および再利用するために廃棄または再利用され得る。同時に、そのロボット装置は、ディスペンサヘッド２０を他のピンツールアッセンブリ１０に移動させる。
【００２３】
図７は、ディスペンサヘッド２０のピペット３４をそれぞれ位置合わせする先細の穴７２を含むように機械加工された一体の平らなプラスチック材料片から機械加工されている代替のトランシジョンカバーを示す。機械加工されたトランシジョンカバー７０は、概ね、上述のように、ベースプレート１２、ピン１４、およびウエイトプレート１６とともに使用される。
【００２４】
本発明は、好ましい実施例に関して説明されている。しかしながら、様々の変更が、添付された請求の範囲により形成される本発明の範囲から逸脱することなくなされ得る。例えば、付勢手段が、ウエイトプレート１６およびトランシジョンカバー１８の間に設けられてもよい。その付勢手段は、複数のスプリングまたは弾性シート材料を含んでも良い。その付勢手段は、ベースプレート１２において完全に据え付けられる位置で、ウエイトプレート１６およびピン１４を付勢するために作用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うディスペンサヘッドおよびドッキングトレー、ピンツールアッセンブリの分解側面図である。
【図２】ピンツールアッセンブリおよびドッキングトレーの分解斜視図である。
【図３】組立てられた状態におけるドッキングトレーおよびディスペンサヘッド、ピンツールアッセンブリの斜視図である。
【図４】ピンツールアッセンブリのベースプレートの平面図である。
【図５】図３の５−５線に沿った断面図である。
【図６】図５に示される係合状態のピンツールアッセンブリおよびディスペンサヘッドの一部における拡大断面図である。
【図７】代替例のベースプレートにおける斜視図である。

Claims (10)

1. 複数の突出するピペットを有するピペットディスペンサヘッ
   ドとともに使用するピンツールアッセンブリにおいて、
   貫通する複数の穴を有するベースプレートと、
   前記ベースプレートの前記穴にそれぞれ取付けられ、該ベースプレートから突出する先端部を有する複数のピンと、
   前記ベースプレート上に取付けられ、前記ディスペンサヘッドのピペットに脱着可能に係合されるために形成される複数の係合手段を含むトランシジョンカバーとを備え、
   それによって、前記ディスペンサヘッドは、前記ピンツールアッセンブリを液体源、液体の移動先、および、廃棄位置の間を移動させるために該ピンツールアッセンブリに脱着可能に係合され得るピンツールアッセンブリ。
2. 前記係合手段は、前記ピペットに脱着可能に係合するための複数の略管状の差込口を含んでいる請求項１記載のピンツールアッセンブリ。
3. 前記各ピペットは、略錐台の先端部を含み、前記差込口は、
   前記ピペットの前記先端部に摩擦的係合を得るために作られた管状壁を含む請求項２記載のピンツールアッセンブリ。
4. 前記各ピンは、略円筒形のシャンク、及び、拡大した頭部を含み、該各ピンのシャンクは、前記ベースプレートの穴にそれぞれ摺動可能に係合するように作られ、該頭部は、該穴内の該ピンの移動を制限するために該穴よりも大なる断面を有している請求項１記載のピンツールアッセンブリ。
5. 前記ピンの頭部上であって前記ベースプレートと前記トランシジョンカバーとの間に配されるウエイトプレートをさらに含み、該ウエイトプレートは、前記ピンのシャンクにおける力に応じて前記ピンの該頭部が上方へ移動し前記ベースプレートから離なれることを可能としながら該ピンの該頭部を該ベースプレートに向けて付勢する請求項４記載のピンツールアッセンブリ。
6. 前記トランシジョンカバーは、前記ベースプレートに脱着可能に係合するための複数の弾性的に偏倚可能なフランジを含んでいる請求項１記載のピンツールアッセンブリ。
7. 前記ベースプレートから突出する前記ピンの一部を保護的に取り囲むように前記ベースプレート、前記ピン、および前記トランシジョンカバーを脱着可能に収容するドッキングトレーをさらに含む請求項１記載のピンツールアッセンブリ。
8. 液体を移送する方法において、
   複数の円錐先細状のピペットを備えるディスペンサヘッドを設け、
   前記ベースプレートから突出する複数のピンと、該ベースプレートに取付けられ前記ディスペンサヘッドの前記ピペットにそれぞれ脱着可能に係合するように構成される複数の差込口を含むトランシジョンカバーとをそれぞれが有する複数のピンツールアッセンブリを設け、
   前記ピペットが選択されたピンツールアッセンブリの差込口に脱着可能に係合するように前記ディスペンサヘッドを選択された一つのピンツールアッセンブリに向けて移動させ、
   前記選択されたピンツールアッセンブリの前記ピンが前記少なくとも一つの液体源内に入るように前記ディスペンサヘッドおよび前記選択されたピンツールアッセンブリを移動させ、
   前記液体の液滴が前記ピンに残るように前記ディスペンサヘッドおよび前記選択されたピンツールアッセンブリを前記液体源から離し、
   前記ピンの前記液滴が移動先で誘発するように前記ディスペンサヘッドおよび前記選択されたピンツールアッセンブリを移動先に移動させ、
   前記ディスペンサヘッドおよび前記選択されたピンツールアッセンブリを前記移動先から離し、
   前記選択されたピンツールアッセンブリを前記ディスペンサヘッドから引離し、
   それにより、該ディスペンサヘッドが別のピンツールアッセンブリに脱着可能に係合できる、液体を移送する方法。
9. 前記ピンツールアッセンブリのひとつを支持する構成をそれぞれが有する複数のドッキングトレーを設ける工程をさらに含み、前記方法は、前記ピンツールアッセンブリのピンが該ドッキングトレーにより保護的に囲まれるように前記ドッキングトレー内にピンツールアッセンブリを支持する工程と、
   前記選択されたピンツールアッセンブリが脱着可能に各ドッキングトレーに脱着可能に支持されながら前記ピペットの前記差込口への係合が実行される工程と、
   前記ピンツールアッセンブリを前記ドッキングトレーから引離しながら前記ディスペンサヘッドおよび選択されたピンツールアッセンブリを移動させる工程と、
   をさらに含む請求項８記載の方法。
10. 前記ディスペンサヘッドを前記選択されたピンツールアッセンブリから引離す前に前記選択されたピンツールアッセンブリを各ドッキングトレーに戻す工程をさらに含む請求項９記載の方法。

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