JP6847868B2 - 可読性および靭性が改善されたピペット - Google Patents

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Description

優先権
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、2015年6月8日に出願された米国仮特許出願第62/172483号の米国法典第35編第119条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
本開示は、広く、血清用ピペットに関し、より詳しくは、可読性および機械的靭性が改善されたプラスチック製ピペットに関する。
研究所および製造設備の両方で、典型的に1ml未満から約100mlまでの液体体積を移すために、血清用ピペットが使用されている。そのピペットは、無菌プラスチック製で使い捨てであり得る、または殺菌可能なガラス製で再利用可能であり得る。両方の種類のピペットは、液体の吸引と分配のためにピペッターを使用する。様々な実験分析のために、同じピペッターに異なるサイズのピペットを使用できる。例えば、血清用ピペットは、化学溶液または細胞懸濁液を混合するために、もしくは容器間で液体を移送するために、有用である。
吸引され、分配されている液体のレベルを慎重に注意すると、血清用ピペットを使用して、液体体積を正確に移送して、目盛の可読性および流体レベルの検出を所望の属性とすることができる。
プラスチック製の血清用ピペットは、従来、比較的低いコストおよび光透過性のために、100%の結晶ポリスチレン(PS)から製造されている。それでも、そのような商品生産物の経済学により、原材料費を含む生産費を減少させるための継続的な努力が動機付けられる。
輸送中または使用中の破砕または破損を避けるために、機械的耐久性が高い血清用ピペットも望ましい。しかしながら、改善された靭性および耐衝撃性の実現は、より薄い壁は物理的性質を損なう傾向にあるので、一般に、利用する材料の減少と相容れない。
上記に鑑みて、可読性および靭性が向上した経済的な血清用ピペットを製造するための製造方法、並びに得られたピペットが望ましい。
本開示の実施の形態によれば、血清用ピペットは、390から700nmの範囲に亘り40から70%の透過率を有する細長い中空管状体を有する。そのピペットは、5から30質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および70から95質量%のポリスチレンを含む高分子組成物から、400から500°F(約204から260℃)の成形温度(例えば、押出バレル温度)で(例えば、押出しにより)形成される。
本開示の主題の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載されたような本開示の主題を実施することによって、認識されるであろう。
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本開示の主題の実施の形態を提示しており、請求項に記載された本開示の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することを目的とすることが理解されよう。添付図面は、本開示の主題のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、本開示の主題の様々な実施の形態を示しており、説明と共に、本開示の主題の原理および作動を説明する働きをする。その上、図面と説明は、説明に過ぎないことを意味し、請求項の範囲をどのようにも制限する意図はない。
本開示の特別な実施の形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号により示されている以下の図面と共に読んだときに最も理解することができる。
PS−SBSピペットおよび比較のPSピペットの写真 PS−SBSピペットおよび比較のPSピペットに関する光透過率のグラフ PS−SBSピペットの点荷重撓み試験の写真 比較のPSピペットの点荷重撓み試験の写真 PS−SBSピペットおよび比較のPSピペットに関する点荷重撓み試験のデータを示すグラフ PS−SBSピペットおよび比較のPSピペットに関する引張応力のグラフ PS−SBSピペットおよび比較のPSピペットに関するヤング率のグラフ PS−SBSピペットおよび比較のPSピペットに関する破断伸び率のグラフ
ここで、その内のいくつかの実施の形態が添付図面に示されている、本開示の主題の様々な実施の形態を詳しく参照する。図面に亘り、同じまたは同様の部品を参照するために、同じ参照番号が使用される。
実施の形態において、可読性が向上した血清用ピペットの光透過率は、390から700nmの範囲に亘り40から70%(例えば、40、45、50、55、60、65または70%と、先の値のいずれかの間の範囲を含む)である。光透過率は多くとも70%であるが、清澄液のメニスカスは、低いグレアおよび最小の視覚的背景妨害のために、まだ大いに検出可能である。ピペットの可読性が改善すると、ユーザは、より速いメニスカス検出時間のために、ピペットをより速く操作することができる。ここに測定したように、光透過率のデータは、ピペットの1つの壁を通して得られる。
例示のピペットは、ポリスチレン(PS)およびポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)(SBS)のブレンドから製造される。このピペットは、5、10、15、20、25または30質量%のSBSなどの、先の値のいずれかの間の範囲を含む、5から30質量%のSBS(バランスPS)を含むことがある。そのピペットは、低光沢および中間の光透過率の仕上げを示す。所望の光学機械特性を達成するために、製造条件、特に、PS−SBS樹脂の押出または成形温度が制御される。
ポリスチレン(PS)は市販されている。例示のPS材料に、Americas Styrenicsから得られるStyron(登録商標)685Dがある。この「Styron」685Dポリスチレンは、約225°F(約107℃)のビカット軟化温度を有する。SBSトリブロック共重合体は、スチレンおよびブタジエン結合単独重合体ブロックから形成され、熱可塑性挙動(加熱されたときに、軟化し、液体のように流動するけれども、冷却されたときに固体状態に戻る能力)および弾性挙動(印加された力に応答して、形状を変えるけれども、その力が除かれたときに、初期形状に戻る能力)の両方を示す熱可塑性エラストマー(TPE)の部類に属する。例示のSBS高分子に、Styrolutionから得られるStyrolux(登録商標)684Dがある。「Styrolux」684D高分子は、187°F(約86℃)のビカット軟化温度を有する。SBSに代わるものに、ポリ(スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン)(SEBS)およびポリ(スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン)(SEPS)がある。
実施の形態において、PSおよびSBS(またはSBS代用物)のメルトフローインデックスは、独立して、1から30以上に及び、例えば、1、2、5、10、15、20、25または30と、先の値のいずれかの間の範囲を含み得る。実施の形態において、PSのメルトフローインデックスおよびSBSのメルトフローインデックスは、少なくとも10%、例えば、10、20、50、100、200、500、1000、2000または5000%と、先の値のいずれかの間の範囲を含む量だけ異なる。
実施の形態において、PSの重量平均分子量は、200,000から500,000g/モルに及び得る。実施の形態において、SBSの重量平均分子量は、20,000から200,000g/モルに及び得る。
様々な実施の形態によるピペットは、1から100mlに及ぶ、例えば、1、2、5、10、20、50または100mlの内部容積、および0.01から0.05インチ(約0.25から1.3mm)に及ぶ、例えば、0.01、0.02、0.03、0.04または0.05インチ(例えば、0.25、0.5、0.75、1.0または1.3mm)と、先の値のいずれかの間の範囲を含む壁厚を有する。ピペット全体の寸法は、例えば、容積に応じて様々であり得るが、例示の10mlの血清用ピペットは、0.331インチ(約8.4mm)の内径、0.375インチ(約9.5mm)の外径、および0.022インチ(約0.56mm)の対応する壁厚を有する。
図1は、PS/SBS(80/20)複合体ピペット(左側)および比較のPSピペット(右側)の光学顕微鏡写真である。高いグレアおよび気が散る背景プリントのために、読みにくいPSピペットと比べると、PS/SBSピペットは、低下したグレアおよび抑えられた背景プリントを示す。PS/SBS(80/20)複合体ピペットおよび比較のPSピペット(壁厚=0.022インチ(約0.56mm))に関する光透過率データが、図2に示されている。
図3は、PS/SBS(80/20)複合体ピペット(図3A)および比較のPSピペット(図3B)の点荷重撓み試験からの光学顕微鏡写真である。亀裂発生が、PS/SBSピペットには、0.11インチ(約2.8mm)の撓みの後にしか観察されないが、その結晶PS管は、たった0.01インチ(例えば、0.25mm)の撓みで亀裂を生じる。実施の形態において、血清用ピペットは、0.05インチ(約1.3mm)以上(例えば、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14または0.15インチ(約1.3、1.5、1.8、2.0、2.3、2.5、2.8、3.0、3.3、3.6または3.8mm)と、先の値のいずれかの間の範囲を含む)の撓みで亀裂に抵抗する。
PS/SBSピペットおよび比較PSピペットに関するインストロン試験データが、図4に示されており、これは、固定されたクロスヘッド設定についての荷重が記録された、様々な試料に関する印加荷重対撓み測定値のグラフである。曲線Aは、壁厚が0.032インチ(約0.81mm)である従来のPSピペットに対応する。亀裂が、約12lbf(約53N)の印加荷重でPSピペットで始まり、約25lbf(約111N)の荷重でさらに別の亀裂が観察される。管の亀裂は、荷重撓み曲線における不連続点として現れる。
曲線Bは、従来のピペットと比べて壁厚が30%減少した(壁厚=0.022インチ(約0.56mm))PSピペットに対応する。材料の使用量の減少により、予想通りに、亀裂がより早く開始され、薄いPSピペットは、15lbf(約67N)未満の印加荷重で破損した。亀裂は、0.02インチ(約0.51mm)未満の撓みで両方のPSピペット(曲線AおよびB)に観察される。
曲線Cは、PS/SBS(93/7)薄壁ピペットに対応する。7質量%のSBSを含ませると、約0.03インチ(約0.76mm)の撓みに対する許容荷重がわずかに改善される。しかしながら、PS/SBS(80/20)薄壁ピペット(曲線D)は、0.12インチ(約3.0mm)の撓みまで測定可能な亀裂を示さない。
PS、SBS、および例示のブレンド組成物から形成されたピペット管の引張特性が、図5A〜5Cに纏められており、試行B(下記の表1参照)にしたがって製造されたピペットに対応する。実施の形態において、血清用ピペットは、3500から7000psi(約24から48MPa)、例えば、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500または7000psi(約24、28、31、34、38、41、45または48MPa)と、先の値のいずれかの間の範囲を含む引張強度、250から450psi(約1.7から3.1MPa)、例えば、250、300、350、400または450psi(約1.7、2.1、2.4、2.8または3.1MPa)と、先の値のいずれかの間の範囲を含むヤング率を有する、および/または少なくとも4%、例えば、4、6、8、10、12、14、16、18、20または22%と、先の値のいずれかの間の範囲を含む破断伸び率を示す。図5において、降伏データは正方形で示され、破損データは菱形で示されている。実施の形態において、血清用ピペットは、少なくとも20J/m、例えば、20、25、30、35、40、45または50J/mと、先の値のいずれかの間の範囲を含む耐衝撃性を有する。
複合組成物を使用して製造されたピペットは、特に、ポリスチレンのみから製造されたピペットに対して、改善された靭性を有する。それゆえ、壁がより薄く、寸法公差がそれほど厳しくないPS−SBSピペットを製造して、生産収率、出荷収率および最終用途の信頼性を改善することができる。さらに、より薄い壁の管の実行可能性により、30から40%のコスト削減が可能になる。さらに、機械的性質の改善により、再粉砕原料に典型的に関連する機械的性質の低下を防ぐことによって、再粉砕樹脂をより高いレベルで使用することができるであろう。
血清用ピペットを製造する方法はチューブ押出しを含み、この後に、先端およびマウスピース構成部材の溶接、または先端およびマウスピースを形成するための押出チューブ端のダウンドローが続くことができる。例示の実施の形態において、ポリスチレン(PS)およびSBS高分子は、80/20と92/7の比率(w/w)で手作業によりブレンドされる。各ブレンドは、血清用ピペットを形成するためにDavid−Standard Mark V押出機(直径3インチ(約7.5cm);24:1の長さ:直径比)に重力送りされる。
実施の形態による押出機のパラメータが、表1に纏められている。温度は華氏温度で報告されている。
Figure 0006847868
表1のデータを参照して分かるように、David−Standard押出機は5つのゾーンを備える。短い押出機(24:1から26:1のL/D)は、通常、全部で3つまたは4つのゾーンを有する。それより長い押出機(30:1から32:1のL/D)は、典型的に、5つから6つのゾーンを有し、一方で、長い押出機(34:1以上のL/D)は、6つから10のゾーンを有するであろう。材料の溶融温度は、2つの要因:熱入力および剪断により影響を受ける。
半結晶性プラスチックの典型的な加工温度は、一般に、樹脂の溶融温度よりも90°Fから135°F(約32から57℃)高い。例えば、融点が266°F(130℃)の高密度ポリエチレン(HDPE)は、典型的に、356から401°F(180から205°)のバレル温度で押し出される。樹脂が劣化を受けやすい場合、その樹脂は、融点に近い温度で加工されるであろう。
「Styron」685Dポリスチレンの業者が推奨する押出温度は、約356〜500°F(180から260℃)に及ぶ。「Styrolux」684D SBSの押出のために業者が推奨する温度プロファイルは、320°F(160℃)および392°F(200℃)の最低および最高バレル温度を含み、約428°F(220℃)を超える温度を避けるべきであると規定されている。出願人は、意外なことに、また予期せぬことに、PS/SBSブレンドの熱加工は、わずかな含有量のSBSでさえにも敏感であり、所望の光学機械特性を有するピペットを製造するために、SBSの製造業者が推奨するバレル温度よりも高いバレル温度で押し出されたPS/SBS組成物を使用できると判断した。
実施の形態において、PS/SBSブレンドの押出し中のバレル温度は、400から500°F(約204から260℃)に及び、例えば、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490または500°F(約204、210、216、221、227、232、238、243、249、254または260℃)と、先の値のいずれかの間の範囲を含む。実施の形態において、押出機の第1のゾーンの押出温度は450°F(約232℃)未満であり、押出機の第2のゾーンの押出温度は450°F(約232℃)超である。
必要に応じて、PSおよびSBS材料は、二軸スクリュー押出機などによって混合することができる。しかしながら、そのような剪断に基づく混合により、ピペットが変色してしまうかもしれない。他方で、押出過程の温度が業者の推奨するよりも高い場合でさえ、押出機のPSペレットにSBSペレットを添加し、それゆえ、高剪断配合過程を避けることによって、無色のピペットが製造される。
予期せぬ好ましい無色の属性は、特に500から700nmの波長範囲において、光透過率の減少が観察されない図2の光透過率データと一致する。
引き続き図2を参照すると、光透過率は、UV/VIS分光計(Perkin Elmer、モデルLambda 18)を使用して測定される。各試料は、光源が管の1つの壁(壁厚=0.022インチ(約0.56mm))だけを通過するように切断される。測定変動は±2%である。
420〜460°F(約216〜238℃)のバレル温度で押し出された100%PSピペットおよび350〜390°F(約177〜199℃)のバレル温度で押し出されたPS/SBS(80/20)ピペット(試行A)に関する透過率曲線は、匹敵し、70%を超える、可視スペクトル(390〜700nm)に亘る透過率を示す。しかしながら、420〜460°F(約216〜238℃)のバレル温度で押し出されたPS/SBS(80/20)ピペット(試行B)は、390〜700nmでたった45〜50%の光透過率しか示さない。
高分子組成物中のSBSの存在にもかかわらず、出願人は、ピペット構成部材をピペット本体にうまく溶接した。例示の溶接条件が、表2に纏められている。
Figure 0006847868
ピペットに、「オフセット」印刷過程で印刷する。テープ試験でインク付着を試験する。
本開示の態様(1)によれば、血清用ピペットが提供される。その血清用ピペットは、390から700nmの範囲に亘り40から70%の透過率を有する細長い中空管状体を備える。
本開示の別の態様(2)によれば、透過率が45から55%である、態様(1)によるピペットが提供される。
本開示の別の態様(3)によれば、管状体が5から30質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および70から95質量%のポリスチレンを含む、態様(1)または(2)のいずれかによるピペットが提供される。
本開示の別の態様(4)によれば、管状体が20質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および80質量%のポリスチレンを含む、態様(1)〜(3)いずれかによるピペットが提供される。
本開示の別の態様(5)によれば、管状体の壁厚が0.01から0.05インチ(約0.25から1.3mm)である、態様(1)〜(4)いずれかによるピペットが提供される。
本開示の別の態様(6)によれば、3500から7000psi(約24から48MPa)の引張強度を有する、態様(1)〜(5)いずれかによるピペットが提供される。
本開示の別の態様(7)によれば、250から450psi(約1.7から3.1MPa)のヤング率を有する、態様(1)〜(6)いずれかによるピペットが提供される。
本開示の別の態様(8)によれば、4から22%の破断伸び率を有する、態様(1)〜(7)いずれかによるピペットが提供される。
本開示の別の態様(9)によれば、20から50J/mの耐衝撃性を有する、態様(1)〜(8)いずれかによるピペットが提供される。
本開示の別の態様(10)によれば、血清用ピペットを製造する方法が提供される。この方法は、5から30質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および70から95質量%のポリスチレンを含む高分子組成物から細長い中空管状体を形成する工程を有してなり、成形温度は400から500°F(約204から260℃)に及ぶ。
本開示の別の態様(11)によれば、形成する工程が押出しを含む、態様(10)による方法が提供される。
本開示の別の態様(12)によれば、押出温度が420から460°F(216から238℃)に及ぶ、態様(11)による方法が提供される。
本開示の別の態様(13)によれば、第1のゾーンにおける押出温度が450°F(約232℃)未満であり、第2のゾーンにおける押出温度が450°F(約232℃)超である、態様(11)による方法が提供される。
本開示の別の態様(14)によれば、高分子組成物が20質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および80質量%のポリスチレンを含む、態様(10)〜(13)のいずれかによる方法が提供される。
ここに用いたように、名詞は、文脈がそうではないと明白に示さない限り、複数の対象を指す。それゆえ、例えば、「SBS高分子」への言及は、文脈がそうではないと明白に示さない限り、そのような「SBS高分子」を2つ以上有する例を含む。
「含む」という用語は、包含するが、それに限定されないこと、すなわち、包括的であって、排他的ではないことを意味する。
「随意的な」または「必要に応じて」は、続いて記載された事象、環境、または構成要素が生じ得るまたは生じ得ないことを意味し、その記載は、その事象、環境、または構成要素が生じる例、および生じない例を含むことを意味する。
範囲は、「約」ある特定の値から、および/または「約」別の特定の値まで、とここに表すことができる。そのような範囲が表された場合、例は、そのある特定の値から、および/または他方の特定値までを含む。同様に、値が、「約」という先行詞を使用して、近似として表されている場合、特定の値は別の態様を形成することが理解されよう。範囲の各々の端点は、他の端点に関連してと、他の端点とは関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
特に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを必要とすると解釈されることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程がしたがうべき順序を実際に列挙していない場合、またはそうではなく、その工程が特定の順序に限定されることが請求項または説明に明白に述べられていない場合、どの特定の順序も暗示されることは決して意図されていない。いずれか1つの請求項におけるどの列挙された1つまたは多数の特徴または態様も、どの他の請求項におけるどの他の列挙された特徴または態様と組み合わせても、または置換しても差し支えない。
ここでの列挙は、特定の様式で機能するように「構成されている」または「適合されている」構成要素を称することも留意されたい。この点に関して、そのような構成要素は、特定の性質を具体化する、または特定の様式で機能するように、「構成されており」または「適合されており」、ここでそのような列挙は、目的とする使用の列挙とは対照的に、構造的列挙である。より詳しくは、ある構成要素が「構成されている」または「適合されている」様式へのここでの言及は、その構成要素の既存の物理的条件を示し、それゆえ、その構成要素の構造的特徴の明白な列挙と解釈すべきである。
特定の実施の形態の様々な特徴、要素または工程が、「含む」という移行句を使用して開示されることがあるが、「からなる」、または「から実質的になる」という移行句を使用して記載されることがある実施の形態を含む代わりの実施の形態が暗示されることを理解すべきである。それゆえ、例えば、PS−SBSブレンドを含むピペットに対して暗示される代わりの実施の形態は、ピペットがPS−SBSブレンドからなる実施の形態、およびピペットがPS−SBSブレンドから実質的になる実施の形態を含む。
本開示の精神および範囲から逸脱せずに、本発明の技術に様々な改変および変更を行えることが当業者に明白であろう。本発明の技術の精神および実体を含む開示された実施の形態の改変、組合せ、下位の組合せおよび変更が、当業者に想起されるであろうから、本発明の技術は、付随の特許請求の範囲およびその同等物の範囲内の全てを含むと考えるべきである。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
血清用ピペットにおいて、
390から700nmの範囲に亘り40から70%の透過率を有する細長い中空管状体、を備える血清用ピペット。
実施形態2
前記透過率が45から55%である、実施形態1に記載のピペット。
実施形態3
前記管状体が5から30質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および70から95質量%のポリスチレンを含む、実施形態1または2に記載のピペット。
実施形態4
前記管状体が20質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および80質量%のポリスチレンを含む、実施形態1から3いずれか1つに記載のピペット。
実施形態5
前記管状体の壁厚が0.01から0.05インチ(約0.25から1.3mm)である、実施形態1から4いずれか1つに記載のピペット。
実施形態6
3500から7000psi(約24から48MPa)の引張強度を有する、実施形態1から5いずれか1つに記載のピペット。
実施形態7
250から450psi(約1.7から3.1MPa)のヤング率を有する、実施形態1から6いずれか1つに記載のピペット。
実施形態8
4から22%の破断伸び率を有する、実施形態1から7いずれか1つに記載のピペット。
実施形態9
20から50J/mの耐衝撃性を有する、実施形態1から8いずれか1つに記載のピペット。
実施形態10
血清用ピペットを製造する方法であって、
5から30質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および70から95質量%のポリスチレンを含む高分子組成物から細長い中空管状体を形成する工程、
を有してなり、成形温度が400から500°F(約204から260℃)に及ぶ方法。
実施形態11
前記形成する工程が押出しを含む、実施形態10に記載の方法。
実施形態12
押出温度が420から460°F(216から238℃)に及ぶ、実施形態11に記載の方法。
実施形態13
第1のゾーンにおける押出温度が450°F(約232℃)未満であり、第2のゾーンにおける押出温度が450°F(約232℃)超である、実施形態11に記載の方法。
実施形態14
前記高分子組成物が20質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および80質量%のポリスチレンを含む、実施形態10から13いずれか1つに記載の方法。

Claims (5)

  1. 血清用ピペットを製造する方法であって、
    5から30質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および70から95質量%のポリスチレンを含む高分子組成物から細長い中空管状体を形成する工程、
    を有してなり、
    前記形成する工程が、前記高分子組成物を押出す工程を含み、
    成形温度が400から500°F(約204から260℃)に及び、
    前記高分子組成物が、少なくとも第1ゾーンと第2ゾーンとを有する押出機内で押出され、
    前記第1ゾーンにおける押出温度が少なくとも420°F(216℃)かつ450°F(232℃)未満であり、前記第2ゾーンにおける押出温度が450°F(232℃)超かつ460°F(238℃)を超えない、方法。
  2. 前記高分子組成物が20質量%のポリ(スチレン・ブタジエン・スチレン)および80質量%のポリスチレンを含む、請求項記載の方法。
  3. 前記細長い中空管状体が、390から700nmの範囲に亘り40から70%の透過率を有する、請求項1または2記載の方法。
  4. 前記透過率が45から55%である、請求項3記載の方法。
  5. 前記細長い中空管状体の壁厚が0.01から0.05インチ(約0.25から1.3mm)である、請求項1から4いずれか1項記載の方法。
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