KR20060130569A - 액체 샘플링 피펫 내의 액체를 정확히 측정하는 장치와방법 - Google Patents

액체 샘플링 피펫 내의 액체를 정확히 측정하는 장치와방법 Download PDF

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Abstract

본원의 장치와 방법은 소망 용량 및/또는 피펫에 물리적 상태에 기본하여 액체 처리 피펫으로 소망 용량의 액체를 흡입/배분 하여 정정하는데 사용된다. 상기 피펫은 피스톤 조립체와 접촉하는 구조의 피스톤 구동기구를 구비하여, 팁 홀더 내에서 피스톤 조립체의 피스톤 로드를 작동함으로서, 팁 홀더에 액체 량을 조절한다. 상기 방법은 피펫에서 조절 액체 량을 나타내는 소망 용량을 선택하는 단계와, 용량 특성을 사용하여 정정 용량을 연산하는 단계, 및 팁 홀더에 소망 액체 용량을 조절하도록 피펫 사용자에게 정정 용량을 표시하는 단계를 포함하며, 상기 용량 특성은 소망 용량의 함수로서 팁 홀더에서 조절된 액체 량의 차를 특성화 한다. 상기 용량 특성은 보정 프로세스를 사용하여 판단된다.
소망 용량, 정정 용량, 실제 용량, 용량 셀렉터, 팁 홀더, 매개변수.

Description

액체 샘플링 피펫 내의 액체를 정확히 측정하는 장치와 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PRECISE LIQUID MEASUREMENT IN A LIQUID SAMPLING PIPETTE}
본 발명은 조절 가능한 양의 액체를 흡입 및 배분하는 피펫에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 정확한 량의 액체를 계량하는데 사용되는 액체 샘플링 피펫에 관한 것이다.
액체 피펫은, 약학, 지노믹스(genomic), 및 단백질학 리서치, 생물학 리서치, 약제 개발 실험실, 그리고 기타 다른 바이오 기술을 적용할 때에, 다양한 실험과정에서 실험 샘플을 조작하는데 사용된다. 피펫을 사용하여, 일정 량의 액체를 피펫에 흡입한다. 다음, 상기 흡입된 액체를 1개 이상의 배분 량으로 배분한다. 피스톤 구동기구는 피스톤 조립체를 작동하여 특정 량의 액체를 흡입 및 배분하는 작업을 제어한다. 피펫은 사용자가 수동적으로 압력 반응 노브를 사용하여 흡기 또는 배분 액체의 용량과 속도를 조절하는 수동방식 모드로 운영할 수도 있다. 다르게는, 피펫을 모터가 흡입 및/또는 배분 액체를 조절하는 모터 모드로 운영할 수 있다. 어느 한 모드에서, 피펫은 예를 들어 필요 흡입 량의 액체를 나타내는 전자 성분을 가질 수 있다. 사용자는 피펫에 장착된 표시창을 사용하여 속도, 용량, 흡입 수, 배분 수 등이 포함된 다양한 매개변수를 선택할 수 있다. 피스톤 로드의 동작은 피스톤 구동기구에 의해 발휘되는 추력(thrust)에 의해 제어된다. 모터방식 피펫에서는, 일반적으로 상기 피스톤 로드의 동작을 피펫 하우징 내에 위치한 소형 프로세서로 조절 한다.
모터방식 또는 비모터방식 피펫에서는, 피펫이 받게되는 다양한 영향에 기본하여 피펫에 의해 능동적으로 조절된 액체 량에서 에러를 발생한다. 소망 량이 적은 소 용량의 샘플링에서는 관측 효과(observed effect)가 발생한다. 즉, 샘플의 실제 조절된 용량이 소망 용량보다 더 많게 보인다. 소 용량 샘플에서의 상기 에거는 모세관 현상으로 인한 것이다. 역으로, 대 용량 액체에서는 실제 샘플 용량이 소망 용량보다 작게 된다. 대용량 샘플에서의 에러는 액체를 가압하는 액체 기둥(liquid column)의 중량으로 인한 것이다. 또한, 에러는 피펫의 보정 온도(calibration temperature)와 대비하여 피펫의 현재 조작 온도(current operational temperature)에 기본하여서도 발생한다. 예를 들면, 피펫 가열작업은, 사용자가 연장 처리를 한 후에 발생한다. 피펫 가열은, 흡입 또는 배분 액체 량을 조절하는 성분 팽창을 일으키어, 소망 용량의 흡입에서 에러를 일으킨다. 냉각 피펫에서 상기 성분은 수축 된다. 추가 에러는 여전히, 보정 대기상태(atmospheric conditions)와는 다른 피펫에서의 현재 대기상태에 기본하여 발생한다. 예를 들면, 피펫을 운영하는 곳에 대기의 온도, 압력, 및/또는 습도는 상기 피펫의 보정과 상관된 대기 매개변수와는 다르다. 따라서, 피펫의 현재 물리적 상태 및/또는 현재 소망 용량을 조정하여, 액체 처리 피펫에 소망 액체량을 정확하게 조절하는 방법을 제공할 필요가 있다. 부가로, 피펫의 판매가격을 내리고 제조가 간단하면서 피펫의 정밀성을 향상시키는 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 일 예의 실시예는 피펫의 현재 물리적 상태를 정정하여 액체 처리 피펫 내의 소망 액체 용량을 조절하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은: 한정 요소가 아닌 기술로서, 피펫이 피스톤 구동기구를 가지며, 상기 피스톤 구동기구는 팁 홀더 내에서 피스톤 조립체의 피스톤 로드를 작동하여 팁 홀더 내의 액체 량을 조절하도록 피스톤 조립체와 접촉하는 구조로 이루어지고, 상기 소망 용량은 조절 액체 용량을 나타내며, 피펫에 소망 용량을 선택하는 단계와; 용량 특성이 소망 용량의 함수로서 팁 홀더에서 조절된 액체 용량과의 차이를 특징으로 하고, 상기 용량 특성은 보정 프로세스를 사용하여 판단되며, 용량 특성을 사용하여 보정 용량을 연산하는 단계 및; 피펫 사용자에게 상기 보정 용량을 나타내어 팁 홀더 내의 소망 액체 용량을 조절하는 단계를 구비한다.
본 발명의 다른 예의 실시예는 피펫의 현재 물리적 상태를 정정하여 액체 처리 피펫 내의 소망 액체 량을 조절하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 몸체, 팁 홀더, 피스톤 조립체, 피스톤 구동기구, 용량 셀렉터, 표시창, 및 프로세서를 구비한다. 상기 팁 홀더는 상기 몸체에 장착된다. 상기 피스톤 조립체는 팁 홀더에 장착되고, 한정 요소가 아닌 기술로서, 팁 홀더 내부에 설치된 피스톤 로드를 구비한다. 피스톤 구동기구는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 피스톤 조립체와 접촉하는 면을 가진 컨트롤 로드를 구비한다. 피스톤 구동기구는 팁 홀더 내에서 피스톤 조립체의 피스톤 로드를 작동시키는 구조로 이루어져 팁 홀더 내의 액체를 조절한다. 용량 셀렉터는 몸체에 장착되고, 사용자가 소망 용량을 선택할 수 있는 구조로 이루어진다. 소망 용량은 조절 액체 량을 나타낸다. 표시창은 상기 몸체에 장착된다. 프로세서는 용량 셀렉터와 표시창과 결합하고, 용량 특성을 사용하여 정정 용량을 연산하는 구조로 이루어진다. 용량 특성은 소망 용량의 함수로서 팁 홀더에서 조절된 액체의 량에서의 차로 특징 된다. 용량 특성은 보정 프로세스를 사용하여 판단 된다. 상기 표시창은 피펫 사용자에게 정정 용량을 가리키어 팁 홀더에 있는 액체의 소망용량을 조절 한다.
본 발명의 다른 설명 및 특징을 첨부 도면을 참고로 하여 당분야의 기술인이 본 발명을 이해할 수 있도록 이하에 기술한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따르는 전자 피펫의 단면도이다.
도2는 도1의 전자 피펫의 피스톤 구동기구, 피스톤 조립체, 팁 홀더, 및 외부 팁 이젝션 기구의 단면도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따르는 비모터방식 피펫의 단면도이다.
도4는 본 발명의 제1실시예에 따르는 보정 기구에 부착된 도3의 비모터방식 피펫의 단면도이다.
도5는 도4의 피펫의 보정 조작의 예의 흐름도이다.
도6은 피펫 내의 보정 용량과 실제 용량과의 사이에 조절 에러를 나타내는 다이어그램이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따르는 용량 특성을 나타내는 제1실시예의 표를 나타낸 도면이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따르는 용량 특성을 나타내는 제2실시예의 표를 나타낸 도면이다.
도9는 다른 조작 상태하에 있는 피펫에 보정 용량과 실제 용량과의 사이에 조절 에러를 나타낸 다이어그램이다.
도10은 본 발명의 실시예에 따르는 피펫의 운영 예를 나타낸 흐름 다이어그램이다.
도11은 본 발명의 제2실시예에 따르는 도3의 비모터방식 피펫의 피스톤 구동기구의 단면도이다.
도12는 본 발명의 제3실시예에 따르는 도3의 비모터방식 피펫의 피스톤 구동기구의 단면도이다.
도13은 본 발명의 제4실시예에 따르는 도3의 비모터방식 피펫의 둘레 몸체 케이스와 팁 홀더의 엄지 휠의 조작에 사용된 신호의 다이어그램이다.
도14는 도13의 본 발명의 제4실시예에 따르는 센서의 단면도이다.
도15는 본 발명의 제5실시예에 따르는 도3의 비모터방식 피펫의 피스톤 조립체와 피스톤 구동기구의 단면도이다.
도16은 본 발명의 제5실시예에 따르는 도5의 비모터방식 피펫의 피스톤 조립체의 측면도이다.
본원에 개시된 표현에서, "장착(mount)"용어는 연결, 합체, 접속, 제휴, 삽 입, 걸림, 유지, 고착, 부착, 고정, 결합, 붙임, 볼트결합, 나사결합, 리벳결합, 납땜, 용접, 그외 유사 연결을 포함하는 표현이다. "조절(regulate)"용어는 피펫 내의 흡입 및/또는 배분 액체를 조절하는 것을 포함한다. 도1 및 도2의 실시예를 참고로 설명하면, 전자 피펫(30)은 1개 이상의 팁 홀더(36)에 연속적으로 일정 량의 액체를 자동적으로 흡입 및 배분하는 명령을 내릴 수 있다. 전자 피펫(30)은 정량의 액체를 흡입 및 배분하는 다양한 운영 모드를 함께 부여하는 서브 시스템과 다수의 성분을 구비한다. 전자 피펫(30)의 서브 시스템과 성분은, 한정 요소가 아닌 기술로서, 몸체 케이스(32)와, 피스톤 구동기구(34)와, 피스톤 조립체(35)와, 팁 홀더(36)와, 내부 파워 서브시스템(38)과, 외부 팁 이젝션 기구(40)와, 내부 팁 이젝션 기구(42)와, 제어식 전자카드(44)와, 표시창(170) 및, 용량 셀렉터(172)를 구비한다. 상기 성분과 서브 시스템의 일부는 당 기술분야에서 공지된 것이어서, 그에 관한 상세한 설명은 하지 않을 것이다. 몸체 케이스(32)는 일반적으로 중공이고, 피펫(30)의 나머지 성분을 위치 설정하는 기준물로서 역활을 한다. 대부분의 피펫 성분은 몸체 케이스(32)에 직접 또는 간접적으로 장착된다. 몸체 케이스(32)에는 사용자가 피펫(30)을 잡을 수 있는 파지부를 설치하여, 피펫을 다룰 때에 사용자의 손과 직접 접촉하게 되는 다수 피스로 이루어진 일 피펫으로 제조된다.
내부 파워 서브시스템(38)은 밧데리(120), 커넥터(122), 및 밧데리 케이스(124)를 포함한다. 밧데리 케이스(124)는 밧데리(120)를 보유하고, 몸체 케이스(32)에 설치된다. 밧데리는 예를 들어 피스톤 구동기구(34) 및/또는 제어식 전 자카드(44)에 파워를 제공한다. 커넥터(122)는 제어식 전자카드(44)에 전기적 연결부를 제공한다. 제어식 전자카드(44)는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 프로세서, 메모리, 클록, 및 그외 상관 전자부품(도시 않음)을 구비한다.
피스톤 구동기구(34)는 팁 홀더(36) 내에서 종축선(A-A)을 따라서 피스톤 조립체(35) 내의 피스톤 로드(94)를 작동시키어 팁 홀더(36)를 통하여 특정 량의 액체가 흡입 및 배분되게 한다. 피스톤 동작은 샘플링 팁 홀더(36) 안으로 또는 밖으로 액체를 흡입 또는 배분하는 공기치환(air displacement)을 발생한다. 피스톤 구동기구(34)는 수동식으로 예를 들어 도3에 도시한 바와 같이 용량 셀렉터(202)의 회전을 통해 사용자가 조절하거나 또는 모터를 사용하여 자동적으로 조절 한다. 도2의 실시예를 참고로 하여 설명하면, 피스톤 구동기구(34)는, 한정요소가 아닌 기술로서, 모터(70), 컨트롤 로드(72), 컨트롤 로드 팁(74), 컨트롤 로드 지지부(76), 하우징(78), 및 팁 홀더 부착 노브(80)를 구비한다. 피스톤 구동기구(34)는 컨트롤 로드(72)가 종축선(A-A)을 따라 연장되도록 피펫(30)의 몸체 케이스(32) 내에 제거가능하게 장착된다.
모터(70)는 제어식 전자카드(44)에 장착된 프로세서의 제어를 받아 컨트롤 로드(72)를 작동한다. 모터(70)는 당기술분야에서 알려진 바와 같이 다양한 전기기계식 장치를 사용하여 실시된다. 상기 모터(70)는 종축선(A-A)의 상하방향으로 컨트롤 로드(72)를 정확하게 이동시키어, 팁 홀더(36)의 안으로 또는 밖으로 액체를 흡입 또는 배분한다. 상기 모터(70)는 모터(70)가 컨트롤 로드(72)의 변위를 제어하는 전기신호를 수신하는 제어식 전자카드(44)의 프로세서와 상호작용 한다. 제어식 전자카드(44)는 모터(70)와 통신하는 1개 이상의 커넥터 또는 인터페이스를 구비한다. 컨트롤 로드 팁(74)은 모터(70)와 반대측에 있는 컨트롤 로드(72)의 단부에 장착된다. 예를 들어, 컨트롤 로드 팁(74)은 컨트롤 로드(72)에 나사 결합된다. 컨트롤 로드 지지부(76)는 종축선(A-A)을 따라서 컨트롤 로드(72)의 변위를 유지한다. 상기 하우징(78)은 컨트롤 로드 지지부(76)에 장착되고 그리고 컨트롤 로드 지지부(76) 넘어로 연장되어 소켓을 형성하는 컨트롤 로드 팁(74)과 컨트롤 로드(72)의 일 부분을 둘러싼다.
도2의 실시예를 참고로 하여 기술하면, 피스톤 조립체(35)는, 한정 요소로서가 아닌 기술로서, 피스톤 헤드(92), 피스톤 로드(94), 피스톤 하우징(96), 피스톤 귀환 스프링(98), 및 스프링 가이드(100)를 구비한다. 피스톤 헤드(92)는 금속 또는 플라스틱 재료로 형성된 원형 디스크이다. 상기 피스톤 헤드(92)는 제1면(91)을 갖는다. 상기 피스톤 로드(94)는 피스톤 헤드(92)에 장착되고 그리고 피스톤 헤드(92)의 제1면(91)과 반대방향으로 거의 수직하는 방향으로 연장된다. 피스톤 로드(94)는 대략 원통형으로 이루어진다.
피스톤 하우징(96)은 피스톤 헤드(92)에 장착되고, 피스톤 헤드(92)의 제1면(91)과 대체로 수직하는 방향으로 연장되며, 피스톤 로드(94)를 에워싸고 있다. 피스톤 하우징(96)은 대략 원통형을 이루는 모양으로 이루어지고, 1개 이상의 경사구간을 갖는다. 피스톤 귀환 스프링(98)은 피스톤 하우징(96)에 장착되고, 종축선(A-A)을 따라서 피스톤 헤드(92)의 제1면(91)에 대해 대체로 수직하는 방향으로 연장 된다. 실시예에서, 피스톤 귀환 스프링(98)은 피스톤 하우징(96) 위를 활주 하며, 피스톤 헤드(92)에 인접한 피스톤 하우징(96)의 섹션과 피스톤 귀환 스프링(98)과의 사이에 마찰힘으로 제위치에서 유지된다. 피스톤 조립체(35)는 도2에 도시한 바와 같이 피스톤 구동기구의 하우징(78) 안으로 활주 된다.
도2의 실시예에 도시한 바와 같이, 팁 홀더(36)는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 상부 튜브(110), 하부 튜브(112) 및 0-링(114)을 구비한다. 하부 튜브(112)는 상부 튜브(110)에 장착된다. 예를 들어, 하부 튜브(112)는 상부 튜브(110)의 상보적 나사면과 나사결합하는 나사진 단부를 구비한다. 상부 튜브(110)와 하부 튜브(112)는 1개 이상의 경사구간을 갖는다. 0-링(114)은 상부 튜브(110)와 하부 튜브(112)와의 사이에 위치한 하부 절결부(undercut)에 위치하게 된다. 0-링(114)은 피스톤 로드(94)와 하부 튜브(112)와의 사이에 수밀(水密)한 연결을 제공한다. 튜브 부착 너트(84)는 피스톤 조립체(35)에 대항하여 압축력을 가하는 팁 홀더(36) 위로 활주하여 피스톤 구동기구(34)와 몸체 케이스(32)와 관련한 팁 홀더(36)의 움직임을 막는다.
컨트롤 로드 팁(74)은 피스톤 구동기구(34)의 하우징(78) 내부에 피스톤 조립체(35)의 제1면(91)과 접촉한다. 액체를 배분할 때에, 종축선(A-A)을 따라서 컨트롤 로드 팁(74)의 변위를 통해서 피스톤 구동기구(34)가, 컨트롤 로드 팁(74)이 제1면(91)과 접촉하는 지점에 피스톤 구동기구(34)로부터 멀어지는 방향으로 피스톤 조립체(35)를 누른다. 피스톤 귀환 스프링(98)은 스프링 가이드(100)에 대한 압축으로 튜브 부착 너트(84)에 의해 제위치를 유지한다. 액체를 흡입하는 작업 시에는, 피스톤 구동기구(34)가 피스톤 구동기구(34)를 향하는 방향으로 컨트롤 로 드 팁(74)을 이동시킨다. 이러한 변위에도 불구하고, 상기 제1면(91)은 피스톤 귀환 스프링(98)의 압축력의 결과로 컨트롤 로드 팁(74)과의 접촉상태를 유지한다.
외부 팁 이젝션 기구(40)와 내부 팁 이젝션 기구(42)는 가능한 샘플의 오염을 피하기 위해 피펫(30)의 흡입 및 배분 단부에서 팁(130)을 분출시킨다. 내부 팁 이젝션 기구(42)는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 이젝션 노브(140), 고정 실린더(142), 노브 실린더(144), 몸체 실린더(146), 로드(148), 이젝션 스프링(150), 및 장착 지주(152)를 구비한다. 고정 실린더(142)는 몸체 케이스(32)에 장착된다. 장착 지주(152)는 몸체 케이스(32) 및/또는 고정 실린더(142)에 장착된다. 고정 실린더(142)와 장착 지주(152)는 몸체 케이스(32)에 고정 유지된다. 이젝션 노브(140)는 노브 실린더(144)에 장착된다. 이젝션 노브(140)는 종축선(A-A)을 중심으로 회전이 가능하여, 사용자의 좌측 또는 우측 손을 사용하는 편안한 조작을 받아들인다. 노브 실린더(144)는 고정 실린더(142)에 활주 가능하게 장착되어 이젝션 노브(140)의 가압과 조합된 노브 실린더(144)의 동작이 상기 팁(130)을 분출하게 한다. 몸체 실린더(146)는 노브 실린더(144)에 장착된다. 로드(148)는 노브 실린더(144) 반대측에 몸체 실린더(146)의 단부에 장착된다. 이젝션 스프링(150)은 제1단부(156)에 있는 몸체 실린더(146)에 그리고 제2단부(158)에 있는 장착 지주(152)에 설치된다. 이젝션 노브(140)의 가압은 상기 팁(130)을 향하는 방향으로 로드(148)를 구동한다. 이젝션 스프링(150)은 이젝션 노브(140)가 구속 해제되어 이젝션 노브(140)를 원래 위치로 복귀할 때에 반대방향으로 로드(148)가 복귀되게 한다.
도2를 참고로 설명하면, 외부 팁 이젝션 기구(40)는 한정 요소가 아닌 기술로서, 이젝션 블레이드(156)와 이젝션 블레이드 조정 노브(158)를 구비한다. 이젝션 블레이드(156)는 팁 홀더(36)의 외부 형태에 따르는 곡선진 형태로 이루어진다. 이젝션 블레이드(156)는 제1단부(160)와 제2단부(162)를 갖는다. 제2단부(162)는 팁 홀더(36) 위를 활주하는 엔클로저 실린더를 포함한다. 그 결과, 이젝션 노브(140)의 누름은 제2단부(162)를 가진 팁 홀더(36)로부터 상기 팁(130)을 분출하는 팁 홀더(36)를 따라서 이젝션 블레이드(156)의 동작을 일으킨다. 제1단부(160) 근처에 이젝션 블레이드(156)에 장착된 이젝션 조정 노브(158)의 회전은 이젝션 블레이드(156)의 제2단부(162)가 팁 홀더(36)를 상 또는 하방향으로 이동하게 한다. 팁 홀더(36)를 따라서 이젝션 블레이드(156)의 위치를 조정하여 외부 팁 이젝션 기구(40)가 다른 형태의 팁의 분출을 허용 한다.
피펫(30)은 컴퓨터 장치와 통신하는 통신 인터페이스를 구비한다. 컴퓨터 장치는 데스크탑, 랩탑, PDA(personal data assistant), 등을 포함하는 임의 형태의 요소로 이루어진 컴퓨터 이다. 컴퓨터 장치는 피펫(30)과 물리적으로 식별되는 것이다. 통신 인터페이스는 피펫(30)의 동작에 방해를 주지 않고 사용자가 용이하게 접근할 수 있게 팁(130)과 반대측에 있는 몸체 케이스(32)의 상부에 위치하게 된다. 피펫(30)과 컴퓨터 장치와의 사이에 통신은, 한정 요소가 아닌 기술로서, CDMA, GSM(Global System for Mobile Communications), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), TDMA, TCP/IP, SMS(Short Messaging Service), MMS(Multimedia Messaging Service), e-메일, IMS(Instant Messaging Service), 블 루투스(Bluetooth), IEEE 802.11 등을 포함하는 다양한 전송기술을 사용하여 이루어진다. 피펫(30)과 컴퓨터 장치는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 레디오, 적외선, 레이저, 케이블 연결, 등을 포함하는 다양한 매체를 사용하여 통신 한다. 따라서, 통신 인터페이스는 유선 접속 및/또는 무선 접속을 활용한다.
유선 접속은 피펫(30)의 통신 인터페이스와 접속된 제1단부와 컴퓨터 장치의 통신 인터페이스와 접속된 제2단부를 구비한다. 실시예에서, 피펫(30)의 통신 인터페이스는 IEEE 1394 미니 스탠다드와 만난다. 실시예에서, 컴퓨터 장치의 통신 인터페이스는 USB커넥터를 수용하는 설계로 된 RS 232 타입으로 이루어진다. 다른 실시예에서, 컴퓨터 장치의 통신 인터페이스 및/또는 피펫(30)의 통신 인터페이스는 에더넷(Ethernet) 인터페이스 이다.
무선 통신 인터페이스는 단거리에서 장거리로 다양한 거리에 걸쳐 장치를 접속시킨다. 피펫(30)과 컴퓨터 장치는 무선 신호를 방송 및 수신하는 프로세싱을 지원 한다. 무선 신호는 예를 들어, 버젼 802.11a, 802.11b, 802.11f, 또는 802.11g의 어느 하나를 사용하는, IEEE 802.11TM스탠다드를 이용한다. 또한, 무선 신호는 예를 들어, 가장 최근 버젼인 IEEE 802.15.1의 BLUETOOTH 스탠다드를 이용한다. IEEE 802.11TM내역은 다른 무선 클라이언트 사이에서와 마찬가지로, 무선 클라이언트와 기지국 또는 억세스 지점과의 사이에 "OTA(over-the-air)" 인터페이스를 제공하는 WLAN용 무선 스탠다드를 형성한다. IEEE 802.15 WG(Working Group)는 블루투스 내역에 의해 지지되는 것과 같이 복잡도가 낮고 전력소비가 적은 무선 PAN(Personal Area Networks)용 스탠다드를 제공한다.
본 발명의 실시예를 도시한 도3의 도면은 비모터방식 피펫(200)의 단면을 도시한 도면이다. 상기 비모터방식 피펫(200)의 성분과 서브시스템은, 한정 요소가 아닌 기술로서, 용량 셀렉터(202), 몸체 케이스(204), 피스톤 구동기구(206), 피스톤 조립체(208), 팁 홀더(210), 밧데리(212), 팁 이젝션 기구(214), 표시창(216), 제어식 전자카드(218), 및 팁 형태 인디케이터(256)를 구비한다. 상기 성분 및 서브시스템의 일부는 당 기술분야에서 공지된 것이기에, 본원에서는 그에 대한 상세한 설명은 하지 않는다. 용량 셀렉터(202)는 노브(220)와 조정 나사(222)를 구비한다. 노브(220)의 회전은 길이방향(A-A)으로 조정 나사(222)가 상하로 이동하게 하여 소망 용량으로 흡입 또는 배분 작업을 변경하여 이루어지게 한다.
몸체 케이스(204)는 단일체 물질로 제조된다. 본원의 실시예에서 상기 물질은 플라스틱이다. 몸체 케이스(204)는 일반적으로 중공이고, 피펫(200)의 다른 성분의 위치설정 기준체로서 역활을 한다. 예를 들면, 조정 나사(222)의 위치는 몸체 케이스(204)에 대해 조정할 수 있으며, 소망 용량의 액체 설정값을 조절하여 제어 한다. 따라서, 많은 피펫 성분이 몸체 케이스(204)에 직간접 방식으로 장착된다. 상기 몸체 케이스(204)는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 표시창(216)을 볼 수 있는 윈도우를 구비한다. 상기 윈도우는 유리 또는 투명한 플라스틱으로 형성된다. 몸체 케이스(204)에는 사용자가 피펫(200)을 유지시킬 수 있게 하는 파지부(grip)를 설치하여, 피펫을 다룰 때에 사용자의 손과 직접 접촉하게 되는 1개의 피펫 피스로 된다.
피스톤 구동기구(206)는 종축선(A-A)을 따라서 피스톤 조립체(208) 내의 피스톤 로드(224)를 작동하여 팁 홀더(210)를 통한 소망 용량의 액체를 흡입 및 배분 작업을 한다. 피스톤 로드의 동작은 팁 홀더(210) 안으로 또는 밖으로 액체를 흡입 또는 배분하는 공기치환부를 생성한다. 피스톤 구동기구(206)는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 컨트롤 로드(226), 컨트롤 로드 팁(228), 컨트롤 로드 지지부(230), 하우징(232), 및 팁 홀더 부착 노브(234)를 구비한다. 상기 피스톤 구동기구(206)는 컨트롤 로드(226)가 종축선(A-A)을 따라 연장 형성되도록 피펫(30)의 몸체 케이스(204) 내부에 제거가능하게 장착된다. 실시예에서, 팁 홀더 부착 노브(254)는 피펫(200)의 내부 부품을 고정시키는 팁 홀더 부착 노브(234)에 장착된다.
노브(220)의 회전은 컨트롤 로드(226)의 병진운동을 일으킨다. 컨트롤 로드 팁(228)은 노브(220)와 반대측에 있는 컨트롤 로드(226)의 단부에 장착된다. 예를 들어, 컨트롤 로드 팁(228)은 컨트롤 로드(226)에 또는 방향으로 나사결합 된다. 컨트롤 로드 지지부(230)는 종축선(A-A)을 따라서 이루어지는 컨트롤 로드(226)의 위치변위를 유지시킨다. 하우징(232)은 컨트롤 로드 지지부(230)에 장착되어, 소켓을 형성하는 컨트롤 로드 지지부(230) 넘어로 연장된 컨트롤 로드 팁(228)과 컨트롤 로드(226)의 일 부분을 에워 싼다.
피스톤 조립체(208)는, 한정 요소로서가 아닌 기술로서, 피스톤 헤드(236), 피스톤 로드(224), 피스톤 하우징(240), 피스톤 귀환 스프링(242), 및 스프링 가이드(244)를 구비한다. 피스톤 헤드(236)는 금속 또는 플라스틱 재료로 형성된 원형 디스크이다. 상기 피스톤 헤드(236)는 제1면(246)을 갖는다. 상기 피스톤 로드(224)는 피스톤 헤드(236)에 장착되고 그리고 피스톤 헤드(236)의 제1면(246)과 반대방향으로 거의 수직하는 방향으로 연장된다. 피스톤 로드(224)는 대략 원통형으로 이루어진다.
피스톤 하우징(240)은 피스톤 헤드(236)에 장착되고, 피스톤 헤드(236)의 제1면(246)과 대향하여 대체로 수직하는 방향으로 연장되며, 그리고 피스톤 로드(224)를 에워싸고 있다. 피스톤 하우징(240)은 대략 원통형을 이루는 모양으로 이루어지고, 1개 이상의 경사 구간을 갖는다. 피스톤 귀환 스프링(242)은 피스톤 하우징(240)에 장착되고, 종축선(A-A)을 따라서 피스톤 헤드(236)의 제1면(246)에 대향하여 대체로 수직하는 방향으로 연장 된다. 실시예에서, 피스톤 귀환 스프링(242)은 피스톤 하우징(240) 위를 활주하며, 피스톤 헤드(236)에 인접한 피스톤 하우징(240)의 섹션과 피스톤 귀환 스프링(242)과의 사이에 마찰힘으로 제위치에서 유지된다. 조립 시에, 피스톤 조립체(35)는 도3에 도시한 바와 같이 피스톤 구동기구(206)의 하우징(232) 안으로 활주 된다.
도2의 실시예를 참고로 하여 설명하면, 팁 홀더(210)는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 상부 튜브(248)와, 하부 튜브(250), 및 0-링(252)을 구비한다. 하부 튜브(250)는 상부 튜브(248)에 장착된다. 예를 들어, 하부 튜브(250)는 상부 튜브(248)에 대응 나사면에 나사결합되는 나선 단부를 구비한다. 상부 튜브(248)와 하부 튜브(250)는 1개 이상의 경사 구간을 구비한다. 0-링(252)은 상부 튜브(248)와 하부 튜브(250)와의 사이에 위치한 하부 절결부(undercut)에 위치하게 된다. 0-링(252)은 피스톤 로드(224)와 하부 튜브(250)와의 사이에 수밀한 연결부를 제공한다. 튜브 부착 너트(254)는 피스톤 조립체(208)에 대항하여 압축력을 가하는 팁 홀더(210) 위로 활주하여 피스톤 구동기구(206)와 몸체 케이스(204)와 관련한 팁 홀더(210)의 움직임을 저지 한다.
컨트롤 로드 팁(228)은 피스톤 구동기구(206)의 하우징(232) 내부에 피스톤 조립체(208)의 제1면(246)과 접촉한다. 액체를 배분할 때에, 종축선(A-A)을 따라서 컨트롤 로드 팁(228)의 변위를 통해서 피스톤 구동기구(206)가, 컨트롤 로드 팁(228)이 제1면(246)과 접촉하는 지점에 피스톤 구동기구(206)로부터 멀어지는 방향으로 피스톤 조립체(208)를 누른다. 피스톤 귀환 스프링(242)은 스프링 가이드(244)에 대한 압축으로 튜브 부착 너트(254)에 의해 제위치를 유지한다. 액체를 흡입하는 작업 시에는, 피스톤 구동기구(206)가 피스톤 구동기구(206)를 향하는 방향으로 컨트롤 로드 팁(228)을 이동시킨다. 이러한 변위에도 불구하고, 상기 제1면(246)은 피스톤 귀환 스프링(242)의 압축력의 결과로 컨트롤 로드 팁(228)과의 접촉상태를 유지한다.
팁 이젝션 기구(214)는 도2와 도3을 참고로 상술된 바와 유사한 방식으로 가능한 샘플의 오염을 피하기 위해 피펫(30)의 흡입 및 배분 단부에서 팁(130)을 분출시킨다. 표시창(216)은 피펫 사용자에게 정보를 제공한다. 예를 들어, 노브(220)의 회전을 통해 사용자가 선택한 소망 용량을 표시창(216)에 나타나게 한다. 제어식 전자카드(218)는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 프로세서, 메모리, 클록, 및 다른 상관 전자부품(도시 않음)을 구비하여 피펫(200)의 조정 및 표시 창(216)의 제어를 이룬다. 밧데리는 예를 들어 표시창(216)과 제어식 전자카드(218)에 에너지를 제공한다.
도4를 참고로 설명하면, 보정 프로세스 과정에서, 피펫(200)은 연결선(262)에 의해 스케일(260)에 연결 된다. 연결선(262)은 스케일(260)에서 피펫의 메모리로 데이터의 직접 통신을 제공하는 터미널(264)을 통해 피펫(200)에 연결한다. 예를 들어, 터미널(264)은 RS232-타입 커넥터이다. 다른 실시예에서, 피펫(30)은 유사한 형태로 사용된다.
도5는 도4의 피펫(200)을 사용하여 보정 프로세스의 조작을 실시하는 흐름 다이어그램을 나타낸 도면이다. 조작부(278)에서는 피펫(200)의 자체 무게를 스케일(260)을 사용하여 측정한다. 조작부(280)에서는 사용자가 피펫(200)에 조절 보정 용량을 선택 한다. 조작부(282)에서는 사용자가 피펫(200)을 사용하여 소망 용량을 흡입 한다. 조작부(284)에서는 흡입 액체를 함유한 피펫(200)의 흡입 중량을 스케일(260)을 사용하여 측정한다. 조작부(286)에서는 흡입된 실제 용량이, 당기술 분야에서 공지된 바와 같이 흡입된 액체의 물리적 특성과 피펫(200)의 자체무게와 피펫(200)의 흡입 중량과의 사이에 차이에 기본하여 연산된다. 조작부(288)에서는, 연산된 실제 흡입 용량이, 보정 용량이 메모리에 저장된 피펫(200)에 보내진다. 예를 들어, 보정 용량과 측정된 실제 흡입 용량은 당 기술분야에서 알려진 바와 같이 데이타베이스 또는 표에 저장 된다. 조작부(290)에서는 추가의 보정 용량이 흡입되어야 하는지를 테스트를 보고 판단 한다. 판단이 yes이면, 조작부(280-288)는 추가 보정 용량을 위해 반복 된다. 다른 실시예에서, 자체 무게는 각각의 추가 보정 용량용으로 연산 된다. 조작부(292)에서는, 추가 보정 용량을 사용하는 경우에, 용량 특성을 보정 용량(들)의 함수로 조절된 액체 량의 차이를 특징으로 하는 것으로 판단 한다.
도6은 이상적인 반응 곡선(294)과 측정된 반응 곡선(296)을 나타낸 도면이다. 상기 이상적인 반응 곡선(294)은 보정 용량을 정확하게 흡입한 이상형 피펫을 가리킨다. 측정된 반응 곡선(296)은 피펫의 실제 반응을 가리킨다. 곡선(294)과 곡선(296)사이에 차이는 조절 에러를 나타낸다. 예를 들어, 도5에 도시된 보정 프로세스를 실시하는 동안에, 3개 보정 용량(A, B, C)이 선택 된다. 보정 용량(A)에 기본하여, 실제 용량(Aa)이 보정 프로세스 중에 측정 된다. 조절 에러(298)는 보정 용량(A)과 실제 용량(Aa)과의 차(Aa-A) 이다. 유사하게, 조절 에러(300)는 보정 용량(B)과 실제 용량(Ba)과의 차(Ba-B) 이다. 또한, 조절 오류(302)는 보정 용량(C)과 실제 용량(Ca)과의 차(Ca-C) 이다.
보정 용량(예를 들어 A)과 흡입된 대응 실제 용량(Aa)은 보정 데이터 지점을 형성한다. 보정 데이터 지점을 보정과정 중에 사용할 수록, 연산되는 측정된 반응 곡선(296)에 대한 근사값은 더 정확해 진다. 시뮬레이션 기술로 당 기술분야에서 알려진 바와 같이, 보정 용량과 조절 에러 또는 흡입된 실제 용량을 가진 보정 용량 데이터를 사용하여 측정된 반응 곡선(296)에 가깝게 하는데 다양한 방법이 사용된다. 용량 특성은 상기 방법들 중의 임의 방법을 사용하여 보정 용량 이외에 용 량으로 측정된 반응 곡선(296)을 판단하여 정해 진다.
예를 들면, 다양한 곡선에 맞는 알고리즘을 사용하여 최적합한 1세트의 데이터 지점을 제공 한다. 곡선에 적합한 알고리즘의 출력은 일 방정식이다. 예를 들면, n차 다항식이 A, B, C에서의 보정 데이터 지점을 사용하여 측정된 반응 곡선(296)에 가깝게 하는데 사용 된다. 따라서, 1개 이상의 보정 데이터 지점을 사용하여, 용량 특성을 판단 한다. 예를 들면, 용량 특성은 곡선에 적합한 알고리즘(curve fitting algorithm)을 사용하여 정의된 식이 된다. 만일 1개 식이 측정된 반응 곡선(296)을 나타내는데 적합하지 않다면, 추가 방정식이 보정 용량 사이에 소망 흡입 용량에 대한 반응을 정의하도록 명시 된다. 예를 들어, 측정된 반응 곡선(296)에 기본하여, 1차 방정식이 B보다 더 큰 용량용으로 적절하게 된다. 그리고, 다항식은 B보다 적은 용량용으로 측정된 반응 곡선(296)에 더 양호하게 된다. 이러한 경우에, 용량 특성은 2개 식을 갖는다.
선택적인 다른 대안으로, 용량 특성이 복수의 보정 데이터 지점을 가진 표에 있다. 흡입된 실제 용량의 판단은 사전 결정된 식을 사용하여 보정 데이터 지점에서 외삽(extrapolate)하거나 또는 보정 데이터 지점 사이에서 내삽(interpolate)하여 정해 진다. 다른 대안으로, 보정 데이터 지점으로부터의 내삽 및/또는 외삽을 위해 사용하는 식을 상기 표에 포함 시킨다. 상기 데이터는 당분야의 기술인이 알고 있는 바와 같이 상기 표에서 구할 수 있다. 상기 표는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 파일과 데이터베이스에 정의된 표를 가진 임의 형태로 이루어진다. 도7은 보정 용량(A, B, C)의 함수로서 조절 에러를 나타내는 표(304)를 예를 들어 나타낸 도면이다. 표(295)에는 흡입된 실제 용량과 조절 에러의 어느 하나 또는 양쪽이 저장된다.
다르게, 도8에 참고로서 나타낸 표(306)에서는, 식을 사용하는데 사용된 식 표시(equation indicator)와 상관 상수가 포함된다. 예를 들면, 1의 식 표시는 각각의 보정 용량 사이에서 측정된 반응 곡선(296)을 기술하는데 "상수 1"만을 사용하는 1차방정식을 가리킨다. 3의 식 표시는 각각의 보정 용량 사이에서 측정된 반응 곡선(296)을 기술하는데 "상수 1", "상수 2", 및 "상수 3"을 사용하는 2차 다항 방정식을 가리킨다. 따라서, 식 2.7+0.5A+0.01A2는 A보다 작은 소망 용량의 정정 용량으로 정의 된다. 식 4.6 - 1.6A 는 A보다 크고 B보다 작은 소망 용량의 정정 용량으로 정의 된다. 식 2.9 + 8.9A 은 B보다 큰 소망 용량의 정정 용량으로 정의 된다.
일 예의 실시예에서는, 적어도 2개 보정 용량이 용량 특성을 정의하는데 사용된다. 양호하게, 2개 보정 용량 중의 하나가 피펫의 최소 운영 용량이고 나머지 하나가 피펫의 최대 운영 용량이다. 피펫의 최대 용량을 사용하는 보정작업은, 최대한의 기구적 결함, 특히 이동 나사통로와 피스톤의 직경 그리고 팁 홀더 내의 액체 중량의 결함을 고려하게 한다. 피펫의 최소 용량을 사용하는 보정작업은, 최대한의 기구적 결함과 모세관 현상의 고려가 이루어지게 한다. 추가의 보정 용량을 사용하여 정밀성을 향상시킬 수 있다. 이러한 사실과 관련하여, 당기술분야에서 공지된 다양한 내삽법을 사용하여 피펫을 조작하는 중에 1개 이상의 보정 용량과 동일하지 않은 소망 용량으로 정정 용량을 결정한다.
1개 이상의 식 및/또는 표를 사용하여 피펫에서의 추가의 물리적 조건에 기본한 용량 특성을 정의 한다. 예를 들면, 제1식 및/또는 표는 피펫 타입에 기본하여 정의 한다. 제2식 및/또는 표는 측정된 실제 용량이 제조공정 중에 피펫에서 피펫으로 성분의 변화를 허용하는 제조 공차에 기본하여 다르기 때문에 특정 피펫용으로 정의 된다.
부가의 실시예에서, 측정된 반응 곡선(296)은 피펫을 다른 대기온도에 환경에서 조작할 때에는 변한다. 도9는 3개 측정된 반응 곡선을 나타낸 도면이다. 예를 들어, 측정된 반응 곡선(308)은 대기온도 섭씨 30도로 정의 된다. 측정된 반응 곡선(312)은 대기온도 섭씨 25도로 정의 된다. 그 결과, 차등 방정식 또는 식 또는 표의 설정은 각각의 측정된 반응 곡선(308, 310, 312)을 정의 하는데 사용된다. 따라서, 용량 특성은 매개변수와 소망 용량을 사용하여 정정 용량을 판단한다. 당기술분야에서 공지된 바와 같이, 복합 곡선 사이에 내삽하는데 다양한 방법이 사용된다. 피펫에서의 현재 물리적 상태를 나타내는 매개변수를 사용하여 부가적으로 피펫의 용량 특성을 정의하고, 따라서 흡입된 용량의 추가 변화원(sources)에 적합하게 정정 한다.
매개변수에는, 한정 요소가 아닌 기술로서, 피펫에 사용된 팁의 형태, 피펫에서의 대기온도, 피펫 일부 부분에 온도, 피펫에서의 대기압력, 피펫의 공동 내부에 압력, 피펫에서의 대기습도, 및 액체 점성의 조절이 포함 된다. 팁 형태의 인디케이터(256)는 팁 홀더(210)에 배치된 팁 형태을 선택하도록 피펫 사용자에 의해 사용되어 진다. 다른 크기와 형태로 이루어진 팁은 다른 측정된 반응 곡선으로 된다. 따라서, 팁 홀더에 장착된 팁 형태가 용량 특성을 변화 시킨다. 또한, 피펫에 장착된 1개 이상의 센서(도11 내지 도16에 도시)가, 피펫에서의 대기온도, 피펫 일 부분의 온도, 피펫에서의 대기압력, 피펫 공동 내의 압력, 및 피펫에서의 대기습도를 연산하도록 용량 특성용 매개변수를 제공하는데 사용 된다. 센서 또는 인디케이터는 추가적으로 조절을 받게 되는 액체 타입을 나타 낸다. 이러한 경우, 상기 용량 특성은 액체의 점도에 주로 기본하는 선택된 액체의 정정을 포함한다.
일반적으로, 센서로 측정된 매개변수를 사용하여 판단된 용량은 조절 에러 "C"이고, 조절 에러는 대기압력, 대기온도, 및 대기습도에 맞는 측정 매개변수를 수용하고 프로세서에 의해 실시되는 사전 결정된 수학식 이다. 예의 실시예에서, "C"는 C = a * B + m으로 연산되며, 여기서 "B"는 소망 용량이고, 그리고 "a"와 "m"은 사전 결정된 정정 값이다. "m"의 값은 제로 이다. 매개변수 "a"는 다음과 같이 정의 된다.
a = (1 - Datm/e)/(Di-Datm)
여기서, Di와 Datm은 조절된 액체의 밀도와 공기의 밀도를 나타내며, "e"는 상수 이다.
밀도(Di)는 대기 온도 센서로 측정된 온도를 가진 사전 결정된 수학식으로 연산된다. 이러한 예에서, Di=g/f(Ti) 이고, 여기서 "g"는 상수이고, "T"는 측정된 온도이고, 그리고 "f(Ti)는 사전 결정된 다항식 함수이다. 예를 들면,
Di = 1000/(999.87-0.06426Ti + 0.0085045Ti 2 - 0.0000679Ti 3)
상기 식에서, Ti는 섭씨 온도이고 그리고 Di는 입방 미터 당 킬로그램 이다.
유사한 형태에서, Datm은 센서로 측정된 가변 대기압력, 대기온도, 및 대기습도를 가진 사전 결정된 수학식으로 연산된다. 이러한 예에서,
Datm = 45Patm/(12908(Ti+273.15)) + (Ti-0.02H)1000
Patm은 파스칼 압력이고 그리고 H는 습도 퍼센트이다. 예를 들면, H는 40%습도용으로 0.4 이다.
도10은 보정 프로세스 중에 정해진 용량 특성에 기본하여 사용하는 동안에 피펫에서의 액체 조절을 정정하는 과정의 조작 예를 나타낸 도면이다. 조작부(320)에서, 사용인은 피펫을 사용하여 조절 소망 용량을 선택 한다. 조작부(322)에서, 피펫에 현재 물리적 상태를 나타내는 매개변수를 선택 한다. 피펫 메모리에 저장된 용량 특성을 사용하여, 정정 용량을 프로세서를 사용하는 조작부(324) 과정에서 연산한다. 용량 특성은 매개변수 및/또는 소망 용량의 함수로서 조절된 액체 량의 차이로 판단한다. 따라서, 정정 용량은 매개변수 및/또는 소망 용량의 함수로서 조절된 액체 량의 차를 나타낸다. 조작부(326)에서는 소망 용량이 사용자에게 표시 된다.
조작부(328)에서, 정정 용량은 사용자에게 표시된다. 정정 용량은 예를 들 어 소망 용량을 합한 2개 보정 데이터 지점 사이에 식을 내삽한 것에 기본한 소망 용량에 조절 에러이거나 흡입된 실제 용량 이다. 조작부(330)에서, 사용자는 표시된 정정 용량에 기본한 새로운 소망 용량을 선택한다. 예를 들면, 만일 피펫이 모터방식이 아니라면, 표시창은 보정 용량과 소망 용량을 가리킨다. 이러한 사실에 반응하여, 사용자는 정정 용량이 사용자가 소망하는 정확한 범위 내에서 소망 용량과 대응할 때까지 새로운 소망 용량을 선택한다.
변경 실시예에서, 정정 용량은, 매개변수와 소망 용량에 기본한 피펫의 정정 과정을 사용자가 명쾌하게 이해하도록 소망 용량으로 나타나게 된다. 따라서, 예를 들어, 모터방식 피펫(20)을 사용하여, 프로세서가 자동적으로 조정 에러를 포함하도록 컨트롤 로드의 로케이션을 정정한다. 상기 표시창은, 프로세서가 소망 용량과 피펫(20)의 물리적 상태의 영향을 포함하면서 소망 용량으로 조절하도록 컨트롤 로드의 위치를 조정하기 때문에 정정 용량도 있는 소망 용량을 나타낸다. 따라서, 표시창의 자동 정정에 의해 특징적으로 되는 조작 모드에서는, 자동적으로 소망 용량의 표시창이 상기 정정을 구체화 한다. 상기 표시창은 피펫에서의 물리적 상태를 변경하여, 사용자가 어떠한 조정도 행할 필요가 없다.
하이/로우 인디케이터는 조작부(332)에서 피펫의 사용자에게 표시된다. 하이/로우 인디케이터는 조절 에러가 양성 인지 음성 인지의 여부를 가리킨다. 하이/로우 인디케이터는 만일 실제 용량이 보정 용량보다 클 때로서 정량 밑으로 떨어질 위험이 있는 경우에는 마이너스 사인을 나타내고 그리고, 실제 용량이 보정 용량보다 낮을 때로서 정량을 초과할 위험이 있는 경우에는 플러스 사인을 나타낸다. 요약하면, 3편의 정보 즉, 소망 용량, 정정 용량, 및 하이/로우 인디케이터가 피펫에서 표시창에 사용자에게 주어진다. 정정 용량은 조절 에러이거나 또는 실제 용량이 된다. 이러한 정보를 사용하여, 사용자는 하이/로우 인디케이터가 정밀한 에러 범위 내에서 정정 용량과 소망 용량과의 사이에 평형을 가리키는 양성 또는 음성의 어느 값도 나타내지 않을 때까지 소망 용량을 조정한다. 다른 실시예에서, 하이/로우 인디케이터는 피펫에 표시되지 않는다.
다른 실시예에서, 조절된 용량을 정정하는 과정의 사용은 사용자가 선택할 수 있는 옵션 이다. 따라서, 사용자는, 피펫을 사용하여 사용자가 액체를 조절하여 임의 정정 값을 갖지 않도록 프로세서에 명령하게 선택할 수 있다. 다른 실시예에서, 피펫에 있는 상기 프로세서는, 예를 들어 정확한 값 보다 정정 값이 더 클 때에만 정정을 이행하도록 프로그램 된다. 사전 결정된 정확한 값은 상당한 정정을 포함하는 환경과 그렇지 않은 환경과의 사이가 구별되게 선택할 수 있다. 상기 실시예는 사용자의 피펫 조작의 제어를 최대로 한다.
도5에 도시된 보정 프로세스와 도10에 도시된 사용 과정은, 소량 소망 용량에서 초래하는 모세관 현상으로 인해서, 대량 소망 용량에서의 액체 기둥의 무게로 인해서, 피펫 성분의 불완전한 제작으로 인해서, 팁 형태으로 인해서, 그리고 피펫에서의 대기온도, 피펫 일 부분의 온도, 피펫에 대기압력, 피펫 공동 내의 압력, 피펫에 대기습도, 및 조정 액체의 습도를 가진 피펫에서의 물리적 상태로 인하여, 피펫에서의 조절된 액체 량을 정정한다. 예를 들면, 사용자가 피펫을 연장 시간을 넘어 처리하게 되면, 피펫 조작이 일부 성분의 열팽창으로 인한 변화가 일어나게 사용자의 손과 접촉하는 부분에서 피펫은 열기를 발생한다. 개략적인 과정에 기본하여 볼때, 피펫 정확성은 피펫이 열을 발생하여 유지되지만, 실질적으론, 광범위한 피펫 조작상태에 걸쳐서 피펫의 정확성을 유지한다. 피펫은 자동적으로 조정된다. 선택적으로, 표시된 정정 용량이 사용자에게 변경을 가리키면, 사용자는 수동적으로 피펫을 조정한다. 피펫이 제조된 후에 정정되기 때문에, 피펫을 제조할 때에 소망 정확성을 이루려는 수고를 줄일 수 있다. 따라서, 피펫을 보다 저렴한 비용으로 보다 용이하게 제조할 수 있다. 일반적으로, 샘플 량에 직접적인 영향을 미치는 샘플링 변위의 드리프트를 일으키는 장치 시스템의 다양한 팽창도 완화되었다. 성공적인 정정에는 복합 물리적 상태를 고려하는 것이 포함된다.
도11 내지 도16은 용량 특성에 입력 변수로서 사용하는 매개변수를 제공하는 일 예의 센서구조를 나타낸 도면이다. 도8은 피펫(200)의 제2실시예를 나타낸 도면이다. 피펫은 부가적으로 피스톤 구동기구(206)의 하우징(232)에 인접하여 장착된 온도 센서(340)를 구비한다. 온도 센서(340)는 피펫(200)의 일 부분 온도를 측정하도록 배치된다. 일 예의 실시예에서, 온도 센서(340)는, 컨트롤 로드(226), 컨트롤 로드 지지부(230), 및 제어식 전자카드(218)를 에워싸고 위치한다. 제어식 전자카드(218)는 피스톤 구동기구(206)의 일부 성분의 팽창을 일으키는 열을 발생한다. 온도 센서(340)는 열팽창을 받는 대부분의 부품에 가깝게 장착되어, 샘플링 시켄스에 포함된 기구 성분의 온도가 알려지게 한다. 온도 센서(340)는 프로세서가 센서에 의해 측정된 온도를 조정하도록 제어식 전자카드(218)에 전기적 연결선(342)으로 연결 된다.
이러한 조정은 매개변수로서 센서에 의해 측정된 온도를 사용하여 도11에 도시된 과정에 따라 수행 된다. 보정을 하는 과정에서, 피펫은 일반적으로 대략 섭씨 20도에 액체를 흡입/배분하도록 조작 된다. 만일 사용자가 섭씨 20도가 아닌 액체를 조절한다면, 조절된 용량은 피펫의 표시창에 나타난 값에 대응하지 않을 것이다. 이동된 용량은 여러 이유로 소망 용량과는 다르게 된다. 이러한 에러의 주 이유는, 그 팽창동작으로 인하여, 예상 조절/조정으로 조절되는 소량 액체를 사용자가 조절하도록 하는 피펫 실내에 "데드(dead)" 용량을 경고하는 것이다. 특정하게 공칭 샘플 용량을 설정하기 위한 피펫 보정 항목이 섭씨 20도로 피펫에 제공된 것으로 알고 있는 상태에서, 상기 프로세서는 상기 공칭값의 정정이 온도에 기본한 용량 특성과 온도 센서(340)에 의해 결정된 온도에 따를 필요가 있는지의 여부를 판단 한다.
도12는 피펫(200)의 제3실시예를 도시한 것이다. 피펫은 추가하여 피스톤 구동기구(206)에 인접하여 장착된 대기압 센서(350)를 구비한다. 이러한 예에서는, 센서가 밧데리(212) 위에 장착된다. 대기압 센서(350)는 대기압력을 측정하여, 상술된 바와 같이 조절 용량을 정정하도록 프로세서에 정보를 보낸다. 피펫은 팁 근처에 팁 홀더의 외부에 장착된 대기온도 센서(352)를 부가로 구비한다. 이러한 로케이션에서, 대기온도 센서(352)는, 센서가 액체 위에 공기하고만 접촉하더라도 액체의 온도와 가까운 근사값을 허낙하는 조절된 액체에 가까운 온도를 측정한다. 대기온도 센서(352)는 내부 튜브(356)를 통해 팁 홀더의 표면을 관통하여 조절된 액체에 가까운 대기온도를 측정한다. 대기온도 센서(352)는 제어식 전자카 드(218)에 전기적 연결선(354)에 의해 연결되어, 프로세서가 센서에 의해 측정된 온도를 조정 한다. 다른 실시예에서는 습도 센서가 대기압력 센서(350)에 대해 기술된 바와 같이 유사한 장소에서 피펫에 장착 된다.
도13은 피펫의 제4실시예를 나타낸 도면이다. 피펫은 부가적으로 팁 홀더(210)의 하부 튜브에 장착된 대기온도 센서(360)를 구비한다. 대기온도 센서(360)는, 팁 홀더의 하부 말단부에 배열된 실린더 케이싱에 수용되게 하는 팁 홀더의 하부 튜브에 링을 형성 한다. 대기온도 센서(360)는 토러스(torus)와 동일한 내부 벽을 가지고, 따라서 도14에 도시한 바와 같이 피펫의 종축선(A-A)과 반대측에 벽에 위치한 그 중심에 원형으로 배열된 곡선을 형성한다. 형성된 제한 공기 통로는 이젝션을 통해 액체를 이동시키는 것과 마찬가지로 대기온도 센서(360)를 횡단하는 공기가 증가된 속도도 지나가게 한다. 대기온도 센서(360)는 프로세서가 센서에 의해 측정된 온도를 조정하도록 제어식 전자카드(218)에 전기적 연결선(362)으로 연결된다.
도15는 피펫의 제5실시예를 나타낸 도면이다. 피펫은 부가적으로 피펫 내부에 이동 부품에 장착된 대기온도 센서(370)를 구비한다. 대기온도 센서(370)는 피스톤 로드(224)의 단부에 직접 부착 된다. 이러한 장소에서는, 대기온도 센서(370)가 센서에 의해 측정된 온도를 프로세서가 조정하도록 제어식 전자카드(218)에 전기적 연결선(372)을 통해 연결 된다. 도16을 참고로 하여 설명하면, 전기적 연결선(372)은 일 밴드가 피펫의 종축선(A-A)에 대해 수직하는 나머지 일 밴드와 층을 이루며 피스톤 헤드에 있는 2개 금속제 밴드(374, 376)에 연결 된다. 금속제 밴드(374, 376)는 각각 피펫 몸체 케이스에 장착된 2개 블레이드(378, 380)와 접촉 상태로 있다. 이러한 배치는 피스톤 로드의 회전에도 불구하고 대기온도 센서(370)와 프로세서와의 사이에 영구 전기적 접촉이 이루어지게 한다.
본 발명의 상술된 실시예는, 피펫 제조 시에 기구적 결함에도 불구하고 용량범위 이상으로, 다양한 팁의 형태과 점성 액체를 사용하여, 다양한 환경의 조작 조건 하에서 액체 량을 정확하게 흡입 또는 배분하게 피펫을 효과적으로 배열한 것이다. 일 예의 조작은 비모터 방식 또는 모터 방식 피펫의 어느 하나를 사용하여 적용할 수 있는 것이다. 본 발명은 상술된 실시예에 의해 한정되지 않으며, 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어지는 개조 및 변경 그리고 조합을 포함하는 것이다. 기술된 기능성은 본 발명의 정신을 이탈하지 않고 상술된 기능성의 수와 배분과는 다른 성분 안에서 기여하게 할 수 있다. 또한, 상기 모듈 실시의 순서는 본 발명의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 변경될 수 있다. 따라서, 상술된 양호한 실시예의 기술은 설명을 목적으로 기술한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (26)

  1. 피펫에 현재 물리적 상태를 정정하여 액체 처리 피펫 내의 소망 액체 용량을 조절하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    A)피스톤 구동기구를 가진 피펫에, 소망 용량을 선택하는 단계와;
    B)용량 특성을 사용하여 정정 용량을 연산하는 단계; 및
    C)피펫 사용자에게 정정 용량을 표시하여, 팁 홀더에 소망 액체 용량을 조절하는 단계를 포함하며;
    a)상기 피스톤 구동기구는, 팁 홀더에 액체 량을 조절하도록 팁 홀더 내부에 피스톤 조립체의 피스톤 로드가 동작하도록 피스톤 조립체와 접촉하는 구조로 이루어지고, 상기 소망 용량은 조절 액체 량을 나타내며;
    b)상기 용량 특성은 소망 용량의 함수로서 팁 홀더에서 조절된 액체 량의 차(difference)를 특징적으로 나타내며, 상기 용량 특성은 보정 프로세스(calibration process)를 사용하여 정해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 피펫에 현재 물리적 상태를 나타내는 매개변수를 판단하는 단계를 부가로 포함하며;
    상기 용량 특성은 부가로 상기 매개변수의 함수로서 팁 홀더에서 조절된 액체 량의 차를 부가로 특징적으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 매개변수는 팁 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 매개변수는 피펫에 장착된 센서로 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 매개변수는, 피펫에 대기온도와, 피펫 일 부분의 온도와, 피펫에 대기압력과, 피펫 공동 내의 압력과, 피펫에 대기습도, 및 액체 점성으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 피펫 사용자에게 소망 용량을 표시하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 정정 용량은 실제 용량이고, 상기 실제 용량은 소망 용량에 기본한 팁 홀더에서 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정정 용량은 조절 에러이고, 상기 조절 에러는 소망 용량과 실제 용량과의 사이에 차를 나타내며, 상기 실제 용량은 소망 용량에 기본한 팁 홀더에서 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 사용자가 피펫에 신규 용량을 선택하는 단계를 부가로 포함하며, 상기 신규 용량은 조절 에러를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 피펫 사용자에게 하이/로우 인디케이터를 표시하는 단계를 부가로 포함하며, 상기 하이/로우 인디케이터는 조절 에러가 음성인지 양성인지의 여부를 가리키는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 용량 특성은 표에 있으며, 상기 표는 복수의 데이터 지점을 포함하며:
    각각의 데이터 지점은 보정 용량 데이터 지점과 정정 용량을 구비하고;
    피펫에 보정 프로세스의 파트로서 선택된 상기 보정 용량 데이터 지점은, 조절 액체 량을 나타내며;
    상기 정정 용량은 보정 용량 데이터 지점에 팁 홀더에서 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 용량 특성은 표에 있으며, 상기 표는 각각의 데이터 지점이 보정 용량 데이터 지점을 갖는 복수의 데이터 지점과, 보정 용량 데이터 지점과 실제 용량과의 사이에 차를 나타내는 정정 용량을 포함하며;
    피펫에 보정 프로세스의 파트로서 선택된 상기 보정 용량 데이터 지점은, 조 절 액체의 용량을 나타내며;
    상기 실제 용량은 보정 용량 데이터 지점에 팁 홀더에 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 용량 특성은 1개 방정식인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 피펫의 현재 물리적 상태를 정정하여 액체 처리 피펫에 소망 액체의 용량을 조절하는 장치에 있어서, 상기 장치는:
    몸체 케이스와;
    상기 몸체 케이스에 장착된 팁 홀더와;
    상기 팁 홀더 내에 설치되는 피스톤 로드를 갖고, 팁 홀더에 장착된 피스톤 조립체와;
    팁 홀더에서 액체 조절이 이루어지도록 팁 홀더 내부에서 피스톤 조립체의 피스톤 로드가 동작하는 구조로 이루어진, 피스톤 조립체와 접촉하는 면을 가진 컨트롤 로드를 구비한 피스톤 구동기구와;
    몸체 케이스에 장착되고 그리고 조절 액체 량을 나타낸 소망 용량을 사용자가 선택하게 하는 구조로 이루어진 용량 셀렉터와;
    몸체 케이스에 장착된 표시창과;
    용량 특성을 사용하여 정정 용량을 연산하는 구조로 이루어지고 그리고 용량 셀렉터와 표시창에 결합된 프로세서를 포함하며;
    보정 프로세스 사용 단계를 판단하는 상기 용량 특성은, 소망 용량의 함수로서 팁 홀더에서 조절된 액체 량의 차를 특정적으로 하고;
    상기 표시창은 팁 홀더에 소망 액체 용량을 조절하도록 피펫 사용자에게 정정 용량을 가리키는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 장치의 일 부분에 장착되고 장치에 있는 현재 물리적 상태를 나타내는 구조로 이루어진 물리적 상태 인디케이터를 부가로 포함하며;
    상기 프로세서는 물리적 상태 인디케이터에 결합되고 그리고 부가로 상기 용량 특성은 지시된 현재 물리적 상태의 함수로서 팁 홀더에서 조절된 액체 량의 차를 추가로 특성화 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 몸체 케이스에 장착된 팁을 부가로 포함하고;
    상기 물리적 상태 인디케이터는 팁 형태의 인디케이터 인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 물리적 상태 인디케이터는 센서인 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 현재 물리적 상태는 피펫에 대기온도와, 피펫 일 부분의 온도와, 피펫에 대기압력과, 피펫 공동 내부에 압력과, 피펫에 대기습도, 및 액체 점성으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 표시창은 피펫 사용자에게 소망 용량을 나타내는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 정정 용량은 실제 용량이고, 상기 실제 용량은 소망 용량에 기본한 팁 홀더에서 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제14항에 있어서, 상기 정정 용량은 조절 에러이고, 상기 조절 에러는 소망 용량과 실제 용량과의 사이에 차를 나타내고, 상기 실제 용량은 소망 용량에 기본한 팁 홀더에서 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 용량 셀렉터는 사용자가 신규 용량을 선택하게 하는 구조로 이루어지고, 상기 신규 용량은 조절 에러를 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 표시창은 피펫 사용자에게 하이/로우 인디케이터를 표시하는 구조로 이루어지고, 상기 하이/로우 인디케이터는 조절 에러가 양성인지 또는 음성인지의 여부를 가리키는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제14항에 있어서, 상기 용량 특성은 표에 있으며, 상기 표는:
    각각의 데이터 지점이 보정 용량 데이터 지점과 정정 용량을 가진, 복수의 데이터 지점을 포함하고;
    상기 보정 용량 데이터 지점은 피펫에서 보정 프로세스의 파트로서 선택되고, 조절 액체의 용량을 나타내며;
    상기 정정 용량은 보정 용량 데이터 지점에 팁 홀더에서 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제14항에 있어서, 상기 용량 특성은 표에 있으며, 상기 표는:
    각각의 데이터 지점이 보정 용량 데이터 지점과 정정 용량을 가진, 복수의 데이터 지점을 포함하고;
    상기 보정 용량 데이터 지점은 피펫에서 보정 프로세스의 파트로서 선택되고, 조절 액체의 용량을 나타내며;
    상기 정정 용량은 보정 용량 데이터 지점과 실제 용량과의 사이에 차를 나타내며, 상기 실제 용량은 보정 용량 데이터 지점에서의 팁 홀더에서 조절된 액체 량을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제14항에 있어서, 상기 용량 특성은 일 방정식 인 것을 특징으로 하는 장치.
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