KR20190095111A - 통합형 혼합 플런저 헤드를 가진 샘플 튜브 - Google Patents

통합형 혼합 플런저 헤드를 가진 샘플 튜브 Download PDF

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KR20190095111A
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제임스 크리스토퍼 블레이크
움베르토 울메니엘라
브래들리 켄트 드레브스
마이클 다이 왕
스티븐 웨인 클라크
마이클 아달베르트 니지올렉
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일루미나, 인코포레이티드
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Abstract

샘플 유리병 내의 향상된 유체 혼합을 제공하기 위한 디바이스 및 기법이 본 명세서에 개시된다. 플런저 헤드는 용기에 부착되는 뚜껑의 내부에 제거 가능하게 수용될 수도 있고; 뚜껑은 샤프트, 예를 들어, 프로브 또는 빨대 샤프트가 뚜껑 내로 그리고 플런저 헤드 내로 삽입되게 하는 개구를 가질 수도 있다. 샤프트는 뚜껑을 떠나 플런저 헤드를 밀도록 그리고 이어서 내용물을 혼합하기 위해서 용기 내에서 플런저 헤드를 왕복 운동시키도록 사용될 수도 있다. 이어서 샤프트의 철수는 플런저 헤드가 샤프트로부터 연결 해제되고 그리고 용기 내에 남아 있게 할 수도 있다.

Description

통합형 혼합 플런저 헤드를 가진 샘플 튜브
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 미국 특허 출원 제62/441,921호(출원일: 2017년 1월 3일)에 대한 우선권의 이득을 주장하는, 미국 특허 출원 제15/841,113호(출원일: 2017년 12월 13일)에 대한 우선권의 이득을 주장하고, 이들 두 기초 출원의 전문이 본 명세서에 참고로 편입된다.
일부 화학적 그리고 생물학적 분석 시스템에서, 시료 샘플은 내부에 유체를 가질 수도 있는, 작은 용기, 예를 들어, 유리병 내에 종종 배치될 수도 있다. 이어서 이러한 샘플은 유체 내에 샘플을 더 고르게 분산 또는 분포시키고/시키거나 시약일 수도 있는 유체와 샘플 간의 완전한 반응을 촉진하도록 이러한 용기의 내용물과 혼합될 수도 있다.
샘플 용기 내에 포함된 재료의 향상된 혼합을 제공하도록 사용될 수도 있는 피처(feature)를 포함하는 새로운 유형의 샘플 용기를 구현하기 위한 개념 및 기법이 본 명세서에 일부 실시예로 개시된다.
본 명세서에 설명된 주제의 하나 이상의 구현예의 상세사항은 아래의 첨부된 도면 및 설명에 제시된다. 다른 특징, 양상 및 이점은 설명, 도면 및 청구항으로부터 분명해질 것이다. 다음의 도면의 상대적인 치수는 특별히 축척대로 도시된 도면이라고 나타내지 않는 한 축척대로 도시되지 않을 수도 있다는 것에 유의해야 한다.
일부 구현예에서, 장치에는 캡핑면(capping surface)과 캡핑면의 법선에 평행한 주요 컴포넌트를 가진 방향을 따라 캡핑면으로부터 이격되어 연장되는 하나 이상의 측벽을 가진 뚜껑이 제공될 수도 있다. 장치는 또한 뚜껑과 인터페이싱되거나 또는 인터페이싱되도록 구성되는 용기의 내부에 끼워 맞춰지도록 크기 설정되는 플런저 헤드를 포함할 수도 있다. 장치는 고정 피처(retaining feature) 및 뚜껑 내의 개구를 더 포함할 수도 있다. 플런저 헤드는 개구를 통해 삽입 가능한 샤프트를 수용하도록 또는 수용하도록 구성된 샤프트-수용 피처를 포함할 수도 있고, 플런저 헤드는 개구가 샤프트-수용 피처와 정렬되도록 고정 피처에 의해 뚜껑 내에 배치될 수도 있고, 그리고 제1 문턱값보다 더 큰 힘이 캡핑면으로부터 이격되어 향하고 그리고 캡핑면에 대해 수직인 방향으로 플런저 헤드에 인가될 때 고정 피처는 플런저 헤드와 연결 해제될 수도 있다.
일부 구현예에서, 플런저 헤드는 원형 디스크일 수도 있고/있거나 탄성중합체 재료로 이루어질 수도 있다.
일부 구현예에서, 고정 피처는 플런저 헤드가 고정 피처 내로 삽입될 때 플런저 헤드를 방사상으로 압축하는 하나 이상의 내부로 향하는 면을 가질 수도 있다.
일부 구현예에서, 고정 피처는 하나 이상의 내부로 향하는 면과 하나 이상의 내부로 향하는 면으로부터 방사상 내향으로 연장되는 하나 이상의 레지면(ledge surface)을 가질 수도 있고, 그리고 하나 이상의 레지면은 플런저 헤드의 최외측 둘레에 의해 경계가 있고 그리고 캡핑면의 법선에 평행한 축을 따라 연장되는 각기둥형 용적 내에 있는 하나 이상의 최내측 에지를 가질 수도 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 내부로 향하는 면은 플런저 헤드보다 더 큰 내측 둘레를 획정할 수도 있어서, 플런저 헤드가 고정 피처 내에 배치될 때 적어도 어느 정도 측방향으로 이동되게 한다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 측벽은 단일의 원형 측벽일 수도 있다. 일부 이러한 구현예에서, 원형 측벽의 내부면은 뚜껑과 인터페이싱되거나 또는 인터페이싱되도록 구성되는 용기의 외부면 상에서 대응하는 나사산 형성부(thread feature)와 맞물리거나 또는 맞물리도록 구성되는 나사산 형성부를 포함할 수도 있다.
일부 구현예에서, 장치는 뚜껑 내의 개구를 밀봉하고 그리고 샤프트가 개구를 통해 삽입될 때 샤프트에 의해 천공 가능한, 천공 가능한 밀봉부를 더 포함할 수도 있다.
일부 구현예에서, 샤프트-수용 피처는 샤프트가 캡핑면에 대한 법선과 정렬될 때 캡핑면에 대한 법선과 수직인 방향으로 샤프트의 최대 치수보다 더 작은 직경으로 크기 설정되는 구멍일 수도 있다.
일부 구현예에서, 장치는 용기를 더 포함할 수도 있다. 이러한 구현예에서, 뚜껑은 용기에 장착될 수도 있고 그리고 용기의 내부는 플런저 헤드가 캡핑면의 법선에 평행한 방향으로 용기의 내부 내에서 왕복 운동되게 하도록 크기 설정될 수도 있다. 일부 이러한 구현예에서, 용기는 캡핑면의 법선에 평행한 방향을 따라, 예를 들어, 약 1 내지 2의 테이퍼 정도를 가진, 실질적으로 일정한 단면을 가진 부분을 가질 수도 있다. 일부 구현예에서, 장치는 샤프트를 더 포함할 수도 있다. 이러한 구현예에서, 샤프트는 샤프트가 개구를 통해 삽입될 때 캡핑면의 법선에 평행한 중심축을 가질 수도 있고, 샤프트는 삽입부 및 정지부를 가질 수도 있다. 삽입부는 샤프트의 하나의 단부로부터 정지부로 연장될 수도 있고, 정지부는 중심축에 대해 수직인 방향으로 삽입부보다 더 크게 크기 설정될 수도 있고 그리고 또한 중심축에 대해 수직인 방향으로 샤프트-수용 피처보다 더 크게 크기 설정될 수도 있고, 그리고 정지부는 삽입부가 샤프트-수용 피처 내로 완전히 삽입될 때 플런저 헤드와 맞물릴 수도 있다. 일부 이러한 구현예에서, 장치는 삽입부가 샤프트-수용 피처 내로 완전히 삽입되도록 중심축을 따라 개구를 통해 샤프트를 이동시키고, 적어도 제1 문턱값의 힘을 샤프트에 인가하고, 그리고 샤프트를 용기의 내부에서 1회 이상 왕복 운동시키도록 구성되거나 또는 구성될 수도 있는 샤프트 왕복 운동 메커니즘(shaft reciprocation mechanism)을 더 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서, 샤프트는 중공형 튜브일 수도 있다.
일부 구현예에서, 샤프트의 삽입부를 용기의 뚜껑 내의 개구를 통해 그리고 고정 피처에 의해 뚜껑 내에 배치되는 플런저 헤드의 샤프트-수용 피처 내로 삽입하는 단계, 삽입부가 샤프트-수용 피처 내로 완전히 삽입된 후에 제1 문턱값보다 더 큰 힘을 샤프트에 인가하여, 고정 피처를 플런저 헤드와 연결 해제시키는 단계, 및 플런저 헤드가 용기의 내부 용적 내에서 왕복 운동되도록, 플런저 헤드가 고정 피처로부터 연결 해제된 후에, 샤프트를 왕복 운동시키는 단계를 포함하는, 방법이 제공될 수도 있다.
방법의 일부 구현예에서, 방법은 삽입부를 샤프트-수용 피처 내로 삽입하기 전에 삽입부를 사용하여 뚜껑 내의 천공 가능한 밀봉부를 뚫는 단계를 더 포함할 수도 있다.
방법의 일부 구현예에서, 방법은 또한 삽입부를 용기로부터 철수하여, 플런저 헤드가 뚜껑과 맞물리고 그리고 뚜껑에 의해 삽입부가 배출되는 단계를 포함할 수도 있다.
이 구현예 및 다른 구현예는 아래의 도면 및 상세한 설명을 참조하여 더 상세히 설명된다. 다른 특징, 양상 및 이점은 설명, 도면 및 청구항으로부터 분명해질 것이다. 다음의 도면의 상대적인 치수는 축척대로 도시되지 않을 수도 있음을 주의하라.
본 명세서에 개시된 다양한 구현예는 유사한 참조 부호가 유사한 구성요소를 나타내는, 첨부된 도면에서 제한으로써가 아닌 실시예로써 예시된다.
도 1은 예시적인 유리병의 등축도.
도 1a는 도 1의 예시적인 유리병의 단면도.
도 1b는 도 1의 예시적인 유리병의 등축 단면도.
도 2는 도 1의 예시적인 유리병의 뚜껑의 단면도.
도 3은 샘플링 프로브(sampling probe)에 의해 구멍이 난 후의 도 1의 예시적인 유리병의 단면도.
도 3a는 도 3의 예시적인 유리병의 등축 단면도.
도 4는 샘플링 프로브가 유리병 내로 완전히 삽입된 후의 도 3의 예시적인 유리병의 단면도.
도 4a는 도 4의 예시적인 유리병의 등축 단면도.
도 5는 대안적인 예시적인 뚜껑의 단면도.
도 6은 통합형 플런저 헤드를 가진 또 다른 예시적인 유리병의 등축 절단도.
도 6a는 샤프트가 삽입되고 그리고 플런저 헤드가 배치된 도 6의 예시적인 유리병의 등축도.
도 6b는 도 6a의 예시적인 유리병의 단면도.
도 7은 통합형 플런저 헤드를 가진 또 다른 예시적인 유리병의 등축 절단도.
도 7a는 샤프트가 삽입되고 그리고 플런저 헤드가 배치된 도 7의 예시적인 유리병의 등축도.
도 8은 통합형 플런저 헤드를 가진 또 다른 예시적인 유리병의 등축 절단도.
도 8a는 샤프트가 삽입되고 그리고 플런저 헤드가 배치된 도 8의 예시적인 유리병의 등축도.
중요하게도, 본 개시내용은 임의의 단일의 양상 또는 구현예, 또는 이러한 양상 및/또는 구현예의 임의의 조합 및/또는 치환으로 제한되지 않는다. 게다가, 본 개시내용의 양상, 및/또는 본 개시내용의 구현예의 각각은, 본 개시내용의 다른 양상 및/또는 구현예 중 하나 이상과 결합하여 또는 단독으로 채용될 수도 있다. 간결성을 위해, 많은 이러한 치환 및 조합은 본 명세서에 별도로 논의 및/또는 예시되지 않을 것이다.
유리병 내로 삽입 가능한 샘플링 프로브 또는 "빨대(sipper)"를 가진 시스템과 함께 사용될 수도 있는 샘플 유리병이 본 명세서의 실시예에 제공된다. 이러한 샘플 유리병은 샘플 및/또는 시약을 담도록 화학적 또는 생물학적 분석 시스템에서 사용될 수도 있고 그리고 많은 시스템에서, 분석을 위해 내용물을 빼기 전에 이러한 샘플 유리병의 재료를 혼합하는 것이 바람직할 수도 있다. 매우 효과적인 혼합 시스템을 제공하도록 샘플 유리병과 함께 사용될 수도 있는 새로운 유형의 뚜껑이 본 명세서에 개시된다.
일반적으로, 이러한 뚜껑은 뚜껑 상의 피처에 의해 유지되지만 충분한 힘의 인가 시 뚜껑에서 연결 해제될 수도 있는 분리 가능한 플런저 헤드를 포함할 수도 있다. 플런저 헤드는 플런저 헤드가 샘플 유리병 내에서 왕복 운동될 때 용기 내의 유체가 플런저 헤드를 지나 흐르게 하도록 샘플 유리병의 용기의 내부 직경보다 더 작은 직경을 가질 수도 있다. 대안적으로, 플런저 헤드는 용기의 내부 직경과 동일한 직경(또는 용기의 내부 직경보다 약간 더 큰 직경)을 가질 수도 있지만-이러한 경우에, 플런저 헤드는 또한 플런저 헤드가 용기 내에서 왕복 운동될 때 유체가 플런저 헤드를 지나 흐르게 하도록 관통 구멍, 외부 채널 등을 포함할 수도 있다. 플런저 헤드는 뚜껑의 내부를 향하는 면에 위치될 수도 있고, 그리고 뚜껑은 샘플링 프로브 또는 빨대의 샤프트가 플런저 헤드를 누르도록 그리고 플런저 헤드를 뚜껑으로부터 연결 해제하는데 충분한 힘을 제공하도록 삽입될 수도 있는 개구를 가질 수도 있다. 플런저 헤드가 샘플링 프로브의 샤프트와 인터페이싱되는 샤프트-수용 피처를 가질 수도 있어서 일단 뚜껑으로부터 연결 해제된다면 플런저 헤드가 샘플링 프로브에 연결되고 그리고 용기 내에서 샘플링 프로브와 함께 이동된다. 일단 플런저 헤드가 샘플링 프로브와 연결된다면, 플런저 헤드가 부착된 샘플링 프로브는 용기의 내용물을 혼합하도록 작용할 수도 있는, 용기의 내부 용적 내에서 왕복 운동될 수도 있다.
도 1은 예시적인 유리병의 등축도를 도시하고, 도 1a는 도 1의 예시적인 유리병의 단면도를 도시하고 그리고 도 1b는 도 1의 예시적인 유리병의 등축 단면도를 도시한다. 도 2는 도 1의 예시적인 유리병의 뚜껑의 상세한 단면도를 도시한다.
뚜껑(104) 및 용기(102)를 가진 유리병(100)이 도 1 내지 도 1b에 도시되고; 유리병(100)은 혼합 작동 동안 유리병(100)을 쥐는 리셉터클(receptacle)(142)에 끼워 맞춰지도록 크기 설정될 수도 있다. 뚜껑(104)은 용기(102)의 내부를 향하여 대체로 향하고 그리고 뚜껑이 고정되는 용기의 개방 단부를 분리하도록 작용하는 캡핑면(106)(도 2 참조)을 가질 수도 있고; 뚜껑(104)은 또한 내향으로 향하고 그리고 캡핑면(106)에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 캡핑면(106)으로부터 이격되어 연장되는(이 경우에, 측벽(108)은 약간 가늘어짐) 측벽 또는 측벽들(108)을 가질 수도 있고, 그리고 이 맥락에서 "실질적으로 수직"은 ±10° 내에서 수직인 측벽을 지칭하는 것으로 이해될 수도 있고; 측벽은 또한 캡핑면에 대해 수직인 주요 컴포넌트(148)를 가진 방향을 따라 캡핑면으로부터 이격되어 연장되는 것으로 생각될 수도 있다). 예시적인 구현예에서, 단일의, 원형 측벽(108)이 있다. 그러나, 뚜껑(104)은 프로브 또는 빨대 샤프트가 뚜껑(104)의 제거를 필요로 하는 일 없이 뚜껑(104)을 통해 그리고 용기(102)의 내부로 삽입되게 하도록 캡핑면(106)을 통과하는 개구(114)를 갖는다. 일부 구현예에서, 개구(114)는 용기(102) 내의 유체의 잠재적인 누출 또는 오염을 방지하도록, 천공 가능한 밀봉부(128), 예컨대, 호일 유도 밀봉부 또는 다른 막으로 밀봉될 수도 있다.
뚜껑(104)은 플런저 헤드(110) 내에 유지될 수도 있다. 플런저 헤드(110)는 고정 피처(112)에 의해 뚜껑(104) 내에 유지될 수도 있다. 이 실시예에서, 고정 피처(112)는 내부로 향하는 면(120)으로부터 방사상 내향으로 돌출되는 하나 이상의 레지면(122)을 가진 내부로 향하는 면과 환형 벽으로 이루어진다. 레지면 또는 레지면들(122)이 플런저 헤드(110)의 최외측 직경보다 약간 더 작은, 예를 들어, 약 0.2 내지 약 0.5㎜인, 최내측 에지(124)를 제공할 수도 있어서, 플런저 헤드(110)가 뚜껑(104)으로부터 떨어지는 것을 방지한다. 또 다른 방식을 고려하면, 최내측 에지 또는 에지(124)는 플런저 헤드(110)의 최외측 둘레에 의해 획정되고 그리고 캡핑면(106)에 대해 수직인 방향(148)을 따라 연장되는 각기둥형 용적(146) 내에 있을 수도 있다. 그러나, 충분한 힘이 캡핑면(106)에 대해 대체로 수직인 방향을 따라 그리고 용기(102)를 향하여 플런저 헤드(110)에 인가된다면, 플런저 헤드(110)는 레지면(122)을 지나 용기(102) 내로 밀릴 수도 있다. 예를 들어, 플런저 헤드(110)는 레지가 변형되게 할 수도 있고 그리고 레지면(122)의 최내측 직경이 확장되게 할 수도 있고/있거나 플런저 헤드(110)는 플런저 헤드(110)가 고정 피처(112)에서 벗어나게 하도록 플런저 헤드(110)의 최외측 직경을 감소시키게 스스로 압축될 수도 있다. 일부 구현예에서, 내부로 향하는 면 또는 면들(120)은 플런저 헤드(110)의 최외측 둘레보다 더 큰 내측 둘레를 획정할 수도 있어서, 플런저 헤드(110)가 뚜껑(104) 내에서 부유되면서 여전히 레지-유형 고정 피처(112)에 의해 유지되게 한다.
플런저 헤드(110)는 예를 들어, 프로브 또는 빨대의 샤프트의 삽입부를 수용하도록 작용하는 샤프트 고정 피처(116)를 포함할 수도 있다. 샤프트 고정 피처(116)가 내부에 삽입되도록 의도되는 샤프트의 외측 둘레보다 크기가 약간 더 작을 수도 있어서, 샤프트와 샤프트 고정 피처(116) 사이에 압입 끼워맞춤(press fit)을 생성한다.
뚜껑(104)이 나사산 형성부(126)를 사용하여 용기(102)에 고정될 수도 있지만, 다른 유형의 연결부, 예컨대, 마찰/압입 끼워맞춤 연결부, 베이어넷 스타일 연결부(bayonet-style connection) 또는 간섭 저항성인 가시가 있는, 일회용 연결부가 또한 사용될 수도 있다.
도 3은 샘플링 프로브에 의해 구멍이 난 후의 도 1의 예시적인 유리병의 단면도를 도시하고, 도 3a는 도 3의 예시적인 유리병의 등축 단면도를 도시하고, 도 4는 샘플링 프로브가 유리병 내로 완전히 삽입된 후의 도 3의 예시적인 유리병의 단면도를 도시하고, 그리고 도 4a는 도 4의 예시적인 유리병의 등축 단면도를 도시한다. 위에서 논의된 바와 같이, 유리병(100)은 혼합 작동을 위해 리셉터클(142) 내로 삽입될 수도 있다. 이어서 샘플 프로브가 샤프트(118)와 함께 예를 들어, 샤프트 왕복 운동 시스템(134)에 의해 뚜껑(104)으로 하강될 수도 있다. 천공 가능한 밀봉부(128)에 대한 구현예에서, 샤프트(118)가 천공 가능한 밀봉부(128)를 통해 삽입될 수도 있어서, 밀봉부를 찢는다. 이어서 샤프트(118)가 뚜껑(104)으로 더 삽입될 수도 있어서 샤프트의 삽입부(130), 예를 들어, 팁이 플런저 헤드(110)의 샤프트-수용 피처(116) 내로 삽입된다. 앞서 논의된 바와 같이, 샤프트-수용 피처(116)는 샤프트(118)와 압입 끼워맞춤되도록 크기 설정될 수도 있다. 고정 피처(들)(112)는, 플런저 헤드(110)를 고정 피처(들)(112)로부터 자유롭게 하는데 필요한 힘의 양이 삽입부(130)를 샤프트-수용 피처(116) 내로 삽입하는데 필요한 힘의 양보다 더 크도록 크기 설정될 수도 있다. 이것은 플런저 헤드(110)가 샤프트(118)에 압입 끼워맞춤되기 전에 플런저 헤드(110)가 고정 피처(들)(112)로부터 배출되지 않는 것을 보장한다. 샤프트(118)는 또한 샤프트-수용 피처보다 더 큰 직경인, 정지부(132), 예를 들어, 스웨이징된(swaged) 또는 납땜된 페룰(ferrule) 또는 부싱(bushing)을 가질 수도 있다. 삽입부(130)가 샤프트-수용 피처(116) 내로 완전히 삽입될 때 정지부(132)는 플런저 헤드(110)에서 돌출될 수도 있다. 일단 정지부(132)가 플런저 헤드(110)와 맞물린다면, 그러면 샤프트(118)에 인가되는 대체로 모든 하향 힘이 플런저 헤드(110)로 이동될 수도 있고 그리고 플런저 헤드(110)가 고정 피처(112)로부터 맞물림 해제되게 하도록 사용될 수도 있다. 일단 플런저 헤드(110)가 고정 피처(112)로부터 맞물림 해제된다면, 샤프트 왕복 운동 메커니즘(134)이 샤프트(118)를 용기(102) 내에서 위아래로 이동시키도록 사용될 수도 있어서 플런저 헤드(110)가 용기(102)의 내부(144)에서 왕복 운동된다. 따라서 내부 용적(144) 내에 존재하는 임의의 유체가 플런저 헤드(110)를 지나 왔다갔다 흐르게 될 수도 있어서, 적절한 혼합을 보장한다. 4 내지 7번의 왕복 운동(위/아래 운동)은 많은 샘플 테스트 경우에서 충분한 혼합을 제공하는 것으로 판명됐다.
일단 용기(102)의 내용물이 용기(102) 내에서 플런저 헤드를 왕복 운동시킴으로써 완전히 혼합된다면, 샤프트(118)가 연장될 수도 있어서 삽입부(130)가 용기(102)의 하단부에 위치된다. 용기(102)의 하단부에 수집된 유체는 샤프트(118)를 통해, 예를 들어, 펌프 또는 다른 흡입-생성 디바이스에 의해 퍼올려질 수도 있다. 일단 충분한 유체가 용기(102)로부터 철수된다면, 샤프트(118)는 용기(102)로부터 철수될 수도 있다. 이러한 철수 동안, 플런저 헤드(110)는 고정 피처(들)(112)와 접촉될 수도 있고, 이는 따라서 플런저 헤드(110)가 샤프트(118)로부터 분리되게 그리고 용기(102) 내로 다시 떨어지게 하는 플런저 헤드(110)의 추가의 이동을 방지할 수도 있다. 일부 구현예에서, 플런저 헤드(110)가 고정 피처(112) 또는 고정 피처의 일부에 의해 다시 캡처될 수도 있어서 플런저 헤드(110)가 여전히 샤프트(118)로부터 분리되지만 용기(102) 내로 다시 떨어지지 않는다.
플런저 헤드(110)는 플라스틱 또는 다른 폴리머 재료, 예컨대, 강성의 탄성중합체로 이루어질 수도 있다. 이것은 플런저 헤드(110)가 다소 유연하게 되게 할 수도 있어서, 플런저 헤드가 고정 피처(112)로부터 자유롭게 될 때 플런저 헤드가 구부러지고 압축되게 하고, 그리고 또한 플런저 헤드가 샤프트(118)의 압입 끼워맞춤을 수용하도록 쉽게 확장되게 할 수도 있다.
도 5는 대안적인 예시적인 뚜껑의 단면도를 도시한다. 이 도면에서, 뚜껑(504)의 고정 피처(512)는 레지면을 갖지 않고 대신에 플런저 헤드(510)의 외부 직경보다 약간 더 작은 내부 직경으로 크기 설정되는 내부로 향하는 면(520)을 가진 원형 벽이 제공되어서, 플런저 헤드(510)를 압축 및 마찰을 통해 제자리에 유지시킨다.
도 6은 통합형 플런저 헤드를 가진 또 다른 예시적인 유리병의 등축 절단도를 도시한다. 도 6a는 샤프트가 삽입되고 그리고 플런저 헤드가 배치된 도 6의 예시적인 유리병의 등축도를 도시한다. 도 6b는 도 6a의 예시적인 유리병의 단면도를 도시한다.
도 6 내지 도 6b에서, 용기(602) 및 뚜껑(604)을 가진 유리병이 도시된다. 뚜껑(604)은 플런저 헤드(610)가 고정 피처(612)와 약하게 압입 끼워맞춤되도록 크기 설정되는 원통형의 내부로 향하는 면을 가진 고정 피처(612)에 의해 뚜껑(604) 내에 유지되는 플런저 헤드(610)를 갖는다. 부가적으로, 고정 피처(612)는 고정 피처(612)를 훨씬 더 좁히는 원형 리지(circular ridge)(654)를 가질 수도 있다. 이 원형 리지(654)는 단독으로 압입 끼워맞춤이 없는 플런저 헤드(610)를 파괴하도록 요구되는 힘을 넘어 고정 피처(612)가 없는 플런저 헤드를 파괴하도록 부가적인 힘이 플런저 헤드(610)에 인가될 것을 요구한다. 따라서, 원형 리지(654)는 샤프트(618)의 삽입부(630)의 삽입 동안 플런저 헤드를 유지하고, 그리고 이어서 샤프트(618)의 정지부(632)가 플런저 헤드(610)의 샤프트-수용 피처의 내부 레지/면에서 돌출될 때 샤프트(618)가 원형 리지(654)를 지나 플런저 헤드를 민다. 이어서 플런저 헤드(610)는 용기(602) 내에서 왕복 운동된다. 샤프트(618)가 용기(602)로부터 제거될 때, 플런저 헤드(610)는 고정 피처(612)와 다시 맞물릴 수도 있고, 그리고 일부 구현예에서, 원형 리지(654)에 의해 고정 피처(612)의 상부 부분(656)으로부터 분리되는, 고정 피처(612)의 하부 부분(658)과 다시 맞물릴 수도 있다. 따라서 고정 피처(612)는 샤프트(618)의 철수 시 플런저 헤드(610)를 다시 캡처할 수도 있다.
이 구현예에서, 플런저 헤드(610)는 혼합 동안 플런저 헤드(610)를 지나 향상된 유체 흐름을 허용하도록 외부 둘레 주위의 복수의 홈 또는 채널(650)을 갖는다.
도 7은 통합형 플런저 헤드를 가진 또 다른 예시적인 유리병의 등축 절단도를 도시한다. 도 7a는 샤프트가 삽입되고 그리고 플런저 헤드가 배치된 도 7의 예시적인 유리병의 등축도를 도시한다. 도 7 및 도 7a에서, 플런저 헤드(710)가 플런저 헤드 내에 홈을 갖지 않고, 그리고 고정 피처(712)가 원형 리지를 갖지 않으며 대신 플런저 헤드(710)와 더 단단한 압입 끼워맞춤을 필요로 한다는 것을 제외하고, 도 6 내지 도 6b에 도시된 유리병과 매우 유사한 유리병이 도시된다.
도 8은 통합형 플런저 헤드를 가진 또 다른 예시적인 유리병의 등축 절단도를 도시한다. 도 8a는 샤프트가 삽입되고 그리고 플런저 헤드가 배치된 도 8의 예시적인 유리병의 등축도를 도시한다. 도 8 및 도 8a에서, 플런저 헤드(810)는 유체가 플런저 헤드(810)의 왕복 운동 동안 플런저 헤드(810)를 통해 흐르게 하는 관통 구멍(852)의 패턴을 갖는다. 뚜껑(804)은 또한 도 7에 도시된 고정 피처와 유사한 고정 피처(812)를 갖는다. 그 외에, 도 8 및 도 8a에 도시된 유리병은 도 1 내지 도 4에 도시된 유리병과 유사하다.
청구항을 포함하여, 이 개시내용 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "실질적으로" 및 "약"은 작은 변동, 예컨대, 처리의 변동을 기술 및 설명하도록 사용된다. 예를 들어, 본 명세서에서 특정한 문맥으로 달리 나타내지 않는 한, 이들은 명시된 값 또는 명시된 관계에 대응하는 값의, ±5% 이하, 예컨대, ±2% 이하, 예컨대, ±1% 이하, 예컨대, ±0.5% 이하, 예컨대, ±0.2% 이하, 예컨대, ±0.1% 이하, 예컨대, ±0.05% 이하를 나타낼 수 있다. 예를 들어, "실질적으로 수직"은 2개의 면 사이의 각이 90°의 ±5%(또는, 대안적으로, 위에서 나열된 다른 경계 범위 중 하나) 이내인 기하학적 관계를 나타내도록 사용될 수도 있다.
본 개시내용 및 청구항에서 서수 지표, 예를 들어, (a), (b), (c)... 등의 사용은, 만약에 있다면, 이러한 순서 또는 시퀀스가 분명히 나타나는 범위를 제외하고, 임의의 특정한 순서 또는 시퀀스를 의미하지 않는 것으로 이해된다. 예를 들어, (i), (ⅱ), 및 (ⅲ)로 표기된 3개의 단계가 있다면, 3개의 단계는 달리 나타내지 않는 한 임의의 순서로(또는 달리 금지되지 않는 한, 심지어 동시에) 수행될 수도 있다고 이해된다. 예를 들어, 단계 (ⅱ)가 단계 (i)에서 생성되는 구성요소의 처리를 수반한다면, 그러면 단계 (ⅱ)는 단계 (i) 후 어느 순간에 발생하는 것으로 보일 수도 있다. 유사하게, 단계 (i)가 단계 (ⅱ)에서 생성되는 구성요소의 처리를 수반한다면, 반전이 이해된다.
"~하도록", "예를 들어", "뚜껑과 인터페이싱되는"의 사용은 "~하도록 구성된", "예를 들어", "뚜껑과 인터페이싱되도록 구성되는" 등과 같은 언어로 교체 가능할 수도 있다는 것이 또한 이해된다.
전술된 개념(이러한 개념은 서로 모순되지 않는 것으로 가정함)의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 개시내용의 끝에 나타나는 청구된 주제의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다. 간결성을 위해서, 많은 이러한 치환 및 조합은 본 명세서에 별도로 논의 및/또는 예시되지 않을 것이다.

Claims (18)

  1. 장치로서,
    캡핑면(capping surface)과 상기 캡핑면의 법선에 평행한 주요 컴포넌트를 가진 방향을 따라 상기 캡핑면으로부터 이격되어 연장되는 하나 이상의 측벽을 가진 뚜껑;
    상기 뚜껑과 인터페이싱되는 용기의 내부에 끼워 맞춰지도록 크기 설정된 플런저 헤드;
    고정 피처(retaining feature); 및
    상기 뚜껑 내의 개구를 포함하되,
    상기 플런저 헤드는 상기 개구를 통해 삽입 가능한 샤프트를 수용하도록 샤프트-수용 피처를 포함하고,
    상기 플런저 헤드는 상기 개구가 상기 샤프트-수용 피처와 정렬되도록 상기 고정 피처에 의해 상기 뚜껑 내에 배치되고, 그리고
    제1 문턱값보다 더 큰 힘이 상기 캡핑면으로부터 이격되어 향하고 그리고 상기 캡핑면에 대해 수직인 방향으로 상기 플런저 헤드에 인가될 때 상기 고정 피처는 상기 플런저 헤드와 연결 해제되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플런저 헤드는 원형 디스크인, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 플런저 헤드는 탄성중합체 재료로 이루어지는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고정 피처는 상기 플런저 헤드가 상기 고정 피처 내로 삽입될 때 상기 플런저 헤드를 방사상으로 압축하는 하나 이상의 내부로 향하는 면을 갖는, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정 피처는 하나 이상의 내부로 향하는 면과 상기 하나 이상의 내부로 향하는 면으로부터 방사상 내향으로 연장되는 하나 이상의 레지면(ledge surface)을 갖고, 그리고
    상기 하나 이상의 레지면은 상기 플런저 헤드의 최외측 둘레에 의해 경계가 있고 그리고 상기 캡핑면의 상기 법선에 평행한 축을 따라 연장되는 각기둥형 용적 내에 있는 하나 이상의 최내측 에지를 갖는, 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 내부로 향하는 면은 상기 플런저 헤드보다 더 큰 내측 둘레를 획정해서, 상기 플런저 헤드가 상기 고정 피처 내에 배치될 때 적어도 어느 정도 측방향으로 이동되게 하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 측벽은 단일의 원형 측벽인, 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 원형 측벽의 내부면은 상기 뚜껑과 인터페이싱되는 상기 용기의 외부면 상에서 대응하는 나사산 형성부(thread feature)와 맞물리는 나사산 형성부를 포함하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 뚜껑 내의 개구를 밀봉하고 그리고 상기 샤프트가 상기 개구를 통해 삽입될 때 상기 샤프트에 의해 천공 가능한, 천공 가능한 밀봉부를 더 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 샤프트-수용 피처는 상기 샤프트가 상기 캡핑면에 대한 상기 법선과 정렬될 때 상기 캡핑면에 대한 상기 법선과 수직인 방향으로 상기 샤프트의 최대 치수보다 더 작은 직경으로 크기 설정되는 구멍인, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 용기를 더 포함하되,
    상기 뚜껑은 상기 용기에 장착되고, 그리고
    상기 용기의 상기 내부는 상기 플런저 헤드가 상기 캡핑면의 상기 법선에 평행한 방향으로 상기 용기의 상기 내부 내에서 왕복 운동되게 하도록 크기 설정되는, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 용기는 상기 캡핑면의 상기 법선에 평행한 방향을 따라 실질적으로 일정한 단면을 가진 부분을 갖는, 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 샤프트를 더 포함하되,
    상기 샤프트는 상기 샤프트가 상기 개구를 통해 삽입될 때 상기 캡핑면의 상기 법선에 평행한 중심축을 갖고,
    상기 샤프트는 삽입부 및 정지부를 갖고,
    상기 삽입부는 상기 샤프트의 하나의 단부로부터 상기 정지부로 연장되고,
    상기 정지부는 상기 중심축에 대해 수직인 방향으로 상기 삽입부보다 더 크게 크기 설정되고 그리고 또한 상기 중심축에 대해 수직인 방향으로 상기 샤프트-수용 피처보다 더 크게 크기 설정되고, 그리고
    상기 정지부는 상기 삽입부가 상기 샤프트-수용 피처 내로 완전히 삽입될 때 상기 플런저 헤드와 맞물리는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 샤프트 왕복 운동 메커니즘(shaft reciprocation mechanism)을 더 포함하되, 상기 샤프트 왕복 운동 메커니즘은,
    상기 삽입부가 상기 샤프트-수용 피처 내로 완전히 삽입되도록 상기 중심축을 따라 상기 개구를 통해 상기 샤프트를 이동시키고,
    적어도 상기 제1 문턱값의 힘을 상기 샤프트에 인가하고, 그리고
    상기 샤프트를 상기 용기의 상기 내부에서 1회 이상 왕복 운동시키기 위한 것인, 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 샤프트는 중공형 튜브인, 장치.
  16. 방법으로서,
    샤프트의 삽입부를 용기의 뚜껑 내의 개구를 통해 그리고 고정 피처에 의해 상기 뚜껑 내에 배치되는 플런저 헤드의 샤프트-수용 피처 내로 삽입하는 단계;
    상기 삽입부가 상기 샤프트-수용 피처 내로 완전히 삽입된 후에 제1 문턱값보다 더 큰 힘을 상기 샤프트에 인가하여, 상기 고정 피처를 상기 플런저 헤드와 연결 해제시키는 단계; 및
    상기 플런저 헤드가 상기 용기의 내부 용적 내에서 왕복 운동되도록, 상기 플런저 헤드가 상기 고정 피처로부터 연결 해제된 후에, 상기 샤프트를 왕복 운동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 삽입부를 상기 샤프트-수용 피처 내로 삽입하기 전에 상기 삽입부를 사용하여 상기 뚜껑 내의 천공 가능한 밀봉부를 뚫는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 삽입부를 상기 용기로부터 철수하여, 상기 플런저 헤드가 상기 뚜껑과 맞물리고 그리고 상기 뚜껑에 의해 상기 삽입부가 배출되는 단계를 더 포함하는, 방법.
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