KR20220088890A

KR20220088890A - 전동 양변위 피펫

Info

Publication number: KR20220088890A
Application number: KR1020227017262A
Authority: KR
Inventors: 리차드 힐; 마이클 맥널; 스티븐 그림웨이드; 토마스 제임스 맥퍼슨
Original assignee: 메틀러 토레도 레이닌, 엘엘씨
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-06-28
Also published as: US20210121868A1; JP2022554192A; CN115135415A; US11850582B2; JP7321373B2; WO2021081525A1; CN115135415B; US20210121869A1; CA3158908A1; CA3158908C; US11471878B2

Abstract

본 발명은 휴대용 전동 양변위 피펫에 관한 것으로서, 이 양변위 피펫은 관련된 주사기의 독특한 유지, 식별 및 배출 기구를 가진다.

Description

전동 양변위 피펫

일반적인 본 발명 개념의 예시적인 실시 예는 상기 피펫을 위한 신규 주사기, 및 상기 주사기의 해제 가능한 유지, 배출 및 가능한 자동 식별을 위한 관련 기구를 포함하는 휴대용, 전동 양변위 피펫 및 피펫 어셈블리에 관한 것이다.

통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 피펫은 일반적으로 에어 변위(air displacement) 또는 양변위(positive displacement) 설계로 되어 있다. 에어 쿠션이 흡인된 액체를 피펫 피스톤으로부터 분리하는 에어 변위 피펫과 달리, 양변위 피펫은 피펫 피스톤과 흡인된 액체 사이의 직접 접촉을 위해 설계되된다.

양변위 피펫 설계는 에어 변위 피펫의 에어 쿠션에 대한 다양한 액체 특성 및/또는 환경 조건의 영향으로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 에어 변위 피펫의 부정확성들을 제거한다. 예를 들어, 에어 변위 피펫이 받을 수 있는 고도 변화, 증발 및 기타 조건들이 에어 변위 피펫 정확도에 악영향을 미칠 수 있다.

양변위 피펫은 에어 변위 피펫에 비해 앞서 언급한 이점들을 제공할 수 있지만, 알려진 양변위 피펫은 고유한 단점이 있다. 이러한 단점 중 하나는, 전통적으로, 알려진 양변위 피펫이 1 μl 미만의 볼륨(volume)을 포함하여 매우 적은 볼륨의 액체를 정확하고 비접촉식으로 분배할 수 없다는 점이었다. 보다 구체적으로, 알려진 양변위 피펫을 사용하여 매우 적은 액체 볼륨들을 분배할 때, 분배 스트로크 후 피펫 팁 내부에 일정량의 액체가 부착되는 경향이 있으며, 이는 이후 피펫 팁으로부터 피펫 팁에 부착된 액체를 방출하기 위한 액체 수용 용기와 함께 피펫 팁의 이어지는 물리적 접촉("떨어냄(touch-off)")이 필요하다.

추가로, 정상적인 사용 중에 양변위 피펫의 피스톤과 관심 액체 사이의 직접적인 접촉은 상기 피스톤이 재사용될 수 없음을 의미한다. 결과적으로, 양변위 피펫은 일반적으로 팁 부분이 있는 중공 배럴(a hollow barrel)(모세관(a capillary))뿐만 아니라, 모세관과 피스톤이 피펫에 해제 가능하게 부착되어 있는 동안 원하는 양의 관심 액체를 흡인(aspiration) 및 분배(dispensing)하는 피펫에 의해 모세관 내에 상주하고 밀봉하며 모세관 내에서 왕복할 수 있는 피스톤을 포함하는 일회용 주사기 형태의 "소모품(a consumable)"을 사용한다. 피펫팅(pipetting) 동작이 완료된 후, 전체 주사기는 정상적으로 양변위 피펫으로부터 제거되어 폐기된다.

양변위 피펫 주사기의 삽입, 유지 및 배출과 연관된 복잡성은, 구조에 있어서 훨씬 더 간단하고 단순한 마찰에 의한 에어 변위 피펫 몸체의 분배단에 일반적으로 고정되는, 전형적인 에어 변위 피펫 팁과 연관된 복잡성보다 더 크다. 양변위 피펫에서, 주사기는 의도적으로 배출될 때까지 피펫 몸체에 단단히 유지되어야 하며, 동시에 피스톤은 피펫의 흡인/분배 기구에 의한 해제 가능한 맞물림 및 왕복 운동을 위해 피펫 내에 적절하게 위치된다.

매우 적은 액체 볼륨들을 포함하여 액체의 다양한 볼륨들의 정확하고 반복 가능한 비접촉 분배를 제공할 수 있는 양변위 피펫에 대한 현존하는 요구가 있다. 또한 주사기들이 피펫에 쉽고 신뢰할 수 있게, 피펫에 의해 해제 가능하게 유지되고, 피펫으로부터 배출될 수 있는 개선된 기구를 가지는 양변위 피펫에 대한 현존하는 요구가 있다. 일반적인 발명 개념에 따른 예시적인 양변위 피펫들 및 상기 예시적인 양변위 피펫들의 다양한 특징들이 이러한 요구들을 충족시킨다. .

본 발명의 일반적인 발명 개념에 따른 휴대용 전동 양변위 피펫의 예시적인 실시 예는, 일반적으로, 사용자에 의한 인체공학적 파지를 위해 바람직하게 형성되고 피펫의 다양한 내부 구성요소들을 위한 하우징(a housing)으로서 역할을 하는 실질적으로 중공의 몸체(a substantially hollow body)를 포함한다. 몸체의 근위 단부(a proximal end)는 사용자 인터페이스 부분을 포함할 수 있는 반면, 몸체의 원위 단부(a distal end)는 주사기에 대한 접속 단부로 구성되고 그 역할을 한다.

예시적인 피펫은 일반적으로 모터 구동 어셈블리(a motorized drive assembly), 분배 솔레노이드 어셈블리(a dispensing solenoid assembly), 주사기 유지 기구(a syringe retention mechanism), 주사기 피스톤 파지 기구(a syringe piston grasping mechanism), 주사기 배출 기구(a syringe ejection mechanism)를 더 포함하며, 이들 모두는 피펫 몸체 내에 수용된다. 앞서 언급한 구성요소들 중 적어도 일부는 피펫 몸체 내에 또한 위치되는 내부 하우징 내에 추가로 존재할 수 있다.

주사기는 관심 유체를 흡인 및 분배하기 위해 피펫의 원위 단부에 해제 가능하게 설치된다. 주사기는 다수의 서로 다른 볼륨들로 제공될 수 있다. 그러나, 볼륨에 관계없이, 각각의 주사기는 일반적으로 관(tubular) 형태이거나 또는 타원(elliptical) 또는 옵라운드(obround) 형태와 같은 (그러나 이에 제한되지 않는) 형태일 수 있는 일반적으로 중공의 외부 배럴(모세관)을 포함할 수 있다. 모세관은 원위 단부에 오리피스(orifice)가 있는 팁(a tip)을 포함하고, 분배될 유체 표본을 담는 기능을 한다. 각 모세관의 상부에는 모세관의 필수적인 부품일 수 있는 주사기 유지 요소(a syringe retention element)가 존재한다. 주사기 유지 요소들의 형상과 치수는 피펫의 주사기 유지 기구와 협동한다.

각각의 주사기는 또한 모세관 내에 배열된 제1 유체 접촉 부분을 갖는 피스톤(a piston), 및 이에 접속되고 피스톤이 모세관에 위치될 때 주사기 유지 요소의 근위부에 위치하는 피스톤 헤드(a piston head)를 포함한다. 피스톤 헤드는 피펫의 주사기 피스톤 파지 기구의 피스톤 캐리어(a piston carrier)와 해제 가능하게 맞물리도록 구성되어 있다.

모터 구동 어셈블리는 피펫에 부착된 주사기의 다양한 위치들을 설정하고, 주사기 피스톤을 피펫의 근위 방향으로 당겨 주사기 내로 유체를 흡인하고, 주사기 피스톤을 원위 방향으로 이동시켜 주사기로부터 유체를 분배하고, 및 주사기 배출 이동을 생성하는 책임 역할을 한다.

분배 솔레노이드 어셈블리는 솔레노이드 몸체(a solenoid body)의 보어(bore) 내에서 부유하고 그에 대해 선형으로 변위할 수 있는 아마츄어(an armature)를 포함한다. 아마츄어는 솔레노이드 몸체의 개구(an opening)를 통해 연장되고 아마츄어를 피스톤 캐리어에 접속하는 샤프트(a shaft)를 포함하고, 이 샤프트는 피펫의 주사기 피스톤 유지 기구의 일부를 형성하고 주사기 피스톤의 피스톤 헤드와 맞물린다.

분배 솔레노이드 어셈블리 및 주사기 피스톤 파지 기구는 실질적으로 피스톤 캐리지(a piston carriage) 내에 존재하며, 이 피스톤 캐리지는 리드 스크류(a lead screw)에 의해 모터 구동 어셈블리의 구동 모터(a drive motor)의 출력에 결합된다. 하나의 예시적인 실시 예에서, 구동 모터의 작동은 리드 스크류와 맞물리지만 선형 변위가 억제된 구동 너트(a drive nut)를 회전시킬 수 있고, 이에 의해 모터의 회전 출력을 리드 스크류와 피스톤 캐리지, 및 피스톤 캐리지에 결합되는 분배 솔레노이드와 같은 구성 요소들의 선형 변위로 전달할 수 있다. 다른 예시적인 실시 예에서, 구동 모터의 작동은 선형 변위할 수 있지만 회전적으로 구속된 구동 너트 내의 리드 스크류를 회전시킬 수 있고, 이에 의해 모터의 회전 출력을, 리드 스크류, 피스톤 캐리지 및 피스톤 캐리지에 결합된 다양한 구성요소들의 선형 변위로 전달할 수 있다. 다른 예시적인 실시 예에서, 리드 스크류 및/또는 구동 너트는 피스톤 캐리지 및 피스톤 캐리지에 결합된 다양한 구성요소들의 원하는 제어된 변위를 초래하는 다른 구성요소들로 대체될 수 있다.

예시적인 피펫의 분배 솔레노이드 어셈블리는, 샘플 수용 용기에 대해 주사기 팁을 건드려 떨어낼 필요 없이 각각 선택된 분배 볼륨 모두가 실제로 주사기로부터 분배되도록 하는 것을 보장함으로써, 선택된 분배 볼륨 및 분배 모드에 따라 자체적으로 선택된 볼륨의 유체의 펄스형 분배를 생성하거나 또는 분배 기능이 있는 모터 구동 어셈블리를 돕도록 구성된다. 보다 구체적으로, 솔레노이드 몸체(코일)에 에너지를 공급하면 솔레노이드 아마츄어가 피펫의 원위 단부를 향해 빠르고 강력하게 변위되어 피스톤 캐리어와 주사기 피스톤이 유사하게 빠르게 이동하고 주사기 팁으로부터 유체 분사를 발사한다. 탁상형 피펫 기구와 관련된 펄스형 유체 분배의 일반적인 개념은 유럽특허출원 EP1344565A1에서 검토할 수 있다. 분배 솔레노이드 어셈블리의 작동이 뒤따르는 피스톤 캐리지의 변위는 주사기에 의해 유지되는 전체 액체 볼륨의 일부를 각각 나타내는 다중 앨리쿼트들(aliquots)을 분배하기 위해 원하는 대로 반복될 수 있다.

모터 구동 어셈블리 및 분배 솔레노이드 어셈블리의 작동은 사용자 입력 및/또는 내부 프로그래밍으로부터 명령 신호를 수신하는 컨트롤러에 의해 제어된다. 컨트롤러는 또한 인코더로부터 위치 정보 신호를 수신한다.

선택된 주사기는 주사기 유지 기구에 의해 피펫에 안전하지만 해제 가능하게 유지되고 주사기 피스톤은 주사기 피스톤 파지 기구의 피스톤 캐리어를 통해 솔레노이드 아마츄어에 또한 모터 구동 시스템에 결합된다.

흡인 및 분배 동작이 완료되면, 주사기 배출 기구는 주사기의 주사기 유지 요소를 주사기 유지 기구로부터 분리하고 주사기 피스톤 헤드를 피스톤 캐리어로부터 분리하도록 작동한다. 그 다음 모터 구동 시스템은 피스톤 캐리지를 피펫의 원위 단부를 향해 구동하고, 이것은, 피스톤 캐리지와 접속된 해제 요소들을 통해, 주사기 유지 기구가 주사기 모세관을 해제하고 주사기 피스톤 파지 기구가 주사기 피스톤 헤드로부터 분리되도록 하고, 그 후 주사기는 피펫으로부터 자동으로 배출된다.

예시적인 피펫을 사용하는 다양한 분배 동작들은 자동 모드에서 또는 수동 모드를 통해 수행될 수 있다. 사용자는 피펫의 사용자 인터페이스 부분을 통해 원하는 자동 피펫팅 프로그램에 액세스하고 선택적으로 개시할 수 있다.

자동 모드 분배는 다양한 선택 가능한 분배 절차들을 포함할 수 있다. 이러한 분배 절차들은 예를 들어 다음과 같은 동작을 할 수 있다: 한 번의 분배 동작에서 전체 주사기 볼륨의 유체를 흡인한 후 흡인된 유체 볼륨 전체를 분배한다; 일정 볼륨의 유체를 주사기 내로 흡인한 후 흡인된 유체를 동일한 볼륨의 다중 도스(multiple doses)로 분배한다; 일정 볼륨의 유체를 주사기 내로 흡인한 후 흡인된 유체를 가변 볼륨의 다중 도스로 분배한다; 또는 일정 볼륨의 유체를 주사기 내로 흡인한 후 흡인된 볼륨의 일부(예: 50%)가 분배될 때까지 동일 또는 가변 볼륨의 다중 도스로 흡인된 유체를 분배한 다음, 다른 흡인 동작을 수행한다. 자동 모드에서 작동하는 피펫의 컨트롤러에 의해서보다 수동 모드에서 사용자에 의해 분배 동작이 또한 수행될 수도 있다.

적정(titration) 절차의 수행도 가능할 수 있다. 예시적인 피펫의 적정 프로그램에는 분배된 적정제(titrant)의 볼륨을 나타내는 적정 볼륨 카운터(a titrated volume counter)가 포함될 수 있으며, 카운터는 단일 흡인된 볼륨의 적정제로부터 다중의 적정 동작을 허용하도록 재설정 가능할 수 있다.

예시적인 피펫은 또한, 예를 들어 제한 없이 흡인 또는 분배 동작 동안 주사기 모세관에 대해 주사기 피스톤을 이동시키는 데 필요한 모터 구동 어셈블리 모터의 전류 소모(current draw)에 있어서의 증가를 모니터링하기 위한 적절한 회로 또는 다른 수단을 피펫에 제공함으로써; 흡인 또는 분배 동작 동안 주사기 모세관에 대한 주사기 피스톤이 이동에 필요한 힘을 측정하는 제공된 로드 셀(a load cell)의 이용을 통하여; 기계적 스프링을 통해; 또는 통상의 기술자가 이해할 수 있는 다른 기술을 통해, 유체 점도 검출 능력을 포함할 수 있다. 전류 소모 값은 유체의 점도를 카테고리화하는데 데 사용될 수 있으며, 피펫 컨트롤러는 식별된 유체 점도 카테고리에 기초하여 피펫의 분배 동작 파라미터들을 조정할 수 있다.

예시적인 피펫에는 자동 주사기 식별 시스템이 더 제공될 수 있다. 이러한 시스템은 피펫의 컨트롤러가 주어진 주사기 볼륨에 대해 적절한 작동 파라미터들을 자동으로 선택하도록 하여, 설정 프로세스를 단순화하고 사용 중인 주사기 볼륨을 잘못 식별하는 것과 연관된 동작 에러를 제거할 수 있다. 이러한 시스템은, 예를 들어, 각 주사기 볼륨을 서로 다른 컬러와 연관시키고, 주사기에 대응하는 컬러의 영역을 배치하고, 주사기들의 컬러 영역들을 이미징 하도록 구성 및 위치된 컬러 센서(a color sensor)를 피펫에 위치시키고, 및 컬러 센서로부터의 이미징 데이터를 피펫 컨트롤러로 전송함으로써, 이루질 수 있다. 피펫 컨트롤러에 대한 신호는 주사기의 컬러 영역의 컬러를 나타내고, 컨트롤러는 신호를 분석하고 결과적으로 설치된 주사기의 볼륨을 식별하도록 프로그래밍 된다.

본 발명의 일반적인 발명 개념에 따른 예시적인 피펫은, 밀리리터 이상의 볼륨들을 통해 서브마이크로리터(sub-microliter) 볼륨의 유체 도스들을 정확하고 반복적으로 분배할 수 있다. 주사기 팁을 건드려 떨어낼 필요 없이 관심 유체들의 선택된 볼륨들을 자동으로 분배할 수 있다는 것은, 분배 동작 또한 사용자 독립적이고 따라서 가능한 사용자 도입 에러로부터 격리된다는 것을 의미한다. 이들은 알려진 양변위 피펫들의 능력들에 비해 상당한 개선들이다.

상기 일반적인 발명 개념의 다른 측면들 및 특징들은 첨부된 도면과 함께 예시적인 실시 예들의 다음의 상세한 설명을 검토함으로써 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.

도면들 및 예시적인 실시 예들에 대한 다음 설명에서, 여러 도면에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일하거나 동등한 특징을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 모터 구동 양변위 피펫의 예시적인 실시 예의 사시도로서, 피펫에 삽입되기 전의 주사기를 포함한다.
도 2는 도 1의 예시적인 피펫의 조립체를 보여주고, 주사기가 피펫에 설치되고 피펫에 의해 유지된 것을 보여준다.
도 3은 도 1-2의 예시적인 피펫의 사용자 단부의 확대도이다.
도 4는 일반적인 본 발명의 개념에 따른 예시적인 피펫의 사용자 단부에 제공되는 예시적인 사용자 인터페이스를 나타낸다.
도 5A는 도 2의 예시적인 피펫 어셈블리의 측단면도이고, 흡인 위치에서 피펫의 다양한 내부 구성 요소들과 주사기의 피스톤을 보여준다.
도 5B는 도 5A의 피펫 일부의 확대 투명도이다.
도 6A-6B는 각각 예시적인 본 발명의 피펫과 함께 사용하기 위한 예시적인 0.1ml 주사기의 사시도 및 측단면도이다.
도 7A-7B는 각각 예시적인 본 발명의 피펫과 함께 사용하기 위한 예시적인 1.0ml 주사기의 사시도 및 측단면도이다.
도 8A-8B는 각각 예시적인 본 발명의 피펫과 함께 사용하기 위한 예시적인 10ml 주사기의 사시도 및 측단면도이다.
도 9A-9B는 각각 예시적인 본 발명의 피펫과 함께 사용하기 위한 예시적인 25ml 주사기의 사시도 및 측단면도이다.
도 10A-10B는 각각 예시적인 본 발명의 피펫과 함께 사용하기 위한 예시적인 50ml 주사기의 사시도 및 측단면도이다.
도 11은 도 1A의 예시적인 피펫의 측단면도이고, 피펫의 다양한 내부 구성요소들을 더 잘 드러내기 위해 피펫의 하우징 부분이 제거된 것을 보여준다.
도 12는 도 11의 예시적인 피펫의 다양한 내부 구동 구성요소들의 확대 단면도이다.
도 13은 예시적인 주사기 유지 기구를 형성하는 다양한 내부 구성요소들을 보여주는 예시적인 모터 구동 양변위 피펫의 원위 부분의 확대 단면도이다.
도 14A는 예시적인 주사기 피스톤 파지 기구의 피스톤 캐리어 요소의 사시도이고, 도 14B-14C는 그 입면도이다.
도 15A는 도 14A-14C의 피스톤 캐리어 요소 내로 삽입된 예시적인 주사기의 피스톤 헤드를 도시하는 분해도이고, 예시적인 주사기 배출 기구의 특정 피스톤 해제 요소들의 존재를 또한 보여준다.
도 15B는 도 15A의 약간 덜 분해된 도면이고, 예시적인 주사기 배출 기구의 추가 요소들의 존재를 또한 보여준다.
도 16은 예시적인 주사기가 예시적인 모터 구동 양변위 피펫에 어떻게 삽입되는지를 나타낸다.
도 17A는 도 16의 주사기 및 피펫을 나타내는 확대도이고, 주사기의 피스톤 헤드가 피펫의 피스톤 헤드 파지 기구에 의해 부분적으로만 맞물리도록 피펫에 부분적으로 삽입된 주사기를 보여준다.
도 17B는 도 17A의 주사기와 피펫을 나타내는 확대도이고, 주사기가 피펫 안으로 더 삽입되었지만 아직 주사기 유지 기구에 의해 완전히 맞물리지 않은 것을 보여준다.
도 18은 도 17의 주사기와 피펫을 보여주고, 주사기가 피펫의 주사기 유지 기구에 의해 맞물리고 주사기의 피스톤 헤드가 피펫의 주사기 피스톤 파지 기구에 의해 맞물리도록 주사기가 피펫에 완전히 삽입된 것을 보여준다.
도 19는 도 18의 일부를 확대한 단면도이고, 주사기 유지 기구 및 주사기 피스톤 파지 기구의 다양한 구성요소들이 주사기의 요소들과 상호 작용하는 것을 보여준다.
도 20A-20D는 예시적인 모터 구동 양변위 피펫의 예시적인 주사기 배출 기구의 다양한 구성요소들을 예시한다.
도 21A는 도 20A-20D의 다양한 주사기 배출 기구 구성요소들의 위치를, 주사기 배출 동작의 개시 직후 피펫의 다른 관련된 구성 요소들과 함께 보여준다.
도 21B-21E는 도 20A-20D의 다양한 주사기 배출 기구 구성요소들의 위치를, 주사기 배출 동작이 진행됨에 따라 보여준다.
도 21F는 예시적인 주사기 배출 동작의 마지막 단계 동안 피펫의 피스톤 캐리어 부분의 후퇴 이동을 나타낸다.
도 22는 피펫이 홈 위치에 있을 때 다양한 내부 구성 요소들을 보여주는 예시적인 모터 구동 양변위 피펫의 일부에 대한 확대 측단면도이다.
도 23A-23B는 일반적인 본 발명의 개념에 따른 주사기가 부착된 예시적인 모터 구동 양변위 피펫의 측단면도이며, 피펫이, 홈 위치로부터, 유체 흡인 동작으로 인해 발생할 수 있는 바와 같은 완전히 흡인된 위치로 이동할 때 피펫과 주사기 피스톤의 다양한 내부 구성 요소들의 위치 변화를 보여준다.
도 24는, 하나의 예시적인 유형의 유체 분배 동작 동안, 도 23B에 도시된 완전히 흡인된 위치로부터 예시적인 피펫 및 주사기 어셈블리의 다양한 내부 구성 요소들의 위치 변화를 묘사한다.
도 25는 컬러 센서가 다양한 다른 구성요소들과 함께 보이는 예시적인 모터 구동 양변위 피펫의 저면 투시도이다.

도 1은 일반적인 발명 개념에 따른 휴대용, 모터 구동 양변위 피펫(5)(이하, 간결함을 위해 "피펫"이라 한다)의 하나의 예시적인 실시 예를 도시한다. 또한 도 1은 피펫팅 동작을 수행하기 위해 피펫에 설치된 예시적인 일회용 주사기(600)(도 8A-8B 참조) 형태의 소모품을 보여준다. 예시적인 본 발명의 피펫들과 함께 사용하기 위한 다양한 예시적인 주사기들이 도 6A-10B에 도시되고 아래에서 더 자세히 설명된다. 도 2는 도 1의 피펫(5)와 주사기(600)의 조립체를 보여준다.

도 1-2의 예시적인 피펫(5)은 사용자가 파지하기 위한 몸체(10)를 포함한다. 몸체(10)는 일반적으로 피펫(5)의 다양한 내부 구성 요소를 위한 외부 하우징 역할을 하는 실질적으로 중공의 구조이다. 몸체(10)는 다른 실시 예들에서 형상 및/또는 크기가 다를 수 있지만 형상과 크기는 일반적으로 사용의 인체 공학에 의해 적어도 어느 정도는 전형적으로 정해져 있다.

몸체(10)는 근위(사용자) 단부(10a) 및 주사기(600)의 접속 단부 역할을 하는 원위 단부(10b)를 더 포함한다. 이 예에서, 몸체(10)의 근위 단부(10a)는 사용자 인터페이스 부분(15)을 포함한다. 또한 도 3-4를 참조하면, 이 예시적인 피펫(5)의 사용자 인터페이스 부분(15)은, 통상의 기술자가 이해할 수 있듯이, 사용자가 피펫 기능들을 관찰 및 선택하고, 피펫 설정들을 관찰 및 변경하고, 피펫의 프로그래밍 가능한 컨트롤러와 다양한 기타 상호 작용들에 관여하는 것을 허용하는, 디스플레이(20)와 입력/선택 버튼들(25a, 25b) 및 조이스틱(27)과 같은 다양한 작동기들을 더 포함한다. 피펫(5)의 이 예시적인 실시 예에서, 피펫 작동을 개시하기 트리거 스위치(30)가 또한 제공되고, 주사기 배출 동작을 개시하기 위한 배출 버튼(32)이 제공된다.

도 5A는 도 2의 예시적인 피펫(5) 및 주사기(600) 어셈블리의 측단면도이고, 몸체(10)에 의해 숨겨져 있는 피펫의 다양한 내부 구성 요소들을 보여준다. 관찰할 수 있는 바와 같이, 예시적인 피펫(5)은, 다른 구성 요소들 중에서, 모터 구동 어셈블리(40), 분배 솔레노이드 어셈블리(250), 주사기 유지 기구(150) 및 주사기 피스톤 파지 기구(200)를 포함하고, 이들 모두는 아래에서 더 상세히 설명된다. 도5A의 어셈블리는 또한 피펫(5)의 주사기 유지 기구(150)에 의해 해제 가능하게 유지되고 흡인 후 및 분배 전 위치에서 도시된 주사기(600)을 포함한다. 피펫 몸체(10)의 근위 단부(10a) 부분의 확대 투명도가 도 5B에 도시되어 있고, 컨트롤러(90)을 포함하는 모터 제어 회로를 포함하여 인쇄 회로 기판 및 다양한 전자 부품들과 같은 추가 피펫 구성요소들을 나타낸다.

일반적인 본 발명의 개념에 따른 예시적인 피펫과 함께 사용할 수 있는 다양한 예시적인 주사기들이 도 6A-10B의 투시도 및 단면 입면도에 나타나 있다. 예시적인 주사기들(500-600)은 볼륨이 증가하는 순서로 배열되어 있고, 도 6A-6B는 0.1ml의 볼륨을 갖는 예시적인 주사기(500)를 나타내고, 도 7A-7B는 1.0ml의 볼륨을 갖는 예시적인 주사기(550)를 나타내고, 도 8A-8B는 10ml의 볼륨을 갖는 예시적인 주사기(600)를 나타내고, 도 9A-9B는 25ml의 볼륨을 갖는 예시적인 주사기(650)를 나타내고, 도 10A-10B는 50ml의 볼륨을 갖는 예시적인 주사기(700)를 나타낸다. 이와 같이, 도 8A-8B의 예시적인 주사기(600)는 예시의 목적으로 예시적인 피펫 및 주사기 어셈블리의 주사기 구성 요소로서 임의로 선택되었지만, 예시적인 발명의 피펫이 넓은 볼륨 범위에 걸쳐 샘플들을 정확하고 반복적으로 분배하기 위해 많은 서로 다른 주사기들과 함께 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

도 6A-8B에 도시된 예시적인 주사기들(500, 550, 600)의 각각은, 일반적으로 중공 및 관형 구조이고 분배될 유체 표본을 수용하는 기능을 하는 여기에서 모세관(505, 555, 605)으로 지칭되는 외부 배럴(an external barrel)을 포함한다. 각 모세관(505, 550, 605)의 원위 단부는 모세관으로 이전에 흡인된 유체가 분배될 수 있는 오리피스(515, 565, 615)를 갖는 팁(510, 560, 610)을 포함한다. 각각의 모세관(505, 555, 605)의 상부는 유사한 형상 및 치수의 주사기 유지 요소(520, 570, 620)를 형성한다. 주사기 유지 요소(520, 570, 620)의 형상과 치수는 피펫(5)에 위치된 주사기 유지 기구(150)에 의해 맞물릴 수 있도록 한다. 예를 들어, 도시된 특정 주사기 실시 예들에서, 각 주사기 유지 요소(520, 570, 620)는 원주 에지(535, 585, 635) 및 주사기 유지 기구(150)의 요소들에 의해 맞물릴 수 있는 하부면(540, 590, 640)을 포함한다.

각각의 주사기(500, 550, 600)는 또한, 유체를 흡인 및 분배하기 위한 모세관(505, 555, 605) 내에 동심으로 구성된 제1 유체-접촉 부분을 갖는 피스톤(525, 575, 625)(때때로 플런저라고도 함), 주사기 유지 요소(520, 570, 620)의 근위에 위치하는 헤드(530, 580, 630) 부분, 및 주사기 유지 요소의 애퍼처를 통과하여 피스톤 헤드와 유체-접촉 부분을 접속하는 접속 부분을 포함한다. 여기에 도시된 예시적인 주사기(500, 550, 600)의 피스톤 헤드(530, 580, 630)는 실질적으로 벨(bell) 형상이고, 적어도 어느 정도의 탄성 변형을 허용하는 대향 아암들(opposing arms)(530a-530b, 580a-580b, 630a-630b)을 포함한다. 다른 실시 예들에서는, 다른 피스톤 헤드 형상 및 다른 수의 아암들이 가능할 수 있다.

주사기(500, 550, 600)가 피펫(5)에 적절하게 설치되면, 주사기는 주사기의 주사기 유지 요소(520, 570, 620)와 피펫의 주사기 유지 기구(150)의 맞물림에 의해 정지 위치(stationary position)에 유지되고, 피스톤(525, 575, 625)의 헤드(530, 580, 630) 부분은 피펫의 피스톤 파지 기구(200)에 의해 맞물려, 피스톤의 유체-접촉 부분이 피펫에 의해 모세관(505, 555, 605) 내에서 왕복할 수 있다. 피펫으로. 주사기(500, 550, 600)는, 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 사용 후 피펫(5)으로부터 배출될 수 있다.

도 9A-9B 및 10A-10B에 각각 도시된 예시적인 주사기들(650, 700)은 더 큰 유체 볼륨들의 피펫팅에 사용하도록 설계된다. 이러한 예시적인 주사기 실시 예들에서, 오리피스(665, 715)를 갖는 팁(660, 710)을 가지는 모세관(655, 705)이 다시 포함되고, 피스톤(670, 720)이 모세관 내에서 왕복하도록 다시 구성된다. 그러나, 도 6A-8B에 도시된 예시적인 주사기 실시 예들(500, 550, 600)과 달리, 주사기들(650, 700)의 모세관들(655, 705)은 개방된 상부들(근위 단부들)를 가지고 주사기 유지 요소를 포함하지 않는다. 대신, 각 주사기(650, 700)는 주사기를 피펫(5)에 접속하기 위한 재사용 가능한 어댑터(an adaptor)(675, 725)를 포함한다.

각 어댑터(675, 725)는 주사기(650, 700)의 근위 단부를 수용하도록 치수를 가진 개방된 원위 단부를 갖는다. 모세관(655, 705)의 근위 단부 및 어댑터(675)의 원위 단부에 있는 유지 요소들은 모세관을 어댑터에 고정하기 위해 협동한다. 어댑터(675, 725)의 근위 단부는, 피펫(5)의 주사기 유지 기구와 맞물리도록 형상과 치수를 가지는 주사기 유지 요소(680, 730)을 형성한다. 예를 들어, 예시된 특정 주사기 실시 예들에서, 각 주사기 유지 요소(680, 730)는, 주사기 유지 기구(150)의 요소들에 의해 맞물릴 수 있는 원주 에지(690, 740) 및 하부면(695, 745)을 포함한다.

각각의 주사기(650, 700)는 유체를 흡인 및 분배하기 위한 모세관(655, 705) 내에 동심으로 구성된 제1 유체-접촉 부분을 갖는 피스톤(620, 720), 어댑터(675, 725)의 주사기 유지 요소(680, 730)의 근위부에 위치하는 헤드(685, 735) 부분, 및 피스톤 헤드를 유체-접촉 부분과 접속하기 위해 주사기 유지 요소의 애퍼처를 통과하는 접속 부분을 포함한다. 여기에 도시된 예시적인 주사기들(650, 700)의 피스톤 헤드들(685, 735)은 다시 실질적으로 벨 형상이고, 적어도 어느 정도의 탄성 변형을 허용하는 대향 아암들(685a-685b, 735a-735b)을 포함한다. 다른 실시 예들에서는, 다른 피스톤 헤드 형상들 및 다른 수의 아암들이 가능할 수 있다.

큰 볼륨 주사기(650, 700)가 피펫(5)에 적절하게 설치되는 경우, 주사기는 어댑터(675, 725)의 주사기 유지 요소(680, 730)와 피펫의 주사기 유지 기구(150)의 맞물림에 의해 정지 위치에 유지되고, 피스톤 헤드(685, 735)는 피펫의 피스톤 파지 기구(200)에 의해 맞물려, 피스톤의 유체-접촉 부분이 피펫에 의해 모세관(655, 705) 내에서 왕복할 수 있다. 주사기(650, 700)은, 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 사용 후 피펫(5)으로부터 배출될 수 있다.

도 6A 내지 도 10B의 주사기들이 예시의 목적으로만 제공되었으며, 변경들이 확실히 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 제한 없이, 주어진 주사기의 피스톤 헤드와 피스톤은 여기에 설명된 바와 같은 단일 요소의 일체형 부품이라기보다는 분리된 맞물림 가능한 요소들일 수 있다.

마찬가지로, 비록 도 9A-10B의 예시적인 더 큰 볼륨 주사기들(650, 700)만이 상부 개방 모세관과 함께 어댑터를 채용하는 것으로 도시 및 설명되지만, 도 6A-8B의 더 적은 볼륨 주사기들(500, 550, 600)도 유사한 설계일 수 있고 또한 어댑터를 포함하는 것이 동등하게 가능하다. 주어진 주사기가 어댑터를 포함하는 경우, 어댑터는 대부분의 주사기 실시 예들에서 주사기의 나머지 부분이 될 때 소모성 구성요소라기 보다는 재사용 가능한 구성요소일 수 있다.

도 5의 예시적인 피펫(5)의 측단면도가 도 11에 도시되어 있고, 피펫의 다양한 내부 구성 요소를 더 잘 나타내기 위해 몸체(10)가 제거되었다. 위에서 간략하게 설명된 바와 같이, 피펫(5)은 근위 단부에 모터 구동 어셈블리(40), 원위 단부에 주사기 유지 기구(150), 및 그 사이에 개재된 분배 솔레노이드 어셈블리(250)와 주사기 피스톤 파지 기구(200)를 포함하는 것으로 볼 수 있다. 피펫(5)은 또한 분배 솔레노이드 어셈블리(250), 주사기 피스톤 파지 기구(200) 및 주사기 유지 기구(150)을 각각 포함하는 내부 하우징(35)를 포함한다. 모터 구동 어셈블리(40)은 내부 하우징(35)의 근위 단부에 부착된다.

모터 구동 어셈블리(40)는 피펫(5)에 부착된 주사기(600)의 다양한 위치들을 설정하고, 주사기 피스톤을 원위에서 근위 방향으로 이동시켜 주사기 내로 유체를 흡인하고, 주사기 피스톤을 근위에서 원위 방향으로 이동시켜 주사기로부터 유체를 분배하고, 및 주사기를 배출하는데 필요한 이동을 생성하는 역할을 한다. 도 12를 참조하면, 이 예시적인 피펫(5)에서, 모터 구동 어셈블리(40)는 구동 벨트(55)에 의해 회전 가능한 구동 너트(50)에 결합된 출력 샤프트를 가지는 구동 모터(45)를 포함하여, 구동 모터에 의한 구동 너트의 회전이 구동 너트를 통과하고 함께 나사 결합되어 있는 리드 스크류(95)의 선형 변위를 유발한다. 다른 구동 방식들이 다른 실시 예들에서 이용될 수 있는데, 예를 들어, 구동 모터의 출력이 커플링에 의해 또는 가능하게는 감속 기어 어셈블리를 통해 리드 스크류(95)에 직접 접속되는 직접 구동 방식이 이용될 수 있다.

이 예시적인 모터 구동 어셈블리(40)에서, 구동 벨트(55)는 모터(45)의 출력 샤프트에 부착된 출력 피니언(60)을 구동 너트(50)에 결합되거나 통합되는 입력 피니언(65)에 접속할 수 있다. 구동 너트 50에는 구동 너트의 회전을 용이하게 하기 위해 베어링들(70)이 제공될 수 있으며, 구동 너트는 또한, 모터 구동 어셈블리(40) 내의 임의의 제조(예를 들어, 스택업(stack-up)) 허용 오차(tolerance) 변동에 대한 고려를 위해 그리고 분배 동작 동안 부정확성에 달리 기여할 수 있는 백래시(backlash)를 최소화하기 위해, 구동 너트를 피펫(5)의 근위 단부 쪽으로 바이어스(bias)하는 스프링(75)(예: 웨이브 스프링(wave spring))이 프리로드(preload)될 수도 있다. 장착 블록(80) 또는 유사한 구조/구성요소가 모터 구동 어셈블리(40)의 다양한 구성요소들의 장착을 용이하게 하기 위해 제공될 수 있다.

분배 솔레노이드 어셈블리(250)는, 선택된 분배 볼륨에 따라 자체적으로 상기 선택된 볼륨의 유체를 분배하거나, 선택된 분배 볼륨의 모두가 주사기 팁(610)을 건드려 샘플 수용 용기에 떨어뜨릴 필요 없이 주사기(600)로부터 실제로 분배되도록(아래에 설명된다) 구성될 수 있다. 분배 솔레노이드 어셈블리(250)는 피스톤 캐리지(100) 내부에 존재하고 이에 결합되어 솔레노이드 몸체가 피스톤 캐리지와 축방향으로 이동하도록 솔레노이드 몸체(코일)(255)를 포함한다. 솔레노이드 몸체(255)는 축방향 단부로부터 솔레노이드 몸체 내로 일정 거리 연장되는 축방향 보어(270)를 포함한다. 아마츄어(260)는 보어(270) 내에 동심으로 위치하며, 이 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 보어 내에서 그리고 보어 내에 생성되는 자기장에 의해 피펫(5)에 대해 선형 왕복 이동할 수 있다. 아마츄어(260)가 솔레노이드 몸체(255)와 같이 피스톤 캐리지(100)에 결합되는 것과 대조적으로 보어(270) 내에서 부유할 때, 아마츄어는 피스톤 캐리지와 선형으로 이동하도록 (일부 거리 동안) 제한되지 않는다. 보어(270)의 바닥 벽은 아마츄어(260)의 근위에서 원위로 이동 동안 아마츄어 하드 스톱(a hard stop)(275)으로서 작용한다. 도시된 예시적인 분배 솔레노이드 어셈블리(250)에서, 아마츄어(260)는 보어(270)의 바닥 벽 바닥의 개구를 통해 피펫(5)의 원위 단부를 향해 연장되는 샤프트(265)를 포함한다.

모터 구동 어셈블리(40) 및 분배 솔레노이드 어셈블리(250)의 동작은 컨트롤러(90)(도 5B 참조)에 의해 통제된다. 컨트롤러(90)는 액추에이터들(25, 30)와 같은 사용자 입력으로부터 및/또는 내부 프로그래밍으로부터 명령 신호들을 수신한다. 컨트롤러(90)는 또한 구동 너트(50)에 결합된 인코더(85)로부터 위치 정보 신호들을 수신한다.

구동 너트(50)의 회전 운동은 구동 너트를 통과하고 함께 나사 결합되는 리드 스크류(95)에 의해 선형(축) 운동으로 변환된다. 구동 너트(50)는 자유롭게 회전할 수 있는 반면, 리드 스크류(95)는 회전 구속되지만 선형으로 변위할 수 있다. 따라서, 구동 모터(45)에 의한 구동 너트(50)의 회전은 리드 스크류(95)가 피펫(5)의 길이방향 축을 따라 근위 또는 원위 방향으로 이동하게 할 것이다.

리드 스크류(95)의 원위 단부(95b)는 리드 스크류(95)의 회전을 방지하는 방식으로 피스톤 캐리지(100)의 근위 단부에 부착된다. 피스톤 캐리지(100)는, 상대적인 이동이 억제되도록 내부 하우징(35)에 장착된 캐리지 홀더(105)에 위치된다. 피스톤 캐리지(100)는 캐리지 홀더(105) 내에서 그리고 피펫(5)의 길이방향 축에 대해 축방향으로 변위 및 왕복이 가능하지만 회전은 구속되어 있다.

분배 솔레노이드 어셈블리(250) 및 주사기 피스톤 파지 기구(200)(둘 모두 아래에서 상세히 설명됨)는 실질적으로 피스톤 캐리지(100) 내에 존재한다. 그러므로, 분배 솔레노이드 어셈블리(250) 및 주사기 피스톤 파지 기구(200) 모두 피펫(5) 내에서 피스톤 캐리지의 선형 변위 동안 피스톤 캐리지(100)와 함께 이동한다.

적절한 피펫팅을 위해, 주사기(600)은 피펫(5)에 단단히 유지되어야 하고, 피펫(5)의 모터 구동 시스템(40)은 주사기 피스톤(625)에 결합되어 주사기 모세관(605) 내에서 주사기 피스톤을 왕복 운동시켜야 한다. 이들 주사기 유지 및 피스톤 결합 기능은 각각 피펫(5)의 예시적인 주사기 유지 기구(150) 및 주사기 피스톤 파지 기구(200)에 의해 수행된다.

피펫(5)의 예시적인 주사기 유지 기구(150)에 대한 더 나은 이해는 예시적인 피펫(5)의 원위 단부의 확대 단면도를 제공하는 도 13을 추가로 참조하여 얻을 수 있다. 예시적인 주사기 유지 기구(150)은 피펫(5)의 원위 단부 내에, 예를 들어 일부 회전 운동 범위 내에서 피벗(pivot)할 수 있지만 축 운동에 대해 제한된 핀 접속(a pinned connection)에 의해, 고정된 복수의 이격된 주사기 래칭 요소들(syringe latching elements)(155)를 포함하는 것으로 도시되어 있다(예: 도 20C 참조). 이 예시적인 피펫(5)에는 3개의 주사기 래칭 요소(155)(도 11에서는 2개만 보인다)가 있지만 다른 실시 예들에서는 다른 수의 래칭 요소들이 사용될 수 있다.

주사기 유지 기구(150)의 주사기 래칭 요소(155)는 도 11에서 닫힌 위치에 도시되어 있고, 3개의 주사기 래칭 요소(155)를 둘러싸고 각각의 래칭 요소에 제공된 슬롯(165) 내에 존재하는 탄성 O-링(160) 또는 유사한 탄성 요소에 의해 정상 폐쇄 위치에서 유지된다. 주사기 래칭 요소(155)는 장착 핀(185)(도 20D 참조)을 사용하여 피스톤 캐리어(205)에 결합되며, 이는 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 주사기 삽입 절차 동안 주사기 래칭 기구가 피벗하도록 한다.

주사기 유지 기구(150)의 각각의 주사기 래칭 요소(155)는 또한 그 원위 단부에 래칭 후크(latching hooks)(170)를 포함한다. 주사기 래칭 요소(155)의 래칭 후크(170)는 주사기가 피펫(5)의 원위 단부에 삽입될 때 주사기 모세관의 주사기 유지 요소와 맞물리도록 설계된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 피펫(5)의 구성과 주사기(600)에 대하여, 주사기 래칭 요소(155)의 래칭 후크(170)는 주사기 모세관(605) 상의 주사기 유지 요소(620)와 (예를 들어, 하부면(640)을 따라) 맞물리도록 설계된다.

주사기 유지 기구(150)가 주사기(600)의 모세관을 피펫(5)에 고정하고 모세관을 그에 대해 정지 위치에 유지하는 동안, 주사기 피스톤 파지 기구(200)는 주사기 피스톤(625)의 헤드(630)와 맞물리고 해제 가능하게 유지한다. 이를 위해, 주사기 피스톤 파지 기구(200)는 실질적으로 피스톤 캐리지(100) 내에 위치되는 피스톤 캐리어(205)를 포함한다. 도 14A 내지 도 14C에 도시된 바와 같이, 적어도 피스톤 캐리어(205)의 내부 형상은 주사기 피스톤 헤드(630)의 외부 형상과 실질적으로 같을 수 있다. 예시적인 피스톤 캐리어(205)는 피스톤 헤드 유지 립(a piston head retention lip)(210)을 갖는 원위에 위치된 작동 칼라(an actuation collar)(285), 및 후술하는 바와 같이, 예시적인 주사기 배출 기구의 피스톤 헤드 해제 요소(305)에 의해 피스톤 캐리어의 벽을 통해 피스톤 헤드(630)의 아암(630a, 630b)으로의 접근을 허용하는 복수의 방사상으로 이격된 애퍼처(apertures)(215)를 더 포함한다.

복수의 이격된 피스톤 헤드 해제 요소 가이드들(220)이 피스톤 캐리어(205)의 작동 칼라(285)로부터 횡방향 외측으로 연장된다. 관찰되는 바와 같이(도 17A-17B 및 21A-21E 또한 참조), 각 피스톤 헤드 해제 요소 가이드(220)의 내향면(220a)은 주사기 배출 동작 동안 피스톤 헤드 해제 요소(305) 중 대응하는 하나의 원위 부분의 이동을 지시하는 경사진(캠형) 형상을 갖는다. 각각의 피스톤 헤드 해제 요소 가이드(220)의 외향 표면(220b)은 내부 하우징(35) 내에서 피스톤 캐리어(205)의 축방향 이동을 용이하게 할 수 있고, 및/또는 피스톤 캐리어를 회전 구속하는 기능을 할 수 있다.

피스톤 캐리어(205)의 근위 단부(205a)는 분배 솔레노이드 어셈블리(250)의 아마츄어 샤프트(265)의 원위 단부에 피스톤 캐리어의 결합을 용이하게 하도록 구성되어 있다. 따라서 조립된 피펫(5)에서, 피스톤 캐리어(205)는 모터 구동 어셈블리(40)에 의해 피스톤 캐리지(100)와 함께 왕복 이동 가능하고, 또한 분배 솔레노이드 어셈블리(250)에 의해 피스톤 캐리지 내에서 독립적으로 왕복 이동 가능하다.

피스톤 캐리어(205)의 작동에 대한 더 나은 이해는 도 15A-15B의 분해도를 참조하여 얻어질 수 있다. 도 15A는 피스톤 헤드(630)가 도 13 및 도 14A-14C의 피스톤 캐리어(205) 내로 삽입된 예시적인 주사기(600)를 도시하는데, 예시적인 주사기 배출 기구의 피스톤 헤드 해제 요소들(305)이 피스톤 캐리어의 애퍼처(215)에 피벗 가능하게 위치되어 있다. 피스톤 헤드(630)는 바람직하게는 피스톤 캐리어의 내부에 꼭 맞게 끼워져 안착되고, 관찰될 수 있는 바와 같이, 피스톤 헤드 아암들(630a, 630b)의 원위 단부들이 피스톤 캐리어(205)에서 피스톤 헤드 유지 립(210)과 맞물림으로써 피스톤 캐리어로부터 피스톤 헤드(630)의 후퇴를 방지한다. 결과적으로, 피스톤 헤드(630)는 피스톤 캐리어(205)에 의해 단단히 파지되고, 주사기(600)의 피스톤(625)이 피스톤 캐리어의 임의의 축방향 이동과 함께 축방향으로 이동하는 것이 보장된다.

이제 도 16-17B를 참조하면, 예시적인 주사기(600)를 예시적인 피펫(5)에 삽입하는 프로세스를 관찰할 수 있다. 도 16은 피펫(5)의 원위 단부 아래에 위치하며 실질적으로 축방향으로 함께 정렬된 주사기(600)를 보여준다. 화살표는 피펫(5)를 향한 주사기(600)의 맞물림 이동 방향을 나타낸다.

도 17A에서, 주사기(600)가 피펫(5)에 부분적으로 삽입되었다. 주사기(600)을 삽입하는 동안, 주사기 피스톤(625)의 피스톤 헤드(630)은 주사기 피스톤 파지 기구(200)의 피스톤 캐리어(205)와 맞물리기 시작한다. 주사기 삽입 프로세스 동안, 피스톤 헤드(630)의 피스톤 헤드 아암(630a, 630b)이, 작동 칼라(285)의 원위 개구(290)에 의해 형성된 벽과의 접촉을 통해 내측으로 압축(즉, 내향 탄성 변형을 겪는다)되는 것을 도 17A에서 관찰할 수 있다. 피스톤 헤드 아암(630a, 630b)의 내측 압축은 주사기 피스톤 헤드(630)가 작동 칼라(285)의 원위 개구를 통과하도록 허용한다.

도 17B는 도 17A에 도시된 지점을 넘어 주사기(600)의 근위 단부를 피펫(5)의 원위 단부로 계속 삽입함으로써 발생하는 주사기(600)와 피펫(5)의 부분 맞물림을 묘사한다. 주사기(600)의 이러한 계속적인 삽입은 주사기(600)에 가해진 삽입력 하에서 주사기 래칭 요소들(155)의 원위 단부들이 외측으로 피벗 이동하는 결과를 가져온다. 보다 구체적으로, 주사기(600)가 피펫(5)에 삽입됨에 따라, 결과로 나타난 외향 힘이 주사기 유지 요소(620)에 의해 주사기 래칭 요소들(155)의 원위 단부들에 가해지고, 이 힘은 O-링(160)에 의해 주사기 래칭 요소들에 가해지는 내향 힘을 극복하기에 충분하다.

주사기(600)을 피펫(5)에 계속 삽입함에 따라, 주사기 모세관(605)의 주사기 유지 요소(620)의 근위(상부) 면이, 피펫(5) 내에 유지된 하나 이상의 스프링들(300)과 인접 접촉하게 된다. 도 17B에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 주사기 유지 요소(620)의 근위(상부) 면과 스프링(들)(300) 사이의 접촉 지점에서, 주사기 유지 요소(620)는 바람직하게 주사기 래칭 요소들(155)의 래칭 후크들(170)을 지나 이동하고(비록 상기 스프링(들)의 약간의 압축은 대안적으로 상기 지점에 도달하도록 요구될 수 있지만), 이는 주사기 래칭 요소들(155)이 O-링(160)의 수축력에 의해 정상 폐쇄 위치로 복귀되도록 허용한다. 주사기 래칭 요소들(155)이 정상 폐쇄 위치들로 복귀 시(도 18-19 또한 참조), 각 주사기 래칭 요소 후크(170)의 편평면(175)이 주사기 유지 요소(620)의 하부면(640) 위에 놓여 맞물리는 반면, 각각의 주사기 래칭 요소(155)의 내향 표면(180)은 바람직하게 O-링(160)의 수축 스프링력에 의해 주사기 유지 요소의 원주방향 에지(635)에 대해 눌려진다. 이에 의해 주사기 모세관(605)이 피펫(5)에 대하여 트랩되고(trapped) 해제 가능하게 로크되어(locked), 주사기 모세관이 또한 피펫에 대해 정지 위치에 단단히 유지된다.

도 17B에 도시되고 및 위에서 설명한 바와 같이, 주사기(600)를 피펫(5)에 해제 가능하게 로크한 후, 주사기에 대한 삽입력의 지속적인 적용은 피펫으로 주사기의 약간이지만 추가적인 근위 방향 이동을 가져온다. 주사기(600)의 이러한 추가적인 이동은 주사기에 가해지는 삽입력에 의한 피펫의 스프링(들)(300)의 압축으로부터 기인한다.

도 18에 도시된 바와 같이, 주사기(600)이 피펫(5)로의 추가적인 근위 방향 이동은, 주사기의 피스톤 헤드(630)가 피스톤 캐리어 내로 완전히 삽입되게 하는 것을 허용하며, 그 후 피스톤 헤드 아암들(630a, 630b)이 그들의 정상 정지 위치를 향해 탄성적으로 복귀하여, 도 18에 도시된 바와 같이, 피스톤 캐리어의 작동 칼라(285)에 위치한 피스톤 헤드 유지 립(210)과 맞물리게 된다. 작동 칼라(285)와 피스톤 헤드 아암(630, 630b)의 맞물림은 피스톤 캐리어(205) 내에 피스톤 헤드(630)를 유지한다. 피스톤 헤드(630)가 피펫(205)의 이 같은 예시적인 실시 예에서 피스톤 캐리어(205)의 내부에 꼭 맞게 끼워져 안착된다는 것을 도 18에서도 관찰할 수 있다.

도 18-19에서, 주사기(600)는 피펫(5)에 완전히 설치된다. 이 완전히 설치된 위치에서, 주사기(600)는 전술한 바와 같이 피펫(5)에 해제 가능하게 로크되고, 주사기의 피스톤 헤드는 피펫의 주사기 피스톤 파지 기구(200)에 의해 완전히 맞물린다. 주사기(600)는 도시된 상기 완전히 설치된 위치에 일단 배치되면 유체를 흡인 및 분배하는데 사용할 수 있다.

주사기 모세관(605)의 주사기 유지 요소(620)가 피펫의 주사기 유지 기구(150)과 맞물린 위치에 도달한 후 피펫(5)으로의 주사기(600)의 추가적인 삽입을 제공하는 것 외에도, 스프링(들)(300)은 또한 피펫(5)에 주사기(600)의 증가된 유지 고정 및 정지 맞물림을 제공한다. 보다 구체적으로, 주사기(600)을 피펫(5)에 설치하면, 스프링(들)(300)이 주사기 유지 요소(620)의 상부면에 대해 원위 방향의 힘을 가하고, 이것은 주사기 래칭 요소들(155)의 후크들(170)의 편평면들(175)에 대해 주사기 유지 요소의 하부면(640)을 단단히 누른다. 스프링(들)(300)에 의해 가해지는 원위 방향 힘은 또한 피펫(5)의 원위 단부를 향해 피스톤 헤드(630)를 압박(urging)하고, 이것은 피스톤 헤드 아암들(630a, 630b)의 원위 단부들을 피스톤 캐리어(205)의 작동 칼라(285) 부분의 피스톤 헤드 유지 립(210)에 단단히 누른다. 그러므로, 주사기 유지 기구(150)의 주사기 래칭 요소(155)에 대한 주사기 유지 요소(620)의 임의의 가능한 의도하지 않은 이동 및/또는 피스톤 캐리어(205)에 대한 피스톤 헤드(630)의 이동이 스프링(들)(300)에 의해 가해지는 축 방향 힘에 의해 방해되고, 이에 의해 주사기(600)를 피펫(5)에 더욱 고정한다. 스프링(들)(300)은, 예를 들어 제한 없이, 판금 스프링(들)일 수 있다. 다른 유형의 스프링들을 사용할 수도 있다.

양변위 피펫 주사기는 일회용이므로(즉, 연관된 피펫팅 동작 완료 후 폐기되도록 의도되므로), 예시적인 주사기(600)는 피펫(5)으로부터 배출될 수 있어야 한다. 도 20A-20D의 분해 사시도 및 21A-21F(도 13, 15A-15B 및 17A-19 또한 참조)의 단면도의 검토로부터 잘 이해될 수 있는 바와 같이, 피펫(5)에는 이러한 목적을 위한 예시적인 주사기 배출 기구가 제공된다. 일반적으로 말하면, 주사기 배출 기구는 주사기(600)의 주사기 유지 요소(620)를 주사기 유지 기구(150)로부터 분리하고 주사기 피스톤 헤드(630)를 피스톤 캐리어(205)로부터 분리하도록 작동하며, 그 후 주사기는 피펫으로부터 자동으로 배출된다. 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 예시적인 피펫(5)의 주사기 배출 기구는 일반적으로 모터 구동 어셈블리(40) 및 리드 스크류(95), 피스톤 캐리지(100) 및 쐐기형 주사기 래칭 요소 해제 부분들(335), 주사기 래칭 요소들(155), 피스톤 캐리어(205)의 작동 칼라 부분(285) 상의 피스톤 헤드 해제 요소 가이드들(220), 및 복수의 피스톤 헤드 해제 요소들(305)로 구성된다.

도 20A에서 명료성을 위해 피스톤 캐리어(205)가 제거된 것을 제외하고는, 도 20A는 도 15A에 도시된 피스톤 캐리어(205) 내로 삽입된 예시적인 주사기(600)의 피스톤 헤드(630)의 동일한 도면을 본질적으로 제공한다. 도 20A에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 피스톤 헤드가 피스톤 캐리어(205) 내로 삽입될 때, 주사기 배출 기구의 피스톤 헤드 해제 요소들(305)(이들은 도 15A에서 피스톤 캐리어(205)의 애퍼처들(215)과 정렬된 것으로 도시된다)이 주사기 피스톤 헤드(630)의 대향 아암들(630a, 630b) 위에 적어도 부분적으로 놓이도록 구성된다. 예시적인 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 각각은 그 원위 단부에 롤러(310)를 포함할 수 있다. 롤러들(310)은 피스톤 헤드 해제 요소들(305)과 피스톤 캐리어(205)의 각 피스톤 헤드 해제 요소 가이드(220)의 내향 경사면(220a) 사이뿐만 아니라 피스톤 헤드 해제 요소들과 주사기 피스톤 헤드(630)의 아암들(630a, 630b) 사이의 마찰을 감소시키는 기능을 한다. 그러나, 저마찰 재료 등을 사용하는 것과 같은 다른 주사기 배출 기구 실시 예들에서 롤러(310)를 제거하는 것이 가능할 수 있다.

피스톤 헤드 해제 요소들(305)은 핀들(315)에 의해 피스톤 캐리지(100) 내에 피벗 가능하게 고정되어, 피스톤 헤드 해제 요소들의 근위 단부의 내향 이동이 피스톤 헤드 해제 요소들의 원위 단부의 외향 이동을 야기할 것이다. 명료함을 위해 도 20A-20D에는 도시되지 않았지만, 피스톤 헤드 해제 요소들(305)은, O-링(320), 또는 피스톤 헤드 해제 요소들(305)을 둘러싸고 각 피스톤 헤드 해제 요소에 제공된 슬롯(325) 내에 존재하는 다른 유사한 탄성 요소에 의해 정상 개방 위치(예를 들어, 도 13, 16-19, 21A-21B, 22 및 24를 참조)에 유지된다. O-링(320)은, 피스톤 헤드 해제 요소들의 정상 개방 위치가 피스톤 헤드 해제 요소들의 원위 단부들이 압박을 받아 피스톤 캐리어(205)로부터 떨어지는 위치가 되도록, 각 피스톤 헤드 해제 요소(305)의 근위 단부에 대해 내향 힘을 가한다.

예시적인 주사기 배출 동작이 도 21A-21F에 도시되어 있다. 주사기 배출 작동 동안, 피스톤 캐리어(205)는 하드 스톱(hard stop)(225)에 대해 배치되고 모터 구동 어셈블리(40)는 일부 사전 규정된 거리의 피스톤 캐리지(100)의 원위 방향 이동을 일으키도록 명령된다. 피펫(5)의 이 예시적인 실시 예에서, 피스톤 캐리지는 주사기 배출 동작 동안 원위 방향으로 약 3.25mm 이동되지만 이 거리는 다른 실시 예들에서는 다를 수 있다.

피스톤 캐리어(205)는 하드 스톱(225)에 대항할 때 추가의 원위 방향 축 이동에 대해 구속되기 때문에, 피스톤 캐리지(100)의 전술한 원위 방향 축 변위는, 피스톤 캐리지(100)에 피봇 가능하게 결합된 피스톤 헤드 해제 요소들(305) 뿐만 아니라, 주사기 래칭 요소 해제 부분들(335)의 원위 방향의 축방향 변위를 야기할 것이다.

도 21A를 참조하면, 피스톤 캐리지(100)가 원위로 이동함에 따라, 주사기 래칭 요소들(155)와 정렬되도록 구성되고 주사기 래칭 요소들과 피스톤 캐리어(205) 사이의 공간에서 이동하도록 위치된 피스톤 캐리지의 주사기 래칭 요소 해제 부분들(335)이 주사기 래칭 요소들의 근위 단부들과 접촉하기 시작하는 것을 관찰할 수 있다. 유사하게, 피스톤 캐리지(100)의 원위 이동은 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 롤러들(310)과 피스톤 캐리어(205)의 작동 칼라(285)와 연관된 각 피스톤 헤드 해제 요소 가이드(220)의 내향 경사면(220a) 사이의 접촉을 생성한다.

도 21B는, 피스톤 캐리지(100)의 계속되는 원위 이동이 결국 쐐기형 주사기 래칭 요소 해제 부분들(335)과 주사기 래칭 요소들(155)의 근위 단부들 사이에 충분한 접촉을 초래하여, 주사기 래칭 요소들의 원위 단부들이 장착 핀들(185)에 대해 그리고 O-링(160)의 반대 수축력과 스프링(들)(300)의 축방향 힘에 대항하여 외측으로 피벗하게 하는 것을 예시한다. 나타낸 바와 같이, 주사기 래칭 요소들(155)의 이 같은 피벗 이동은, 래칭 후크들(170)이 주사기(600)의 주사기 유지 요소(620)(도 20D에도 표시됨)로부터 분리되게 하여, 이에 의해 주사기 유지 요소와 주사기 모세관(605)을 피펫(5)과의 유지 맞물림으로부터 해제한다.

이제 도 21C-21E를 참조하면, 피스톤 캐리지(100)의 추가적인 원위 이동으로 인해 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 롤러들(310)이 피스톤 캐리어 작동 칼라(285)의 상기 대응하여 정렬된 피스톤 헤드 해제 요소 가이드들(220)의 경사면(220a)을 따르게 한다는 것이 더욱 관찰될 수 있다. 그 결과, 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 원위 단부들이 피스톤 캐리어(205)를 향해 내측으로 피벗된다. 도 21D-21E에 도시된 바와 같이, 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 원위 단부들의 이러한 내측 이동은 그에 부착된 롤러들(310)이 내부의 애퍼처(215)을 통해 피스톤 캐리어(205)로 들어가 주사기 피스톤 헤드(630)의 대향 아암들(630a, 630b)과 접척하여 내측으로 압축(변형)하기 시작하게 한다.

도 21E에 도시된 바와 같이, 피스톤 헤드 해제 요소(305)에 의해 생성된 주사기 피스톤 헤드 아암(630a, 630b)의 내측 변형량은 결국, 피스톤 캐리어(205)의 작동 칼라(285)에서 피스톤 헤드 유지 립(210)으로부터 상기 아암들을 분리(맞물림 해제)하기에 충분하다. 주사기 피스톤 헤드 아암들(630a, 630b)의 맞물림 해제는 피스톤 헤드(630)를 피스톤 캐리어(205)로부터 해제하고 주사기 피스톤 헤드(630)가 그 후 피스톤 캐리어의 원위 개구(290)를 통해 근위에서 원위 방향으로 후퇴되도록 허용한다.

피스톤 헤드 아암들(630a, 630b)이 피스톤 캐리어(100)의 하향 이동 동안 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 원위 단부들에 의해 내측으로 압축됨에 따라, 각 피스톤 헤드 해제 요소의 근위에 위치된 배출 탭(an ejection tab)(340)은 동시에 상기 피스톤 헤드(630)의 상부에 원위 방향의 (배출하는) 힘을 가한다. 상기 원위 방향의 힘은 피스톤 헤드(630)와 모세관(605)의 유사한 변위를 초래하고, 또한 피스톤 헤드 아암들(630a, 630b)의 자유 단부들이 피스톤 캐리어(205)의 원위 개구(290)에 진입하게 한다.

위에 설명된 바와 같이 위치된 주사기 요소들로, 전체 주사기(600)가 피펫(5)으로부터 배출될 수 있다. 이 예시적인 실시 예에서, 주사기(600)의 실제 배출은, 먼저 피스톤 캐리지(100)(도 21F 참조)을 홈 위치로 다시 후퇴시킴으로써 발생하고, 이 후퇴 이동은 피스톤 헤드 아암(630a, 630b)이 배출 동안 피스톤 헤드 해제 요소(305)의 롤러들(310)을 치우도록 허용한다. 그 후 물리적인 배출은 스프링(들)(300)에 의해 주사기 유지 요소(620)에 가해지는 축방향 힘과 결합된 중력의 결과로 자동으로 발생할 수 있으며, 및/또는 주사기(600)은 사용자에 의해 피펫(5)으로부터 제거될 수 있다. 피스톤 캐리지(100)의 복귀 이동과 마찬가지로 배출 운동은 피펫 컨트롤러(90)의 배출 동작 프로그램 명령에 따라 자동으로 발생할 수 있다.

이제 예시적인 피펫(5)의 다양한 상태들과 동작들이 도 22-24에 관하여 기술될 것이다. 도 22는 예시적인 피펫(5)의 홈 위치를 나타낸다. 홈 위치에서, 피스톤 캐리어(205)의 원위 단부는 본질적으로 하드 스톱(225)에 대해 존재한다. 여기에서 하드 스톱에 "대해" 존재한다는 것은 하드 스톱과 피스톤 캐리어 사이에 최소의 어셈블리 클리어런스(a minimal assembly clearance, 최소 조립체 틈)가 존재하는 것을 허용한다는 의미로 이해한다. 유사하게, 피펫(5)의 홈 위치에서, 분배 솔레노이드 어셈블리(250)의 아마츄어(260)는, 상기 보어(270)의 바닥 벽에 대해 그의 원위 하드 스톱에 있고 분배 솔레노이드 어셈블리의 코일(260)은 에너지가 공급되지 않는다. 피펫(5)의 홈 위치에서, 피스톤 캐리지(100)은, 주사기가 피펫(5)에 삽입될 때 롤러들과 피스톤 헤드(630) 사이에 의도하지 않은 간섭이 없도록, 피스톤 캐리어(205)와 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 롤러들(310) 사이에 약간의 갭(a slight gap)(400)이 존재하도록 원위에 위치된다. 피스톤 캐리지가 홈 위치에 있음을 컨트롤러(90)에 나타내기 위한 홈 위치 센서(405)가 제공될 수 있다.

도 2의 예시적인 피펫(5) 및 주사기(600) 어셈블리의 사용을 통한 예시적인 피펫의 흡인 기능이 도 23A-23B에 나타나 있다. 도. 23A는 바로 위에서 설명한 것처럼 홈 위치에 있는 예시적인 피펫(5)를 보여준다. 피펫(5)이 주사기(600)가 거기에 설치되어 홈 위치에 있을 때, 주사기 피스톤(625)의 피스톤 헤드(630)가 피펫의 피스톤 캐리어(205)와 맞물려 있지만, (피스톤 헤드와 피스톤 캐리어를 맞물기 위해 필요한 임의의 축 이동을 지나) 피스톤은 아직 피펫의 근위 단부쪽으로 의도적으로 이동되어 있지 않다. 결과적으로, 피스톤(625)은 여전히 실질적으로 주사기 모세관(605)의 원위 내부에 대해 존재한다

도 23B의 피펫 어셈블리는 분배할 준비가 되었거나 또는 완전히 흡인된 위치에 있는 것을 묘사한다. 즉, 피펫(5)이 관심 유체의 전체 주사기 볼륨이 주사기(600) 내로 당겨지는 흡인 기능을 수행한 것을 나타낸다. 전체 주사기 볼륨의 액체보다 적게 흡인하는 것도 가능하다. 유체를 흡인하기 위해, 주사기(600)의 팁(610)이 유체에 배치되고 흡인 프로그램이 피펫의 사용자 인터페이스 부(15)을 통해 개시되거나 사용자가 액추에이터를 조작하여 모터 구동 어셈블리(40)의 모터(45)에 동력을 공급하고, 피스톤 캐리지(100) 및 거기에 결합된 관련 구성요소들을 피펫(5)의 근위 단부를 향해 원하는 거리만큼 구동한다. 피스톤 캐리지(100)의 근위 방향 축 이동은, 솔레노이드 몸체(260)의 유사한 이동을 생성하고, 결국, 이것은 아마츄어(260)와 아마츄어 샤프트(265)에 부착된 피스톤 캐리어(205)의 유사한 이동을 생성한다. 주사기 피스톤(625)의 헤드(630)가 피스톤 캐리어(205)와 맞물리므로, 주사기 피스톤이 또한 주사기 모세관(610) 내에서 같은 거리만큼 근위 방향으로 이동되고, 이것은 관심 유체를 비워진 모세관으로 끌어들인다.

예시적인 피펫(5)이 도 23B에 표시된 것과 같은 완전히 흡인된 위치에 있을 때, 피펫 구성 요소들 중 다양한 것들은 피펫이 홈 위치에 있을 때와 같이 다른 구성 요소들에 대해 여전히 동일한 위치에 있을 것이다. 예를 들어, 분배 솔레노이드 어셈블리(250)의 아마츄어(260)는 보어(270)의 바닥 벽에 대해 그의 원위 하드 스톱(275)에 남아 있고 분배 솔레노이드 어셈블리의 코일(260)은 동력이 제공되지 않는다. 마찬가지로, 피스톤 캐리어(205)와 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 롤러들(310) 사이의 갭(400)은 피펫(5)이 흡인된 위치에 있을 때 또한 유지된다.

분배 동작 중 다양한 피펫 구성 요소들의 작용이 도 23B 및 24를 참조하여 설명된다. 피펫(5)의 분배 구성요소들이 분배 동작 동안 활성화되는 특정 방식은 선택된 분배 볼륨에 의존한다. 즉, 적은 볼륨 분배는 솔레노이드 어셈블리(250)를 이용하여 바람직하게 수행되고, 큰 볼륨 분배는 모터 구동 어셈블리(40) 단독 또는 모터 구동 어셈블리(40)와 솔레노이드 어셈블리(250)를 조합하여 바람직하게 수행된다.

솔레노이드 어셈블리(250) 단독으로 분배될 수 있는 유체의 최대 볼륨은, 피스톤 캐리지(100)가 주사기(600)로부터 의도하지 않은 유체 분배를 일으키기 전에 완전히 흡인된 위치로부터 피펫(5)의 원위 단부를 향해 이동될 수 있는 최대 거리에 의해 결국 결정되는, 솔레노이드 아마츄어(260)의 최대 스트로크에 의존하기 때문에, 적은 분배 볼륨과 큰 분배 볼륨 사이의 묘사는 서로 다른 피펫 실시 예들에 따라 달라질 수 있다. 예시의 목적을 위해 및 제한없이, 의도하지 않은 분배를 일으키지 않고 생성될 수 있는 최대 피스톤 캐리지 변위는 피펫(5)의 이 예시적인 실시 예에서 0.5 mm이다.

솔레노이드 몸체(255)가 피스톤 캐리지(100)에 접속되어 있기 때문에, 솔레노이드 몸체는 피스톤 캐리지와 유사한 이동들 중에 피펫(5)의 원위 단부를 향해 이동한다. 그러나, 솔레노이드의 아마츄어(260)는 솔레노이드 몸체(255)의 보어 내에서 자유롭게 부유하므로, 솔레노이드 아마츄어도 아마츄어 샤프트(265)에 의해 피스톤 캐리어(205)에 결합되기 때문에, 그리고 피스톤 캐리어가 주사기 피스톤(670)에 대해 미는 주사기(600) 내 흡인된 유체의 압력에 의해 피펫(5)의 근위 단부를 향해 바이어스되기 때문에, 솔레노이드 아마츄어는 현재 위치에 유지되고 앞서 언급한 피스톤 캐리지의 이동 동안 피스톤 캐리지 및 솔레노이드 몸체와 함께 이동하지 않는다. 이것은, 아마츄어(260)의 원위 면(260b)과 솔레노이드 몸체(255)의 보어(270)의 바닥 벽 사이에, 앞서 언급한 피스톤 캐리지(100)의 원위 이동에 같은 정도의 거리(이 예에서는 0.5 mm까지)의 솔레노이드 스트로크 갭(a solenoid stroke gap)(280)을 생성한다. 이 솔레노이드 스트로크 갭(280)은 솔레노이드 아마츄어(260)의 최대 스트로크이고, 이와 같이 피펫(5)의 이 예시적인 실시 예에서 또한 0.5 mm이다.

솔레노이드 아마츄어(260)의 0.5 mm 최대 스트로크는 피펫에 설치된 주어진 주사기의 총 볼륨의 약 0.01(1%)의 대응하는 분배 볼륨을 초래한다. 결과적으로, 이 특정 예에서, 적은 분배 볼륨은 0.1ml 볼륨 주사기(500)의 약 0.001ml 이하, 1.0ml 볼륨 주사기(550)의 약 0.01ml 이하, 10ml 볼륨 주사기(600)의 약 0.1ml 이하, 25ml 볼륨 주사기(650)의 약 0.25ml 이하 및 50ml 볼륨 주사기(700)의 약 0.5ml 이하로 간주될 것이다. 이러한 대략적인 적은 볼륨의 분배 볼륨들보다 큰 분배 볼륨들은 이 특정 예에서 큰 볼륨의 분배 볼륨들로 간주될 것이다. 모터 구동 어셈블리(40)만을 사용하거나 모터 구동 어셈블리(40)를 솔레노이드 어셈블리(250)와 조합하여 사용하는 가장 적은 전달 가능한 분배 볼륨은 일반적으로 솔레노이드 어셈블리만 사용하는 가장 큰 전달 가능한 분배 볼륨과 동일하다(일부 중복이 있을 수 있다).

적은 볼륨 분배 동작의 개시 시, 피펫(5)의 컨트롤러(90)은 모터 구동 어셈블리(40)에게 피스톤 캐리지(100)를 피펫의 원위 단부를 향하여 일정 거리(분배될 상기 선택된 적은 볼륨 분배에 의존하는, 0.5 mm 이하) 이동시키도록 명령한다. 피스톤 캐리지(100)가 이동하는 이 특정 거리는 분배될 상기 선택된 적은 볼륨의 유체에 의존한다. 이 예시적인 피펫(5)에서 최대 피스톤 캐리지(100) 변위 거리 및 결과적인 솔레노이드 아마츄어(260) 스트로크는 0.5 mm이다.

피스톤 캐리지(100)가 적은 볼륨 분배 위치로 이동하고 솔레노이드 어셈블리 내 갭(280)이 결과적으로 생성되면, 컨트롤러(90)는 솔레노이드 몸체(255)에 일시적으로 동력을 공급하며, 이는 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 아마츄어(260)를 피펫(5)의 원위 단부를 향해 그리고 아마츄어 하드 스톱(275)과 멈춤 접촉하도록 빠르고 강하게 발사하는 자기장을 생성한다. 이와 같은 솔레노이드 어셈블리 아마츄어(260)의 빠른 원위 방향 이동은 피스톤 캐리어(205) 및 그와 결합된 주사기 피스톤(625)의 유사한 이동을 생성하고, 이것은 유체와 주사기 모세관의 내벽 표면 사이의 임의의 표면 장력을 이겨내기에 충분한 속도로 주사기(600)의 팁(610)으로부터 선택된 분배 볼륨의 유체가 분사되게 하고, 이에 의해 수용 용기에 주사기 팁(610)을 건드려 떨어낼 필요 없이 마지막 유체 방울이 분배되는 것을 보장한다. 솔레노이드 어셈블리(250)를 발사하여 피스톤 캐리지(100)를 이동시키고 적은 유체 볼륨을 분배하는 프로세스는, 흡인된 볼륨이 완전히 분배될 때까지 또는 원하는 횟수의 분배 동작들이 완료될 때까지 반복될 수 있다.

앞의 설명에서 이해될 수 있는 것처럼, 예시적인 피펫의 맥락에서 큰 볼륨 분배는 간단하게, 솔레노이드 어셈블리만의 작용으로 분배할 수 있는 최대 가능한 유체 볼륨보다 큰 유체 볼륨의 분배이다. 그러므로, 여기에 도시되고 설명된 예시적인 피펫(5) 및 예시적인 주사기(500, 550, 600, 650, 700)과 관련하여, 큰 볼륨 분배는, 약 0.1ml 볼륨 주사기(500)의 약 0.001ml 보다 큰, 1.0ml 볼륨 주사기(550)의 약 0.01ml보다 큰, 10ml 볼륨 주사기(600)의 약 0.1ml보다 큰, 25ml 볼륨 주사기(650)의 약 0.25ml보다 큰, 및 약 50ml 볼륨 주사기(700)의 약 0.5ml보다 큰 볼륨들을 분배하는 것을 포함한다. 단일의 큰 볼륨 분배 동작 중에 분배될 수 있는 최대 볼륨은 주어진 주사기(500, 550, 600, 650, 700)의 전체 볼륨이다.

위에서 언급한 바와 같이, 큰 볼륨 분배의 두 가지 방법이 가능할 수 있다. 제1 방법에 따르면, 모터 구동 어셈블리(40)만을 사용하여 큰 볼륨 분배가 수행되는 반면, 제2 방법에 따르면, 솔레노이드 어셈블리(250)와 함께 조합하여 모터 구동 어셈블리(40)를 사용하여 큰 볼륨 분배가 수행된다. 채용된 큰 볼륨 분배 방법은 피펫의 특정 구성 및 아마도 분배될 유체의 특성들에 의존할 수 있다.

위에서 언급된 큰 볼륨 분배 방법의 제1 방법에 따르면, 큰 유체 볼륨을 분배할 때, 또는 적어도 상기 예시적인 피펫(5)의 전체 큰 볼륨 분배 범위의 일부 볼륨 범위 내에 떨어지는 유체 볼륨을 분배할 때, 솔레노이드 어셈블리(250)로부터의 도움의 필요 없이 분배가 수행될 수 있다는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 큰 유체 볼륨들을 분배할 때, 피스톤 캐리지(100)만의 이동이, 더 큰 직경의 모세관(605)으로부터 훨씬 더 작은 직경의 팁(610)과 오리피스(615)를 통하도록 강제되는 주사기(600) 내의 유체로부터 기인하는 유체 속도에 있어서의 증가와 결합되어, 유체와 주사기 모세관의 내측 벽 표면 사이의 임의의 표면 장력을 극복하기에 충분히 큰 유체 분배 속도를 생성하기에 충분할 수 있고, 이에 의해 수용 용기에 주사기 팁을 건드려 떨어낼 필요 없이 주사기로부터 마지막 한 방울의 유체가 분배되는 것을 보장한다는 것을 알 수 있다.

피스톤 캐리지(100) 단독의 이동에 의한 큰 볼륨 분배는 사용자가 선택한 분배 프로그램, 피펫(5)에 설치된 주사기, 선택된 분배 프로그램과 연관된 분배 볼륨 등에 기초하여 피펫 컨트롤러(90)에 의해 자동으로 지시될 수 있다. 어떤 경우에도, 피스톤 캐리지(100) 이동만에 의한 큰 볼륨 분배 동작의 개시 시, 컨트롤러(90)는 분배될 상기 선택된 큰 볼륨의 유체를 배출하는 데 필요한 피스톤 캐리지의 변위를 결정한다. 모터 구동 어셈블리(40)는, 피스톤 캐리어(205)와 피스톤 헤드 해제 요소들(305)의 롤러들(310) 사이의 갭(400)이 폐쇄될 때까지 리드 스크류(95)와 피스톤 캐리지(100)를 선형 변위시키기 위해 후속적으로 구동 너트(50)를 회전시키고, 이는 피스톤 캐리어(205) 및 이와 함께 맞물린 주사기 피스톤(625)의 유사한 변위를 생성한다. 이와 같이 선택된 큰 유체 볼륨의 분배가 달성된다.

대안적으로, 큰 볼륨 분배는 피스톤 캐리지 이동과 솔레노이드 어셈블리(250)의 발사의 조합에 의해 달성될 수 있다. 제1 큰 볼륨 분배 방법과 마찬가지로, 제2 큰 볼륨 분배 방법은, 사용자가 선택한 분배 프로그램, 피펫(5)에 설치된 주사기, 선택된 분배 프로그램과 연관된 분배 볼륨 등에 기초하여 피펫 컨트롤러(90)에 의해 자동으로 선택될 수 있다. 어쨌든, 제2 큰 볼륨 분배 동작의 개시 시, 컨트롤러(90)는, 분배될 상기 선택된 큰 볼륨의 유체를 배출하는 데 필요한 피스톤 캐리지의 변위를 다시 결정한다. 모터 구동 어셈블리(40)는 이어서 구동 너트(50)를 회전시켜 리드 스크류(95) 및 피스톤 캐리지(100)를 필요한 거리만큼 선형 변위시키며, 이것이 피스톤 캐리어(205) 및 이와 함께 맞물리는 주사기 피스톤(625)의 유사한 변위, 및 주사기로부터 유체의 대응하는 분배를 생성한다.

피스톤 캐리지(100) 이동 및 주사기(600)로부터 유체의 대응하는 분배의 완료 시, 컨트롤러(90)은 솔레노이드 몸체(255)에 일시적으로 동력을 공급하여, 이것이 솔레노이드 어셈블리(250)의 아마츄어(260)을 피펫(5)의 원위 단부를 향해 그리고 아마츄어 하드 스톱(275)과 정지 접촉하도록 발사한다. 솔레노이드 어셈블리 아마츄어(260)의 이러한 신속한 원위 방향의 이동은 피스톤 캐리어(205) 및 주사기 피스톤(625)의 유사한 움직임을 생성하며, 이는 유체와 주사기 모세관(610)의 내측 벽 표면 사이의 표면 장력으로 인한 주사기 팁에 남아 있는 임의의 분배되지 않은 유체를 분배할 것이다. 이와 같이, 분배되도록 의도된 유체 볼륨의 마지막 방울이 실제로 분배되고 주사기 팁(610)에 부주의하게 유지되지 않도록 보장될 수 있다. 큰 볼륨 유체 분배 동작 동안 분배된 유체의 볼륨이 주사기(600) 내 유체의 전체 볼륨보다 적은 경우, 분배 동작이, 원하는 수의 분배 동작들이 완료될 때까지, 유체 볼륨이 소진될 때까지, 또는 나머지 유체 볼륨이 원하는 유체 볼륨의 다른 분배 동작을 수행하기에 불충분할 때까지 반복될 수 있다.

예시적인 피펫(5)을 사용한 분배 동작들은 자동(오토) 모드 또는 수동 모드에서 피펫을 작동하는 선택된 피펫팅 프로그램을 통해 달성될 수 있다. 위에서 간략하게 언급한 바와 같이, 사용자는 피펫(5)의 사용자 인터페이스 부분(15)을 통해 원하는 피펫팅 프로그램에 액세스하고 선택적으로 개시할 수 있다.

자동 모드 분배는 복수의 서로 다른 선택 가능한 분배 절차들을 포함할 수 있다. 이러한 분배 절차의 한 가지 간단한 예는 전체 주사기 볼륨의 유체를 흡인한 다음 한 번의 분배 동작으로 상기 흡인된 유체 볼륨의 전체를 분배하는 것이다.

다른 자동 모드 분배 절차 예에서, 유체의 볼륨이 이전에 설명된 바와 같이 주사기(600) 내로 흡인되고, 이어서, 원하는 수의 분배 동작들이 완료될 때까지, 유체 볼륨이 소진될 때까지, 또는 남은 유체 볼륨이 선택된 유체 볼륨의 다른 분배 동작을 수행하기에 충분하지 않을 때까지 동일 볼륨의 다중 도스로(in multiple doses)로 분배된다. 또 다른 자동 모드 분배 절차 예에서, 유체의 볼륨dl 이전에 설명된 바와 같이 주사기(600) 내로 흡인되고, 이어서, 원하는 수의 분배 동작들이 완료될 때까지, 유체 볼륨이 소진될 때까지, 또는 남은 유체 볼륨이 원하는 유체 볼륨의 다른 분배 동작을 수행하기에 충분하지 않을 때까지 가변 볼륨의 다중 도스로 분배된다. 또 다른 자동 모드 분배 절차 예에서, 유체의 볼륨이 이전에 설명된 바와 같이 주사기(600) 내로 흡인되고, 이어서, 흡인된 볼륨의 일부(예를 들어, 50%)가 분배될 때까지 동일 또는 가변 볼륨의 다중 도스로 분배된다. 이때, 주사기(600) 내 유체의 볼륨을 증가시키기 위한 또 다른 흡인 동작이 수행되고, 다시 분배가 수행된다. 이 프로세스는 원하는 수의 분배 동작들이 완료될 때까지, 유체 볼륨이 소진될 때까지, 또는 남은 유체 볼륨이 선택된 유체 볼륨의 다른 분배 동작을 수행하기에 불충분할 때까지 반복될 수 있다.

위에 설명된 예시적인 자동 모드 분배 절차들 중 임의의 것에서, 유체의 흡인된 볼륨은 설치된 주사기의 전체 유체 볼륨이거나, 또는 일부 더 적은 볼륨일 수 있다. 유체의 분배는 솔레노이드 어셈블리(250) 단독의 발사, 피스톤 캐리지(100) 단독의 이동, 또는 이들의 조합에 의해 달성될 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 사용되는 분배 방법은 피펫 구성(예: 분해능), 설치된 주사기, 원하는 분배 볼륨, 이들의 일부 조합, 및/또는 기타 요인들에 따라 선택될 수 있다.

예시적인 피펫의 자동 모드 하에서 수행할 수 있는 예시적인 절차들의 메뉴에는 적정 절차가 더 포함될 수 있다. 이 기술 분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 예시적인 피펫(5)를 사용하는 적정 절차는 일반적으로 주사기(600) 내로 흡인된 적정제의 일정량을, 지시약(indicator)이 컬러를 변화시키거나, 반응이 중화(neutralization) 상태에 도달했음을 나타내는 일부 다른 관찰 가능한 특성들을 달성할 때까지, 피분석물(analyte)과 상기 지시약의 용기에 첨가하는 것을 포함한다. 중화에 도달하기 위해 피분석물 용액에 첨가될 필요가 있는 적정제의 양은 일반적으로 알려져 있지 않으므로, 적정 프로그램에는 분배된 적정제의 볼륨을 나타내는 적정 볼륨 카운터(a titrated volume counter)가 포함될 수 있다. 이 카운터는 단일 흡입 볼륨의 적정제로부터 다중의 적정 동작들을 허용하도록 재설정할 수 있다.

자동 모드에서 작동하는 피펫(5)의 컨트롤러(90)에 의해서 보다는 수동 모드에서 사용자에 의해 분배 동작이 수행될 수도 있다. 수동 모드에서, 사용자는 주사기(600)로부터 유체의 빠르거나 느린 흡인 및/또는 분배를 생성하기 위해 모터 구동 어셈블리(40)를 작동한다.

예시적인 피펫에는 유체 점도 검출 기능이 제공될 수도 있다. 보다 구체적으로, 관심 유체의 점도는, 적절한 회로(350)(도 5B 참조) 또는 흡인 또는 분배 동작 동안 주사기 모세관에 대해 주사기 피스톤을 이동시키는 데 필요한 증가된 모터 토크로 기인하는 구동 모터에 의한 증가된 전류 소모를 모니터링 및 분석하기 위한 다른 수단을 피펫에 제공하거나; 흡인 또는 분배 동작 동안 주사기 모세관에 대해 주사기 피스톤을 이동시키는 데 필요한 힘을 측정하는 제공된 로드 셀(355)(도 5B 참조)의 사용을 통해하거나; 기계적 스프링에 의하거나; 또는 이 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 다른 기술을 통하거나 하는 등으로 간접적으로 결정될 수 있다.

전류 소모 모니터링 기술(current draw monitoring technique)을 사용할 때 전류 소모 값을 이용하여 유체의 점도를 카테고리화 할 수 있으며, 피펫 컨트롤러는 식별된 유체 점도 카테고리에 기초하여 피펫의 분배 동작 파라미터들을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 관심 유체가 낮은 점도를 갖는 것으로 결정되면, 컨트롤러는 유체 분배 동작 동안 정상적인 분배 설정들을 적용할 수 있다. 관심 유체가 중간 점도를 갖는 것으로 결정되면, 컨트롤러는 구동 모터에 대한 전압을 증가시킬 수 있으며, 또한 낮은 점도의 유체의 분배 동안 정상적으로 흡입을 필요로 하지 않는 앨리쿼트들에 대해 흡입 모드(suck back mode)(주사기 모세관으로 공기를 끌어들이는 리드 스크류의 수축)를 시행할 수 있다. 관심 유체의 점도가 높은 것으로 결정되면, 컨트롤러는 솔레노이드 어셈블리를 비활성화하여 피스톤 캐리지의 이동을 통해서만 분배가 가능하도록 할 수 있으며, 또한 사용자에게 주사기 팁에 액체가 남아 있지 않도록 보장하기 위해 주사기 팁을 건드려 떨어뜨리는 동작(syringe tip touch-off)이 필요하다는 것을 통지할 수 있다.

예시적인 피펫(5)와 같은 예시적인 피펫은 폐기 분배 기능(discard dispense function)을 수행하도록 프로그래밍될 수도 있다. 폐기 분배 기능은 바람직하게는 예시적인 피펫(5)를 사용할 때 피펫팅 프로세스의 일부이고, 컨트롤러(90)에 의해 시행될 수 있다. 일반적으로 말해서, 폐기 분배 기능은 백래시(backlash)를 제거하고, 구동, 솔레노이드 및 전체 시스템에서 제조 및/또는 조립 허용 오차 문제들을 처리하기 위해 동작하며, 또한 주사기 팁의 원위 단부 근처에 갇힌 공기를 제거할 수도 있다. 컨트롤러(90)는 각각의 흡인 동작 후 폐기 분배 기능을 개시하도록 프로그래밍될 수 있다. 폐기 분배 기능은 이전에 주사기 내로 흡인된 모든 유체가 완전히 분배되는 임의의 시간에 개시될 수도 있다. 폐기 분배 볼륨은 동작 중인 액체의 점도와 주사기 구조에 기초하여 변경할 수 있다.

일반적인 본 발명의 개념에 따라 제공될 수 있는 또 다른 가능한 예시적인 피펫 특징은 자동 주사기 식별 기능이다. 예시적인 피펫은 많은 서로 다른 볼륨들의 주사기들과 함께 사용할 수 있기 때문에, 주사기가 피펫에 설치될 때 예시적인 피펫이 주사기 볼륨을 자동으로 식별할 수 있다면 유익할 것이라는 것을 깨닫게 된다. 이러한 능력은 피펫의 컨트롤러가 주어진 주사기 볼륨에 대한 적절한 동작 파라미터들을 자동으로 선택하도록 하여, 설정 프로세스를 단순화하고 사용 중인 주사기의 볼륨을 잘못 식별하는 것과 연관된 동작 오류를 제거할 수 있다.

예시적인 일 실시 예에서, 컬러 코딩(color coding)은 주사기 식별을 위한 메커니즘으로서 사용된다. 보다 구체적으로, 각 주사기 볼륨은 서로 다른 컬러와 연관되며 대응하는 컬러의 영역은 주사기 상에 위치된다.

도 6A-10B에 예들로서 도시된 예시적인 주사기들(500, 550, 600, 650, 700)를 사용하여. 각각의 주어진 주사기의 볼륨에 대응하는 컬러 밴드(450, 455, 460, 465, 470)가 주사기 유지 요소(520, 570, 620, 680, 730)의 상부 숄더(an upper shoulder)(520a, 570a, 620a, 680a, 730a)를 따라 배치된다. 일부 실시 예들에서, 주어진 주사기의 컬러 밴드는 주사기 유지 요소 둘레에 단지 부분적으로 연장될 수 있는 반면, 다른 실시 예들에서는 컬러 밴드가 주사기 유지 요소의 전체 원주 둘레로 연장될 수 있다. 컬러 코딩은 또한 컬러의 연속적인 패치(a continuous patch of color), 컬러의 이산적인 패치(a discrete patch of color)의 형태로, 또는 제한 없이, 점들이나 분할된 라인들의 집합 등과 같은 임의의 다른 판독 가능한 형태로 제공될 수 있다. 컬러는 또한 주어진 주사기 유지 요소가 만들어지는 재료 내에 몰딩(molding)될 수 있다. 더욱이, 대안적인 실시 예들에서, 컬러 코딩은 주어진 주사기의 주사기 유지 요소 대신에 또는 이에 더하여 주사기 피스톤에 배치될 수 있다.

도 24에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 컬러 센서들(475)이 예시적인 피펫(5)의 원위 단부 내에 있을 수 있고, 및 예시적인 주사기들(500, 550, 600, 650, 700)의 주사기 유지 요소들(520, 570, 620, 680, 730) 상의 컬러 밴드를 이미징하도록 구성 및 위치될 수 있다. 예시적인 주사기(500, 550, 600, 650, 700)을 피펫(5)에 설치할 때, 컬러 센서(들)(475)이 컬러 밴드(450, 455, 460, 465, 470)를 이미징하고 컬러 밴드의 컬러를 나타내는 신호를 피펫 컨트롤러(90)에 전송한다. 컨트롤러(90)는 컬러 센서(들)(475)로부터 수신된 신호를 분석하기 위해 - 예를 들어 컬러 센서(들)(475)을 이용하여 예비적인 및 오프라인 컬러 인식 및 등록 동작의 프로세스를 통하여 - 적절한 데이터(예: 룩업 테이블(a lookup table) 등)를 제공받아 컬러 밴드(450, 455, 460, 465, 470)의 컬러를 식별하고, 따라서 설치된 주사기(500, 550, 600, 650, 700)의 볼륨을 식별한다. 위에서 설명한 바와 같이, 주사기 볼륨이 식별되면, 컨트롤러(90)는 다양한 피펫팅 파라미터들 중 임의 것을 자동으로 설정하고 및/또는 피펫(5)의 사용자에게 주사기 볼륨을 표시하도록 진행할 수 있다.

여기에 제시된 예시적인 피펫 및 주사기 실시 예들에서, 주사기 유지 요소(520, 570, 620, 680, 730)의 상부 숄더(520a, 570a, 620a, 680a, 730a)는 어떤 각도(예를 들어, 유지 요소의 상부면에 대해 30°와 60°사이)로 바람직하게 모따기된다. 주사기 유지 요소(520, 570, 620, 680, 730)의 모따기된 상부 숄더(520a, 570a, 620a, 680a, 730a)는 주사기 유지 요소들을 피펫(5)에 쉽게 삽입할 수 있도록 한다. 추가적으로, 각 주사기 유지 요소들(520a, 570a, 620a, 680a, 730a)의 모따기된 상부 숄더(520a, 570a, 620a, 680a, 730a)는, 컬러 센서(475)의 에미터 부분(an emitter portion)(조명 소스(an illumination source))(480)에 의해 방출된 빛이 어떤 대응하는 각도로 피펫에 장착될 수 있는 컬러 센서(475)의 검출면(485)을 향해 반사될 수 있는 각진 표면을 제공한다. 이러한 모따기된 숄더를 사용하면, 가장 효율적인 프린팅 방법인 수직 패드 프린팅 프로세스(vertical pad printing process)을 이용하여 컬러 밴드가 도포되는 것을 또한 허용한다.

한편, 주사기 유지 요소들(520, 570, 620, 680, 730)의 모따기된 상부 숄더들(520a, 570a, 620a, 680a, 730a) 상의 컬러 코딩을 판독하기 위해 컬러 센서(475)를 사용하는 컬러 감지가 여기에서 예시의 목적으로 도시되고 설명되어 있지만, 예시적인 피펫 실시 예들이 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 제한 없이, 센서(들)이 주사기의 다른 영역들 상의 컬러 코딩, 프린팅 등을 판독하기 위해 대신 위치될 수 있다.

일반적인 발명 개념의 특정 실시 예가 예시의 목적으로 위에서 상세히 설명되었지만, 일반적인 발명 개념의 범위는 이러한 개시에 의해 제한되는 것으로 간주되지 않으며, 뒤따르는 청구범위에 명시된 바와 같은 일반적인 발명 개념의 정신을 벗어나지 않고 변경들이 가능하다.

Claims

전동 휴대용 양변위 피펫으로서, 상기 전동 휴대용 양변위 피펫은:
상기 피펫의 내부 구성 요소들을 수용하도록 구성되고, 주사기를 수용하도록 구성된 원위 단부를 가지는 실질적으로 중공의 몸체;
상기 몸체 내에 위치된 컨트롤러;
상기 몸체 내에 위치되고 상기 컨트롤러로부터 수신된 신호들에 응답하는 모터 구동 어셈블리;
상기 몸체 내에 위치되고, 상기 몸체에 대해 상기 모터 구동 어셈블리에 의해 선형 변위될 수 있도록 상기 모터 구동 어셈블리에 결합된 피스톤 캐리지;
상기 제어기 및 상기 모터 구동 어셈블리와 전기적으로 통신하는 전원;
상기 몸체 내에 위치되고, 주사기 피스톤 헤드를 수용하고 해제 가능하게 유지하도록 구성된 주사기 피스톤 파지 기구;
주사기 모세관과 해제 가능하게 맞물리고 상기 피스톤 캐리지의 대응하는 해제 요소들과 또한 맞물리도록 구성된 복수의 주사기 래칭 요소들을 포함하는 주사기 유지 기구; 및
상기 피스톤 캐리지의 충분한 원위 방향 이동 시 상기 주사기 피스톤 파지 기구로부터 주사기의 피스톤 헤드를 해제하고 상기 주사기 유지 기구로부터 주사기 모세관을 해제하도록 구성된 주사기 배출 기구를 포함하고,
상기 전동 휴대용 양변위 피펫은, 상기 피스톤 캐리지 내에 존재하고 그에 대해 일정량만큼 변위할 수 있는 분배 솔레노이드 어셈블리를 더 포함하고, 상기 분배 솔레노이드 어셈블리는 원위로 연장하는 샤프트를 가지는 선형 변위할 수 있는 아마츄어를 포함하고;
상기 전원은 또한 상기 분배 솔레노이드 어셈블리와 전기적으로 통신하고; 및
상기 주사기 피스톤 파지 기구는 상기 피스톤 캐리지 및 상기 피펫 몸체에 대해 상기 분배 솔레노이드 어셈블리에 의해 선형 왕복할 수 있도록 더 구성되는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항에 있어서,
상기 모터 구동 어셈블리는 구동 모터 및 상기 구동 모터에 결합되고 상기 구동 모터의 회전 시 상기 피펫의 길이 방향 축에 대해 선형 변위할 수 있는 회전 구속된 리드 스크류를 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제2항에 있어서,
상기 리드 스크류는 선형 구속되지만 회전 구속되지 않는 나사형 구동 너트를 통과하고, 상기 구동 모터에 의한 상기 구동 너트의 회전은 상기 리드 스크류의 선형 변위를 생성하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤 캐리지가 상기 피펫 몸체에 대해 회전 구속되고, 상기 피스톤 캐리지의 근위 단부가 상기 리드 스크류의 원위 단부에 결합되어 상기 리드 스크류의 선형 변위가 상기 피스톤 캐리지의 유사 선형 변위를 생성하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분배 솔레노이드 어셈블리는 상기 아마츄어가 부유하는 보어를 갖는 솔레노이드 몸체를 더 포함하고;
상기 보어의 바닥 벽은 상기 아마츄어의 원위 이동에 대한 하드 스톱을 형성하고; 및
상기 아마츄어 샤프트는 상기 보어에서 상기 솔레노이드 몸체의 원위 단부까지 연장되는 개구를 통해 돌출하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주사기 피스톤 파지 기구는, 주사기 피스톤 헤드를 수용하고 해제 가능하게 유지하도록 구성되고 그 근위 단부에서 상기 분배 솔레노이드 어셈블리 아마츄어 샤프트의 원위 단부에 결합되는 실질적으로 중공의 피스톤 캐리어를 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제6항에 있어서,
상기 피스톤 캐리어의 내부가, 상기 피스톤 캐리어에 의해 유지되는 상기 주사기 피스톤 헤드의 형상과 실질적으로 같은 형상인, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤 캐리어의 벽을 통한 액세스를 허용하는 복수의 방사상으로 이격된 애퍼처들, 및 상기 피스톤 캐리어의 외부 원위 단부를 따라 이격되고 상기 애퍼처들과 실질적으로 정렬된 유사한 복수의 피스톤 헤드 해제 요소 가이드들을 더 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제8항에 있어서,
상기 피스톤 캐리어의 상기 애퍼처들과 정렬되는 위치에서 상기 피스톤 캐리지에 피벗 결합된 상기 주사기 배출 기구의 복수의 피스톤 헤드 해제 요소들을 더 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제9항에 있어서,
각 피스톤 헤드 해제 요소의 원위 단부에 장착된 롤러를 더 포함하고, 각 롤러는 상기 피스톤 캐리어의 대응하는 피스톤 헤드 해제 요소 가이드의 내향 경사면과 맞물릴 수 있어, 각각의 피스톤 헤드 해제 요소의 원위 단부가, 상기 피스톤 캐리어에 대한 상기 피스톤 캐리지의 충분한 원위 변위 시, 상기 피스톤 헤드 해제 요소 가이드들에 의해 상기 피스톤 캐리어의 대응하는 애퍼처를 통해 피벗 지향될 수 있는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제9항에 있어서,
각 피스톤 헤드 해제 요소의 원위 단부가 상기 피펫 본체의 중심 축에서 멀어지도록 피벗 바이어스 되도록, 근위 단부 근처에서 상기 피스톤 헤드 해제 요소들에 작용하는 탄성 요소를 더 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제11항에 있어서,
상기 탄성 요소는 O-링인, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몸체의 근위 단부에 위치된 사용자 인터페이스를 더 포함하고, 상기 사용자 인터페이스는 상기 컨트롤러와 전기적으로 통신하고 그에 명령들을 제공하도록 구성된, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 주사기 래칭 요소는, 실질적으로 후크 형상의 원위 단부와, 상기 피스톤 캐리지의 대응하는 해제 요소와 맞물릴 때 근위단의 외향 이동을 유발하도록 형성된 상기 근위단을 가지는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제14항에 있어서,
상기 피스톤 캐리지의 각 해제 요소는 실질적으로 쐐기형이고, 상기 피스톤 캐리지의 원위 방향 변위 시 대응하는 주사기 래칭 요소의 근위 단부와 상기 피펫 몸체의 중심 축 사이의 공간에 들어가도록 위치되는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제14항에 있어서,
각 주사기 래칭 요소의 원위 단부가 상기 피펫 몸체의 중심 축을 향해 피벗 바이어스 되도록, 원위 단부 근처에서 주사기 래칭 요소들에 작용하는 탄성 요소를 더 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제16항에 있어서,
상기 탄성 요소는 O-링인, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주사기 피스톤 파지 기구의 원위 이동에 대한 하드 스톱을 더 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피펫 몸체에 위치되고, 상기 피펫에 설치된 주사기의 유지 요소에 대해 원위 방향 바이어스 힘을 가하도록 위치되는 하나 이상의 스프링들을 더 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피펫 몸체의 원위 단부에 또는 그 근처에 위치된 컬러 센서를 더 포함하고, 상기 컬러 센서는, 상기 주사기가 상기 피펫에 삽입될 때 시야가 주사기의 컬러 코딩을 향해지도록 구성 및 위치되는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제20항에 있어서,
상기 컬러 센서는, 상기 주사기가 상기 피펫에 설치될 때 상기 컬러 코딩을 판독하고; 및 검출된 컬러 데이터를 상기 컨트롤러에 제공하도록 구성되는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제21항에 있어서,
상기 주사기의 컬러 코딩된 부분이 상기 주사기에 고정된 어댑터를 포함하는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제 21항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 컬러 센서로부터 수신된 상기 검출된 컬러 데이터를 이용하여 상기 피펫에 설치된 상기 주사기를 식별하도록 프로그래밍된, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제23항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 식별된 주사기에 기초하여 상기 피펫의 하나 이상의 작동 파라미터들을 자동으로 설정하거나 조정하도록 더 프로그래밍된, 전동 휴대용 양변위 피펫.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피펫에 설치된 주사기로부터 관심 액체의 분배는:
상기 피스톤 캐리지의 원위 방향 선형 변위에 의해 야기된 상기 주사기 피스톤 파지 기구의 원위 방향 선형 변위;
상기 분배 솔레노이드 어셈블리의 원위 방향 선형 변위에 의해 야기된 상기 주사기 피스톤 파지 기구의 원위 방향 선형 변위; 또는
상기 피스톤 캐리지의 원위 방향 선형 변위와 상기 분배 솔레노이드 어셈블리의 원위 방향 선형 변위의 조합에 의해 야기된 상기 주사기 피스톤 파지 기구의 원위 방향 선형 변위에 의해 수행되는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
전동 휴대용 양변위 피펫으로서, 상기 전동 휴대용 양변위 피펫은:
상기 피펫의 내부 구성 요소들을 수용하도록 구성되고, 주사기를 수용하도록 구성된 원위 단부를 가지는 실질적으로 중공의 몸체;
상기 몸체의 근위 단부에 있는 사용자 인터페이스;
상기 사용자 인터페이스와 전기적으로 통신하고 그로부터 수신된 신호들에 응답하는 컨트롤러;
상기 몸체 내에 위치되고 상기 컨트롤러와 전기적으로 통신하는 모터 구동 어셈블리로서, 상기모터구동 어셈블리는, 상기 컨트롤러로부터 수신된 신호들에 응답하고, 구동 모터 및 상기 구동 모터에 결합되고 상기 구동 모터의 회전 시 상기 피펫의 길이 방향 축에 대해 선형 변위할 수 있는 리드 스크류를 포함하는, 상기 모터 구동 어셈블리;
상기 몸체 내에 위치되고 그 근위 단부에서 상기 리드 스크류의 원위 단부에 결합된 피스톤 캐리지로서, 상기 피스톤 캐리지는 상기 리드 스크류와 함께 상기 몸체 내에서 자유롭게 선형 이동하지만 회전 구속되는, 상기 피스톤 캐리지; 및
원위 단부에서 상기 피스톤 캐리지 내에 부분적으로 존재하는 주사기 피스톤 파지 기구로서, 상기 주사기 피스톤 파지 기구는, 주사기 피스톤 헤드를 수용하고 해제 가능하게 유지하도록 구성된 피스톤 캐리어를 포함하는, 상기 주사기 피스톤 파지 기구를 포함하고,
상기 전동 휴대용 양변위 피펫은:
상기 피스톤 캐리지 내에 존재하고 그에 대해 일정량만큼 선형 변위할 수 있는 분배 솔레노이드 어셈블리로서, 상기 분배 솔레노이드 어셈블리는 솔레노이드 몸체 및 상기 솔레노이드 몸체의 보어 내에서 부유하는 아마츄어를 포함하고, 상기 아마츄어는 상기 솔레노이드 몸체에 대해 선형 변위할 수 있고 및 상기 솔레노이드 본체의 개구를 통해 돌출하는 원위 방향으로 연장하는 샤프트를 가지고, 상기 분배 솔레노이드 어셈블리는 상기 주사기 피스톤 파지 기구에 원위 방향의 선형 기계적 충격을 인가하도록 구성된, 상기 분배 솔레노이드 어셈블리;
상기 사용자 인터페이스, 상기 컨트롤러, 상기 모터 구동 어셈블리 및 상기 분배 솔레노이드 어셈블리와 전기적으로 통신하는 전원;
복수의 피벗 가능한 주사기 래칭 요소들을 포함하는 주사기 유지 기구로서, 각각의 주사기 래칭 요소는 주사기 모세관의 유지 요소와 해제 가능하게 맞물리도록 구성된 실질적으로 후크 형상의 원위 단부 및 상기 피스톤 캐리지의 원위 단부를 따라 위치된 대응하는 해제 요소와 측방향 변위 가능하게 맞물리도록 구성된 근위 단부를 가지는, 상기 주사기 유지 기구; 및
상기 주사기 피스톤 파지 기구의 상기 피스톤 캐리지에 피벗 결합되고 상기 피스톤 캐리지의 상기 원위 단부를 따라 위치된 복수의 피스톤 헤드 해제 요소들을 포함하는 주사기 배출 기구로서, 상기 주사기 배출 기구는 상기 모터 구동 어셈블리에 의한 상기 피스톤 캐리지의 충분한 원위 방향 이동 시 상기 주사기 피스톤 파지 기구로부터 주사기의 피스톤 헤드를 해제하고 및 상기 주사기 유지 기구로부터 주사기 모세관을 해제하도록 구성된, 상기 주사기 배출 기구를 더 포함하고,
상기 피스톤 파지 기구는, 상기 피스톤 캐리어가 상기 피스톤 캐리지 및 상기 피펫 몸체에 대해 상기 분배 솔레노이드 어셈블리에 의해 선형 왕복할 수 있도록, 그 근위 단부에서 상기 분배 솔레노이드 어셈블리 아마츄어 샤프트의 원위 단부에 결합되는, 전동 휴대용 양변위 피펫.
전동 휴대용 양변위 피펫으로서, 상기 전동 휴대용 양변위 피펫은:
상기 피펫의 내부 구성 요소들을 수용하도록 구성되고, 주사기를 수용하도록 구성된 원위 단부를 가지는 실질적으로 중공의 몸체;
상기 몸체의 근위 단부에 있는 사용자 인터페이스;
상기 사용자 인터페이스와 전기적으로 통신하고 그로부터 수신된 신호들에 응답하는 컨트롤러;
상기 몸체 내에 위치되고 상기 컨트롤러와 전기적으로 통신하는 모터 구동 어셈블리로서, 상기모터구동 어셈블리는, 상기 컨트롤러로부터 수신된 신호들에 응답하고, 구동 모터 및 상기 구동 모터에 결합되고 상기 구동 모터의 회전 시 상기 피펫의 길이 방향 축에 대해 선형 변위할 수 있는 리드 스크류를 포함하는, 상기 모터 구동 어셈블리;
상기 몸체 내에 위치되고 그 근위 단부에서 상기 리드 스크류의 원위 단부에 결합된 피스톤 캐리지로서, 상기 피스톤 캐리지는 상기 리드 스크류와 함께 상기 몸체 내에서 자유롭게 선형 이동하지만 회전 구속되는, 상기 피스톤 캐리지;
상기 사용자 인터페이스, 상기 컨트롤러, 및 상기 모터 구동 어셈블리와 전기적으로 통신하는 전원을 포함하고,
상기 전동 휴대용 양변위 피펫은:
상기 전원과 전기적으로 통신하고, 상기 피스톤 캐리지 내에 존재하고, 및 그에 대해 일정량만큼 선형 변위할 수 있는 분배 솔레노이드 어셈블리로서, 상기 분배 솔레노이드 어셈블리는 솔레노이드 몸체 및 상기 솔레노이드 몸체의 보어 내에서 부유하는 아마츄어를 포함하고, 상기 아마츄어는 상기 솔레노이드 몸체에 대해 선형 변위할 수 있고 및 상기 솔레노이드 본체의 개구를 통해 돌출하는 원위 방향으로 연장하는 샤프트를 가지고, 상기 분배 솔레노이드 어셈블리는 상기 주사기 피스톤 파지 기구에 원위 방향의 선형 기계적 충격을 인가하도록 구성된, 상기 분배 솔레노이드 어셈블리;
원위 단부에서 상기 피스톤 캐리지 내에 부분적으로 존재하는 주사기 피스톤 파지 기구로서, 상기 주사기 피스톤 파지 기구는, 주사기 피스톤 헤드를 수용하고 해제 가능하게 유지하도록 구성된 내부, 상기 피스톤 캐리어의 벽을 통한 액세스를 허용하는 복수의 이격된 애퍼처들, 및 상기 피스톤 캐리어의 외부 원위 단부를 따라 이격되고 상기 애퍼처들과 실질적으로 정렬된 유사한 복수의 피스톤 헤드 해제 요소 가이드들을 가지는 피스톤 캐리어를 포함하는, 상기 주사기 피스톤 파지 기구;
복수의 내측으로 바이어스된 피벗 가능한 주사기 래칭 요소들을 포함하는 주사기 유지 기구로서, 각각의 주사기 래칭 요소는 주사기 모세관의 유지 요소와 해제 가능하게 맞물리도록 구성된 실질적으로 후크 형상의 원위 단부 및 상기 피스톤 캐리지의 원위 단부를 따라 위치된 대응하는 해제 요소와 측방향 변위 가능하게 맞물리도록 구성된 근위 단부를 가지는, 상기 주사기 유지 기구;
상기 피펫 몸체의 원위 단부에 위치되고, 상기 피펫에 설치된 주사기의 유지 요소에 대해 원위 방향 바이어스 힘을 가하도록 위치되는 하나 이상의 스프링들;
상기 주사기 피스톤 파지 기구의 상기 피스톤 캐리지의 원위 단부를 따라 위치되고 및 상기애퍼처들과 정렬하는 위치들에서 상기 피스톤 캐리지에 피벗 결합된 복수의 외측으로 바이어스된 피스톤 헤드 해제 요소들을 포함하는 주사기 배출 기구로서, 상기 주사기 배출 기구는 상기 모터 구동 어셈블리에 의한 상기 피스톤 캐리지의 충분한 원위 방향 이동 시 상기 주사기 피스톤 파지 기구로부터 주사기의 피스톤 헤드를 해제하고 및 상기 주사기 유지 기구로부터 주사기 모세관을 해제하도록 구성된, 상기 주사기 배출 기구; 및
상기 피펫 몸체의 원위 단부에 또는 그 근처에 위치된 컬러 센서로서, 상기 컬러 센서는, 상기 주사기가 상기 피펫에 설치될 때 주사기 상에 위치된 컬러 코딩을 판독하고 및 검출된 컬러 데이터를 상기 컨트롤러에 제공하도록 구성되고, 상기 검출된 컬러 데이터는 상기 피펫에 설치된 상기 주사기를 식별하도록 상기 컨트롤러에 의해 이용될 수 있는, 상기 컬러 센서를 더 포함하고,
상기 피펫에 설치된 주사기로부터 관심 액체의 분배는:
상기 모터 구동 어셈블리에 의해 생성된 상기 피스톤 캐리지의 원위 방향 선형 변위로 인한 상기 주사기 피스톤 파지 기구의 원위 방향 선형 변위;
상기 분배 솔레노이드 어셈블리의 원위 방향 선형 변위에 의해 야기된 상기 주사기 피스톤 파지 기구의 원위 방향 선형 변위; 또는
상기 모터 구동 어셈블리에 의해 생성된 상기 피스톤 캐리지의 원위 방향 선형 변위와 상기 분배 솔레노이드 어셈블리의 원위 방향 선형 변위의 조합으로 인한 상기 주사기 피스톤 파지 기구의 원위 방향 선형 변위를 통해 수행될 수 있는, 전동 휴대용 양변위 피펫.