KR20240026901A - 바코드 상의 얼음 형성을 줄이기 위한 시료 튜브 및 랙 - Google Patents

바코드 상의 얼음 형성을 줄이기 위한 시료 튜브 및 랙 Download PDF

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KR20240026901A
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볼판고 베르토라
데이비드 포터
마이사라 아부알쿰보즈
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아젠타 유에스 아이엔씨.
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Abstract

시료 튜브의 저부에 있는 2D 바코드를 고열전도도 재료로 이루어진 벽 내부의 에어 포켓으로 에워쌈으로써 바코드에서의 성에 착상을 방지한다. 벽의 열전도도는 14 W/mK를 초과하며, 바람직하게는 200 W/mK를 초과한다. 벽은 시료 튜브의 저부로부터 연장되는 스커트로서 형성되거나 지지 랙의 일부로 형성될 수 있다. 종래 상황이었다면 2D 바코드 상에 쌓였을 성에가 시료 튜브 및 튜브 안의 결빙된 시료에 의해 차가워진 벽에 모이게 되면서, 바코드에 향하던 습한 공기의 흐름을 편향시킨다.

Description

바코드 상의 얼음 형성을 줄이기 위한 시료 튜브 및 랙
관련 출원
본원은 2021년 5월 3일에 출원된 미국 가출원 번호 제63/201,520호의 우선권을 주장한다. 해당 문헌의 전체 교시 내용을 본원에 참조로 포함한다.
화학적 및 생물학적 시료들의 취급 및 보관은 일반적으로 이송 및 보관 효율성을 위해 시료 및 시약을 개별 시료 튜브에 저장한 후 대형 보관 랙(rack)에 유지하는 작업을 포함한다. 시료 튜브의 직경은 일반적으로 6 내지 26 밀리미터(mm) 범위이다. 전형적으로 시료 튜브는 SBS(Society for Biomolecular Screening) 구성 형식의 산업 표준 랙에 보관된다. 예를 들어, 9 mm 피치의 8x12 어레이 시료 튜브 고정 용기는 96개의 시료 튜브를 수용한다. 마찬가지로, 24개, 48개 또는 384개의 시료 튜브를 담을 수 있는 다른 표준 랙들이 있다. 튜브 랙을 예를 들어 -20℃ 내지 -80℃에 유지되는 대형 자동 보관 시스템에서 동결시킬 수 있다.
개별 튜브 각각에 식별용 바코드가 있을 수 있다. 바코드는 튜브 측면에 제공될 수도 있지만, 단일 이미지로 전체 튜브 랙을 읽을 수 있도록 튜브 하단에 바코드가 제공될 수 있다. 자동 보관 시스템에서는, 로봇 시스템이 바코드가 표시된 개별 튜브를 랙에서 선택하며, 튜브들을 재정렬하거나 튜브들을 다른 랙 또는 다른 위치로 이동시킬 수 있다. 통상 이들 개별 튜브는 픽업 스테이션에서 그리퍼(gripper)에 의해 옮겨진다.
생명과학 산업의 경우, 시료 튜브는 보통 영하 온도에, 일부 경우에는 -80℃이하에 유지된다. 때때로 튜브들을 한 장소에서 다른 장소로 옮기는데, 이러한 수송 작업은 시료 손상을 방지하기 위해 영하 온도에서 수행된다. 이들 튜브를 저온 수송 환경에서 꺼내어 실험실로 옮겨 자동화 저장소에 적재할 준비를 할 때 실내의 습기가 튜브 상에 응축되는 현상이 종종 발생한다. 이러한 응축 현상으로 인해 얼음 결정 형태가 만들어져 튜브 저부의 2D 바코드를 흐리게 하므로, 시료 튜브를 안전한 저장소에 적재할 때 광학 스캐너가 시료 튜브를 등록하는 일을 어렵게 만든다.
도 1a와 도 1b의 사진들에서 볼 수 있듯이, 기존의 장비를 사용한 단시간 내에, 시료 튜브 저부에 인쇄된 바코드의 명암 대비가 현저하게 감소하고 바코드 스캐너로 판독되는 코드의 정확도(심지어 가능성)가 크게 낮아진다. 도 1a는 차가운 시료 튜브의 단부에 있는 바코드가 주변 온도에 처음 노출되었을 때를 나타낸다. 도 1b는 주변 온도에 90초간 노출된 후의 바코드를 나타낸다.
얼음 축적을 줄이고 2D 바코드를 정확하게 판독할 수 있도록 공정을 개선하는 것이 바람직하다.
시료 튜브는, 한쪽 끝이 개방되고 반대쪽 끝의 하단이 막혀 있는 측벽을 포함한다. 하단에 있는 광학적으로 판독 가능한 코드(이를테면, 2D 바코드)는 데이터를 저장하며 시료 튜브 아래에서 판독할 수 있게 되어 있다. 이러한 광학적으로 판독 가능한 코드 주위에는 열전도도가 14 W/mK(와트/미터ㆍ켈빈)를 초과하는 재료로 된 벽이 형성된다. 벽은 광학적으로 판독 가능한 코드 아래의 일정 용적의 공기를 에워싼다. 벽은 상기 일정 용적의 공기로부터의 수분을 결빙시키고, 하단 외부를 가로지르는 대류적 흐름을 차단함으로써, 시료 튜브가 물의 어는점보다 낮은 온도에 있다가 따뜻한 공기에 노출되었을 때, 상기 광학적으로 판독 가능한 코드 상에 생기는 착빙(icing) 현상을 감소시킨다.
시료 튜브의 하단에 있는 광학적으로 판독 가능한 코드 상의 착빙 현상을 방지하는 방법에 의하면, 광학적으로 판독 가능한 코드 주위로 열전도도가 14 W/mK를 초과하는 재료로 된 벽이 시료 튜브의 하단에서 축방향으로 연장된다. 벽은 광학적으로 판독 가능한 코드 아래의 일정 용적의 공기를 에워싸며, 상기 일정 용적의 공기로부터의 수분을 결빙시키고, 하단 외부를 가로지르는 대류적 흐름을 차단함으로써, 시료 튜브가 물의 어는점보다 낮은 온도에 있다가 따뜻한 공기에 노출되었을 때, 상기 광학적으로 판독 가능한 코드 상에 생기는 착빙 현상을 감소시킨다.
벽은 시료 튜브의 하단에서 축방향으로 연장되는 스커트(skirt)일 수 있다. 벽은 시료 튜브의 하단에서 2 mm 이상, 바람직하게는 2 내지 4 mm, 바람직하게는 3 mm 이상 연장될 수 있다. 일반적으로 스커트 길이가 튜브 외경의 15% 이상, 바람직하게는 25% 이상이면 성에가 상당히 감소되므로 15% 내지 30% 범위가 바람직하다. 벽은 100 W/mK 이상, 바람직하게는 200 W/mK 이상의 열전도도를 가질 수 있다. 두께가 적어도 0.05 내지 0.10 mm인 경우, 적어도 1,000 W/K 내지 4,000 W/K의 열전도율이 얻어진다. 벽은 금속을 포함할 수 있다.
대안적으로 상기 방법은 광학적으로 판독 가능한 코드가 하단 표면에서 아래쪽을 향해 있는 종래의 시료 튜브들을 수용할 수 있는 랙을 사용하여 실행될 수 있다. 랙은 저열전도도 재료로 된 프레임을 포함하며, 상기 프레임에는 랙의 위에서 아래로 삽입되는 시료 튜브들을 수용하는 포트들이 제공되어 있다. 고전도도 재료로 이루어진 벽이 하단 끝의 포트에서 아래쪽으로 연장된다. 벽은 광학적으로 판독 가능한 코드 아래의 상당한 용적의 공기를 에워싼다. 벽은 상기 상당한 용적의 공기로부터의 수분을 결빙시키고, 시료 튜브의 하단 외부를 가로지르는 대류적 흐름을 차단함으로써, 시료 튜브가 물의 어는점보다 낮은 온도에 있다가 따뜻한 공기에 노출되었을 때, 상기 광학적으로 판독 가능한 코드 상에 생기는 착빙 현상을 감소시킨다.
벽의 고열전도도는 바람직하게는 랙 본체의 저열전도도보다 적어도 두 자릿수(100배) 더 크다. 바람직하게, 상기 고열전도도는 100 W/mK를 초과하고, 가장 바람직하게는 200W/mK를 초과한다. 벽은 축방향으로 2 내지 4 mm 길이로 연장될 수 있으며, 오버몰딩을 통해 랙 프레임에 형성될 수 있다. 벽은 금속을 포함할 수 있다.
전술한 내용은 첨부된 여러 도면에 나타낸 바와 같이 예시적 실시예들에 대한 더 구체적인 하기 설명으로부터 명백해질 것이며, 이들 도면에서 유사 참조 문자는 다른 도면들 전반에 걸쳐 동일한 부분을 지칭한다. 도면을 반드시 일정한 비율로 표시한 것은 아니며, 대신 실시예들을 설명하는 데 중점을 두었다.
도 1a는 종래 시료 튜브의 저부에 있는 2D 바코드가 주변 온도에 노출되었을 때의 사진이다.
도 1b는 도 1a의 차가운 시료 튜브가 주변 실온에 90초간 노출된 후의 사진이다.
도 2a는 표준 시료 튜브의 측면도이고, 도 2b는 저부에 스커트(단면으로 표시)가 제공된 본 발명에 따른 시료 튜브의 측면도이다.
도 3a는 도 2a의 종래 시료 튜브의 사시도이다.
도 3b는 도 2b의 시료 튜브의 사시도이다.
도 4a는 종래 시료 튜브의 바코드 상에서의 성에 착상 메커니즘을 나타낸다.
도 4b는 도 2b 및 도 3b의 시료 튜브에서의 성에 착상을 최소화하는 메커니즘을 예시한다.
도 4c는 거꾸로 뒤집힌 상태인 종래 시료 튜브의 바코드 상에서의 성에 착상 메커니즘을 예시한다.
도 4d는 거꾸로 뒤집힌 상태인, 도 2b 및 도 3b의 시료 튜브에서의 성에 착상을 최소화하는 메커니즘을 예시한다.
도 5a 내지 도 5i는 종래의 시료 튜브(좌측) 및 본 발명을 구현하는 시료 튜브(우측)의 바코드에서의 일련의 착빙 현상을 20초 간격으로 연속적으로 촬영한 사진들이다.
도 6은 다양한 스커트 재료를 사용한 경우의 시간 경과에 따른 성에 착상 강도를 보여주는 실험 결과를 나타낸다.
도 7a는 회전 방지 특징을 갖는 종래의 시료 튜브의 사시도이다.
도 7b는 본 발명에 따른 스커트를 통해 개량된 회전 방지 특징을 갖는 시료 튜브의 사시도이다.
도 8은 랙 홀더에 배치된, 도 7b의 시료 튜브를 예시한다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예로서 바코드가 시료 튜브의 저부에 오목하게 들어가 있어 바코드 주위의 벽이 노출된 것을 예시하며, 이때 벽에는 고열전도도 재료가 포함되어 있다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예로서, 바코드 주위의 벽이 시료 튜브의 저부에 접착된 디스크에 의해 형성된 것을 예시한다.
도 10은 본 발명에 따라 개량된 랙의 포트 어레이 내부의 튜브 지지 포트를 예시한다.
도 11은 도 10에 예시된 바와 같이 각각이 랙의 립 부분(lip)을 형성하는 링들의 네트워크를 예시한다.
도 12는 도 10에서와 같이 시료 튜브들을 지지하기 위한 립 어레이를 형성하도록 랙에 장착된 개구 시트를 예시한다.
도 13은 다른 랙 실시예의 단면도이다.
도 14는 또 다른 랙 실시예의 단면도이다.
이하 예시적 실시예들을 설명한다.
표면에 얼음이 누적되는 물리적 메커니즘을 분석함으로써 얼음 축적을 줄이는 효과적인 방식을 알아내었다. 차가운 표면과 주변 공기 간의 온도 차이로 인해 공기 흐름(자연 대류 또는 순환)이 발생되며, 이에 따라 습기를 머금은 공기가 표면을 따라 지속적으로 흐르면서, 표면에 수분이 얼음으로 축적된다. 대류로 인한 공기 흐름을 표면에서 차단시키거나 표면과 다른 방향으로 전환시키면, 얼음 축적량을 현저하게 줄일 수 있다.
이를 위해, 바코드가 인쇄되어 있는 표면을 지나 몇 밀리미터 연장되는 스커트를 이용하여 시료 튜브의 단부를 둘러싼다. 이런 식으로, 튜브 저부에 바로 인접한 곳에 드라이 에어 포켓으로 구성된 미기후(micro-climate)를 생성할 수 있다. 이러한 미기후로부터의 습기는 스커트의 내벽에 얼음을 형성함에 따라, 습기가 제거된 튜브의 저부 근처에 작은 공기 방울이 생기며, 바코드에는 얼음이 없으므로 표준 바코드 판독 장비로 바코드를 판독할 수 있게 된다.
도 2a는 캡(22)이 있는 종래의 시료 튜브(20)의 측면도를 나타낸다. 도 2b는 캡(26)이 있는 유사한 시료 튜브(24)이지만 튜브의 저부를 지나 원통형 스커트(28)가 연장되어 있는 개량형 시료 튜브를 예시한다. 튜브의 스커트와 저부(23)가 에어 포켓(25)을 형성한다. 도 3a는 도 2a의 시료 튜브의 사시도이며, 참조번호 27로 표시된 지점에 2D 바코드를 예시하였다. 도 3b는 도 2b의 시료 튜브의 사시도이며, 참조번호 29로 표시된 지점에 2D 바코드를 예시하였다.
전반적으로, 두 가지의 착빙 방지 메커니즘을 발견하였다. 첫째는 스커트의 길이 부분이 물리적 장벽으로서 작용하면서 습한 공기 흐름을 튜브 저부와 다른 방향으로 전환시켜 튜브 저부에 인접한 곳에, 한정된 초기 수분량을 갖는 에어 포켓을 형성하는 것이다. 둘째로, 스커트가 열전달 장치로서 작용하면서 스커트에 모인 물의 열을 전달하여 물을 결빙시키는 것이다. 차가운 스커트에 에어 포켓으로부터 물이 성에 형태로 모이므로, 바코드 가까이의 미기후가 건조된다. 일반적으로 시료 튜브의 벽은 얇은 플라스틱이며, 이러한 벽의 연장부인 스커트는 전도율이 낮다. 그러나, 고열전도도 스커트는 방열판으로서 매우 우수함에 따라, 습기를 응축시키는 데 있어서 플라스틱보다 성능이 뛰어나며 더 건조한 미기후를 제공한다.
도 4a와 도 4b는 도 2a 및 도 3a에 예시한 시료 튜브 상의 수분 결빙을 도 2b 및 도 3b에 예시한 시료 튜브 상의 수분 결빙과 비교하는 도면이다. 도 4a의 종래 시료 튜브의 경우, 습한 공기가 튜브의 측벽과 저부를 지나 흐르고, 해당 공기 중의 수분이 결빙되어 시료 튜브 저부의 참조번호 42로 표시된 지점과 튜브의 측면을 따라 참조번호 44로 표시된 지점에 모인다. 2D 바코드는 일반적으로 참조번호 42로 표시된 지점에 위치하므로 얼음에 가려진다. 도 4b의 개량형 시료 튜브의 경우, 초기에 포켓(25)에 있던 습한 공기 중의 수분이 시료 튜브의 저부(23) 상에 결빙되지만 스커트(28)의 내부 표면 상의 참조번호 47로 표시된 지점에도 모인다. 시료 튜브 주위의 공기 흐름(46)이 스커트(28)에 의해 다른 방향으로 전환되고 정적 에어 포켓은 저부(23)에서 멀어지므로, 포켓 내에는 작은 흐름만 있게 됨으로써, 공기 흐름으로부터의 수분이 주로 시료 튜브(24) 및 슬리브(28)의 외부 표면에 모이게 된다. 초기에 포켓(25)에 있던 소량의 수분 중 일부만이 시료 튜브의 저부(23)에 모이게 됨에 따라, 2D 바코드에 성에가 끼지 않게 된다.
도 4c와 도 4d는 거꾸로 뒤집힌 상태의, 표준 시료 튜브와 개량형 시료 튜브를 나타낸다. 흐름은 여전히 아래쪽을 향한다. 도 4c의 표준 튜브의 경우, 습한 공기가 먼저 튜브(20)의 저부를 지나간 후 튜브(20)의 측면들을 지나가게 되면서 성에가 저부와 측면들(42, 44)에 모인다. 도 4d의 개량형 튜브의 경우에는 공기 포켓(25) 및 스커트(28)에 의해 흐름이 다른 방향으로 전환되어 포켓 내 습한 공기의 흐름이 현저하게 감소됨에 따라 저부(23)에서의 성에 착상이 최소화된다. 다시 말해, 바코드가 위치해 있는 저부(23)에는 소량의 수분만이 모이게 된다.
도 5a 내지 도 5i는 시료 튜브 저부에 있는 2D 바코드 상에 얼음이 형성되는 진행 과정을 보여주는 사진들이다. 각 도면의 좌측이 종래의 시료 튜브이고, 각 도면의 우측이 구리 스커트를 갖춘 개량형 시료 튜브이다. 본 사진들은 0초(도 5a)에서 160초(도 5i)까지 20초 간격으로 촬영되었다. 160초가 지난 종래의 시료 튜브 상에는 성에가 상당히 끼어 있는 반면에, 같은 시점의 개량형 시료 튜브 상에는 성에가 상당히 적다.
성공도는 서로 달랐지만, 여러 가지 스커트 재료 및 크기를 시험하였다. 최상의 결과는 전도성 스커트를 튜브 저부로부터 대략 3 mm 돌출시킨 경우에 얻어졌다. 스커트 재료의 전도도는 물론 튜브 저부로부터의 돌출 크기가 중요한 매개변수들인 것으로 밝혀졌다. 구리 및 알루미늄 테이프 외에 플라스틱 시트, 종이 및 알루미늄 호일로 만들어진 스커트를 시험에 사용하였으며, 열전도도가 100 W/mK를 초과하는 스커트에서 최상의 결과를 얻었다. 열전도도가 더 낮은 금속들, 특히 탄소강을 사용한 경우에도 성공을 거두었다.
열전도도:
구리 401 W/mK,
알루미늄 235 W/mK,
종이 대략 0.05 W/mK,
플라스틱 대략 0.14 W/mK,
탄소강 45 W/mK,
스테인레스강 15 W/mK.
도 5a 내지 도 5i에 나타낸 일련의 이미지를 이미지 처리 알고리즘을 사용하여 처리함으로써 0(검은색) 내지 255(흰색) 범위의 색상에 기반한 출력으로 튜브 저부에서의 평균 얼음 강도를 추정하였다. 튜브 저부에 얼음이 많이 누적될수록 평균 얼음 강도 수치가 높아지며, 그 반대도 마찬가지이다. 도 6에서, 선도들(602)은 표준 튜브 저부에서의 평균 얼음 강도를 나타낸다. 선도들(604, 606, 608)은 종이(604), 플라스틱(606) 및 구리나 알루미늄(608)과 같은 다양한 재료로 이루어진 스커트를 갖춘 개량형 시료 튜브에 대한 평균 얼음 강도를 나타낸다. 시료 튜브가 따뜻해지고 모였던 성에가 없어지므로 4분 후에는 이들 선도가 빠르게 감소한다.
전도율이 낮은 종이 스커트도 종래의 시료 튜브에 비해 성능을 향상시킨다. 플라스틱 시료 튜브의 성형 시 형성할 수 있는 플라스틱 스커트도 개선점을 제공한다. 그러나, 가장 중요한 개선점은 전도도가 높은 구리나 알루미늄 스커트를 사용한 경우에 발견된다. 이러한 고전도도 금속은 열전도율이 높은 열 경로를 제공하여 스커트에 닿는 수분으로부터 성에 형태의 습기를 포획한다. 그 결과, 스커트의 내부 표면은 훨씬 낮은 온도를 유지하며 에어 포켓(25)에 진입하는 수분을 더 효율적으로 포획한다.
아래의 표는 다양한 재료로 이루어진 스커트에 의한 평균 얼음 강도 감소율을 나타낸다.
스커트 부재 유형 최대 평균 얼음 강도
(0 = 검정색, "얼음 없음", 255 = 흰색 "얼음이 많음" 		표준 튜브 대비 얼음 감소율 (%) 시험한 튜브 개수
표준 튜브 116 - 20
구리 테이프 32 72% 10
알루미늄 테이프 31 73% 6
플라스틱 테이프 43 62% 6
종이 테이프 56 51% 6
일반적으로, 열전도도가 100 W/mK보다 큰, 바람직하게는 200 W/mK보다 큰 재료를 스커트의 길이 부분을 따라 제공하는 것이 바람직하다. 14 W/mK를 초과하는 열전도도는 일반 플라스틱보다 그 크기가 두 자릿수 더 크며 사용 가능하다. 후술되는 실시예들에서, 수분을 포획하기 위해 튜브 아래에 에어 포켓을 형성하는 고전도도 벽을 구성하는 재료가 일반적으로 금속, 금속-함유 재료, 또는 금속 코팅인 것으로 설명하였지만, 요구되는 고열전도도를 갖는 다른 재료들도 사용 가능하다.
외경이 12 mm인 튜브의 경우, 1 mm 돌출되는 정도의 작은 스커트도 이로운 효과를 나타내었지만 튜브 저부의 2D 바코드 상의 최대 성에 착상 감소는 3 mm 돌출되는 스커트에서 얻어졌다. 3 mm보다 큰 경우에서는 상당한 개선이 발견되지 않았다. 일반적으로 스커트의 길이는 튜브 길이의 15% 이상, 바람직하게는 25% 이상인 것이 바람직하다. 튜브 길이의 약 25%를 초과한다고 해서 상당한 개선을 나타내지는 않으므로 15% 내지 30%가 바람직하다.
튜브와 스커트가 분리되지 않게 하는, 이를테면 오버몰딩, 압입 연결, 또는 표면에 금속을 증착시키는 방법(예컨대, 무전해 도금, 화염 또는 아크 분무, 진공 금속 증착)을 통해, 튜브 제조 과정에 스커트를 도입할 수 있다. 스커트는 금속-폴리머 복합재료와 같은 적절한 열전달 특성을 갖는 복합재료로 형성될 수 있다.
도 7과 도 8은 본 발명의 대안적 실시예로서, 회전 방지 특징을 갖는 시료 튜브를 예시한다. 도 7a는 캡(71)과 회전 방지 특징을 갖는 종래의 시료 튜브(70)를 예시한다. 시료 튜브의 원통형 벽(70)은 원뿔대형 부분(74)을 통해 더 작은 직경의 저부(72)로 이어지며, 상기 저부에 2D 바코드가 형성된다. 날개판들(76)이 원뿔대형 부분(74)으로부터 방사상으로 뻗어 나와 있다. 이와 상보적인 날개판들이 마련되어 있는 랙 내부에 시료 튜브가 위치되면, 이들 날개판은 캡을 시료 튜브에서 돌려서 열거나 닫을 때 시료 튜브의 회전을 제한하는 역할을 한다.
도 7b는 도 7a의 시료 튜브의 개량형으로서, 본 발명에 따른 스커트를 포함하는 것을 예시한다. 스커트(78)는 날개판(7b)의 전체 길이 및 저부(72)를 지나 연장되어 저부(72) 아래와 날개판 사이의 에어 포켓(79)을 둘러싸게 된다. 이들 에어 포켓은 도 3b의 단일 에어 포켓(25)의 기능을 수행한다.
도 8은 도 7b의 개량형 시료 튜브가 랙의 홀더(81)에 위치된 것을 나타낸다. 홀더(81)에는 시료 튜브가 위에서 아래로 삽입되는 원통형 포트가 있다. 슬리브(78)는 종방향으로 연장되는 일련의 홀더 날개판(82)을 둘러싸는 홀더 내 환형부(80) 안으로 연장된다. 홀더 날개판(82)은 시료 튜브의 원뿔대형 부분(74)을 지지하고 시료 튜브의 날개판(76)과 상호작용하여 회전을 방지한다.
도 9a는 스커트가 시료 튜브의 저부에 직접 성형된 또 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 시료 튜브는 원통형 측벽(90) 및 두께가 증가된 저부(92)를 가지며, 이때 저부의 중앙은 오목하게 들어가 있어(오목홈) 에어 포켓(94)을 형성한다. 오목홈은 원형일 수도 있고, 직사각형 바코드 위의 에어 포켓의 부피를 줄이기 위해 직사각형일 수도 있다. 오목홈의 내벽을 따라 전도율을 개선하고 전술한 고전도도 금속 스커트의 이점을 얻기 위해, 오목홈에 금속을 코팅하거나, 오목홈에서 참조번호 98로 표시된 지점에 구리, 알루미늄 또는 기타 고전도도 금속으로 된 인서트를 제공한다. 코팅 또는 인서트는 전술한 스커트와 동일한 전도율을 얻기에 충분한 두께를 갖는다. 금속 두께는 0.05 내지 0.10 mm가 가장 좋다.
도 9b는 시료 튜브의 저부(93)에 금속 디스크(91)를 부착함으로써 바코드 위에 포켓을 형성한 실시예를 도시한다. 디스크는 예를 들어 고열전도도 접착제에 의해 저부에 접착될 수 있거나, 튜브로부터 분리되지 않도록 오버몰딩 시 포함될 수 있다.
대안적으로는 스커트를 튜브 랙에 통합시킴으로써, 튜브가 랙에 배치되었을 때 튜브 저부에 성에가 형성되는 것을 더욱 제한하도록 한다.
이러한 랙을 도 10a에 예시하였다. 도시된 바와 같이 포트 어레이 중 한 포트에 시료 튜브가 하나씩 수용된다. 시료 튜브(100)는 편평한 저부(101)를 갖는 통상적인 디자인이다. 2D 바코드는 이러한 저부의 표면에 형성된다. 랙(102)은 임의의 구성으로 이루어질 수 있되, 랙의 하단에는 시료 튜브를 수용하는 포트 안으로 방사상으로 연장되는 고전도도 재료(이를테면, 금속)의 링(104)이 구비되어 있다. 따라서 링은 시료 튜브(100)가 안착될 립을 형성한다. 이러한 새로운 배치구성(seating)은 튜브의 저부를 보호하고 고전도도 스커트 역할을 하면서, 바코드 아래에 정적 공기의 에어 포켓(106)을 형성한다. 이 링의 축방향 두께는 위에서 언급한 스커트의 돌출 길이와 동일하거나 가능하게는 더 깊어야 한다. 일반적으로 시료 튜브 랙의 본체는 시료 튜브로의 열 전도를 최소화하기 위해 저전도도 플라스틱(약 0.14 W/mmK)으로 이루어지지만, 금속 립은 립의 내벽(108)과 접촉하는 습기로부터 열을 전도하는 전술한 기능을 수행하여, 에어 포켓(106) 내 습기가 벽(108)에 성에 착상을 일으키도록 최대화함으로써 저부(101)에 있는 바코드 상에서는 성에 착상이 최소화되도록 한다. 바람직하게 립은 축방향 폭이 2 내지 4 mm이고 열전도도가 랙 본체의 열전도도보다 적어도 두 자릿수 더 크며, 바람직하게는 100 W/mK를 초과하고 가장 바람직하게는 200 W/mK를 초과한다.
립을 형성하는 링(104)은 오버몰딩을 통해 도 10에 나타낸 바와 같이 플라스틱 랙에 개별적으로 연결(join)될 수 있다. 대안적으로, 링은 도 11의 평면도에 나타낸 바와 같이 전도성 스트럿(112)의 망 구조에 결합될 수 있다. 링들이 단일 요소로서 함께 연결되어 있고 랙의 하단에 함께 접합(bond)되는 방식이 제조하기가 수월하며, 이들 링은 랙 전체에 열 균일성을 유지하는 역할도 할 수 있다. 대안적으로, 립은 단일 시트(120)에서의 개구(122)로 형성될 수 있으며, 각 개구의 직경은 시트(120) 상에 지지될 각 시료 튜브의 외경보다 작다. 금속 시트(120)는 플라스틱 랙의 하부 표면에 접합될 수 있다.
도 13은 랙의 또 다른 실시예를 도시한다. 랙은 저전도도 재료로 이루어진 저부(131)를 포함하며, 상기 저부에 장착된 저전도도 원통형 구조체(132)에 의해 형성된 포트의 아래에 개구(136)가 형성되어 있다. 각 개구는 포트 내 튜브 저부에 있는 바코드를 볼 수 있을 정도로 충분히 크지만 튜브를 지지할 표면(133)이 남을 만큼 충분히 작기도 하다. 립(134)은 저부 아래로 연장되며, 위에서 논의된 바와 같이 성에 포집을 위해 벽을 형성하는 저전도도 재료(이를테면, 금속)를 지지한다.
도 14는 립(134)이 없다는 점을 제외하면 도 13의 것과 유사한 또 다른 실시예의 랙을 도시한다. 여기서도 마찬가지로, 지지 표면(144)을 남겨 둔 개구(143) 위로, 전도도가 낮은 저부(141) 상의 저전도도 원통형 구조체(142)에 의해 포트가 형성된다. 저부(141)의 하단면에 부착되거나 형성된 링(145)에 의해 고전도도 벽이 형성된다.
모든 실시예에서, 고전도도 재료의 길이는 시료 튜브의 측면을 따라 연장되는 것으로 제한하여, 결빙된 시료를 가열하게 되는 일을 피하도록 한다.
여러 예시적인 실시예를 구체적으로 도시하고 설명하였지만, 당업자는 첨부된 청구범위에 포함된 실시예들의 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항이 다양하게 변경될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (30)

  1. 시료 튜브에 있어서,
    한쪽 끝이 개방되고 반대쪽 끝의 하단이 막혀 있는 측벽;
    하단에 위치하고 데이터를 저장하며 시료 튜브 아래에서 보며 판독할 수 있게 되어 있는 광학적으로 판독 가능한 코드; 및
    상기 광학적으로 판독 가능한 코드 주위에 형성되어 광학적으로 판독 가능한 코드 아래의 일정 용적의 공기를 에워싸는, 열전도도가 14 W/mK를 초과하는 재료로 이루어진 벽
    을 포함하는 시료 튜브.
  2. 제1항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단에서 축방향으로 연장되는 스커트(skirt)인, 시료 튜브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 시료 튜브의 외경의 15 내지 30% 범위의 길이만큼 연장되는, 시료 튜브.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 2 mm 이상 연장되는, 시료 튜브.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 2 내지 4 mm 연장되는, 시료 튜브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽의 내부 표면은 열전도도가 100 W/mK 이상인, 시료 튜브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽의 내부 표면은 열전도도가 200 W/mK 이상인, 시료 튜브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 금속을 포함하는, 시료 튜브.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 시료 튜브의 외경의 15 내지 30% 범위의 길이만큼 연장되는 금속 스커트인, 시료 튜브.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 2 내지 4 mm 연장되는 금속 스커트인, 시료 튜브.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학적으로 판독 가능한 코드는 2차원 바코드인, 시료 튜브.
  12. 시료 튜브의 하단에 있는 광학적으로 판독 가능한 코드 상의 착빙 현상을 방지하는 방법으로서,
    광학적으로 판독 가능한 코드 주위로 열전도도가 14 W/mK를 초과하는 재료로 이루어진 벽을 시료 튜브의 하단으로부터 축방향으로 연장시키는 것을 포함하며, 이때 벽은 광학적으로 판독 가능한 코드 아래의 일정 용적의 공기를 에워싸고, 상기 일정 용적의 공기로부터의 수분을 결빙시키며, 시료 튜브의 하단 외부를 가로지르는 대류적 흐름을 차단함으로써, 시료 튜브가 물의 어는점보다 낮은 온도에 있다가 따뜻한 공기에 노출되었을 때, 상기 광학적으로 판독 가능한 코드 상에 생기는 착빙 현상을 감소시키는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단에서 축방향으로 연장되는 스커트인, 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 시료 튜브의 외경의 15 내지 30% 범위의 길이만큼 연장되는, 방법.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 2 mm 이상 연장되는, 방법.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 2 내지 4 mm 연장되는, 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽의 내부 표면은 열전도도가 100 W/mK 이상인, 방법.
  18. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽의 내부 표면은 열전도도가 200 W/mK 이상인, 방법.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 금속을 포함하는, 방법.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 시료 튜브의 외경의 15 내지 30% 범위의 길이만큼 연장되는 금속 스커트인, 방법.
  21. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 시료 튜브의 하단으로부터 2 내지 4 mm 연장되는 금속 스커트인, 방법
  22. 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학적으로 판독 가능한 코드는 2차원 바코드인, 방법.
  23. 광학적으로 판독 가능한 코드가 하단 표면에서 아래쪽을 향해 있는 시료 튜브들을 수용하기 위한 랙에 있어서,
    랙의 위에서 아래로 삽입되는 시료 튜브들을 수용하는 포트들을 구비하며 저열전도도 재료로 이루어진 프레임; 및
    하단 끝의 포트로부터 아래쪽으로 연장되어 상기 광학적으로 판독 가능한 코드 아래의 상당한 용적의 공기를 에워싸며, 고열전도도 재료로 이루어진 벽들
    을 포함하는 랙.
  24. 제23항에 있어서,
    고열전도도가 저열전도도보다 적어도 두 자릿수 더 큰, 랙.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    고열전도도는 100 W/mK를 초과하는, 랙.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    고열전도도는 200 W/mK를 초과하는, 랙.
  27. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 오버몰딩을 통해 플라스틱 프레임에 형성되는, 랙.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 축방향으로 시료 튜브의 외경의 15 내지 30% 범위의 길이로 연장되는, 랙.
  29. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 2 내지 4 mm의 길이로 연장되는, 랙.
  30. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    벽은 금속을 포함하는, 랙.
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