WO2023163346A1 - 피스톤 코어 핀 및 이를 포함하는 공기치환 피펫 - Google Patents

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WO2023163346A1
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류기용
이석호
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유한책임회사 세봉
류기용
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    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons

Definitions

  • Figure 4 is a bottom plan view of the piston core pin shown in Figure 3;
  • the volume of the air cushion AC inside the housing 1100 is reduced, so that a relatively more precise amount of liquid sample LS can be dispensed.
  • the piston 2120 is formed to contact the inner surface of the pipette housing, and a hole h is formed therein.
  • the piston 2120 and the hole may have a circular shape, and the hole may be formed in a central portion of the piston.

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Abstract

피스톤 하부의 에에 쿠션의 부피를 감소시킴으로써, 보다 정밀한 양의 액체 시료를 분주할 수 있는 피스톤 코어 핀 및 이를 포함하는 공기치환 피펫이 개시된다. 이러한 피스톤 코어는 피스톤, 피스톤 코어 핀 및 푸셔 로드를 포함한다. 상기 피스톤은 피펫 하우징의 내측면에 접하도록 형성되고, 내측에 홀이 형성된다. 상기 피스톤 코어 핀은 상기 피스톤의 상기 홀과 동일한 형상의 단면이 연장된 막대 형상을 갖도록 형성되고, 하부가 상기 피펫에 지지되며, 공기가 통과할 수 있는 에어 패스가 상기 하부에 형성된다. 상기 푸셔 로드는 상기 피스톤을 상기 피펫 내부에서 움직인다. 이러한 피스톤 코어에 의하면, 피스톤 하부의 에에 쿠션의 부피를 감소시킴으로써, 보다 정밀한 양의 액체 시료를 분주할 수 있다.

Description

피스톤 코어 핀 및 이를 포함하는 공기치환 피펫
본 발명은 피스톤 코어 및 이를 포함하는 공기치환 피펫에 관한 것으로, 보다 상세히 피스톤과 시료 사이의 에어쿠션 체적을 감쇄 시켜 압축률을 작게 하여 시료 정량 분주 효율을 향상시킬 수 있는 피스톤 코어 및 이를 포함하는 공기치환 피펫에 관한 것이다.
화학적, 생물학적 시험을 위해서, 액체 시료를 흡입하고, 토출하는 피펫이 널리 사용된다. 이러한 피펫은 주사기 형태로서, 피스톤의 동작에 의해서, 액체 시료를 흡입하고 토출하는 동작을 수행하게 된다.
일정한 용적의 액체 시료를 정밀한 정량 분주에 사용되는 이러한 피펫은 크게 분류하면, 직접치환 방식과 공기치환 방식으로 크게 분류할 수 있다.
직접 치환 방식은, 피펫 안에 있는 피스톤이 상하로 움직이면서 액체 시료를 흡입, 토출하는 동작을 수행하는 과정에서, 피스톤의 단부가 액체 시료에 직접 접촉하는 방식으로서, 피스톤의 단부와 액체 시료 사이에 에어쿠션이 존재하지 않는다. 이러한 직접 치환 방식은, 상대적으로 정밀한 부피의 시료를 빨아들이고 배출할 수 있으며, 디스펜서의 설정값에 따라 여러 회에 걸쳐 동일한 양의 시료를 반복적으로 배출해 낼 수 있지만, 단일 시료에만 사용이 가능하며, 교차 오염 방지 위해 폐기가 필수적이다. 따라서, 오염여부가 매우 중요한 바이오 시료의 자동화 분주 의료기기에는 피펫 전체를 교체 폐기에는 막대한 폐기물이 생성되게 되며, 비용 또한 크게 소요되는 문제점이 발생된다.
이에 반해서, 공기 치환 방식은, 피펫 안에 있는 피스톤이 상하 움직에 의해 생기는 에어쿠션이 만들어내는 부피의 차이를 이용해 시료를 1회 흡입 후 멀티 포인트 분주하는 방식이다. 즉, 피스톤 단부와 액체 시료 사이에 에어쿠션이 존재하여, 피스톤 단부와 액체 시료의 접촉이 없으며, 피스톤이 압축되거나, 인장될때, 내부의 에어쿠션의 부피 변화에 따른 압력으로 액체 시료를 토출하는 것이다.
이러한 공기 치환 방식은, 1회 사용 후 교차 오염 발생을 예방 차원에서 팁만 다른 시료 작업시 새팁으로 교체 후 사용이 가능해, 자동화 분주 의료기기에 적합하여, 자동화 분주 의료기기에는 대부분 공기 치환 방식 피펫이 사용중에 있다.
그러나, 이러한 공기 치환 방식의 장점에도 불구하고, 공기 치환 방식은 내부 에어쿠션의 압력으로 액체 시료를 흡입 또는 토출하게 되어, 정밀한 양의 토출 및 흡입에는 직접치환 방식에 비해 매우 불리하다.
즉, 액체 시료를 흡입하기 위해서, 피스톤이 당겨지는 경우, 일정 시간이 경과한 후, 액체가 빨려들어가게 되며, 또한, 액체 시료를 토출하기 위해서, 피스톤이 밀려지는 경우, 일정시간 경과 후, 액체 시료가 토출되어, 정밀한 양을 분주하기 어렵다.
그에 따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피펫이 보다 정밀한 양을 분주할 수 있도록 할 수 있는 피스톤 코어를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 이러한 피스톤 코어를 갖는 피펫을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 피스톤 코어는 피스톤, 피스톤 코어 핀 및 푸셔 로드를 포함한다. 상기 피스톤은 피펫 하우징의 내측면에 접하도록 형성되고, 내측에 홀이 형성된다. 상기 피스톤 코어 핀은 상기 피스톤의 상기 홀과 동일한 형상의 단면이 연장된 막대 형상을 갖도록 형성되고, 하부가 상기 피펫에 지지되며, 공기가 통과할 수 있는 에어 패스가 상기 하부에 형성된다. 상기 푸셔 로드는 상기 피스톤을 상기 피펫 하우징 내부에서 움직인다.
일 실시예로서, 평면적으로 볼 때, 상기 피스톤 및 상기 홀은 원형으로서, 상기 홀은 상기 피스톤의 중앙부에 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 푸셔 로드는 상기 피스톤의 외측을 따라서, 다수개 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 푸셔 로드는 실린더 형상으로서, 내측에 상기 홈이 배치되도록 상기 피스톤에 결합될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 피스톤의 측면은, 중앙부가 돌출된 형상을 가질 수 있다.
일 실시예로서, 상기 피스톤의 측면은, 중앙부에 측면 홈이 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 피스톤의 외측면 및 내측면에는 오-링이 부착될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 피스톤 코어 핀의 상기 하부는, 상기 피펫의 단턱에 지지되도록 경사지게 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 에어 패스는, 복수개로 형성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 공기치환 피펫은, 위에서 언급된 어느 하나의 피스톤 코어 및 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 상기 피스톤 코어가 내측에 배치되고, 하부에 단턱부가 형성되어, 두께가 감소된다.
일 실시예로서, 이러한 공기치환 피펫은 상기 하우징의 상기 하부에 탈착 가능하게 체결되어, 액체시료와 접촉하는 팁부를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 피스톤 코어에 의하면, 피스톤 하부의 에에 쿠션의 부피를 감소시킴으로써, 보다 정밀한 양의 액체 시료를 분주할 수 있다.
또한, 피펫 전체를 교체함이 없이, 종래의 피펫에 간단하게 설치함으로써, 기존의 바이오 시료 분주장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 공기치환 피펫을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 의한 피스톤 코어가 장착된 공기치환 피펫을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 도시된 피스톤 코어의 분해사시도이다.
도 4는 도 3에서 도시된 피스톤 코어 핀의 하부 평면도이다.
도 5는 도 3에서 도시된 피스톤의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 6은 도 3에서 도시된 피스톤의 또 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 7은 도 3에서 도시된 피스톤의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 과장하여 도시한 것일 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, A와 B가'연결된다', '결합된다'라는 의미는 A와 B가 직접적으로 연결되거나 결합하는 것 이외에 다른 구성요소 C가 A와 B 사이에 포함되어 A와 B가 연결되거나 결합되는 것을 포함하는 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 또한, 방법 발명에 대한 특허청구범위에서, 각 단계가 명확하게 순서에 구속되지 않는 한, 각 단계들은 그 순서가 서로 바뀔 수도 있다.
또한, 각 실시예들에서 개별적으로 설명된 구성들은, 다른 실시예들에서 적용될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 공기치환 피펫을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 공기치환 피펫(1000)은 하우징(1100), 피스톤(1200) 및 팁부(1300)을 포함한다.
상기 피스톤(1200)이 당겨지는 경우, 상기 하우징(1100) 내부의 에어 쿠션(AC)의 압력이 낮아지게 되어, 상기 팁부(1300)에 접촉하는 액체 시료(LS)가 상기 팁부(1300) 내부로 유입된다. 반대로, 상기 피스톤(1300)이 푸시되는 경우, 하우징(1100) 내부의 에어 쿠션(AC)의 압력이 높아지게 되어, 상기 팁부(1300) 내부의 액체 시료(LS)가 상기 팁부(1300) 외부로 유출된다.
따라서, 상기 공기치환 피펫(1000)의 상기 하우징(1100) 및 상기 피스톤(1200)은 액체 시료(LS)와의 접촉이 차단되며, 액체 시료(LS)와 접촉하는 팁부(1300)만 교체하게 된다.
그러나, 이때, 상기 하우징(1100) 내부의 에어 쿠션(AC)에 의해서, 상기 피스톤(1200)이 일정 부분 당겨지거나 푸시되어도, 액체 시료(LS)가 유입되거나 유출되지 않아서, 정량을 유입하고, 유출하는데 어려움이 발생된다.
이에 반해서, 본 발명은, 상기 하우징(1100) 내부의 에어 쿠션(AC)의 부피를 줄이게 되어, 상대적으로 보다 정밀한 양의 액체 시료(LS)를 분주할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 피스톤 코어 및 이를 장착한 공기치환 피펫을 도 2을 참조하여, 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 의한 피스톤 코어가 장착된 공기치환 피펫을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에서 도시된 피스톤 코어의 분해사시도이고, 도 4는 도 3에서 도시된 피스톤 코어 핀의 하부 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 공기치환 피펫(2000)은, 하우징(1100) 및 피스톤 코어(2100)를 포함한다. 바람직하게 이러한, 공기치환 피펫(2000)은, 팁부(1300)를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징(1100)은 상기 피스톤 코어(2100)가 내측에 배치되고, 하부에 단턱부(SP)가 형성되어, 두께가 감소된다. 예컨대, 상기 하우징(1100)은 원통형상으로 형성될 수 있으며, 하부에 단턱부(SP)에서 지름이 서서히 감소하며, 다시 지름이 줄어든 원통형상으로 형성될 수 있다. 이러한, 하우징(1100)은 그 형상 및 크기에 크게 제한이 없으며, 종래의 피펫 하우징이 적용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 상기 피스톤 코어(2100)는 피스톤(2120), 피스톤 코어 핀(2110) 및 푸셔 로드(2121)를 포함한다.
상기 피스톤(2120)은 하부의 에어쿠션(AC)의 공기가 상부로 흘러가지 못하게 하우징(1100)의 내측벽과 단단히 밀착한다. 이를 위해서, 상기 피스톤(2120)은 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 이와 다르게 도 7에서 도시된 것과 같이, 피스톤(2120)을 강성재질로 형성하고, 주위에 오-링(OR)을 부착할 수도 있다.
상기 피스톤(2120)은 피펫 하우징의 내측면에 접하도록 형성되고, 내측에 홀(h)이 형성된다. 일 실시예로서, 평면적으로 볼 때, 상기 피스톤(2120) 및 상기 홀은 원형으로서, 상기 홀은 상기 피스톤의 중앙부에 형성될 수 있다.
상기 피스톤 코어 핀(2110)은 상기 피스톤(2120)의 상기 홀(h)과 동일한 형상의 단면이 연장된 막대 형상을 갖도록 형성되고, 하부가 상기 하우징(1100)에 지지되며, 공기가 통과할 수 있는 에어 패스(AP)가 상기 하부에 형성된다. 예컨대, 상기 피스톤 코어 핀(2110)은 원통형상의 막대형으로 형성될 수 있으며, 상기 피스톤 코어 핀(2110)의 하단부는 상기 하우징(1100)의 형상에 대응하여, 변경될 수 있다.
예컨대, 상기 하우징(1100)의 단턱부(SP)의 형상에 대응하여, 상기 피스톤 코어 핀(2110)의 하부는 지름이 감소하여, 경사부를 구성할 수 있다. 또한, 상기 경사부에는 도 3 및 4에서 도시된 것과 같이 홈이 형성되어 에어 패스(AP)를 형성할 수 있다. 상기 에어 패스(AP)는 다수개로 형성될 수 있으며, 예컨대, 정다각형의 꼭지점 위치에 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 에어 패스(AP)의 위치 및 형상은 예시적인 것일 뿐, 하우징(1100) 내부, 피스톤(2120) 하부의 에어 쿠션(AC)의 에어가 팁부(1300)로 흘러가도록 형성되는 경우, 특별히 모양 및 갯수는 한정되지 아니한다.
상기 푸셔 로드(2121)는 상기 피스톤(2120)을 상기 하우징(1100) 내부에서 움직인다. 이러한 푸셔 로드(2121)는 외부의 구동모터(도시안됨)와 연결되어, 직선운동 한다.
도 1에서 푸셔 로드(2121)는 피스톤(2120)의 중앙에 한 개 형성되어 있었으나, 본 발명에서는 피스톤(2120)의 중앙부에 홀(h)이 형성되어 있으므로, 피스톤(2120)을 움직이기 위한 푸셔 로드(2121)는 다수개가 서로 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 푸셔 로드(2121)는 상기 피스톤(2120)의 외측을 따라서, 다수개 형성될 수 있다. 도 3에서는 편의상 두 개로 도시되어 있으나, 더 많은 수의 푸셔로드가 형성될 수 있다. 이러한 푸셔로드는 상부에서 서로 연결되어 하나로 구동될 수 있다.
이와 다르게, 상기 푸셔 로드(2121)는 실린더 형상으로서, 내측에 상기 홈이 배치되도록 상기 피스톤(2120)에 결합될 수 있다.
상기 팁부(1300)는, 상기 하우징(1100)의 하부에 탈착 가능하게 체결되어, 액체시료(AS)와 접촉한다. 이러한 팁부(1300)는, 액체시료(AS)와 접촉하므로, 오염을 방지하기 위해, 1회 사용되고, 교체될 수 있다.
도 5는 도 3에서 도시된 피스톤의 다른 실시예를 도시한 측면도이고, 도 6은 도 3에서 도시된 피스톤의 또 다른 실시예를 도시한 측면도이고, 도 7은 도 3에서 도시된 피스톤의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
일 실시예로서, 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(2120)의 측면은, 중앙부가 돌출된 형상을 가질 수 있다. 또한, 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(2120)의 측면은, 중앙부에 측면 홈(SG)이 형성될 수 있다.
이 경우, 피스톤(2120)의 측면이 전체적으로 하우징 내측에 밀착하는 것에 비해서, 움직임이 용이하며, 특히 도 6의 측면 홈(SG)이 형성된 경우, 측면 홈(SG) 상부와 하부가 하우징 내측에 밀착하게 되어, 공기를 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 일 실시예로서, 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(2120)의 외측면 및 내측면에는 오-링(OR)이 부착될 수 있다. 이경우, 피스톤(2120) 몸체는 강성의 재질로 형성될 수 있으며, 오-링(OR)은 탄성의 연성재질로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 피스톤 코어에 의하면, 피스톤 하부의 에에 쿠션의 부피를 감소시킴으로써, 보다 정밀한 양의 액체 시료를 분주할 수 있다.
또한, 피펫 전체를 교체함이 없이, 종래의 피펫에 간단하게 설치함으로써, 기존의 바이오 시료 분주장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 피펫 하우징의 내측면에 접하도록 형성되고, 내측에 홀이 형성된 피스톤;
    상기 피스톤의 상기 홀과 동일한 형상의 단면이 연장된 막대 형상을 갖도록 형성되고, 하부가 상기 피펫에 지지되며, 공기가 통과할 수 있는 에어 패스가 상기 하부에 형성된 피스톤 코어 핀; 및
    상기 피스톤을 상기 피펫 하우징 내부에서 움직이기 위한 푸셔 로드;
    을 포함하는 피스톤 코어.
  2. 제1 항에 있어서,
    평면적으로 볼 때, 상기 피스톤 및 상기 홀은 원형으로서, 상기 홀은 상기 피스톤의 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 푸셔 로드는 상기 피스톤의 외측을 따라서, 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 푸셔 로드는 실린더 형상으로서, 내측에 상기 홈이 배치되도록 상기 피스톤에 결합된 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 피스톤의 측면은, 중앙부가 돌출된 형상인 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 피스톤의 측면은, 중앙부에 측면 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 피스톤의 외측면 및 내측면에는 오-링이 부착된 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 피스톤 코어 핀의 상기 하부는, 상기 피펫의 단턱에 지지되도록 경사진 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 에어 패스는, 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 코어.
  10. 제1 내지 제9 항 중, 어느 한 항에 의한 피스톤 코어; 및
    상기 피스톤 코어가 내측에 배치되고, 하부에 단턱부가 형성되어, 두께가 감소된 하우징;
    을 포함하는 공기치환 피펫.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 하부에 탈착 가능하게 체결되어, 액체시료와 접촉하는 팁부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기치환 피펫.
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