(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-28
(54)【発明の名称】動力型ポジティブディスプレイスメント式ピペット
(51)【国際特許分類】
B01L 3/02 20060101AFI20221221BHJP
G01N 1/00 20060101ALI20221221BHJP
【ＦＩ】
B01L3/02 D
G01N1/00 101K
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022524098
(86)(22)【出願日】2020-10-26
(85)【翻訳文提出日】2022-06-15
(86)【国際出願番号】 US2020057413
(87)【国際公開番号】W WO2021081525
(87)【国際公開日】2021-04-29
(31)【優先権主張番号】16/664,673
(32)【優先日】2019-10-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502280223
【氏名又は名称】メトラー－トレド・ライニン，エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100067356
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100160004
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 憲雅
(74)【代理人】
【識別番号】100120558
【弁理士】
【氏名又は名称】住吉 勝彦
(74)【代理人】
【識別番号】100148909
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧澤 匡則
(74)【代理人】
【識別番号】100192533
【弁理士】
【氏名又は名称】奈良 如紘
(72)【発明者】
【氏名】ヒル、リチャード
(72)【発明者】
【氏名】マクナル、マイケル
(72)【発明者】
【氏名】グリムウェイド、スティーブン
(72)【発明者】
【氏名】マクファーソン、トーマス・ジェームス
【テーマコード（参考）】
2G052
4G057
【Ｆターム（参考）】
2G052AD06
2G052CA20
2G052HA19
2G052HB04
2G052HC08
4G057AB18
4G057AB37
(57)【要約】
明細書に記載の、手で持てる動力型ポジティブディスプレイスメント式ピペットの例示的な実施形態は、関連するシリンジの保持、識別、および排出のための独自のメカニズムを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
動力型ハンドヘルドポジティブディスプレイスメント式のピペットであって、該ピペットは、該ピペットの内部構成要素を収容するために構築され、シリンジを受け入れるように構成された遠位端を有する実質的に中空の本体と、
前記本体内に設置されたコントローラと、
前記本体内に位置し、前記コントローラから受信した信号に応答する電動駆動アセンブリと、
前記本体内に配置され、前記電動駆動アセンブリに結合されて、前記本体に対して前記電動駆動アセンブリによって線形に変位可能であるピストンキャリッジと、
前記コントローラおよび前記電動駆動アセンブリと電気的に接続される電源と、
前記本体内に配置されたシリンジピストン把持機構であって、シリンジピストンヘッドを受け取り、解放可能に保持するように構成された前記シリンジピストン把持機構と、
シリンジキャピラリーと解放可能に係合するように構成された複数のシリンジラッチ要素であって、前記ピストンキャリッジ上の対応する解放要素とも係合するように構成された前記複数のシリンジラッチ要素を含むシリンジ保持機構と、
前記シリンジキャピラリーを前記シリンジ保持機構から解放するように構成されたシリンジ排出機構であって、前記ピストンキャリッジの十分な遠位方向への移動により、シリンジのピストンヘッドを前記シリンジピストン把持機構から解放するように構成された前記シリンジ排出機構と、
前記ピストンキャリッジ内に存在し、前記ピストンキャリッジに対してある量だけ直線的に変位可能な分注ソレノイドアセンブリであって、遠位に延びるシャフトを有する直線的に変位可能なアーマチュアを含む前記分注ソレノイドアセンブリと、
を備え、
前記電源はさらに、前記分注ソレノイドアセンブリと電気的に接続され、
前記シリンジピストン把持機構は、前記ピストンキャリッジおよび前記本体に対して前記分注ソレノイドアセンブリによって直線的に往復可能に構成される、
ピペット。
【請求項2】
前記電動駆動アセンブリは、駆動モータと、前記駆動モータに結合され、前記駆動モータの回転時に該ピペットの長手方向軸に対して直線的に変位可能な回転拘束されたリードスクリューと、を含む、請求項１に記載のピペット。
【請求項3】
前記リードスクリューは、直線的に拘束されるが回転的に拘束されない同じネジ山の駆動ナットを通過し、前記駆動モータによる前記駆動ナットの回転で前記リードスクリューを直線的に変位させる、請求項２に記載のピペット。
【請求項4】
前記ピストンキャリッジは、前記本体に対して回転不能に拘束され、前記ピストンキャリッジの近位端は、前記リードスクリューの直線変位が前記ピストンキャリッジの直線変位と同じになるように、前記リードスクリューの遠位端に結合される、請求項２または３に記載のピペット。
【請求項5】
前記分注ソレノイドアセンブリは、前記アーマチュアが浮くボアを有するソレノイド本体をさらに備え、前記ボアの底壁は、前記アーマチュアの遠位移動に対するハードストップを形成し、
前記シャフトは、前記ボアから前記ソレノイド本体の遠位端まで伸びる開口部を通って突出する、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のピペット。
【請求項6】
前記シリンジピストン把持機構は、シリンジピストンヘッドを受け取り、解放可能に保持するように構成され、その近位端で前記シャフトの遠位端に結合される実質的に中空のピストンキャリアを、含む、請求項１乃至５の何れか１項に記載のピペット。
【請求項7】
前記ピストンキャリアの内部は、前記ピストンキャリアによって保持される前記シリンジピストンヘッドの形状に実質的に適合する形状である、請求項６に記載のピペット。
【請求項8】
前記ピストンキャリアの壁を通ってアクセスを可能にする、半径方向に間隔をあけて配置された複数の開口と、前記ピストンキャリアの外側遠位端に沿って間隔をあけて配置され、前記開口と実質的に整列した、複数のピストンヘッド解放要素ガイドと、を更に備える、請求項６または７に記載のピペット。
【請求項9】
前記ピストンキャリアの前記開口と整合する位置で前記ピストンキャリッジに枢動可能に結合された、前記シリンジ排出機構の複数のピストンヘッド解放要素を、更に備える、請求項８に記載のピペット。
【請求項10】
各ピストンヘッド解放要素の遠位端に取り付けられたローラーを、更に備え、各ローラーは、前記ピストンキャリア上の対応するピストンヘッド解放要素ガイドの内側に向けられた傾斜面と係合可能であり、各ピストンヘッド解放要素の遠位端は、前記ピストンキャリッジが前記ピストンキャリアに対して十分な遠位に変位する時に、前記ピストンヘッド解放要素ガイドによって前記ピストンキャリアの対応する開口を通って枢動可能に向けられる、請求項９に記載のピペット。
【請求項11】
各ピストンヘッド解放要素の遠位端が前記本体の中心軸から離れるように枢動可能にバイアスされるように、各ピストンヘッド解放要素の近位端の近くで前記ピストンヘッド解放要素に作用する弾性要素を、更に備える、請求項９に記載のピペット。
【請求項12】
前記弾性要素は、Ｏリングである、請求項１１に記載のピペット。
【請求項13】
前記本体の近位端に位置するユーザインターフェースであって、前記コントローラと電気的に通信し、前記コントローラに指示を提供するように構成された前記ユーザインターフェースを、更に備える、請求項１乃至１２の何れか１項に記載のピペット。
【請求項14】
各シリンジラッチ要素は、実質的にフック状の遠位端と、前記ピストンキャリッジ上の対応する解放要素との係合時に近位端の外向きの動きを引き起こすように成形された該近位端と、を有する、請求項１乃至１３の何れか１項に記載のピペット。
【請求項15】
前記ピストンキャリッジ上の各解放要素は、実質的にくさび形であり、前記ピストンキャリッジの遠位方向への変位時に、対応するシリンジラッチ要素の近位端と前記本体の中心軸との間の空間に入るよう配置される、請求項１４に記載のピペット。
【請求項16】
各シリンジラッチ要素の遠位端が前記本体の中心軸に向かって枢動可能にバイアスされるように、各シリンジラッチ要素の遠位端の近くで前記シリンジラッチ要素に作用する弾性要素を、更に備える、請求項１４に記載のピペット。
【請求項17】
請求項１６の前記弾性要素は、Ｏリングである、請求項１６に記載のピペット。
【請求項18】
前記シリンジピストン把持機構の遠位移動に対するハードストップを、更に備える、請求項１乃至１７の何れか１項に記載のピペット。
【請求項19】
前記本体に配置され、前記ピペットに取り付けられたシリンジの保持要素に対して遠位方向のバイアス力を加えるように配置された１つまたは複数のバネを、更に備える、請求項１乃至１８の何れか１項に記載のピペット。
【請求項20】
前記本体の遠位端にまたは該遠位端の近くに配置された色センサを、更に備え、前記色センサは、シリンジが前記ピペットに挿入されたときに、前記色センサの視野が前記シリンジの色分けに向けられるように、構成および配置される、請求項１乃至１９の何れか１項に記載のピペット。
【請求項21】
前記色センサは：前記シリンジが前記ピペットに装着されたときに、前記シリンジ上の前記色分けを読み取るように；および
検出した色データを前記コントローラに提供するように；
構成される、
請求項２０に記載のピペット。
【請求項22】
前記シリンジの色分けされた部分は、前記シリンジに固定されるアダプタからなる、請求項２１に記載のピペット。
【請求項23】
前記コントローラは、前記色センサから受信した前記検出した色データを使用して、前記ピペットに装着された前記シリンジを識別するように、プログラムされる、請求項２１または２２に記載のピペット。
【請求項24】
前記コントローラは、前記識別されたシリンジに基づいて前記ピペットの１つまたは複数の動作パラメータを自動的に設定または調整するように、さらにプログラムされる、請求項２３に記載のピペット。
【請求項25】
前記ピペットに取り付けられた前記シリンジからの対象の液体の分注は：前記ピストンキャリッジの遠位方向の直線変位によって引き起こされる前記シリンジピストン把持機構の遠位方向の直線変位；
前記分注ソレノイドアセンブリの遠位方向の直線変位によって引き起こされる前記シリンジピストン把持機構の遠位方向の直線変位；または
前記ピストンキャリッジの遠位方向の直線変位と前記分注ソレノイドアセンブリの遠位方向の直線変位の組み合わせによって引き起こされる前記シリンジピストン把持機構の遠位方向の直線変位；
によって実行可能である、
請求項１乃至２４の何れか１項に記載のピペット。
【請求項26】
動力型ハンドヘルドポジティブディスプレイスメント式のピペットであって、該ピペットは、該ピペットの内部構成要素を収容するために構築され、シリンジを受け入れるように構成された遠位端を有する実質的に中空の本体と、
前記本体の近位端におけるユーザインターフェースと、
前記ユーザインターフェースと電気的に通信し、前記ユーザインターフェースから受信した信号に応答するコントローラと、
前記本体内に位置し、前記コントローラと電気的に通信し、前記コントローラから受信した信号に応答する電動駆動アセンブリであって、駆動モータと、前記駆動モータに結合され、前記駆動モータの回転に伴って該ピペットの長手方向軸に対して直線的に変位可能なリードスクリューと、を含む前記電動駆動アセンブリと、
前記本体内に配置され、その近位端でリードスクリューの遠位端に結合されたピストンキャリッジであって、前記リードスクリューとともに前記本体内で自由に直線的に動くが、回転的に拘束されている前記ピストンキャリッジと、
前記ピストンキャリッジの遠位端の内部に部分的に存在するシリンジピストン把持機構であって、シリンジピストンヘッドを受け取って、解放可能に保持するように構成されたピストンキャリアを含む前記シリンジピストン把持機構と、
前記ピストンキャリッジ内に存在し、前記ピストンキャリッジに対してある量だけ直線的に変位可能な分注ソレノイドアセンブリであって、前記分注ソレノイドアセンブリは、ソレノイド本体と、前記ソレノイド本体内のボア内で浮遊するアーマチュアと、を含み、前記アーマチュアは、前記ソレノイド本体に対して直線的に変位可能であり、また、前記ソレノイド本体の開口部を通って突出する遠位に延びるシャフトを有し、前記分注ソレノイドアセンブリは、遠位方向に向けられた線形機械的衝撃を前記シリンジピストン把持機構に加えるように構成された、前記分注ソレノイドアセンブリと、
前記ユーザインターフェース、前記コントローラ、前記電動駆動アセンブリおよび前記分注ソレノイドアセンブリと電気的に接続される電源と、
複数の枢動可能なシリンジラッチ要素を含むシリンジ保持機構であって、各シリンジラッチ要素は、シリンジキャピラリーの保持要素に解放可能に係合するように構成された実質的にフック形状の遠位端と、前記ピストンキャリッジの遠位端に沿って配置された対応する解放要素と横方向に変位可能に係合するように構成された近位端と、を有する、前記シリンジ保持機構と、
前記シリンジピストン把持機構の前記ピストンキャリッジに枢動可能に結合され、前記ピストンキャリッジの前記遠位端に沿って配置された複数のピストンヘッド解放要素を含むシリンジ排出機構であって、前記シリンジ排出機構は、前記電動駆動アセンブリによる前記ピストンキャリッジの十分な遠位方向への移動により、シリンジのピストンヘッドを前記シリンジピストン把持機構から解放し、シリンジキャピラリーを前記シリンジ保持機構から解放するように構成される、前記シリンジ排出機構と、
を備え、
前記ピストン把持機構は、前記ピストンキャリアが、前記ピストンキャリッジおよび前記本体に対して前記分注ソレノイドアセンブリによって直線的に往復可能であるように、前記ピストン把持機構の近位端で前記シャフトの遠位端に結合される、
ピペット。
【請求項27】
動力型ハンドヘルドポジティブディスプレイスメント式のピペットであって、該ピペットは、該ピペットの内部構成要素を収容するために構築され、シリンジを受け入れるように構成された遠位端を有する実質的に中空の本体と、
前記本体の近位端におけるユーザインターフェースと、
前記ユーザインターフェースと電気的に通信し、前記ユーザインターフェースから受信した信号に応答するコントローラと、
前記本体内に位置し、前記コントローラと電気的に通信し、前記コントローラから受信した信号に応答する電動駆動アセンブリであって、駆動モータと、前記駆動モータに結合され、前記駆動モータの回転に伴って該ピペットの長手方向軸に対して直線的に変位可能なリードスクリューと、を含む前記電動駆動アセンブリと、
前記本体内に配置され、その近位端でリードスクリューの遠位端に結合されたピストンキャリッジであって、前記リードスクリューとともに前記本体内で自由に直線的に動くが、回転的に拘束されている前記ピストンキャリッジと、
前記ユーザインターフェース、前記コントローラおよび前記電動駆動アセンブリと電気的に接続される電源と、
前記電源と電気的に接続され、前記ピストンキャリッジ内に存在し、前記ピストンキャリッジに対してある量だけ直線的に変位可能な分注ソレノイドアセンブリであって、前記分注ソレノイドアセンブリは、ソレノイド本体と、前記ソレノイド本体内のボア内で浮遊するアーマチュアと、を含み、前記アーマチュアは、前記ソレノイド本体に対して直線的に変位可能であり、また、前記ソレノイド本体の開口部を通って突出する遠位に延びるシャフトを有し、前記分注ソレノイドアセンブリは、遠位方向に向けられた線形機械的衝撃をシリンジピストン把持機構に加えるように構成された、前記分注ソレノイドアセンブリと、
前記ピストンキャリッジの遠位端の内部に部分的に存在するシリンジピストン把持機構であって、前記シリンジピストン把持機構は、シリンジピストンヘッドを受け取り解放可能に保持するように構成された内部を有するピストンキャリアと、前記ピストンキャリアの壁を通ってアクセスを可能にする、間隔をあけて配置された複数の開口と、前記ピストンキャリアの外側遠位端に沿って間隔をあけて配置され、前記開口と実質的に位置合わせされた複数のピストンヘッド解放要素ガイドと、を有する、前記シリンジピストン把持機構と、
複数の内向きにバイアスされた枢動可能なシリンジラッチ要素を含むシリンジ保持機構であって、各シリンジラッチ要素は、シリンジキャピラリーの保持要素に解放可能に係合するように構成された実質的にフック形状の遠位端と、前記ピストンキャリッジの遠位端に沿って配置された対応する解放要素と横方向に変位可能に係合するように構成された近位端と、を有する、前記シリンジ保持機構と、
前記本体の前記遠位端に配置され、前記ピペットに取り付けられたシリンジの保持要素に対して遠位方向のバイアス力を加えるように配置された１つまたは複数のバネと、
前記シリンジピストン把持機構の前記ピストンキャリッジの前記遠位端に沿って配置され、前記開口と整合する位置で前記ピストンキャリッジに枢動可能に結合された複数の外向きにバイアスされたピストンヘッド解放要素を含むシリンジ排出機構であって、前記シリンジ排出機構は、前記電動駆動アセンブリによる前記ピストンキャリッジの十分な遠位方向への移動により、シリンジのピストンヘッドを前記シリンジピストン把持機構から解放し、シリンジキャピラリーを前記シリンジ保持機構から解放するように構成される、前記シリンジ排出機構と、
前記本体の遠位端にまたは該遠位端の近くに配置された色センサであって、前記色センサは、前記シリンジが前記ピペットに装着されたときに、前記シリンジ上の前記色分けを読み取るように、および、検出した色データを前記コントローラに提供するように、構成され、前記検出した色データは、前記コントローラによって、前記ピペットに装着された前記シリンジを識別可能である、前記色センサと、
を備え、
前記ピペットに取り付けられた前記シリンジからの対象の液体の分注は、
前記電動駆動アセンブリによって生成された前記ピストンキャリッジの遠位方向の直線変位によって生じる前記シリンジピストン把持機構の遠位方向の直線変位、
前記分注ソレノイドアセンブリの遠位方向の直線変位によって引き起こされる前記シリンジピストン把持機構の遠位方向の直線変位、または、
前記電動駆動アセンブリによって生成された前記ピストンキャリッジの遠位方向の直線変位と前記分注ソレノイドアセンブリの遠位方向の直線変位との組合せによって生じる前記シリンジピストン把持機構の遠位方向の直線変位
を通して実行可能である、
ピペット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
一般的な発明概念の例示的な実施形態は、手で持てる動力型ポジティブディスプレイスメント式ピペットおよびピペットアセンブリ（前記ピペット用の新規なシリンジ、ならびに、前記シリンジの、解放可能な保持、排出、および適切な自動識別のための関連機構を含む）に関する。
【背景】
【0002】
当業者であれば理解できるように、ピペットの設計は一般的に、エアディスプレイスメント式（air displacement）またはポジティブディスプレイスメント式（positive displacement）のいずれかである。ピペットピストンから吸引された液体が空気のクッションによって分離されるエアディスプレイスメント式ピペットとは対照的に、ポジティブディスプレイスメント式ピペットは、ピペットピストンと吸引された液体が直接接触するように、設計される。
【0003】
ポジティブディスプレイスメント式ピペットの設計は、エアディスプレイスメント式ピペットのエアクッションに対するさまざまな液体特性および／または環境条件の影響から生じる可能性のあるエアディスプレイスメント式ピペットの潜在的な不正確さを排除する。エアディスプレイスメント式ピペットが置かれる、例えば、高度変化、蒸発、その他の条件は、エアディスプレイスメント式ピペットの精度に影響を与える可能性がある。
【0004】
ポジティブディスプレイスメント式ピペットは、エアディスプレイスメント式ピペットと比較して前述のような利点があるが、既知のポジティブディスプレイスメント式ピペットには欠点がある。その一つは、１［μｌ］未満を含む微量な液体を非接触で正確に分注することができないことである。具体的には、微量の液体を分注する場合、分注ストローク後に液体がピペットチップの内側に付着する傾向があり、その後にピペットチップを液体受け容器に物理的に接触（タッチオフ）させて、付着した液体をピペットチップから排出させる必要がある。
【0005】
また、ポジティブディスプレイスメント式ピペットでは、通常の使用時にピペットピストンと対象液体とが直接に接触するため、ピペットピストンの再使用は、できない。その結果、ポジティブディスプレイスメント式ピペットは通常、使い捨てシリンジの形をした「消耗品」を使用する。このシリンジは、先端部分を持つ中空バレル（キャピラリー（capillary））だけでなく、キャピラリー内に存在し密閉するピストンも含み、キャピラリーとピストンがピペットに解放可能に取り付けられている間に目的の液体の所望の量を吸引して分注するために、ピストンがピペットによりキャピラリー内で往復可能である。ピペッティング操作が完了すると、シリンジは通常、ポジティブディスプレイスメント式ピペットから取り外されて、廃棄される。
【0006】
ポジティブディスプレイスメント式ピペットのシリンジの挿入、保持、排出に伴う複雑さは、一般的なエアディスプレイスメント式ピペットのチップに伴うものよりも大きく、そのチップは、構造的にはるかに単純で、一般的には単なる摩擦によってエアディスプレイスメント式ピペット本体の分注端に保持される。ポジティブディスプレイスメント式ピペットでは、シリンジは、意図的に排出されるまでピペット本体にしっかりと保持されなければならず、同時にピストンは、ピペットの吸引／吐出機構によって、解放可能に係合し往復動するように、ピペット内に適切に配置される。
【0007】
微量の液体を含む様々な量の液体を正確かつ繰り返し非接触で分注できるポジティブディスプレイスメント式ピペットが必要とされている。また、シリンジを容易かつ確実にピペットに取り付け、ピペットによって解放可能に保持し、ピペットから排出することができる改良された機構を有するポジティブディスプレイスメント式ピペットが必要とされている。一般的な発明概念による例示的なポジティブディスプレイスメント式ピペット、および当該例示的なポジティブディスプレイスメント式ピペットの様々な特徴は、これらの必要性を満たす。
【概要】
【0008】
一般的な発明概念による手で持てる動力型ポジティブディスプレイスメント式ピペットの例示的な実施形態は、一般に、好ましくはユーザによって人間工学的に把持されるように形作られ、ピペットの様々な内部構成要素のためのハウジングとして機能する、実質的に中空の本体を含むであろう。本体の近位端は、ユーザインターフェース部分を含んでもよく、一方、本体の遠位端は、シリンジのための接続端として構成され、その役割を果たす。
【0009】
例示的なピペットは、一般に、電動駆動アセンブリ、分注ソレノイドアセンブリ、シリンジ保持機構、シリンジピストン把持機構、およびシリンジ排出機構をさらに含み、これらのすべては、ピペット本体内に収容される。前述の構成要素の少なくとも一部は、さらに、ピペット本体内に配置される内部ハウジング内に存在してもよい。
【0010】
ピペットの遠位端には、目的の液体を吸引・吐出するためのシリンジが解放可能に取り付けられている。シリンジは、様々な容量で提供されることがある。しかし、容積に関係なく、各シリンジは、一般に、管状の形状、または楕円形もしくは丸い形状に限定されない何らかの他の形状であってよい、一般に中空の外部バレル（キャピラリー）を含む。キャピラリーは、遠位端にオリフィス（穴）を有する先端部を含み、分注される流体試料を収容する機能を有する。各キャピラリーの先端には、シリンジ保持要素が存在し、これはキャピラリーと一体化した部分であってもよい。シリンジ保持部材の形状や寸法は、ピペットのシリンジ保持機構に適合する。
【0011】
各シリンジはまた、キャピラリー内に配置される第１の流体接触部分を有するピストンと、それに接続され、ピストンがキャピラリー内に配置されているときにシリンジ保持要素の近位に存在するピストンヘッドと、を含む。ピストンヘッドは、ピペットのシリンジピストン把持機構のピストンキャリアと解放可能に係合するように、構成される。
【0012】
電動駆動部は、ピペットに装着されたシリンジの位置を設定したり、シリンジピストンをピペットの近位方向に引いてシリンジ内に液体を吸引したり、シリンジピストンを遠位方向に動かしてシリンジから液体を吐出させたり、シリンジから排出させる動作を行う役割を担う。
【0013】
分注ソレノイドアセンブリは、ソレノイドボディ内のボア内で浮遊し、それに対して直線的に変位可能なアーマチュアを含む。アーマチュアは、ソレノイド本体の開口部を通って延び、ピストンキャリアにアーマチュアを接続するシャフトを含み、ピストンキャリアは、ピペットのシリンジピストン保持機構の一部を形成し、シリンジピストンのピストンヘッドと係合する。
【0014】
分注ソレノイドアセンブリとシリンジピストン把持機構は、実質的にピストンキャリッジ内に存在し、ピストンキャリッジは、リードスクリューによって電動駆動アセンブリの駆動モータの出力に結合される。１つの例示的な実施形態において、駆動モータの動作は、リードスクリューと係合しているが直線変位を拘束されている駆動ナットを回転させ、それによってモータの回転出力をリードスクリューおよびピストンキャリッジ、ならびにピストンキャリッジに結合されている分注ソレノイドなどの構成要素の直線変位に伝達してもよい。別の例示的な実施形態では、駆動モータの動作は、直線的に変位可能であるが回転的に拘束されている駆動ナット内でリードスクリューを回転させ、それによってモータの回転出力をリードスクリュー、ピストンキャリッジおよびピストンキャリッジに結合されている様々な構成要素の直線変位に伝達し得る。他の例示的な実施形態では、リードスクリューおよびまたは駆動ナットは、ピストンキャリッジおよびピストンキャリッジに結合された様々な構成要素の所望の制御された変位をもたらす他の構成要素と交換されてもよい。
【0015】
例示的なピペットの分注ソレノイドアセンブリは、選択された分注量および分注モードに応じて、それ自体で選択された量の流体のパルス分注を生成するように、または、サンプル受容容器に対してシリンジ先端をタッチオフする必要なしに、各選択分注量の全てが実際にシリンジから分注されることを保証して分注機能で電動駆動アセンブリを補助するように、構成される。具体的には、ソレノイド本体（コイル）に通電すると、ソレノイドアーマチュアがピペットの遠位端に向かって急速かつ強力に変位し、それによってピストンキャリアとシリンジピストンが同様に急速に移動し、シリンジチップから流体のジェットが排出される。ベンチトップ型ピペット器具に関連するパルス流体分注の一般的な概念は、欧州特許出願EP1344565A1において検討することができる。ピストンキャリッジの変位と分注ソレノイドアセンブリの作動は、シリンジによって保持される全液体量の一部をそれぞれが表す複数のアリコートを分注するために、所望に応じて繰り返すことができる。
【0016】
電動駆動アセンブリと分注ソレノイドアセンブリの動作は、ユーザ入力および／または内部プログラミングからの指示信号を受け取るコントローラによって制御される。コントローラは、エンコーダからの位置情報信号も受け取る。
【0017】
選択されたシリンジは、シリンジ保持機構によってピペットに確実かつ解放可能に保持され、シリンジピストンは、シリンジピストン把持機構のピストンキャリアを介してソレノイドアーマチュアに結合されるとともに、電動駆動システムにも結合される。
【0018】
吸引および分注操作が完了すると、シリンジ排出機構は、シリンジのシリンジ保持要素をシリンジ保持機構から切り離し、シリンジピストンヘッドをピストンキャリッジから切り離すように、動作する。電動駆動システムは、ピストンキャリッジをピペットの遠位端に向かって駆動し、ピストンキャリッジに付随する解放要素を介して、シリンジ保持機構にシリンジキャピラリーを解放させ、シリンジピストン把持機構にシリンジピストンヘッドから離脱させて、シリンジは、ピペットから自動的に排出されることになる。
【0019】
例示的なピペットを使用する様々な分注操作は、自動モードまたは手動モードを介して達成することができる。ユーザは、ピペットのユーザインターフェース部分を通じて、所望の自動分注プログラムにアクセスし、選択的に開始することができる。
【0020】
自動モード分注は、多くの異なる選択可能な分注手順を含むことができる。例えば、これらの分注手順は：シリンジ内の液体を全量吸引し、吸引した液体を１回の分注操作で全量分注する場合；シリンジ内の液体をある量吸引し、吸引した液体を同量で複数回分注する場合；シリンジ内の液体をある量吸引し、吸引した液体を変化量で複数回分注する場合；または、シリンジ内の液体をある量吸引し、吸引した液体の一部（例えば、５０％）が分注されるまで、吸引した液体を同量または変化量で複数回分注し、その後、別の吸引操作を行う場合；を含む。分注操作は、自動モードで動作するピペットのコントローラによってではなく、手動モードでユーザによって実行されてもよい。
【0021】
滴定手順の実行も可能である場合がある。例示的なピペットの滴定プログラムは、分注された滴定剤の量を示す滴定量カウンタを含んでもよく、そのカウンタは、滴定剤の単一の吸引量から複数の滴定操作を可能にするために、リセット可能であってもよい。
【0022】
例示的なピペットは、例えばこれに限定されないが、吸引または分注操作中にシリンジピストンをシリンジキャピラリーに対して動かすのに必要な電動駆動アセンブリモータの電流引き込みの増加を監視するための適切な回路または他の手段をピペットに提供するなど；吸引または分注操作中にシリンジピストンをシリンジキャピラリーに対して移動させるのに必要な力を測定する備え付けのロードセルの使用によって；機械ばねによって；または当業者によって理解されるであろう他の技術によって；流体粘性検出能力を含むこともできる。電流引き込みの値は、流体の粘度を区分するために使用されてもよく、ピペットコントローラは、識別された流体粘度区分に基づいてピペットの分注操作パラメータを調整してもよい。
【0023】
例示的なピペットは、自動シリンジ識別システムをさらに備えてもよい。このようなシステムは、ピペットのコントローラが、与えられたシリンジ容量に対して適切な動作パラメータを自動的に選択することを可能にし、それによって、セットアッププロセスを簡略化し、使用中のシリンジの容量を誤って識別することに関連する作業者のミスを排除することができるであろう。このようなシステムは、例えば、各シリンジ容量を異なる色と関連付け、対応する色の領域をシリンジ上に配置し、シリンジ上の着色領域を撮像するように構成及び配置された色センサをピペット内に配置し、色センサからピペットコントローラに画像データを送信することによって実現することができる。ピペットコントローラへの信号は、シリンジ上の着色された領域の色を示し、コントローラは、信号を分析し、その結果、設置されたシリンジの容量を識別するようにプログラムされる。
【0024】
一般的な発明概念による例示的なピペットは、サブマイクロリットルからミリリットルまたはそれ以上の流体用量を正確かつ反復可能に分注することができる。シリンジチップをタッチオフする必要なく、目的の流体の選択された量で自動的に分注する能力は、分注操作がユーザから独立しており、したがって、ユーザが誘発し得るエラーから隔離されていることも意味する。これらは、従来のポジティブディスプレイスメント式ピペットの機能を大幅に改善したものである。
【0025】
一般的な発明概念の他の側面および特徴は、添付の図面図とともに例示的な実施形態の以下の詳細な説明を検討すれば、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0026】
以下の図面および例示的な実施形態の説明において、複数の図にわたる同様の参照数字は、同一または等価な特徴を示す。
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【図4】一般的な発明概念による例示的なピペットのユーザ端部に提供される例示的なユーザインターフェースを表す。
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【例示的実施形態の詳細な説明】
【0057】
図１は、一般的な発明概念による、手持ち式（ハンドヘルド）のモータ駆動型ポジティブディスプレイスメント式ピペット5（以下、簡潔に「ピペット」）の１つの例示的な実施形態を示すものである。また、図１には、ピペット操作を行うためにピペットに取り付けられる例示的な使い捨てシリンジ600（図８Ａ－図８Ｂを参照）の形態の消耗品が示されている。例示的な本発明ピペットと共に使用するための様々な例示的なシリンジは、図６Ａ－図１０Ｂに示され、以下により詳細に説明される。図２は、図１のピペット5およびシリンジ600のアセンブリを示す。
【0058】
図１－図２の例示的なピペット5は、ユーザによって把持されるための本体10を含む。本体10は、一般に、ピペット5の様々な内部構成要素のための外部ハウジングとしても機能する、実質的に中空の構造体である。本体10は、他の実施形態では、異なる形状および／またはサイズであってもよいが、形状およびサイズは、典型的には、使用の人間工学によって少なくともある程度の範囲に規定されるであろう。
【0059】
本体10は、近位（ユーザ）端10a、および、シリンジ600の接続端として機能する遠位端10bをさらに含む。この例では、本体10の近位端10aは、ユーザインターフェース部分15を含む。図３－図４を参照すると、この例示的なピペット5のユーザインターフェース部分15は、当業者によって理解されるように、ユーザがピペット機能を観察および選択し、ピペット設定を観察および変更し、ピペットのプログラマブルコントローラとの様々な他の相互作用に従事できるようにする、ディスプレイ20、ならびに、入力／選択ボタン25a、25b、およびジョイスティック27などの種々のアクチュエータをさらに含むことができる。ピペット5のこの例示的な実施形態では、トリガースイッチ30も、ピペット操作を開始するために設けられ、イジェクトボタン32は、シリンジの排出操作を開始するために設けられる。
【0060】
図５Ａは、図２の例示的なピペット5およびシリンジ600アセンブリの断面側面図であり、本体10によって隠されているピペットの様々な内部構成要素が明らかにされる。観察され得るように、例示的なピペット5は、他の構成要素の中で、電動駆動アセンブリ40、分注ソレノイドアセンブリ250、シリンジ保持機構150およびシリンジピストン把持機構200を含み、これらは全て、以下により詳細に記載される。図５Ａのアセンブリはまた、ピペット5のシリンジ保持機構150によって解放可能に保持されるシリンジ600であって、吸引後および分注前の位置に示されるシリンジ600を含む。ピペット本体10の近位端10aの一部の拡大透明図が図５Ｂに示されており、コントローラ90を構成するモータ制御回路を含む、例えばプリント回路基板および様々な電子部品などの、追加のピペット構成要素が明らかにされる。
【0061】
一般的な発明概念による例示的なピペットと共に使用可能な様々な例示的なシリンジが、図６Ａ－図１０Ｂの斜視図および断面立面図に表される。例示的なシリンジ500-600は、容積が増加する順に配置されており、図６Ａ－図６Ｂは、0.1mlの容量を有する例示的なシリンジ500を表しており、図７Ａ－図７Ｂは、1.0mlの容量を有する例示的なシリンジ550を表しており、図８Ａ－図８Ｂは、10mlの容量を有する例示的なシリンジ600を表しており、図９Ａ－図９Ｂは、25mlの容量を有する例示的なシリンジ650を表しており、そして図１０Ａ－図１０Ｂは、50mlの容量を有する例示的なシリンジ700を表している。このように、図８Ａ－図８Ｂの例示的なシリンジ600は、説明のために例示的なピペットおよびシリンジアセンブリのシリンジ構成要素として任意に選択されているが、例示的な本発明ピペットは、広範囲の容量にわたってサンプルを正確かつ反復可能に分注するために、多数の異なるシリンジと共に使用可能であると理解されるべきである。
【0062】
図６Ａ－図８Ｂに示される例示的なシリンジ500,550,600の各々は、本明細書においてキャピラリー505,555,605と呼ばれる外部バレルを含み、これは、概して中空および管状構造であり、分注されるべき流体検体を収容するように機能する。各キャピラリー505,555,605の遠位端は、オリフィス515,565,615を有する先端510,560,610を含み、このオリフィスを通してキャピラリー内に予め吸引された流体が分注され得る。各キャピラリー505,555,605の頂部は、同様の形状および寸法のシリンジ保持要素520,570,620を形成している。シリンジ保持要素520,570,620の形状及び寸法は、ピペット5内に配置されたシリンジ保持機構150によるその係合を可能にする。例えば、示された特定のシリンジ実施形態において、各シリンジ保持要素520,570,620は、シリンジ保持機構150の要素によって係合され得る円周縁535,585,635および下面540,590,640を含む。
【0063】
各シリンジ500,550,600はまた、流体を吸引及び吐出するためにキャピラリー505,555,605内に同心状に配置される第１の流体接触部分を有するピストン525,575,625（プランジャーとも呼ばれる場合がある）と、シリンジ保持要素520,570,620の近位側に存在するヘッド530,580,630部分と、ピストンヘッドと流体接触部分を連結するためにシリンジ保持要素の開口を通過する接続部分と、を含む。本明細書に示す例示的なシリンジ500,550,600のピストンヘッド530,580,630は、実質的にベル型形状であり、少なくともある程度の弾性変形を可能にする対向アーム530a-530b,580a-580b,630a-630bを含む。他の実施形態において、他のピストンヘッド形状および他の数のアームが実施し得る。
【0064】
シリンジ500,550,600がピペット5に適切に取り付けられると、シリンジは、シリンジのシリンジ保持要素520,570,620とピペットのシリンジ保持機構150との係合によって静止位置に保持され、ピストン525,575,625のヘッド530,580,630部分がピペットのピストン把持機構200によって係合されて、ピストンの液体接触部分がピペットによってキャピラリー505,555,605内で往復可能になる。シリンジ500,550,600は、以下でより詳細に説明するように、使用後、ピペット5から排出可能である。
【0065】
図９Ａ－図９Ｂおよび図１０Ａ－図１０Ｂにそれぞれ示される例示的なシリンジ650,700は、より大きな流体量のピペッティングに使用するために設計されている。これらの例示的なシリンジ実施形態では、オリフィス665,715を有する先端660,710を有するキャピラリー655,705が再び含まれ、ピストン670,720が再びキャピラリー内で往復するように配置される。しかしながら、図６Ａ－図８Ｂに描かれた例示的なシリンジの実施形態500,550,600とは異なり、シリンジ650,700のキャピラリー655,705は、開放した頂部（近位端）を有し、シリンジ保持要素を含まない。その代わりに、各シリンジ650,700は、シリンジをピペット5に接続するための再使用可能なアダプタ675,725を含む。
【0066】
各アダプタ675,725は、シリンジ650,700の近位端部を受け入れるように寸法決めされた開放遠位端部を有する。キャピラリー655,705の近位端およびアダプタ675,725の遠位端にある保持要素は、キャピラリーをアダプタに固定するために協働する。アダプタ675,725の近位端は、ピペット5内のシリンジ保持機構と係合する形状および寸法を有するシリンジ保持要素680,730を形成する。例えば、示された特定のシリンジ実施形態において、各シリンジ保持要素680,730は、シリンジ保持機構150の要素によって係合され得る円周縁690,740おび下面695,745を含む。
【0067】
各シリンジ650,700は、流体を吸引し吐出するためにキャピラリー655,705内に同心状に配置される第１の流体接触部分を有するピストン620,720と、アダプタ675,725のシリンジ保持要素680,730の近位に存在するヘッド685,735部分と、ピストンヘッドと流体接触部分とを接続するためにシリンジ保持要素の開口を通過する接続部分と、を含む。本明細書に示す例示的なシリンジ650,700のピストンヘッド685,735は、再び実質的にベル型形状であり、少なくともある程度の弾性変形を可能にする対向アーム685a-685b,735a-735bを含む。他のピストンヘッド形状および他の数のアームが、他の実施形態において実施し得る。
【0068】
大容量シリンジ650,700がピペット5に適切に取り付けられると、アダプタ675,725のシリンジ保持要素680,730とピペットのシリンジ保持機構150との係合によってシリンジが静止位置に保持され、ピストンヘッド685,735がピペットのピストン把持機構200によって係合されて、ピストンの液体接触部がピペットによってキャピラリー655,705内で往復動可能になる。シリンジ650,700は、以下でより詳細に説明するように、使用後にピペット5から排出可能である。
【0069】
図６Ａ－図１０Ｂのシリンジは、例示の目的のみのために提供されており、変形が確かに可能であることが理解される。例えば、これに限定するものではないが、所定のシリンジのピストンヘッドおよびピストンは、本明細書に記載されたような単一要素の一体部品ではなく、別々の、係合可能な要素であってよい。
【0070】
同様に、図９Ａ－図１０Ｂの例示的な大容量シリンジ650,700のみが、オープントップのキャピラリーを有するアダプタを採用するものとして図示され説明されているが、図６Ａ－図８Ｂの小容量シリンジ500,550,600が、同様の設計であり得、アダプタも含み得る。所定のシリンジがアダプタを含む場合、アダプタは、ほとんどのシリンジの実施形態におけるシリンジの残りの部分のような消耗品ではなく、再使用可能な構成要素であり得る。
【0071】
図１の例示的なピペット5の断面側面図が図１１に示されており、その本体10は、ピペットの様々な内部構成要素をより良く明らかにするために取り除かれている。簡単に上述したように、ピペット5は、近位端の電動駆動アセンブリ40と、遠位端のシリンジ保持機構150と、その間に介在する分注ソレノイドアセンブリ250およびシリンジピストン把持機構200と、を含むことが分かる。また、ピペット5は、分注ソレノイドアセンブリ250、シリンジピストン把持機構200およびシリンジ保持機構150の各々を収容する内部ハウジング35を含む。電動駆動アセンブリ40は、内部ハウジング35の近位端に取り付けられる。
【0072】
電動駆動アセンブリ40は、ピペット5に取り付けられたシリンジ600の様々な位置を設定すること、シリンジピストンを遠位から近位方向に移動させてシリンジ内に流体を吸引すること、シリンジピストンを近位から遠位方向に移動させてシリンジから流体を吐出させること、およびシリンジを排出するために必要な動作を生じさせること、に関与する。図１２も参照すると、この例示的なピペット5において、電動駆動アセンブリ40は、駆動ベルト55によって回転可能な駆動ナット50に結合された出力軸を有する駆動モータ45を含み、それによって駆動モータによる駆動ナットの回転が、駆動ナットを通過してネジ係合するリードスクリュー95の線形変位を引き起こすことが観察され得る。例えば、駆動モータの出力が、カップリングによって直接に、または場合によっては減速ギアアセンブリを介して、リードスクリュー95に接続される直接駆動方式などの他の駆動方式は、他の実施形態で利用されてもよい。
【0073】
この例示的な電動駆動アセンブリ40では、駆動ベルト55は、モータ45の出力軸に取り付けられた出力ピニオン60を、駆動ナット50に結合されるか又は一体となっている入力ピニオン65に、接続してもよい。駆動ナット50は、駆動ナットの回転を容易にするためにベアリング70を備えてもよい。電動駆動アセンブリ40内の任意の製造（例えば、積み重ね）公差変動を考慮するのを助けるために、および、分注操作中の不正確さの原因となり得るバックラッシュを最小限にするために、駆動ナットはまた、ピペット5の近位端に向かって駆動ナットをバイアスするバネ75（例えば、ウェーブスプリング）で予め負荷されてもよい。電動駆動アセンブリ40の様々な構成要素の取り付けを容易にするために、取り付けブロック80または同様の構造／構成要素が提供されてもよい。
【0074】
分注ソレノイドアセンブリ250は、選択された分注量に応じて、それ自体で選択された量の流体を分注するように、または、（以下に説明するように）シリンジチップ610をサンプル受容容器に触れる必要なしに選択された分注量のすべてがシリンジ600から実際に分注されることを保証することによって分注機能で電動駆動アセンブリ40を補助するように、構成される。分注ソレノイドアセンブリ250は、ソレノイド本体がピストンキャリッジと共に軸方向に移動するように、ピストンキャリッジ100内に存在し、ピストンキャリッジ100に結合されるソレノイド本体（コイル）255を含む。ソレノイド本体255は、その軸方向端部からソレノイド本体内にある距離を延びる軸方向ボア270を含む。アーマチュア260は、ボア270内に同心的に配置され、当業者であれば理解できるように、ボア内に発生する磁場によって、ボア内で、ピペット5に対して線形に往復可能である。アーマチュア260は、ソレノイド本体255のようにピストンキャリッジ100に結合されるのとは対照的にボア270内で浮いているので、アーマチュアは、ピストンキャリッジと共に直線的に動くように（ある距離だけ）拘束されない。ボア270の底壁は、アーマチュア260の近位から遠位への移動の間、アーマチュアハードストップ275として機能する。図示される例示的な分注ソレノイドアセンブリ250において、アーマチュア260は、ピペット5の遠位端に向かってボア270の底壁の開口部を通って延びるシャフト265を含む。
【0075】
電動駆動アセンブリ40及び分注ソレノイドアセンブリ250の動作は、コントローラ90（図５Ｂ参照）により支配される。コントローラ90は、アクチュエータ25,30のようなユーザ入力から、および／または内部プログラミングから、指示信号を受け取る。コントローラ90はまた、駆動ナット50に結合されたエンコーダ85から位置情報信号を受け取る。
【0076】
駆動ナット50の回転運動は、駆動ナットを貫通し、ネジ係合するリードスクリュー95によって直線運動（軸方向）に変換される。駆動ナット50が自由に回転可能であるのに対し、リードスクリュー95は、回転拘束されているが直線的に変位可能である。したがって、駆動モータ45による駆動ナット50の回転は、リードスクリュー95をピペット5の長手方向軸に沿って近位方向または遠位方向に移動させる。
【0077】
リードスクリュー95の遠位端95bは、リードスクリュー95の回転を阻止するように、ピストンキャリッジ100の近位端に取り付けられる。ピストンキャリッジ100は、内部ハウジング35内に相対移動を拘束されるように装着されたキャリッジホルダ105内に、配置される。ピストンキャリッジ100は、キャリッジホルダ105内で、ピペット5の長手方向軸に対して、軸方向に変位可能かつ往復動可能であるが、回転は拘束される。
【0078】
分注ソレノイドアセンブリ250およびシリンジピストン把持機構200（共に以下に詳述する）は、実質的にピストンキャリッジ100内に存在する。したがって、分注ソレノイドアセンブリ250およびシリンジピストン把持機構200の両方は、ピペット5内のピストンキャリッジの線形変位中に、ピストンキャリッジ100と共に移動する。
【0079】
適切なピペッティングのためには、シリンジ600は、ピペット5にしっかりと保持されなければならず、シリンジキャピラリー605内でシリンジピストンを往復させるために、ピペット5の電動駆動システム40は、シリンジピストン625に結合されなければならない。これらのシリンジ保持機能およびピストン結合機能は、それぞれ、ピペット5の例示的なシリンジ保持機構150およびシリンジピストン把持機構200によって実行される。
【0080】
ピペット5の例示的なシリンジ保持機構150のより良い理解は、例示的なピペット5の遠位端の拡大断面図を提供する図１３をさらに参照することによって得ることができる。図示される例示的なシリンジ保持機構150は、いくらかの回転運動範囲内で枢動可能であるが軸方向運動に対しては拘束されるように、本体10へのピン接続185（例えば、図２０Ｃ参照）などによってピペット5の遠位端内に固定された、間隔を置いて離れた複数のシリンジラッチ要素155を、含む。この例示的なピペット5では、３つのシリンジラッチ要素155（図１１では２つだけ見える）があるが、他の実施形態では異なる数のラッチ要素を利用し得る。
【0081】
シリンジ保持機構150のシリンジラッチ要素155は、図１１において閉位置に示されており、３つのシリンジラッチ要素155を包囲し、各ラッチ要素に設けられたスロット165内に存在する弾性Ｏリング160または同様の弾性要素によって通常では閉位置に維持される。シリンジラッチ要素155は、取り付けピン185（図２０Ｄ参照）を用いてピストンキャリア205に結合され、これにより、以下でより十分に説明するように、シリンジラッチ機構は、シリンジ挿入手順の間、枢動することができる。
【0082】
シリンジ保持機構150の各シリンジラッチ要素155はまた、その遠位端にラッチフック170を含む。シリンジラッチ要素155のラッチフック170は、シリンジがピペット5の遠位端に挿入されたときに、シリンジキャピラリー上のシリンジ保持要素に係合するように、設計される。例えば、図５に示されるピペット5およびシリンジ600の配置に関して、シリンジラッチ要素155のラッチフック170は、シリンジキャピラリー605上のシリンジ保持要素620と（例えば、下面640に沿って）係合するように、設計される。
【0083】
シリンジ保持機構150がシリンジ600のキャピラリーをピペット5に固定し、キャピラリーをそれに対して静止した位置に維持する一方で、シリンジピストン把持機構200はシリンジピストン625のヘッド630を係合させて解放可能に保持する。この目的のために、シリンジピストン把持機構200は、実質的にピストンキャリッジ100内に配置されるピストンキャリア205を含む。図１４Ａ－図１４Ｃにおいてより詳細に観察され得るように、ピストンキャリア205の少なくとも内部形状は、シリンジピストンヘッド630の外部形状に実質的に適合し得る。例示的なピストンキャリア205は、ピストンヘッド保持リップ210を有する遠位に位置する作動カラー285と、以下でさらに説明するように、例示的なシリンジ排出機構のピストンヘッド解放要素305によるピストンヘッド630のアーム630a,630bへのピストンキャリアの壁を通じたアクセスを可能にする複数の径方向に間隔を置いて離れた開口215と、をさらに含む。
【0084】
複数の離間したピストンヘッド解放要素ガイド220は、ピストンキャリア205の作動カラー285から横方向に外向きに延びる。観察され得るように（図１７Ａ－図１７Ｂおよび図２１Ａ－図２１Ｅも参照）、各ピストンヘッド解放要素ガイド220の内側に向けられた面220aは、シリンジ排出動作中に複数のピストンヘッド解放要素305うちの対応する一つの遠位部分の動きを指示するランプ状（カム状）形状を有する。各ピストンヘッド解放要素ガイド220の外側に向けられた表面220bは、内部ハウジング35内のピストンキャリア205の軸方向移動を促進してもよく、かつ／または、ピストンキャリアを回転的に拘束するように機能してもよい。
【0085】
ピストンキャリア205の近位端205aは、分注ソレノイドアセンブリ250のアーマチュアシャフト265の遠位端へのピストンキャリアの結合を容易にするように、構成される。したがって、アセンブリのピペット5において、ピストンキャリア205は、電動駆動アセンブリ40によってピストンキャリッジ100と共に往復可能であり、また、分注ソレノイドアセンブリ250によってピストンキャリッジ内でさらに独立に往復可能である。
【0086】
ピストンキャリア205の動作のより良い理解は、図１５Ａ－図１５Ｂの分解図を参照することによって得ることができる。図１５Ａが示す例示的なシリンジ600では、ピストンヘッド630は、図１３及び図１４Ａ－図１４Ｃのピストンキャリア205に挿入され、例示的なシリンジ排出機構のピストンヘッド解放要素305は、ピストンキャリア内の開口215に枢動可能に配置される。ピストンヘッド630は、好ましくは、ピストンキャリアの内部にぴったりと収まり、観察され得るように、ピストンヘッドアーム630a,630bの遠位端は、ピストンキャリア205内のピストンヘッド保持リップ210と係合し、それにより、ピストンヘッド630のピストンキャリアからの引き抜けを防止している。その結果、ピストンヘッド630は、ピストンキャリア205によって確実に把持され、シリンジ600のピストン625は、ピストンキャリアの軸方向の動きに沿って軸方向に移動することが確保される。
【0087】
ここで図１６－図１７Ｂを参照すると、例示的なシリンジ600を例示的なピペット5に挿入する工程が観察することができる。図１６は、ピペット5の遠位端の下に位置し、それと実質的に軸方向に整列するシリンジ600を示す。矢印は、ピペット5に向かってのシリンジ600の係合移動の方向を示す。
【0088】
図１７Ａにおいて、シリンジ600は、ピペット5内に部分的に挿入される。シリンジ600の挿入中、シリンジピストン625のピストンヘッド630は、シリンジピストン把持機構200のピストンキャリア205との係合を開始する。図１７Ａにおいて、シリンジ挿入プロセスの間、ピストンヘッド630のピストンヘッドアーム630a,630bは、ピストンキャリア205の作動カラー285の遠位開口290によって形成される壁との接触を介して内側に圧縮される（すなわち、内側に向けられた弾性変形を受ける）ことが観察され得る。ピストンヘッドアーム630a,630bの内方への圧縮は、シリンジピストンヘッド630が作動カラー285の遠位開口部を通過することを可能にする。
【0089】
図１７Ｂは、図１７Ａに示される点を超えてピペット5の遠位端にシリンジ600の近位端が継続して挿入されることによって生じる、シリンジ600とピペット5との部分的な係合を描いている。シリンジ600のそのような継続的な挿入は、シリンジ600に加えられる挿入力を受けて、シリンジラッチ要素155の遠位端の外向きの枢動運動をもたらす。より具体的には、シリンジ600がピペット5内に挿入されると、結果として、外向きの力がシリンジ保持要素620によってシリンジラッチ要素155の遠位端に及ぼされ、この力は、Ｏリング160によってシリンジラッチ要素に及ぼされる内向きの力に打ち勝つのに十分である。
【0090】
ピペット5へのシリンジ600の挿入が続くと、シリンジキャピラリー605のシリンジ保持要素620の近位（上）面が、ピペット5内に保持されている１つまたは複数のバネ300と略接触するようになる。図１７Ｂで観察され得るように、シリンジ保持要素620の近位（上）面とバネ（複数可）300との間の接触点では、シリンジ保持要素620は、好ましくは、シリンジラッチ要素155のラッチフック170を越えて移動し（ただし、当該点に到達するには、代替的にバネ（複数可）をわずかに圧縮する必要があるかもしれない）、これにより、シリンジラッチ要素155は、Ｏリング160の収縮力によってその通常の閉じた位置に戻されることが可能になる。シリンジラッチ要素155がその通常の閉じた位置に戻ると（図１８－図１９も参照）、各シリンジラッチ要素フック170上の平面175は、シリンジ保持要素620の下面640を覆って係合し、一方では、各シリンジラッチ要素155の内向き面180は、好ましくは、Ｏリング160の収縮ばね力によりシリンジ保持要素の円周縁635に対して押し付けられる。シリンジキャピラリー605は、それにより、ピペット5に対して捕捉され、解放可能にロックされ、これは、シリンジキャピラリーが、ピペットに対して静止位置にも確実に保持されることを意味する。
【0091】
図１７Ｂに示され、上述したように、ピペット5に対するシリンジ600の解放可能なロックに続いて、シリンジに対する挿入力の継続的な適用により、ピペット内へのシリンジのわずかではあるが追加の近位方向の移動がもたらされる。シリンジ600のこの追加の動きは、シリンジに及ぼされている挿入力によるピペット内のバネ（単数又は複数）300の圧縮に起因する。
【0092】
図１８に示されるように、ピペット5へのシリンジ600の追加の近位移動は、シリンジのピストンヘッド630がピストンキャリアに完全に挿入されるようになり、その後、ピストンヘッドアーム630a,630bは、その通常の静的位置に向かって弾性的に戻り、ピストンキャリアの作動カラー285に位置するピストンヘッド保持リップ210と係合するようになる。ピストンヘッドアーム630,630bの作動カラー285との係合は、ピストンヘッド630をピストンキャリア205内に保持する。また、図１８の観察から、ピストンヘッド630が、ピペット205のこの例示的な実施形態において、ピストンキャリア205の内部でぴったりと収まることが分かる。
【0093】
図１８－図１９において、シリンジ600は、ピペット5に完全に取り付けられている。完全に取り付けられた位置では、シリンジ600は、上述のようにピペット5に解放可能にロックされ、シリンジのピストンヘッドは、ピペットのシリンジピストン把持機構200によって完全に係合される。シリンジ600は、図示の完全に設置された位置に置かれると、流体を吸引および分注するのに使用可能である。
【0094】
シリンジキャピラリー605のシリンジ保持要素620がピペットのシリンジ保持機構150との係合位置に達した後に、ピペット5へのシリンジ600の追加挿入を提供することに加えて、バネ（複数可）300はまた、シリンジ600のピペット5への保持安全性および静的係合を向上させることを提供する。より具体的には、シリンジ600がピペット5に取り付けられた状態で、バネ（単数または複数）300は、シリンジ保持要素620の上面に対して遠位方向に向けられた力を及ぼし、これによりシリンジ保持要素の下面640がシリンジラッチ要素155のフック170のフラット175に対してしっかりと押しつけられる。バネ（単数または複数）300によって及ぼされる遠位指向の力はまた、ピストンヘッド630をピペット5の遠位端に向かって促し、これは、ピストンヘッドアーム630a,630bの遠位端をピストンキャリア205の作動カラー285部分のピストンヘッド保持リップ210にきつく押し付ける。したがって、シリンジ保持機構150のシリンジラッチ要素155に対するシリンジ保持要素620の意図しない動き、および／またはピストンキャリア205に対するピストンヘッド630の動きは、バネ（複数可）300によって及ぼされる軸方向に向けられた力によって阻止され、それによってシリンジ600をピペット5に対してさらに固定することができる。バネ（複数可）300は、例えば、これに限定されないが、金属材の板バネ（複数可）であってもよい。また、他の種類のバネの使用も可能である。
【0095】
ポジティブディスプレイスメント式ピペットシリンジは、使い捨てであるため、すなわち、関連するピペット操作の完了後に廃棄されることを意図しているため、例示的なシリンジ600は、ピペット5から排出可能でなければならない。図２０Ａ－図２０Ｄの分解斜視図および図２１Ａ－図２１Ｆの断面図（図１３、図１５Ａ－図１５Ｂ、および図１９Ａ－図１９も参照）の検討から最も理解され得るように、ピペット5は、この目的のために例示的なシリンジ排出機構を備える。一般的に言えば、シリンジ排出機構は、シリンジ600のシリンジ保持要素620をシリンジ保持機構150から切り離し、シリンジピストンヘッド630をピストンキャリア205から切り離すように動作し、その後、シリンジはピペット5から自動的に排出されることになる。以下により詳細に説明するように、例示的なピペット5のシリンジ排出機構は、概して、電動駆動アセンブリ40およびリードスクリュー95、ピストンキャリッジ100およびそのくさび形のシリンジラッチ要素解放部分335、シリンジラッチ要素155、ピストンキャリア205の作動カラー部分285上のピストンヘッド解放要素ガイド220、ならびに複数のピストンヘッド解放要素305によって構成される。
【0096】
図２０Ａは、本質的に、図１５Ａに示されるピストンキャリア205に挿入された例示的なシリンジ600のピストンヘッド630の同じ図を本質的に提供するが、図２０Ａでは、ピストンキャリア205は、明確にするために除去される。図２０Ａにおいて観察され得るように、シリンジ排出機構のピストンヘッド解放要素305（これは、図１５Ａにおいてピストンキャリア205の開口部215と整列するように示されている）は、ピストンヘッドがピストンキャリア205に挿入されたときに、シリンジピストンヘッド630の対向アーム630a,630bに少なくとも部分的に重なるよう配置される。例示的なピストンヘッド解放要素305の各々は、その遠位端にローラー310を含んでもよい。ローラー310は、ピストンヘッド解放要素305とピストンキャリア205の各ピストンヘッド解放要素ガイド220の内側に向けられた傾斜面220aとの間の摩擦、および、ピストンヘッド解放要素とシリンジピストンヘッド630のアーム630a,630bとの間の摩擦を低減するよう機能する。しかしながら、低摩擦材料の使用など、他のシリンジ放出機構の実施形態では、ローラー310を除去することが可能であり得る。
【0097】
ピストンヘッド解放要素305は、ピン315によってピストンキャリッジ100内に枢動可能に固定され、その結果、ピストンヘッド解放要素の近位端の内側に向けられた動きは、ピストンヘッド解放要素の遠位端の外側に向けられた動きをもたらす。明確化のために図２０Ａ－図２０Ｄには示されていないが、ピストンヘッド解放要素305は、ピストンヘッド解放要素305を包囲し、各ピストンヘッド解放要素に設けられたスロット325内に存在するＯリング320または別の同様の弾性要素によって、通常、開位置（例えば、図１３、図１６－図１９、図２１Ａ－図２１Ｂ、図２２および図２４参照）に維持される。Ｏリング320は、各ピストンヘッド解放要素305の近位端に対して内側に向けられた力を加えて、ピストンヘッド解放要素の通常の開位置では、ピストンヘッド解放要素の遠位端がピストンキャリア205から離れるように促される。
【0098】
例示的なシリンジ排出動作が、図２１Ａ－図２１Ｆに示される。シリンジ排出動作の間、ピストンキャリア205は、ハードストップ225に対して配置され、電動駆動アセンブリ40は、所定の距離のピストンキャリッジ100の遠位方向への移動を引き起こすように、指令される。ピペット5のこの例示的な実施形態では、ピストンキャリッジは、シリンジ射出動作中に遠位方向に約３．２５ｍｍ移動するが、この距離は、他の実施形態では異なってもよい。
【0099】
ピストンキャリア205は、ハードストップ225に突き当たると、さらなる遠位方向の軸方向移動に対して拘束されるので、ピストンキャリッジ100の前述の遠位方向の軸方向変位は、ピストンキャリッジ100に枢動可能に結合されるピストンヘッド解放要素305と同様に、ピストンキャリアに対してシリンジラッチ要素解放部分335の遠位方向の軸方向変位を引き起こす。
【0100】
図２１Ａにおいて観察され得るように、ピストンキャリッジ100が遠位に移動すると、ピストンキャリッジのシリンジラッチ要素解放部分335は、シリンジラッチ要素の近位端に接触し始め、ここで、シリンジラッチ要素解放部分335は、シリンジラッチ要素155と整列するように配置され、また、シリンジラッチ要素とピストンキャリア205との間の空間内を移動するように配置される。同様に、ピストンキャリッジ100の遠位移動は、ピストンヘッド解放要素305のローラー310と、ピストンキャリア205の作動カラー285に関連する各ピストンヘッド解放要素ガイド220の内側に向けられた傾斜面220aと、の間の接触を生じさせる。
【0101】
図２１Ｂに図示されるように、ピストンキャリッジ100の継続的な遠位移動は、最終的に、くさび形のシリンジラッチ要素解放部分335とシリンジラッチ要素155の近位端との間の十分な接触をもたらし、シリンジラッチ要素の遠位端を、取り付けピン185を中心に、Ｏリング160の対抗収縮力およびバネ（複数可）300の軸方向に向けられた力に逆らって、外側に旋回させる。図示されるように、シリンジラッチ要素155の枢動運動は、ラッチフック170をシリンジ600のシリンジ保持要素620から切り離し（図２０Ｄにも示されるように）、それによって、シリンジ保持要素およびシリンジキャピラリー605をピペット5との保持的係合から切り離す。
【0102】
ここで図２１Ｃ－図２１Ｅにおいて更に観察され得るように、ピストンキャリッジ100の追加の遠位移動によって、ピストンヘッド解放要素305のローラー310は、ピストンキャリア作動カラー285の対応するように位置合わせされたピストンヘッド解放要素ガイド220の傾斜面220aに追従する。その結果、ピストンヘッド解放要素305の遠位端は、ピストンキャリア205に向かって内側に枢動される。図２１Ｄ－図２１Ｅに示すように、ピストンヘッド解放要素305の遠位端のこの内方への動きによって、それに取り付けられたローラー310は、その中の開口215を通してピストンキャリア205に進入し、シリンジピストンヘッド630の対向アーム630a,630bに接触して内側に圧縮（変形）し始める。
【0103】
図２１Ｅに描かれているように、ピストンヘッド解放要素305によって生じるシリンジピストンヘッドアーム630a,630bの内側への変形量は、最終的に、ピストンキャリア205の作動カラー285内のピストンヘッド保持リップ210からアームを離脱させるのに十分な量である。シリンジピストンヘッドアーム630a,630bのこの係合解除は、ピストンヘッド630をピストンキャリア205から解放し、シリンジピストンヘッド630がその後ピストンキャリア内の遠位開口290を通って近位から遠位方向に引き出されることを可能にする。
【0104】
ピストンキャリア100の下方への移動の間、ピストンヘッドアーム630a,630bがピストンヘッド解放要素305の遠位端によって内側に圧縮されているとき、各ピストンヘッド解放要素の近位に位置する排出タブ340は、同時に、ピストンヘッド630の頂部に、遠位に向けられた（排出力）を及ぼす。この遠位に向けられた力は、ピストンヘッド630およびキャピラリー605の同様の変位をもたらし、また、ピストンヘッドアーム630a,630bの自由端がピストンキャリア205の遠位開口290に入ることを生じさせる。
【0105】
シリンジ要素が上記のように位置決めされた状態で、シリンジ600全体がピペット5から排出され得る。この例示的な実施形態では、シリンジ600の実際の排出は、最初にピストンキャリッジ100（図２１Ｆ参照）をそのホーム位置に引き戻すことによって起こり、この引き込み動作によって、ピストンヘッドアーム630a,630bは、排出中にピストンヘッド解放要素305のローラー310をクリアすることができる。物理的な排出は、その後、バネ（複数可）300によってシリンジ保持要素620に及ぼされる軸方向に向けられた力と組み合わせられた重力の結果として自動的に起こり得、および／または、シリンジ600は、ユーザによってピペット5から取り外され得る。排出動作およびピストンキャリッジ100の戻り動作は、ピペットコントローラ90からの排出動作プログラムコマンドに従って自動的に発生し得る。
【0106】
次に、図２２－図２４に関して、例示的なピペット5の様々な状態および動作について説明する。図２２は、例示的なピペット5のホーム位置を表す。ホーム位置では、ピストンキャリア205の遠位端は、本質的にハードストップ225に対して存在し、ハードストップに「対して」在在することは、ハードストップとピストンキャリアとの間に最小のアセンブリクリアランスが存在させることを理解できる。同様に、ピペット5のホーム位置では、分注ソレノイドアセンブリ250のアーマチュア260は、コア270の底壁に対してその遠位ハードストップで存在し、分注ソレノイドアセンブリのコイル260は、通電されない。ピペット5のホーム位置では、ピストンキャリッジ100は、ピストンキャリア205とピストンヘッド解放要素305のローラー310との間にわずかなギャップ400が存在するように、遠位に位置決めされる。シリンジがピペット5に挿入されたときにローラーとピストンヘッド630との間に意図しない干渉がないようにするためである。ピストンキャリッジがホーム位置にあることをコントローラ90に示すために、ホーム位置センサ405が設けられてもよい。
【0107】
例示的なピペットの吸引機能は、図２の例示的なピペット5およびシリンジ600アセンブリの使用を通じて、図２３Ａ－図２３Ｂに表される。図２３Ａは、すぐ上で説明したように、ホーム位置にある例示的なピペット5を示す。ピペット5が、シリンジ600がそれに取り付けられた状態でホーム位置にあるとき、シリンジピストン625のピストンヘッド630は、ピペットのピストンキャリア205と係合するが、ピストンは、（ピストンヘッドをピストンキャリアに係合するために必要な付随的軸移動を越えて）ピペットの近位端に向かってまだ意図的に移動されていないことがさらに観察され得る。その結果、ピストン625は、依然として、シリンジキャピラリー605の遠位内部に対して実質的に存在する。
【0108】
図２３Ｂのピペットアセンブリは、分注準備完了位置または完全吸引位置で示される、すなわち、ピペット5は、目的の流体のシリンジ全容量がシリンジ600内に吸引されることによって吸引機能を実行したように示される。また、シリンジ全容量よりも少ない量の流体を吸引することも可能である。流体を吸引するために、シリンジ600の先端610を流体中に配置し、ピペットのユーザインターフェース部分15を介して吸引プログラムを開始して、または、ユーザがアクチュエータを操作して電動駆動アセンブリ40のモータ45に通電して、ピストンキャリッジ100およびこれに結合された関連部品をピペット5の近位端に向かって所望の距離を駆動させる。ピストンキャリッジ100のこの近位方向の軸方向移動は、ソレノイド本体260の同様の移動を生じさせ、これは、アーマチュア軸265に取り付けられているアーマチュア260およびピストンキャリア205の同様の移動を生じさせる。シリンジピストン625のヘッド630がピストンキャリア205と係合しているので、シリンジピストンはシリンジキャピラリー610内で近位に等距離移動し、これにより目的の流体が今空になったキャピラリーの中に引き込まれる。
【0109】
例示的なピペット5が図２３Ｂに示されるような完全に吸引された位置にあるとき、ピペット構成要素の様々な要素は、ピペットがホーム位置に存在する場合と同様に、他の要素に対して、同じ位置に依然として存在する。例えば、分注ソレノイドアセンブリ250のアーマチュア260は、ボア270の底壁に対する遠位ハードストップ275に留まり、分注ソレノイドアセンブリのコイル260は、通電されない。同様に、ピストンキャリア205とピストンヘッド解放要素305のローラー310との間のギャップ400も、ピペット5が吸引位置にあるとき、維持される。
【0110】
分注操作中の様々なピペット構成要素の働きは、図２３Ｂおよび図２４を参照して説明される。ピペット5の分注構成要素が分注操作中に作動する特定の方法は、選択された分注容量に依存する。すなわち、小容量分注は、好ましくは、ソレノイドアセンブリ250を使用して実行され、一方、大容量分注は、好ましくは、電動駆動アセンブリ40を単独で使用して、または、電動駆動アセンブリ40とソレノイドアセンブリ250との組み合わせを使用して、実行される。
【0111】
小さな分注量と大きな分注量との間の境界は、異なるピペットの実施形態にわたって変化し得る。なぜなら、ソレノイドアセンブリ250のみによって分注され得る流体の最大容積は、ソレノイドアーマチュア260の最大ストロークに依存するからである。これは、次に、シリンジ600からの流体の意図しない分注を引き起こす前にピストンキャリッジ100が完全吸引位置からピペット5の遠位端に向かって移動し得る最大距離により決定される。例示の目的で、これに限定されない、意図しない分注を引き起こすことなく生じ得る最大ピストンキャリッジ変位は、ピペット5のこの例示的な実施形態では、０．５ｍｍである。
【0112】
ソレノイド本体255はピストンキャリッジ100に結合されているので、ピストンキャリッジのような動きの間、ソレノイド本体は、ピペット5の遠位端に向かって移動する。しかしながら、ソレノイドのアーマチュア260がソレノイド本体255内のボア内で自由に浮いているので、ソレノイドアーマチュアはアーマチュア軸265によってピストンキャリア205にも結合されているので、またピストンキャリアは、シリンジ600内の吸引流体の圧力がシリンジピストン670に押し付けられることによってピペット5の近位端に向かってバイアスされるので、前述のピストンキャリッジの移動中、ソレノイドアーマチュアは、その現在の位置に留まりピストンキャリアおよびソレノイド本体と共に移動しない。これにより、アーマチュア260の遠位面260bとソレノイド本体255内のボア270の底壁との間に、ピストンキャリッジ100の前述の遠位移動に見合った距離（この例では最大０．５ｍｍ）のソレノイドストロークギャップ280が形成される。このソレノイドストロークギャップ280は、ソレノイドアーマチュア260の最大ストロークであって、したがって、ピペット5のこの例示的な実施形態では、０．５ｍｍである。
【0113】
ソレノイドアーマチュア260の０．５ｍｍの最大ストロークは、ピペットに取り付けられた所定のシリンジの総容量の約０．０１（１％）の対応する分注量となる。その結果、この特定の例では、小さな分注容量は、０．１ｍｌ容量のシリンジ500の約０．００１ｍｌ以下、１．０ｍｌ容量のシリンジ550の約０．０１ｍｌ以下、１０ｍｌ容量のシリンジ600の約約０．１ｍｌ、２５ｍｌ容量のシリンジ650の約０．２５ｍｌ以下および５０ｍｌ容量のシリンジ700の約０．５ｍｌ以下のものと考えられるだろう。これらのおおよその小容量分注量よりも大きい分注量は、この特定の実施例では大容量分注量とみなされるであろう。電動駆動アセンブリ40単独を使用する、または、電動駆動アセンブリ40をソレノイドアセンブリ250と組み合わせて使用する、最小の送出可能な分注容量は、一般にソレノイドアセンブリ単独を使用する最大の送出可能な分注容量と同じであることに留意されたい（ただし、多少の重複はあり得る）。
【0114】
少量の分注操作を開始すると、ピペット5のコントローラ90は、電動駆動アセンブリ40に指示して、ピストンキャリッジ100をピペットの遠位端に向かってある距離（分注される選択された少量に応じて、０．５ｍｍ以下）移動させる。ピストンキャリッジ100が移動する具体的な距離は、分注される流体の選択された小容量に依存する。この例示的なピペット5における最大ピストンキャリッジ100変位距離および結果として生じるソレノイドアーマチュア260のストロークは、０．５ｍｍである。
【0115】
ピストンキャリッジ100が小容量分注位置に移動し、その結果ソレノイドアセンブリのギャップ280が生じた状態で、コントローラ90はソレノイド本体255に一時的に通電し、これにより当業者には理解できるように、アーマチュア260をピペット5の遠位端に向かって急速にかつ強制的に発射し、アーマチュアハードストップ275との接触を停止させる磁場を生成する。ソレノイドアセンブリアーマチュア260のこの急速かつ遠位方向の動きは、ピストンキャリア205およびそれと結合しているシリンジピストン625の同様の動きを生じさせ、これによって、流体とシリンジキャピラリー605の内壁面との間の表面張力を破壊し、それによって、受け容器上でシリンジ先端610をタッチオフする必要なしに流体の最後の滴が分与されるように、シリンジ600の先端610から選択した分与量の流体を十分に速度で噴出させることができる。ピストンキャリッジ100を移動させ、ソレノイドアセンブリ250を発射して少量の流体を分注する工程は、吸引された量が完全に分注されるまで、または所望の数の分注動作が完了するまで、繰り返され得る。
【0116】
前述の説明から理解され得るように、例示的なピペットにおける大容量分注は、単に、ソレノイドアセンブリの作用のみによって分注可能な最大可能流体量よりも大きい流体量を分注することである。したがって、例示的なピペット5および本明細書に示され説明される例示的なシリンジ500,550,600,650,700に関して、大容量分注には、0.1ml容量シリンジ500の約0.001mlより大きい分注容量、1.0ml容量シリンジ550の約0. 01mlより大きい分注容量、10ml容量シリンジ600の約0.1mlより大きい分注容量、25ml容量シリンジ650の約0.25mlより大きい分注容量、および50ml容量シリンジ700の約0.5mlより大きい分注容量が包含されている。１回の大容量分注操作中に分注できる最大容量は、所定のシリンジ500,550,600,650,700の全容量である。
【0117】
上述したように、大量の分注には２つの方法が考えられる。第１の方法によれば、大容量分注は、電動駆動アセンブリ40を単独で使用して行われ、第２の方法によれば、大容量分注は、電動駆動アセンブリ40をソレノイドアセンブリ250と組み合せて使用して行われる。採用される大容量分注方法は、ピペットの特定の構造に依存し、場合によっては分注される流体の特性にも、依存し得る。
【0118】
上述の大容量分注の第１の方法に従って、大容量の流体を分注するとき、または少なくとも例示的なピペット5の全体的な大容量分注範囲のある容積範囲内に入る流体容量を分注するとき、ソレノイドアセンブリ250からの支援を必要とせずに分注を行うことができることが見出された。より具体的には、以下のことが判明している。大容量の流体を分注する場合、ピストンキャリッジ100の動きだけで、シリンジ600内の流体がより大きな直径のキャピラリー605からはるかに小さな直径の先端610およびオリフィス615を通して強制されることから生じる流体速度の増加と相まって、流体とシリンジキャピラリーの内壁面との間の表面張力を克服するのに十分な流体分注速度を生じさせ、それによって、シリンジチップを受け容器に触れる必要なしにシリンジから流体の最後の一滴が分注されることを確実にする。
【0119】
ピストンキャリッジ100の移動のみによる大容量分注は、ユーザが選択した分注プログラム、ピペット5に取り付けられたシリンジ、選択した分注プログラムに関連する分注量等に基づいて、ピペットコントローラ90によって自動的に指示され得る。いずれにしても、ピストンキャリッジ100の移動のみによる大容量分注操作の開始時に、コントローラ90は、選択された大容量の分注流体を射出するために必要なピストンキャリッジの変位を決定する。電動駆動アセンブリ40は、続いて、ピストンキャリア205とピストンヘッド解放要素305のローラー310との間のギャップ400が閉じられるまで、駆動ナット50を回転させてリードスクリュー95およびピストンキャリッジ100を直線的に変位させ、これにより、ピストンキャリア205およびそれに係合するシリンジピストン625の同様の変位が生成される。選択された大きな流体量の分注は、このようにして達成される。
【0120】
あるいは、大容量分注は、ピストンキャリッジの移動とソレノイドアセンブリ250の発射との組み合わせによって達成されてもよい。第１の大容量分注方法と同様に、第２の大容量分注方法は、ユーザが選択した分注プログラム、ピペット5に取り付けられたシリンジ、選択した分注プログラムに関連する分注容量等に基づいて、ピペットコントローラ90によって自動的に選択されてもよい。いずれにしても、第２の大容量分注操作を開始すると、コントローラ90は、選択された大容量の分注流体を射出するために必要なピストンキャリッジの変位を再び決定する。電動駆動アセンブリ40は、続いて、駆動ナット50を回転させてリードスクリュー95およびピストンキャリッジ100を必要な距離だけ直線的に変位させ、これにより、ピストンキャリア205およびそれに係合するシリンジピストン625の同様の変位、ならびにシリンジからの流体の対応する分注が生じる。
【0121】
ピストンキャリッジ100の移動およびシリンジ600からの流体の対応する分注が完了すると、コントローラ90は、ソレノイド本体255に一時的に通電し、これは、ソレノイドアセンブリ250のアーマチュア260をピペット5の遠位端に向かって発射し、アーマチュアハードストップ275との接触を停止させる。このソレノイドアセンブリアーマチュア260の迅速かつ遠位方向への動きは、ピストンキャリア205およびシリンジピストン625の同様の動きを生じさせ、これにより、流体とシリンジキャピラリー605の内壁面との間の表面張力によりシリンジ先端610内に残っている非分泌流体が分注される。したがって、分注を意図した流体量の最後の一滴が実際に分注され、シリンジ先端610内に不用意に保持されないことを保証する。大容量流体分注操作中に分注された流体体積がシリンジ600内の流体の総容量よりも少ない場合、所望の数の分注操作が完了するまで、流体体積がなくなるまで、または、残りの流体体積が所望の容量の別の分注操作を行うのに不十分になるまで、分注作業は、繰り返され得る。
【0122】
例示的なピペット5を用いた分注操作は、自動（オート）モードまたは手動モードでピペットを操作する選択されたピペッティングプログラムを介して、達成され得る。簡単に上述したように、ユーザは、ピペット5のユーザインターフェース部分15を介して、所望のピペッティングプログラムにアクセスし、選択的に開始することができる。
【0123】
自動モード分注は、多くの異なる選択可能な分注手順を含むことができる。このような分注手順の単純化された一例として、シリンジ内の液体を全量吸引し、その後、吸引した液体を１回の分注操作で全量分注するものがある。
【0124】
別の自動モード分注手順例では、先に説明したように、流体がシリンジ600内に吸引され、その後、所望の数の分注操作が完了するまで、流体体積がなくなるまで、または、残りの流体体積が選択した流体容量の別の分注操作を行うのに不十分となるまで、等しい量での複数の分注が行われる。さらに別の自動モード分注手順例では、先に説明したように、流体がシリンジ600に吸引され、その後、所望の数の分注操作が完了するまで、流体体積がなくなるまで、または、残りの流体体積が所望の流体容積の別の分注操作を行うのに不十分となるまで、可変の量で複数の分注が行われる。さらに別の自動モード分注手順例では、先に説明したように、流体がシリンジ600内に吸引され、その後、吸引された流体体積の一部（例えば、５０％）が分注されるまで、等量又は可変量で複数の分注が行われる。この時点で、シリンジ600内の流体体積を増加させるために別の吸引操作が行われ、分注が再び実行される。このプロセスは、所望の数の分注操作が完了するまで、流体体積が枯渇するまで、または、残りの流体体積が選択された流体容量の別の分注操作を行うのに不十分となるまで、繰り返され得る。
【0125】
上述の例示的な自動モード分注手順のいずれにおいても、吸引された流体体積は、設置されたシリンジの流体全容量であってもよく、あるいは、より少ない容積であってもよい。流体の分注は、ソレノイドアセンブリ250の発射のみによって、ピストンキャリッジ100の移動のみによって、または、それらの組合せによって、達成されてもよい。上述のように、使用される分注方法は、ピペット構造（例えば、分解能）、設置されたシリンジ、所望の分注容量、これらのいくつかの組み合わせ、および／または他の要因に基づいて選択され得る。
【0126】
例示的なピペットの自動モードの下で実行され得る例示的な手順のメニューは、滴定手順をさらに含んでもよい。当業者であれば理解できるように、例示的ピペット5を用いた滴定手順は、一般に、シリンジ600に吸引された滴定剤のある量を、分析物および指示薬の容器に、指示薬が色を変えるまで、または、反応が中和状態に達したことを示すような他の何らかの観察可能な特性を達成するまで、加えることを含む。中和に達するために分析物溶液に添加される必要がある滴定剤の量は、一般に未知であるので、滴定プログラムは、分注された滴定剤の量を示す滴定量カウンタを含んでもよい。カウンタは、１回分の吸引した量の滴定液から複数の滴定操作を可能にするために、リセット可能であってもよい。
【0127】
分注操作は、自動モードで動作するピペット5のコントローラ90によってではなく、手動モードでユーザによって実行されることもある。手動モードでは、ユーザは、電動駆動アセンブリ40を操作して、シリンジ600からの流体の速いまたは遅い、吸引および／または分注を生じさせる。
【0128】
例示的なピペットはまた、流体粘度検出機能を備えてもよい。より具体的には、目的の流体の粘度は、吸引または分注操作中にシリンジピストンをシリンジキャピラリーに対して移動させるのに必要なモータトルクの増加から生じる駆動モータに流れる電流の増加を監視および分析するための適切な回路350（図５Ｂ参照）または他の手段をピペットに設けること等によって、提供されたロードセル355（図5B参照）の使用を通じて；機械的バネによって；または当業者によって理解される他の技術を介して；間接的に決定され得る。
【0129】
電流監視技術を利用する場合、電流値は、流体の粘度を分類するために使用することができ、また、ピペットコントローラは、識別された流体粘度カテゴリに基づいてピペットの分注操作パラメータを調整することができる。例えば、これに限定されないが、対象の流体が低粘度を有すると判定された場合、コントローラは、流体分注操作中に通常の分注設定を適用してもよい。対象の液体が中粘度であると判断された場合、コントローラは、駆動モータへの電圧を上昇させ、また、低粘度の液体の分注中に通常はサックバックを必要としないアリコートに対してサックバックモード（空気をシリンジキャピラリー内に引き込むリードスクリューの後退）を強制してもよい。対象の液体が高粘度であると判断された場合、コントローラは、ソレノイドアセンブリを無効にして、ピストンキャリッジの動きによってのみ分注が可能になるようにしてもよく、また、シリンジチップ内に液体が残らないようにするためにシリンジチップのタッチオフが必要であるとユーザに通知してもよい。
【0130】
例示的なピペット5などの例示的なピペットはまた、廃棄ディスペンス機能を実行するようにプログラムされ得る。廃棄ディスペンス機能は、好ましくは、例示的なピペット5を使用するときのピペッティングプロセスの一部であり、コントローラ90によって実施され得る。一般に、廃棄ディスペンス機能は、バックラッシュを除去し、駆動部、ソレノイド、およびシステム全体における製造および／またはアセンブリの公差問題を考慮するように、動作し、また、シリンジチップの遠位端の近くに閉じ込められた空気を取り除くこともできる。コントローラ90は、各吸引操作の後に廃棄ディスペンス機能を開始するようにプログラムされてもよい。廃棄ディスペンス機能はまた、以前にシリンジに吸引された流体の全てが完全にディスペンスされた時いつでも開始されてもよい。廃棄ディスペンス量は、作業中の液体の粘度およびシリンジの構造に基づいて、可変である。
【0131】
一般的な発明概念に従って提供され得る別の例示的なピペットの特徴は、自動シリンジ識別機能である。例示的なピペットは、多くの異なる容量のシリンジと共に使用可能であるため、シリンジがピペットに取り付けられたときに、例示的なピペットがシリンジの容量を自動的に識別できれば有益であることが理解される。このような機能により、ピペットのコントローラは、与えられたシリンジ容量に対して適切な動作パラメータを自動的に選択することが可能となり、それによって、設定プロセスを簡素化し、使用されているシリンジの容量を誤って特定することに関連する作業者のミスを排除し得る。
【0132】
１つの例示的な実施形態では、シリンジ識別のための機構として色分けが使用される。より具体的には、各シリンジ容量には異なる色が関連付けられ、対応する色の領域がシリンジ上に配置される。
【0133】
図６Ａ－図１０Ｂに描かれた例示的なシリンジ500,550,600,650,700を例として、各所与のシリンジ容量に対応するカラーバンド450,455,460,465,470は、シリンジ保持要素520,570,620,680,730の上部肩520a,570a,680a,730aに沿って配置される。いくつかの実施形態では、所定のシリンジのカラーバンドは、シリンジ保持要素の周囲に部分的にのみ延在してもよく、他の実施形態では、カラーバンドは、シリンジ保持要素の全周に亘って延在してもよい。色分けはまた、色の連続パッチ、色の離散パッチ、または、これに限定されないが、ドットの集合、セグメント化された線などの他の読み取り可能な形態で、提供され得る。また、色は、所定のシリンジ保持要素が作られる材料に成形されてもよい。さらに、代替実施形態では、色分けは、所定のシリンジのシリンジ保持要素の代わりに、またはそれに加えて、シリンジピストン上に、配置されてもよい。
【0134】
図２４に示されるように、１つ以上の色センサ475は、例示的なピペット5の遠位端内に存在してもよく、例示的なシリンジ500,550,600,650,700のシリンジ保持要素520,570,620,680,730上のカラーバンドを撮像するように、構成および配置され得る。例示的なシリンジ500,550,600,650,700をピペット5に取り付けると、色センサ（複数可）475は、カラーバンド450,455,460,465,470を画像化し、カラーバンドの色を示す信号をピペットコントローラ90に送信する。コントローラ90は、適切なデータ（例えば、ルックアップテーブルなど）－例えば、色センサ（複数可）475を用いた予備およびオフラインの色認識および登録操作のプロセスなど－を備えて、色センサ（複数可）475から受信した信号を解析してカラーバンド450,455,460,465,470の色、したがって、設置済みシリンジの容量500,550,600,650,700を識別することができる。上述したように、シリンジ容積が特定されると、コントローラ90は、様々なピペッティングパラメータの自動的に設定するように、および／または、ピペット5のユーザに対してシリンジ容積の示すように、進むことができる。
【0135】
本明細書に提示される例示的なピペットおよびシリンジの実施形態において、シリンジ保持要素520,570,620,680,730の上部肩部520a,570a,620a,680a,730aは、所定角度（例えば、保持要素の上面に対して３０°－６０°）で面取りされていることが好ましい。シリンジ保持要素520,570,620,680,730の面取りされた上部肩部520a,570a,620a,680a,730aは、ピペット5へのシリンジ保持要素の挿入を容易にする。さらに、各シリンジ保持要素の面取りされた上部肩部520a,570a,620a,680a,730aは、色センサ475のエミッタ部（照明源）480によって放射された光が、対応する角度でピペットに取り付けられ得る色センサ475の検出面485に向けて、反射され得る角度を有する面を提供する。このような面取りされた肩部の使用によって、さらに、カラーバンドに、最も効率的な印刷方法である垂直パッド印刷の使用を適用することができる。
【0136】
シリンジ保持要素520,570,620,680,730の面取りされた上部肩部520a,570a,620a,680a,730a上の色分けを読み取るための色センサ475を用いた色感知が例示の目的で本明細書に示され説明されているが、例示的なピペットの実施形態がこの配置に限定されないことを理解されたい。例えば、これに限定するものではないが、シリンジの他の領域上の、色分け、印刷などを読み取るために、センサ（複数可）は、代わりに配置され得る。
【0137】
一般的な発明概念の特定の実施形態が例示の目的で上記に詳細に記載されているが、一般的な発明概念の範囲は、そのような開示によって限定されるとは見なされず、添付の請求項によって証明されるように、一般的な発明概念の精神から逸脱することなく変更が可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図20D】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図21E】
【図21F】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24】
【図25】
【国際調査報告】