KR20020087411A - 복귀 스프링이 없는 인체공학적 수동 공기 변위 피펫 - Google Patents

Abstract

피펫의 플런저 유닛을 피펫의 사용자에 의하여 선택된 임의의 축방향 위치에 유지하기 위하여 피스톤 밀봉부의 마찰에 의존하는, 수동으로 정확하게 조절가능하며, 복귀 스프링이 없는 인체공학적 공기 이동 피펫.

Description

복귀 스프링이 없는 인체공학적 수동 공기 변위 피펫{Ergonomic return springless manual air displacement pipette}

예를 들어, 미국특허 제3,827,305호 및 제4,909,991호는 상업적으로 이용가능한 단일 채널 수동 공기 변위 피펫을 개시하고 있다. 그와 같은 피펫 각각은 상방향으로 스프링 편향된(spring biased) 플런저 유닛(plunger unit)을 수납하는, 손으로 쥘 수 있는 길다란 피펫 몸체를 포함한다. 플런저 유닛은 피펫 몸체 내의 상부와 하부 정지 위치 사이에서 축 방향으로 움직일 수 있도록 지지된다.

사용시에, 피펫 사용자는 엄지 손가락을 플런저 유닛의 노출된 상단부 위로 두고 피펫 몸체를 쥔다. 플런저 유닛 상에서의 엄지 손가락의 하향 작용력은, 복귀 스프링의 상방향 편향(upward bias)에 대항하는 상부 정지 위치(upper stop position)로부터 모든 액체가 피펫에 장착된 팁으로부터 방출되는 하부 정지 위치(lower stop position)로 플런저 유닛을 이동시킨다. 하부 정지 위치와 인접한 곳에, 플런저 유닛이 피펫에 의한 매 흡입 조작의 개시시에 피펫 사용자에 의하여복귀되는 위치인 "홈(home)" 위치가 있다.

전술한 선행 특허들에서 서술된 상업적으로 이용가능한 피펫들에서, 홈 위치는 "소프트(soft)" 정지부로 정의된다. 그와 같은 특허들에서 개시된 바와 같이, 소프트 정지부는 플런저 유닛이 홈 위치에 도달할 때 작동되는 상대적으로 경직된 "블로아웃(blow out)" 스프링 장치를 피페트 몸체 내에 포함한다. 이와 관련하여 본 명세서의 도 9a에 도시된 바와 같이, 피펫 사용자가 플런저 유닛의 노출된 말단을 엄지 손가락으로 아래로 누름으로써 플런저 유닛을 그 상부 정지 위치로부터 수동으로 이동시킬 때, 피펫 사용자는 플런저 유닛의 더 이상의 하향 이동을 억제하는 블로아웃 스프링부의 작동과 관련된 플런저 유닛의 이동에 대한 증가된 저항을 "감지(feel)"할 수 있게 된다. 사용자가 블로아웃 스프링 장치의 작동을 감지하게 되는 플런저의 위치는 플런저 유닛에 대한 홈 위치를 정의한다. 플런저 유닛이 홈 위치를 지나 하부 정지 위치로 계속 이동하는 것은 복귀 스프링과 블로아웃 스프링 장치의 조합에 의하여 저항을 받게 된다.

플런저 유닛을 이동시키는 데 요구되는 하향력의 증가 개시를 전술한 바와 같이 정확하게 감지하는 것은 피펫 사용자에게 상당한 주의를 요하는 정교한 작업이다. 따라서, 엄지 손가락을 플런저 유닛의 노출된 말단의 상단에 올려놓은 채로, 사용자는 플런저 유닛을 매우 주의깊게 감지하여 수동으로 홈 위치로 유지시킨다. 실제로, 피펫팅 작업과 관련된 총 시간의 상당 부분은, 피펫에 의하여 흡입되어야 하는 액체에 피펫으로부터 연장된 팁을 삽입할 수 있도록, 피펫 사용자가 플런저 유닛을 홈 위치에 있도록 수동으로 유지하는 데에 소요된다. 이후, 액체 내에 팁을삽입한 채로, 피펫에 장착된 팁 내로 선택된 부피만큼의 액체를 흡입하기 위하여 사용자는 홈 위치로부터 상부 정지 위치로의 플런저 유닛의 복귀 속도를 수동으로 조절한다.

피펫 조작의 정확성과 반복재현성을 위하여, 피펫 사용자가 항상 플런저 유닛을 정확하게 동일한 홈 위치로 가져오고, 매 피펫 조작시마다 반복 가능한 방식으로 플런저 유닛의 상부 정지 위치로의 복귀 속도를 수동으로 조절하는 것은 중요한 사항이다. 이는 매 반복되는 조작마다 원하는 동일한 부피의 액체가 피펫 팁으로 유입되게 하기 위하여 필요하다. 그와 같은 피펫의 수동 조작은 조작의 반복 재현성이 필수적인 일련의 피펫 조작 과정에서 피펫 사용자에게 상당한 육체적 및 정신적 긴장을 부여한다. 심한 경우에는, 집중적이고 장기적인 수동 피펫 조작과 관련된 손 및 손목의 육체적 긴장은 건염(tendinitis) 및 수근관 터널 증후군(carpel tunnel syndrome)과 같은 반복적 긴장성 부상의 원인이 되거나 이러한 증상을 일으킬 수도 있다.

상업적인 수동 피펫과 관련된 작동 및 정지력을 감소시키고 반복적인 긴장성 부상의 위험을 감소시키기 위하여, 본 발명의 양수인은 최근에 플런저 유닛을 홈 위치에 위치시키고 유지하는 것을 돕기 위하여 홈 위치에서 작동가능한 걸쇠(latch) 장치와 수동 공기 변위 피펫의 플런저 유닛이 홈 위치로 접근함에 따라 작동될 수 있는 자석 보조 장치를 도입한 새로운 수동 공기 변위 피펫을 개발하여 상업화한 바가 있다. 그와 같은 새로운 피펫은 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 명세서에 참조 문헌으로서 포함된 미국 특허 제5,364,596호 및 제5,700,959호에전부 서술되고 도시되어 있다.

수동 공기 변위 피펫과 관련된 작동 및 정지력을 더욱 감소시키기 위하여, 본 발명의 양수인의 고용인들은 관련된 플런저 유닛을 홈 위치에 위치시키고 유지하는 것을 돕기 위한 기계적 보조 장치를 포함하며 블로아웃 스프링이 없는 수동 공기 변위형 피펫을 개발하였다. 그와 같이 개발된 피펫은 동시에 출원되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원번호 제09/522,256호에 서술되고 도시되어 있다.

수동 공기 변위 피펫의 조작과 관련된 작동 및 정지력을 더더욱 감소시키기 위하여, 본 발명에 따르면 모든 종래의 수동 공기 변위 피펫에 포함되었던 복귀 스프링을 제거하고, 특정 구현예에서는 또한 매우 약한 블로아웃 스프링을 포함하거나, 또는 다른 한편으로는, 모든 상업적 수동 공기 변위 피펫에 포함되었던 블로아웃 스프링을 완전히 제거한, 신규한 고도의 인체공학적 피펫이 개발되었다.

하기에 서술되는 바와 같이, 복귀 스프링의 제거는 본 발명의 수동 공기 변위 피펫의 플런저 유닛을 피펫 사용자가 전적으로 조절할 수 있게 해주며, 이로 인하여 피펫 사용자는, 종래의 복귀 스프링의 지속적인 상향력이 전혀 없는 채로, 최소의 정밀 조작과 최소한의 엄지 또는 손가락의 힘을 사용하여 액체 흡입 및 배출 조작 시에 플런저 유닛의 상향 및 하향 운동 및 위치를 정확하게 조절할 수 있다. 피펫의 작동이 매우 정확하게 이루어지기 때문에 한 방울의 액체까지도 용이하게 흡입되거나 배출될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 피펫을 사용하면 플런저 유닛의 상향 및 하향 이동의 속도를 피펫 사용자가 완전히 수동으로 조절할 수 있게 된다. 피스톤의 이동 속도를 적절히 수동으로 조절함으로써, 종래 수동 공기 변위 피펫에서 플런저 유닛이 너무 급격하게 이동함으로써 야기되던 "분수 현상(fountaining)" 및 "에어로졸(aerosols)"과 관련된 문제점들을 제거할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 수동 공기 변위 피펫에서는, 사용자에 의하여 개시되는 플런저 유닛의 축 방향 이동을 억제하는 유일한 힘은 플런저 유닛의 피스톤 주위에 필수 유체 밀봉부를 형성하는 피스톤 밀봉부일 수 있다. 그와 같은 밀봉 마찰력은 플런저 유닛을 피펫 사용자에 의하여 위치되어지는 임의의 축 방향 위치에 고정시키기에 충분하다. 따라서, 예를 들어, 본 발명의 피펫에서는, 일단 피펫 사용자가 수동으로 플런저를 홈 위치로 이동시킨 후에는, 사용자가 플런저 유닛을 홈 위치에 유지시키기 위하여 어떠한 더 이상의 힘을 가할 필요도 없다.

또한, 밀봉 마찰력은 매우 미소한 관계로, 선택된 부피 만큼의 액체를 흡입하는 동안 플런저를 홈 위치로부터 상부 정지 위치로 이동시키기 위하여 피펫 사용자가 가하여야 하는 상향 엄지 또는 손가락 힘, 또는 선택된 부피 만큼의 액체를 플런저 유닛에 장착된 피펫 팁으로부터 분배하기 위하여 플런저 유닛을 하부 정지 위치로 이동시키기 위하여 가하여야 하는 하향 힘은 절대적으로 최소한이다.

또한, 그와 같은 플런저 유닛의 임의의 상향 또는 하향 운동 중에, 사용자는 플런저의 운동을 정지시킬 수 있고, 정지된 플런저는 그 위치에서, 미소량의 액체 시료의 정교한 피페팅 또는 전기영동 플레이트의 겔 도포 또는 로딩 도중, 또는 예를 들어 적정, 측정, 다중 분배 등과 같은 피펫 조작의 다른 여러 모드 중의 임의의 모드 도중에 사용자에 의한 조정을 위하여, 유지될 수 있다.

발명의 요약

종래의 수동 공기 변위 피펫과 같이, 본 발명은 플런저 유닛의 홈 위치로부터 상부 정지 위치 및 상부 정지 위치와 하부 정지 위치 간의 축 방향 이동을 위하여 플런저 유닛을 수용하고 지지하는, 손으로 쥘 수 있는 피펫 몸체를 포함한다. 홈 위치는 상부 및 하부 정지 위치 사이에 존재하며, 피펫으로 각각의 연속적인 흡입 조작을 시작하기 위해 플런저 유닛이 복귀하게 되는 출발 위치이다.

또한, 종래의 수동 공기 변위 피펫에서와 같이, 일단 플런저 유닛의 홈 위치로부터 상부 정지 위치로의 상향 운동에 의하여 선택된 부피의 액체가 피펫 하부 말단에 장착된 피펫 팁으로 흡입된 후에는, 피펫 사용자는 피펫 팁에 포함된 선택된 부피의 액체가 팁으로부터 배출되도록 플런저 유닛을 상부 정지 위치로부터 하부 정지 위치로 이동시키기 위하여 플런저 유닛의 상부 노출 말단에 장착된 플런저 조절 놉(knob)을 아래 방향으로 누른다.

그러나, 본 발명의 피펫에는 그와 같은 흡입 및 분배 조작 시에 종래의 복귀 스프링에 의하여 발생되는 지속적인 상향력과 종래의 블로아웃 스프링에 의하여 발생되는 비교적 강한 상향력이 존재하지 않는다. 이는 본 발명의 향상된 수동 공기 변위 피펫이 복귀 스프링 또는 통상적인 블로아웃 스프링을 포함하지 않기 때문이다. 그에 반하여, 본 발명의 피펫에서는, 플런저 유닛의 축 방향 이동을 억제하는 유일한 힘이 공기 이동 피펫의 작동에 필요한 피스톤 밀봉(seal)에 의해 발생되는 미끄럼 마찰력(sliding friction force)일 수 있다. 밀봉 마찰력은 그 자체로서 플런저 유닛을 피펫 사용자에 의하여 선택된 임의의 축방향 위치에 유지시키기에 충분할 수 있다. 다른 한편으로, 피스톤 밀봉력은 피펫 사용자에 의하여 선택 가능한 부가적인 마찰력에 의하여 보충될 수 있으며, 밀봉 마찰력과 결합되는 경우에는 플런저 유닛을 사용자에 의하여 선택된 임의의 축방향 위치에 유지시키기에 충분하다.

따라서, 본 발명의 기본적인 구현은 단순히 피펫 몸체, 플런저 유닛, 피스톤 밀봉 및 피펫 사용자에게 상부와 하부 정지 사이의 플런저 유닛의 홈 위치를 확인시켜 주는 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서, 플런저 유닛의 홈 위치를 유지시키기 위하여 약한 블로아웃 스프링이 부가될 수 있으며, 또 다른 구현예에서는, 그와 같은 목적을 위하여 기계적 또는 자기적 멈춤쇠(detent)가 포함될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 일부 구현예들에서, 자기적 또는 기계적 멈춤쇠는 상부 정지부에 플런저 유닛을 유지시키는데 도움을 주기 위하여 상부 정지 위치에 포함될 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 피펫은 부피 고정형 피펫 또는 부피 조절형 피펫일 수 있다. 부피 조절형 피펫의 경우에는 피펫에 대한 선택된 부피를 한정하는 상부 정지부의 축방향 위치를 조정하는 수단을 포함한다.

본 발명의 피펫의 다른 특징들은 하기 서술된 도면과 함께 하기 상세한 설명에 의하여 이해될 것이다.

본 발명은 수동 공기 변위 피펫에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 복귀 스프링이 없고, 그와 관련된 작동력을 필요로 하지 않는 인체공학적, 정밀, 저작동력, 수동 공기 변위 피펫에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는 피펫 사용자에게 피펫의 플런저 유닛에 대한 홈 위치의 위치를 지시해주기 위한 수단을 포함하는 본 발명의 수동 공기 치환 피펫의 기본적인 형태의 개략적인 측단면도이다. 도 1에서, 피펫은 지시 수단으로서 상대적으로 약한 블로아웃 스프링을 포함하는데 반하여, 도 2에서 피펫은 그와 같은 목적을 위하여 멈춤쇠 수단을 포함한다.

도 3 및 도 4는 각각 도 2의 피펫에서 지시 수단으로서 사용하기 위한 기계적 및 자기적 멈춤쇠 장치의 개략적인 부분 단면도이다.

도 5는 상부 정지부의 축방향 위치를 조절하여 피펫이 부피 고정형 피펫이 아닌 부피 조절형 피펫이 될 수 있도록 도 1 및 도 2의 피펫에 포함될 수 있는 부피 조절 장치의 개략적인 측단면도이다.

도 6은 도 1 또는 도 2의 피펫의 피스톤 밀봉 마찰력을 보충하기 위한 플런저 마찰부의 개략적인 확대 부분 측면도이다.

도 7은 도 1 또는 도 2의 수동 피펫에서 상부 정지부를 위한 자기적 멈춤쇠의 개략적인 확대 부분 측면도이다.

도 8은 도 1 또는 도 2의 수동 피펫에서 상부 정지부를 위한 기계적 멈춤쇠의 개략적인 확대 부분 측면도이다.

도 9a 및 도 9b는 피펫 사용자가 플런저 유닛을 그 상부 정지부로부터 그 홈 위치로 이동시키고, 다시 그 하부 정지 위치로 이동시키는데 있어서 플런저 유닛에 가하여야 하는 작동력의 크기를 나타내는 그래프이다. 도 9a는 표준 수동 공기 변위 피펫과 관련된 작동력을 나타낸다. 도 9b는 도 1 및 도 2에 도시된 수동 공기변위 피펫들과 관련된 작동력을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 수동 공기 변위 피펫의 기본적 형태가 개략적으로 도시되어 있으며 참조번호 "10"으로 나타나 있다. 피펫(10)은 바람직하게는 플라스틱 물질로 이루어진 피펫 몸체 또는 하우징(12)을 포함한다. 몸체(12)는 축방향으로 연장되어 있고, 손으로 쥘 수 있는 형태를 가지며, 분리 가능한 피펫 팁(15)을 수용하기 위하여 몸체(12)의 하부 말단과 연속되고 그로부터 축방향으로 연장된 유동 말단(liquid end) 또는 피펫 팁 탑재 샤프트(14)를 구비한다. 플런저 유닛(16)은 상부 정지부(18)와 하부 정지부(20) 사이에서 축방향 이동을 위해 피펫 몸체(12) 내에 지지된다.

도시된 바와 같이, 피스톤부(16)는 그 하부 말단에 피스톤(17)을 포함한다. 피스톤(17)은 샤프트(14) 내의 환상 쇼울더(21) 상에 놓여진 환상 피스톤 밀봉부(19)에 의하여 축방향으로 수용된다. 밀봉부(19)로부터, 피스톤(17)은 피스톤 밀봉부 아래의 샤프트(14) 내에서 축방향으로 실린더(22) 내로 연장된다. 피스톤 밀봉부(19)는 밀봉 유지부(23)에 의하여 쇼울더(21) 상에 유지되고, 압축됨으로써 유체 누설이 방지되는 미끄럼 마찰 밀봉부(fluid tight sliding friction seal)를 형성한다. 피스톤 밀봉부의 압축은 밀봉 유지부(23)와 모자 모양의 홈 위치 정지 멤버(34)의 바닥 사이에서 수직으로 연장된, 상대적으로 약한 블로아웃 스프링(25)의 하향 스프링력에 대응된다. 블로아웃 스프링(25)은 종래의 블로아웃 스프링에 비하여 약한 스프링이며, 상업적 수동 공기 변위 피펫에 포함된 종래의블로아웃 스프링에 의하여 발생된 8 파운드의 스프링력과 비교할 때, 단지 약 1 파운드의 스프링력을 발생시킬 뿐이다.

상부 정지부(18)에서, 플런저 유닛(16)의 확대된 플런저(24)의 상부 말단(27)은 콘트롤 놉 또는 플런저 버튼(28)을 수용하기 위하여 상부 정지부를 피펫 몸체(12)의 상부 말단으로부터 연장된 플런저 유닛(16)의 말단 부분(26)과 결합시킨다. 몸체(12)와 플런저 버튼(28)은, 피펫 사용자가 몸체(12)를 쥐고 엄지 손가락을 버튼 상단에 놓는 경우에, 사용자 엄지 손가락의 아래로의 운동이 플런저 유닛(16)에 하향력을 가하여 플런저 유닛을 피스톤 밀봉부(19)의 마찰력에 대하여 상부 정지부(18)로부터 플런저 유닛(16)에 대한 홈 위치로 또는 이를 통과하여 하부 정지부(20) 쪽으로 정교하게 이동할 수 있도록 하는 형태를 갖는다.

하부 정지부(20)에서, 플런저 유닛(16)과 함께 플런저 유닛에 대한 홈 위치 아래로 이동할 수 있는 바닥 정지 멤버(30)(여기에서는 모자 모양의 홈 위치 정지부(34)의 상단 표면(32))는 피펫 몸체(12) 내에서 피펫 몸체 내의 플런저 유닛의 더 이상의 하향 이동을 제한하고 하부 정지부(2)를 한정하기 위하여 피펫 몸체(12) 내에서 환상 쇼울더(40)와 결합한다.

다른 한편으로, 피펫 사용자가 엄지 손가락을 버튼(28)의 아래 또는 측면에 놓은 채 피펫 몸체(12)를 쥐는 경우에는, 엄지 손가락의 상향 운동은 플런저 유닛에 상향력을 가하여 플런저 유닛을 정교하게 상향 이동, 예를 들어 유체를 팁(15) 안으로 흡입하기 위하여 하부 정지부 또는 홈 위치로부터 상부 정지부(18)로 이동시킨다.

"홈" 위치는 피펫(10)이 그 팁(15)이 피펫에 의해 취해질 액체에 담지되고 계속하여 용기로 분배될 수 있도록 준비되는 상부 및 하부 정지부(18 및 20) 사이의 피펫 몸체(12) 내 플런저 유닛의 축 방향 위치이다. 이는 또한 도면의 팁(15)과 같은 일련의 일회용 팁들로 액체를 유입하고 그로부터 액체를 분배하는 작업에 있어서, 매 반복되는 피펫 조작마다 플런저 유닛(16)이 복귀하는 위치이기도 하다.

본 발명의 피펫에서, 플런저 유닛에 대한 홈 위치는 피펫 몸체(12) 내에 포함된 사용자 민감성 장치(user sensitive mechanism)(36)에 의하여 한정된다. 도 1의 피펫에서, 이러한 장치는 플런저(24)의 하부 말단과 약한 블로아웃 스프링(25)에 의하여 지지되는 홈 위치 정지부(34)를 포함한다. 이와 같은 구조로 되어 있어서, 사용자 민감성 장치(36)는 플런저 유닛(16)의 하향 이동으로 플런저(24)의 하부 말단이 홈 위치 정지부(34)의 상단과 결합할 때, 피펫 사용자에게 플런저 유닛이 홈 위치에 도달하였다는 물리적 지표를 제공한다. 그런 다음, 플런저 유닛(16)의 하향 이동은 피스톤 밀봉부(19)의 밀봉 마찰력 및 약한 블로아웃 스프링(25)의 스프링력에 의하여 저지된다. 플런저 유닛이 홈 위치를 지나서 하향 이동을 하는 것을 저지하는 힘에 있어서의 그와 같은 증가 또한 피펫 사용자에게 플런저 유닛이 홈 위치를 지났다는 지표가 될 수 있다.

도 1의 수동 공기 변위 피펫에 있어서, 플런저 유닛의 축방향 이동을 저지하는 힘은 최소한의 것이다. 밀봉 마찰력은 약한 블로아웃 스프링(25)의 스프링력과 마찬가지로 매우 작다. 이러한 사실은 통상적인 복귀 및 블로아웃 스프링을 포함하는 종래 상업적으로 이용가능한 수동 공기 변위 피펫과 관련된 작동력 프로파일 보다 훨씬 더 작은 작동력 프로파일을 갖는 피펫(10)을 가능하게 한다.

도 9a 및 도 9b의 그래프에 대해 참조하면 이러한 사실이 나타나 있다. 특히, 도 9b는 도 1의 피펫과 관련된 플런저 유닛 작동력을 나타내며, 도 9a는 통상적인 복귀 및 블로아웃 스프링을 포함하는 종래의 수동 피펫과 관련된 플런저 유닛 작동력을 나타낸다. 도 9b에 나타낸 바와 같이, 도 1의 수동 피펫의 플런저 유닛이 그 상부 정지 위치로부터 이동함에 따라, 피펫 사용자가 발생시켜야 하는 수동력은 단지 피스톤 밀봉부의 밀봉 마찰력을 극복하기 위하여 요구되는 최소한의 힘으로 "80"으로 표시되어 있다. 플런저 유닛(16)이 홈 위치에 도달하고 플런저(24)가 홈 위치 정지부(34)와 결합하는 경우에, 그와 같은 결합은 피펫 사용자에 의하여 피스톤부가 그 홈 위치에 있다는 것을 알려주는 지표로서 물리적으로 감지된다. 하부 정지부(20)를 향한 피스톤부의 더 이상의 임의의 하향 운동은 또한 약한 블로아웃 스프링(25)의 작은 스프링력에 의하여 저지되고, 사용자가 방출을 통하여 플런저 유닛을 이동시키는 데에 있어서 발생시켜야 하는 작동력에 있어서의 증가를 야기한다. 이러한 사실은 도 9b에 "81"로 도시되어 있으며, 이는 도 9a에 도시된 종래의 수동 공기 변위 피펫에 대한 작동력보다 현저히 작은 것이다.

도 2에 도시된 피펫과 관련된 작동력은 도 1의 피펫과 관련된 작동력보다 훨씬 더 작은 것이다. 이와 관련하여, 도 2의 피펫의 구조는 도 1에 도시되고 설명된 것과 매우 유사하며, 도 2의 피펫의 대응되는 구성 요소는 도 1의 피펫과 동일한 참조번호를 갖는다.

도 1과 도 2의 피펫 간의 주된 차이점은 도 2의 피펫(10)은 피펫 사용자에게플런저 유닛이 홈 위치에 도달하였고, 그 위치에 위치하고 있다는 것을 알려주기 위하여 블로아웃 스프링을 포함하지 않고 멈춤쇠 메카니즘을 사용한다는 점이다. 따라서, 도 2의 피펫(10)에 있어서는, 플런저 유닛의 축방향 이동을 저지하는 유일한 힘은 피스톤(17)과 결합하는 피스톤 밀봉부(19)와 관련된 밀봉 마찰력이다.

따라서, 도 2의 피펫에 대한 작동력 그래프는 상부 정지부(18)와 홈 위치 사이에서 커브(80)를 포함한다. 홈 위치에서, 홈 위치 멈춤쇠는 플런저 유닛(16)이 그 홈 위치에 도달하면 작은 힘의 변화를 도입시킨다. 그런 다음, 플런저 유닛이 방출을 위하여 홈 위치와 하부 정지부(20) 사이에서 이동하는 경우에는, 오직 피스톤 밀봉부의 밀봉 마찰력만이 피펫 사용자에 의한 플런저 유닛의 축방향 이동을 저지하게 된다. 이러한 사실은 도 9b에 점선(82)으로 도시되어 있다.

도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 사용자 민감성 장치(36)는 플런저 유닛(16)과 인접하여 몸체(12) 내에 지지되는 제 1 구성 요소(84)와 플런저 유닛 상에서 지지되는 제 2 구성 요소(86)를 포함한다. 이와 관련하여, 사용자 민감성 장치(36)는 도 3에 일반적으로 도시된 바와 같은 기계적 멈춤쇠 장치(36a) 또는 도 4에 일반적으로 도시된 바와 같은 자기적 멈춤쇠 장치(36b)를 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기계적 멈춤쇠(36a)는 플런저 유닛에 홈(groove) 및 피펫 몸체(12) 내벽(91)의 공동(cavity)으로부터 연장된 스프링 탑재 플런저 멈춤쇠(89)를 포함한다. 플런저 멈춤쇠(89)는 피펫 사용자에게 플런저 유닛이 홈 위치에 도달했다는, 물리적으로 감지되는 지표를 제공하기 위하여 플런저(24)의 외표면 상에서 홈(88) 내로 결합된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 자기적 멈춤쇠(36b)는 플런저(24) 상의 철 또는 강철 멤버(92) 및 축방향으로 플런저를 수용하고 피펫 몸체(12)의 내부에 장착된 링 자석(93)을 포함한다. 철 또는 강철 멤버(92)가 플런저(24)와 함께 이동하여 링 자석(93)에 접근함에 따라, 자기장력이 철 또는 강철 멤버(92)에 가해져서 플런저 유닛의 축방향 이동을 저지하는 힘을 변화시킨다. 축방향 힘에 있어서의 그와 같은 변화는 피펫 사용자에 의하여 플런저 유닛이 홈 위치에 있다는 지표로서 물리적으로 감지된다. 도 3 및 도 4의 기계적 또는 자기적 멈춤쇠를 포함하는 도 2의 피펫과 관련된 작동력 프로파일이 도 9b에 점선(82)으로 도시되어 있다.

도 1 및 도 2의 피펫은 부피 고정형 피펫들이다. 그와 같은 피펫들을 부피 조절 가능하게 하기 위하여는 상부 정지부(18)를 피펫 몸체(12) 내에서 축방향으로 이동가능하게 하는 것이 바람직하다. 도 1 및 도 2의 부피 고정형 피펫들을 부피 변화가 가능한 피펫들로 변환시키는 기작이 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 플런저 유닛(16)을 수용하는 피펫 몸체(12)의 상단은 상부 정지부(18)를 포함하는 관상 스크류 멤버(tubular screw member)(102)를 수용하는 암나사형 홀(101)을 포함하는 너트(100)를 고정된 상태로 수용한다. 플런저(24)는 비-원형, 예를 들어 직사각형 또는 6각형이며, 스크류(102) 내의 비슷한 형태를 갖는 홀에 축방향으로 들어맞도록 되어 있다. 그와 같은 구조로 인하여, 버튼(28)을 쥐고 있는 피펫 사용자가 플런저 유닛을 손으로 돌리게 되면 너트 내의 스크류(102)의 회전이 야기된다. 이것은 스크류를 너트에 대하여 수직방향으로 이동하게 하며 피펫 몸체 내의 스크류의 하부 표면의 위치를 변화시켜 상부정지부(18)의 축방향 위치를 변화시키게 된다. 이는 플런저 유닛을 홈 위치로부터 상부 정지 위치로 이동시킴으로써 피펫 팁 내로 흡입될 수 있는 액체의 부피를 피펫 사용자가 조절하는 것을 가능하게 한다.

바람직한 일구현예에서 수동 피펫의 부피가 피펫 사용자에 의하여 조절가능할 뿐만 아니라, 피펫의 축방향 이동을 저지하는 힘 또한 피펫 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 본 발명의 피펫의 바람직한 일구현예는 도 6에 도시된 장치(106)와 같은 부가적인 마찰력을 발생시키는 장치를 포함할 수도 있다. 이는, 피스톤 밀봉부에 의하여 제공되는 밀봉 마찰력이 피펫의 작동 도중에 피펫 사용자에 의하여 선택된 임의의 축방향 위치에서 플런저 유닛을 유지하는 데에 적당하지 않은 경우에 특히 중요하다. 플런저 유닛이 피펫 사용자에 의하여 선택된 축방향 위치에서 유지되는 것을 보장하기 위하여, 장치(106)는 피펫 몸체의 내벽에 위치하는 공동(108)으로부터 측방향으로 연장되어 플런저(24)의 외벽과 결합하는 마찰 패드(107)를 포함한다. 패드(107)는 공동(108) 내에 장착된 스프링(109)과 연결되어 지속적으로 패드가 플런저에 대하여 압력을 가하도록 한다. 스프링(109)에 의하여 가해진 스프링력, 즉 플런저에 대한 부가적인 마찰력은 공동 말단에서 세트 스크류(110)를 사용자가 회전시킴으로써 조절될 수 있다. 이러한 방식으로, 부가적인 마찰력은 사용자에 의하여 사용자에 가장 적합한 값으로 조절될 수 있다.

또한, 본 발명의 피펫의 다른 바람직한 구현예에서는, 플런저 유닛(16)이 상부 정지부(18)에 도달하여 그 위치에서 유지되는 것을 보장하기 위하여 멈춤쇠가 포함될 수도 있다. 그와 같은 목적을 위한 자기적(112) 및 기계적(116) 멈춤쇠 장치가 도 7 및 도 8에 각각 개략적으로 도시되어 있다.

예를 들어, 도 7에 도시된 자기적 멈춤쇠 장치(112)는 플런저(24)의 상단에 장착된 철 또는 강철 고리(113) 및 플런저 유닛(16)의 상부(26)에 대한 접근 개구부(access opening) 주변의 피펫 몸체(12) 상단의 하측면에 장착된 고리형 자석(114)을 포함한다. 그와 같은 구조에 의하여, 플런저 유닛(16)이 상부 정지부(18)에 도달함에 따라, 자석(114)에 의하여 발생된 자기장은 고리(113)를 유인하여 고리를 분리가능하게 자석에 장착시키며 플런저 유닛을 상부 정지부(18)에 장착시킨다.

도 8에 도시된 기계적 멈춤쇠 장치(116)는, 예를 들어 플런저 상부 주변의 수평 홈(lateral groove)(117), 피펫 몸체 내부 측벽의 공동(119)으로부터 수평으로 연장되는 플런저 멈춤쇠(118), 및 지속적으로 플런저 멈춤쇠가 플런저 측면에 대하여 압력을 가하게 하는 공동 내 스프링(120)을 포함한다. 플런저 유닛이 상부 정지부(18)에 도달하면, 플런저 멈춤쇠는 홈(117)에 결합하여 플런저 유닛을 상부 정지부에 분리가능하게 장착시킨다.

이상 설명한 바와 같이, 복귀 스프링의 제거는 본 발명의 수동 공기 변위 피펫의 플런저 유닛을 피펫 사용자가 전적으로 조절할 수 있게 해주며, 이로 인하여 피펫 사용자는, 종래의 복귀 스프링의 지속적인 상향력이 전혀 없는 채로, 최소의 정밀 조작과 최소한의 엄지 또는 손가락의 힘을 사용하여 액체 흡입 및 배출 조작시에 플런저 유닛의 상향 및 하향 운동 및 위치를 정확하게 조절할 수 있다. 피펫의 작동이 매우 정확하게 이루어지기 때문에 한 방울의 액체까지도 용이하게 흡입되거나 배출될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 피펫을 사용하면 플런저 유닛의 상향 및 하향 이동의 속도를 피펫 사용자가 완전히 수동으로 조절할 수 있게 된다. 피스톤의 이동 속도를 적절히 수동으로 조절함으로써, 종래 수동 공기 변위 피펫에서 플런저 유닛이 너무 급격하게 이동함으로써 야기되던 "분수 현상(fountaining)" 및 "에어로졸(aerosols)"과 관련된 문제점들을 제거할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 수동 공기 변위 피펫에서는, 사용자에 의하여 개시되는 플런저 유닛의 축 방향 이동을 억제하는 유일한 힘은 플런저 유닛의 피스톤 주위에 필수 유체 밀봉부를 형성하는 피스톤 밀봉부일 수 있다. 그와 같은 밀봉 마찰력은 플런저 유닛을 피펫 사용자에 의하여 위치되어지는 임의의 축 방향 위치에 고정시키기에 충분하다. 따라서, 예를 들어, 본 발명의 피펫에서는, 일단 피펫 사용자가 수동으로 플런저를 홈 위치로 이동시킨 후에는, 사용자가 플런저 유닛을 홈 위치에 유지시키기 위하여 어떠한 더 이상의 힘을 가할 필요도 없다.

또한, 밀봉 마찰력은 매우 미소한 관계로, 선택된 부피 만큼의 액체를 흡입하는 동안 플런저를 홈 위치로부터 상부 정지 위치로 이동시키기 위하여 피펫 사용자가 가하여야 하는 상향 엄지 또는 손가락 힘, 또는 선택된 부피 만큼의 액체를 플런저 유닛에 장착된 피펫 팁으로부터 분배하기 위하여 플런저 유닛을 하부 정지 위치로 이동시키기 위하여 가하여야 하는 하향 힘은 절대적으로 최소한이다.

또한, 그와 같은 플런저 유닛의 임의의 상향 또는 하향 운동 중에, 사용자는 플런저의 운동을 정지시킬 수 있고, 정지된 플런저는 그 위치에서, 미소량의 액체시료의 정교한 피페팅 또는 전기영동 플레이트의 겔 도포 또는 로딩 도중, 또는 예를 들어 적정, 측정, 다중 분배 등과 같은 피펫 조작의 다른 여러 모드 중의 임의의 모드 도중에 사용자에 의한 조정을 위하여, 유지될 수 있다.

따라서, 종래의 수동 공기 변위 피펫과 같이, 본 발명의 피펫은 (ⅰ) 플런저 유닛의 홈 위치로부터 상부 정지 위치 및 상부 정지 위치와 하부 정지 위치 간의 축 방향 이동을 위하여 플런저 유닛을 지지하는 손으로 쥘 수 있는 피펫 몸체를 포함하고 (ⅱ) 홈 위치로부터 상부 정지 위치로의 플런저 유닛의 상향 이동에 의하여 피펫 하부 말단에 장착된 피펫 팁으로 선택된 부피의 액체를 흡입하기 위하여 작동되고, 상부 정지 위치로부터 하부 정지 위치로의 플런저 유닛의 이동에 의하여 팁으로부터 선택된 부피의 액체를 배출하기 위하여 작동되며, 본 발명의 피펫을 이용하면 통상적인 복귀 스프링에 의하여 발생되는 지속적인 상향력 및 통상적인 블로아웃 스프링에 의하여 발생되는 상대적으로 강한 상향력이 없이 그와 같은 흡입 및 배출 조작이 가능하다. 그에 반하여, 본 발명의 피펫에서는, 플런저 유닛의 축 방향 이동에 반대하는 유일한 힘이 공기 이동 피펫의 조작에 필요한 피스톤 밀봉에 의해 발생하는 미끄럼 마찰력(sliding friction force)일 수 있다. 다른 한편으로, 피스톤 밀봉력은 피펫 사용자에 의하여 선택 가능한 부가적인 마찰력에 의하여 보충될 수 있으며, 밀봉 마찰력과 결합되는 경우에는 플런저 유닛을 사용자에 의하여 선택된 임의의 축방향 위치에 유지시키기에 충분하다.

따라서, 상기 상세한 설명으로부터, 본 발명의 기본적인 구현예는 단순히 피펫 몸체, 플런저 유닛, 피스톤 밀봉 및 피펫 사용자에게 상부와 하부 정지부 사이의 플런저 유닛의 홈 위치의 위치 파악을 확인시켜 주는 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서, 플런저 유닛의 홈 위치를 유지시키기 위하여 약한 블로아웃 스프링이 부가될 수 있으며, 또 다른 구현예에서는, 그와 같은 목적을 위하여 기계적 또는 자기적 멈춤쇠(detent)가 포함될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 일부 구현예들에서, 자기적 또는 기계적 멈춤쇠는 상부 정지부에 플런저 유닛을 유지시키는데 도움을 주기 위하여 상부 정지 위치에 포함될 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 피펫은 부피 고정형 피펫 또는 부피 조정형 피펫일 수 있다. 부피 조절형 피펫의 경우에는 피펫에 대한 선택된 부피를 한정하는 상부 정지부의 축방향 위치를 조정하는 수단을 포함한다.

본 발명의 특정 구현예들이 상기에 도시되고 서술되어 있으나, 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 상기 서술된 구현예들에 변화 및 변형을 가할 수 있다는 사실을 인지해야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 하기 청구항들에 의하여만 그 범위가 제한된다.

Claims (12)

1. 손으로 쥘 수 있는 하우징;

   피펫 사용자가 엄지 또는 손가락 접촉으로 하우징 내의 상부 및 하부 정지부 사이에서 플런저 유닛을 축방향으로 정확하게 이동시킬 수 있는, 하우징으로부터 수직으로 연장된 상부 말단부 및

   플런저 유닛의 하부 말단부로부터, 피스톤을 둘러싸는 유체 누설 방지 마찰 밀봉부를 통하여, 피펫의 조작에 의하여 액체가 흡입되고 방출되는 피펫 팁을 수용하는 하우징의 하부 말단에서 피펫 팁 탑재 샤프트 내의 실린더로 연장되는 피스톤을 구비한,

   상부 및 하부 정지부 사이를 축방향으로 이동하도록 하우징 내에 장착된 플런저 유닛; 및

   하우징 내에서 피펫 팁 내로 선택된 부피의 액체를 흡입하는 데 있어서 플런저 유닛의 출발 지점으로 미리 정해진, 상부와 하부 정지부 사이의 플런저 유닛에 대한 홈 위치를 한정하며 하우징 내에 설치되는 피펫 사용자 민감성 수단을 포함하며,

   상기 플런저 유닛은 피펫 사용자에 의하여 선택된 부피의 액체를 팁 내로 흡입하기 위하여 홈 위치로부터 상부 정지부로 밀봉 마찰력에 대하여 정확하게 수동으로 상향 이동이 가능하고, 사용자에 의하여 선택된 부피의 액체를 팁으로부터 분배하기 위하여 상부 정지부로부터 하부 정지부로 밀봉 마찰력에 대하여 정확하게수동으로 하향 이동이 가능하고, 탑재 샤프트에 장착된 팁 내로 액체를 다시 흡입하기 위한 출발 지점으로 플런저 유닛을 복귀시키기 위하여 홈 위치로 밀봉 마찰력에 대하여 정확하게 수동으로 이동이 가능한,

   완전 수동으로 조절 가능하며 복귀 스프링이 없는 수동 공기 변위 피펫.
2. 제1항에 있어서, 상기 플런저 유닛은 오직 밀봉 마찰력에 대하여만 하우징 내에서 축방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 피펫.
3. 제2항에 있어서, 상기 피스톤 밀봉부는 플런저 유닛을 사용자에 의하여 선택된 임의의 축방향 위치에서 유지하기에 충분한 마찰력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 피펫.
4. 제1항에 있어서, 상기 플런저 유닛은 하우징 내에서 밀봉 마찰력 및 부가적인 수동 발생 마찰력에 대하여 축방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 피펫.
5. 제4항에 있어서, 부가적인 마찰력을 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피펫.
6. 제5항에 있어서, 피스톤 밀봉부 및 부가적인 마찰력 발생 수단에 의하여 발생된 상기 마찰력은 플런저를 사용자에 의하여 선택된 임의의 축방향 위치에서 유지하기에 충분한 것을 특징으로 하는 피펫.
7. 제1항에 있어서, 하우징 내에 상부 정지부의 축방향 위치를 조절하기 위한 수단을 포함함으로써 피펫이 부피 조절 가능한 것을 특징으로 하는 피펫.
8. 제1항에 있어서, 홈 위치를 한정하는 수단은 플런저 유닛이 홈 위치에 도달하는 경우에 플런저 유닛에 대하여 작은 상향력을 가하기 위한 약한 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 피펫.
9. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 홈 위치를 한정하는 자기적 멈춤쇠를 지지하는 것을 특징으로 하는 피펫.
10. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 플런저 유닛에 대한 홈 위치를 한정하는 기계적 멈춤쇠를 지지하는 것을 특징으로 하는 피펫.
11. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 플런저 유닛에 대한 상부 정지부를 한정하는 자기적 멈춤쇠를 지지하는 것을 특징으로 하는 피펫.
12. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 플런저 유닛에 대한 상부 정지부를 한정하는 기계적 멈춤쇠를 지지하는 것을 특징으로 하는 피펫.