(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部及び上端部を備えたボディと、該ボディの下端部において下方に開口したシリンダーと、該シリンダー中に、ピペットに液体を吸引するため及びピペットから液体を排除するための、下端位置と上端位置との間を移動可能であるピストン（９）を有するノッブピペットであって、
ピストンを移動させるためのモーター及び該モーターに連結したトランスミッション機構（１２，１３）；
ピストンの移動を制御するための電子制御系（３４）；
ピストンの移動を所望位置に停止させるための停止系；
ボディ内を往復的に摺動可能なノッブ（３）；
制御系の手段によりノッブ変位がピストン移動を制御するように制御系に接続されたノッブ変位測定系（２５）；及び
ピストン移動監視系（１７）を含み、
前記電子制御系（３４）は、前記ピストン移動監視系（１７）により提供される情報に基づいて、前記停止系にピストン移動を停止させるために命令を与える電子制御系（３４）であることを特徴とするノッブピペット。
【請求項２】
ピストン移動を停止させる前に、モーターの手段によりピストン移動速度を落とす停止系を含むことを特徴とする請求項１記載のノッブピペット。
【請求項３】
ピストン速度を零に落とす停止系を含むことを特徴とする請求項２記載のノッブピペット。
【請求項４】
下端位置と上端位置との間を移動可能なノッブ（３）を含み、且つ該ノッブの下端位置と上端位置とがピストンの下端位置と上端位置とに対応することを特徴とする請求項１ないし３のうちの何れか一つに記載のノッブピペット。
【請求項５】
位置のうちの一つ、好ましくは上端位置が調整可能であるピストン（９）を含むことを特徴とする請求項１ないし４のうちの何れか一つに記載のノッブピペット。
【請求項６】
交換可能なシリンダー部（２）を含むことを特徴とする請求項１ないし５のうちの何れか一つに記載のノッブピペット。
【請求項７】
ノッブを上端位置に押圧するためのスプリング機構（２１）を含むことを特徴とする請求項４ないし６のうちの何れか一つに記載のノッブピペット。
【請求項８】
排出位置に向かって下端位置の下方に更に移動可能なピストン（９）及び下端位置の下方の排出位置に向かって同様に移動可能なノッブ（３）を含み、且つ好ましくは排出位置に向かう下端位置を過ぎたノッブの移動に抗するスプリング機構（２２）も含むことを特徴とする請求項４ないし７のうちの何れか一つに記載のノッブピペット。
【請求項９】
ノッブ（３）がボディに向かう方向及びボディから離れる方向に、好ましくはボディに向かって横向き及びボディから離れる方向に横向きに移動可能であることを特徴とする、ボディが手のひらにより握られるべきハンドルを有する請求項４ないし８のうちの何れか一つに記載のノッブピペット。
【請求項１０】
制御系がセンサー（３６）に接続されており、且つ制御系が前記センサーにより提供される信号により自動的に駆動されることを特徴とする請求項１ないし９のうちの何れか一つに記載のノッブピペット。
【請求項１１】
下端部及び上端部を備えたボディと、該ボディの下端部において下方に開口したシリンダーと、該シリンダー中に、ピペットに液体を吸引するため及びピペットから液体を排除するための、下端位置と上端位置との間を移動可能であるピストンと、ピストンを移動させるためのモーター及び該モーターに連結したトランスミッション機構を有するピペット中のピストンの移動を制御する方法であって、
制御系の手段によりノッブ変位がピストン移動を制御するように、ボディ内を往復的に摺動可能なノッブの手段によりピストン移動が制御されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ノッブを押圧することにより移動可能なピストンを有する、液体投与の際に使用されるピペットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実験室において、ピペットは液体を投与するために使用され、この様なピペットはシリンダー及びその中にピストンを有し、ピストンの手段により液体が吸入及び排出される。ピストンロッドのロッドは、ノッブに向かってピペットのハンドル上を伸びており、その手段によりピストンは移動される。
【０００３】
例えばフィンランド国特許第４７４６１号公報（アメリカ合衆国特許第３８１０３９１号公報に対応する）には、上記種類のピペットが記載されている。そこでは、ピストンロッドはスプリングにも接続されており、このスプリングは、ノッブが押圧されない場合には、ロッド（及びその結果ピストンも）をその上端位置に戻す。
【０００４】
電気モーターの力によりピストンが移動されるピペットも公知である。これは、当然にピペットの使用を更に容易にする。
【０００５】
電気的に操作されるピペットは、例えばフィンランド国特許第５５００７号公報（例えばアメリカ合衆国特許第４０５８３７０号公報に対応する）、ドイツ国特許第３１３６７７７号公報、国際公開第８７／０００８５号公報、アメリカ合衆国特許第４５１９２５８号公報、アメリカ合衆国特許第４９０５５２６号公報及びフィンランド国特許出願公開第９０２２６７号公報に記載されている。
【０００６】
公知の電気的に操作されるピペットにおいては、モーターの操作及びその結果ピストン移動も、２位置スイッチの手段によって制御される。
【０００７】
【発明の一般的な説明】
電気モーターで移動するピストンを有し、且つこの場合、モーターの操作は往復的に摺動可能なノッブの手段により制御され、その変位は制御系の手段によりピストン移動を決定する、電気的に操作されるピペットが今や発明された。
【０００８】
発明された解決手段は、多数の機能障害及び不必要な安全面での予防が減少するという様な慣用の電気的に操作されるピペットを越える利点を有することが観察された。これは、使用者はピペット操作に伴うより良いモーター感覚（操作感覚が生理的に良好であり、その結果、ピペットを正しく使用することが人にとって容易であると感じる）を有しているという事実に全く明らかに起因している。
【０００９】
本発明及びその特定の用途は、特許請求の範囲中に詳細に定義されている。
【００１０】
説明のうちの図面に関しては、
図１及び２は正面及び側面からのピペットを表わし、
図３及び４はピペットに使用することができるノッブ変位測定部を表わし、
図５はノッブの可変部位を表わし、
図６，７及び８はピペットの使用における異なる工程を表わし、そして
図９はピペット回路図を表わす
【００１１】
ピペットの主要部は、上端部及び下端部を備えたボディ、ボディの下端部にあるシリンダー部、液体を吸引及び排出するためにシリンダー内を往復するピストン、ピストンを移動させるための電気モーター及びトランスミッション機構、ピストン移動を制御するための制御系、並びにボディ内を摺動的及び往復的に移動可能なノッブ（制御系の手段によるこのノッブの変位がピストン移動を決定する）を包含する。
【００１２】
電気モーターは、例えばステップモーター又はＤＣモーターであってよい。
【００１３】
トランスミッション機構は、例えばガイドスクリュー及びナット又はラック及びピニオンをベースとしてよい。
【００１４】
ノッブは、二つの特別な位置（その間でノッブが摺動し得る）を有している。制御部は、ノッブがボディから伸びている上端位置及びボディに関してより内側に位置する下端位置（これらの位置は更にピストンの上端位置及び下端位置に対応する）を有する様に配列されることが好ましい。ノッブが更にリターンスプリング機構（これは、ノッブの上端位置でノッブを保持することを意図している）と接続されていることが最も好ましい。ノッブはそれ故、基本的には手動的に操作されるピペットにおいて使用されるものと同一種類のものであり、且つその操作機構はピペット操作の具体的感覚を使用者に連続的に与える。
【００１５】
ノッブは、ピストンとのトランスミッション関係において機械的ではないので、ノッブはボディの如何なる位置でも、例えばボディの側部にも、容易に配置され得る。構成の可能性はそれ故増大される。ノッブはそれ故、ボディの横断方向に人差し指により動かされてよい。ピストンが下端位置の更に下方に排出位置を有する（液体がピペットから投与される場合には、排出位置にピストンが駆動される）ことが最も好ましい。これは、可能な限り完全な液体の排出を保証する。同様に、ノッブは下端位置の下方に排出位置を有する。
【００１６】
ノッブは、最も好ましくは、排出移動のためにリターンスプリングに接続されており、リターンスプリングは下端位置の下方へのノッブの押圧に抗する。この様にして、ノッブがより下端位置に入った場合を使用者は容易に感じ得る。
【００１７】
ノッブの変位は、最も好ましくは、移動方向を感知するパルスセンサーにより、抵抗センサー又は光学センサーにより測定される。容量センサー又は誘導センサーも使用してよい。変位に関する情報は制御系に送られ、制御系は所望の方法でピストン移動を制御する。
【００１８】
ピストンの移動限界は、ボディ又はトランスミッション機構上に配置された移動リミッター例えばストップ、リミットスイッチ又はブレーキ装置の手段により決定されてよい。容量制御可能なピペットにおけるリミッターは調節可能であり、その結果、ピペット計量すべき容量は所望により設定され得る。
【００１９】
ピペットは最も好ましくは、制御系に接続されたピストン移動監視系を有する。この系は、例えばパルスエンコーダー又はタコジェネレーターをベースとしていてよい。監視系は、ピストンにより移動される距離に関する情報を制御系に入れる。この情報に基づいて、ピストンが所望位置にある場合に、ピストン移動は正確に停止され得る。ピストン移動は、モーターの回転速度を減速することにより最も好ましく停止される。この系の手段により、所望であれば、ピストンの移動速度も制御され得る。更に、ピストンの瞬間速度並びにノッブの変位とピストンとの間の差も、制御系における制御変数として使用され得る。
【００２０】
ピストン移動に関する制御系の情報は、時間の関数として記録され得るので、その結果、ピストンの瞬間速度に関する情報が得られる。制御変数として、比例制御を使用することができ、この場合、ノッブの変位はピストンにより移動される距離に比例し、そして誘導制御を使用することができ、この場合、ノッブとピストンとの間の速度差が比例する。ノッブ移動の手段により、ピペットの使用者がピストンの移動速度も制御できる場合には、彼は異なる液体及び異なる液体量のための異なる速度を使用することもできる。
【００２１】
最良の態様においては、ピペットは更に容量制御機構を有し、その結果、容量設定も制御変数として採用される。
【００２２】
ピペットが、異なる容量範囲のために交換可能なシリンダー−ピストンモジュラスも含むことが最も好ましい。この場合には、容量範囲も制御変数として使用され得る。
【００２３】
図１及び２のピペットは、ボディ１及びその下端部にシリンダー部２を有している。ボディの上端部には、プレスノッブ３がある。ボディの上部は、手のひらで把握することにより握られるべきハンドルを形成する。
【００２４】
交換可能な液体ジェットコンテナー４は、シリンダー部２の下端部に固定されている。
【００２５】
シリンダー部２の上には、摺動可能な開放スリーブ５及びその上端部の延長として、ボディ１の側部を摺動する付勢された開放アーム６がある（図２）。このジェットコンテナー除去系は、例えばフィンランド国特許第５７５４０号公報（例えば、アメリカ合衆国特許第４１５１７５０号公報に対応する）に記載されたものに原則的に対応する。
【００２６】
ピペットボディの外側には、更にディスプレイ７（これは、例えば容量設定値を示す）、及びスイッチ８（この手段により、例えば容量が設定され得る）がある。
【００２７】
シリンダー部２は、シリンダー内を往復するピストン９を有している（図２）。シリンダーに対するその回転運動は、ガイド１０の手段により妨げられる。
【００２８】
ピストン９は電気モーター１１の手段により移動される。モーターの運動は、カップリング１２及びギヤ−ホイール系ないし連結されたガイドスクリュー１４から形成されたトランスミッション機構の手段により変換される。前記カップリングはスプリング（これは、シャフトの端部フランジに対してギヤホイールを押圧する）を有する。この様にして、前記カップリングは特定の境界モーメント、すなわち、摩擦に抗して問題の装置を移動させるために必要な最小限のモーメント、で摺動する。ピストンの上端部には、ガイドスクリューに対応するガイドナット１５、及び前記ピストンがガイドスクリューの上を移動し得る様なピストン内部空間が備えられている。ガイドスクリューが回転される場合には、ピストンはそれ故、回転方向に依存して上方側又は下方側の何れかに移動する。
【００２９】
例えば、アキュムレータ１６はモーターのための電源として働く。
【００３０】
ピストン９の移動は、系１７（これは、トランスミッション系に接続された回転エンコーダーディスク１８及びそのラインを計数する一対のセンサー１９を有している）によって行われる。前記系の手段により、ピストンの位置及び速度の両方を指示することが可能である。
【００３１】
プレスノッブ３は、ボディ１の垂直スロット２０内に摺動可能に固定されている。前記ノッブは第一スプリング２１（これは、前記ノッブを上方位置に押圧する）に接続されている。前記ノッブは更に、第二スプリング２２（これは、前記ノッブが下方位置の下方に押圧された後に前記ノッブを上方に押圧する）に接続されている。
【００３２】
前記ノッブは更に、第一カップリング２３及び第二カップリング２４に接続されており（図６−８）、その手段により前記ノッブの機能工程が確認される。
【００３３】
図３の系はパルスセンサーをベースとしている。それはノッブ３のアーム上にエンコーダーライン２６及びスロット２０の壁上にエンコーダーライン２７を含む。ライン２６及び２７は、光学センサー２８の手段により読み取られる。
【００３４】
図４の系２５．２は、抵抗センサーをベースとしている。それはスロット２０に固定された固定レジスター２９及びノッブ３のアームに固定されたレジスター上を摺動するフォーク３０を含む。前記系によって測定される抵抗は、ピストン変位と等価である。この様な系は、電流消費の観点から、光学センサーに基づく系よりも一層都合が良い。所望であれば、光学アナログセンサーに基づく系を使用してもよい。
【００３５】
図１及び２の配置において、手動により操作されるピペットで使用されるものに比べて同様の方法でつまみにより使用されるべく、ノッブはボディ１の上端部の延長として配置されている。しかしながら、図５の解決手段（この場合には、ノッブ３．１はボディ１から水平に突き出る様に且つ人差し指により使用される様に配置されている）を使用することが人間工学的にはより好ましいかも知れない。図５は、８個のシリンダーを含むマルチチャンネルピペットを示す。他は、この系は図１及び２の系に相当する。
【００３６】
ピストン移動監視系１７及びプレスノッブ変位測定系２５の両方は、電子制御系３３に接続されている（図２）。
【００３７】
シリンダー部２はそのピストン９と共に可動モジュラスを形成し得る。この場合には、シリンダー直径を変更することにより、異なる容量範囲で操作するピペットを得ることができる。シリンダー部は、容量範囲を示すコード３４（例えば、バルジ又はスロットから形成されるコード）、及びボディ内にコードリーダー３５（スイッチから形成され、制御系３３に対応して接続されるリーダー）を有する。
【００３８】
コードリーダー３５は、例えばインダクタンス、容量又は抵抗の測定にも基づいてよい。
【００３９】
ピペットの操作は図６−８の手段によって説明される。ピペット操作の開始においては（図１）、プレスノッブ３は上方位置にあり、そしてピストン９は最終ピペット操作容量に相当する上方位置にある。必要な場合には、容量がリセットされ、次いで第一スプリング２１の力に抗してノッブは下方位置に押圧される。ノッブが下降し始めた時、測定系２５は制御系に情報を与え、その制御手段により、前記ピストンは下方位置に駆動される（図２）。ピペットのジェットコンテナー４は今や液体中に入れられ、次いでノッブは上方位置に開放される。測定系はノッブの上方移動に関する情報を制御系に提供し、次いでピストンは設定容量に対応して上方位置に駆動される（図１）。この様にして、所望容量の液体がコンテナー内に吸引される。液体が投与される場合には、ノッブは第二スプリング２２の力に抗して下方位置を過ぎて排出位置まで押圧される。ピストンが下方位置を過ぎる場合には、測定系は制御系にその情報を提供し、制御系は対応してピストンの排出位置への駆動を行う。ノッブが開放される場合には、ピストンは対応して上方位置に戻る。
【００４０】
ピペットは段階モードでも使用することができ、その結果、液体の吸引された量はより少量の投与量で投与される。この場合において、下方位置へのノッブの一押しは、ピストンを一段階下方に移動させる。
【００４１】
制御系の回路図は、図９に示されている。
【００４２】
プログラムされた制御装置回路Ｄ１は、ピペットのインターフェース（ディスプレイ７，キーボード８，コードキー３５）、モーター１１の駆動（ピペット操作，段階操作）及びアキュムレータ１６のチャージに関する全操作を行う。
【００４３】
インターフェースのプログラムは、キーボード８から与えられる命令に従い、且つそれらに基づくプログラムの実行を伝える。モーター１１の駆動に関しては、エンコーダー１８，１９から来る信号で行われ、この信号から、ピストンの変位が計算される。ピペット操作モードで投与すべき容量は、操作スイッチの位置に合致する。段階操作において選択される容量の投与は、操作スイッチの第一移動の手段により開始される。印加電圧のスイッチ操作が制御装置Ｄ１の入口で観察される場合には、負荷操作が開始される。
【００４４】
ディスプレイＬＣＤ−１及びキーボードＳ１・・・Ｓ７は、制御装置回路Ｄ１の対応している制御装置に直接接続されている。モーターの操作のために、チャンネルトランジスターＶ５・・・Ｖ８からなる分離ブリッジが配列されており、このブリッジは制御装置によって制御される。制御装置に関する予備機能としては、機能障害及び操作電圧の指示により活性化されるブザーＨ１がある。
【００４５】
制御装置Ｄ１に接続されている慣性スイッチ３６もある。これはピペットの移動に作用し且つ制御装置を活性化する。同様に、ピペットが動かずに例えば５分間停止した場合には、制御装置は不活性化される。この系は自動電源オン／オフスイッチとしても機能する。それは、バッテリーの節約及び更にピペットの使用を容易にすることに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピペットの一実施例の正面図である。
【図２】本発明のピペットの一実施例の側面図である。
【図３】本発明のピペットに使用することができるノッブ変位測定部の一例を表わす図である。
【図４】本発明のピペットに使用することができるノッブ変位測定部の別の例を表わす図である。
【図５】本発明のピペットの一実施例のノッブの可変部位を表わす図である。
【図６】本発明のピペットの使用における一工程を表わす図である。
【図７】本発明のピペットの使用における別の工程を表わす図である。
【図８】本発明のピペットの使用における更に別の工程を表わす図である。
【図９】ピペット回路の一例を表わす図である。
【符号の説明】
１：ボディ
２：シリンダー部
３，３．１：ノッブ
４：ジェットコンテナー
５：開放スリーブ
６：開放アーム
７：ディスプレイ
８：スイッチ
９：ピストン
１０：ガイド
１１：モーター
１２：カップリング（トランスミッション機構）
１３：トランスミッション機構
１４：ガイドスクリュー
１５：ガイドナット
１６：アキュムレータ
１７，，２５，２５．２：系
１８：回転エンコーダーディスク（エンコーダー）
１９：センサー（エンコーダー）
２０：スロット
２１：第一スプリング（スプリング機構）
２２：第二スプリング（スプリング機構）
２３：第一カップリング
２４：第二カップリング
２６，２７：ライン
２８：光学センサー
２９：固定レジスター
３０：フォーク
３３，３４：制御系（コード）
３５：コードリーダー（コードキー）
３６：慣性スイッチ（センサー）
Ｄ１：制御装置
Ｈ１：ブザー
Ｓ１・・・Ｓ７：キーボード
Ｖ５・・・Ｖ８：チャンネルトランジスター
【図１】
0003561746.tif 000002
【図２】
0003561746.tif 000003
【図３】
0003561746.tif 000004
【図４】
0003561746.tif 000005
【図５】
0003561746.tif 000006
【図６】
0003561746.tif 000007
【図７】
0003561746.tif 000008
【図８】
0003561746.tif 000009
【図９】
0003561746.tif 000010