(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある量の液体を吸引および分注するための空気置換式ピペットであって、
ピペット本体（３１０）と、
前記ピペット本体内で上限位置から離れ定位置を通過して下限位置まで軸方向運動するように取り付けられたピストン（３２０）と、
前記ピストン（３２０）の前記軸方向運動に応答して前記ピペット本体内に空気を入れるようにまた前記ピペット本体から空気を吐出するように構成されたノズルと
を備え、
前記ピペット本体がピペット軸（３１０）を含み、前記ノズルが前記ピペット軸（３１０）の遠位端に配置されており、
前記ピストン（３２０）が、実質的に円筒形の下部セグメント（３２２）および実質的に円筒形の上部セグメント（３２６）を含む複数のセグメントを備え、
前記下部セグメント（３２２）は下部セグメント直径を有し、前記上部セグメント（３２６）は上部セグメント直径を有し、前記上部セグメント直径が前記下部セグメント直径よりも大きくなっており、
前記ピペットが第１の固定シールリング（３１８）をさらに備え、
前記ピストンの前記下部セグメント（３２２）が前記第１の固定シールリング（３１８）を通って軸方向に移動するときに、前記第１の固定シールリング（３１８）が、前記下部セグメント（３２２）および前記ピペット本体（３１０）に対して実質的に気密のシールを形成するように構成されており、
前記ピペットが第２の固定シールリング（３１６）をさらに備え、
前記ピストンの前記上部セグメント（３２６）が前記第２の固定シールリング（３１６）を通って軸方向に移動するときに、前記第２の固定シールリング（３１６）が、前記上部セグメント（３２６）および前記ピペット本体（３１０）に対して実質的に気密のシールを形成するように構成されており、
前記ピストン（３２０）が、前記下部セグメント（３２２）と前記上部セグメント（３２６）との間にくびれセグメント（３２４）をさらに備えており、
前記くびれセグメント（３２４）は、前記下部セグメント直径よりも小さいくびれセグメント直径を有しており、
前記ピストンの前記くびれセグメント（３２４）が前記第１の固定シールリング（３１８）を通って軸方向に移動するときに、前記くびれセグメント（３２４）は、該くびれセグメントと前記第１の固定シールリング（３１８）との間を空気が通過できるように構成されており、
前記ピストンの前記下部セグメント（３２２）が、第１の行程部分のうちの少なくとも一部分の間、前記第１の固定シールリング（３１８）が前記下部セグメント（３２２）および前記ピペット本体（３１０）に対して実質的に気密のシールを形成することによって、前記ピペットに対して封止し、
前記ピストンの前記上部セグメント（３２６）が、第２の行程部分のうちの少なくとも一部分の間、前記第２の固定シールリング（３１６）が前記上部セグメント（３２６）および前記ピペット本体（３１０）に対して実質的に気密のシールを形成することによって、前記ピペットに対して封止し、
前記第２の行程部分の間に前記ピストンの軸方向運動によって移動される第２の空気の量が、前記第１の行程部分の間に前記ピストンの同等の軸方向運動によって移動される第１の空気の量よりも多く、
前記第１の行程部分が前記上限位置から前記定位置までの行程であり、
前記第２の行程部分が前記定位置から前記下限位置までのブローアウト行程であることを特徴とする、空気置換式ピペット。
【請求項２】
請求項１に記載の空気置換式ピペットにおいて、
前記ノズルがピペットチップを受け入れるように構成されることを特徴とする空気置換式ピペット。
【請求項３】
請求項１に記載の空気置換式ピペットにおいて、
前記ピペットが、前記ピストンの前記下部セグメントが前記第１の行程部分中に前記第１のシールリングに接触して封止することを可能にし、それにより前記第１のシールリングを通る前記ピストンの前記下部セグメントの前記軸方向運動が前記第１の行程部分中に前記ノズルを通して空気を移動させるように構成され、
前記ピペットがさらに、前記ピストンの前記上部セグメントが前記ブローアウト行程の少なくとも一部分の間に、前記第２のシールリングに接触して封止することを可能にし、また、前記ピストンの前記下部セグメントを前記第１のシールリングから係脱させ、それにより前記第２のシールリングを通る前記ピストンの前記上部セグメントの前記軸方向運動が前記ブローアウト行程中に前記ノズルを通して空気を移動させるように構成されることを特徴とする空気置換式ピペット。
【請求項４】
請求項１に記載の空気置換式ピペットにおいて、
前記ピペットが、前記ピストンの前記下部セグメントが前記第１の行程部分中に前記第１のシールリングに接触して封止することを可能にし、それにより、前記第１のシールリングを通る前記ピストンの前記下部セグメントの前記軸方向運動が前記第１の行程部分中に前記ノズルを通して空気を移動させるように構成され、
前記ピペットがさらに、前記ピストンの前記下部セグメントが前記ブローアウト行程の第１の部分の間前記第１のシールリングに接触して封止し続けると共に、前記ピストンの前記上部セグメントが前記ブローアウト行程の少なくとも一部分の間前記第２のシールリングに接触して封止することを可能にするように構成され、
前記ピペットがさらに、前記ブローアウト行程の第２の部分の間前記ピストンの前記下部セグメントを前記第１のシールリングから係脱させるように構成され、
前記ブローアウト行程の前記第１の部分の間に前記第２のシールリングを通る前記ピストンの前記上部セグメントの前記軸方向運動が、前記第１のシールリングと前記第２のシールリングとの間の前記ピストン周辺の前記本体内の空間における加圧空気の蓄積をもたらし、
前記加圧空気が、前記ブローアウト行程の前記第２の部分の間に前記第１のシールリングを越え前記ノズルを通って解放されることを特徴とする空気置換式ピペット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気置換式ピペットにおいて、
前記ピストン（３２０）は、単一の構成要素からなることを特徴とする空気置換式ピペット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、空気置換式ピペットに関し、詳細には、従来の空気置換式ピペットに比べてより十分に粘着性液体を排出することが可能な向上されたブローアウト行程を有する空気置換式ピペットに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]少量であるが正確に測られた量の液体を分注（計量分配）または移送するために、手持ち式ピペットが一般に使用される。
[0003]例えば米国特許第５，７００，９５９号は、市販の単一チャネル空気置換式手動ピペットについて説明している。そのようなピペットは一般に、上方にばね付勢されるプランジャユニットを収容する、手で保持することができる細長いピペット本体を含む。プランジャユニットは、その端部がピペット本体の上端から延在する第１の位置または上限位置の間を、ピペット本体内で軸方向に移動するように支持される。ピペット使用者は、その親指をプランジャユニットの露出した端部上に置いてピペット本体を把持する。プランジャユニットに対する下方に動く親指の作用が、プランジャユニットを、その上限位置から戻しばねの上向きの付勢力に逆らって定位置へと下方に移動させ、さらに、戻しばねおよび第２のばねに逆らって、ピペットに固定された使い捨てチップから測定された流体が吐出される第２の位置または下限位置へと移動させる。
【０００３】
[0004]上述の特許で説明されるような市販のピペットでは、定位置は、「柔軟な」停止要素によって画定される。柔軟な停止要素は、ピペット本体内の「ブローアウト」ばねと呼ばれることも多い比較的堅い第２のばね機構を含み、この第２のばね機構は、予めある程度負荷をかけられた状態で取り付けられるが、プランジャユニットが定位置に達したときにさらに作動される。ピペット使用者が、その親指をプランジャユニットの露出した端部上に置いて押し下げることにより、プランジャユニットをその上限位置から手動で移動させると、ピペット使用者は、プランジャユニットのさらなる下降運動に対抗する第２のばね組立体の作動に関連してプランジャユニットの運動に対する抵抗力が増したことを「感じ取る」ことができる。使用者が第２のばね機構の作動を感じ取るプランジャユニットの位置は、プランジャユニットに対する定位置を画定する。定位置を越えて下限位置へ向かうプランジャユニットの継続的な運動は、戻しばねおよび第２のばね機構の組合せによる抵抗を受ける。ピペットの容積は、上部停止要素と柔軟な「定位置」停止要素との間の距離によって画定され、したがって、触知できる定位置の感触−２つのばねの抵抗力間の推移−は、手動ピペットの重要な特性である。
【０００４】
[0005]空気置換式ピペットは、最も一般的な種類の手持ち式ピペットである。空気置換式ピペットでは、制御可能なピストンが、ピペットのチャンバ内で軸方向に移動するように取り付けられる。ピストンは、手動制御（上記のような）または電動式の電子制御に応答して移動する。通常、ピストンは、使い捨てのピペットチップが取り付けられ得るピペットの液体側端部または軸内のチャンバ内を移動する。
【０００５】
[0006]ピストンと軸との間に、気密シールが形成される。そのようなシールが所定の位置にあると、ピストンの軸方向運動が、軸内の空隙のサイズを変化させる。ピストンを軸内へと下方に移動させることにより、空隙が縮小され、開口した遠位端部を通じて空気が軸の外に押しやられる。ピストンを軸の外へと上方に移動させることにより、空隙が拡大され、開口した端部を通じて空気が軸内に引き込まれる。ピストンと軸との間のシールは一般に、十分な長期性能を提供する材料から作製される圧縮Ｏリング、段付きシール、リップシール、または類似の構造で形成される。例えば、ピストンシール構造は、数ヶ月から数年にわたって良好なシール性能および耐摩耗性および信頼性を提供することが分かっている、ＰＴＦＥと結合されたポリエチレンから作製されてもよい。種々の乾式シールまたは潤滑シールを含む、他の構成も可能である。
【０００６】
[0007]次いで、使い捨てのピペットチップが、軸の開口した遠位端部に位置するノズルに封着される。次いで、ピストンが軸内で移動されるにつれて、空気−または移動される空気の量に等しい測定された量の液体−が、チップに吸引されるかまたはチップの外に押しやられる。ピストンおよびチップの両方が軸に封着されることにより、唯一の進入および退出経路は、使い捨てピペットチップの遠位開口端部になるはずである。シールされたシステムにより、空気置換式ピペットは、正確かつ精密な測定を行うために、また、較正された量の液体を慎重に移動させるために、使用され得る。
【０００７】
[0008]従来の手動の空気置換式ピペットで液体をピペット操作する際には、ピペット使用者は、その親指をプランジャユニットの露出した端部の上に置いてピペットハウジングを把持する。下降する親指の圧力をプランジャユニットに加えることにより、使用者は、プランジャユニットを戻しばねの力に逆らって上限位置から離れる方向に移動させる。使用者は、プランジャユニットを移動させるのに必要な下向きの力が大きくなり始めたことを感じ取ることにより、第１の停止位置から離れるプランジャユニットの運動中に、プランジャユニットに対する定位置を検出する。そのような大きくなる力は、戻しばねおよび一般に「ブローアウト」ばね機構と呼ばれる予め負荷がかけられた第２のばね機構に逆らうプランジャユニットの運動によるものである。次いで、チップが液体に挿入された状態で、使用者は、プランジャユニットが定位置から上限位置に戻る速度を手動で制御する。
【０００８】
[0009]続いて、液体を分注するために、使用者は、チップを液体から外し、チップを操って容器の上に位置決めし、次いで定位置にある柔軟な停止要素へとプランジャユニットを徐々に押し下げ、次いで定位置を越えてブローアウト行程にわたってプランジャユニットを押し下げる。上限位置と定位置との間の下向きの主要行程中に排出される液体の量は、理論的には、同じ行程にわたってプランジャユニットを上方に移動させる間に吸引される液体の量に等しいはずである。しかし、実際には、一部の液体が、内側表面上で、または液滴として底部でのいずれかで、あるいはその両方で、使い捨てチップに付着する場合がある。定位置と固定された下部停止要素との間のブローアウト行程中にピペットから排出される追加の空気が、この残存する液体の除去に役立つ。しかし、最も多く市販されているピペットでは、ブローアウト行程は−プランジャユニットが使用者の親指によって制御される場合に可能な行程長さが限られるという実際的な結果として−比較的短い。そのような短いブローアウト行程は、実質的に残存する液体の全てを除去するのには十分でない場合がある。首尾よく分注されなかったいかなる残存する液体も、ピペットを介して行われる液体分注操作の正確さに悪影響を与える傾向を有し得る。このことは特に、低容量のピペット、特に５０μｌ以下を取り扱うピペットの場合に当てはまる。低容量のピペットでは、所望の試料サイズに対する粘着性液体の割合は、特に高くなり得る。
【０００９】
[0010]チップの底部に滴として垂れ下がっている程度の残存する液体を除去するために、使用者は、チップの遠位端部を容器の側面に対して「タッチオフ」しようとしたり、チップの遠位端部を容器の側面に軽くたたきつけようとしたりする場合がある。しかし、必ずしもあらゆる状況においてタッチオフすることが実際に役立つとは限らず、また、この方法で全ての粘着性液体が除去され得るとは限らない。自動化されたまたはロボットによる液体取扱いシステムは、容器の側面に対してタッチオフする自由度を有さないか、またはプロトコルがそれを許可しない場合がある。さらに、この方法で容器の側壁に移される液体は、側壁上に分離した滴として残る可能性があり、場合によっては、使用者が望んだ通りに排出された試料の残りの部分と再結合しない可能性がある。
【００１０】
[0011]この問題はよく知られており、それを解決するために幾つかの試みがなされてきた。Ｈｅｉｎｏｎｅｎへの米国特許第５，６９６，３３０号は、２つの同心ピストン−ピストンの上方位置とその定位置との間での主要な液体の吸引および分注を行う「投与ピストン」１８、および、追加の空気を吐出して液滴を引き離すためにブローアウト行程中に移動する、二次的な単独で移動可能な「除去ピストン」１３−を含む、手動空気置換式ピペットを開示している。Ｈｅｉｎｏｎｅｎのピペットの下降行程中は、投与ピストンのみが、上部停止要素と定位置との間で動作する。定位置において、投与ピストンは、第２の除去ピストンと係合して、第２の除去ピストンの運動を生じさせる。この設計は確かにブローアウト中により多くの空気を排出するが、厳しい公差を伴う過度の可動部品を含み、そのことが、長期的な信頼性の欠如に関する懸念、および追加の製造費用をもたらす可能性がある。
【００１１】
[0012]Ｓｕｏｖａｎｉｅｍｉらへの米国特許第８，３１８，１０８号は、少し異なる方法で−単一のピストンを使用するがブローアウト行程中にそれを加速させることにより−問題を解決しようと試みている。この方法はまた、より多くの空気をより迅速にブローアウト中に排出し、そのことは実際に、より効果的なブローアウト特性を提供する傾向を有するであろう。しかし、従来の手動の手持ち式ピペットにおけるピストンの運動は使用者によって制御されるので、Ｓｕｏｖａｎｉｅｍｉの技法は、電動制御下の電子ピペットにおいて最適に実施される。全面的に２速度リンケージを介する機械的手段を通じてこの運動特性をピストンに付与して完全に手動のピペットを設計することも可能であるが、この設計は、より複雑になるであろうし、やはりより多くの可動部品を用いるであろう。また、ブローアウト行程中により多くの空気を排出するために、たとえ加速されるにしても、ピペットのピストン行程を伸ばすことが必要とされる可能性があり、そのことは、ひいてはそうでなかったら使用者が好むであろうサイズよりも大きなサイズまでピペットを伸ばすことを必要とする可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
[0013]したがって、向上されかつ改善されたブローアウト特性を有する手動空気置換式ピペットが、絶えず求められている。そのようなピペットは、複雑さ、サイズ、費用、または操作の難しさを実質的に増大させることなしに、残存するまたは粘着性のいかなる液体もピペットチップから除去する、向上された能力を提供するはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
[0014]本発明による手持ち式ピペットは、上記のような現在市販されている手持ち式ピペットの欠点のうちのいくつかに対処する。
[0015]従来の手動ピペットと同様に、本発明の開示される実施形態は、手で保持することができるピペット本体を含み、ピペット本体は、第１の位置または上限位置から軸方向に移動するように内部に支持された、戻しばねによって付勢されるプランジャユニットを有する。ある量の液体を移送するために、使用者はまず、ピペット上の容量表示部に示される通りにピペットを所望の容量設定値に設定する。当然ながら、調節不能な固定容量のピペットも入手可能であるが、最も一般的な手持ち式ピペットは、本明細書で説明されるように容量調節可能である。
【００１４】
[0016]次いで使用者は、ピペットの軸を使い捨てチップに挿入し、使い捨てチップは軸の端部に固定される。使用者は、プランジャボタン（容量調節つまみとして機能することも多い）を触知可能な「定」位置まで押し下げ、チップの端部を液体に浸し、プランジャボタンをゆっくりと解放して、液体をピペットチップ内に引き込む。使い捨てチップ内に残存するあらゆる液体、したがってチップの取外しおよび廃棄は、その後のピペットの使用の際の試料間の相互汚染を防ぐ。
【００１５】
[0017]分注するために、使用者は、チップを最初の液体試料から外に出して、そのチップを容器の上に位置決めする。従来の手動ピペットと同様に、本発明のピペットを保持しているピペット使用者は、プランジャボタンを押して、プランジャユニットを第１の停止位置から戻しばねに逆らって「定」位置を経て第２の位置または下限位置まで移動させ、この第２の位置または下限位置では、ピペットチップに収容された測定された流体がチップから吐出される。次いでピペット使用者は、戻しばねがプランジャを下限位置に隣接する「定」位置まで戻せるようにする。「定」位置は、「柔軟な」停止要素によって画定され、また、ピペットによる連続する各吸引操作の開始のためにプランジャユニットが戻される開始位置である。特に、「定」位置を越えるプランジャユニットの任意の下降運動が、プランジャユニットのそのような下降運動に反してより強力な上向きの力を生成する「ブローアウト」ばねを作動させる。ピペット使用者は、プランジャユニットが「定」位置に達してそこにあるという指示を使用者に提供する、戻す力が強くなり始めたことを検知するかまたは「感じ取る」。
【００１６】
[0018]本明細書で開示されるピペットの一実施形態は、向上されたブローアウト行程を可能にするために、分節され段の付けられた空気置換ピストンと、複数のピストンシールとを含む。
【００１７】
[0019]プランジャユニットが上部停止要素と定位置との間で移動される上方行程部分では、ピストンの比較的幅の狭い遠位セグメントが、下部シールの中を通って移動し、ピペットは、従来の空気置換式ピペットのように機能する。
【００１８】
[0020]しかし、プランジャが定位置と固定された下部停止要素との間で移動されるブローアウト行程部分の少なくとも一部分では、比較的幅の狭い遠位セグメントは、下部シールから分離され、ピストンの比較的幅の広い近位セグメントが上部シールの中を通って移動するときに、その近位セグメントによって空気が移動される。ピストンの幅の広いセグメントは、軸方向運動単位当たりにピストンによって移動される空気の量を増大させ、したがって、プランジャユニットが同じ速度で移動されるのであれば、チップを通過して外に出る空気の速度および量を増大させる。この増大した空気の量および速度は、分注行程後にチップに粘着している可能性がある液体を排出するブローアウト行程の能力を高める傾向がある。
【００１９】
[0021]したがって、本発明によるピペットにより、他の知られた手動空気置換式ピペットのいくつかの欠点が改善される。本発明はまた、動力装置に基づく向上されたブローアウト方式（より長いブローアウト行程、または加速されるブローアウト行程など）の代わりとしてまたはそれに加えて、電子空気置換式ピペットにも適応され得る。
【００２０】
[0022]本発明の上記その他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】[0023]本発明による向上されたブローアウト特性を用いる、本発明による手持ち式ピペットの図である。
【図２】[0024]従来技術による円筒形ピストンおよび単一のシールを用いる、従来の空気置換式ピペットの破断図である。
【図３】[0025]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるための段の付けられたピストンと２重固定シールの構成の、ピストンが上限位置にある概略図である。
【図４】[0026]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるための段の付けられたピストンと２重固定シールの構成の、ピストンが定位置にある概略図である。
【図５】[0027]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるための段の付けられたピストンと２重固定シールの構成の、ピストンが下限位置にある概略図である。
【図６】[0028]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気の圧力を高めるための段の付けられたピストンと２重固定シールの構成の、ピストンが上限位置にある概略図である。
【図７】[0029]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気の圧力を高めるための段の付けられたピストンと２重固定シールの構成の、ピストンが定位置にある概略図である。
【図８】[0030]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気の圧力を高めるための段の付けられたピストンと２重固定シールの構成の、ピストンが下限位置にある概略図である。
【図９】[0031]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるための段の付けられたピストンと２重可動シールの構成の、ピストンが上限位置にある概略図である。
【図１０】[0032]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるための段の付けられたピストンと２重可動シールの構成の、ピストンが定位置にある概略図である。
【図１１】[0033]空気置換式ピペットのブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるための段の付けられたピストンと２重可動シールの構成の、ピストンが下限位置にある概略図である。
【図１２】[0034]ブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるように構成された本発明による段の付けられたピストンと２重シールの構成を用いる空気置換式ピペットの、ピストンが容量設定停止要素に接触して最上位置にある、破断図である。
【図１３】[0035]ブローアウト行程中に排出される空気および液体の速度を増大させるように構成された本発明による段の付けられたピストンと２重シールの構成を用いる空気置換式ピペットの、ピストンが容量設定停止要素に接触して最上位置にある、破断図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0036]説明に役立つ詳細な実施形態を参照しながら、本発明を以下に説明する。本発明によるシステムが様々な形態で具現化され得ることが、明らかになるであろう。したがって、本明細書において開示される特定の構造上および機能上の詳細は、本発明を代表するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２３】
[0037]最初に図１を参照すると、本発明による手持ち式ピペット１１０が示されている。従来のピペットと同様に、示されたピペット１１０は、チップ取付け軸１１２を有し、チップ（先端又は吸い口）１１４が、軸（シャフト）１１２に取り付けられて示されている。
【００２４】
[0038]ピペット１１０およびその使い捨てチップ１１４の全体的な形状要素は、従来のピペットの形状要素に相当するものであり、またその組合せは、従来のピペットを使用して行われるのと同じ方法で、同じ技法を使用して、使用される。
【００２５】
[0039]ピペットは、プランジャロッド１１８に接続されたプランジャボタン１１６を有する。ボタン１１６およびロッド１１８は、完全に伸張した位置へばね付勢される。プランジャロッド１１８は、ピペット１１０内のピストン（図示せず）に連結される。また、従来のピペットと同様に、プランジャボタン１１６が押し下げられると、プランジャボタン１１６は、プランジャロッド１１８およびピストンを、上部容量設定停止要素に接触するその最上位置から軸１１２の遠位端部１２０に位置するノズルに向けて、軸１１２の中を下方に移動させる。
【００２６】
[0040]従来の手動式ピペットにおけるように、プランジャボタン１１６は、２つの位置、すなわち解放伸張位置および定位置に対して、ばね付勢される。プランジャボタン１１６が定位置を越えて押し下げられた場合には、完全に押し下げられたブローアウト位置になる。プランジャボタン１１６に圧力が加えられていない場合、プランジャばねが、プランジャボタン１１６を上方に付勢して上部容量設定停止要素に接触させ、その位置は、上で論じたようにプランジャボタン１１６および停止位置調節機構を回転させることによって調節される。図１に示されたピペット１１０を含めて、一部のピペットは、不要な容量調節を防ぐために、使用者が制御する容量ロック１２４を含む。この位置では、プランジャロッド１１８およびプランジャボタン１１６は、ピペット１１０の本体１２２に対して解放伸張位置にある。
【００２７】
[0041]プランジャボタン１１６がある程度押し下げられると、定位置において、プランジャボタンの押下げに対する抵抗力が高まる。手持ち式ピペットの構造でよく見られるように、予め負荷をかけられた二次的なブローアウトばねが、プランジャばねによって提供される抵抗力をさらに高める。高められた抵抗力は、ピペット使用者に感知され、定位置を画定する。解放伸張位置と定位置との間では、プランジャばねのみがプランジャボタンの位置をその伸張位置に向けて上方に偏倚させており、ばねの付勢力に逆らうために比較的軽い第１の力の水準が必要とされる。
【００２８】
[0042]プランジャボタン１１６は、所望の量の液体を吸引するために定位置から解放されて完全伸張位置に進み、続いて伸長位置から定位置へ移動され、そして液体を分注するために下部停止要素へ進む。
【００２９】
[0043]定位置と完全に押し下げられたブローアウト位置との間では、プランジャばねおよびブローアウトばねの両方が、プランジャボタン１１６に逆らって上向きに作用し、このばねの付勢力に逆らうには、より高い第２の力の水準が必要とされる。一次的なプランジャばねと二次的なブローアウトばねとを含むこの構成は、手持ち式のピペットによく見られる。
【００３０】
[0044]分注の後、プランジャボタン１１６は、残存する全ての液体をピペットチップ１１４から排出するために、定位置からブローアウト位置の終わりまで移動される。
[0045]したがって、定位置において、使用者は、２つのばね力の間の触感の推移を感じ取り、また、第１の水準とより高い第２の水準との間の力を加えることにより、プランジャボタン１１６を定位置に容易に保持することができる。
【００３１】
[0046]従来の手持ち式ピペットでは、プランジャボタンは、プランジャロッドを介して直接円筒形ピストンに作用し、円筒形ピストンは、ピペット内のシールを介してピペットの液体側端部との気密シールを維持する。シールは、液体側端部に対して固定された位置に留まり、液体側端部の内部に対して気密シールをさらに形成する。したがって、プランジャボタンが操作されると、ピストンは、シールを通過させられて、液体側端部内の空気量を移動させる。ピペットチップの遠位端部には穴が設けられており、また、実質的に気密のシールは他の全ての箇所で維持されるので、チップに出入りする液体（または任意の流体）のための唯一の経路は、その穴を介したものになり、ピストンによって移動される空気の量とピペットによって操作される液体の量との間には、確定的な関係が存在する。
【００３２】
[0047]多くの点で、ピペット１１０は、従来の手持ち式の手動ピペットと同じように構成され得る。本明細書で記述されるように採用されかつ再構成される１つの例示的なピペットの構成が、全体が記述されているかのように参照により本明細書に組み込まれるＨｏｍｂｅｒｇへの米国特許第５，７００，９５９号で説明されている。同種の容量設定機構、ばね、駆動機構、プランジャ機構、および本体部品が、一般に採用され得る。本発明によるピペット１１０が本明細書で説明されるように機能するために道理上欠くことのできない主な違いは、図５〜７を参照して以下で説明されるような、分節され段の付けられたピストンと、少なくとも２つのピストンシールである。
【００３３】
[0048]比較として、従来の空気置換式ピペットが図２に示されている。示されたピペットは、Ｒａｉｎｉｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＬＬＣから入手可能なＲＡＩＮＩＮ  ＣＬＡＳＳＩＣピペットの簡易図であるが、本発明は、様々な他のタイプおよび構成の手持ち式ピペットならびに他の空気置換式液体取扱いデバイスにも同様に容易に適応され得る。
【００３４】
[0049]図１に示された実施形態と同様に、この実施形態は、手で保持することができる本体２１２と、ピペット２１０を操作するために使用されるプランジャボタン２１４およびプランジャロッド２１６と、排除ボタン２２０に結合されたチップ排除器２１８と、チップ取付け軸２２２とを含む。説明を簡単にするために、図２の実施形態は、容量ロック機構を有さない。
【００３５】
[0050]容量設定機構は、容量つまみ２２４と、ピペット内での上部停止要素の位置を調整しそれによりピペットの行程長さを制限する、容量設定ねじ２２６とを含む。プランジャロッド２１６は、行程ばね２３０およびブローアウトばね２３２によって上方にばね付勢されるピストン組立体２２８に逆らって動作し、これらのばねのうちのブローアウトばね２３２は、指定された定位置をピストン組立体２２８が横断するときにのみ、さらなる圧縮を（その初期の予負荷状態を超えて）開始する。
【００３６】
[0051]ピストン組立体２２８は、軸２２２内に軸方向に延在する円筒形ピストン２３４を含み、このピストン２３４は、シール保持器２４２により軸２２２内の所定の位置に保持された環状のシールリング２４０に接触して封止し、シール保持器２４２は、ひいてはブローアウトばね２３２によって加えられる圧力により、軸２２２内の段２３８に接触して所定の位置に保持される。シール保持器および／またはシールリング２４０はまた、空気が漏れる経路が存在しないようにするために、軸２２２に接触して封止すべきである。
【００３７】
[0052]したがって、シールリング２４０を通るピストン２３４の軸方向運動が、軸２２２内で空気を移動させ、また、軸は他の部分では完全に閉塞されているので（一般に、チップが軸に取り付けられて封止されている）、他の経路は存在せず、空気および液体は、チップの遠位開放端部を通ってチップに出入りしなければならない。
【００３８】
[0053]図３、４、および５は、ピペットのブローアウト行程を大きくするために増大された空気量および速度を採用する一実施形態における本発明による分節され段の付けられたピストンの動きを、概略的な形態で示す。
【００３９】
[0054]図３は、幅の広い上端部３１２とより幅の狭い下端部３１４とを有する、例示的なピペット軸３１０を含む。軸３１０内には、上部シールリング３１６および下部シールリング３１８が存在し、それぞれ断面で示されている。シールリング３１６および３１８が１つまたは複数のシール保持器を介して軸３１０内の所定の位置に固定され得ることに留意されるべきである。そのような保持器は、簡潔さのためにこの概略図からは省かれている。シールはまた、細部を直接軸内で支持することにより、所定の位置に固定されてもよい。
【００４０】
[0055]図３には、比較的幅の狭い下部セグメント３２２、細いくびれセグメント３２４、および比較的幅の広い上部セグメント３２６を具備する、分節されたピストン３２０も含まれる。開示された実施形態では、くびれセグメント３２４は、下部セグメント３２２および上部セグメント３２６のどちらよりも全体的に直径が小さい。以下でより詳細に論じられるように、くびれセグメント３２４は、下部セグメント３２２よりも幅狭である必要はない。くびれセグメント３２４は、くびれセグメントに機械加工されるか他の方法で画定されたピストンにおける平坦部または溝により下部シールリングの周辺で空気を通すように構成されてもよい。プランジャロッドが描かれていないが、現実の実施ではピストン３２０はプランジャユニットに結合されるはずであることが、理解される。
【００４１】
[0056]下部セグメント３２２および下部シールリング３１８は、下部セグメント３２２が下部シールリング３１８内に軸方向に位置決めされたときにピストン３２０と下部シールリング３１８との間に下部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。同様に、上部セグメント３２６および上部シールリング３１６は、上部セグメント３２６が上部シールリング３１６内に軸方向に位置決めされたときにピストン３２０と上部シールリング３１６との間に上部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。これらの上部および下部のシールは、図３〜５に関連してさらに詳細に説明される。
【００４２】
[0057]図３では、ピストン３２０は、上部容量設定停止要素に接触して、その最上位置３３０に位置して示されている。図示のように、容量設定停止要素は、その最大容量設定値にまたはその近くにある。ここに示されるように、ピストン３２０の下端部３２８は、かろうじて下部シールリング３１８内にあるが、なおも下部シールリング３１８に接触して封止している。ピストン３２０がピペットの主要（上部）行程を通して下方に移動するにつれて、ピストン３２０の下部セグメント３２２は、下部シールリング３１８の中を通って移動して、対応する量の空気を移動させる。従来のピペットにおけるように、ピストン３２０が上部停止要素（最大容量設定値にある）から定位置３３２に移動するときにピストン３２０によって移動される空気の量は、実質的にピペットの最大液体容積容量に等しい。固定された下部停止要素３３４に対応する位置に向かって継続する運動は、その容積を超えて、ブローアウト行程を呈示する。
【００４３】
[0058]例えば、２００μｌの容積を有する本発明によるピペットでは、ピストンの下部セグメント３２２は、おおよそ４ｍｍの直径を有することができ、上部停止要素と定位置との間の距離は、約１６ｍｍであり得る。ピストンが上部停止要素と定位置との間を移動すると、ピストンは２００μｌの空気を移動させ、ひいてはその空気が、おおよそ等しい量の液体をピペットチップに出入りさせる。同様に、２０μｌの容積を有する本発明によるピペットでは、下部セグメント３２２は、おおよそ１．２５ｍｍの直径を有し得る。
【００４４】
[0059]図３では、ピストン３２０の幅の広い上部セグメント３２６は上部シールリング３２６と封止的な係合をしておらず、したがって上部セグメント３２６は上部停止要素と定位置との間でのピペットの機能に対する影響を有さないことに留意されたい。その容量設定範囲の下限に近い、より低い容量設定値に設定された容量可変ピペットは、図３に示されたものと同様にシールリングと係合するであろうが、ピストン３２０の始動位置は、最上位置３３０と定位置３３２との間になるであろう。
【００４５】
[0060]図４は、定位置３３２にあるピストン３２０（図３）を示す。この位置では、ピストン３２０の下部セグメント３２２は、なおもかろうじて下部シールリング３１８に接触して封止しており、ピストン３２０の上部セグメント３２６は、上部シールリング３１６に接近しているがまだ封止的な係合はしていない。この時点では、ピペットはまだ、本質的に従来の空気置換式ピペットのように機能している。しかし、ピストン３２０がブローアウト行程へと軸方向下方に移動し続けると、下部セグメント３２２は、下部シールリングとのその封止状態を破り、上部セグメント３２６は、上部シールリング３１６と係合し、その上部シールリング３１６の中を通って移動する幅の広い上部セグメント３２６の運動により、継続的な空気の移動が達成される。ピストン３２０のこのセグメントは幅が広いので、ピストン３２０の各垂直軸方向運動単位が、より多くの空気を移動させる。ピストンが一定の速度で移動し続ける場合、ピストンが移動させる空気は、ピペットチップ１１４のくびれた幅狭の端部をより迅速に通過することになる。このより速く移動するより大容量の空気は、本発明によるピペットにおいてピペットチップから液滴および液体の粘着膜を除去するのにより効果的である。
【００４６】
[0061]図５に示されるように、ピストン３２０（図３）は、下部停止要素に対応する位置３３４にあって、そのブローアウト行程を完了させている。ピストンの上部セグメント３２６は、上部シールリング３１６の中を通って移動しており、上部シールは、所定の位置に留まり、下部セグメント３２２は、下部シールリング３１８から係脱したままである。くびれセグメント３２４は、下部セグメント３２２よりも著しく幅狭である必要はない。くびれセグメント３２４の少なくとも一部分が、下部シールリング３１８が係脱して下部シールリング３１８とピストン３２０のくびれセグメント３２４との間を空気が自由に流れるようにするのに十分な狭さであれば、十分である。くびれセグメント３２４は、円筒形である必要はない。本発明の一実施形態では、くびれセグメント３２４は、下部セグメントの直径に等しい直径を有してほぼ円筒形であるが、その外側表面によって画定された１つまたは複数の機械加工された軸方向の空気経路を有する。内部空気経路を具備するピストンを含めて他の構成も可能であり、そのような構成は容易に想像され得る。
【００４７】
[0062]上記のように、図３〜５に概略的に示された実施形態は、ピペット操作行程のうちのブローアウト部分の間にピペットチップを通じて排出される空気の量および速度を増大させることにより、向上されたブローアウトを達成する。図６〜８に示された一代替実施形態では、向上されたブローアウトは、本体内の２つのシールリングの間に画定された空間内に圧力を蓄積し、加圧された空気をピペットチップを通して突如急速に解放することにより、達成される。
【００４８】
[0063]図３と同様に、図６は、幅の広い上端部６１２とより幅の狭い下端部６１４とを有する、例示的なピペット軸６１０を含む。軸６１０内には、上部シールリング６１６および下部シールリング６１８が存在し、それぞれ断面で示されている。シールリング６１６および６１８は、１つまたは複数のシール保持器を介して軸６１０内の所定の位置に固定され得る。そのような保持器は、この場合も簡潔さのためにこの概略図からは省略されている。
【００４９】
[0064]図６には、比較的幅の狭い下部セグメント６２２、細いくびれセグメント６２４、および比較的幅の広い上部セグメント６２６を具備する、分節されたピストン６２０も含まれる。開示された実施形態では、くびれセグメント６２４は、下部セグメント６２２および上部セグメント６２６の両方よりも直径が小さい。プランジャロッドは描かれていない。
【００５０】
[0065]図３〜５に描かれた実施形態におけるように、下部セグメント６２２および下部シールリング６１８は、下部セグメント６２２が下部シールリング６１８内に軸方向に位置決めされたときにピストン６２０と下部シールリング６１８との間に下部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。同様に、上部セグメント６２６および上部シールリング６１６は、上部セグメント６２６が上部シールリング６１６内に軸方向に位置決めされたときにピストン６２０と上部シールリング６１６との間に上部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。これらの上部および下部のシール、ならびにピストン６１２とのそれらの関係は、図６〜８に関連してさらに詳細に説明される。
【００５１】
[0066]図６では、ピストン６２０は、その最大容量設定値にまたはその近くに位置する上部容量設定停止要素に接触して、その最上位置６３０に示されている。ここに示されるように、ピストン６２０の下端部６２８は、かろうじて下部シールリング６１８内にあるが、なおも下部シールリング６１８に接触して封止している。ピストン６２０が下方に移動するにつれて、ピストン６２０の下部セグメント６２２は、下部シールリング６１８の中を通って移動して、対応する量の空気を移動させる。従来のピペットにおけるように、ピストン６２０が上部停止要素（最大容量設定値にある）から定位置６３２に移動するときにピストン６２０によって移動される空気の量は、実質的にピペットの最大液体容積容量に等しい。固定された下部停止要素６３４に対応する位置に向かって継続する運動は、その容積を超えて、ブローアウト行程を呈示する。
【００５２】
[0067]２００μｌの容積を有する本発明によるピペットでは、ピストンは、上部停止要素と定位置との間で移動すると２００μｌの空気を移動させ、その空気は、ひいてはおおよそ等しい量の液体をピペットチップに出入りさせる。
【００５３】
[0068]図６では、ピストン６２０の幅の広い上部セグメント６２６は、上部シールリング６１６と封止的な係合をしておらず、したがって、上部セグメント６２６は、上部停止要素と定位置との間でのピペットの機能に対する影響を有さない。その容量設定範囲の下限に近い、より低い容量設定値に設定された容量可変ピペットは、図６に示されたものと同様にシールリングと係合するであろうが、ピストン６２０の始動位置は、最上位置６３０と定位置６３２との間になるであろう。
【００５４】
[0069]図６〜８のピストン６２０は少なくとも２つの重要な側面において図３〜５のピストン３２０とは異なることに留意されたい。くびれセグメント６２４（図６）は、対応するくびれセグメント３２４（図３）よりも軸方向長さが短く、下部セグメント６２２（図６）は、対応する下部セグメント３２２（図３）よりも軸方向長さが長い。以下でさらに詳細に説明されるように、これらの相互に関連する変更により、図６〜８の実施形態のブローアウト行程の間に圧力がピペット１１０内で蓄積されてピペット１１０から排出されることが可能になる。
【００５５】
[0070]図７は、定位置６３２にあるピストン６２０（図６）を示す。示された実施形態のこの位置では、ピストン６２０の下部セグメント６２２は、下部シールリング６１８に接触して封止し続け、ピストン３２０の上部セグメント６２６は、まさに上部シールリング６１６との封止的な係合をしようとしているが、まだそれを始めてはいない。この時点では、ピペットはまだ、本質的に従来の空気置換式ピペットのように機能している。しかし、ピストン６２０がブローアウト行程へと軸方向下方に移動し続けると、下部セグメント６２２は、下部シールリングとともに封止し続け、上部セグメント６２６は、上部シールリング６１６に係合して封止し、上部セグメント６２６の継続する軸方向下向きの運動が、２つのシールリング６１６と６１８との間の封止された領域７１２内の空気を圧縮し始める。
【００５６】
[0071]封止された領域７１２内の空気の圧縮は、図８に示されるようにピストン６２０がブローアウト行程の終わりに接近するまで継続する。その時点で、ピストン６２０の下部セグメント６２２と下部シールリング６１８との間の封止状態は破れて、圧縮空気がくびれセグメント６２４と下部シールリング６１８との間で領域７１２から脱してピペットおよびその結合されたチップ１１４の外に出ることが可能になる。この圧縮空気の脱出は、チップからの空気の一時的な高速流として現れ、この高速流は、粘着性液体のあらゆる液滴または膜を除去する傾向がある。
【００５７】
[0072]図８に示されるように、ピストン６２０（図６）は、下部停止要素に対応する位置６３４にあって、そのブローアウト行程を完了させている。ピストンの上部セグメント６２６は、上部シールリング６１６の中を通って移動しており、上部シールは、所定の位置に留まる。下部セグメント６２２は、ちょうど下部シールリング６１８から係脱したところである。図３〜５の実施形態と同様に、くびれセグメント６２４は、円筒形であるかまたは下部セグメント６２２よりも著しく幅狭である必要はなく、一実施形態では、くびれセグメント６２４は、下部セグメントの直径に等しい直径を有してほぼ円筒形であるが、その外側表面によって画定された１つまたは複数の機械加工された軸方向の空気経路を有する。他の構成も可能であり、そのような構成は容易に想像され得る。
【００５８】
[0073]本発明によるピペットの一代替実施形態は、ピペット本体、軸、またはシリンダモジュールの実質的に円筒形の内側表面に対する複数の移動シールを用いる分節されたピストンを採用する。図９、１０、および１１は、ピペットのブローアウト行程を向上させるために（図３〜５のように）増大された空気量および速度を用いる実施形態における、本発明による可動シールを有するそのような分節され段を付けられたピストンの動作を、概略的に示す。
【００５９】
[0074]図９は、幅の広い上端部９１２とより幅の狭い下端部９１４とを有する例示的なピペット軸９１０を含む。軸９１０内には、実質的に円筒形の上部チャンバ９１６、および実質的に円筒形の下部チャンバ９１８が存在し、それぞれ断面で示されている。上部チャンバ９１６は、下部チャンバ９１８の直径よりも大きい直径を有する。上部チャンバ９１６および下部チャンバ９１８は互いに隣接し、かつ、成形または機械加工のいずれかを通じてピペットの軸または本体によって直接画定されるか、あるいは、別々に構築されてピペット本体または軸内の所定の位置に保持されるモジュール式のシリンダ構造の形態を取ることができる。下部チャンバ９１８は、ピペット軸の下端部およびピペットチップ１１４（図１）と連通しており、上部チャンバ９１６は、ピペットの本体または外部環境と連通している。
【００６０】
[0075]図９はまた、上部チャンバ９１６の内壁によって画定された上部溝９２０（または複数の上部溝）、および下部チャンバ９１８の内壁によって画定された下部溝９２２（または複数の下部溝）を含み、それらの機能については、以下でさらに詳細に説明される。
【００６１】
[0076]図９には、上部シールリング９２６および下部シールリング９２８の２つの可動シールリングを有する、分節されたピストン９２４も含まれる。上部シールリング９２６は、上部チャンバ９１６の（上部溝９２０が存在する部分を除く）内壁に接触して封止するサイズおよび構成となされ、下部シールリング９２８は、下部チャンバ９１８の（下部溝９２２が存在する部分を除く）内壁に接触して封止するサイズおよび構成となされる。乾式シールまたは潤滑シールのどちらも採用され得る。上部シールリング９２６が上部溝９２０に対して位置決めされると、ピペット内の空気は、上部シールリング９２６を迂回することができる。同様に、下部シールリング９２８が下部溝９２２に対して位置決めされると、空気は下部シールリング９２８を迂回することができる。図３〜５と同様に、プランジャロッドが描かれていないが、現実の実施では、ピストン９２４はプランジャユニットに結合されるはずであることが、理解される。
【００６２】
[0077]図９では、ピストン９２４は、その最大容量設定値にまたはその近くに位置する上部容量設定停止要素に接触して、その最上位置９３０に示されている。ここに示されるように、ピストン９２４の下部シールリング９２８は、下部チャンバ９１８の上部近くに軸方向に位置決めされているが、なおも下部チャンバ９１８の内側表面に接触して封止している。ピストン９２４がピペットの主要（上部）行程を通して下方に移動するにつれて、ピストン９２４の下部シールリング９２８は、下部チャンバ９１８の長さを縦断して、対応する量の空気を移動させる。従来のピペットにおけるように、ピストン９２４が上部停止要素（最大容量設定値にある）から定位置９３２に移動するときにピストン９２４によって移動される空気の量は、実質的にピペットの最大液体容積容量に等しい。固定された下部停止要素９３４に対応する位置に向かって継続する運動は、その容積を超えて、ブローアウト行程を呈示する。
【００６３】
[0078]容量は、図３〜５の実施形態の方法と同様の方法で計算される。例えば、２００μｌの容積を有する本発明によるピペットでは、ピストン９２４の下部シールリング９２８は、おおよそ４ｍｍの直径を有することができ、上部停止要素と定位置との間の距離は、約１６ｍｍであり得る。ピストンが上部停止要素と定位置との間を移動すると、ピストンは２００μｌの空気を移動させ、その空気が、ひいてはおおよそ等しい量の液体をピペットチップに出入りさせる。同様に、２０μｌの容積を有する本発明によるピペットでは、下部シールリング９２８は、おおよそ１．２５ｍｍの直径を有し得る。
【００６４】
[0079]図９では、ピストン９２４の幅の広い上部シールリング９２６は上部溝９２０に隣接し、したがって上部チャンバ９１６と封止的な係合をしていないことに留意されたい。したがって、上部シールリング９２６は、ピストン９２４が上限位置９３０と定位置９３２との間を移動するときに、ピペットの性能に対する影響を有さない−上部シールリング９２６は、そのピペット操作行程の全部分に対して、封止しないままである。その容量設定範囲の下限に近い、より低い容量設定値に設定された容量可変ピペットは、図９に示されたものと同じように封止するであろうが、ピストン９２４の始動位置は、最上位置９３０と定位置９３２との間になるであろう。
【００６５】
[0080]図１０は、定位置９３２にあるピストン９２４（図９）を示す。この位置では、ピストン９２４の下部シールリング９２８は、なおもかろうじて（さらなる下方への軸方向運動が下部リールリング９２８を下部溝９２２に向かい合わせるため）下部チャンバ９１８に接触して封止しており、ピストン９２４の上部シールリング９２６は、まさに上部チャンバ９１６との完全な封止的な係合をしようとしている。この時点では、ピペットはまだ、本質的に従来の空気置換式ピペットのように機能している。しかし、ピストン９２４がブローアウト行程へと軸方向下方に移動し続けると、下部シールリング９２８は、下部チャンバ９１８とのその封止状態を破り、上部チャンバ９１６の中を通って移動しかつ封止する幅の広い上部シールリング９２６の運動により、継続的な空気の移動が達成される。ピストン９２４のこの上部セグメントは幅が広いので、ピストン９２４の各垂直軸方向運動単位が、より多くの空気を移動させる。ピストンが一定の速度で移動し続ける場合、ピストンが移動させる空気は、ピペットチップ１１４（図１）のくびれた幅狭の端部をより迅速に通過することになる。このより速く移動するより大容量の空気は、本発明によるピペットにおいてピペットチップから液滴および液体の粘着膜を除去するのにより効果的である。
【００６６】
[0081]図１１に示されるように、ピストン９２４（図９）は、下部停止要素に対応する位置９３４にあって、そのブローアウト行程を完了させている。ピストン９２４の上部シールリング９２６は、上部チャンバ９１６の中を通って軸方向下方に移動しており、上部シールは、所定の位置に留まり、下部シールリング９２８は、下部溝９２２により下部チャンバ９１８から係脱したままである。
【００６７】
[0082]図９〜１１に概略的に示されたようなピペットの１つの可能な代替実施形態は、上部溝９２０を、示された上部溝９２０の下端に相当する位置にある、軸９１０（またはシリンダモジュール）によって画定されて外部環境と連通する１つまたは複数の貫通孔に置き換えることを伴う。この代替的な構成では、貫通孔より上側での上部チャンバ９１６内の上部シールリング９２６の軸方向運動は、上部シールリング９２６が迂回されないからではなく、ピペットの主要（上部）行程中に可動シールが空気を貫通孔から外に出すので、ピペットの機能に対して影響しない。上部シールリング９２６がブローアウト行程中に貫通孔を越えて下方に移動すると、上部シールリング９２６は、その代わりに、図１０〜１１に示されるように（迂回される）下部シールリング９２８の周りで空気を移動させる。同様の性能を有する他の構成も可能であり、容易に想像できる。
【００６８】
[0083]圧力がブローアウト行程中に排出される前に（図６〜８の実施形態に類似した）可動シールリング９２６と９２８との間で増大する、図９〜１１の実施の別の代替実施形態が可能であることが認められるであろう。この代替実施形態は、当業者によって容易に実施される、図９〜１１に示された構成に対する小規模な変更によって達成することができ、したがって詳細には図示または説明されない。
【００６９】
[0084]図３〜１１に示された構成は事実上全体に概略的なものであり、したがって明瞭さのために寸法および関係が誇張されていることが、認識されるであろう。実際の本発明によるピペットは、かなり異なる寸法を有し、そのような寸法は、下記のように特に図１２〜１３を参照して説明することから、また、当業者が有するであろう従来のピペットおよび設計考察に関する知識から、得られるであろう。また、軸３２６、６２６の上部セグメントまたは上部可動シールリング９２６が決して封止を解除しない実施形態を含めて、様々な他の変更も可能であることが、認められるべきである。他の方法では、セグメントまたはシールによって移動される空気は、例えばその移動される空気を主要行程中に逆止弁または何らかの他の機構もしくは構造を通して送ることにより、主要行程中にピペットの性能に影響を与えないようにされる。様々な他の派生および変更が可能であり、それらは全て本発明の範囲に含まれることが意図されている。
【００７０】
[0085]図３〜５に概略的に示された実施形態は、図１２における一部切り取った例示的なピペットに関連して示されている。図２に示された従来技術のピペットと同様に、本発明がどのようにして手持ち式の手動空気置換式ピペットに組み込まれるかを最も明確に説明するために、ここではＲＡＩＮＩＮ  ＣＬＡＳＳＩＣピペットの簡易化したバージョンが示されている。他のピペット操作の状況−多チャネル手持ち式ピペット、または卓上多チャネルピペット、またはロボットデバイスなど−における他の実施態様は、この開示から容易に得られるであろう。
【００７１】
[0086]図２に示された従来技術のピペットと同様に、このピペットは、手で保持することができる本体１２１２と、ピペット１２１０を操作するために使用されるプランジャボタン１２１４およびプランジャロッド１２１６と、排除ボタン１２２０に結合されたチップ排除器１２１８と、チップ取付け軸１２２２とを含む。
【００７２】
[0087]容量つまみ１２２４および容量設定ねじ１２２６を含む容量設定機構は、従来のピペットに存在する機構に相当するものである。プランジャロッド１２１６は、行程ばね１２３０およびブローアウトばね１２３２によって上方にばね付勢されるピストン組立体１２２８に逆らって動作し、これらのばねのうちのブローアウトばね１２３２は、予め負荷をかけられた状態で取り付けられて、指定された定位置をピストン組立体１２２８が横断するときにのみ、さらに圧縮される。
【００７３】
[0088]図１２のピストン組立体１２２８は、図３〜５に概念的に示されるように、分節される。ピストン組立体１２２８は、比較的幅の狭い下部セグメント１２４０、細いくびれセグメント１２４２、および比較的幅の広い上部セグメント１２４４を含む。開示された実施形態では、くびれセグメント１２４２は、下部セグメント１２４０および上部セグメント１２４４のどちらよりも直径が小さい。
【００７４】
[0089]開示された実施形態では、ピストン組立体１２２８は、機械加工され研磨されたステンレス鋼などの適切な金属の単一の部片として製造される。機械加工されたセラミックス、または成形されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のようなポリマーなどの他の材料もまた、この目的に適し得る。必要に応じて、ピストン組立体１２２８は、複数の部品および材料から組み立てられてもよい。ピストン組立体１２２８は、きつい摩擦嵌めによりプランジャロッド１２１６に結合されるが、代替実施形態では、ピストン組立体１２２８およびプランジャロッド１２１６は、ねじ継手、接着剤によって共に固着されてもよく、さらには単一の構成要素として機械加工されてもよい。
【００７５】
[0090]軸１２２２は、シール保持器１２５０によって所定の位置に保持された下部シールリング１２４６および上部シールリング１２４８を含む。保持器は、軸１２２２内の所定の位置に落ちて、ブローアウトばね１２３２からの圧力によって所定の位置に保持される。示されるように、下部シールリング１２４６はさらに、軸１２２２に接触して封止し、それにより、保持器１２５０の上方の空気が、保持器１２５０と軸１２２２との間の経路を通って望ましくなく漏れるのを防ぐ。
【００７６】
[0091]図３〜５におけるように、ピストン組立体１２２８の下部セグメント１２４０、および下部シールリング１２４６は、下部セグメント１２４０が下部シールリング１２４６内に軸方向に位置決めされたときにピストン組立体１２２８と下部シールリング１２４６との間に下部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。同様に、上部セグメント１２４４および上部シールリング１２４８は、上部セグメント１２４４が上部シールリング１２４８内に軸方向に位置決めされたときにピストン組立体１２２８と上部シールリング１２４８との間に上部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。ピストン組立体１２２８が使用者の制御の下でプランジャロッド１２１６を介して軸方向に移動されると、ピペット１２１０は、図３〜５の概略図に示されたように動作する。
【００７７】
[0092]図２の従来技術のピペットに関連して上記で説明されたように、シールリング１２４６および１２４８は、任意の適切な材料から形成されてもよく、また、圧縮Ｏリング、リップシール、または段付きシールの形態を取ることができる。シールリングは、性能要件が指示する通りに乾式シールまたは湿式シールであってもよい。十分にピペット設計の当業者の領域に含まれる、型にはまった設計決定が存在する。本発明によるピペットでは、シールは、容認可能なピペットのサービス間隔中に劣化するのを避けるために、十分な耐久性を有して設計および製造されるべきである。円筒形のピストンおよび単一のシールを有する従来のピペットとは異なり、本発明によるピストン組立体１２２８は、操作中に下部シールリング１２４６および上部シールリング１２４８の両方を出入りするが、このことはシールの摩耗を増進させる傾向を有し得る。したがって、ピストン組立体１２２８は、摩滅および損傷を軽減するために、セグメントの移行部に面取り部または丸みを帯びた縁部を備えていてもよい。
【００７８】
[0093]２００μｌの最大液体容積（説明を簡単かつ明瞭にするため）を有するピペットを概略的に示す開示された実施形態では、ピストン組立体１２２８は、以下のように有利な寸法を有することができる。下部セグメント１２４０は、おおよそ４ｍｍの直径を有する。くびれセグメント１２４２は、おおよそ２〜３ｍｍの直径を有する。上部セグメント１２４４は、おおよそ８ｍｍの直径を有する。ピペット１２１０は、おおよそ１６ｍｍの主要行程長さ、および約５ｍｍのブローアウト行程長さを有する。合わせて、この２１ｍｍの全長は、親指で操作するプランジャボタンによって制御可能な道理上快適な最長の行程長さに近づき始める。
【００７９】
[0094]これらの寸法によれば、１６ｍｍの主要行程長さにわたって移動する本発明によるピペット１２１０の下部セグメント１２４０は、最大で２００μｌの測定された容積を移動させ、５ｍｍのブローアウト行程中に、おおよそ２５０μｌの追加の空気が、上部セグメント１２４４からの移動を介して排出される。それに比べて、従来のピペットは、等しい長さ（および等しい継続時間）のブローアウト行程中に６２．５μｌの空気しか排出しないはずであり、このこと−より低速で、少ない空気が送達される−は、チップ内およびチップ上に残存するどのような液体を除去するのにもそれほど効果的ではないであろう。上記の寸法を有する開示されたピペット１２１０は、ブローアウト行程中に４倍の量の空気を提供する。しかし、くびれセグメント１２４２および上部セグメント１２４４の直径は変更されてもよく、したがって、ブローアウト行程中に提供される追加の空気は所望される性能パラメータに応じて構成され得ることに留意されたい。
【００８０】
[0095]同様に、１６ｍｍの主要行程および５ｍｍのブローアウト行程と、約１．２５ｍｍの下部セグメント直径および約２．５ｍｍの上部セグメント直径を有するピストンとを備えて２０μｌの容積を有する本発明によるピペットでは、ブローアウト行程は、同じ容積および行程長さを有する従来のピペットの場合の６μｌ強と比べると、約２５μｌの空気を迅速に吐出するはずである。
【００８１】
[0096]当然ながら、様々な容積（例えば、２μｌほどに少ない容積から、５ｍｌまたはそれ以上の容積）を有する空気置換式ピペットが容易に調達可能であり、また、機械設計に関する当業者であれば、様々な容積の様々なピペットに合わせるように、開示されたピペットの寸法を適応させることができるはずである。本明細書で説明された実施形態は、例示的なものにすぎない。移送される液体の総量に対して、液体のうちのチップに粘着し得る部分は、小容量であるほど大きいので、本発明は、２００μｌ以下、特に５０μｌ以下の小容量の空気置換式ピペットに関して特に有利であると考えられる。
【００８２】
[0097]図１２のピペットは、図３に概略的に示されたピストンの構成を示す。プランジャボタン１２１４を押し下げることにより、ピストン組立体１２２８が、図４〜５に示されるようにシール１２４６および１２４８の中を通って軸方向に移動する。図１２のピペット１２１０はそれらの位置で示されていないが、そのようなことは、当業者には、図３〜５の図と併せ従来のピペットの操作に対する知識を通じて容易に理解されるであろう。
【００８３】
[0098]図９〜１１に概略的に示された実施形態は、図１３における一部切り取った例示的なピペットに関連して示されている。図２に示された従来技術のピペット、および図１２の固定されたシールの実施形態と同様に、本発明がどのようにして手持ち式の手動空気置換式ピペットに組み込まれるかを最も明確に説明するために、図１３にはＲＡＩＮＩＮ  ＣＬＡＳＳＩＣピペットの簡易化したバージョンが示されている。他のピペット操作の状況−多チャネル手持ち式ピペット、または卓上多チャネルピペット、またはロボットデバイスなど−における他の実施態様は、この開示から容易に得られるであろう。
【００８４】
[0099]図１３のピペットは、手で保持することができる本体１３１２と、ピペット１３１０を操作するために使用されるプランジャボタン１３１４およびプランジャロッド１３１６と、排除ボタン１３２０に結合されたチップ排除器１３１８と、チップ取付け軸１３２２とを含む。
【００８５】
[0100]容量つまみ１３２４および容量設定ねじ１３２６を含む容量設定機構は、従来のピペットに存在する機構に相当するものである。プランジャロッド１３１６は、行程ばね１３３０およびブローアウトばね１３３２によって上方にばね付勢されるピストン組立体１３２８に逆らって動作し、これらのばねのうちのブローアウトばね１３３２は、予め負荷をかけられた状態で取り付けられて、指定された定位置をピストン組立体１３２８が横断するときにのみ、さらに圧縮される。
【００８６】
[0101]図１３のピストン組立体１３２８は、図９〜１１に概念的に示されるように、分節される。ピストン組立体１３２８は、比較的幅の狭い下部シールリング１３４２および比較的幅の広い上部シールリング１３４４を有する、堅固な中央コア１３４０を含む。開示された実施形態では、ピストンのコア１３４０は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）のような比較的剛性の高いポリマーから成形されるが、シールリング１３４２および１３４４は、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴムのようなより柔軟な材料から成形されたリップシールであり、有利には適切なペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）または他の潤滑油で潤滑される。シールリング１３４２および１３４４は、任意の適切な材料から形成されもよく、また、圧縮Ｏリング、リップシール、または段付きシールの形態を取ることができる。シールリングは、性能要件が指示する通りに乾式シールまたは湿式シールであってもよい。材料および組立方法は、全体が記述されているかのように参照により本明細書に組み込まれる、「ＬＩＱＵＩＤ  ＥＮＤ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＭＵＬＴＩＣＨＡＮＮＥＬ  ＡＩＲ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＰＩＰＥＴＴＥ」と題され２０１３年１月１５日に出願されたＭｏｒｉａｒｔｙらへの米国特許出願第１３／７４２，３０５号で説明されるピストンおよびシリンダに使用されるものに類似し得る。その出願は多チャネルの手持ち式ピペットを開示しているが、本明細書において開示されたピストンおよびシリンダの種々の態様は、それが単一のチャネルを含むか複数のチャネルを含むかに関わらず、また、それが手持ち式か設置式かに関わらず、また、それが手動で操作されるか自動的に駆動されるかに関わらず、本明細書で開示されたようなピペットに採用され得る。他の構成も可能であり、そのような構成は当業者によって容易に実現されるであろう。本発明の一実施形態では、ピストン組立体１３２８は、きつい摩擦嵌めによりプランジャロッド１３１６に結合されるが、代替実施形態では、ピストンコア１３４０およびプランジャロッド１３１６は、ねじ継手、接着剤によって互いに固着されてもよく、さらには単一の構成要素として機械加工または成形されてもよい。これらは十分にピペット設計の当業者の領域に含まれる、型にはまった設計決定である。
【００８７】
[0102]軸１３２２は、図示されるように、下部チャンバ１３４６および上部チャンバ１３４８を画定する。図９〜１１を参照して上述したように、チャンバ１３４６および１３４８は、軸によって画定されてもよく、あるいは、代替実施形態では、本体によって画定されるか、または軸もしくは本体内に嵌合する別体のモジュールとして形成され得る。しかし、製造される場合、チャンバ１３４６および１３４８は、滑らかな内側表面を保持することが可能な比較的剛性の高いポリマーから製造されることが好ましい。
【００８８】
[0103]図９〜１１におけるように、ピストン組立体１３２８の下部シーリング１３４２、および下部チャンバ１３４６は、下部シールリングが下部チャンバ１３４６のうちの下部溝１３５０を画定しない部分に軸方向に位置決めされたときに下部シールリング１３４２と下部チャンバ１３４６の内側表面との間に下部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。同様に、上部シールリング１３４４および上部チャンバ１３４８は、上部セグメント１３４４が上部チャンバ１３４８のうちの上部溝１３５２を画定しない部分に軸方向に位置決めされたときに上部シールリングと上部チャンバ１３４８の内側表面との間に上部シールが形成されるようなサイズおよび構成となされる。ピストン組立体１３２８が使用者の制御の下でプランジャロッド１３１６を介して軸方向に移動されると、ピペット１３１０は、図９〜１１の概略図に示されたように動作する。
【００８９】
[0104]本発明の他の実施形態と同様に、シールリング１３４２および１３４４、ならびにチャンバ１３４６および１３４８は、容認可能なピペットのサービス間隔中に劣化するのを避けるために、十分な耐久性を有して設計および製造されるべきである。円筒形のピストンおよび単一のシールを有する従来のピペットとは異なり、シールリング１３４２および１３４４は、通常、下部チャンバ１３４６内の溝１３５０および上部チャンバ１３４８内の溝１３５２をそれぞれ越えるが、このことはシールの摩耗を増進させる傾向を有し得る。したがって、チャンバ１３４６および１３４８内の溝１３５０および１３５２は、摩滅および損傷を軽減するために、面取り部または丸みを帯びた縁部を備えていてもよい。
【００９０】
[0105]この場合も２００μｌの最大液体容積（説明を簡単かつ明瞭にするため）を有するピペットを概略的に示す開示された実施形態では、ピストン組立体１３２８ならびにチャンバ１３４６および１３４８は、以下のように有利な寸法を有することができる。下部シールリング１３４２は、おおよそ４ｍｍの直径を有し、上部シールリング１３４４は、おおよそ８ｍｍの直径を有する。ピペット１３１０は、おおよそ１６ｍｍの主要行程長さ、および約５ｍｍのブローアウト行程長さを有する。合わせて、この２１ｍｍの全長は、親指で操作するプランジャボタンによって制御可能な道理上快適な最長の行程長さに近づき始める。
【００９１】
[0106]これらの寸法によれば、１６ｍｍの主要行程長さにわたって移動する本発明によるピペット１３１０の下部シールリング１３４２は、最大で２００μｌの測定された容積を移動させ、５ｍｍのブローアウト行程中に、おおよそ２５０μｌの追加の空気が、上部シールリング１３４４からの移動を介して排出されて、下部溝１３５０を介して下部シールリング１３４２を迂回する。上部シールリング１３４４の直径は変更されてもよく、したがって、ブローアウト行程中に提供される追加の空気は、所望される性能パラメータに応じて構成され得る。
【００９２】
[0107]同様に、１６ｍｍの主要行程および５ｍｍのブローアウト行程と、約１．２５ｍｍの下部セグメント直径および約２．５ｍｍの上部セグメント直径を有するピストンとを備えて２０μｌの容積を有する本発明によるピペットでは、ブローアウト行程は、図１２に示された実施形態と同様に、約２５μｌの空気を迅速に吐出するはずである。機械設計に関する当業者であれば、様々な容積の様々なピペットに合わせるように、開示されたピペットの寸法を適応させることができるはずである。本明細書で説明された実施形態は、例示的なものにすぎない。
【００９３】
[0108]図１３のピペットは、図９に概略的に示されたピストンの構成を示す。プランジャボタン１３１４を押し下げることにより、ピストン組立体１３２８ならびにそのシール１３４２および１３４４が、図１０〜１１に示されるようにそれぞれのチャンバ１３４６および１３４８内で軸方向に移動する。図１３のピペット１３１０はそれらの位置で示されていないが、そのようなことは、当業者には、図９〜１１の図と併せ従来のピペットの操作に対する知識を通じて容易に理解されるであろう。
【００９４】
[0109]本発明の様々な実施形態に関する上記の詳細な説明は、ある程度詳細に記載されたが、本発明はそれらの詳細に限定されるものではなく、また、本発明に従って作成される向上されたブローアウト特性を有するピペットは、開示された実施形態とは多くの方法で異なり得ることに注目されたい。特に、本発明の実施形態は多くの異なる流体取扱い用途において採用され得ることが、理解されるであろう。「上部（ｕｐｐｅｒ）」および「下部（ｌｏｗｅｒ）」という用語は、遠位開口部を下端にしかつプランジャボタンを上端にして垂直に配向される標準的な従来の手持ち式ピペットに準拠して、明細書および特許請求の範囲の両方において様々な文脈で使用される。これらの用語は明確さおよび利便性のために使用されるものであり、異なる配向で位置決めされ得るピペットまたはその構成要素に関して限定するものと見なされるべきではないことが、認識されるべきである。本発明は可変容量の手動手持ち式ピペットとの関連で説明され図示されたが、本発明は、固定容量のピペット、電子ピペットを含む他のタイプの空気置換式ピペット、ならびに様々なタイプの卓上型および自立型の液体取扱い設備にも、同様に適用可能である。機能上の区別は、説明および明確さのために上記でなされたものであり、本発明によるシステムまたは方法における構造上の区別は、同様の境界に沿って引かれなくてもよいことに留意されたい。したがって、本発明の適切な範囲は、以下に記載される特許請求の範囲に従うものと見なされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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