(57)【要約】  液体移送工程の間、液体内のピペットチップの深さを自動的に保つためのピペットチップ及び方法が開示されている。ピペットチップは、例えば、導電性液体に沈んでいるとき、抵抗を測定するように、ピペットチップの長さに沿う２つの電極を含む。容器の形状を予め知ることなく、分注工程の間、液面が容器内で上昇又は下降するとき、液体内のピペットチップの深さを自動的に保つ方法が提供されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体移送工程の間、導電性液体内のピペットチップの深さを自動的に保つための分注装置であって、
開口部を含む固定端と、開口部を含む液体移送端と、外表面と、内表面とを有するピペットチップを備えており、
前記外表面は絶縁体を含んでおり、
前記分注装置は、前記ピペットチップの前記外表面において、第１電極と第２電極を備えており、
前記第１電極と前記第２電極は、前記絶縁体により分離されており、
前記分注装置は、前記ピペットチップと動作できるように繋がるアクチュエータを支持するフレームを備えており、
前記ピペットチップは、前記フレームに対して垂直に配置されて、
前記アクチュエータは、前記フレームに対して前記ピペットチップの位置を調整するように構成されており、
前記分注装置は、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に接続している制御部を備えており、
前記第１電極と前記第２電極は、前記ピペットチップの前記外表面と接触する導電性液体に関連する信号を前記制御部に送るように構成されており、
前記制御部は、前記信号に応じて、前記ピペットチップの位置を移動することを前記アクチュエータに指示するように構成されている、ことを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記第１電極と前記第２電極は、それぞれ、前記固定端から前記液体移送端に向かう前記ピペットチップの長手方向の長さに沿って伸びることを特徴とする、請求項１の分注装置。
【請求項３】
前記第１電極と前記第２電極は、それぞれ、前記固定端に近い位置において末端を有しており、
前記位置において、前記第１電極と前記第２電極が前記制御部と電気的に接続していることを特徴とする、請求項１の分注装置。
【請求項４】
前記第１電極と前記第２電極は、それぞれ、前記液体移送端に近い位置において末端を有しており、
導電性液体が前記位置に達し得ることを特徴とする、請求項１の分注装置。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極からの前記信号は、導電性液体に関連する抵抗の大きさであることを特徴とする、請求項１の分注装置。
【請求項６】
前記第１電極と前記第２電極は、銅から形成されることを特徴とする、請求項５の分注装置。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極は、導電性ポリプロピレンから形成されることを特徴とする、請求項５の分注装置。
【請求項８】
第１電気的位置と第２電気的位置、
及び前記第１電極と前記第２電極を前記制御部にそれぞれ繋げる第１電線と第２電線を備える、請求項１の分注装置。
【請求項９】
液体移送工程の間、導電性液体内のピペットチップの深さを自動的に保つための方法であって、
分注装置を与えるステップを備えており、
前記分注装置は、開口部を含む固定端と、開口部を含む液体移送端と、外表面と、内表面とを有するピペットチップを備えて、
前記外表面は絶縁体を含んで、
前記分注装置は、前記ピペットチップの前記外表面において、第１電極と第２電極を備えて、
前記第１電極と前記第２電極は、前記絶縁体により分離されて、
前記分注装置は、前記ピペットチップと動作できるように繋がるアクチュエータを支持するフレームを備えて、
前記ピペットチップは、前記フレームに対して垂直に配置されて、
前記アクチュエータは、前記フレームに対して前記ピペットチップの高さを変化させるように構成されて、
前記分注装置は、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に接続している制御部を備えており、
前記方法は、前記フレームに対して高さを固定されている容器を与えるステップを備えており、
前記容器は、第１液面を有する導電性液体を保持しており、
前記方法は、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一部が前記導電性液体内に沈むように、前記ピペットチップを前記容器に配置するステップを備えており、
前記配置するステップは、前記第１電極と前記第２電極、前記アクチュエータ、前記制御部、及び前記導電性液体の間において制御ループを形成しており、
前記方法は、
前記第１電極と前記第２電極により、前記導電性液体に関する抵抗の変化を測定するステップと、
前記第１電極と前記第２電極により、前記変化に関して、信号を前記制御部に送るステップとを備えており、
前記制御部は、前記信号に応じて、前記ピペットチップを垂直に移動させることを前記アクチュエータに指示するように構成されている、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記方法は、前記ピペットチップにより、所定量の前記導電性液体を吸引するステップを備えており、
前記導電性液体は、前記吸引するステップの後、第２液面を有しており、
前記方法は、前記第１電極と前記第２電極が前記導電性液体内に沈み続けるように、前記制御部により、前記ピペットチップを前記第２液面に対して移動することを前記アクチュエータに指示するステップを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、前記ピペットチップにより、所定量の前記導電性液体を分注するステップを備えており、
前記導電性液体は、前記分注するステップの後、第２液面を有しており、
前記方法は、前記第１電極と前記第２電極が前記導電性液体内に沈み続けるように、前記制御部により、前記ピペットチップを前記第２液面に対して移動することを前記アクチュエータに指示するステップを備えることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御ループにより、前記導電性液体の液面に対する所定の第２液面に前記ピペットチップを保つステップを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ピペットチップであって、
絶縁体から形成されるボディを備えており、
前記ボディは、
外表面と、
内表面とを備えており、
前記ピペットチップは、
前記外表面に配置されている第１電極と、
前記外表面に配置されている第２電極とを備えており、
前記第２電極は、前記絶縁体により、前記第１電極から分離されている、ことを特徴とするピペットチップ。
【請求項１４】
前記ボディは、
装置固定端、
及び前記装置固定端と反対側の液体移送端を備えており、
前記液体移送端は、液体移送開口部を備えることを特徴とする、請求項１３のピペットチップ。
【請求項１５】
前記内表面に配置されている第３電極と第４電極を備える、請求項１３のピペットチップ。
【請求項１６】
それぞれの前記電極又はすべての前記電極は、前記液体移送端から前記装置固定端に向かう前記ボディの長手方向の長さに沿って伸びることを特徴とする、請求項１４又は１５のピペットチップ。
【請求項１７】
それぞれの前記電極又はすべての前記電極は、前記液体移送端から前記装置固定端に向かう前記ボディの長手方向の長さよりも小さな距離を伸ばすことを特徴とする、請求項１４又は１５のピペットチップ。
【請求項１８】
前記電極は、それぞれ、銅又は導電性ポリプロピレンから形成されることを特徴とする、請求項１３又は１５のピペットチップ。
【請求項１９】
前記電極は、それぞれ、前記電極の前記装置固定端に配置されている電気接触タブを備えることを特徴とする、請求項１６のピペットチップ。
【請求項２０】
前記電気接触タブは、前記ピペットチップの前記装置固定端を越えて伸びることを特徴とする、請求項１９のピペットチップ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、米国特許法１１９条（ｅ）において、「液体移送工程の間、液体内のピペットチップの深さを自動的に保つためのピペットチップ及び方法」という表題の２０１７年１２月２８日に提出された米国仮出願  ６２／６１１，１６１号に関連して、且つ米国仮出願  ６２／６１１，１６１号の優先権を主張する。この出願の明細書全体が、本明細書の一部を構成するものとして援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明の主題は、一般的に、液体の処理方法、特に、液体移送工程の間、液体内のピペットチップの深さを自動的に保つためのピペットチップ及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動的な液体処理機器は、所定の容器の間において、所定量の液体を移送するために用いられるロボットを含む。この機器は、細胞生物学、ゲノム、法医学、及び薬物研究を含む様々な適用において有用である。この機器は、工程の速度及び効率を向上させること、及び送られる体積の精度を向上させることにより、大きな範囲の体積の液体を送る反復作業を有する人を助ける。
【０００４】
様々な実験機器の容器が、一般的に、液体処理の適用において用いられる。９６，３８４又は１５３６個の試料の配列を含むマイクロタイター（登録商標）のプレートは、極めて一般的である。試料の大きさと数に応じて、このプレートは、１０ナノリットルから数ミリリットルまでの間に液体を保持し得る。１〜２ミリリットルの液体を保つバイアルから、１０ミリリットルを保持する大きなチューブ又は１００ミリリットルを保持するボトルまで変動する、より大きな容器も一般的である。固有の実験機器の容器は、それぞれ、容器内の液体の体積と容器内の液面の高さとの間の固有の関係を有することが、容易に分かる。
【０００５】
移送される体積の精度は、多くの要因により、悪影響を受け得る。これらの要因は、液体の粘性又は表面張力のような液体自体の特性から、ピペットチップの疎水性のようなシステムの構成要素、又は大気温度及び環境気圧のような環境条件に拡がり得る。
【０００６】
自動的な液体処理において、機器の制御変数は、分注される体積に大きな影響を与える。この制御変数は、ポンプ作動の速度、ポンプ作動の終了と液体からピペットチップを取り除くときの間の遅れ、及び／又は液体から取り除かれるピペットチップの速度を含む。分注性能に大きな影響を与える突出した１つの制御変数は、工程の間、ピペットチップが液体の表面より下方に沈む深さである。ピペットチップが液体内で浅すぎる場合、吸引の真空により、ピペットチップの開口部において、液体のキャビテーションをもたらし得る。これにより、空気は液体よりも吸引されて、また吸引される体積において誤差を生じる。ピペットチップが液体内で深すぎる場合、ピペットチップのより大きな表面積が液体と接触する。また、ピペットチップが液体から引き戻されるとき、より大きな体積の液体がピペットチップに粘着し得る。また、より深く沈むことにより、ピペットチップの開口部において、増加した静水圧をもたらす。これにより、分注される体積における変化を生じ得る。したがって、ピペットチップを最適な深さに保つことが最善である。一方、液体が容器から吸引される、又は容器に対して分注されるとき、液面は変化する。また、分注工程がそれぞれ一致している間、液体内のピペットチップの深さを保証することが重要である。
【０００７】
自動的な液体処理の分野における液面を検出するための方法は、一般的であり、従来技術において確立されている。一方、分注工程の間、ピペットチップの深さを保つように、リアルタイムセンサフィードバックにより液面を探知できる方法はない。従来技術において、液面の探知は、要求される体積と容器の形状に基づいて、予想される液面の変化を予測することにより達成される。容器の形状は、容器における高さに関連する断面積を参照する。この情報から、特定の体積変化に関連している高さの変化が計算され得る。この方法は、分注工程の前に特徴づけられて、且つ機器のプロトコルにプログラムされる容器の形状を要求する。この要求は、特定の機器と共に用いられる実験機器の種類を制限して、特定の分注工程のための機器をプログラムする工程に複雑さを追加し得る。また、これらの種類の計算は、分注工程が、それぞれの分注動作の間、均一、すなわち等しい体積の液体を吸引する、又は分注することを想定している。これは、正しい想定ではない可能性がある。較正がわずかにずれている場合、分注工程の進行により、この誤差は生じ得る。また、実際の液面は、計算に基づいて予想される液面に対応し得る。したがって、新しい方法が、分注工程の間、複雑さを工程に加えることなく、液面を探知するために必要である。
【０００８】
液面を探知する従来の方法の例が、「液体処理装置及び方法」という表題の１９８６年５月６日に公開された米国特許４，５８６，５４６号に記載されている。この米国特許４，５８６，５４６号は、所定の体積が追加された、又は取り除かれた後、容器内の液面を探知して、且つ液体の高さ及び容器内のピペットチップの所望の高さを予測するための装置と方法を記載している。
【０００９】
容器内の液面を自動的に検出する一般的な複数の方法がある。これらの方法の内の最も単純なものは、圧力測定に基づいている。ピペットチップが液面に入るとき、ピペットチップ内の圧力変化は検出される。この方法は、特殊なピペットチップの形状又は特徴を要求しない。また、多くの場合、この方法は、ピペットチップが空であるとき、実行可能なだけである。液面に基づく圧力の検出が、いずれかの従来のピペットチップを用いて行われる。液面に基づく圧力の検出方法の例が、「液体を吸引又は分注するために用いられる容器により、液浸透性を検出するための装置及び方法」という表題の１９８８年１２月２７日に公開された米国特許４，７９４，０８５号に記載されている。この米国特許４，７９４，０８５号は、装置内の圧力を測定するための圧力センサを有する分注装置を記載している。ピペットチップは液面に向けて徐々に下降する。それぞれの段階において、シリンジポンプは、装置内で圧力差を生じるように作動する。ピペットチップが液体に入るとき、ピペットチップの開口部は妨げられる。また、圧力センサは圧力差を検出し得る。別の例が、「液面及び／又は気泡の統合された検出部を有する分注装置」という表題の２０１２年１０月１６日に公開された米国特許８，２８７，８０６号に記載されている。この米国特許８，２８７，８０６号は、圧力測定を用いて液面を検出するための装置を記載している。この分注装置は、ポンプとピペットチップの間において、空気よりも液体のシステムを用いることを規定している。
【００１０】
ピペットチップの形状と構成は、より進歩した、液面を検出する方法ができるように改善し得る。この改善は、一般的に、ピペットチップ内に電極を与えることを含む。したがって、電気信号は、液面を検出するために用いられ得る。最も一般的な改善は、導電性樹脂からピペットチップを形成して、導電性ピペットチップと、液体などを保持する容器より下方のグラウンドプレーンとの間の電気容量を測定することである。液面に基づく電気容量の検出の例が、「液面センサ」という表題の１９８８年４月１２日に公開された米国特許４，７３６，６３８号に記載されている。この米国特許４，７３６，６３８号は、例えば液体の容器を支持する導電性部材と、導電性ピペットプローブとを備える液体移送機構における、液面を検出するための装置を記載している。電気容量の信号が、プローブと、支持するグラウンドプレーンとの間において測定される。また、プローブが液体に接触するとき、電気容量の変化が検出される。
【００１１】
ピペットチップの形状は、改善された信号検出ができるように、ピペットチップ内に複数の電極を与えることにより改善され得る。電気容量は、１つ又は２つの電極と、下部グラウンドプレーンとの間において測定され得る。または、電気容量は、２つの電極の間において測定され得る。若しくは、電気抵抗は、２つの電極の間において測定され得る。複数の電極を有するピペットチップを含む、液面に基づく電気信号の検出の例が、「定量の液体を吸引するための装置」という表題の１９９１年９月３日に公開された米国特許５，０４５，２８６号に記載されている。この米国特許５，０４５，２８６号は、ノズルに配置されている２つの導電性部材を有するピペットチップを記載している。したがって、一方の電極は、ノズルアタッチメントからノズルの下端に向けて伸びる。また、他方の電極は、ノズルアタッチメントから所定の距離、又はノズルの下端より上方の高さまで伸びる。したがって、距離又は高さは、ノズルを通して吸引される定量の液体に対応する。また、米国特許５，０４５，２８６号は、このピペットチップを製造するための様々な方法を開示している。別の例が、「液体分注検査システム」という表題の２００５年２月８日に公開された米国特許６，８５１，４５３号に記載されている。この米国特許６，８５１，４５３号は、互いに長手方向に離間している端部を有する２つの電極を備える、液体分注のためのプローブを記載している。信号は、液面の検出及び液体送達の検査のための２つの電極の間において測定される。別の例が、「液体検出ピペット」という表題の１９９６年８月２７日に公開された米国特許５，５５０，０５９号に記載されている。この米国特許５，５５０，０５９号は、互いに絶縁されて、且つ同軸上に配置されている２つの導電性チューブによる液体分注のためのプローブを記載している。信号は、液面を検出するための２つの電極の間において測定される。
【発明の概要】
【００１２】
本明細書において、分注の適用に対する装置、システム、及び方法が開示されている。ある態様において、液体移送工程の間、導電性液体内のピペットチップの深さを自動的に保つための分注装置が記載されている。この分注装置は、開口部を含む固定端と、開口部を含む液体移送端と、外表面と、内表面とを有するピペットチップを備える。この外表面は絶縁体を含む。分注装置は、ピペットチップの外表面において、第１電極と第２電極を備える。この第１電極と第２電極は、絶縁体により分離されている。分注装置は、ピペットチップと動作できるように繋がるアクチュエータを支持するフレームを備える。ピペットチップは、フレームに対して垂直に配置されている。アクチュエータは、フレームに対してピペットチップの位置を調整するように構成されている。分注装置は、第１電極及び第２電極と電気的に接続している制御部を備える。第１電極と第２電極は、ピペットチップの外表面と接触する導電性液体に関連する信号を制御部に送るように構成されている。制御部は、信号に応じて、ピペットチップの位置を移動することをアクチュエータに指示するように構成されている。
【００１３】
一部の実施形態において、本明細書に記載されている第１電極と第２電極は、それぞれ、固定端から液体移送端に向かうピペットチップの長手方向の長さに沿って伸びる。他の実施形態において、本明細書に記載されている第１電極と第２電極は、それぞれ、固定端に近い位置において末端を有する。この位置において、第１電極と第２電極は制御部と電気的に接続している。一部の実施例において、本明細書に記載されている第１電極と第２電極は、それぞれ、液体移送端に近い位置において末端を有する。導電性液体は、この位置に達し得る。
【００１４】
一部の実施例において、本明細書に記載されている第１電極と第２電極からの信号は、導電性液体に関連する抵抗の大きさである。本明細書に記載されている第１電極と第２電極は、一部の場合、銅から、又は他の場合、導電性ポリプロピレンから形成され得る。
【００１５】
一部の実施形態において、分注装置は、第１電気的位置と第２電気的位置、及び第１電極と第２電極を制御部にそれぞれ繋げる第１電線と第２電線を備える。
【００１６】
本明細書において、別の態様における、液体移送工程の間、導電性液体内のピペットチップの深さを自動的に保つための方法が記載されている。代表的な方法は、分注装置を与えるステップを備える。この分注装置は、開口部を含む固定端と、開口部を含む液体移送端と、外表面と、内表面とを有するピペットチップを備える。この外表面は絶縁体を含む。分注装置は、ピペットチップの外表面において、第１電極と第２電極を備える。第１電極と第２電極は、絶縁体により分離されている。分注装置は、ピペットチップと動作できるように繋がるアクチュエータを支持するフレームを備える。ピペットチップは、フレームに対して垂直に配置されている。アクチュエータは、フレームに対してピペットチップの高さを変化させるように構成されている。分注装置は、第１電極及び第２電極と電気的に接続している制御部を備える。代表的な方法は、フレームに対して高さを固定されている容器を与えるステップを備える。この容器は、第１液面を有する導電性液体を保持している。代表的な方法は、第１電極と第２電極の少なくとも一部が導電性液体内に沈むように、ピペットチップを容器に配置するステップを備える。この配置するステップは、第１電極と第２電極、アクチュエータ、制御部、及び導電性液体の間において制御ループを形成する。代表的な方法は、第１電極と第２電極により、導電性液体に関する抵抗の変化を測定するステップと、第１電極と第２電極により、該変化に関して、信号を前記制御部に送るステップとを備える。制御部は、信号に応じて、前記ピペットチップを垂直に移動させることをアクチュエータに指示するように構成されている。
【００１７】
一部の実施例において、本明細書に記載されている方法は、前記ピペットチップにより、所定量の前記導電性液体を吸引するステップを備えてもよい。導電性液体は、吸引するステップの後、第２液面を有する。この方法は、第１電極と第２電極が導電性液体内に沈み続けるように、制御部により、ピペットチップを第２液面に対して移動することをアクチュエータに指示するステップを備える。一部の実施例において、本明細書に記載されている方法は、前記ピペットチップにより、所定量の前記導電性液体を分注するステップを備える。導電性液体は、分注するステップの後、第２液面を有する。この方法は、第１電極と第２電極が導電性液体内に沈み続けるように、制御部により、ピペットチップを第２液面に対して移動することをアクチュエータに指示するステップを備える。
【００１８】
一部の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、制御ループにより、導電性液体の液面に対する所定の第２液面にピペットチップを保つステップを備える。
【００１９】
本明細書において、別の態様における、ピペットチップが記載されている。このピペットチップは、絶縁体から形成されるボディを備える。このボディは、外表面と、内表面とを備える。ピペットチップは、外表面に配置されている第１電極と、外表面に配置されている第２電極とを備える。この第２電極は、絶縁体により、第１電極から分離されている。
【００２０】
一部の場合、本明細書に記載されているボディは、装置固定端、及び装置固定端と反対側の液体移送端を備える。この液体移送端は液体移送開口部を備える。
【００２１】
一部の実施形態において、本明細書に記載されているピペットチップは、内表面に配置されている第３電極と第４電極を備える。
【００２２】
一部の場合、それぞれの電極又はすべての電極は、液体移送端から装置固定端に向かうボディの長手方向の長さに沿って伸び得る。他の場合、それぞれの電極又はすべての電極は、液体移送端から装置固定端に向かうボディの長手方向の長さよりも小さな距離を伸ばす。
【００２３】
一部の実施例において、本明細書に記載されている電極は、それぞれ、銅又は導電性ポリプロピレンから形成され得る。
【００２４】
一部の実施形態において、本明細書に記載されている電極は、それぞれ、電極の装置固定端に配置されている電気接触タブを備えてもよい。一部の実施例において、電気接触タブは、装置固定端の端部に向けて伸び得る、又はピペットチップの装置固定端を越えて伸び得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
開示されている主題を一般的な用語で説明するため、参照が添付図面に対して行われる。この添付図面は、正確な比率である必要はない。
【図１】図１は、本発明の主題の代表的な実施形態に記載の液体処理装置の断面図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載のピペットチップの側面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載のピペットチップの斜視図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載のピペットチップの断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載の液体処理装置に取り付けられているピペットチップの断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載の液体処理装置に取り付けるためのピペットチップの分解図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載の液体処理装置に取り付けられているピペットチップを有する図１の液体処理装置の概略図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載の液体処理装置に取り付けられているピペットチップを有する図１の液体処理装置の側面図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載の装置を用いる実施例の吸引する間において、測定された信号とシステム応答のグラフを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の主題の代表的な実施形態に記載の装置を用いる実施例の分注する間において、測定された信号とシステム応答のグラフを示す。
【図６Ａ】図６Ａは、液面に対する異なる面、高さ、又は深さにおける代表的なピペットチップの側面図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、液面に対する異なる面、高さ、又は深さにおける代表的なピペットチップの側面図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、液面に対する異なる面、高さ、又は深さにおける代表的なピペットチップの側面図を示す。
【図７】図７は、プローブの抵抗の大きさを変化させることに応じて、液体内のピペットチップの深さを自動的に調整するように、図１の液体処理装置を用いる方法の実施例のフローチャートを示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図８Ｅ】図８Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図９Ｅ】図９Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２０μＬのピペットチップの図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載の２００μＬのピペットチップの図を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップの図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップの図を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップの図を示す。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップの図を示す。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の主題が、添付図面を参照して後述される。この添付図面において、本発明の主題のすべてではない一部の実施形態を示す。全体を通して、同様の番号は同様の要素を参照する。本発明の主題は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、以下の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。正しくは、これらの実施形態は、本発明が、適用される法的要件を満足するように提供される。実際には、以下の本発明の主題の多くの変更と他の実施形態が、当業者に想到される。本発明の主題は、この当業者に関係しており、上述の記載と添付図面において示す教示の利益を有する。したがって、本発明の主題が特定の実施形態に限定されないこと、及び変更と他の実施形態が添付されている請求項の範囲内に含まれることが分かる。
【００２７】
一部の実施形態において、本発明の主題は、液体移送工程の間、液体内のピペットチップの深さを自動的に保つためのピペットチップと方法を提供する。本明細書のピペットチップと方法は、容器の形状を予め知ることなく、分注工程の間、リアルタイムで液面を自動的に探知することを提供し得る。すなわち、本発明のピペットチップと方法は、分注工程の間、液面の高さの変化を予測するため、実験機器の容器を予め知り、また明らかにする必要性を減らす、又は無くし得る。
【００２８】
本発明は、容器の形状を予め知ることなく、分注工程の間、液面が容器内で上昇又は下降するとき、液体内のピペットチップの深さを保つための方法を提供する。例えば、実験室において、特定の実験機器の容器を用いるための液体処理器のプログラムの知識又は経験を有さない使用者が、本発明のピペットチップと方法が組み込まれている自動的な液体処理器を容易に取り扱うことができる。使用者は、一連の液体処理工程の間、一致しており、且つ信頼性のあるピペットチップの深さから生じる、移送される体積の精度の向上を伴う使用の容易さの向上から利益を得る。
【００２９】
一部の実施形態において、本明細書のピペットチップと方法は、自動的な液体処理機器における分注工程の間、ピペットチップに対する液面を探知するように、ピペットチップ内に検出機構を有する。すなわち、本明細書のピペットチップは、ピペットチップの長さに沿って配置されている１対の電極を備える。１対の電極は、導電性液体内のピペットチップの深さと相関があり得る電気的なフィードバック（例えば、電極間の電気的な抵抗の大きさ）を与え得る。すなわち、ピペットチップの電極間の抵抗値は、液体内のピペットチップの深さに比例して変化する。
【００３０】
一部の実施形態において、本明細書のピペットチップと方法は、分注の結果の信頼性を保つ、又は向上させて、また自動的な液体処理機器を用いることの容易さを向上させ得る。
【００３１】
一部の実施形態において、本明細書に記載されているピペットチップと方法は、分注工程の一部の態様を自動化させることにより、自動的な液体処理機器の使用者の経験を向上させ得る。または、この分注工程は、使用者による機器の手動プログラムを必要とする。特に、ピペットチップと方法は、分注工程の間、リアルタイムで液面を自動的に探知する方法を提供することにより、実験機器の容器の形状を形成する、又は定める必要性をなくす、又は減少させ得る。また、本明細書に記載されているピペットチップと方法は、多くの場合、液体が追加される、又は液体が容器から取り除かれるとき、液面の高さの変化を予測するため、実験機器の容器を予め知り、また明らかにする必要性をなくし得る。
【００３２】
一部の実施形態において、本明細書に記載されているピペットチップと方法は、実質的に透明なピペットチップを提供する。したがって、使用者は、分注工程の間、ピペットチップ内のいずれかの液体を観察し得る。
【００３３】
図１は、本明細書に記載されているピペットチップと方法を利用するための液体処理装置１の実施例の側面図である。すなわち、液体処理装置１は、機械式液体処理装置である。液体処理装置１は、密閉されているエアボリューム４を通してノズル３と流体連結しているポンプ２を備える。一部の実施形態において、密閉されているボリュームはシステムの液体で満たされている。ノズル３は開口部３２を有する。液体は、この開口部３２を通して吸い上げられる、又はノズル３から排出される。また、一部の実施形態において、液体処理装置１は垂直方向の線形アクチュエータ５に固定され得る。この線形アクチュエータ５は、装置１の固定フレーム５４に対する、且つ固定フレーム５４に対して高さが固定されている容器６に対するノズル３の高さを制御し得る。一方、他の場合、線形アクチュエータ５は、他の方向に、例えば固定フレーム５４に対して斜めに、又は対角線上に固定され得る。容器６は大量の液体６１を保持している。線形アクチュエータ５は、ノズル３を液体６１に挿入するため、液体処理装置１の高さを調整するように用いられ得る。したがって、ノズル３は液体６１を吸引する、又は分注し得る。
【００３４】
液体６１が、ノズル３を通して容器６から取り除かれる、又は容器６に加えられるとき、容器６内の液面（すなわち液面６２）は下降又は上昇する。液体処理装置１の高さは、液面が変化するとき、空気を吸引することにより生じる移送体積の誤差を防ぐように、ノズル３の開口部が所定の深さで液体６１内に沈み続けるように調整される必要がある。好ましくは、液体処理装置１の高さは、液面が、送られる体積の最大精度に対して変化するとき、ノズル３の開口部が液面６２よりも下方の所定の深さを保つように制御される。
【００３５】
自動的な分注の適用において、ノズル３はピペットチップと呼称される。したがって、ノズル３はピペットチップ３と後述される。本発明の方法の実施形態において、ピペットチップ３からフィードバックされる電気信号は、液体６１内のピペットチップ３の深さを検出するために用いられ得る。信号のフィードバックは、液面が容器６内で上昇及び下降するとき、液体６１内のピペットチップ３の所定の深さを保つため、垂直線形アクチュエータ５を駆動する制御ループに対する入力としての役割を果たす。
【００３６】
本発明の方法は、ピペットチップ３内の導体の抵抗率を利用する。代表的な実施形態において、ピペットチップ３は、電気的入力を与えるためのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを含んでもよい。抵抗率は、材料が電流に対抗する程度を示す固有の材料特性である。材料のボディの全体抵抗は、以下の数１により算出されるように、その材料の抵抗率と形状に関係している。
【００３７】
【数１】
2021509173.tif 000003
Ｒは抵抗（オーム）である。
ρは抵抗率（オーム・メートル）である。
ｌは電気的接点間のボディの長さ（メートル）である。
Ａはボディの断面積（平方メートル）である。
【００３８】
したがって、電流が流れるボディの長さを変えることにより、測定されるボディの抵抗は比例的に変化することが分かる。
【００３９】
図２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、それぞれ、液面検出機構を含むピペットチップ３の実施形態の側面図、斜視図、断面図である。測定可能な抵抗を有する導電性電極（例えば、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂ）が液体処置ピペットチップ３に設けられ得る。すなわち、本発明の方法において、２つの分離したピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、抵抗を測定するため、ピペットチップ３に含まれる。一部の実施形態において、２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、固定端３３から液体移送端３４に向かうピペットチップ３の長手方向の長さに沿って伸びる。この方向のため、液体移送端３４は、液体がピペットチップ３に吸引される、又はピペットチップ３から分注されるピペットチップ３の開口部３２を備える。固定端３３は、液体移送端（すなわち開口部３２の末端）と反対側に配置されており、液体処理装置１と関わり、及び／又はピペットチップ３を液体処理装置１に固定するピペットチップ３の部分である。一部の実施形態において、２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、ピペットチップ３の長手方向の長さを伸ばさない一方、ピペットチップ３の固定端３３より下方に末端を有してもよい。したがって、一部の場合、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂの一方又は両方が、ピペットチップ３の長手方向の長さより小さい長さを有する。好ましくは、２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、液体処理装置１との電気的接続が形成されるピペットチップ３の固定端３３の近傍で末端を有する。この電気的接続の形状は変わり得る。一部の実施形態において、２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、ピペットチップ３の液体移送端３４より上方に末端を有してもよい。一方、液面探知はピペットチップ３の位置より下方においてできないことが分かる。両方のピペットチップ電極３１ａ，３１ｂが、このピペットチップ３の位置に向けて伸びる。最も良好な液体移送の結果を保証する一般的な実施に応じるため、非常に小さな長さのピペットチップ３だけが液体（液体６１）に沈む。したがって、２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、好ましくは、液面探知ができるように、ピペットチップ３の液体移送端３４に向けて、又は液体移送端３４の近傍に向けて伸びる。
【００４０】
一部の実施形態において、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、絶縁体３７により互いに完全に分離される。また、両方のピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、ピペットチップ３の外側において液面を検出することができるように、ピペットチップの外表面３６に向けて曝されている。また、いずれの導体も、ピペットチップ３の内側において液面の検出を防ぐように、ピペットチップの内表面３５に向けて曝されていない。
【００４１】
一方、ピペットチップ３の形状は、外表面における電極だけに限定されない。代替として、電極は、本発明の目的と相反しないピペットチップ３のいずれかの表面に配置され得る。例えば、一部の実施形態において、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、ピペットチップ３の内側において液面を検出することができるように、ピペットチップの内表面３５に設けられ得る。すなわち、較正されたピペットチップ３の内側の液面を測定して、較正された導電性液体の体積を測定することができる。他の実施形態において、ピペットチップ３の形状は、チップの外表面と内表面の両方において電極を含む。したがって、このような形状により、ピペットチップ３の外表面と内表面の両方において液面を検出できる。
【００４２】
一部の実施形態において、本明細書に記載されているピペットチップ３は、工程ごとの汚染を防ぐように使い捨てできる。一部の場合、ピペットチップ３は広範囲の化学物質に耐久性がある。例えば、一部の場合、ピペットチップ３は、ポリプロピレンから構成されている射出成形物である。ポリプロピレンは、優れた絶縁体であるため、２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを分離するための適切な絶縁体としての役割を果たす。一方、本発明は、ポリプロピレンだけから形成されているピペットチップ３に限定されない。正しくは、本発明の目的と相反しないいずれかの材料も用いられ得る。例えば、一部の実施形態において、本明細書に記載されているピペットチップ３は、ポリエチレン、ポリブチレン、又は他のポリオレフィンから形成され得る。以下の方法は、簡単と可読性のため、ピペットチップ３に対する材料としてのポリプロピレンに関連して記載される。一方、本発明は、他の適切な材料を除外するものとして解釈されるべきではない。
【００４３】
２つの電極を有するピペットチップを形成する１つの方法は、デュアルショット射出成形である。このデュアルショット射出成形は、ピペットチップ３のボディと内側コアを形成するための透明な絶縁ポリプロピレンの第１ショットと、２つの分離した導電性ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを形成するための導電性ポリプロピレンの第２ショットとを備える。これにより、２つの異なる材料から構成されている単一の部分又はユニットとなる。ポリプロピレンは、優れた絶縁体であるため、ピペットチップ３のボディを形成して、２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを分離するための第１ショットに対する適切な絶縁体である。ポリプロピレンは、当業者に知られている導電性カーボンブラック又は様々な無機導電体のような様々な導電性添加物の追加を通して、導体となるように形成され得る。したがって、ポリプロピレンは、２つの分離した導電性ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを形成するための第２ショットに対する適切な材料である。
【００４４】
上述のような２つの電極を有するピペットチップを形成する別の方法は、導電性材料によりピペットチップの外表面を選択的に覆うことである。これは、他の技術と共に、導電性インクをプリントすること、又は導電性樹脂を適用することを含んでもよい。好ましい実施形態において、ピペットチップ３のボディは、絶縁ポリプロピレンから構成されて、射出成形工程により製造される。電極は、導電性ポリプロピレンが、薄い導電性ストリップを形成するようにピペットチップの外表面にプリントされる第２工程において、ピペットチップに取り付けられる。この方法の１つの利点は、導電性ストリップが、ピペットチップの外表面の非常に小さい領域を覆うことにより、ピペットチップの大部分を透明な状態に保つことである。一部の場合、透明であることは、使用者が、分注工程の間、ピペットチップの内側のいずれかの液体を直接観察できるため、液体処理装置の使用者に対するピペットチップの好ましい特徴であってもよい。従来の導電性ピペットチップは完全に不透明である。また、ピペットチップの内側の液体は観察されることができない。
【００４５】
ピペットチップ３の導電性ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを形成するための材料の例は、限定されることなく、導電性ポリプロピレン樹脂、導電性エポキシ樹脂、導電性インク、銅などを含んでもよい。また、導電性ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを形成するために用いられる導電性材料は、適切な抵抗率を有する。したがって、全体抵抗は、電極ボディの長さと断面を考慮して、適切な分解能により測定され得る。例えば、ピペットチップの外表面３６に取り付けられている銅の金属ワイヤから構成されている導体は、非常に特殊な機器を用いることなく、ピペットチップ３の長さに渡って測定可能な抵抗の変化を得るように僅かな抵抗率を有する。ピペットチップは、２００μＬの液体を保持して、導電性ポリプロピレン樹脂から構成されている電極を有して、水道水内に約２ミリメートル沈んでいる液体移送端３４を備えてもよい。このピペットチップの全体抵抗の一般的な測定は、約５０キロオームから約２００キロオームまでの幅であってもよい。抵抗の許容範囲は、より大きい。
【００４６】
図３Ａは、本明細書に記載されているピペットチップ３を液体処理装置１に取り付けることを示すブロック図である。したがって、図３Ｂは、液体処理装置１に取り付けるために構成されているピペットチップ３の実施例の側面図を示す。図３Ａ，３Ｂに示す実施形態において、液体処理装置１のピペットチップ接続点１２は、１対のピペットチップ電極３１ａ，３１ｂと、電気制御部７に繋がるワイヤ１３との間において、電気的信号を導くための１対の電気的接点１１ａ，１１ｂを含む。ピペットチップ３の取り付けの間、２つの電気的接点１１ａ，１１ｂは、それぞれ、ピペットチップ３の対応するピペットチップ電極３１との良好な電気的接続状態になるしたがって、ピペットチップ３の両方のピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、電気的接点１１ａ，１１ｂにより、電気制御部７に接続している。特に、電気的接点１１ａはピペットチップ電極３１ａと接続している。また、電気的接点１１ｂはピペットチップ電極３１ｂと接続している。電気的接点１１ａ，１１ｂは、ピペットチップ３が液体処理装置１に取り付けられる度、信頼性のある電気的接続がピペットチップ電極３１ａ，３１ｂに形成されることを保証するため、ばねで留められている。一部の実施形態において、電気的接点１１ａ，１１ｂがピペットチップ電極３１ａ，３１ｂと良好な電気的接続状態になるため、ピペットチップ３が液体処理装置１と適切な方向に確実に取り付けられることを保証するように、機構又は方法が実施されている。また、ピペットチップ３は、適切なピペットの性能を保証するため、ポンプ２と繋がる導管の確実な密閉を保証する機構により、液体処理装置１と結合する。上述のように、ピペットチップ３は、固定端３３において、液体処理装置１と結合する。この機構と方法の形状と方向は変わり得る。また、この機構と方法の固有の特徴は本発明の範囲から外れる。
【００４７】
ピペットチップ３が液体処理装置１に取り付けられていない状態では、液体処理装置１における２つの電気的接点１１ａ，１１ｂの間の回路は開いている。また、電流は流れることができない。すなわち、測定される抵抗は非常に大きい。適切なピペットチップ３が液体処理装置１と適切に取り付けられている状態では、２つの電気的接点１１ａ，１１ｂの間の回路は開き続けている。一方、信号の僅かな変化が、２つの導体の間において検出され得る。したがって、分注工程を進める前に、適切に取り付けられているピペットチップ３が存在することが確認され得る。
【００４８】
分注工程の間、ピペットチップ３が導電性液体内に沈むとき、ピペットチップ３に設けられているピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、導電性液体を通して電気的に接続している。この接続は、形成されるとき、電気制御部７と、ピペットチップ接続点１２における電気的接点１１ａ，１１ｂと、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂと、導電性液体６１との間のプローブ液体閉回路となり、電気制御部７により測定される信号の大きな変化を生じる。液体内のピペットチップ３の深さが変化するとき、導電性液体が２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを接続する位置が、ピペットチップ３の長さに沿って変化する。したがって、回路内のピペットチップ電極３１ａ，３１ｂの有効な長さが変化する。そのため、回路内のピペットチップ電極３１ａ，３１ｂの抵抗は、液体（例えば、液体６１）内のピペットチップ３の深さに比例して変化する。
【００４９】
参照抵抗値が特定の深さで得られている場合、該特定の深さが保たれ得る。連続的な抵抗の大きさが、設定値における参照抵抗値を保つために調整される垂直線形アクチュエータ５を駆動する制御ループに対する入力として用いられ得る。液面がピペットチップにおいて上昇又は下降するとき、抵抗の大きさは、それぞれ、下降又は上昇する。また、ピペットチップ３の高さは、液面が変化するとき、抵抗値及びピペットチップ３の深さを保つために調整され得る。
【００５０】
プローブ液体回路の抵抗の測定は、当業者が分かるような様々な方法で行われ得る。一部の実施形態において、ピペットチップ回路の未知の抵抗が、既知の入力電圧、及び電圧分配回路とアナログ−デジタル信号処理装置により既知の抵抗を参照して測定され得る。
【００５１】
測定される入力信号は直流と交流の形態で生じ得る。一部の実施形態において、交流信号は、システムの性能を向上させるために用いられる。直流信号を利用する一部の実施形態において、導電性液体内に沈むピペットチップ電極３１の導電率は、イオン液体内で所定時間を越えると低下し得る。交流を用いることは、ピペットチップ電極の付着物を防ぐことが分かる。
【００５２】
一部の実施形態において、交流電圧信号は、従来のアナログ−デジタル信号処理の前に、交流電圧信号の二乗平均平方根を得ることにより、直流電圧として単純に捉えられ得る。好ましい実施形態において、交流信号はロックイン増幅により捉えられる。この方法は、ノイズが非常に大きい入力からも、既知の基準周波数を含む信号を抽出することができる。この方法は、同様の、又は異なる機能を実施する隣接した装置からの干渉の間であっても、所望の信号を分離するために効果的である。得られる直流信号は、一般的なアナログ−デジタル変換により処理され得る。
【００５３】
本明細書に記載されている方法は、電流がピペットチップ電極３１ａ，３１ｂの間で流れるように、導電性液体にだけ対応する。非導電性液体に対して、従来の液面探知が必要である。これは、実験機器の形状が、分注工程の間、液面の移動を予測するより前にプログラムされる必要があることを示す。一方、本明細書に記載されている方法は、非導電性液体と共に分注工程において用いられる実験機器の容器の形状を較正する高速且つ便利な方法として実施され得る。較正方法は、導電性液体による液面の検出及び探知により、容器の形状を測定することを含む。この較正方法は、容器の形状を定めるための煩雑な測定がない。較正された形状は、非導電性液体による液面探知、及び本明細書に記載されている２つの電極の特徴がない従来のピペットチップによる液面探知を行うために有用であってもよい。
【００５４】
本発明において、ピペットチップ、例えば図１〜３Ｂを参照して上述するピペットチップ３による分注工程の間、液面を自動的に探知する方法の実施例は、図４Ａ〜４Ｂを参照して詳細に記載される。
【００５５】
図４Ａを参照して、取り付けられているピペットチップ３を含む図１の液体処理装置１についてブロック図を示す。また、図４Ｂは、取り付けられているピペットチップ３を含む図１の液体処理装置１の実施例の側面図を示す。
【００５６】
図示するように、本明細書に記載されている液体処理装置１は、限定することなく、ポンプ２、（図１〜３Ｂにおいて）ポンプ２と繋がる導管と密閉接続している上述のようなピペットチップ３、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂと電気的接続している装置１を管理する電気制御部７、及び装置１を垂直に移動させ得る垂直線形アクチュエータ５を含む。ポンプ２は、正圧又は負圧を与えるいずれかの機構であってもよい。実施例において、ポンプ２はシリンジポンプであってもよい。図４Ａ，４Ｂに示すように、シリンジポンプ２は、限定することなく、モータ２１、シリンジ２２、線形モーションガイド２３、及び主ねじ２４を含み得る。図４Ａ，４Ｂに示すように、垂直線形アクチュエータ５は、限定することなく、モータ５１、線形モーションガイド５２、主ねじ５３、及び装置１の固定フレーム５４に対するアタッチメントを含み得る。電気制御部７は、上述の電気的機能及び他の機能を行うため、限定することなく、信号の生成、信号の受信、信号の処理、動作コマンドの送信、及びデータの処理を可能にするマイクロコントローラであってもよい。
【００５７】
一部の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、ピペットチップ接続点１２において、適切なピペットチップ３がシステムと正しく接続していることを確認するため、電気的接点１１ａ，１１ｂ間の抵抗を測定する電気制御部７から始まる。適切なピペットチップ３が正しく接続しているとき、この方法は継続し得る。
【００５８】
一部の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、当業者に知られているいずれかの自動的な方法を用いて、ピペットチップ３を（図１に示す）液面６２に向けて下げることにより始まる。例えば、ピペットチップ３は液体に向けて所望の深さまで下げられる。所望の深さは、一般的に、空気が吸引されることを保証するために十分な深さである。例えば、ピペットチップ３の端部は、液面６２より下方の約１〜２ｍｍであってもよい。電気制御部７は、垂直位置制御ループにおける設定値として用いられる参照抵抗値を定めるため、ピペットチップ３の抵抗を測定する。液体６１が非導電性であることが分かる場合、自動的に探知する方法は取り消される。また、容器６の形状は、適切な探知を保証するため、機器にプログラムされる必要がある。
【００５９】
一部の実施形態において、液体６１におけるピペットチップ３の深さは、抵抗の大きさを入力として用いる垂直位置制御ループにより保たれる。吸引の間における一般的な抵抗信号、及び関連している垂直アクチュエータの応答を図５Ａのグラフ２００に示す。制御ループは、グラフ２００に示すピペットチップ３の参照抵抗設定値８１ａを保つため、垂直線形アクチュエータ５を駆動する。容器内の液面が下降するとき、ピペットチップ３の液面も下がり、抵抗の大きさは増加する。一部の場合、ピペットチップ３における抵抗の増加は、電気制御部７により測定されるＡ／Ｄカウントにおける減少として捉えられる。抵抗の大きさがグラフ２００に示す閾値８２ａを越えて増加するとき、すなわちＡ／Ｄカウントが閾値８２ａより下がるとき、電気制御部７は、液面を探知して、且つ参照抵抗設定値８１ａを保つように試みるため、垂直線形アクチュエータ５が、閾値８３ａにおけるＺ位置に向けて下向きにピペットチップ３を駆動させるように指示することにより応答する。ポンプ２がピペットチップ３に向けて液体を吸引するとき、容器６内の液面６１の高さが変化するだけである。吸引が完了に近づくと、ピペットチップ３の液面は、安定して、且つグラフ２００に示す設定値８４に戻る。これにより、グラフ２００に示す新しい液面８５と一致するＺ位置においてピペットチップを安定させる。
【００６０】
分注の間における一般的な抵抗信号、及び関連している垂直アクチュエータ５の応答を図５Ｂのグラフ２１０に示す。参照抵抗設定値８１ｂが定められた後、容器内の液面が上昇するとき、ピペットチップの液面は上昇して、抵抗の大きさは減少する。抵抗の減少によって、電気制御部７により測定されるＡ／Ｄカウントの増加をもたらす。Ａ／Ｄ信号が閾値８２ｂを上回るとき、電気制御部７は、参照抵抗設定値８１ｂを保つように試みて、液面を探知するため、垂直線形アクチュエータ５が、閾値８３ｂにおけるＺ位置に向けて上向きにピペットチップ３を駆動させるように指示することにより応答する。
【００６１】
当業者は、様々な制御ループ技術が適用され得ることが分かる。例えば、制御ループは比例的に制御され得る。これは、抵抗信号の緩やかな変化がＺ位置の緩やかな変化をもたらすことを示す。また、抵抗の急激な変化はＺ位置の急激な変化をもたらす。
【００６２】
また、図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、液面６１（すなわち液面６２）に対する異なる面、高さ、又は深さにおけるピペットチップ３の例の側面図を示す。すなわち、図６Ａは、参照深さＤＲにおけるピペットチップ３を示す。この参照深さＤＲは、例えば、分注工程の間、ピペットチップ３が保持される所望の深さである。ピペットチップ３はプローブ抵抗値ＲＰを有する。ピペットチップ３は、参照深さＤＲであるとき、参照プローブ抵抗値ＲＰとして測定されて、且つ記録される所定のプローブ抵抗値ＲＰを有する。液面６１が変化して、且つ測定されるプローブ抵抗値ＲＰが変化するとき、ピペットチップ３のＺ位置は、参照深さＤＲと参照プローブ抵抗値ＲＰが分かるまで、上向き又は下向きに調整され得る。例えば、図６Ｂは、参照深さＤＲより小さな深さのピペットチップ３を示す。したがって、プローブ抵抗値ＲＰは参照プローブ抵抗値ＲＰより大きい。このプローブ抵抗値ＲＰにより、電気制御部７はピペットチップ３のＺ位置を参照深さＤＲに達するまで下向きに調整する。同様に、図６Ｃは、参照深さＤＲより大きな深さのピペットチップ３を示す。したがって、プローブ抵抗値ＲＰは参照プローブ抵抗値ＲＰより小さい。このプローブ抵抗値ＲＰにより、電気制御部７はピペットチップ３のＺ位置を参照深さＤＲに達するまで上向きに調整する。
【００６３】
図７は、プローブの抵抗の大きさを変化させることに応じて、液体内のピペットチップの深さを自動的に調整するように、本明細書に記載されている液体処理装置を用いる方法３００の実施例のフローチャートを示す。したがって、方法３００は、容器の形状を予め知っていてもいなくても、分注工程の間、液面が容器内で上昇又は下降しても、液体内のピペットチップ３の深さを自動的に保持するために用いられ得る。方法３００は、限定することなく、以下のステップを含んでもよい。
【００６４】
ステップ３１０において、ピペットチップ内の液面を検出するための機構を有する分注装置が与えられる。例えば、本明細書に記載されている液体処理装置１とピペットチップ３が与えられる。ピペットチップ３は、ピペットチップ３の長さに沿う２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂを含む。２つのピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、導電性液体内のピペットチップの深さと相関があり得るプローブ抵抗値ＲＰ（図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ参照）のような電気的なフィードバック（例えば、電極間の電気抵抗の大きさ）を与える。すなわち、ピペットチップ電極の抵抗は、液体内のピペットチップの深さに比例して変化する。
【００６５】
ステップ３１５において、処理される導電性液体を保持する容器が与えられる。例えば、液体処理装置１において、大量の液体６１を保持する容器６が与えられる。
【００６６】
ステップ３２０において、分注装置のピペットチップは容器に配置されている。したがって、分注装置の液面検出機構は、所望且つ既知の深さで導電性液体内に沈められる。例えば、図６Ａを参照して、液体処理装置１のピペットチップ３は容器６に配置されている。したがって、ピペットチップ３は、参照深さＤＲのような所望且つ既知の深さで導電性液体６１内に沈められる。
【００６７】
ステップ３２５において、参照プローブ抵抗の大きさは記録される。例えば、図６Ａを参照して、電気制御部７を用いて、参照プローブ抵抗値ＲＰは測定されて、且つ記録される。
【００６８】
ステップ３３０において、分注工程は、ピペットチップにおける液面を検出するための機構を有する分注装置を用いて行われる。例えば、分注工程は、液体処理装置１のピペットチップ３を用いて行われる。このとき、容器内の液面は、導電性液体６１内のピペットチップ３のＺ位置に対して上昇又は下降し得る。また、このステップにおいて、電気制御部７は、ピペットチップ３のプローブ抵抗値ＲＰ（図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ参照）を連続的に測定する。
【００６９】
ステップ３３５において、容器内の分注装置のピペットチップの位置は、参照プローブ抵抗の大きさと比較して、プローブ抵抗の大きさに基づいて調整される。例えば、図６Ｂを参照して、液面がピペットチップ３に対して下降するとき、プローブ抵抗値ＲＰは増加する。プローブ抵抗値ＲＰを増加させることに応じて、電気制御部７は、ピペットチップ３のＺ位置を参照深さＤＲに達することにより参照プローブ抵抗値ＲＰに達するまで下向きに調整する。例えば、図６Ｃを参照して、液面がピペットチップ３に対して上昇するとき、プローブ抵抗値ＲＰは減少する。プローブ抵抗値ＲＰを減少させることに応じて、電気制御部７は、ピペットチップ３のＺ位置を参照深さＤＲに達することにより参照プローブ抵抗値ＲＰに達するまで上向きに調整する。
【００７０】
また、図１〜７を参照して、ピペットチップ内の複数の導電性ボディが知られて、液体に対するノズルの一部の状態を定める導電性ボディの間の抵抗の大きさが知られる一方、本明細書に記載されているピペットチップと方法は、液体内のノズル（すなわちピペットチップ３）の所定の深さを保持するように、位置制御ループに対するアナログ入力として抵抗を測定するための機構を与え得る。一方、従来の方法は、ノズルにおける２つの導電性ボディの間の抵抗の大きさが、２つの状態の内の一方を定めるオン／オフデジタル計測として捉えられることに限定される。
【００７１】
また、図１〜７を参照して、本明細書に記載されているピペットチップと方法は、従来の液体処理システムにない有益な特徴を与え得る。例えば、導電性ボディの特徴は、限定することなく、ピペットチップの外表面に２つの導電性ボディを含んでもよい。この２つの導電性ボディにより、ピペットチップの長さを実質的に伸ばす。すなわち、２つの導電性ボディは、チップが装置と電気的及び空気圧的に接続している頂部（固定端）から、チップが液体に沈んでいる底部（液体移送端）に向けて伸び得る。同様に、導電性ボディの特徴は、限定することなく、ピペットチップの内表面に２つの導電性ボディを含んでもよい。この２つの導電性ボディにより、ピペットチップの長さを実質的に伸ばす。
【００７２】
図８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップ３の様々な図を示す。すなわち、図８Ａは斜視図である。図８Ｂは平面図である。図８Ｃは側面図である。図８Ｄはチップ端部から見た端面図である。また、図８Ｅはピペットチップ３の端部から見た端面図である。図８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅに示すピペットチップ３は、２０μＬのピペットチップの実施例である。この実施例が２０μＬのピペットチップに関連している一方、この大きさは単なる例であり、本発明の目的に関連する他の大きさも考えられる。
【００７３】
２０μＬのピペットチップ３は１対の電極（例えばピペットチップ電極３１ａ，３１ｂ）を含む。この実施例において、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、２０μＬのピペットチップ３の外表面において、２０μＬのピペットチップ３の長さに実質的に沿う細長い電極である。また、ピペットチップ電極３１は、それぞれ、タブ（又は耳）３０を通して、２０μＬのピペットチップ３の固定端３３の近傍で末端を有する。すなわち、ピペットチップ電極３１ａはタブ（又は耳）３０ａを通して末端を有する。同様に、ピペットチップ電極３１ｂはタブ（又は耳）３０ｂを通して末端を有する。タブ（又は耳）３０ａ，３０ｂは、２０μＬのピペットチップ３の固定端３３を越えて伸びる。タブ（又は耳）３０ａ，３０ｂは、２０μＬのピペットチップ３と液体処理装置１との間において電気的接続を与える。また、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、絶縁体３７により互いに完全に分離されている。
【００７４】
図９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップ３の様々な図を示す。すなわち、図９Ａは斜視図である。図９Ｂは平面図である。図９Ｃは側面図である。図９Ｄはチップ端部から見た端面図である。また、図９Ｅはピペットチップ３の端部から見た端面図である。図９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅに示すピペットチップ３は、２０μＬのピペットチップの別の実施例である。
【００７５】
図９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅに示す２０μＬのピペットチップ３は、タブ（又は耳）３０ａ，３０ｂが２０μＬのピペットチップ３の固定端３３を越えて伸びないことを除いて、図８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅに示す２０μＬのピペットチップ３と実質的に同じである。
【００７６】
図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップ３の様々な図を示す。すなわち、図１０Ａは斜視図である。図１０Ｂは平面図である。図１０Ｃは側面図である。図１０Ｄはチップ端部から見た端面図である。また、図１０Ｅはピペットチップ３の端部から見た端面図である。図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅに示すピペットチップ３は、２００μＬのピペットチップの実施例である。この実施例が２００μＬのピペットチップに関連している一方、この大きさは単なる例であり、本発明の目的に関連する他の大きさも考えられる。
【００７７】
２００μＬのピペットチップ３は１対の電極（例えばピペットチップ電極３１ａ，３１ｂ）を含む。この実施例において、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、２００μＬのピペットチップ３の外表面において、２００μＬのピペットチップ３の長さに実質的に沿う細長い電極である。また、ピペットチップ電極３１は、それぞれ、タブ（又は耳）３０を通して、２００μＬのピペットチップ３の固定端３３の近傍で末端を有する。すなわち、ピペットチップ電極３１ａはタブ（又は耳）３０ａを通して末端を有する。同様に、ピペットチップ電極３１ｂはタブ（又は耳）３０ｂを通して末端を有する。タブ（又は耳）３０ａ，３０ｂは、２００μＬのピペットチップ３の固定端３３を越えて伸びる。タブ（又は耳）３０ａ，３０ｂは、２００μＬのピペットチップ３と液体処理装置１との間において電気的接続を与える。また、ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、絶縁体３７により互いに完全に分離されている。
【００７８】
図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップ３の様々な図を示す。すなわち、図１１Ａは斜視図である。図１１Ｂは平面図である。図１１Ｃは側面図である。図１１Ｄはチップ端部から見た端面図である。また、図１１Ｅはピペットチップ３の端部から見た端面図である。図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに示すピペットチップ３は、２００μＬのピペットチップの別の実施例である。
【００７９】
図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに示す２００μＬのピペットチップ３は、タブ（又は耳）３０ａ，３０ｂが２００μＬのピペットチップ３の固定端３３を越えて伸びないことを除いて、図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅに示す２００μＬのピペットチップ３と実質的に同じである。
【００８０】
図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、本発明の主題の別の代表的な実施形態に記載のピペットチップ３の様々な図を示す。すなわち、図１２Ａは斜視図である。図１２Ｂは平面図である。図１２Ｃは側面図である。図１２Ｄはチップ端部から見た端面図である。また、図１２Ｅはピペットチップ３の端部から見た端面図である。図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅに示すピペットチップ３は、２００μＬのピペットチップの実施例である。ピペットチップ電極３１ａ，３１ｂは、２００μＬのピペットチップ３の内表面に配置されている。一部の実施形態において、図１２Ａ〜１２Ｅに示すように、電極３１ａ，３１ｂは内表面にだけ配置されている。一方、他の実施形態において、本明細書に記載されているピペットチップ３は、ピペットチップ３の内表面３５と外表面３６の両方に電極を備えてもよい。これらの実施形態において、第１電極、第２電極、第３電極、第４電極のような４つの電極がある。第１電極と第２電極はピペットチップ３の外表面３６に配置されている。第３電極と第４電極はピペットチップ３の内表面３５に配置されている。
【００８１】
また、図１〜１２Ｅを参照して、本発明のピペットチップ３を形成する複数の方法がある。実施例において、ピペットチップ３はデュアル射出成形工程を用いて形成される。別の実施例において、ピペットチップ３は、導電性ポリプロピレンストリップをチップの側面にプリントするように、３Ｄプリント工程を用いて形成される。別の実施例において、ピペットチップ３は、「一定の大量の液体を吸引するための装置」という表題の１９９１年９月３日に提出された米国特許５，０４５，２８６号を参照して記載されている方法に従って形成され得る。別の実施例において、ピペットチップ３は、「導電性ピペットチップ」という表題の２０１６年５月２４日に提出された米国特許９，３４６，０４５号を参照して記載されている方法に従って形成され得る。
【００８２】
長期間の特許法条約に従って、「ある」及び「所定の」という用語は、請求項を含む本発明において用いられるとき、「１つ以上」を示す。したがって、例えば、「主題」は、文脈が明確に反しない限り（例えば、複数の主題など）、複数の主題を含む。
【００８３】
本明細書及び請求項を通して、「備える」という用語は、文脈が他を必要とする場合を除いて、非排他的な意味で用いられる。同様に、「含む」という用語、及び「含む」の文法的な変形は、限定されないことを目的としている。したがって、リスト内の項目を記述することは、列挙された項目の代わりになる、又は追加され得る他の項目を除外しない。
【００８４】
本明細書及び添付されている請求項の目的に対して、他の指示がない限り、本明細書及び請求項で用いられる量、大きさ、寸法、比率、形状、定式、パラメータ、割合、数、特性、及び他の数値のすべての表現は、すべての場合、「約」という用語が、値、量、又は範囲と共に明確に表現されないとしても、「約」という用語により修飾されると分かる。したがって、反対の指示がない限り、以下の明細書及び添付されている請求項に記載されている数字のパラメータの集合は、強いられる必要がない一方、本発明の主題により得られるように求められる所望の特性に応じて、適切、及び／又は要求に対して大きく、又は小さくなる反射の公差、変換係数、数字の丸め、測定誤差など、及び当業者に知られている他の要素である。例えば、「約」という用語が、値を参照するとき、一部の実施形態において、所定の量に対して±１００％、±５０％、±２０％、±１０％、±５％、±１％、±０．５％、±０．１％を含むことを示し得る。したがって、この変化は、本発明の方法を行う、又は本発明の構成を用いることに適切である。
【００８５】
また、「約」という用語は、１以上の数字又は数字の範囲に関して用いられるとき、範囲内のすべての数字を含み、すべての数字を参照して理解されて、また数値より大きな、または小さな境界を広げることにより、範囲を調整する。端点により数字の範囲を記載することは、範囲に含まれるすべての数字、例えばすべての整数を含み、また小数（例えば、１，２，３，４，５を含む１〜５の記述、及び例えば、１．５，２．２５，３．７５，４．１などの小数）を含み、さらに該範囲内のいずれかの範囲を含む。
【００８６】
上述の主題が、明確性のため、図と実施例により詳細に記載される一方、所定の変更と修正が、添付されている請求項の範囲内で実施され得ることが、当業者により分かる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【国際調査報告】
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