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公開番号2025094948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2025018895,2022548989
出願日2025-02-07,2021-02-12
発明の名称動的広体積範囲ピペット
出願人デノビクス・インコーポレイテッド,DeNovix Inc.
代理人個人,個人,個人
主分類B01L 3/02 20060101AFI20250618BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】正確性および/または精度を犠牲にすることなくより幅広い液体体積範囲に及ぶように液体を吸引およびディスペンスすることができるマルチ体積液体ディスペンサーを提供する。
【解決手段】かかるピペットは、大プランジャー要素にてスライド可能に受容される小プランジャー要素を備えるボディおよび流体ディスプレイスメント・アッセンブリを含んでおり、空気などの流体のディスプレイスメントの精度良く正確な制御のため大プランジャー要素および小プランジャー要素の各々は真空チャンバー内で移動可能となっている。これにより、シングル・デバイスが動的な正確および精度良い手法で幅広い範囲の液体を吸引およびディスペンスできるようになっている。さらに、本明細書で開示されるデバイスは、多段バネ荷重エジェクター機構を含んでおり、それにより、ユーザーが異なるサイズのピペット先端部を使用およびエジェクトできるようになっている。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
ピペットであって、
ボディであって、該ボディ内への流体の導入および該ボディからの流体の排出を可能とする開口端を有するボディ；
第１真空チャンバー、第１プランジャー要素、第２真空チャンバー、および第２プランジャー要素を有して成る流体ディスプレイスメント・アッセンブリ、ならびに
第１プランジャー要素および第２プランジャー要素を作動させるための電子駆動ユニット
を有して成り、
第１真空チャンバーは、第１流体入口を有する第１穴部を有して成り、第１プランジャー要素が、第１流体入口に位置する閉位置と開位置との間で第１穴部内にてスライドできるように位置付けられており、第１プランジャー要素が開位置にある場合に第１流体入口がボディの開口端と流体連通状態となり、
第２真空チャンバーは、第１プランジャー要素内に第２穴部を有して成ると共に、第２流体入口を有し、第２プランジャー要素が、第２流体入口に位置する閉位置と開位置との間で第２穴部内にてスライドできるように位置付けられており、第２プランジャー要素が開位置にある場合に第２流体入口がボディの開口端と流体連通状態となり、
電子駆動ユニットは、
第１プランジャー要素と操作可能に接続され、第１穴部内にて閉位置と開位置との間で第１プランジャー要素を作動させるように構成された第１モーター、および
第２プランジャー要素と操作可能に接続され、第２穴部内にて閉位置と開位置との間で第２プランジャー要素を作動させるように構成された第２モーターを有して成り、
第１モーターおよび第２モーターが制御システムで制御され、制御システムが、ピペットを操作するためのユーザー・インターフェースを介して制御され、
第１プランジャー要素の移動によりディスプレイスメントされる流体体積に略等しい量でピペット・デバイスにより吸引される第１液体体積が規定される距離となるように、第１モーターが第１プランジャー要素の開位置への移動を引き起こす場合、第２プランジャー要素は閉位置にあり、
第２プランジャー要素の移動によりディスプレイスメントされる流体体積に略等しい量でピペット・デバイスにより吸引される第２液体体積が規定される距離となるように、第２モーターが第２プランジャー要素の開位置への移動を引き起こす場合、第１プランジャー要素は閉位置にある、ピペット。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
開位置から閉位置への第１プランジャー要素の移動によって、第１液体体積がピペットから正確にディスペンスされるか、あるいは、開位置から閉位置への第２プランジャー要素の移動によって、第２液体体積がピペットから正確にディスペンスされる、請求項１に記載のピペット。
【請求項３】
流体は空気である、請求項１または２に記載のピペット。
【請求項４】
第１液体体積の範囲は、第２液体体積の範囲の上限よりも大きい上限を有する、請求項１～３のいずれかに記載のピペット。
【請求項５】
第１液体体積の範囲と第２液体体積の範囲とが互いにオーバーラップする、請求項４に記載のピペット。
【請求項６】
第１液体体積が約１０μＬ～約１５００μＬの範囲となっている、請求項４または請求項５に記載のピペット。
【請求項７】
第２液体体積が約０．１μＬ～約２００μＬの範囲である、請求項４、請求項５または請求項６に記載のピペット。
【請求項８】
第１モーターは、第１ピストンにより第１プランジャー要素に操作可能に接続されており、第２モーターは、第２ピストンにより第２プランジャー要素に操作可能に接続されている、請求項１～７のいずれかに記載のピペット。
【請求項９】
第１プランジャー要素は円筒形状であって第１断面直径を有し、第２プランジャー要素は円筒形状であって第２断面直径を有し、第１断面直径が第２断面直径よりも大きい、請求項１～８のいずれか１つに記載のピペット。
【請求項１０】
第１断面直径は約３ｍｍ～約２０ｍｍであり、第２断面直径は約０．５ｍｍ～約５ｍｍである、請求項９に記載のピペット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０２０年２月１４日に出願の米国仮出願第６２／９７６，４１２号の優先権を主張するものであり、その出願内容の全体が参照により本願明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 4,300 文字）【０００２】
（発明の分野）
本発明は、広範囲の体積にわたって液体をディスペンス（または供給もしくは計量供給、dispense）することができるピペッティング・デバイスに一般に関する。特に、本願明細書では、シングル・デバイス内において別個のディスプレイスメント・チャンバー（displacement chamber）が供される入れ子式プランジャー要素（またはネスト化したプランジャー要素、nested plunger elements）のセットを含むモーター駆動ピストン・システムを備えた電子ピペットが開示される。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
ピペットおよび他の同様の液体ディスペンス・デバイスは、実験室および液体投与のフィールド・リサーチで一般に用いられている。典型的なピペットは、シリンダー内で動くことができるピストンを含んでおり、そのピストンはピペットのディスペンス端に取り付けられたディスポーザブルな先端部（または使い捨て可能な先端部）内へと液体を仕向け、当該ディスポーザブルな先端部から液体をディスペンスするのに供する。液体体積はたいてい調整可能である。ピストンは、手動の作動（例えば、ボタンに加えられる力）または電子モーターおよび関連する制御システムによって動かされる。電子ピペットは、制御システムおよび関連のユーザー・インターフェースを有しており、そのような制御システムおよび関連のユーザー・インターフェースは、例えば、体積および他の必要なピペット機能を設定することができ、操作実行するためのコマンドを与える。所望の機能が選択され、体積および他の設定が入力されると、操作スイッチの押下げが自動的にピストン動作を実行する。
【０００４】
ピペットは、概して約１ｍＬ未満の液体体積であって約０．５μＬ～約１ｍＬの範囲の液体体積をディスペンスするのに通常用いられる。しかしながら、当業者に理解されるように、現在のピペット技術では、単一の流体ディスプレイスメント・デバイス(single displacement device)を使用してこの範囲全体に及ぶ液体体積のディスペンスは可能となっておらず、特に少なくとも正確性および精度を犠牲にすることなく範囲全体に及ぶ液体体積のディスペンスは可能ではない。かかる範囲の液体のディスペンスを要する典型的なウェットラボ作業では、３～４つの異なるピペット・デバイス（各々がそのような体積範囲のサブセットの正確かつ精度良い吸引／ディスペンスのため最適化されている３～４つの異なるピペット・デバイス）の使用を要する。例えば、研究者は、約２μＬ～約２０μＬの範囲の流体体積をディスペンスするため２０μＬピペット、約２０μＬ～約２００μＬの範囲の流体体積をディスペンスするため２００μＬピペット、および約１００μＬ～約１０００μＬの範囲の流体体積をディスペンスするため１０００μＬピペットを通常使用することになる。多くのデバイスの使用を要することは、作業（work area）が煩雑となり、コストを上昇させる。
【０００５】
それゆえ、正確性および／または精度を犠牲にすることなくより幅広い液体体積範囲に及ぶように液体を吸引(aspirate)およびディスペンスすることができる単一ピペット・デバイス（single pipetting device）にはニーズがある。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書においては、正確および精度良く広い体積範囲に及んで液体を吸引（または引き込み、aspirate）およびディスペンスする(または供給、調剤、投薬もしくは分注する、dispense)ことが可能なマルチ体積（または複数の体積、multi-volume）のピペット・デバイス（またはピペット用デバイス）が開示される。特に、本明細書で開示されるデバイスは、空気のディスプレイスメント（または押しのけ、移動、変位もしくは置換、displacement）のための異なる（または区別される、distinct）真空チャンバー内で作動し、それにより略等しい体積の液体の吸引を引き起こす入れ子状のプランジャー要素（または互いに入れ子になったプランジャー要素）を好ましくは採用している。斬新な入れ子状のプランジャー設計によって、デバイスは、シームレスかつ素早く低体積範囲（または小さい体積範囲）から高体積範囲（または大きい体積範囲）への動的な変換（またはダイナミック・スイッチ、dynamically switch）が可能となっている。
【０００７】
１つの要旨において、本発明は、ボディおよび流体移動アッセンブリを含むピペットであって、ボディは、ボディ内への流体の導入およびボディからの流体の排出を可能とする開口端を有しており、流体ディスプレイスメント・アッセンブリ（または流体押しのけもしくは移動もしくは変位デバイス、fluid displacement assembly）は、第１真空チャンバー、第１プランジャー要素、第２真空チャンバー、および第２プランジャー要素を有して成る。かかる要旨では、第１真空チャンバーは、第１流体入口を備えた第１穴部（または第１ボア、first bore）を有する。第１プランジャー要素は、第１穴部内にてスライド可能状態で位置付けることができるようになっており、閉位置（第１流体入口における閉位置）と開位置との間で動くことができる。第１プランジャー要素が開位置にある場合では第１流体入口がボディの開口端と流体連通状態となっている。第２真空チャンバーは、第１プランジャー要素内に第２穴部を有して成ると共に、第２流体入口を有している。第２プランジャー要素は、第２穴部内にてスライド可能状態で位置付けることができるようになっており、閉位置（第２流体入口における閉位置）と開位置との間で動くことができる。第２プランジャー要素が開位置にある場合には、第２流体入口はボディの開口端と流体連通状態にある。かかるピペットの設計は、第１プランジャー要素および第２プランジャー要素を作動させるための電子駆動ユニット（electronic drive unit）の特徴も有している。電子駆動ユニットは、第１プランジャー要素と操作可能に接続され、第１穴部内にて閉位置と開位置との間で第１プランジャー要素を作動させるべく構成された第１モーター、および、第２プランジャー要素と操作可能に接続され、第２穴部内にて閉位置と開位置との間で第２プランジャー要素を作動させるべく構成された第２モーターを有して成る。第１モーターと第２モーターが制御システムで制御され、制御システムが、ピペットを操作するためのユーザー・インターフェースを介して制御される。第１プランジャー要素の移動によりディスプレイスメントされる(または押しのけられる)流体体積に略等しい量でピペット・デバイスにより吸引される第１液体体積が規定されるような距離でもって第１モーターが第１プランジャー要素の開位置への移動を引き起こす場合、第２プランジャー要素は閉位置にある。また、第２プランジャー要素の移動によりディスプレイスメントされる(または押しのけられる)流体体積に略等しい量でピペット・デバイスにより吸引される第２液体体積が規定されるような距離でもって第２モーターが第２プランジャー要素の開位置への移動を引き起こす場合、第１プランジャー要素は閉位置にある。付加的にいえば、開位置から閉位置への第１プランジャー要素の移動によって、第１液体体積がピペットから正確にディスペンスされたり、開位置から閉位置への第２プランジャー要素の移動によって、第２液体体積がピペットから正確にディスペンスされたりする。幾つかの態様において、ディスプレイスメントされる(または押しのけられる)流体は空気である。
【０００８】
１つの態様において、第１液体体積の範囲は、第２液体体積の範囲の上限よりも大きい上限を有している。しかしながら、別の態様では、第１液体体積の範囲と第２液体体積の範囲とが互いにオーバーラップしている。幾つかの態様において、第１液体体積が約１０μＬ～約１５００μＬの範囲となっている。他の態様において、第２液体体積が約０．１μＬ～約２００μＬの範囲となっている。付加的にいえば、第１プランジャー要素および第２プランジャー要素の双方は円筒形状（またはシリンダー形状）を有し、第１プランジャー要素の第１断面直径が第２プランジャー要素の第２断面直径よりも大きくなっている。例えば、１つの態様において、第１断面直径が約３ｍｍ～約２０ｍｍとなっており、第２断面直径が約０．５ｍｍ～約５ｍｍとなっている。幾つかの態様において、第２断面直径と第１断面直径との比は、約１：約１．１～約１：約４０である。
【０００９】
幾つかの態様において、第１モーターは、第１ピストンによって第１プランジャー要素に操作可能に接続されており、第２モーターは、第２ピストンによって第２プランジャー要素に操作可能に接続されている。さらに、第１モーター、第２モーター、または、第１モーターと第２モーターとの双方は、種々の適当なモーターから選択されるものであってよく、制限されないものの、サーボモーター（servo motor）、ステッパー・モーター（stepper motor）、およびリニア・アクチュエーター・モーター（linear actuator motor）を含む種々の適当なモーターから成る群から選択されるものであってよい。
【００１０】
幾つかの態様において、ピペットのボディは、ピペット・ハウジングおよびディスペンサー・ハウジングを更に有して成り、流体ディスプレイスメント・アッセンブリが、ディスペンサー・ハウジング内に少なくとも部分的に配置されており、電子駆動ユニットがピペット・ハウジング内に配置されている。幾つかの態様において、ディスペンサー・ハウジングは、ピペット先端部の取付けのために構成された周縁面を有する第１部分を有して成っている。かかる態様において、ディスペンサー・ハウジングは、ピペット先端部の取り付けのために構成された周縁面を有する第２部分を更に有して成ってよい。第１部分は、第２部分の断面直径よりも大きい断面直径を有していてよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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