あらゆる液体の特定の量を計量・分注する場合、ピペットは今日の研究室環境に不可欠です。研究室の規模や分注量に応じて、様々なタイプのピペットが一般的に使用されています。
- 空気置換ピペット
- ポジティブディスプレイスメントピペット
- 計量ピペット
- 調整範囲ピペット
2020年、COVID-19との闘いにおいて、空気置換型マイクロピペットが重要な役割を果たし始めており、病原体検出（例：リアルタイムRT-PCR）のためのサンプル調製に使用されています。一般的に、手動式と電動式の2種類の空気置換型ピペットが用いられます。
手動式エアーディスプレイスメントピペットと電動式エアーディスプレイスメントピペット
空気置換型ピペットの例では、ピストンがピペット内部で上下に動き、気柱に負圧または正圧をかけます。これにより、ユーザーは使い捨てのピペットチップを用いて液体サンプルを吸入または吐出することができ、チップ内の気柱が液体をピペットの非使い捨て部品から分離します。
ピストンの動きは、オペレータが手動で行うように設計することも、電子的に行うように設計することもできます。つまり、オペレータは、押しボタン制御のモーターを使用してピストンを動かします。
手動ピペットの限界
手動ピペットを長時間使用すると、不快感や怪我を引き起こす可能性があります。液体の吐出とピペットチップの排出に必要な力に加え、数時間にわたる頻繁な反復動作により、特に親指、肘、手首、肩の関節にRS（反復性筋損傷）のリスクが高まります。
手動ピペットでは、液体を放出するために親指のボタンを押す必要がありますが、この例の電子ピペットでは、電子的にトリガーされるボタンにより人間工学的に優れています。
電子代替品
電動ピペット（電動ピペット）は、手動ピペットに代わる人間工学に基づいた選択肢であり、サンプルの吐出量を効果的に向上させ、精度と正確性を確保します。従来の親指操作によるボタン操作や手動での容量調整とは異なり、電動ピペットはデジタルインターフェースを備えており、電動ピストンによる容量調整、吸引・排出が可能です。
電動ピペットのモーター選択
ピペッティングは複数のステップから成るプロセスの最初のステップであることが多いため、少量の液体を測定する際に生じる不正確さや不完全さはプロセス全体を通じて感じられ、最終的には全体的な精度と精密さに影響を及ぼします。
正確さと精度とは何ですか?
正確さは、ピペットが同じ量を複数回吐出することで達成されます。正確さは、ピペットが目標量を正確に、かつエラーなく吐出することで達成されます。精密さと正確さを同時に達成することは困難ですが、ピペットを使用する業界では、精密さと正確さの両方が求められます。実際、この極めて高い基準こそが、実験結果を再現することを可能にし、実現しているのです。
電動ピペットの心臓部はモーターです。モーターは、パッケージサイズ、電力、重量といった他の重要な要素に加え、ピペットの精度と正確性に大きく影響します。ピペット設計エンジニアは、主にステッピングリニアアクチュエーターかDCモーターのいずれかを選択します。しかし、ステッピングモーターとDCモーターにはそれぞれ長所と短所があります。
DCモーター
DCモーターは、直流電力を印加すると回転するシンプルなモーターです。モーターを動作させるために複雑な接続は必要ありません。しかし、電動ピペットの直線運動要件を考慮すると、DCモーターソリューションでは、回転運動を直線運動に変換し、必要な力を供給するための追加のリードスクリューとギアが必要になります。また、DCソリューションでは、リニアピストンの位置を正確に制御するために、光学センサーまたはエンコーダなどのフィードバック機構も必要です。ローターの慣性が大きいため、位置決め精度を向上させるためにブレーキシステムを追加する設計者もいます。
ステッピングモーター
一方、多くのエンジニアは、統合の容易さ、優れた性能、そして低コストという理由から、ステッピングリニアアクチュエータソリューションを好んでいます。ステッピングリニアアクチュエータは、ネジ付きローターと一体型のフィラメントバーを備えた永久磁石ステッピングモーターで構成されており、小型パッケージで直接的な直線運動を実現します。
投稿日時: 2024年6月19日