液体の特定量を測定・分注する際、ピペットは現代の実験室環境において不可欠な道具です。実験室の規模や分注量に応じて、様々な種類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
- 容積式ピペット
計量ピペット
- 調整可能なレンジのピペット
2020年、空気置換式マイクロピペットがCOVID-19との闘いにおいて重要な役割を果たすようになり、病原体検出（例えば、リアルタイムRT-PCR）のためのサンプル調製に用いられるようになりました。一般的に、手動式と電動式の2種類の空気置換式ピペットが使用されています。
手動式空気置換ピペットと電動式空気置換ピペットの比較
空気置換式ピペットの例では、ピペット内部のピストンを上下に動かすことで、空気柱に負圧または正圧を発生させます。これにより、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可能になり、チップ内の空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、オペレーター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る。つまり、オペレーターはプッシュボタンで制御されるモーターを使用してピストンを動かす。
手動ピペットの限界
手動ピペットを長時間使用すると、操作者に不快感や怪我を引き起こす可能性があります。液体を分注したりピペットチップを排出したりするために必要な力と、数時間にわたる頻繁な反復動作が組み合わさることで、特に親指、肘、手首、肩などの関節が反復性筋挫傷（RSI）のリスクにさらされる可能性が高まります。
手動ピペットは液体を放出するために親指でボタンを押す必要があるのに対し、電子ピペットは、この例のように電子的に作動するボタンを備えているため、人間工学的に優れている。
電子的な代替手段
電動ピペットは、手動ピペットに代わる人間工学的に優れた選択肢であり、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。従来の親指で操作するボタン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、電動ピストンを介して容量を調整し、吸引および排出を行います。
電子ピペット用モーターの選定
ピペット操作は多くの場合、複数の工程からなるプロセスの最初のステップであるため、この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、プロセス全体に影響を及ぼし、最終的には全体の精度と正確さに影響を与える可能性があります。
正確さと精度とは何ですか？
ピペットが複数回同じ量を分注できる場合、精度が確保されます。ピペットが誤差なく目標量を正確に分注できる場合、精度が確保されます。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産業では、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、実験結果の再現性を可能にするのです。
電子ピペットの中核を成すのはモーターであり、その性能はピペットの精度と正確さに大きく影響する。さらに、パッケージサイズ、電力、重量といった他の重要な要素もモーターによって左右される。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モーターを選択する。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る。
DCモーター
DCモーターは、直流電源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、電子ピペットの直線運動の要件を考慮すると、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に、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、直線ピストンの位置を正確に制御するために、光センサーまたはエンコーダーの形でフィードバック機構が必要です。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、低コストといった理由から、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採用しています。ステッピングリニアアクチュエータは、ねじ付きローターと一体型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