특정 양의 액체를 측정하고 분주할 때 피펫은 오늘날 실험실 환경에서 필수적입니다. 실험실의 크기와 분주해야 할 양에 따라 일반적으로 다양한 유형의 피펫이 사용됩니다.
- 공기 치환 피펫
- 양성 변위 피펫
- 계량 피펫
- 조절 가능한 범위 피펫
2020년에는 공기 치환형 마이크로피펫이 COVID-19와의 싸움에서 중요한 역할을 하기 시작했으며, 병원균 검출을 위한 샘플 준비(예: 실시간 RT-PCR)에 사용됩니다. 일반적으로 수동 또는 전동 공기 치환형 피펫, 두 가지 디자인을 사용할 수 있습니다.
수동 공기 치환 피펫과 모터식 공기 치환 피펫 비교
공기 치환식 피펫의 경우, 피펫 내부에서 피스톤이 위아래로 움직여 공기 기둥에 음압 또는 양압을 형성합니다. 이를 통해 사용자는 일회용 피펫 팁을 사용하여 액체 샘플을 흡입하거나 배출할 수 있으며, 팁의 공기 기둥은 액체와 피펫의 일회용이 아닌 부분을 분리합니다.
피스톤의 움직임은 작업자가 수동으로 하거나 전자적으로 하도록 설계할 수 있습니다. 즉, 작업자가 푸시 버튼으로 제어되는 모터를 사용하여 피스톤을 움직입니다.
수동 피펫의 한계
수동 피펫을 장시간 사용하면 사용자에게 불편함을 유발하고 부상을 초래할 수 있습니다. 액체를 분주하고 피펫 팁을 배출하는 데 필요한 힘과 몇 시간 동안 반복적인 동작이 결합되면 관절, 특히 엄지, 팔꿈치, 손목, 어깨의 근육이 손상되어 반복성 근육 긴장(RS, I repetitive muscular strain) 위험이 높아질 수 있습니다.
수동 피펫은 액체를 방출하기 위해 엄지 버튼을 눌러야 하는 반면, 전자 피펫은 이 예에서처럼 전자적으로 작동되는 버튼을 사용하여 더 나은 인체공학적 편의성을 제공합니다.
전자 대안
전자식 또는 모터식 피펫은 수동 피펫에 비해 인체공학적인 대안으로, 시료 생산량을 효과적으로 개선하고 정밀도와 정확성을 보장합니다. 기존의 엄지 손가락 조작식 버튼과 수동 용량 조절 방식과 달리, 전동식 피펫은 전기 구동 피스톤을 통해 용량을 조절하고 흡입 및 배출하는 디지털 인터페이스를 갖추고 있습니다.
전자 피펫용 모터 선택
피펫팅은 종종 여러 단계로 구성된 공정의 첫 단계이기 때문에, 이 작은 액체 부분을 측정할 때 발생하는 부정확성이나 불완전함은 전체 공정에서 느낄 수 있으며, 궁극적으로 전반적인 정확도와 정밀도에 영향을 미칩니다.
정확도와 정밀도는 무엇인가요?
피펫이 동일한 용량을 여러 번 분주할 때 정확도가 달성됩니다. 또한, 피펫이 목표 용량을 오류 없이 정확하게 분주할 때 정확도가 달성됩니다. 정밀성과 정확도를 동시에 달성하기는 어렵지만, 피펫을 사용하는 산업에서는 정밀성과 정확도를 모두 요구합니다. 실제로, 이처럼 매우 높은 기준 덕분에 실험 결과를 재현할 수 있습니다.
모든 전자 피펫의 핵심은 모터입니다. 모터는 피펫의 정밀도와 정확도에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라, 패키지 크기, 전력, 무게 등 여러 중요한 요소에도 영향을 미칩니다. 피펫 설계 엔지니어는 주로 스테퍼 선형 액추에이터나 DC 모터를 선택합니다. 하지만 스테퍼 모터와 DC 모터는 각각 장단점을 가지고 있습니다.
직류 모터
DC 모터는 DC 전원이 공급되면 회전하는 간단한 모터입니다. 모터 구동을 위해 복잡한 연결이 필요하지 않습니다. 그러나 전자 피펫의 선형 운동 요구 사항을 고려할 때, DC 모터 솔루션은 회전 운동을 선형 운동으로 변환하고 필요한 힘을 제공하기 위해 추가적인 리드 스크류와 기어링이 필요합니다. 또한, DC 솔루션은 선형 피스톤의 위치를 정확하게 제어하기 위해 광학 센서 또는 인코더 형태의 피드백 메커니즘을 필요로 합니다. 로터의 높은 관성 때문에 일부 설계자는 위치 정확도를 높이기 위해 브레이크 시스템을 추가하기도 합니다.
스테퍼 모터
반면, 많은 엔지니어들은 통합 용이성, 뛰어난 성능, 그리고 저렴한 비용 때문에 스테퍼 선형 액추에이터 솔루션을 선호합니다. 스테퍼 선형 액추에이터는 나사산 로터와 통합 필라멘트 바를 갖춘 영구 자석 스테퍼 모터로 구성되어 작은 패키지에서 직접 선형 운동을 생성합니다.
게시 시간: 2024년 6월 19일