액체를 특정 부피만큼 측정하고 분주하는 데 있어 피펫은 오늘날 실험실 환경에서 필수적인 도구입니다. 실험실 규모와 분주해야 하는 액체의 양에 따라 다양한 종류의 피펫이 일반적으로 사용됩니다.
- 공기 치환 피펫
- 정용량 피펫
- 계량 피펫
- 범위 조절 가능 피펫
2020년에는 공기 치환식 마이크로피펫이 코로나19와의 싸움에서 중요한 역할을 하기 시작했으며, 병원체 검출을 위한 시료 준비(예: 실시간 RT-PCR)에 사용되었습니다. 일반적으로 수동식 또는 전동식 공기 치환식 피펫의 두 가지 유형이 사용됩니다.
수동 공기 치환 피펫 vs 전동 공기 치환 피펫
공기 치환 피펫의 경우, 피펫 내부의 피스톤이 위아래로 움직여 공기 기둥에 음압 또는 양압을 발생시킵니다. 이를 통해 사용자는 일회용 피펫 팁을 사용하여 액체 시료를 흡입하거나 배출할 수 있으며, 팁 내부의 공기 기둥이 액체와 피펫의 재사용 가능한 부품을 분리합니다.
피스톤의 움직임은 작업자가 수동으로 조작하거나 전자식으로 조작할 수 있도록 설계할 수 있습니다. 즉, 작업자가 버튼식 모터를 사용하여 피스톤을 움직이는 방식입니다.
수동 피펫의 한계
수동 피펫을 장시간 사용하면 작업자에게 불편함이나 부상을 초래할 수 있습니다. 액체를 분주하고 피펫 팁을 빼내는 데 필요한 힘과 몇 시간 동안 반복되는 잦은 동작이 결합되어 관절, 특히 엄지손가락, 팔꿈치, 손목, 어깨에 반복성 근육 긴장(RS) 위험이 높아질 수 있습니다.
수동 피펫은 액체를 분출하기 위해 엄지손가락으로 버튼을 눌러야 하는 반면, 전자 피펫은 이 예시에서처럼 전자식으로 작동되는 버튼을 통해 더 나은 인체공학적 편의성을 제공합니다.
전자적 대안
전자식 또는 전동식 피펫은 수동 피펫에 비해 인체공학적으로 우수하며, 시료 배출량을 효과적으로 늘리고 정밀도와 정확성을 보장합니다. 기존의 엄지손가락으로 조작하는 버튼과 수동 용량 조절 방식과 달리, 전자식 피펫은 디지털 인터페이스를 통해 용량을 조절하고 전동 피스톤을 이용하여 흡입 및 배출할 수 있습니다.
전자 피펫용 모터 선택
피펫팅은 여러 단계로 이루어진 공정의 첫 단계인 경우가 많기 때문에, 이 작은 액체량을 측정할 때 발생하는 부정확성이나 불완전함은 전체 공정에 영향을 미쳐 궁극적으로 전반적인 정확도와 정밀도에 악영향을 미칠 수 있습니다.
정확도와 정밀도란 무엇일까요?
피펫이 여러 번 동일한 부피를 분주할 때 정확도가 확보됩니다. 즉, 피펫이 오차 없이 목표 부피를 정확하게 분주할 때 정확도가 확보됩니다. 정밀도와 정확도를 동시에 달성하기는 어렵지만, 피펫을 사용하는 산업 분야에서는 정밀도와 정확도 모두가 요구됩니다. 실제로, 실험 결과를 재현할 수 있게 해주는 것은 바로 이러한 매우 높은 기준입니다.
전자 피펫의 핵심은 모터이며, 이는 크기, 전력 소비, 무게 등 여러 중요한 요소 외에도 피펫의 정밀도와 정확도에 상당한 영향을 미칩니다. 피펫 설계 엔지니어는 주로 스테퍼 선형 액추에이터 또는 DC 모터를 선택합니다. 하지만 스테퍼 모터와 DC 모터는 각각 장단점이 있습니다.
DC 모터
DC 모터는 직류 전원이 공급될 때 회전하는 간단한 모터입니다. 모터를 작동시키기 위해 복잡한 연결이 필요하지 않습니다. 그러나 전자 피펫의 경우 직선 운동이 요구되므로, DC 모터 솔루션에는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하고 필요한 힘을 제공하기 위해 추가적인 리드 스크류와 기어가 필요합니다. 또한 DC 솔루션에는 직선 피스톤의 위치를 정확하게 제어하기 위한 광학 센서 또는 엔코더 형태의 피드백 메커니즘이 필요합니다. 회전자의 높은 관성 때문에 일부 설계자는 위치 정확도를 향상시키기 위해 제동 시스템을 추가하기도 합니다.
스테퍼 모터
반면에 많은 엔지니어들은 손쉬운 통합, 뛰어난 성능 및 저렴한 비용 때문에 스테퍼 선형 액추에이터 솔루션을 선호합니다. 스테퍼 선형 액추에이터는 나사형 로터와 통합 필라멘트 바를 갖춘 영구 자석 스테퍼 모터로 구성되어 소형 패키지에서 직접적인 선형 운동을 생성합니다.
게시 시간: 2024년 6월 19일