SWITCHは、手動ピペットで得られる感覚的なフィードバックと、電動ピペットのインテリジェントな制御機能の両方を兼ね備えています。2つの機能が合わさっているため、手動による緻密さと、電子制御による連続分注を、作業内容に応じてシームレスに「切り替える」ことができます。その結果、負担を軽減するために科学的に設計され、競合製品との比較テストを行い、実証済みの性能を備えたピペットが完成しました。

実験室で人間工学が重要な理由

ピペット操作は、多くの人が思っている以上に肉体的な労力を必要とする作業であり、たった1時間で1,000回もの動作が繰り返されることもあります。ZHAWの報告によれば、これは次のようなことにつながります：

• 反復的な親指の屈曲と外転
• 手首、肘、肩の筋肉への持続的な負荷
• 視覚に集中する作業に伴う不自然な姿勢
• 母指鞍関節への負荷と手首の橈側偏位

時間が経つにつれて、こうした負荷が蓄積され、腱鞘炎や手根管症候群、首や肩の痛みなどの問題につながる恐れがあります。しかし、人間工学に基づいた適切な技術を採用することで、こうしたリスクを軽減し、精度と効率を保ちながら快適に作業することが可能です。

SWITCHピペットによる身体的負担軽減の仕組み

1. 人間の手にぴったり収まるハンドル寸法

SWITCHのハンドルは、短軸（A軸）方向が直径3cm、長軸（B軸）方向が直径3.7 cmであり（図1参照）、Grandjean（1991）が指摘する、精密な指の制御を伴う作業にとって人間工学的に最適な寸法である3～4 cmの範囲内にぴったり収まっています。この結果は、制御性と快適性の両方が要求される手動のピペット作業にとって、このピペットが適していることを証明しています。

SWITCHは、この人間工学的な基準を満たすことで、手の自然な生体力学をサポートするグリップ感を提供します。これは、長時間のピペット作業で特に重要なメリットです。対照的に、ほとんどすべての他社製ピペットは、この最適範囲を大幅に下回っています（表1参照）。この欠点は、安定性と快適性の両方においてグリップ幅が重要な役割を果たすA軸方向において特に顕著です。

表1：様々なピペットの寸法（A軸とB軸）の比較*

2. 快適さを追求した長さと形状

SWITCHは、様々な手の大きさに対応できるように作られています。Grandjean（1991）によれば、安全で快適なグリップを確保するための、人間工学に基づいたハンドルの長さは6.6 cm～11 cmの範囲であるべきだとしています。SWITCHはこの基準を満たしており、先に向かって細くなる円筒形の形状をしているため、小指への負荷を軽減しながら、手首を自然な位置に保つことが可能です。

3. 親指に配慮して設計されたプランジャー

ほぼすべての手動ピペットでは、選択した容量によってプランジャーの高さが変化します。そのため、容量が多ければ親指を無理に伸ばさなければいけない一方、容量が少なければ親指が不自然な角度になってしまいます。

SWITCHでは、どんな容量でもプランジャーの高さが一定に保たれるため、親指をリラックスした自然な位置に置くことができ、この問題が解決されています。このデザインのおかげで、不快感を軽減して人間工学的要素を長期的に改善すると同時に、あらゆる容量で液体を完全にコントロールできるようになります。これは、ZHAWの研究で最もハイリスクの分野のひとつであると特定された、親指の鞍関節の使い過ぎによる怪我を避けるために特に重要です。

また、性能テストにおいて、SWITCHは、異なる容量で一貫してプランジャー操作に必要な合計圧力が最も低いことが分かりました。例えば：

• 容量200 µlの場合、操作に必要な合計圧力はSWITCHではわずか8.4 N（プランジャーの始動、運動、吐出に必要な力）なのに対し、他社製ピペットでは最大17.5 Ｎが必要でした
• 容量1000 µlの場合、多くのピペットでは16.0 Nを超える圧力が必要なのに対し、SWITCHでは合計わずか8.2 Nで、多くのピペットの性能を上回っていました

このように、SWITCHは、1日あたり数百サイクルが当たり前のハイスループット・アプリケーションに最適な製品なのです。

4. 軽量でありながら優れたバランス

ハイブリッドピペットのSWITCHは、手動と電動の両方の機能を兼ね備えていますが、重量はわずか128～132 gです。これは、McGee et al（2020）の研究などが指摘する男女の標準的な握力よりもかなり低い数字です。SWITCHは一般的な手動ピペットより若干重さがあるものの、一般的な電動ピペットよりも大幅に軽く、高度な機能と一日中使える快適性という理想的なバランスを体現しています。長期的に見れば、これはユーザーの姿勢の改善、苦痛による休憩の低減、慢性疲労のリスクの減少につながります。

5. 容量設定にかかる時間と動きが少ない

多くの手動ピペットの場合、容量を調整するには、手首を繰り返し回転させて繊細に動かす必要があります。対照的に、SWITCHでは、親指と手首の動きを70％軽減して容量設定できるデザインになっています。

その結果、素早い設定と大幅な負荷の軽減を達成できます。これは、頻繁に容量を調整するワークフローでは特に貴重な要素です。表2～4は、容量を設定するのに必要な時間と手首の回転数についてSWITCHと他社製品とを比較したもので、手首の45°の回転を1回転としています。

表2：吐出量を100%～50%に設定*

表3：吐出量を10%～100%に設定*

表4：吐出量を25%～50%に設定*

6. 繰り返しを減らす連続分注

SWITCHは、それぞれの吐出サイクルの前に吸引する必要のない、統合型の連続分注機能を備えています。これにより、1タスクあたりの総動作回数が劇的に減少し、吐出時間を最大50％短縮できます。

ELISAやPCR調製、細胞培養などの反復的なワークフローにおいて、SWITCHは従来のピペットと比べて、総動作量と実行時間の両方が少なくなり、まさにハイスループット環境に理想的です。

以下の表5は、1,000 µl SWITCHハイブリッドピペットと1,000 µl EVOLVEピペットの結果を比較したものです。SWITCHは、100μlの液体を10回分注する際、EVOLVEピペットよりも約50%素早く完了できることが証明されました。

表5：1,000 µl SWITCHハイブリッドピペットと1,000 µl EVOLVEピペットとの比較

データに基づく設計と、専門家が導く人間工学

SWITCHが確かな科学的基盤の上に構築されるよう、INTEGRAはZHAWと協力し、手動ピペットの人間工学に関する包括的な設計ガイドラインを開発しました。これらのガイドラインは、最適なグリップ寸法、関節角度、筋負荷の許容範囲など、解剖学的基準、生体力学的基準、タスク固有の基準に基づいています。

このような専門家らの助言を頼りに、SWITCHをゼロから設計し、最も重要な人間工学的パラメーターを満たすよう、あるいはそれを超えるように設計しました。そして、主要な手動ピペットと電動ピペットとの内部ベンチマーキングを行い、プランジャーとエジェクターの力、ハンドルの寸法、重量、作業効率などの要素を評価しました。その結果、SWITCHは幅広いアプリケーションで優れた人間工学的性能を発揮することが確認されました。

表6：一目でわかるSWITCHピペットの特徴

SWITCHが実験室に最適な理由

SWITCHは、自然な手の動きに逆らうことなく、手の動きにフィットして機能するデザインで、皆さんに快適さ、精密さ、科学的妥当性を実現します。30分のピペット作業でも、5時間のピペット作業でも、SWITCHは反復作業による長期的な負担からあなたの体を守り、最も重要なことである結果に集中できるようにします。

専門家による、データによって検証された結果..あなたのためにデザインされた製品です

*この記事は説明と情報提供のみを目的としています。機密性と中立性を保つため、企業、製品、ブランドに関する言及はすべて省略しています。

参考文献

Grandjean Etienne (1991). Physiologische Arbeitsgestaltung. Leitfaden der Ergonomie. 4. Auflage. Ott Verlag und Druck AG Thun
McGee, C., et al. (2020). Age-and gender-stratified adult myometric reference values of isometric intrinsic hand strength. Journal of hand therapy, 33(3), 402-410.