可調節吸管的製作方法
2023-06-01 05:15:41
專利名稱：可調節吸管的製作方法
技術領域：
本發明涉及吸管，尤其是涉及可調節吸管，該可調節吸管具有改進的止動器結構，用於不同長度的試樣吸取和分配衝程。
現有技術的說明吸管用於傳送具有精確測量容積的液體試樣。在吸入衝程中，活塞組件首先向下運動進入吸管本體，然後向上運動，以便將試樣吸入試樣接收區，例如一次性的尖端部分。然後，活塞組件再在分配衝程中向下運動，以便從試樣接收區分配試樣。希望活塞在分配衝程中沿向下方向的運動行程大於吸入衝程，這樣，所形成的超程必然使全部試樣排出。
美國專利3,827,305公開了一種吸管，該吸管在很多方面是現有技術的典型形式。主彈簧沿向上的方向偏壓活塞，當使活塞向下運動時，用戶要克服該彈簧的力。超程彈簧將下部止動器偏壓至正常位置，在該位置處，該下部止動器限制了活塞在吸入和吸取衝程中的向下運動行程。在排出或分配衝程中，用戶通過克服超程彈簧以及主彈簧的力，從而迫使活塞超程運動，這樣，下部止動器從其正常位置向下運動。
這種已知的下部止動器結構需要技巧和力量。在吸取衝程中，用戶必須使活塞向下運動一直到下部止動器，以保證吸入全部試樣。但是用戶不能使活塞超過它與下部止動器的最初接觸位置，否則吸入的試樣將太多。因此用戶必須通過感覺來發現吸取衝程的正確下行界限。
通常，超程彈簧比主彈簧更強。較硬的超程彈簧有助於用戶發現活塞與下部止動器的接觸，而不會在吸取衝程中使下部止動器移動。在吸管中，超程彈簧起到向底部密封件施加力的附加作用，較硬的彈簧也能增加密封效果。採用較強的超程彈簧需要用戶在分配衝程中施加相對較大的力，以便克服超程彈簧的力，並使下部止動器移動。
美國專利3,506,164、3,766,784和4,435,989公開了一種吸管，該吸管有指示機構，該指示機構有響應活塞運動的可旋轉部件，該可旋轉部件用於以間隔開的下部止動器交替限制向下的運動，從而獲得分別相對較短和較長的吸取和分配衝程。該交替作用是自動進行的，除了進行反覆和純粹的軸向活塞操作外，不需要用戶輸入。儘管這些裝置不需要用戶克服較大的彈簧力以便進行超程運動，但是它們令人討厭的複雜、昂貴和脆弱。此外，由內部機構自動對吸取或分配衝程進行交替選擇可能無意中導致衝程互換，並引起錯誤。
美國專利4,117,728公開了一種吸管，該吸管有可配合的柱塞和殼體肩部裝置，以便調節吸管柱塞和殼體的相對運動，從而能順序和分開地吸取不同液體、使該液體混合和分配該混合液體。該吸管並沒有提供使分配衝程實質上長於吸取衝程的機構。
發明概述本發明的主要目的是提供一種可調節吸管，該可調節吸管有改進的下部止動器裝置，用於提供不同長度的試樣吸取和分配衝程。本發明的其它目的是提供一種吸管，其中，操作人員在增加分配衝程的長度時不需要很高的技巧或很大力量；提供一種吸管，其中，拇指按鈕設置成便於使柱塞組件旋轉以交替改變對應於不同的柱塞吸取和排出衝程的位置的形狀；提供一種吸管，該吸管使用戶能看出該機構提供的是吸取衝程還是排出衝程；提供一種吸管，該吸管有在吸取和分配衝程底部的、確實可靠的止動器；提供一種吸管，該吸管使用戶在執行吸取和分配操作時不需要壓縮較沉重的彈簧或壓縮多個彈簧；提供一種吸管，其中，不需要用戶單獨重複拇指運動；以及提供一種改進的吸管，其克服了已知的可調節吸管的缺點。
簡單地說，根據本發明，提供了一種用於吸取和分配液體試樣的吸管。該吸管包括一個有縱向軸的細長本體，該本體有上面手柄部分和下面部分。該本體確定了一個與該下面部分連通的柱體。柱塞組件在該本體內軸向運動，且該柱塞組件包括一活塞，該活塞可在該柱體中離開下面部分軸向運動，以便吸取液體試樣，以及朝著下面部分軸向運動，以便分配液體試樣。上部止動器與柱塞組件嚙合，並限定上部位置。第一和第二下部止動器與柱塞組件嚙合，並限定該活塞組件的第一和第二離散的下部位置。第一和第二下部止動器相對於軸線軸向和周向間隔開。連接於該本體和柱塞組件之間的復位彈簧將柱塞組件向上朝著上部位置偏壓。柱塞組件包括軸向延伸的操作杆，用於使該柱塞組件向下朝著其中一個下部位置運動。柱塞組件包括一個徑向延伸和可旋轉地安裝的下部止動器嚙合部分，該止動器嚙合部分可沿第一方向旋轉，用於與第一下部止動器嚙合，從而確定一個相對較短的柱塞組件吸取衝程，且該嚙合部分可沿第二方向旋轉，用於與第二下部止動器嚙合，從而確定一個相對較長的柱塞組件分配衝程。
附圖的簡要說明通過下面對附圖所示的本發明優選實施例的詳細說明，可以更好地了解本發明以及上述和其它目的和優點，附圖中
圖1是實現本發明的吸管的等距視圖；圖2是圖1的吸管的正視圖；圖3是圖1的吸管的頂視圖；圖4是沿圖2中的線4-4的吸管的剖面圖；圖5是吸管的某些部件的分解正視圖；圖6是吸管的操作杆和引導襯套的分解等距視圖；以及圖7是與圖4的一部分相對應的、吸管的局部放大剖面圖。
優選實施例的詳細說明下面將參考附圖，圖中表示了根據本發明原理構成的可調節吸管，總體以參考標號10表示。總體上，該吸管10包括一個細長本體12和一個可在該本體內軸向運動的柱塞組件14。該本體12包括一上面手柄部分16和一下面本體部分18。該柱塞組件14被柱塞彈簧20向上偏壓(圖5和7)，並通過拇指按鈕22向下運動。可拆卸和一次性的尖端24(圖4)由下面本體部分18通過摩擦安裝。用戶將該柱塞組件14壓低至第一下部止動器位置，再將該尖端24置於液體試樣材料容器中。然後，用戶通過彈簧20使柱塞組件14升高，以便將液體試樣吸入該尖端24內。然後，用戶再次壓低該柱塞組件14，這次將壓低至比第一止動器位置更低的第二止動器位置。這時將分配該液體試樣，且因為第二止動器位置低於第一止動器位置，因此分配衝程比吸取衝程更長。這樣形成的超程提供了在試樣分配之後的空氣流，並保證使試樣完全分配。使用後，該尖端24通常卸下，並更換成新的尖端24。
手柄部分16形成為它能舒適地與用戶的手配合的形狀。唇緣26從該手柄部分16的頂端前部向前延伸。該唇緣26包括一個向下傾斜的表面28，該表面28環繞用戶的食指。當用戶按壓該拇指按鈕22時，唇緣26向用戶的食指施加作用力。該向下傾斜的表面28使得用戶易於握住和控制該吸管10，並能將該吸管單獨掛在手指上。
下面本體部件18通過螺母30安裝在手柄部分16的下端。該螺母30使引導襯套32留在手柄部分16內。襯套32的肩部34與密封件加載彈簧36的上端嚙合。彈簧36的下端壓靠在柱體襯套38上，該柱體襯套38可滑動地支承於下面本體部分18內。柱體襯套38的下端與密封組件40嚙合，該密封組件40包括一O形環密封件42和一個有凸緣的密封件支承墊圈44。該O形環密封件被由抵靠下面本體部分18的錐形壁部分46的彈簧36所提供的恆定彈簧力加載，從而使該下面本體部分18的內部氣密密封。
柱塞組件14包括一柱塞杆48，該柱塞杆48的上端從手柄部分16上面伸出。拇指按鈕22通過固定螺釘50(圖4)固定在柱塞杆48的頂端。橫向銷52固定在該柱塞杆48的下端中，並作為徑向延伸的止動器嚙合部件。該柱塞杆48的底端與間隔軸54的頂端嚙合，而該間隔軸54的底部與柱塞活塞56配合，該柱塞活塞56可在柱體襯套38內軸向滑動。活塞56在該柱體38中的向上運動會減小該尖端24中的壓力。該減小的壓力用於吸取液體試樣。活塞56在該柱體38中的向下運動會增大該尖端24中的壓力。該增大的壓力用於分配液體試樣。
試樣量可通過軸向定位上部止動器部件58來調節，該上部止動器部件58包括一螺紋杆部分60，該螺紋杆部分60處在一固定的、帶螺紋體的螺帽部分62內。柱塞組件14的向上運動通過柱塞杆48的朝上的肩部48A(圖6)與形成於止動器部件58上的止動器表面63(圖4)的抵靠嚙合而受到限制。在圖4和7中可以看見上部止動器部件58的最上面部分。在該位置，將吸取最大量的液體試樣。可以將該上部止動器部件58向下運動，以便選擇較小調節量的試樣。
試樣量調節環64包括在手柄部分16端部上面的滾花凸緣66。環64的襯套部分68裝於手柄部分16的上端內，並通過鍵固定，用於相對上部止動器部件58的頭部70進行軸向滑動和同時進行旋轉。該頭部70包括可滑動地支承柱塞杆48的軸頸72。該襯套部分68稍微傾斜，且在其所示的最低位置處被楔入和鎖定在手柄部分16內的一固定位置中。為了改變試樣量，用戶軸向提高凸緣66，從而釋放環64以便旋轉。然後，用戶轉動凸緣66從而使環64旋轉。因為環64通過鍵固定到上部止動器部件58上，因此止動器部件58也旋轉。該螺紋杆60在螺母62內轉動，上部止動器部件軸向運動至確定所希望試樣量的位置處。該鎖定調節環64的結構和操作的進一步說明可以參考美國專利5,650,124，該文獻被本文參引。
顯示裝置72向用戶提供所選試樣量的指示。該顯示裝置包括三個帶有數字標記74的環，即一個個位環76、一個十位環78和一個百位環80。通過設置在手柄部分16中的窗口82可以看見該標記74。個位環76通過鍵固定而與上部止動器部件58一起旋轉，而環76、78和80通過驅動組件84互連，這樣，試樣量的指示呈現在窗82中。
總體以86表示的尖端頂推機構用於在每次完成試樣傳送操作後除去該一次性尖端24。機構86包括下部頂推器部件88，該下部頂推器部件88安裝成能在該下面本體部分18上軸向運動。螺紋杆90使該頂推器部件88的頂部與可軸向運動且通常為U形的驅動部件92相連，該驅動部件92安裝在本體1 2的手柄部分16內。底部襯套93至少部分環繞下面本體部分18的下面部分，該下面部分與安裝於基座(圖4)上的尖端24的上邊緣相鄰。驅動部件92有間隔開的分離臂94和96，該分離臂94和96終止於靠近手柄部分16頂部的間開位置處。樞軸銷98通過手柄部分16的唇緣26安裝，並可樞軸轉動地支承驅動杆100，該驅動杆100包括一對位於樞軸銷98相對側的相似按鈕部分102。臂94和96的上部在樞軸銷98的相對側緊靠在杆100的下面。
為了將尖端24從下面本體部分18上推出，用戶按壓一個按鈕部分102。杆100樞軸轉動，並推動一個臂94或96，從而使得驅動部件92軸向向下運動。該驅動部件92再將頂推器部件88向下壓，且襯套93的下部邊緣與尖端24的上部邊緣配合，從而使該尖端24脫開與下面本體部分18的摩擦嚙合。摩擦保持力的突然釋放使得該尖端24快速離開基座26。與用戶軸向按壓安裝於驅動杆端部的按鈕的機構相比，杆100具有機械優點。其優點是使得頂推力增大，尤其是當尖端24通過摩擦緊密保持就位時。
按鈕部分102位於操作杆的相對側，這使得用戶能夠很容易和很自然地通過拇指施加尖端頂推力。因為杆100包括兩個按鈕部分102，用戶能夠通過按壓杆100任一端的按鈕部分102來操作頂推機構86。該結構能適應右手和左手用戶，也使用戶可以選擇更舒適的一側來進行操作，或者改變尖端頂推動作，從而降低疲勞程度。除上面所述，對該尖端頂推器機構的86的進一步說明可參考待審的美國專利申請No.09/373488，其便於理解本發明，該美國專利申請的提交日為1999年8月12日，該文獻被本文參引。
根據本發明，引導襯套32包括軸向和周向都彼此間隔開的第一和第二下部柱塞止動器104和106。尤其是，在引導襯套32的壁中提供有一對類似的引導狹槽108。該引導狹槽108相對於吸管10和柱塞組件14的中心縱向軸對稱。各狹槽108限定了在引導狹槽108底部的階形位置處的止動器104和106。止動器104位於上面，並在止動器106的側面。
止動器嚙合銷52伸出到柱塞杆48的兩側，並裝於兩引導狹槽108內。當包括柱塞杆48和銷釘52的柱塞組件14向下運動時，它的向下運動由於銷釘52與上部止動器104或與下部止動器106的嚙合而被限制。柱塞杆48能夠繞其軸線旋轉，該旋轉的量由於銷釘52與狹槽108的側壁110嚙合而被限制。因此，銷釘52總是與上部止動器104或與下部止動器106對齊。該上部止動器104用於提供相對較短的軸向衝程，用於將液體試樣吸入尖端24中，該下部止動器106用於提供相對較長的軸向衝程，用於將液體試樣從該尖端24中分配出。
拇指按鈕22有特別的非圓形形狀，以便使用戶能夠方便可靠地對柱塞組件14的吸取衝程或分配衝程進行選擇。按鈕22相對於與柱塞組件14的軸線一致的前後平面對稱，並包括一對位於柱塞杆48和柱塞組件軸線的相對側的相似凸耳112和114。用戶在吸取衝程和分配衝程中分別向下按壓凸耳112和114。當按壓拇指按鈕22時，凸耳112和114以及柱塞杆軸線之間的徑向距離導致形成繞該軸線的力矩。因此，當用戶向下按壓凸耳112或114以便使柱塞組件14向下運動時，用戶的拇指也同時將旋轉力施加在了柱塞組件上。在凸耳112和114上有用於吸取的標記「ASP」和用於分配的標記「DIS」，以便有助於用戶選擇吸取衝程或分配衝程。
當按壓凸耳112時，順時針力矩施加在柱塞組件14上，止動器嚙合銷52與最上面的下部止動器104對齊。因此，當向下按壓按鈕22時，銷釘52與止動器104嚙合，從而提供相對較短的吸取軸向衝程長度。相反，當按壓凸耳114時，逆時針力矩施加在柱塞組件14上，止動器嚙合銷52與最下面的下部止動器106對齊，因此，當向下按壓按鈕22時，銷釘52與止動器106嚙合，從而提供相對較長的分配軸向衝程長度。為了更有助於用戶選擇所希望的衝程，在手柄部分16中可以提供有窗口116，以便能看見銷釘52和一個引導狹槽108。這使得用戶能夠立即知道該機構的特性和功能，以便交替進行吸取衝程和分配衝程。
因為有凸耳112和114以及在該凸耳上有標記，且有窗口116，因此用戶顯然能很容易地了解吸管10在實現吸取和分配衝程中的操作。因此，用戶所需的培訓和技巧水平降低。止動器104和106提供了對於吸取衝程和分配衝程的確實、可靠和易於檢測的限制，並不需要用戶檢測例如由不同彈簧力提供的更細微的限制。用戶不需要在分配衝程中克服相對較大的彈簧力，這減小了用戶的疲勞程度，且使吸管10的操作非常平穩。此外，因為密封件彈簧36並沒有受到軸向柱塞運動的壓縮，這適於優化密封效果，且密封件42不會受到過大應力。因為用戶拇指的運動和位置在吸取衝程和分配衝程中不同，因此能減少疲勞。
儘管已經參考圖示的發明實施例對本發明進行了詳細說明，但是，這些詳細情況並不用於限定由附屬的權利要求限定的本發明的範圍。
權利要求
1.一種用於吸取和分配液體試樣的吸管，所述吸管包括一個有縱向軸的細長本體，所述本體有上面手柄部分和下面部分，所述本體確定了一個與所述下面部分連通的柱體；一柱塞組件，該柱塞組件可在所述本體內軸向運動；所述柱塞組件包括一活塞，該活塞可以在所述柱體中離開所述下面部分軸向運動，以便吸取液體試樣，以及朝著所述下面部分軸向運動，以便分配液體試樣；一上部止動器，該上部止動器與所述柱塞組件嚙合，並限定一上部位置；第一和第二下部止動器，該第一和第二下部止動器與所述柱塞組件嚙合，並限定所述活塞組件的第一和第二離散的下部位置；所述第一和第二下部止動器相對於所述軸線軸向和周向間隔開；一復位彈簧，該復位彈簧連接於所述本體和所述柱塞組件之間，並將所述柱塞組件向上朝著所述上部位置偏壓；所述柱塞組件包括一個軸向延伸的操作杆，用於使所述柱塞組件向下朝著其中一個所述下部位置運動；所述柱塞組件包括一個徑向延伸和可旋轉地安裝的止動器嚙合部分，所述止動器嚙合部分可沿第一方向旋轉，用於與所述第一下部止動器嚙合，從而確定一個相對較短的所述柱塞組件的吸取衝程，且所述止動器嚙合部分可沿第二方向旋轉，用於與所述第二下部止動器嚙合，從而確定一個相對較長的所述柱塞組件的分配衝程。
2.根據權利要求1所述的吸管，所述止動器嚙合部分從所述杆徑向伸出，且所述杆安裝成可相對於所述本體軸向運動和旋轉運動。
3.根據權利要求2所述的吸管，所述杆從所述手柄部分向上延伸到所述本體外部，所述拇指按鈕安裝在所述杆的端頭，用於使所述杆軸向運動和使所述杆沿所述第一和第二方向轉動。
4.根據權利要求3所述的吸管，所述按鈕為非圓形形狀，並包括第一和第二凸耳，該第一和第二凸耳位於所述軸線的相對側，用於選擇所述杆旋轉的方向。
5.根據權利要求2所述的吸管，還包括一襯套，該襯套安裝在所述本體內，並環繞所述杆；以及一狹槽，該狹槽在所述襯套內，其安裝和限制所述止動器嚙合部分，所述狹槽有階形底部，該階形底部限定了所述第一和第二下部止動器。
6.根據權利要求5所述的吸管，所述細長本體包括一窗口，該窗口露出所述階形底部和所述止動器嚙合部分。
7.根據權利要求5所述的吸管，所述柱塞組件包括一對所述止動器嚙合部分，該對止動器嚙合部分相對於所述軸線對稱，所述襯套包括一對所述狹槽，該對狹槽相對於所述軸線對稱。
8.根據權利要求1所述的吸管，還包括一上部部件，該上部部件裝於所述本體上，並確定了所述上部止動器，所述上部部件可進行軸向調節，從而移動所述上部止動器，並同時改變所述吸取衝程和所述分配衝程。
9.根據權利要求8所述的吸管，所述上部部件螺紋擰在所述本體內，一調節器部件與所述上部部件相連，並可旋轉地安裝在所述手柄部分的頂部。
10.根據權利要求1所述的吸管，所述本體的所述下面部分通過一個螺母、一個在所述下面部分內的密封部件和一個附加彈簧而安裝在所述手柄部分的下端，該附加彈簧壓縮於所述手柄部分和所述密封部件之間，用於向所述密封部件施加壓縮密封力。
11.根據權利要求1所述的吸管，所述手柄部分支承一尖端頂推器裝置，用於將可除去的試樣安裝尖端從所述下面部分上推開。
全文摘要
一種可調節吸管(10)，包括本體(12)，該本體裝有一柱塞組件(14)，該柱塞組件(14)包括一拇指按鈕(22)，該拇指按鈕(22)可在交替改變的相對較短的試樣吸取衝程和相對較長的試樣分配衝程中軸向運動。在引導襯套(32)中的引導狹槽(108)裝有止動器銷(52)，該止動器銷(52)裝在柱塞杆(48)上，該狹槽(108)確定了兩個軸向和周向間隔開的下部止動器(104、106)，分別用於吸取衝程和分配衝程。拇指按鈕(22)包括偏心的凸耳(112、114)，當由用戶按壓時，該凸耳(112、114)向柱塞杆(48)施加旋轉力矩。用戶按壓用於吸取衝程的一個凸耳(112)，以便使柱塞杆(48)沿一個方向旋轉，並使止動器銷(52)與用於相對較短的吸取衝程的最上面的下部止動器(104)對齊，而用戶按壓用於分配衝程的另一凸耳(114)，以便使柱塞杆(48)沿另一方向旋轉，並使止動器銷(52)與用於相對較長的分配衝程的最下面的下部止動器(106)對齊。在本體內的窗口(116)允許用戶查看，從而了解該下部止動器選擇機構的功能。
文檔編號G01N1/10GK1408062SQ00816848
公開日2003年4月2日 申請日期2000年12月5日 優先權日1999年12月8日
發明者沃倫·E·吉爾森 申請人:沃倫·E·吉爾森