用于样品移液器的中空针的制作方法

本发明涉及一种用于实验室自动化装置中的样品移液器的中空针，具体是用于从密封的样品容器中取出样品液体，其中，为了取出样品液体，用中空针刺穿样品容器的密封件。样品液体还可以被分配到带有盖子的样品容器中，其中，中空针在分配样品液体之前刺穿盖子。实验室自动化装置可以是例如用于色谱仪或光谱仪的移液机器人或自动进样器。样品容器可以定义为包含分析物、分析物溶液或生物流体的容器或者包含试剂的容器。封闭件可以理解为具有内置的塑料或橡胶膜或者塑料或橡胶止挡件的封闭件。

背景技术：

从现有技术中已知中空针，为了刺穿样品容器的封闭件，此类中空针包括具有第一部段和第二部段的圆柱形中空轮廓。第一部段包括中空针的末端，并且第二部段的直径大于第一部段的直径。圆锥形区域将第一部段连接至第二部段。中空针的末端包括切割刃，利用该切割刃来横跨第一部段的宽度切割封闭件。

其缺点是，一旦要将直径较大的第二部段推动穿过封闭件，所需的穿刺力就增加。当拉出时，作用在通过封闭件的中空针上的夹持力会大到使得封闭件从样品容器被拉掉或者封闭件与样品容器一起从样品保持件中被拉出。增加的穿刺力还在实验室自动化装置的机械结构上施加应变，并导致过早的磨损和开裂。在刺穿封闭件时，还必须确保仅刺穿封闭件而不使封闭件的任何材料被冲出。冲出的材料可能会堵塞针或污染样品，应不惜一切代价避免这两种情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种中空针，其中，当穿刺或穿过封闭件时，中空针中的夹持力尽可能小。

该目的由具有权利要求1的特征的中空针解决。中空针的其他实施例由另外的权利要求的特征限定。

根据本发明的用于刺穿样品容器的封闭件的中空针包括沿着纵向轴线延伸并且在其第一端处具有末端的圆柱形中空轮廓。中空针具有涵盖末端的第一部段以及直径大于第一部段的第二部段。在第一部段与第二部段之间的过渡部包括从第一部段延伸至第二部段的至少一个切割刃。切割刃意味着，当刺穿封闭件时，封闭件被切割刃进一步切开，从而减小了侧向作用在中空针上的夹持力。

在一个实施例中，过渡部包括从第一部段延伸至第二部段的两个或更多个切割刃。

在一个实施例中，切割刃围绕过渡部的周缘均匀地分布。例如，可以在周缘上彼此相对地设置两个切割刃，或者可以设置三个切割刃，这三个切割刃相对于纵向轴线彼此偏移120°的角度。原则上，可以围绕过渡部的周缘彼此以任意角度布置任意数量的切割刃。

在一个实施例中，切割刃基本垂直于纵向轴线延伸，或者切割刃相对于纵向轴线以小于90°的角度延伸。垂直于纵向轴线对准的切割刃易于生产，并且随着中空针的第一部段与第二部段之间的过渡部插入到封闭件中，与纵向轴线成一定角度的切割刃引起切割长度的连续增加。

在一个实施例中，每个切割刃由与其相邻的两个侧面形成，其中，两个相邻的侧面相对于纵向轴线以相同的角度延伸，或者其中，两个相邻的侧面相对于纵向轴线以不同的角度延伸。例如，第一侧面以第一角度延伸，第二侧面以第二角度延伸。

两个侧面角度可以与末端的表面的角度匹配。对于具有不对称倾斜表面的末端，末端的第一表面以第一表面角度对准。末端的与第一表面相对的表面或者末端的与第一表面相对的两个相邻表面的所得相交刃以小于该表面角度的刃角度布置。因此，沿纵向轴线方向与末端的第一表面对准的第一侧面的角度小于与末端的第二表面或刃对准的第二侧面的角度。例如，如果末端的第一表面角度是15°并且相对的刃角度是4°，则第一侧面角度可以是4°并且第二侧面角度可以是15°。因此，当针末端插入到封闭件中时，针被推至第一侧。当过渡部插入到封闭件中时，针被推至与第一侧相对的一侧。因此，补偿了针上的不对称载荷，从而导致针的挠曲很小或没有挠曲。利用对称的针末端，也可以对称地形成切割刃的侧面。

在一个实施例中，末端包括第一表面，该第一表面在基本上整个截面上与纵向轴线成一定角度延伸。这种设计易于制造，但是当将中空针的末端插入到样品容器的封闭件中时，较大的径向力在第一表面的一侧上作用在中空针的末端上。替代地，末端包括第一表面和第二表面，该第一表面和第二表面相对于纵向轴线以一定角度横截面的大致一半上延伸。由于末端相对于中空针的纵向中心轴线的对称设计，在插入封闭件期间作用在中空针末端上的径向力相对于纵向中心轴线是对称的。

在一个实施例中，切割刃的各侧面沿着纵向轴线与末端的表面对准。

在一个实施例中，切割刃的第一侧面角度基本上对应于末端的刃角度或末端的第二表面角度，并且其中，切割刃的第二侧面角度基本上对应于末端的第一表面角度。

在一个实施例中，末端具有设置在第一表面中的开口，或者末端具有与第一表面相邻设置的开口。

在一个实施例中，第二部段具有至少一个凹陷部，该至少一个凹陷部基本上沿着纵向轴线在第二部段的至少一部分上延伸。在中空针被推过封闭件的情况下，至少一个凹陷部限制了通过封闭件的通道，并且允许在将液体吸入中空针或从中空针排出时，将样品容器的内部连接至环境以平衡压力。

在一个实施例中，在第二部段中设置两个或更多个凹陷部，这些凹陷部围绕第二部段的周缘均匀地分布。例如，两个、三个、四个、五个、六个或更多个凹陷部可以围绕周缘均匀地分布。任何数量的凹陷部的不规则布置也是可能的。

在一个实施例中，中空针包括第三部段，该第三部段在第二部段的与第一部段相反的一侧上毗邻第二部段。第三部段可具有比第二部段更大的直径。然而，其直径也可以相同。第二部段与第三部段之间的过渡部可以是台阶形或是连续的。

在一个实施例中，第三部段包括止挡件，该止挡件延伸超过第二部段的直径并且与中空针的和第一端相对的第二端间隔开。第三部段还可包括在第二端处形成的锥体。

在一个实施例中，中空针包括内管和外管。内管在中空针的整个长度上延伸，并且末端形成在内管中。外管至少第二部段的一部分上围绕内管延伸。外管的内尺寸与内管的外尺寸匹配，使得外管可以被推到内管上。可以使用任何连结方法、例如激光焊接、tig焊接或钎焊将外管牢固地连接至内管。

在一个实施例中，在外管中形成至少一个切割刃。可以在将外管推到内管上之前制作出切割刃，这使得生产切割刃容易得多。

在一个实施例中，中空针包括连接管，该连接管围绕内管从外管延伸至中空针的第二端。连接管的内尺寸与内管的外尺寸匹配，使得连接管可以被推到内管上。可以通过任何连结方法、例如激光焊接、tig焊接或钎焊将连接管永久地连接至内管。

在一个实施例中，形成在中空针的第二端处的锥体形成在连接管中。

在一个实施例中，中空针包括套筒状止挡件，该套筒状止挡件在第三部段的区域上围绕内管延伸。止挡件的内尺寸与连接管的外尺寸匹配，使得止挡件可以被推到连接管上。可以通过任何连结方法、例如激光焊接、tig焊接或钎焊将止挡件永久地连接至连接管。

在一个实施例中，内管、外管和连接管包括第一材料，而止挡件包括第二材料。替代地，所有这些部件都可包括相同或不同的材料。例如，两种材料都是crni钢。例如，第一材料是x2crnimo17-12-2，第二材料是x8crnis18-9。

例如，内管的内径为0.5mm，外径为0.8mm，长度为155mm。例如，内径可以在0.3至0.7mm的范围内，并且外径在0.6至0.8mm的范围内。例如，外管的内径为0.8mm，外径为1.6mm，长度为111mm。例如，内径可以在0.6至0.8mm的范围内，并且外径在1.4至2.0mm的范围内。例如，连接管的内径为0.8mm，外径为2mm，长度为34mm。例如，止挡件的内径为2mm，外径为4mm，长度为4mm。例如，过渡部的切割刃的第一侧面相对于纵向轴线以15°的角度对准，而第二侧面相对于纵向轴线以4°的角度对准。例如，外管中的凹陷部的长度为83mm，宽度和深度为0.3mm。例如，对于不对称的第一实施例的末端，末端的第一表面相对于纵向轴线对准的表面角度为15°，而与第一表面相对的第三刃的刃角度为4°。例如，表面角度可以是10°至20°，并且刃角度可以是2°至6°。例如，对于对称的第二实施例的末端，第一表面和第二表面的表面角度为15°。表面角度例如可以是10°至20°。

在一个实施例中，末端包括至少一个切割刃，并且过渡部的至少一个切割刃与末端的至少一个切割刃对准。如果末端具有两个或更多个切割刃，则过渡部具有相同数量的切割刃，并且过渡部的每个切割刃与末端的对应切割刃对准。此处，对准是指它们沿着纵向轴线彼此对准。

中空针的前述实施例能够以任何组合使用，只要它们彼此不矛盾即可。

附图说明

以下使用附图更详细地阐述本发明的实施例。这些附图仅用于阐述性目的，而不意在被限制性地解释，附图中：

图1示出了根据本发明的中空针的侧视图；

图2示出了图1的中空针的剖视图；

图3a示出了图1的细节v的视图；

图3b示出了图2的细节x的视图；

图3c示出了图3a的后视图；

图4示出了图2的细节y的视图；

图5示出了图2的b－b剖视图；

图6a示出了图3c的细节w的视图；

图6b示出了图3b的末端的详细视图；

图6c示出了图6a的后视图；

图7a示出了根据现有技术的中空针的剖视图；

图7b示出了根据本发明的中空针的剖视图；

图8a示出了替代的中空针末端的详细视图；

图8b示出了图8a的中空针末端的剖视图；

图8c示出了图8a的后视图；

图9a示出了根据现有技术的中空针的剖视图；

图9b示出了根据本发明的中空针的剖视图；以及

图10示出了将根据本发明的中空针插入样品移液器中的步骤。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的中空针的侧视图，图2示出了图1的中空针的剖视图。中空针1包括圆柱形的中空轮廓，该中空轮廓沿着纵向轴线l延伸并且在其第一端处设有末端2。中空轮廓可以具有圆形、卵形或n角形的截面，其中，n等于三，或者大于等于三。n角形截面可以是等边或非等边的n角形。中空针1具有第一部段10，该第一部段10包括末端2。中空针1还包括第二部段11，该第二部段11的直径大于第一部段10的直径。在第一部段10与第二部段11之间的过渡部3包括从第一部段10延伸至第二部段11的至少一个切割刃30。在所示的实施例中，中空针1还包括第三部段12，该第三部段12毗邻第二部段11并且相反于中空针的第一端延伸至中空针的第二端。第一部段10的长度是第一部段10的直径的倍数，第二部段11的长度是第二部段11的直径的倍数，并且是第一部段10的长度的倍数。第三部段12的长度是第一部段10的长度的倍数，并且是第二部段11的长度的几分之一。在第二部段11的中心区域中，若干个凹陷部4围绕周缘均匀分布。

凹陷部4的朝向末端2的端部与切割刃30间隔开，并且凹陷部4的远离末端2的端部与第三部段12间隔开。第三部段12的直径仅略大于第二部段11的直径。第三部段12包括连接管7，该连接管7从第二部段11延伸至中空针1的第二端。在第三部段12中，在中空针1的第二端处形成锥体70。第三部段12包括止挡件8，该止挡件的直径大于连接管7的直径，并且止挡件8的宽度基本上等于其长度。止挡件8与中空针1的第二端之间的距离是止挡件8的长度的若干倍。中空针1包括内管5，该内管5从第一端、即从末端2延伸至第二端、即锥体70。末端2围绕内管5的第一端。中空针1还包括外管6，该外管6在第二区域11中围绕并邻近内管5延伸。凹陷部4形成在外管6中。中空针1还包括连接管7，该连接管7在第三区域12中围绕并邻近内管5延伸。止挡件8设计为套筒，其绕连接管7延伸并且抵靠连接管7放置。内管5、外管6、连接管7和止挡件8通过激光焊接彼此牢固地连接。

图3a示出图1的细节v的视图，图3b示出图2的细节x的视图，图3c示出图3a的后视图。该附图示出了第一部段10和第二部段11带有一部分凹陷部4的一部分。切割刃30和第一侧面31可见有过渡部3。切割刃30基本上垂直于中空针的纵向轴线l延伸。第一侧面31是在将外管6与内管5组装之前通过以一定角度磨削外管6而制成的。在内管5的内部，中空通道13在其整个长度上延伸。第一侧面31从切割刃30以第一角度310沿中空针1的第二端的方向倾斜地延伸。第二侧面32从切割刃30以第二角度320沿中空针1的第二端的方向倾斜地延伸。在该图示中，第一角度310是第二角度320的倍数。凹陷部4的朝向过渡部3的端部与第一侧面31和第二侧面32的刃间隔开，该第一侧面31和第二侧面32朝向中空针1的第二端。

图4示出了图2的细节y的视图。具有中空通道13的内管5沿着纵向轴线l延伸。外管6在第二部段11中围绕内管5，并且连接管7在第三部段12中围绕内管5。连接管7与外管6齐平。止挡件8围绕连接管7的区域。止挡件8的壁厚大于连接管7的壁厚。

图5示出了图2的b－b截面的视图，示出了穿过中空针1的第二区域11中的凹陷部4的区域的剖视图。六个凹陷部4绕外管6的周缘均匀分布。凹陷部4的深度大于外管6的壁厚的一半，并且外管6的壁厚是内管5的壁厚的倍数。

图6a示出了图3c的细节w的视图，图6b示出了图3b的末端的细节图，图6c示出了图6a的后视图。中空针1的末端2包括第一表面200，该第一表面200相对于纵向轴线l以表面角度2000延伸。可以通过磨削内管5来产生第一表面200。

相对于纵向轴线l在第一表面200的相对侧上，设置第二表面201和第三表面202，其中，第二表面201相对于第一表面200和第三表面202以一定角度设置。第一刃203由第一表面200与第二表面201的相交线形成，第二刃204由第一表面200与第三表面202的相交线形成，第三刃205由第二表面201与第三表面203的相交线形成。第三刃205相对于纵向轴线以刃角度2050延伸。当将末端2插入到封闭件中时，第一径向力从第一表面200的一侧作用在中空针1上。第二表面201、第三表面202以及第三刃205的设计一起在与第一力的方向相反的方向上产生第二径向力。因此，中空针1的末端2被较少地推向一侧，从而允许中空针以更居中的方式插入到样品容器中。中空通道13延伸穿过整个内管5并通向开口130，该开口由第一表面200封围。

图7a示出了根据现有技术的中空针的剖视图9，该剖视图是在将如图6a至6c所示的末端推过封闭件时产生的。第一部段90被第一切割刃203在封闭件中切出，第二部段91被第二切割刃204在封闭件中切出。第一部段90和第二部段91的外端的直径分别对应于第一部段10和内管5的直径。如果第二部段11或外管6被推过封闭件，则部段90、91必然变宽，从而产生作用在中空针上的径向夹持力。增加的径向力还增加了推动中空针穿过封闭件或将中空针从封闭件中拉出所需的力。

图7b示出了根据本发明的中空针的剖视图，该剖视图是当根据图6a至6c首先将末端推过封闭件，然后将如图3a所示带有在周缘上彼此相对的两个切割刃30的过渡部3推过时形成的。末端2同样产生第一部段90和第二部段91。当过渡部3被推过闭合件时，切割刃30形成毗邻第一部段90的第三部段92以及毗邻第二部段91的第四部段93。第三部段92和第四部段93的外端的直径分别对应于第二部段11和外管6的直径。当过渡部3被推过封闭件时，其切割刃30产生切割力，但是这些力小于没有切割刃30时使封闭件扩张所需的力。因为所有部段90、91、92、93一起基本在第二部段的直径上延伸，所以使封闭件扩张所需的力要小得多。

图8a示出了替代的中空针末端20的详细视图，图8b示出了图8a的中空针末端20的剖视图，图8c示出了图8a的后视图。在该实施例中，第一部段10或内管5被压缩，然后相对于纵向轴线l从两侧对称地被磨削掉。这形成了第一表面200和第二表面201。第一表面200相对于纵向轴线l以第一表面角度2000定向，第二表面201以第二表面角度2010定向。第一表面200与第二表面201的相交线形成第一刃203。替代地，两个第一表面200和两个第二表面201可以被磨削至末端20，其中，两个第一表面200相对于彼此以一定角度定向，并且其中，两个第二表面201相对于彼此以一定角度定向。这产生两个第一刃203，其相对于彼此以一定角度定向。第一表面和第二表面的对称布置和定向导致各第一刃的对称布置和定向。在所示的末端20中，中空通道13通向开口130，该开口定位成与第一表面200相邻。

图9a示出了根据现有技术的中空针的剖视图。图8a至8c所示的末端20仅在封闭件中切出中心的第五部段94。第五部段94基本上在第一部段10或内管5的直径上延伸。通过压缩内管5，末端20在其端部处变宽，从而使第一切割刃203在内管5的直径上突出。

图9b示出了根据本发明的中空针的剖视图。通过过渡部3的切割刃30，在封闭件中切出第三部段92和第四部段93，其中，第三部段92和第四部段93与中心的第五部段94侧向相邻并对准。

图10示出了将根据本发明的中空针1插入样品移液器100中的步骤。样品移液器100包括带有连接套筒102的保持件101以及联管螺母104，连接管103可滑动地安装在连接套筒102中，中空针可以利用联管螺母104附连于固定件101。为了移液，可以在管103中产生负压或正压。保持件101可以水平和竖直运动。中空针1的连接管7与锥体70一起插入管103中。管103与中空针1一起被推到连接套筒102中直至止挡件8。在中空针1上将联管螺母104从末端2推到直至止挡件8，然后将联管螺母104在连接套筒102上拧紧。

附图标记列表

1中空针

10第一部段

11第二部段

12第三部段

13中空通道

130开口

2末端

20末端

200第一表面

2000第一表面角度

201第二表面

2010第二表面角度

202第三表面

203第一刃

204第二刃

205第三刃

2050刃角度

3过渡部

30切割刃

31第一侧面

310第一角度

32第二侧面

320第二角度

4凹陷部

5内管

6外管

7连接管

70锥体

8止挡件

9剖视图

90第一部段

91第二部段

92第三部段

93第四部段

94第五部段

100移液器

101保持件

102连接部

103管

104联管螺母

l纵向轴线