专利名称：一种用于吸取和分配液体试样的吸管的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸管，尤其是涉及可调节吸管，该可调节吸管具有改进的止动器结构，用于不同长度的试样吸取和分配冲程。
背景技术：
吸管用于传送具有精确测量容积的液体试样。在吸入冲程中，活塞组件首先向下运动进入吸管本体，然后向上运动，以便将试样吸入试样接收区，例如一次性的尖端部分。然后，活塞组件再在分配冲程中向下运动，以便从试样接收区分配试样。希望活塞在分配冲程中沿向下方向的运动行程大于吸入冲程，这样，所形成的超程必然使全部试样排出。
美国专利3,827,305公开了一种吸管，该吸管在很多方面是现有技术的典型形式。主弹簧沿向上的方向偏压活塞，当使活塞向下运动时，用户要克服该弹簧的力。超程弹簧将下部止动器偏压至正常位置，在该位置处，该下部止动器限制了活塞在吸入和吸取冲程中的向下运动行程。在排出或分配冲程中，用户通过克服超程弹簧以及主弹簧的力，从而迫使活塞超程运动，这样，下部止动器从其正常位置向下运动。
这种已知的下部止动器结构需要技巧和力量。在吸取冲程中，用户必须使活塞向下运动一直到下部止动器，以保证吸入全部试样。但是用户不能使活塞超过它与下部止动器的最初接触位置，否则吸入的试样将太多。因此用户必须通过感觉来发现吸取冲程的正确下行界限。
通常，超程弹簧比主弹簧更强。较硬的超程弹簧有助于用户发现活塞与下部止动器的接触，而不会在吸取冲程中使下部止动器移动。在吸管中，超程弹簧起到向底部密封件施加力的附加作用，较硬的弹簧也能增加密封效果。采用较强的超程弹簧需要用户在分配冲程中施加相对较大的力，以便克服超程弹簧的力，并使下部止动器移动。
美国专利3,506,164、3,766,784和4,435,989公开了一种吸管，该吸管有指示机构，该指示机构有响应活塞运动的可旋转部件，该可旋转部件用于以间隔开的下部止动器交替限制向下的运动，从而获得分别相对较短和较长的吸取和分配冲程。该交替作用是自动进行的，除了进行反复和纯粹的轴向活塞操作外，不需要用户输入。尽管这些装置不需要用户克服较大的弹簧力以便进行超程运动，但是它们令人讨厌的复杂、昂贵和脆弱。此外，由内部机构自动对吸取或分配冲程进行交替选择可能无意中导致冲程互换，并引起错误。
美国专利4,117,728公开了一种吸管，该吸管有可配合的柱塞和壳体肩部装置，以便调节吸管柱塞和壳体的相对运动，从而能顺序和分开地吸取不同液体、使该液体混合和分配该混合液体。该吸管并没有提供使分配冲程实质上长于吸取冲程的机构。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种可调节吸管，该可调节吸管有改进的下部止动器装置，用于提供不同长度的试样吸取和分配冲程。本发明的其它目的是提供一种吸管，其中，操作人员在增加分配冲程的长度时不需要很高的技巧或很大力量；提供一种吸管，其中，拇指按钮设置成便于使柱塞组件旋转以交替改变对应于不同的柱塞吸取和排出冲程的位置的形状；提供一种吸管，该吸管使用户能看出该机构提供的是吸取冲程还是排出冲程；提供一种吸管，该吸管有在吸取和分配冲程底部的、确实可靠的止动器；提供一种吸管，该吸管使用户在执行吸取和分配操作时不需要压缩较沉重的弹簧或压缩多个弹簧；提供一种吸管，其中，不需要用户单独重复拇指运动；以及提供一种改进的吸管，其克服了已知的可调节吸管的缺点。
简单地说，根据本发明，提供了一种用于吸取和分配液体试样的吸管，所述吸管包括一个具有纵向轴线的细长本体，所述本体具有上面手柄部分和下面本体部分，所述本体的所述上面手柄部分确定了一个与所述下面本体部分连通的柱体；一柱塞组件，该柱塞组件可在所述本体内轴向运动；所述柱塞组件包括一活塞，该活塞可以在所述柱体中离开所述下面本体部分轴向运动，以便吸取液体试样，以及朝着所述下面本体部分轴向运动，以便分配液体试样；一上部止动器，该上部止动器与所述柱塞组件啮合，并限定一上部位置；一止动器结构，该止动器结构固定在所述本体上，并包括第一和第二下部柱塞止动器，该第一和第二下部柱塞止动器可与所述柱塞组件啮合；所述第一和第二下部柱塞止动器相对于所述轴线轴向和周向间隔开，其中该第一下部柱塞止动器较接近所述上部位置；一柱塞弹簧，该柱塞弹簧连接于所述本体和所述柱塞组件之间，并将所述柱塞组件向上朝着所述上部位置偏压；所述柱塞组件包括一个轴向延伸的柱塞杆，用于使所述柱塞组件向下朝着其中一个所述下部柱塞止动器运动；所述柱塞组件包括一个径向延伸和可旋转地安装的止动器啮合部分，所述止动器啮合部分可沿第一方向旋转，用于与所述第一下部柱塞止动器啮合，从而确定一个较短的所述柱塞组件的吸取冲程，且所述止动器啮合部分可沿第二方向旋转，用于与所述第二下部柱塞止动器啮合，从而确定一个较长的所述柱塞组件的分配冲程，其中，所述第二方向与所述第一方向相反。
通过下面对附图所示的本发明优选实施例的详细说明，可以更好地了解本发明以及上述和其它目的和优点，附图中图1是实现本发明的吸管的等距视图；图2是图1的吸管的正视图；图3是图1的吸管的顶视图；图4是沿图2中的线4-4的吸管的剖面图；图5是吸管的某些部件的分解正视图；图6是吸管的柱塞杆和引导衬套的分解等距视图；以及图7是与图4的一部分相对应的、吸管的局部放大剖面图。
具体实施例方式
下面将参考附图，图中表示了根据本发明原理构成的可调节吸管，总体以参考标号10表示。总体上，该吸管10包括一个细长本体12和一个可在该本体内轴向运动的柱塞组件14。该本体12包括一上面手柄部分16和一下面本体部分18。该柱塞组件14被柱塞弹簧20向上偏压(图5和7)，并通过拇指按钮22向下运动。可拆卸和一次性的尖端24(图4)由下面本体部分18通过摩擦安装。用户将该柱塞组件14压低至第一下部止动器位置，再将该尖端24置于液体试样材料容器中。然后，用户通过柱塞弹簧20使柱塞组件14升高，以便将液体试样吸入该尖端24内。然后，用户再次压低该柱塞组件14，这次将压低至比第一止动器位置更低的第二止动器位置。这时将分配该液体试样，且因为第二止动器位置低于第一止动器位置，因此分配冲程比吸取冲程更长。这样形成的超程提供了在试样分配之后的空气流，并保证使试样完全分配。使用后，该尖端24通常卸下，并更换成新的尖端24。
手柄部分16形成为它能舒适地与用户的手配合的形状。唇缘26从该手柄部分16的顶端前部向前延伸。该唇缘26包括一个向下倾斜的表面28，该表面28环绕用户的食指。当用户按压该拇指按钮22时，唇缘26向用户的食指施加作用力。该向下倾斜的表面28使得用户易于握住和控制该吸管10，并能将该吸管单独挂在手指上。
下面本体部分18通过螺母30安装在手柄部分16的下端。该螺母30使引导衬套32留在手柄部分16内。引导衬套32的肩部34与密封加载弹簧36的上端啮合。密封加载弹簧36的下端压靠在柱体衬套38上，该柱体衬套38可滑动地支承于下面本体部分18内。柱体衬套38的下端与密封组件40啮合，该密封组件40包括一O形环密封件42和一个有凸缘的密封件支承垫圈44。该O形环密封件被由抵靠下面本体部分18的锥形壁部分46的密封加载弹簧36所提供的恒定弹簧力加载，从而使该下面本体部分18的内部气密密封。
柱塞组件14包括一柱塞杆48，该柱塞杆48的上端从手柄部分16上面伸出。拇指按钮22通过固定螺钉50(图4)固定在柱塞杆48的顶端。止动器啮合销52固定在该柱塞杆48的下端中，并作为径向延伸的止动器啮合部件。该柱塞杆48的底端与间隔轴54的顶端啮合，而该间隔轴54的底部与柱塞活塞56配合，该柱塞活塞56可在柱体衬套38内轴向滑动。柱塞活塞56在该柱体衬套38中的向上运动会减小该尖端24中的压力。该减小的压力用于吸取液体试样。柱塞活塞56在该柱体衬套38中的向下运动会增大该尖端24中的压力。该增大的压力用于分配液体试样。
试样量可通过轴向定位上部止动器部件58来调节，该上部止动器部件58包括一螺纹杆部分60，该螺纹杆部分60处在一固定的、带螺纹体的螺帽部分62内。柱塞组件14的向上运动通过柱塞杆48的朝上的肩部48A(图6)与形成于止动器部件58上的止动器表面63(图4)的抵靠啮合而受到限制。在图4和7中可以看见上部止动器部件58的最上面部分。在该位置，将吸取最大量的液体试样。可以将该上部止动器部件58向下运动，以便选择较小调节量的试样。
试样量调节环64包括在手柄部分16端部上面的滚花凸缘66。试样量调节环64的衬套部分68装于手柄部分16的上端内，并通过键固定，用于相对上部止动器部件58的头部70进行轴向滑动和同时进行旋转。该头部70包括可滑动地支承柱塞杆48的轴颈72。该衬套部分68稍微倾斜，且在其所示的最低位置处被楔入和锁定在手柄部分16内的一固定位置中。为了改变试样量，用户轴向提高滚花凸缘66，从而释放试样量调节环64以便旋转。然后，用户转动滚花凸缘66从而使试样量调节环64旋转。因为试样量调节环64通过键固定到上部止动器部件58上，因此止动器部件58也旋转。该螺纹杆60在螺母62内转动，上部止动器部件轴向运动至确定所希望试样量的位置处。该试样量调节环64的结构和操作的进一步说明可以参考美国专利5,650,124，该文献被本文参引。
显示装置72向用户提供所选试样量的指示。该显示装置包括三个带有数字标记74的环，即一个个位环76、一个十位环78和一个百位环80。通过设置在手柄部分16中的窗口82可以看见该标记74。个位环76通过键固定而与上部止动器部件58一起旋转，而环76、78和80通过驱动组件84互连，这样，试样量的指示呈现在窗口82中。
总体以86表示的尖端顶推机构用于在每次完成试样传送操作后除去该一次性尖端24。尖端顶推机构86包括顶推器部件88，该顶推器部件88安装成能在该下面本体部分18上轴向运动。螺纹杆90使该顶推器部件88的顶部与可轴向运动且通常为U形的驱动部件92相连，该驱动部件92安装在本体12的手柄部分16内。底部衬套93至少部分环绕下面本体部分18的下面部分，该下面部分与安装于基座(图4)上的尖端24的上边缘相邻。驱动部件92有间隔开的分离臂94和96，该分离臂94和96终止于靠近手柄部分16顶部的间隔开位置处。枢轴销98通过手柄部分16的唇缘26安装，并可枢轴转动地支承驱动杆100，该驱动杆100包括一对位于枢轴销98相对侧的相似按钮部分102。臂94和96的上部在枢轴销98的相对侧紧靠在驱动杆100的下面。
为了将尖端24从下面本体部分18上推出，用户按压一个按钮部分102。驱动杆100枢轴转动，并推动一个臂94或96，从而使得驱动部件92轴向向下运动。该驱动部件92再将顶推器部件88向下压，且衬套93的下部边缘与尖端24的上部边缘配合，从而使该尖端24脱开与下面本体部分18的摩擦啮合。摩擦保持力的突然释放使得该尖端24快速离开基座26。与用户轴向按压安装于驱动杆端部的按钮的机构相比，驱动杆100具有机械优点。其优点是使得顶推力增大，尤其是当尖端24通过摩擦紧密保持就位时。
按钮部分102位于柱塞杆的相对侧，这使得用户能够很容易和很自然地通过拇指施加尖端顶推力。因为驱动杆100包括两个按钮部分102，用户能够通过按压驱动杆100任一端的按钮部分102来操作尖端顶推机构86。该结构能适应右手和左手用户，也使用户可以选择更舒适的一侧来进行操作，或者改变尖端顶推动作，从而降低疲劳程度。除上面所述，对该尖端顶推器机构86的进一步说明可参考待审的美国专利申请No.09/373488，其便于理解本发明，该美国专利申请的提交日为1999年8月12日，该文献被本文参引。
根据本发明，引导衬套32包括轴向和周向都彼此间隔开的第一和第二下部柱塞止动器104和106。尤其是，在引导衬套32的壁中提供有一对类似的引导狭槽108。该引导狭槽108相对于吸管10和柱塞组件14的中心纵向轴对称。各引导狭槽108限定了在引导狭槽108底部的阶形位置处的第一和第二下端柱塞止动器104和106。第一下部柱塞止动器104位于上面，并在第二下部柱塞止动器106的侧面。
止动器啮合销52伸出到柱塞杆48的两侧，并装于两引导狭槽108内。当包括柱塞杆48和所述销52的柱塞组件14向下运动时，它的向下运动由于该销52与第一下部柱塞止动器104或与第二下部柱塞止动器106的啮合而被限制。柱塞杆48能够绕其轴线旋转，该旋转的量由于止动器啮合销52与引导狭槽108的侧壁110啮合而被限制。因此，销52总是与第一下部柱塞止动器104或与第二下部柱塞止动器106对齐。该第一下部柱塞止动器104用于提供相对较短的轴向冲程，用于将液体试样吸入尖端24中，该第二下部柱塞止动器106用于提供相对较长的轴向冲程，用于将液体试样从该尖端24中分配出。
拇指按钮22有特别的非圆形形状，以便使用户能够方便可靠地对柱塞组件14的吸取冲程或分配冲程进行选择。拇指按钮22相对于与柱塞组件14的轴线一致的前后平面对称，并包括一对位于柱塞杆48和柱塞组件轴线的相对侧的相似凸耳112和114。用户在吸取冲程和分配冲程中分别向下按压凸耳112和114。当按压拇指按钮22时，凸耳112和114以及柱塞杆轴线之间的径向距离导致形成绕该轴线的力矩。因此，当用户向下按压凸耳112或114以便使柱塞组件14向下运动时，用户的拇指也同时将旋转力施加在了柱塞组件上。在凸耳112和114上有用于吸取的标记“ASP”和用于分配的标记“DIS”，以便有助于用户选择吸取冲程或分配冲程。
当按压凸耳112时，顺时针力矩施加在柱塞组件14上，止动器啮合销52与第一下部柱塞止动器104对齐。因此，当向下按压按钮拇指22时，所述销52与第一下部柱塞止动器104啮合，从而提供相对较短的吸取轴向冲程长度。相反，当按压凸耳114时，逆时针力矩施加在柱塞组件14上，止动器啮合销52与第二下部柱塞止动器106对齐，因此，当向下按压拇指按钮22时，销52与第二下部柱塞止动器106啮合，从而提供相对较长的分配轴向冲程长度。为了更有助于用户选择所希望的冲程，在手柄部分16中可以提供有窗口116，以便能看见止动器啮合销52和一个引导狭槽108。这使得用户能够立即知道该机构的特性和功能，以便交替进行吸取冲程和分配冲程。
因为有凸耳112和114以及在该凸耳上有标记，且有窗口116，因此用户显然能很容易地了解吸管10在实现吸取和分配冲程中的操作。因此，用户所需的培训和技巧水平降低。第一和第二部分柱塞止动器104和106提供了对于吸取冲程和分配冲程的确实、可靠和易于检测的限制，并不需要用户检测例如由不同弹簧力提供的更细微的限制。用户不需要在分配冲程中克服相对较大的弹簧力，这减小了用户的疲劳程度，且使吸管10的操作非常平稳。此外，因为密封加载弹簧36并没有受到轴向柱塞运动的压缩，这适于优化密封效果，且密封件42不会受到过大应力。因为用户拇指的运动和位置在吸取冲程和分配冲程中不同，因此能减少疲劳。
尽管已经参考图示的发明实施例对本发明进行了详细说明，但是，这些详细情况并不用于限定由附属的权利要求限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于吸取和分配试样的取样吸管，包括具有纵向轴线的取样吸管本体；可在所述本体内移动的柱塞组件，该柱塞组件包括柱塞杆和可移动地安装的活塞，该活塞具有固定的止动器啮合销；以及固定在所述本体上的第一和第二下部柱塞止动器，该第一和第二下部柱塞止动器可以与所述柱塞组件啮合；其中，所述止动器啮合销可以在第一方向上旋转，以与所述第一下部柱塞止动器啮合，以及可以在相反的方向上旋转，以与所述第二下部柱塞止动器啮合。
2.如权利要求1所述的取样吸管，其中，所述固定的止动器啮合销是横向销。
3.如权利要求1所述的取样吸管，其中，所述止动器啮合销自所述柱塞杆径向地延伸，该柱塞杆安装成用于相对于所述本体进行轴向和旋转运动。
4.如权利要求1所述的取样吸管，其中，还包括安装在所述柱塞杆的端部上的拇指按钮，用于径向移动所述柱塞杆和沿所述第一方向和相反的方向旋转所述柱塞杆。
5.如权利要求4所述的取样吸管，其中，使用定位螺丝安装所述拇指按钮。
6.如权利要求4所述的取样吸管，其中，所述拇指按钮为非圆形，并且包括第一和第二凸耳，该第一和第二凸耳设置在所述轴线的相对侧，用于选择所述柱塞杆的旋转方向。
7.如权利要求6所述的取样吸管，其中，所述拇指按钮的凸耳被标示出。
8.根据权利要求1所述的吸管，还包括引导衬套，该引导衬套安装在所述本体内，并环绕所述柱塞杆；以及引导狭槽，该引导狭槽位于所述引导衬套内，其容纳和限制所述止动器啮合部分，所述引导狭槽具有阶形底部，该阶形底部限定了所述第一和第二下部柱塞止动器。
9.如权利要求8所述的取样吸管，其中，还包括与所述引导衬套接触的密封弹簧，该密封弹簧不被轴向的柱塞运动压缩。
10.如权利要求8所述的取样吸管，其中，所述引导衬套包括一对相对于所述轴线对称的引导狭槽。
11.如权利要求1所述的取样吸管，其中，所述本体包括一窗口，该窗口暴露出所述第一和第二下部柱塞止动器以及所述止动器啮合销。
12.如权利要求1所述的取样吸管，还包括一上部止动器，其可与所述柱塞组件啮合并限定了一上部位置。
13.如权利要求12所述的取样吸管，其中，所述可移动地安装的活塞在柱塞组件中朝向上部止动器轴向地运动，以用于吸取冲程，以及离开上部止动器轴向地运动，以用于分配冲程。
14.如权利要求12所述的取样吸管，还包括一上部止动器部件，该上部止动器部件由所述本体承载，并限定了所述上部止动器，所述上部止动器部件可进行轴向调节，从而移动所述上部止动器，并同时改变所述吸取冲程和所述分配冲程。
全文摘要
一种用于吸取和分配液体试样的吸管10，包括本体12，该本体装有一柱塞组件14，该柱塞组件14包括一拇指按钮22，该拇指按钮22可在交替改变的相对较短的试样吸取冲程和相对较长的试样分配冲程中轴向运动。在引导衬套32中的引导狭槽108容纳止动器啮合销52，该止动器啮合销52装在柱塞杆48上，该狭槽108确定了两个轴向和周向间隔开的下部柱塞止动器104、106，用于吸取冲程和分配冲程。拇指按钮22包括偏心的凸耳112、114，当由用户按压时，该凸耳112、114向柱塞杆48施加旋转力矩。
文档编号G01F11/02GK1669657SQ20051000681
公开日2005年9月21日 申请日期2000年12月5日 优先权日1999年12月8日
发明者沃伦·E·吉尔森 申请人:吉尔森公司