CN111386153A - 保持采样移液管的容积调节螺杆的位置的卡爪离合器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保持移液系统的容积调节螺杆(14)的位置的卡爪离合器系统(32)，该系统(32)包括：第一齿轮(34)，包括第一齿(40)；第二齿轮(36)，包括第二齿(46)；弹性复位装置(38)，所述弹性复位装置(38)能够使第一轮和第二轮(34，36)彼此抵靠，第二轮(36)的第二齿(46)形成N个同心环形排(58a，58b)，并且第二轮(36)具有至少一个齿重叠区域，其中第二齿的N个环形排(58a，58b)分别具有在径向方向上彼此交叠的N个交叠扇区(66a，66b)，并且齿(46)在其中成角度地偏移。

Description

保持采样移液管的容积调节螺杆的位置的卡爪离合器系统

技术领域

本发明涉及移液系统领域，诸如被称为机器人的自动移液系统，或者者更优选地也称为实验室移液管的单通道或者多通道收集移液管，或者者甚至是用于收集校准的液体和将其引入容器中的空气置换液体转移移液管。无论是手动、电动还是混合式移液管，在液体收集和分配操作期间都应由操作员用手握持。

本发明更具体地涉及被实施为调节要收集的液体容积的装置。

背景技术

在常规的移液管上，设置了用于调节要收集的容积的螺杆，该螺杆由移液管的控制旋钮经由将该旋钮连接到容积调节螺杆的控制杆可旋转地控制。

当移液管包括设计为显示非常准确的容积值的计数器(例如四位数的计数器)时，将移液管调节为给定值有时可能会难以把握。实际上，计数器的最后一位通常与滚轮相关联，滚轮的旋转速度可能比由操作员致动的移液管控制旋钮的旋转速度更快，导致难以达到期望的准确值。

为了解决这个问题，可以设想在该螺杆的不同位置处都邻接用于保持容积调节螺杆的系统。但是，为了能够将调节螺杆精确地保持在与计数器提供的不同容积值一样多的位置上，有必要设计具有受限制的尺寸同时具有极其复杂的几何形状的零件。这种限制意味着困难的制造过程，甚至超出了所需零件的可行性极限。

发明内容

为了至少部分地克服这些缺点，本发明的一个目的首先是提供一种用于保持移液系统的容积调节螺杆的位置的环形卡爪系统，其特征在于，所述环形卡爪系统)包括：

-第一齿轮，包括第一齿；

-第二齿轮，包括第二齿，所述第一齿轮是相对于所述移液系统的固定部件可旋转地固定的锁定轮，并且所述第二齿轮与所述调节螺杆可旋转地成一体，或者反之亦然；

-弹性复位装置，所述弹性复位装置能够使所述第一轮和所述第二轮彼此抵靠，以使所述第一齿与所述第二齿配合，

所述第二轮的所述第二齿形成N个同心环形排，N是大于或等于2的整数，并且每排可能是不连续的，

所述第二轮具有至少一个齿重叠区域，其中第二齿的N个环形排分别具有沿所述第二轮的径向方向彼此重叠的N个重叠扇区，

所述N个重叠扇区的所述第二齿彼此成角度地偏移，使得所述第一齿轮的所述第一齿中的至少一个可以相对于所述第二齿轮处于多个相对位置，所述第一齿中的每一个与所述N个扇区之一的第二齿之一接触，并且与这些N个扇区中的另一个的第二齿之一接触。

因此，本发明的特征在于使用环形卡爪机构将容积调节螺杆保持/锁定在不同位置。这些不同位置的数量可能非常大，并且实际上不会引发先前讨论的制造问题。实际上，通过为第二齿轮设置多个第二齿的同心环形排，并且通过在每个重叠区域内对这些齿进行角度偏移，可以将调节螺杆保持在许多位置，而不会面临这些齿的可行性问题。换而言之，与仅在第二轮上设置单个环形排齿的解决方案相比，本发明被证明是特别有独创性的。实际上，为了达到与本发明相同数量的保持位置，该第二轮应该由此在单排内具有非常小的尺寸的齿，这可能很难制造。

本发明优选具有以下任选特征中的至少一项，单独或者组合使用。

所述第二齿轮的N个重叠扇区中的每一个在其第二齿之间具有相同的节距P，并且在所述N个扇区中，沿径向方向直接连续的任何两个重叠扇区之间的所述角度偏移的值为P/N。

所述第一齿轮具有第一齿的单个环形排，在所述第一齿之间具有相同的节距P。

整数N优选地等于2，但是在不脱离本发明范围的情况下可以更大。

所述第二轮具有沿周向彼此间隔开的多个齿重叠区域，并且这些重叠区域的数量优选地是大于三。

每个第二齿的环形排具有通过无齿部分沿周向间隔开的带齿部分，并且在所述带齿部分的端部处形成重叠扇区。

本发明的另一个目的是一种移液系统，包括容积调节螺杆以及如上所述的使该容积调节螺杆能够保持该位置的环形卡爪系统。该系统优选地是手动收集移液管，但是本发明适用于上面列出的任何其他移液系统。

优选地，所述第二齿轮与环成为一体，所述环包括容积调节螺杆穿过其中的可旋转的联接装置。

该系统优选地包括四位数的计数器，该计数器包括：

-第一滚轮，指示计数器的第一位数；

-第二滚轮，指示计数器的第二位数；

-第三滚轮，指示计数器的第三位数；和

-第四滚轮，其指示计数器的第四位数，所述第四滚轮由齿轮系统可旋转地驱动，所述齿轮系统由所述容积调节螺杆可旋转地控制。

最后，相对于所述移液系统的固定部件可旋转地固定的所述锁定轮包括径向凸耳，所述径向凸耳可滑动地容纳在所述固定部件的对应纵向凹槽。

本发明的其他优点和特征将在下面的非限制性详细描述中出现。

附图说明

将参考其中的附图进行描述。

-图1表示根据本发明的排气式收集移液管的正视图；

-图2表示根据本发明的优选实施例的在先前附图中所示的移液管的一部分的立体图，该移液管包括用于保持容积调节螺杆的位置的系统；

-图3表示在先前附图中所示的移液管的上部部分的剖视图；

-图4表示在先前附图中所示的移液管装备有计数器的立体图；

-图5表示在先前附图图中所示的计数器的纵向剖视图；

-图6表示在图2所示的保持环卡爪系统的详细立体图；

-图7表示装备有在先前附图中所示的保持环卡爪系统的第一齿轮的立体图；

-图8表示装有在图6中所示的保持环卡爪系统第二齿轮的立体图；

-图9是示出图7和图8中所示的齿轮两者之间的配合的侧视示意图。

具体实施方式

首先参考图1，表示了根据本发明的手动单通道收集移液管1。但是，本发明不限于这种移液管，而是类似地适用于多通道移液管或者任何其他手动、机动或者混合移液系统。

本文中的手动排气式移液管1在上部部分包括形成手柄的主体2，以及在下部部分4包括在其下端处集成的收集锥体保持器尖端(未表示)。设置该尖端以保持锥体，该锥体也称为消耗品并且在完成移液操作后由弹出器系统6将其从尖端弹出。

如图1至图3所示，移液管1包括控制旋钮8，该控制旋钮8被操作者的拇指致动，以便执行不同的移液操作，诸如收集液体并且分配液体。旋钮8安装在控制杆10的顶端，以便在上述移液步骤中沿着移液管的纵向中心轴线12平移地移位。旋钮8可旋转地联接到杆10，并且杆10具有与容积调节螺杆14配合的下端。进行这种配合使得控制杆10的旋转引起螺杆14绕其自身轴线(优选地与移液管的纵向中心轴线12相同)的旋转。

以已知的方式，调节螺杆14的旋转引起其沿轴线12的平移，或者另一部件的平移，以便使容纳在移液管的下部部分4的抽吸室中的活塞轴向移位。正是该活塞的顶部位置的调节使得可以影响移液时随后收集的容积。

图2和图4示出了容积调节螺杆14可旋转地驱动计数器20，该计数器20通过手柄2的窗口7(在图1中标记)显示调节的容积值。本文中该计数器20是四位数的计数器。与包括较少位数的计数器相比，例如相对于仅具有三位数的计数器，这种计数器类型提供了非常高的精确度。

计数器20首先包括齿轮系统，该齿轮系统配备有以轴线12为中心的外齿轮22，该外齿轮22直接由调节螺杆14可旋转地驱动。该驱动例如经由凸耳来进行，该凸耳从轮22向内突出并且容纳在螺杆14的纵向凹槽24中。该轮22与另一个偏心的、外齿的轮26啮合，该轮26本身与设置在计数器的第四滚轮28d上的齿啮合，从而指示调节后的容积的第四位数。在图5中可见的第四滚轮28d相对于控制旋钮高速旋转，例如以五倍的速度旋转。

计数器还包括第一滚轮28a、第二滚轮28b以及第三滚轮28c，分别指示调节后的容积的第一位数、第二位数和第三位数。这些滚轮28a-28d沿着轴线12彼此叠置，并且经由运动传递构件30以已知的方式彼此驱动。

这种计数器20的精确度与本发明的特定系统的实施相关联，一旦将调节螺杆14带到导致期望的容积值的精确位置，就能够保持/锁定调节螺杆14。具有环形卡爪性能的该系统32还使得螺杆14在执行其旋转以改变待收集容积的设定点的过程中能够容易地在不同位置之间移位。事实证明，系统32是特别有利的，因为尽管在移液管的控制旋钮的旋转期间观察到第四滚轮的旋转速度很高，但是它仍可以帮助操作员将容积的最后一位准确地调节到期望值。因此，容积调节的人体工学得到极大的改善。

在图2、图3和图6中可见的位置保持系统32总体上包括与第一齿轮34和压缩弹簧38，第一齿轮34与第二齿轮36配合，压缩弹簧38使以轴线12为中心的同轴齿轮34、36两者彼此抵靠。

第一轮34，即位于移液管上较高位置的轮，其包括轴向向下延伸的第一齿40。该轮34经由沿径向间隔开并且从该轮向外突出的径向凸耳42相对于手柄2可旋转地固定。每个凸耳42可滑动地容纳在手柄2的内表面的纵向凹槽44中，如在图3中描绘了其中的一个。第一轮34因此保持可旋转地固定在手柄2中，但是可在手柄2内沿着轴线12平移地运动。

在第一轮34(也称为锁定轮)下方，第二轮36包括第二齿46，其轴向向上延伸。第二轮36由环48或者柄承载，环48或者柄的底端包括可旋转的联接装置50，调节螺杆14穿过该联接装置50。装置50通过形状配合，例如通过存在平坦的或者类似的元件，确保与螺杆14可旋转地联接。轮36因此保持由调节螺杆14可旋转地驱动，并且保持可平移地固定。后一个特征是通过使环48抵靠固定在手柄2内部的底部止挡件54上，和/或通过将轮36抵靠在该手柄的内部肩部57上而实现的。

弹簧38经由容纳在该轮的上喉部中的弹簧底端继而向第一轮34的上部部分施加压力。因此，由弹簧38产生的轴向力使第一轮34向下移位并且压在保持平移地固定的第二轮36上，从而导致在第一齿40与第二齿46之间的配合。

这些齿的布置对于本发明是特定的，并且将参考图7至图9进行描述。

首先关于第一轮34，其第一轴向齿40布置在单个环形排56内，该单个环形排56以轴线12为中心并且优选地连续360°。齿40的数量可以例如为五十个的数量级，其中在相同的齿40之间设置有规则的节距P。

第二轮36进而包括两个环形排或者更多的排。然而，在所描述的优选实施例中，该数目被设定为以轴线12为中心的两个同心环形排58a、58b。

对应于外部排的第一排58a是不连续的。这意味着其由带齿部分60a形成，每个带齿部分60a对应于设置有齿46的圆弧。这些带齿部分60a优选地在周向上规则地彼此间隔开。在它们之间，设置有与凹入部分相对应的无齿部分62a。举例来说，第一环形排58a包括每个大约十个齿的四个带齿部分60a，以及四个具有与带齿部分60a基本相同的角度范围的无齿部分62a。

类似地，对应于内部排的第二排58b是不连续的。这意味着其由带齿的部分60b形成，每个带齿的部分对应于设有齿46的圆弧。这些带齿的部分60b优选地在周向上彼此规则地间隔开。在它们之间，设置有与凹入部分相对应的无齿部分62b。举例来说，第二环形排58b包括每个大约十个齿的四个带齿部分60b，以及四个具有与带齿部分60b基本相同的角度范围的无齿部分62b。

如图8中可见，带齿部分60a、60b以相位偏移的方式布置，使得每个带齿部分60a基本上径向地面向第二排58b的无齿部分62b，并且每个带齿部分60b基本上径向面对第一排58a的无齿部分62a。

每个带齿部分60a、60b的齿46之间的节距与第一轮34的齿40的节距P相同。

在这些带齿部分60a、60b的沿径向方向55部分地彼此重叠的端部处，形成了齿重叠区域，这些区域在图8中以64表示。

每个重叠区域64由对应于带齿部分60a之一的一端的重叠扇区66a以及由对应于带齿部分60b之一的一端的重叠扇区66b形成。因此，扇区66a、66b两者彼此径向面对，以形成在此设置的彼此规则地间隔开的八个重叠区域64之一。每个扇区66a、66b的齿数例如在两个到五个之间。

在每个重叠区域64内，扇区66a的齿46相对于扇区66b的齿46偏移半个节距P/2。因此，与第二轮36的重叠区域64之一配合的每个第一齿40一方面与该区域的扇区66a的齿46之一接触，并且在另一方面，与该相同重叠区域64的扇区66b的齿46之一接触。该特征已经在图9中以及在图8的底部示意性地表示，示出了与沿周向方向的两个直接连续的齿46接触并且分别属于扇区66a、66b的第一齿40。

为此，每个第一齿40的径向长度例如基本上是每个第二齿46的径向长度的两倍，这使得两个接触表面70a、70b能够设定在第一齿40与在重叠区域64内的两个直接连续的齿46之间。在这一方面，应当注意，在图8的底部可见的这些表面70a、70b布置在齿46的上部部分上。其原因是在扇区66a、66b两者的齿46之间所提供的相位偏移，这导致第一齿40没有完全穿透在第二齿46之间形成的槽。

在操作中，当操作者经由控制旋钮8调节期望的容积时，他/她驱动螺杆14，这进而使第二轮36同时旋转。在其下限与上限之间的容积调节通常需要转动几圈控制旋钮。在第二轮36的旋转运动期间，第二运动齿46在第一齿40上施加力，该力趋于将第一轮34轴向向上推回，然后在弹簧38的反作用下再次迫使第一轮34向下返回。当从一个齿切换到另一个时，观察到了第一锁定轮34的这种轴向往复运动，并且它使系统32能够将螺杆14引导到非常多的位置上。这有利于准确调节期望的容积。特别地，在每个重叠区域64内，相同的第一齿40相对于轮46的可能位置的数量基本上对应于形成该区域64的每个重叠扇区66a、66b中的第二齿46的数量的两倍。出于说明的目的，应当注意，在调节螺杆14的360°旋转期间，由于在第一齿40与第二齿46之间总是有不同的配合，因此其可以被引导到大约十个不同的角度位置，这些位置中的每个位置都是稳定且准确的。

有利地，在不影响齿轮34、36的制造容易程度的情况下提高了容积调节的精确度。例如，这可以例如通过注塑成型制成，同时保持令人满意的齿的质量。

当然，本领域技术人员可以提供对上文仅通过非限制性示例的方式描述的本发明的各种修改，并且本发明的范围由所附权利要求限定。例如，可以进行修改以将多个环形排放置在第一齿轮上而不放置在第二齿轮上，第二环形齿轮由此仅具有一排环形齿。

Claims (10)

1.一种用于保持移液系统(1)的容积调节螺杆(14)的位置的环形卡爪系统(32)，其特征在于，所述环形卡爪系统(32)包括：

-第一齿轮(34)，包括第一齿(40)；

-第二齿轮(36)，包括第二齿(46)，所述第一齿轮(34)是相对于所述移液系统的固定部件(2)可旋转地固定的锁定轮，并且所述第二齿轮(36)与所述调节螺杆(14)可旋转地成一体，或者反之亦然；

-弹性复位装置(38)，所述弹性复位装置(38)能够使所述第一轮和所述第二轮(34，36)彼此抵靠，以使所述第一齿(40)与所述第二齿(46)配合；

所述第二轮(36)的所述第二齿(46)形成N个同心环形排(58a，58b)，N是大于或等于2的整数，并且每个排是不连续的；

所述第二轮(36)具有至少一个齿重叠区域(64)，其中第二齿的N个环形排(58a，58b)分别具有沿所述第二轮的径向方向(55)彼此重叠的N个重叠扇区(66a，66b)，

所述N个重叠扇区的所述第二齿(46)彼此成角度地偏移，使得所述第一齿轮(34)的所述第一齿(40)中的至少一个可以相对于所述第二齿轮(36)处于多个相对位置，所述第一齿(40)中的每一个与所述N个扇区(66a)中的一个扇区的第二齿(46)中的一个接触，并且与N个扇区(66b)中的另一个扇区的第二齿(46)中的一个接触。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二齿轮(36)的N个重叠扇区(66a，66b)中的每一个在其第二齿(46)之间具有相同的节距P，并且在所述N个扇区中，沿径向方向(55)直接连续的任何两个重叠扇区(66a，66b)之间的角度偏移的值为P/N。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一齿轮(34)具有第一齿(40)的单个环形排(56)，在所述第一齿之间具有相同的节距P。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，整数N等于2。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二轮(36)具有沿周向彼此间隔开的多个齿重叠区域(64)，并且重叠区域(64)的数量优选地大于3。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，每个第二齿的环形排(58a，58b)具有由无齿部分(62a，62b)沿周向间隔开的带齿部分(60a、60b)，并且在所述带齿部分(60a、60b)的端部处形成重叠扇区(64)。

7.一种移液系统(1)，包括容积调节螺杆(14)以及根据前述权利要求中任一项所述的用于保持所述容积调节螺杆的位置的环形卡爪系统(32)。

8.根据权利要求7所述的移液系统，其特征在于，所述第二齿轮(36)与环(48)成为一体，所述环包括容积调节螺杆(14)穿过其中的可旋转的联接装置(50)。

9.根据权利要求7或8所述的移液系统，其特征在于，所述移液系统包括四位计数器(20)，所述计数器包括：

-第一滚轮(28a)，指示所述计数器的第一位数；

-第二滚轮(28b)，指示所述计数器的第二位数；

-第三滚轮(28c)，指示所述计数器的第三位数；和

-第四滚轮(28d)，指示所述计数器的第四位数，所述第四滚轮由齿轮系统(22，26)可旋转地驱动，所述齿轮系统(22，26)由所述容积调节螺杆(14)可旋转地控制。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的移液系统，其特征在于，相对于所述移液系统的固定部件(2)可旋转地固定的所述锁定轮(34)包括径向凸耳(42)，所述径向凸耳(42)可滑动地容纳在所述固定部件(2)的对应纵向凹槽(44)。

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