CN1300239A - 改良的电池供电式微处理器控制的手持型电子吸量管 - Google Patents

Abstract

一种电池供电式,微处理器控制的便携式电子吸量管,包括一可手持型外壳,该外壳是支撑一电池,一线性致动器是用于在长度方向驱动一活塞于一圆筒中以自一吸量管尖端吸取以及配施流体,该吸量管尖端是从该外壳延伸,以及一控制电路用于该线性致动器。该线性致动器是由该电池供电并且包括具有电流接收绕组的步进马达,用于电磁驱动一转子以分授长度方向的运动给该活塞。该控制电路包括(i)一使用者可控制的微处理器,由该电池供电,并且是编程以产生用于该步进马达的驱动信号,(ii)一显示器,由该外壳支撑,并且是电气连接至该微处理器,(iii)使用者可致动的控制键,由该外壳支撑,并且是电气连接至该微处理器,用于在微处理器的操作的吸量管模式中产生液体拾取容量,液体配施,操作的吸量管速度以及吸量管重置信号,用于控制吸量管的操作以及在显示器上的文数字使用者可读取的显示,(iv)一存储器,具有储存于其中的数据表,并且可由该微处理器存取以及使用以控制吸量管的操作,以及(v)使用者可致动的开关,由该外壳所支撑,用于触发由使用者对于控制键的致动所选择的吸量管操作。

Description

改良的电池供电式微处理器控制的手持型电子吸量管

相关申请案

本案为1999年三月5日提出申请的美国专利申请案序号第——号(备审案目录99R-3)的部分序展案。

发明领域

本发明关于一种吸量管，并且关于电池供电式微处理器控制的手持型电子吸量管，它重量轻并且可由使用者轻易操作延展的时间段。

背景

由于Rainin仪器股份有限公司(本发明的受让人)率先将电池供电式微处理器控制的手持型电子吸量管引入商场，所有的电子吸量管制造商一直希望能提供具有如同手动式吸量管(例如世界闻名的PIPETMAN吸量管，它是由Rainine股份有限公司在美国独家销售超过25年)般的功能感以及操作能力的电子吸量管。明确而言关于这一点，所有电子吸量管制造商的目标一直是开发以及生产重量轻，容易手持，可由使用者运输的电子吸量管，并且可在延展的时间段以多种操作模式操作而不会产生物理应力以及吸量管使用者之前臂以及手的紧张。Rainin仪器公司在1984年推出的EDP电子吸量管以及其后继的模型是针对上述的各个设计标准。跟随着Rainin，其他发展以及制造电子吸量管的公司亦针对同样的标准，而在多年以后，电子吸量管液晶变得较为重量轻一些并且更易为使用者亲近。然而却从未完全达到对于在感觉上以及操作特征上更趋近手动吸量管的电子吸量管的需求。因此，一直需要此种电子吸量管，本发明可满足此项需求。

发明概述

基本上，本发明是满足前述需求，它是通过提供一种电子吸量管，所述电子吸量管重量轻，在使用者的左手或右手皆可舒适持握，并且可由使用者轻易操作以对于不同的使用者选择的样本容积以及操作速度而经由不同的使用者选择的操作模式指示吸量管的微处理器控制的操作。再提供如此一种使用者可亲近的电子吸量管的当中，本发明包括一左右对称的设计，所述设计详细说明于同时申请的美国专利申请案序号第＿＿＿＿号(备审案目录99R-2)，其在此是并入作为参考。基本上，所述设计包括一轴向延长的中空外壳，其具有垂直延伸的纵轴以及垂直延伸并且实质上同轴的上部以及下部。外壳的上部包括一前隔室，它包含一正向面对的文数字显示器邻近外壳顶部。因如此定位，在使用者右手手持或左手手持的吸量管的所有操作模式中，使用者皆可轻易观察所述显示器。除了显示器以外，前隔室是包含多行的正向面对的控制键以及在这些行的控制键之下的多个正向面对的触发器开关。所述显示器，控制键行以及触发器开关是相对于外壳的纵轴而左右对称。此外，外壳的上部包括一后隔室，其是包含可替换式的可充电电池用于供电至包含在外壳中的微处理器以及线性致动器。外壳的下部包括一垂直长形把手，其是与外壳的纵轴同轴。所述把手是具有接连的左右对称并且垂直延伸的前部以及后部以让吸量管的使用者可用右手或是左手抓取。把手的前部是延伸至外壳上部前面并且垂直向下延伸至外壳的下端，并且在一实施例中是内含吸量管尖端放出器(tip ejector)的上部并将它遮蔽。在本设计的较佳实施例中，所述吸量管尖端放出器是具有一拇指致动的按钮，其位于把手的前部的顶上，以及一可垂直移动的尖端放出臂，其是延伸于外壳以下并且是垂直沿着一吸量管尖端装设轴以围绕邻近其下端的轴。因如此构成，所述吸量管尖端放出器是设计用于在尖端放出臂向下移动的时候，从装设轴的下端放出吸量管尖端。此种向下移动是对应于当使用者抓握吸量管的把手时，吸量管使用者施加在按钮的向下拇指力。把手的后部是从前部向后延伸，并且具有一钩子从把手的上端背后向后延伸。所述钩子包括向下弯曲的下表面用于当使用者抓握把手时衔接使用者的食指(或是中指，如果需要的话)的上侧，使用者的拇指可自由地以任何所需的顺序致动左右对称的控制键，触发器开关以及按钮中的任何一个。使用者可自由地完成以上一切同时清楚地观察文数字显示器，其是对应于控制键以及触发器开关的致动。关于此，所述钩子，把手的前部以及后部以及包含按钮和放出臂的吸量管尖端放出器是全部相对于外壳的纵轴而左右对称。因如此安排，本发明的吸量管可由使用者轻易并且舒适地抓取在他或她的左手或右手中，以使用者的食指在把手后面的钩子以下。这使得使用者的拇指可自由地依所需而致动控制键或触发器开关中的任何一个，该等控制键或触发器开关是调整电子吸量管只操作的各种模式以及在吸量管的操作的多种模式期间从之吸取以及配施液体的容量。使用者可舒适地达成以上一切而仅使用最小的拇指力在控制键，触发器开关以及按钮上。因此，本发明的电子吸量管可让使用者长时间使用而不会不当地压迫使用者的拇指，手或是前臂，却可在使用者的控制下，在所有的操作模式中精确而可重复地操作吸量管。

本发明的电子吸量管较佳亦合并有一相当简单的电子控制电路，所述电路可使所述软件控制的微处理器作用为一为控制器，其是产生脉波宽度调变(PWM)驱动信号以用于包括在线性致动器的步进马达的绕组。该等PWM信号是与界定马达的步进率的时钟脉波同步而产生。这使得PWM信号可由为控制器产生而不用需要使用传统电流感测或反馈电路的控制电路。

电子控制电路亦使步进马达的电力需求最小化，从而降低对于电池的电力吸取，所述电池是供电至吸量管。此转而延长吸量管在所需的电池的再充电之间的操作时间。

所述电子控制电路亦提供使用者易于亲近的控制，使得使用者可轻易地在吸量管的各种操作模式之间切换，并且在各个模式中于各种操作速度以及包括周期计数等操作特征之间选择。当通过吸量管使用选择周期计数特征时，使用者是被连续告知吸量管的操作周期。此是使得使用者可中断一连串的吸量管操作而不会失去吸量管的操作的特定周期的期间(tract)。

再者，本发明的吸量管的电子控制电路是从单一来源提供多个吸量管序列的充电。

图式的简单说明

图1是本发明的电子吸量管的较佳实施例的立体图。

图2是图1的吸量管的横截面测试图，其是显示吸量管的内部结构以及其组件部分。

图3包括图3A至图3E，合并以显示本发明的吸量管的电子电路。

图4是PWM驱动信号的时序图，所述PWM驱动信号是施加至场效电晶体(FET)的栅极，所述FET是驱动本发明的电子吸量管的较佳形式的步进马达的线圈。

图4a是显示马达驱动信号的一个脉波宽度调变周期的时序图，所述马达驱动信号是送至用于马达的驱动电路中的二个马达H桥的控制栅极。

图4b包括图4b-1以及图4b-2，其是一数字表，其显示马达驱动脉波宽度调变信号的四个不同的功率范围，其是为马达微步阶位置的函数。

图5是显示用于吸量管的10个操作速度的各速度的各微步阶的脉波宽度调变马达驱动信号重复模态的表。

图6是显示当吸量管从零移至速度10时，马达速度为时间的函数的图表。

图7包括第七a图至第七f图，其是表示对于图6以及图8以图表显示的从零至速度10的加速/速度斜度的马达驱动微步阶脉波宽度调变重复模态的数值的表。

图8是显示当吸量管从零移至速度10时，马达加速度为时间的函数的图表。

图9是显示在通过对大气压力以及液体表面张力效应等等应用校正因数二加以校正之前以及之后的典型吸量管响应的图表，该等因数是储存在存储器中，并且微处理器是响应于吸量管的各个不同的容量设定而加以选择。第九a图至第九f图是显示200个典型校正值的表，该等直是通过图9所示的图表而阐示为对于在一100微升范围的吸量管中的各个容量设定，所述100微升范围的吸量管是用于图9所示的图表中。

图10包括图10A以及图10B，其包括软件流程图，所述流程图是显示本发明的电子吸量管的操作的手动模式。

图11包括图11A以及图11B，其包括软件流程图，所述流程图是显示本发明的吸量管的操作的吸量管模式。

图12是一软件流程图，其是显示在本发明的吸量管的手动，吸量管以及多重模式中，包括于吸量管的操作的模式键例程。

图13是一软件流程图，其是显示在本发明的吸量管的手动，吸量管以及多重模式中，包括于吸量管的操作的重置键例程。

图14是一软件流程图，其是显示在本发明的吸量管的手动，吸量管以及多重模式中，包括于吸量管的操作的箭头键例程。

图15是一软件流程图，其是显示在本发明的吸量管的手动，吸量管以及多重模式中，包括于吸量管的操作的混合键例程。

图16包括图16A以及图16B，其包括软件流程图，所述流程图是显示本发明的吸量管的操作的多重模式。

图17是来自电源的电压的图表，其是为时间的函数，所述电源是用于充电电池，所述电池是供电至包括在本发明的较佳电子吸量管中的微处理器以及步进马达。

图18是来自电源的电流的图表，其是为时间的函数，所述电源是用于充电电池，所述电池是供电至包括在本发明的较佳电子吸量管中的微处理器以及步进马达。

图19是显示对于各种充电阶段的脉波宽度调变工作周期的时序的表，该等充电阶段是用于充电电池，所述电池是供电至包括在本发明的较佳电子吸量管中的微处理器以及步进马达。

图20是显示充电率，开路电池电压，以及电荷容量的图表，其是为通过本发明的吸量管的较佳方法而充电的电池的时间的函数。

图21包括图21a至图21c，其包括一软件流程图，所述流程图是显示本发明的吸量管的电力管理操作的电池充电部分。

图22是显示本发明的二个吸量管，其是连接至一电源以用于电池的依序充电，其中是根据本发明的电池充电例程。

发明的详细说明

显示在图式的图1以及图2中的吸量管10包括一左右对称而重量轻的可手持的电池供电式微处理器控制的电子吸量管。如所示，所述吸量管10包括一轴向延长的中空外壳12，所述外壳具有一垂直延伸的纵轴14。所述外壳12包括垂直延伸并且成实质同轴的上部以及下部16以及18。所述外壳的上部16包括一前隔室20。所述隔室20包含并且支撑一正向面对的文数字显示器22，它是邻近外壳的顶部24。所述显示器是传统设计的LCD显示器。此外，所述前隔室20包含并且支撑多(例如2)行位于显示器下面的正向面对的控制键以及多个正向面对的触发器开关，各是位于紧跟着各行控制键以下。在本发明所示的实施例中，垂直间隔的上控制键26a以及下控制键26b包括第一行的控制键，间隔于外壳12的纵轴14的左边。同样的，垂直间隔的上控制键28a以及下控制键28b包括第二行的控制键，在外壳12的纵轴14的右边，其距离大致相等于控制键26a，26b与所述轴的间隔。再者，一触发器开关30是支撑在所述隔室20中所述轴14的左边而在所述行控制键26a,26b以下，而一触发器开关32是支撑在所述隔室20中所述轴14的右边而在所述行控制键28a,28b以下。事实上，在所示的实施例中，触发器开关30的右侧以及触发器开关32的左侧大致放置在包括纵轴14的垂直平面上。

关于此，本发明的一项重要的特征在于显示器22，该等行控制键26a,26b以及28a,28b以及触发器开关30以及32是相对于外壳12的纵轴14而左右对称，并且如其后将说明者，当使用者将吸量管10抓握在其右手或是左手并且观看显示器22时是接近吸量管使用者的拇指。

除了前隔室20之外，所述外壳12的上部16包括一后隔室34。如所示，所述后隔式34是包含并且支撑一可更换式电池36用于供电至微处理器38以及包括在支撑于外壳12中的线性致动器41中的步进马达40。另一方面，所述外壳12的下部18包括与外隔的纵轴14同轴的把手42。所述把手42包括接连左右对称并且垂直延伸的前部以及后部44和46以让吸量管10的使用者以手抓握。

如所示，把手42的前部44是延伸于外壳14的上部16前。其是垂直向下延伸至外壳12的下端48以内含一吸量管尖端放出器50的上部并且将它遮蔽，所述吸量管尖端放出器50具有位于前部的柄部54的拇指致动按钮52。此外，所述吸量管尖端放出器50包括一可垂直移动的尖端放出器臂56，所述臂是延伸于外壳12以下并且是垂直沿着一吸量管尖端装设轴58，以围绕邻近其下端59的轴。所述吸量管尖端放出器50可为传统式设计以便可包含在广为人知的PIPETMAN吸量管中，或是采用1997年三月25日颁发的美国专利第5614153号中所显示并且说明的形式，所述专利是转让给本发明的受让人并且在此并入作为参考。如在所述专利案中所完整说明者以及相关于PIPETMAN吸量管所广为人之者，吸量管尖端放出器50的功能是响应于由使用者在按钮52上所施加的向下拇指力，从装设轴58放出吸量管尖端，例如尖端60。

如所示，把手42的后部46是从前部44向后延伸，并且包括一钩子62从把手的上端66的背部64向后延伸。所述钩子较佳是具有一向下弯曲的下表面68用以当使用者将把手抓握在他或她的右手或左手中时，衔接吸量管使用者的食指或是中指。此是留下使用者的拇指可自由地以任何所需顺序致动任何一个左右对称并且紧密间隔的控制键(26a,26b；28a,28b)，触发器开关(30,32)以及按钮(52)，同时清楚地观看文数字显示器22，所述显示器是响应于该等控制键以及触发器开关的致动。关于此，所述钩子62，把手42的前部和后部以及包括按钮52和放出器臂54的吸量管尖端放出器50是全部相对于外壳的纵轴14而成左右对称。甚且，应注意的是所述钩子62的下表面的最上部70是在与按钮52的顶部72实质上相同的水平面。此是进一步加强使用者的手在抓握把手42时的定位，以便当需要从吸量管的装设轴放出吸量管尖端时，提供使用者的拇指移动的自由以致动各种紧密间隔的控制键和触发器开关以及按钮。

关于此，在左侧行中的控制键26a包括吸量管模式的操作控制键，而相同行的控制键26b是设计来重置或是修正吸量管的操作，其全部将说明于下。

此外，如所示，在右侧行的控制键中，控制键28a以及28b是控制通过显示器22所显示的数值，其是以下亦将详细说明。举例而言，控制键28a的致动可增加如显示器22上所表示的用于吸量管10的容量设定或是操作速度的设定。另一方面，控制键28b的致动可减小如显示器22上所表示的用于吸量管10的容量设定或是操作速度的设定。

最后，如其后将说明的，在吸量管的操作的「手动模式」中，触发器开关30，32中第一个使用者按压的一个可包括一吸取致动或是拾取触发器开关，而另一个触发器开关可包括配施致动触发器开关。在吸量管操作的所有其他模式中，触发器开关30或32的致动可触发在吸量管操作的使用者选择的模式中下一个编程的步骤。

更明确而言，在本发明的吸量管的较佳实施例中，所述吸量管的内部结构是提供一种吸量管，其在把手42中有重心。这提供一种平衡的吸量管，其既不会顶部重亦不会底部重，并且当使用者放开他或她对把手的抓握时，不会发生不希望有的翻倒，并且取决于钩子42用以支撑所述吸量管。此种平衡的结构是在图2中显示得最为清楚，所述图是显示电子吸量管的内部结构的横截面。

关于此，应注意的是所述显示器22是通过传统的手段加以固定，例如在一盘座76中的上窗口74正下方并且在其之内的保持板，其包括吸量管外壳12的上部16的前面。所述显示器是电器连接至一印刷电路板78，所述印刷电路板是垂直装设于外壳12的上部内以界定前隔室20用于容纳显示器22，控制键(26a,b；28a,b)以及触发器开关30以及32，如所示般。

控制键(26a,b；28a,b)是传统的设计式，并且是通过盘座76中的窗口84中的开口82内的水平管80所支撑，所述盘座是在包含显示器22的上窗口74帧下方。该等管80是可轴向移动，以致当使用者的拇指压在一管的正向暴露端时会移动管的后端以及所承载的传导元件，从而抵住印刷电路板78以致动包装于印刷电路板78上的微处理器38以(ⅰ)改变或是重置吸量管的操作模式，或是(ⅱ)根据使用者选择的操作模式改变欲处理的液体的容量，及/或吸量管的操作速度，(ⅲ)改变显示器22上的对应的文数字显示。明确而言，由显示器22所显示的测定容积的设定以及吸取以及配施的速度表示是通过按键28a以及28b加以控制，并且是反射于通过控制键26a的致动所选择的各种模式中的吸量管操作的修正中，所述控制键26b是「重置」键。

另一方面，触发器开关30,32是在具有微处理器的电路中，并且如同时提出申请的专利申请案中所述，焊接或者连接至所述盘座76，以致其中一个开关的拇指致动会致动吸量管的操作，例如吸取，而另一个触发器开关30,32的拇指致动会致动吸量管的不同的操作，向世界由吸量管配施液体。

此外，如所示者，电池36包含在印刷电路板78与包括在外壳的上部16中的可移动式门85之间之后隔室34中。所述电池36是通过电连接经由连接至印刷电路板78的电路插座而供电至微处理器38以及马达40。所述马达40位于吸量管10的把手42中印刷电路板78下方，并且是通过外壳中的中枢支撑件88上的支撑肋条86加以垂直固定。所述马达40可为传统设计式，并且较佳是一步进马达，其是由所述电池36供电并且由微处理器38控制，其方式在以下详细说明。

如所示，一输出轴89是从所述步进马达40垂直延伸并且是以传统方式连接至一活塞90，以致马达中的转子的转动是产生所述输出轴89的轴向运动以及在吸量管尖端装设轴56中的对应的活塞的轴向装设轴运动。所述吸量管尖端装设轴58是转而通过螺帽91固定至一螺纹轴环92，所述轴环是从把手42的下端轴向延伸。所述活塞90是通过一活塞密封件93，所述活塞密封件是通过负载密封保持件94的弹簧而固定于围绕所述活塞处(为清楚起见，移除所述弹簧)。

还为了清楚起见而加以移除的是图2中所示的吸量管尖端放出器50中的返回弹簧。所述返回弹簧是为在按钮52与放出器臂54之间的杆棒96而延伸，所述按钮以及放出器臂是固定于所述杆棒的相对端。返回弹簧是抵抗按钮52的向下运动，而且在按钮被释放时，所述返回弹簧是推回按钮以及杆棒96至其最上面的位置。

在吸量管10的操作中，马达40的输出轴89的轴项运动是产生在吸量管尖端装设轴56中的活塞90的受控制的轴向运动，以将液体吸引入吸量管尖端60或从之配施液体，所述吸量管尖端是固定在所述轴的下端。在吸量管10的所有操作中，吸量管的使用者将把手42抓握在他或她的右手或左手中，以他或她的食指或中指置于钩子62下面。此是留下使用者的拇指可自由地以他或她所希望的任何顺序操作按钮52，触发器开关30,32及/或控制键26a,b或是28a或是b，同时清楚地观看所述显示器22。相对于吸量管的纵轴14而成左右对称的触发器开关以及控制键是可由使用者的拇指轻易致动而不需会导致对使用者的拇指，手或前臂的压力或扭曲的施力。这使得本发明的电子吸量管可在实验室中由技术人员长时间操作而不会造成使用者的拇指或食指的疲劳或是不欲有的扭曲。

如图3A,3B,3C,3D以及3E所示，该等图式是合并构成图3，用于本发明的吸量管的电子控制电路是大致以数字100显示，并且基本上包括微处理器38(图3D)，具有内部电路102以及包括墙壁电源供应(外部电源)电路104(图3A)的外部电路，电池电力管理以及充电电路106(图3A,3B以及3D)外部重置电路108(图3C),EEPROM存储器电路110(图3B)，参考电压电路112(图3B)，外部模拟-数字(A至D)变换器电路114(图3A,3B以及3D)，LCD显示器22(图3D)，偏压电路116(图3D)以及马达驱动电路118(图3C以及3E)。

如先前所述，控制电路110是从电池36或是外部电源37(图22)推导电力以供电至微处理器38，其是转而控制显示器22以及包括在线性致动器41中的步进马达40的操作。此种控制是响应于使用者对控制键26a,26b；28a,28b(在图3A中是分别表示为「功能开关」SW1,SW2,SW3以及SW4)以及触发器开关30和32(在图3B中分别表示微SW5以及SW6)，该等功能开关以及触发器开关是界定一用于吸量管10的键盘120，如以下将说明者。显示器22以及步进马达40的此种微处理器控制亦是根据编程并且储存入微处理器38中的存储器的数据表，像是图4b-1,4b-2,5,6,7a至7f,8以及19中所示的数据，及/或编程并且储存入图3D中所示的EEPROM存储器电路116的数据表，像是图9以及图9a至图9f中所示的数据。在各种操作的吸量管模式中的微处理器38的操作亦是通过图10A图至图16B以及图21a至21c所示的软件例程以及子例程而加以编程。

关于这些，所述步进马达40包括分别在图3C以及图3E中显示的电流接收绕组A以及B，用于接收来自所述微处理器38以及所述马达驱动电路118的驱动信号以电磁驱动马达的转子以将先前所述的长度方向的运动分授给一柱塞，所述柱塞包括圆筒92(图2)中的活塞90，以吸取流体至吸量管尖端60(图1)以及从吸量管尖端60配施流体。进一步关于此等方面，以及如相关于图4,4a,4b-1,4b-2,图5至7f，以及图17至21c所将更详细说明的，在微处理器38中的软件程序的控制下，柱塞38的长度方向的运动是经由一连串微步阶而在使用者控制的速度。明确而言，所述微处理器38是编程以产生用于步进马达的驱动信号，它是脉波宽度调变(PWM)信号，具有对应步进马达的不同微步阶位置的工作周期其是通过微处理器从储存在微处理器中所包括的内部存储器中的第一数据表所推导而得，并且具有一重复模态，其是通过微处理器从储存于存储器中的第二数据表所推导而得，以决定马达运动的速度。

关于此，所述微处理器38是进一部被编程以致该等PWM驱动信号具有不重叠的相位，从而没有PWM驱动信号的重叠施加至步进马达40的电流接收绕组A以及B。

微处理器

仅作为范例之用，所述微处理器38可包括一单晶片微控制器或微处理器，例如像是Mpd753036 4位元单晶片微控制器，其是由加州圣塔科拉罗的NEC电子股份有限公司所制造，在图3D中表示微U1。

所述处理器可由低至1.8V以及所述至5.5V的电压操作，并且其特征可在16384乘8位元的内部ROM或是PROM,768乘4位元的内部RAM，小于100μA的备用电流以及在6.00MHz小于4.0ma的操作电流。所述微处理器亦具有大量的输入/输出接脚，其是排列成称为端口的群聚。

电子吸量管10的许多功能是通过微处理器38的板上或内部电路102所处理。相关于电子吸量管10操作的最重要的内部电路是讨论如下。

内部电路以及端口

所述微处理器38是设置有内部重置电路。当外部重置电路108(图3C)迫使微处理器的RESET接脚为低态时，或是当一内部监视时钟暂停时，一重置序列开始。此重置序列是触发一延迟。在6.00MHz所述延迟是21.8毫秒。此延迟是当外部重置线被释放并且被带升至Vcc时开始。

所述微处理器38亦具有二个传统的振荡器电路120以及122，称为「主系统时脉」以及「子系统时脉」。所述「主系统时脉」120是一快速振荡器电路，其是在百万赫兹的频率范围中操作。所述振荡器120可在微处理器控制下停止以保存电力。在处理器使主时脉停止之后，在通电的时候或是当主时脉从新开始时，在频率保证会稳定并且处理器开始实际执行指示之前，振荡器120有5.46毫秒的延迟。指示执行时间是取决于用于微处理器的程序所选择的分割比例，其范围可从0.67微秒至10.7微秒。

「子系统时脉」122是慢速时脉，倾向用于电力保存以及时间保留的目的。用于此时脉的晶体是32768Hz。此时脉是总是为致动但是使用极小的电流(4μA)。

除了晶体本身以外，二个小电容器C2,C3以及C4,C5(22pF)对于各振荡器的操作是必须的。甚且，一300K的电阻器R13对于子系统时脉122的操作为必须的。

多个端口对于电子吸量管10是具有特性上的重要性。端口6(P60至P63)以及7(P70至P73)包含可软件控制的拉升电阻器，其是用于自偏压用于控制键以及触发器开关26a,b；28a,b；30以及32(SW1至SW6)的电路。其致动是将相关的微处理器输入短路至地。此外，端口6的接脚60以及61是供电至电压参考，如其后将说明的。

端口5(P50至P53)是开放漏极输出，它可经得住电压提升至13V。这在处理大于Vcc的电压出现时很有帮助，并且如其后将说明的那样是大幅简化在传统双互补MOSFET中的P型通道MOSFET开关的控制，所述MOSFET表示为U7，其是调节电池充电电力。

端口S(S12至S31)提供用于显示器22的LCD节段的多个驱动位准。

端口AN(AN0至AN7)是至包括在微处理器中的内部模拟-数字(A至D)变换器的模拟输入。所述A至D转换器较佳是一设置有内部取样及保持电路的8位元连续趋近转换器。在6.00MHz下，各转换将花费至少28微秒。转换是相关于出现在端口Avre的参考电压而完成。此参考电压是通过固定于2.5伏特并且表示为U2的低回动(low-dropout)微电力3端子电压参考。U2可为由Maxim IntegratedProducts所供销的MAX6125。

所述内部A至D转换器是有二个功能：测量Vcc节点电压以及测量墙壁节电电压(图3A)。通过在外部A至D电路114中的R3至R5以及R4至R6所构成的分压器的动作，在此二种情况下对内部A至D转换器的电压输入是降低至实际值的0.41倍。在6.00MHz的时脉频率下，一转换是将花费28微秒。因为对内部A至D转换器的输入是被取样及保持，所述信号并不需要在整个转换期间均为稳定的。然而，所述Avref输入则必须对于整个转换为稳定的。C8将由显示器221cd偏压电路116所产生的尖峰(spike)去耦合。

SPI(串列)(P00至P03)端口是用于编程以及读取表示为U8的串列EEPROM存储器。如果使用在电子吸量管印刷电路板上的「DO Pad」，「DI PAD」，以及「CLK PAD」输入，则其亦可作用为对为控制器38的通信端口。此串列链结提供往返处理器的高速双向通信。

微处理器38的LCD(S12至S31以及COM0至COM3)端口是半自动的周边电路，其是将储存于存储器中的节段数据转移至显示器22的LCD节段。其是自动地输出控制多工的显示器所需的多个电压。有20条节段线以及4条共用线可供使用。经由多工，所述四条共用线(COM0至COM3)是可控制多达80的个别的LCD节段。全部的实际多工电路是包含在微处理器38中。为了致动在一显示器上的LCD节段，是写入一位元在存储器中。在选择一操作模式之后，所述微处理器是以一传统方式操控所有的实际显示功能。

用于LCD显示器的偏压电压是通过向下分割用于内部A至D转换器的2.5参考电压而输入至VLC端口(VLC0至VLC2)。

用于内部A至D转换器Vref的参考电压U2是亦用作为用于LCD显示器的偏压电压来源。VLC0是接收完全的2.50伏特的参考信号。此位准是进一步通过R11以及R10向下分割以提供用于VLC1以及VVLC2的第二电压位准-1.25V。

显示器

所述显示器22较佳是一非逆光式液晶型显示器，其是总共包括57个指示器(annunciator)，或是可个别切换的节段。

所述所述指示器是在任何如下列的给定时间描述单元的状态：

「8.8.8.8」容量数字，具有可个别定址的节段，其是表示容量。相对于其他指示器，此等为大型并且显眼的。

当电池是充满电时亦显示「FULL」以及其他信息

「μl」表示容量的单位并且是位于紧接着之前容量数字的右边处。

「88X」可整除的数。可个别定址的节段的二个数字接着一个「X」。用于表示可整除的数，其是在多重配施模式中可配施者。位于容量数字左边或是上面，故显示可读为例如：

10x 20uL

此等数字是用于表示周期计数。

「PICKUP」表示所述单元是在其「原始」位置并且准备可几取一些液体，或是在执行此的程序中。

「DISPENSE」表示所述单元是准备可配施一些液体，或是在执行此的程序中。

「PIPET」表示吸量管是在(缺设)吸量管模式。

「MULTI 」位于「dispense」的左边，此指示器表示所述单元是在多重配施模式。结果，当准备好要配施时，所述显示器是读为「Multi dispense」。

「& MIX」「Pipet」的右边，此指示器器表示所述单元致动了「Mix」选择。

「MANUAL」表示所述单元是在操作的手动模式。

「RESET」当所述单元已经完成配施其所有的可整除数并且需要使用者抛弃或是归还剩余的容量时，在多重配施模式中闪亮。所述重置指示器是点亮(备妥)同时是实行重置功能(亦即配施，喷出(blow-out)，以及返回至原始位置)。

「SPEED」当选择速度选择时，表示电流速度设定。

「’low bat’Icon」表示低电池充电位准。

在电池需要充电时显现。

「Lightning Bolt」Icon表示所述单元是连接至一充电源。此外，所述指示器是当吸量管电池接收一电荷时闪亮。

外部重置电路

对于微控制器38的重置是通过图3C中所示的重置电路108加以控制，并且可包括一MAX821RUS(U9)，其是由Maxim Integrated Products所供销。当电力是首次施加至单元U9时，所述电路是在电力已经达到2.63V的临限电压之后保持重置低态(至接地)达100毫秒。如果电力下降至2.63V以下达一段给定长度的时间，则其亦会采取重置低态(至接地)。初始化重置所需要的时间是视下降至2.63V位准以下的幅度以及其停留在所述位准有多久而定。供电电流是2.5。对于低如1.0v的电压而言，重置是保证保持为低态。

EEPROM存储器电路110

表示为U8并且显示于图3B的EEPROM存储器是非依电性电气可擦除是可编程型存储器，例如93LC56ASN。其是储存8位元的256字组，各具有自定时的写入以及擦除周期，并且可向下操作至2.0V。甚且，其可经历1000000个擦除-写入周期。在操作期间的电流为1Ma同时在待机时电流为5μA。

数据是经由3线SPI串列链路而传送往返所述EEPROM存储器110。此外，是设置有一CS接脚，其是为主动高态。

在电子吸量管的正常操作期间，当不需要EEPROM的编程时，并不供电至U8。此是通过将GND端子，接脚Vss，带至Vcc节点电压而达成。在正常操作期间，当数据并未写至U8或从的读取时，所述U7 N型通道MOSFET并未被致能，微处理器的端口位元P81为低态。此动作是否决用于U8的电力返回路径。亦应注意SPI端口的线P03，P02以及P01亦必须保持为高态以将U8的所有的现代至相同的电压位准。

在正常操作期间，端口位元P80是保持为高态。此可通过三种方法其中的一达成。最佳是将限制于三态(tristate)(浮接)状态，并且让EEPROM电路110的R1将所述线拉升至Vcc节点电压。或者，所述端口位元P80可成为一输入，并且是被动地通过一软件致能的内部拉升电阻器的动作而拉升。或是最终，所述线P80被主动驱动至高态，虽然在三种选择中这是最不理想的。

当变成需要读取或是写入EEPROM时，端口位元P81被带至所述态。此动作是导通在U7的N型通道MOSFET，并且提供一接地的路径以用于在U8的Vss接脚。如果P80是在三态(tristate)的状态下，则此动作亦将经由R1的动作而将CS线拉降为低态。如果P80是被主动地驱动，则其应在Vss接脚被接至GND之后或之前立刻设定至低态。如果P80是被动地通过内部拉升电阻器的动作拉升，则其应立刻成为一输出，并且被驱动至低态。

U8的接脚CS是一主动高态输入，并且只要其为高态，则晶片是被致能。一旦晶片U8被通电并且是在稳定的闲置状态，则可以正常的方式使用CS，Data In,Data Out，以及Clock线已从晶片读取或写至晶片。此等线是遵从用于数据传输的工业标准SPI协定。

用于断电U8的理想顺序是将U8置于三态状态中。其应通过R1的动作而保持在低态。P02以及P01应设定为高态。最后，P81应被主动带至低态。随着U7中的N型通道M的漏极的电压上升，R1应随着晶片上其他的线而将CS线拉升。以此种方式，所述CS线绝不会上升得比其他线快，因而EEPROM不会被致能。

下列参数是经由图3A中的电池连接器J3以传统的方式连接至个人电脑或是工作站而储存入EEPROM存储器U8：

a．EEPROM数据组的版本#。

b．吸量管的全尺度容量范围(2,10,20,100,200,1000,&2000Ml)。

c．补偿量表(在所有模式中均使用相同的表)。

使用大约230位元组的EEPROM存储器。各位元组是对应于吸量管的一容量设定值并且允许在各容量有补偿量±254微步阶。

d．多重配施剩余值。

e．多重配施过超值。

f．多重配施过超暂停期间。

g．用于吸量管以及多重配施模式的速度限制。

h．当改变行进方向时，欲加至马达的手动模式磁滞(用于后座力(backlash))。

i．触发器双点选最大延迟时间。

j．长时间键按压最小时间。此参数是用于决定模式或是重致键是否已经被按压得足够久而为「长时间按压」。

k．用于各模式的缺设速度设定(于通电时设定)。

马达驱动电路118

马达驱动器是由四个SOIC8的接脚封装的MMDF2C01HD双重互补型MOSFET所组成。各个封装是包含P型通道MOSFET以及N型通道MOSFET二者。各FET可于高达12V处理2安培。用于所述封装的功率消耗为2瓦特。用于N型通道的漏极至源极电阻(Rds)是0.045欧姆，而用于P型通道者为0.18欧姆。

该等MOSFET是排列成典型的H-桥式结构。各FET是通过微处理器而个别加以控制。

为了防止在重置，通电或是省电(brown out)状态下有意外的导通，各P型通道FET是通过一51K拉升电阻器而拉升至Vcc节点电压。

来自微处理器38的端口2(P20至P23)以及3(P30至P33)的全部8位元是直接连接至互补FET对U3至U6的栅极。U3至U6是构成二个全H桥式驱动器，用于驱动步进马达的二个绕组A以及B，如图3C以及图3E所示。所述电路是简单，典型的电路，而无来自马达的电流感测以及反馈。此种简单的电路通常是与用于步进马达的全步阶或是半步阶驱动器。其并不与微步阶相关，因为其是缺少传统的马达绕组电流感测与对比较器的反馈，以及相关的电路以构成一脉波宽度调变(PWM)驱动器以迫使马达电流追踪来自微步阶控制器的控制信号。在传统的微步阶驱动电路中，PWM信号的频率或是周期是与来自微步阶控制器的马达步进率不同步。

如果PWM周期是与步进率同步，则马达的微步阶控制是以图3中所示的简单电路达成。此是通过使微控制器38产生PWM信号至二个H桥而达成，并且具有各微步阶对应于PWM周期的一整数。在最高的马达速度下，各PWM周期会对应一新的微步阶。图4是显示H桥式栅驱动器在最大速度(亦即在PWM周期与微步阶之间的1∶1对应)运转17微步阶时间周期的时序图。对于一给定的微步阶而言，各PWM周期是具有对应于送至马达绕组的所需驱动电流的不同的工作周期。

微处理器38是将一全步阶分割成16个微步阶。因此，一个完全360度的电旋转(亦即4个全步阶)是包含64个微步阶。图4是显示以全速从45度的电位置行进至135度的栅驱动信号。至各马达绕组的工作周期是对应于一正弦以及余弦函数，该等函数是以5.625度的增量而推进。周期1是对应于电旋转的45度，其中二个马达绕组是接收相等的电流。绕组A，余弦函数，是从端口2(P20至P23)驱动而绕组B，正弦函数，是从端口3(P30至P33)。二个端口在45以及135度具有相等的工作周期。第十七个周期(微步阶)是对应于135度的电位置。PWM周期是大约相等于微秒，其是对应于至各马达绕组的大约5.32kHz的PWM驱动频率。在全速下，其中一个PWM周期是对应于一个微步阶，则步进率是每秒332个全步阶(每全步阶5.32kHz除以16周期)。

P型通道FET通常是通过使栅驱动保持低态而维持导通(P21,P23,P31以及P33)。P型通道FET关断(栅极变成高态)的唯一时间是当对应的N型通道FET是导通(栅极是通过P20,P22,30以及P32驱动为高态)。所使用的FET是低临限的高速FET，因此一小型防卫带是加至P型通道FET的各切换边缘以保证其在对应N型通道FET导通之前关断。此是避免在切换转换期间电流尖峰流经互补FET对。所述防卫带可于图4a中轻易看见，所述图仅显示图4的第一周期。在周期1开始时，P21首先变成高态而将P型通道FET关断。大约在微控制器上一个机械周期之后(2.67微秒)，P20变成高态以导通N型通道FET。大约77微秒之后，P20变成低态而关断N型通道FET 2.7微秒，其是在P21再度导通P型通道FET之前。绕组A的另一侧是通过P23所驱动的P型通道FET而保持连接至供电轨道。在周期1的剩余时间，绕组A的两侧是保持是于供电轨道以使得绕组中的电流以最小的外部损失而流通。

绕组B是以与绕组A相似的方式由端口3驱动，除了「导通」份是在第一周期结尾而非开始，如由先前技艺PWM电路所可预期者。在PWM周期的不同端驱动二个绕组的优点在于可避免二个绕组在同时提供，正弦函数的峰值PWM工作周期端口超过大约70％，以致在45度的点上，正弦以及余弦PWM工作周期各不超过50％。为了使得可有P通道防卫带以及微控制器处理时间，依实际的峰值工作周期是接近60％(而非70％)，造成在各绕组的45度点的工作周期是趋近42％。小于60％的峰值工作周期是确保二个绕组绝不会在同时导通。二个绕组不在同时导通的好处是其明显地减少来自供应的电流变异(涟波)，从而减少供电电压涟波。减少电流涟波是使得在供电轨道上可使用值较小的旁通电容器(C1以及C6)以使电压涟波保持在可接受的限度内。再者，更为严格的限制是由以下的事实所造成：用于供电至所述单元并且将电池充电的墙壁电源供应器37是在电池2.6C率(1.04安培)具有一严格而快速的电流限制动作。如果马达是例程并且从墙壁供电器引取多于1.04安培，则供电电压会快速下滑，因为在超过电流限制点的情况下仅有旁通电容器(C1以及C6)会供电电流。此潜在的问题可通过不让二个绕组同时导通而轻易避免。

本发明的较佳实施例的重要特征是为马达可通过使PWM周期重复相同的工作周期而以较慢的速度运转，所述工作周期是通过接续的驱动脉波的工作周期的为控制器控制。如果每一个微步阶工作周期是用于二个PWM周期，则马达速度会是最大速度的一半(亦即在PWM周期与微步阶之间的2∶1对应)。如果每一个微步阶工作周期是用于三个PWM周期，则马达速度会是全速度的三分的一(3∶1的比例)，以此类推。对于较精细的速度控制而言，并非每一个微步阶都需要重复相同的量。举例而言，如果每16个微步阶是重复一次并且其胎15个并未重复，则最后的速度将是最大速度的94.12％(16/17)；同理，如果每八个微步阶重复一次则最后的速度将是全速度的88.89％(8/9)。可通过较每十六步阶一次更频繁地重复微步阶而得到更接近最大速度的速度。所述时个吸量管速度基本上是利用适当的重复模式以给定所需的马达速度。图5的表是显示本发明的特征，其具有储存在微处理器存储器中的数据的对应表。

当从停止加速至指定的吸量速度时，是利用类似图7a至图7b所示的加速表，其是定义模式其中微步阶工作周期是于一PWM周期中重复，以致所述速度是渐进式地趋近所指定的运转速度。图6以及图8是显示所述数据的图表。加速斜坡(其亦反向运作以减速)是定义并且限制加速。所述加速是随着马达速度趋近其最大速度而减小，其乃是通过连续地更细微的速度变化。数据的对应表是储存在为控制器中以使得为控制器可提供对于步进马达的操作的此种控制。

来自所述简化的微步阶控制电路以及上述方法的最终马达电流并非独立于供电电压，如同其在一传统的先前技艺PWM驱动电路中般。反之，其是依存于供电电压。当电池充电至满容量时，在本发明中使用的锂离子电池36的电池电压是从3.2伏特变化至4.1伏特。如果在此电压范围中是一直使用相同的幅度(峰值工作周期)正弦/余弦表，则至马达的电力将在整个电压范围以电压比的平方改变(亦即在4.1伏特比在3.2伏特多64％)。当吸量管在使用中，而是从墙壁供电器供电时，供电电压典型为5.3伏特，如果使用相同的表的话，造成相较于3.2伏特是近乎以三倍的多的电力驱动至马达。所使用的微控制器是具有以微处理器模拟至数字转换器测量供电电压的能力，如先前所述。上数的缺点可通过将供电电压分成不同的范围并且针对各范围使用不同的幅度正弦/余弦表而大大减少；此是使得可对于不同的范围将马达电流标准化。本发明的微处理器是规划成将供电电压分成四个范围，并且具有四个不同的幅度正弦/余弦表，其是将再度同范围之间的马达电流标准化。此是显示在图4b-1以及图4b-2的表中，并且具有降低马达电流的功效，因而使电力变异供电电压范围中降低至更小得多的值。所使用的范围是：3.200至3.476,3.476至3.775,3.775至4.1，以及5.0至5.6。对于电池电压范围而言，其是从64％(如果仅有使用一个范围)减小电力变异至18％(使用三个范围，第四个范围是用于墙壁电流)。利用不同的电力范围，其为供电电压的函数，是具有减少不必要的电立即取的功效，因而显着地增加了电池寿命。当以墙壁供电器运转时，亦可排除超过马达功率额定值的可能性。

操作的吸量管模式

在本发明的所示实施例中，以及如先前所述者，控制键26包括一「模式」控制键在吸量管的键盘中。所述「模式」键是切换或是旋转经过三个正规的吸量管的操作模式。用于模式键的微处理器38的软件例程是显示于图12(「模式键例程」)。如所示，进入模式键例程是起始在微处理器中的一内部计时器。所述计时器具有储存在EEPROM存储器110中的预设期间。如果所述模式键被按压一段时间，所述段时间是等于或大于预设期间，则发生重置键的「长按压」，其是致动用于任何给定模式的选项目录，以及模式键进一步的按压是旋转过给定模式的可供选择的选项；另一次长按压将除动所述选项目录，使得可进一步按压以选择模式。

模式：

1．吸量管

2．手动

3．多重配施

上以及下「箭头」键28a以及28b是用于编辑或是改变任何所选择的参数，像是容量或是速度设定，其是根据图14所示的微处理器软件例程。

第四个键26b「重置」是具有二个主要的功能，取决于所述单元是在是原始位置与否。如果所述吸量管并非在原始位置(亦即已经准备配施或是已经完成在多重配施模式中的所有其可整除者)，>，则按压重置键会造成吸量管配施，喷出(blow-out)以及返回原始位置，根据图13所示的微处理器软件例程而定。当所述装置是在原始位置，准备拾取，所述重置键26b是用于切换或旋转经过各种参数，其是可在所选择的模式中加以编辑。举例而言，在多重配施模式，其是用于在可整除的数与配施容量之间切换以便可编辑任一个。

在下列的吸量管10的操作的各个模式中，其包括马达40，具有电流接收绕组A以及B，用于驱动一转子以分授长度方向的运动致所述圆筒92中的活塞90，以及一控制电路110，包括微处理器38，所述微处理器是被编程以产生用于马达的驱动信号。在各个此种操作模式中，所述控制电路110包括显示器22；使用者可致动的控制键26a,26b,28a,28b，其是电连接至微处理器以在操作的微处理器吸量管模式中产生液体拾取容量，液体配施，操作的吸量管速度以及吸量管重置信号，以用于控制是量管的操作，以及在显示器上的使用者可读的文数字显示；一存储器是具有数据表储存于其中，并且可由微处理器存取以及使用以控制吸量管的操作；以及至少一个使用者可致动的开关30,32，用于触发由使用者致动控制件所选择的吸量管操作。在各个此种操作模式中，所述微处理器是进一步编程以依序进入连续的使用者选择的操作模式，其是响应于使用者连续致动控制件中的第一个，其是定义一「模式」键，并且在各选择的模式中以控制吸量管的操作，以致

(a)模式键的第二次致动或是定义选项键的另一个控制键是致使微处理器控制显示器以仅显示用于所选择的模式的第一操作选项，

(b)控制键中的第二个是定义一「往上」键，其致动是致使微处理器控制显示器以指示操作选项的致动或除动，或是与操作选项相关的数字显示的增加值，以及

(c)控制键中的第三个是定义一「往下」键，其致动是致使微处理器控制显示器指示操作选项的致动或除动，或是与操作选项相关的数字显示的减少值，以及

(d)触发器开关之后续的使用者致动是致动马达以驱动活塞于所选择的模式中，其是通过在往上方向的操作选项而增加以将液体拾取入尖端，并且在往下方向以从尖端配施液体。

再者，所述微处理器是进一步编程以致在各个所选择的模式中，选项键的连续的使用者致动是致使微处理器38控制显示器以依序仅显示所选择的模式的连续的操作选项，各是依据上述的(b)以及(c)而可加以控制。再者，所述微处理器38是较佳编程成使模式键作用为选项键以响应于模式键的最初承受的按压而在连续的操作选项之间步进，所述模式键被按压的时间是长于模式键的暂时按压，其是接着模式键的连续的暂时按压。再者，所述微处理器38是较佳进一步编程以控制显示器响应于定义「重置」键的第四个控制键的使用者致动或是模式键之后续所承受的按压而退出操作选项的显示，同时保留在所选择的模式中。

又甚且，所述微处理器38是较佳进一步编程以致所述重置键迫使在显示器中所显示的参数读为零，其是响应于所述重置键的最初承受的按压其时间是长于重置键的暂时按压，并且是进一步编程以进入「喷出」操作，其是响应于重置键的暂时的使用者致动，以驱动在圆筒中的活塞以从吸量管尖端喷出流体。再者，所述微处理器38是较佳进一步编程以致所述重置键的各连续的暂时的使用者致动是致使微处理器控制所述显示器22依序显示多个连续的操作次数中的不同个以通过使用者对上或下键的致动而加以编辑，并且是进一步编程以计数并且控制显示器有区别地显示给吸量管使用者对于在所选择的吸量管操作模式中，吸量管的连续操作周期的不同显示，从而使得使用者可对于任何吸量管操作的时段而决定吸量管的操作周期。

如其后将说明者，吸量管10的操作模式其中的一是手动模式。在所述模式中，吸量管是利用二个使用者可致动的开关(30,32)，用于触发通过使用者致动控制键所选择的吸量管操作。在手动模式中，所述微处理器38是进一步编程亦进入操作的手动模式，其是通过使用者致动模式键所选择者，并且在手动模式中用以控制吸量管的操作，以致

(a)触发其开关中的第一个由使用者致动是定义一「往上」触发器致动，其是致使所述微处理器控制马达以驱动活塞于往上的方向以将液体拾取入尖端，以及

(b)触发其开关中的第二个由使用者致动是定义一「往下」触发器致动，其是致使所述微处理器控制马达以驱动活塞于往下的方向以从尖端配施液体，并且控制显示器表示在尖端中液体的容量。甚且，在手动模式中，所述微处理器38是进一步编程以控制吸量管的操作，以致当在原始位置时，所述活塞是在准备开始吸取或拾取液体，所述显示器是显示可拾取的最大容量，以及

(a)「往上」键致动是致使微处理器随着使用者致动「往上」键而控制显示器以指示欲通过尖端拾取的液体所选择的最大容量的增加值，以及

(b)「往下」键致动是致使微处理器控制显示器以指示欲通过尖端拾取的液体所选择的最大容量的减少值。更进一步在手动模式中，微处理器38是进一步编程以随着使用者分别致动往上触发器以及往下触发器而增加液体拾取以及配施的速度。

如同其后将说明者，在手动模式中，储存在由微处理器38可存取的存储器中的数据表其中的一包括用于与吸量管尖端相关的最大拾取容量的校正因数，用以减少与通过吸量管拾取以及配施液体相关的液体容量误差，并且校正因数是加至马达的拾取以及配施运动以校正容量误差。甚且，在手动模式中，微处理器38是进一步编程以计数并且控制显示器以将不同的显示有区别地显示给吸量管使用者以用于手动模式中吸量管的接续的操作周期，从而使得使用者可决定吸量管的操作周期以用于吸量管操作的任何时段。

如同其后将更详细说明者，在吸量管10的操作的吸量管模式中，所述微处理器38是进一步编程以控制吸量管的操作，以致

(a)「往上」键致动是致使微处理器控制显示器以指示对于欲通过尖端拾取的所选择的液体容量的增加值，以及

(b)「往下」键致动是致使微处理器控制显示器以指示对于欲通过尖端拾取的所选择的液体容量的减少值，以及

(c)任何触发器开关的第一次使用者致动是致动马达以于往上方向驱动活塞以拾取所选择的容量的液体于尖端中，以及

任何触发器开关的第二次使用者致动是致动马达以于往下方向驱动活塞以从尖端配施所选择的容量的液体。甚且，在吸量管模式中，储存于存储器中的数据表其中的一包括指令以用于根据使用者对控制键的致动所选择的操作速度设定而控制驱动信号施加至线性致动器以控制马达的操作速度，以及储存在存储器中的另一个数据表包括校正因数用于通过使用者对控制键的致动所选择的各种液体拾取容量设定，以控制并且排除与通过吸量管拾取亦即配施液体相关的液体容量误差。如同在手动模式中，在吸量管模式中，所述微处理器38是编程以计数并且控制显示器以将不同的显示有区别地显示给吸量管使用者以用于手动模式中吸量管的接续的操作周期，从而使得使用者可决定吸量管的操作周期以用于吸量管操作的任何时段。与吸量管模式有所区别，所述微处理器38是进一步编程以(ⅰ)响应于使用者对于触发器开关的一的致动，随着活塞趋进一原始位置以配施所选择的容量的液体，当活塞到达原始位置时，拾取第二选择的容量的液体，以及(ⅱ)配施并且混合第二选择容量的液体于所选择的容量的液体。

致所吸取的容量少于所选择的容量。此等误差是通过图9中的下曲线显示，而用于各选择容量的校正因数是通过图9的上曲线表示。图9a至图9f是以图表方式显示用于吸量管10的各种使用者选择或是「设定」容量的此等校正因数的表。此数据的表是储存于EEPROM存储器U8，并且是由微处理器存取以将脉波作为微步阶加至脉波串，所述脉波串包括至马达40的绕组A以及B的驱动信号。此是造成将补偿加至在圆筒中的活塞90的长度方向的运动以将所选择的容量的液体引入尖端60中。

当吸取完成时，所述配施指示器是导通，同时拾取指示器是关断。当任一个触发器被按压时，所述吸量管是以根据速度设定的速度配施其亦体容量，经过喷出行程(stroke)至喷出的底部，于所述处暂停一秒钟，并且返回原始位置。吸量管会再进入喷出行程之前暂停一段时间，所述时间是通过速度设定而决定的(一般而言对于较慢的速度时间为较长)。如果触发器是当吸量管到达喷出底部时被按压，则所述吸量管是停留在喷出的底部直到触发器被释放。

吸量管选项：

如在图12中所显示者，如果按压模式键达一段长时期，则将致动吸量管模式的选项目录。所显示的第一项目将是选项目录的先前存取所显示的最末项目(在初始化之后，速度为缺设选项)。模式键的接连的正常按压将切换经过对于吸量管模式可供用的选项，其是列举如下：

a．速度

b．&混合

如同其后将更详细说明者，在操作的多重配施模式中，所述微处理器38是进一步编程以控制吸量管的操作，以致

(a)往上键的致动是致使微处理器控制显示器以指示欲通过尖端配施的所选择容量的液体的增加值，以及

(b)往下键的致动是致使微处理器控制显示器以指示欲通过尖端配施的所选择容量的液体的减少值，以及

(c)第三个控制键是定义一「重置」键，其致动是致使微处理器控制显示器指示对应于吸量管可配施的所选择液体容量的可整除的数的数，其数是可通过「往上」以及「往下」键的致动而控制，以及

(d)任何触发器开关的第一次使用者致动是致动马达以驱动活塞于往上的方向以将对应于对于吸量管的液体的全尺度容量的液体容量拾取入尖端，以及

(e)任何触发器开关的第二次使用者致动是致动马达以驱动活塞于向下方向以从尖端配施所选择容量的液体，其是为任何触发器开关的各地二次致动而重复，直到已经通过吸量管配施所有可整除的数。如同在手动以及吸量管模式中，在多重配施模式中，储存在存储器中的其中一个数据表包括用于控制驱动信号的指令，该等驱动信号是施加至线性致动器以根据由使用者致动控制键所选择的操作速度的设定而控制马达的操作速度，储存在存储器中的另一个数据表包括用于由使用者致动控制键选择的各种选择液体容量设定的校正因数，以控制并且排除与通过吸量管拾取以及配施液体有关的液体容量误差。甚且，在多重模式中，所述微处理器是进一步编程以控制马达进入「喷出」模式，其中所述马达是驱动活塞超过活塞的原始位置以在活塞到达原始位置之后喷出保留于尖端的液体。吸量管模式

吸量管模式是通过图11A以及图11B的软件流程图而显示，并且是通过显示器22上的点亮的「吸量管」指示器来表示。所述往上以及往下箭头键28a以及28b是用于改变容量。该等箭头键是仅当吸量管是在其由导通知「拾取」指示器所指示的原始位置时才是致动的。当触发器30或是32被按压时，所述吸量管以对应于速度设定的马达速度吸取所指示的容量。

a．如在图11A的软件流程图所示，当吸量管10是在其吸量管模式中时，通过致动触发器开关(30,32)的使用者选择的液体容量的每次拾取是将补偿步阶加至马达运动以校正流体效应，不然其将导周期计数。

当选择速度时，「速度」指示器会点亮，并且速度设定会在容量显示的第一个数字闪亮。所述往上/往下箭头键可用于改变速度设定。对于各个模式而言，速度设定是唯一的。在最初通电时所选择的缺设设定是通过EEPROM U8中所编程者而决定；此典型上对于吸量管以及多重配施模式而言是可供用的最快速度，并且对于手动模式而言是中等速度。可选择的速度是编号为1到10。下列的表是表示由各操作模式的速度设定所影响的时间：

吸量管模式：

速度设定

全尺度运动(ms)

于原始位置暂停(ms)

喷出(ms)

保持于结尾(ms)

1070601261090

91010420215985

814705853001060

719408053751050

62410860500980

52800108032010404319014605801050338201730690106024460190080010601528025401040920手动模式：速度设定全尺度运动(秒)102.293.084.275.8

6

8.1

5

11.2

4

15.5

3

21.5

2

29.7

1

41

按压任一个触发器会以所选择的速度拾取吸量管没式容量并且退出选项目录。模式键的长时间按压或是重置键的按压将退出选项目录。模式键的正常按压会切换至混合选项。

如图15的软件流程图所示，当在选项目录中选择混合选项时，「& Mix」指示器会点亮，并且容量数字显示器会读为「OFF」或是「ON」。往上/往下箭头键可用于设定混合选项致令一个状态。当混合选项是为进行中，则当在选项目录时，「&Mix」指示器亦为导通。

混合选项进行的操作是相似于其关断时的操作，进除了混合可在配施周期的结尾实行的外。

混合会发生如下列：

1．当活塞接近原始位置时，如果按压触发器的话，则混合周期(从原始位置吸取混合容量并且返回原始位置)将实行。

2．其他的混合周期将发生，直到活塞接近原始位置并且触发器并未被按压。

3．只要触发器在活塞接近原始位置时被按压，则在中间行程举起以及再度按压触发器将不会有影响。

4．如果在接近原始位置的时候(在吸量管行程或是混合周期之后)并且触发器未被按压，吸量管会暂停，将实行喷出行程，吸量管会在喷出的底部暂停，并且将返回原始位置(周期结尾)。因此，万一使用者希望的话，混合可掠过，而随着混合选项进行操作。

5．在一个混合周期的各对应部分期间，「拾取」以及「配施」LCD指示器会致动。(亦即，在吸取期间拾取而在配施期间配施)。

对于E3而言，混合容量(在一混合周期期间所需取以及所配施的容量)是总是如同欲吸取的设定容量。混合速度会是如在速度设定模式中所编程的相同的马达速度。

当从吸量管模式选项目录选择周期计数器时，所述数字显示器将读为「CCOFF」或是「CC ON」。往上/往下箭头键可用于在二种状态之间切换。当退出选项目录而周期计数器是在容量左边的二个数字时，显示器会表示周期计数。起初其将读为00。每当一个吸量管周期完成，计数器会增量一。当其到达99时，其将推移至00。

当周期计数器为致动的时，按压重置键同时在原始位置将交替地选择周期计数器计数或是拾取容量。往上/往下箭头键可编辑所选择的参数至任何设定。重置键的长时间按压是将周期计数器归零的快速方式。

下列是在吸量管模式中的按键动作的概述：

于原始位置：

「箭头」调整拾取容量或是周期计数器计数，看是何者被选择。

「重置」正常时间的按压是选择拾取容量或是周期计数器计数，如果有进行的话，不然其就不做任何事。长时间的按压是归零周期计数器，如果有进行的话，不然其就不做任何事。

「模式」正常时间的按压是切换至下一模式。长时间的按压是致动(或是除动)选项目录显示。

在拾取之后：

「箭头」不做任何事。

「重置」正常时间的按压是配施，喷出，暂停，以及返回至原始位置。长时间的按压是不做任何事。

「模式」不做任何事。

手动模式

用于操作的手动模式的微处理器38软件流程图是显示于图10A以及图10B。在手动模式中，所显示的容量是缺设(全尺度)容量，除非已经设定较小的容量(「拾取限制」。此是决定可拾取的最大液体容量。

通过缺设值，进入手动模式时所按压的第一个触发器(30或是32)是成为「上触发器」而另一个则变成「下」触发器。

按压「上」触发器是致使显示器停止显示最大拾取限制并且开始拾取液体，起先是缓慢地，然后是愈来愈快的速率。显示器是表示目前为止所拾取的液体的量。最大速率是通过利用如先前所数般根据图13以及图14所示的例程的速度选项所选择的设定速度而加以控制。

「上」触发器的放松是停止马达。如果相同的触发器再度被按压，其是继续拾取，起先是缓慢地，然后是愈来愈快的速率，如上所述般。在急剧上升至高速之前，通过重复地按压以及释放所述触发器，可达到对液体拾取(或是配施)的非常细微的控制。

显示器是继续显示从原始位置所拾取的总液体量。如果重置按钮被长时间按压，则显示器是重置为零并且在显示器被重置之后，显示器而后是表示所拾取或配施的容量(视接下来何个触发器被按压而定)。如果重置按钮被以正常时间按压，则所述单元配施，经过「喷出」，在喷出的底部暂停，并且返回原始位置，并且所显示的容量是恢复最后设定的拾取限制。

按压「下」触发器是致使液体被配施，起先是缓慢地，然后是愈来愈快的速率，如上所述般。每当从拾取改变成配施发生时(反的亦然)，是加上补偿步阶，以致马达运动会补偿流体以及机械的反作用力影响。补偿步阶的数目是视仪器的容量范围而定，并且是是作为微处理器可存取的数据而储存于EEPROM存储器U8中。除了所参考的校正因数表的外，此为相关于对于操作的吸量管模式的流体影响校正的数据。

在配施时，显示器是减量以显示在尖端中的液体量(从原始位置拾取)，除非显示器已经被重置。此使得可越过而后返回所需要的量。

如果显示器已经被重置(通过长时间按压重置按钮)，则显示器随后是表示从所述点所拾取的液体量为一正数，或是表示从所述点所配式的量为一负数。最右边的可整除数字的中央横线是形成「减」符号。如上所述，随着马达方向的任何改变，正确量的补偿步阶是为所述容量范围加上。

配施触发器的持续按压将致使液体被配施直到到达所述「原始」位置为止。在此点马达会停止。此是防止使用者意外地进入喷出，并且最佳地模拟手动式的吸量管(使用者可手动地混合等等)。

在原始位置，所述配施触发器的「双重点选」单元喷出并且返回原始位置。

手动模式选项：

以长时间按压模式键致动选项目录时，可以正常时间按压模式键选择下列选项：

a．速度

b．周期计数器

在操作的吸量管模式下，可如所述般编辑该等选项。

下列是在手动模式中的按键动作的概述：

于原始位置：

「箭头」调整拾取容量或是周期计数器计数，看是何者被选择。

「重置」正常时间的按压是选择拾取容量或是周期计数器计数，如果有作动的话，不然其就不做任何事。长时间的按压是归零周期计数器，如果有作动的话，不然其就不做任何事。

「模式」正常时间的按压是切换至下一模式。长时间的按压是致动(或是除动)选项目录显示。

在拾取之后：

「箭头」不做任何事。

「重置」正常时间的按压是配施，喷出，暂停，以及返回至原始位置。长时间的按压是将容量显示归零。

「模式」不做任何事。

多重配施模式

用于吸量管操作的多重配施模式的微处理器38软件流程图是显示于图16A以及图16B。当通过致动模式键而切换至此模式时，陪施容量是致动的并且可用箭头键28a,28b加以编辑。当所述单元是在原始位置以及当所述单元是等候配施时，配施容量可改变。当配施容量改变时，可整除的数是重新计算并且是以符号「X」旁小型题献的数字显示在显示器22上。如果吸量管是在原始位置，则可整除的数是计算为可能的最大值并且具有足够大的剩余容量(亦即全尺度拾取)。由于是储存于EEPROM存储器U8，所述剩余容量可轻易改变。如果在配施时配施容量值改变，则可整除的数，「X」，是重新计算以表示在尖端中剩下的可整除数(假设配施容量对于剩下的可整除数为不改变)。在配施阶段中，可在任何以及所有的暂停点改变量(在尖端中所留下的剩余容量的限制内)。在各配施容量配施之后，可整除的数是减量一，以致显示器总是显示有多少可整除数余留在端中。当「X 」达到零时，所述显示器是闪亮「重置」符号以提醒使用者按压「重置」键。

如果使用者不想吸取全尺度负载于尖端中，则其可在拾取之前减少所计算的可整除的数同时仍在原始位置。为了进行此项工作，使用者是按压「重置」键，其是致动可整除的数的栏位以用于编辑。可整除的数的数字以及「X」符号是闪亮，指示箭头键将改变可整除的数。可整除的数的栏位是维持为致动的直到「重置」键被再度按压，或是触发器被按压，在任一种情况下所述配施容量是变成致动的(但是，如果是触发器被按压则液体亦被吸取)。当在原始位置时，按压「重置」键是交替地致动配施容量以及可整除数的栏位。如果「X」值已经从缺设值计算降低，则其维持不改变直到使用者再次将之改变或是改变配施容量；改变模式(或是按压重置)将不会改变设定值。每当配施容量在多重配施模式中改变，则将会自动计算一个新的全尺度「X」值。

如图16A所示，当已经藉犹如上所述般致动箭头以及重置键并且利用先前所述的箭头键以及重置键例程而预设吸量管时，使用者是致动触发器开关(30,32)的一。虽然储存了预设值，微处理器38是控制马达40是将超过等于可整除容量成以可整除数的容量(所选择的总容量)的液体容量拾取入尖端60中。马达是反转是配施某些液体，而在尖端中留下正确的所选择的总容量以及液体的剩余容量。于所述点，箭头键可被致动以修正可整除数容量，如果如此需要的话，其是通过可整除数的任何所需的微处理器重新计算而达成。重置键26b的致动会致使吸量管配施在尖端中的所有液体，超越吸量管的多重模式操作。

然而，响应于触发器开关的一的致动，吸量管进入图16B所示的微处理器控制的配施例程，而微处理器根据在EEPROM存储器U8中所储存的数据导入补偿校正，像是类似图9以及第九a至九f图所示的校正曲线以及表格的校正数据，如针对吸量管操作的吸量管模式所说明者。此操作是对于触发器开关的各后续致动而重复直到已经配施所有的可整除数。在所述点，重置键的致动或是触发器开关的双重点选将致使微处理器驱动马达进入喷出例程，其中活塞90是被驱动通过原始位置以从尖端喷出所有剩余的液体，并且活塞是返回原始位置以及复原预设定值量管准备好面对第二次多重配施操作。

在多重配施模式中，在选项目录上的唯一选项是速度设定，其是以先前所述的方式操作。

因此，概要言的：

于原始位置：

「箭头」调整配施容量或是可整除数，看是何者被选择。

「重置」正常时间的按压是选择配施容量或是可整除数。长时间的按压是不做任何事。

「模式」正常时间的按压是切换至下一模式。长时间的按压是致动(或是除动)选项目录显示，使得可调整速度设定值。在拾取之后：

「箭头」重新计算调整容量&于下的可整除数。

「重置」正常时间的按压是配施，喷出，暂停，以及返回至原始位置。长时间的按压是不做任何事。

「模式」不做任何事。

当已经配施了最后的可整除数时(并且使用者是被促使重置)：

「箭头」实行重置如下：

「重置」正常时间的按压是配施，喷出，暂停，以及返回至原始位置(容量设定值以及可整除数是通过使用者于多重配施中的原始位置经由箭头而返回最后设定的值。)

「模式」实行重置，如上述般，而后切换至下一模式

显示以表示吸量管是在三个低电池状态的任一个。假定发光柱是在吸量管充电时闪亮，则其不会闪亮，因为会有潜在混淆性。

电池电力管理以及充电电路106

包括于吸量管10的电池36是锂离子电池，具有400ma-小时的额定值。因此，送至电池的平均充电电流应限制于最大400毫安培(亦即一个1C率)以避免对电池有潜在性的损害。所述马达40在操作期间是吸引多于800毫安培的最大电流。由于希望吸量管10可由墙壁电源供应器37(图22)操作而不需安装在装置中的电池，则所述墙壁电源供应器必须能够供应超过800毫安培而无过量的电压涟波发生。亦希望当墙壁电源供应器是插入吸量管时，同一个墙壁电源供应器是用于将安装在吸量管10中的电池充电。甚且，如图22所示，希望相同的墙壁电源供应器37是用于供电于选用的充电站(未图示)，其是可用于存放二或三个吸量管(10,10’)并且将放置于所述充电站的任何吸量管充电，所述吸量管是具有需要充电的电池。

吸量管中可供使用的空间很小，除了马达在吸量管操作期间所散掉的热的外，不允许任何显着的散热在吸量管中发生。

来自墙壁电源供应器的可供使用的电流显着大于至电池的最大充电电流。可用于限制充电电流的一种传统方法是将一线性电流源置于墙壁电源供应器与电池之间以限制电流于1C率(400毫安培)，同时将电池充电。然而，如此一个电路会需要为于吸量管中，以便可确保仅当电池在充电时限制电流而在马达于使用中而没有使用电池时并不限制电流。典型而言，此一电路会有2至3伏特的电压降跨于所述电路，并且有400毫安培流经，其将产生大约1瓦特的功率消耗。为了在吸量管电子中消散1瓦特的功率，同时电池是充电达一小时，将需要比具有电子吸量管的尺寸的小型吸量管中所可供用的空间更大的散热器(heat sink)。此外，所述热会使吸量管本体以及电池的温度上升至不希望到达的位准。

然而，在本发明的吸量管10中，是使用一切换电路以克服与上述的线性电流限制电路相关的散热问题。所述切换电路包括于U7中的P型通道FET(图3A)，其是通过来自吸量管中的微处理器的端口P50的脉波宽度调变(PWM)切换控制信号而控制于「导通」时间对「关断」时间的基础。来自墙壁电源供应器37的电流限制乘以PWM信号的工作周期是表示送至电池的平均充电电流。如果PWM切换控制信号是足够高，则送至电池的来自墙壁电源供应器的电流的「导通」脉波将是短期间的，因此峰值大小不会向截由电池平均的「导通」时间以及「关断」时间的平均如此重要。在本发明的吸量管中所使用的锂离子电池36是具有内建式保护电路，如果电池被意外地过充电，则所述电路是使所述电池开路(断接)。在电池36中之内建式保护电路对于锂离子电池而言是为标准化的，并且是一相当复杂的电路，其是保护免于过电压或电流充电以及过量电流负载和低电压状况。则进出吸量管10中所使用的峰值电流无法超过2安培而无此内建式保护电路跳电(tripping)。墙壁电源供应器必须具有足够快的电流限制，以便当墙壁供电FET(于U7中的P型通道FET)导通时，所述电流限制是立刻在其额定值(亦即1.04安培)，造成从墙壁供电器有立即的电压降，所以电池不会暴露于大电流突波。具有电流限制的商业供应的墙壁电源供应器一般并每有限制其输出电流足够快速。大部分架式(shelf)电源供应器具有相当大的输出滤波电容器于其电路中，当一负载(电池)是突然切换跨于供应输出时，所述滤波电容器会产生大电流突波。对于大约一微秒而言，此大电流突波可能不会降至电流限制值。此等电源供应器对于于在PWM控制开关以充电电池而言是不可接受的。

因此，用于吸量管10的墙壁电源供应器37是设计以具有快速电流限制于名义上1.04安培，并且当电池是通过包括于U7的P型通道FET(图3A)的1kHz率的PWM控制开关(PWM开关)而充电时，不会有电流过冲量。当在1C率充电时，PWM工作周期是大约设定为36％「导通」时间(360微秒导通以及640微秒关断)，所以电池所见的平均充电电流是恰在400毫安培以下。经调节的墙壁电源供应器电压名义上为5.6伏特。无负载电池电压是小于或是等于4.1伏特。因此，当PWM开关是导通时，墙壁电源供应器电压(于墙壁节点测量)或下降至电池电压加上跨于PWM开关和二极体D1的电压降以及跨于电池的内部电阻的电压降，此乃因为充电电流的故。在图3A中于墙壁节点所测量的墙壁电源供应器电压以及于端口AN2对微处理器38的输入的总合在PWM开关导通的时一般是比无负载电池电压要高0.4至0.5伏特。如图3A，图3B以及图3D所示，所测量的电池电压是在端口ANO输入至微处理器。当PWM开关关断的时，墙壁电源供应器电压立刻返回经调节的5.6伏特。当电池是于1C率充电时，在墙壁节点(端口AN2)的电压将看起来如图17所示。当电池在充电时，PH是经调节的电压(一般微5.6伏特)以及PL一般是在3.4至4.6伏特之间，其是对应于无负载电池电压的3.0至4.1伏特。

可充电的锂离子电池的制造商一般建议充电单一4.1伏特的干电池，其是有C/10率的预充电电流而在3.0伏特以下。在3.0伏特以上但是在4.1伏特以下，电池可以不超过1C率的电流充电。在4.1伏特(亦充电电流量)，电流应逐渐下降，以致电压不会超过4.1伏特。此是已知为充电的固定电压阶段。如果此电压限制是超过一给定量，则内建式电池保护电路会使电池开路。固定电压充电阶段应所述持续直到充电率已经下降至低于C/10至C/20率，或是液晶经过的4小时的充电，看何者先发生。最终充电电压限制(4.1伏特)需要以大约一个百分点的精确度来决定。调节墙壁电源供应器电压至此电压以及精确度会增将不必要的开支。

如先前所述，在吸量管10中的微处理器38是具有一A至D转换器内建其中，其是利用U2作为具有所需的一个百分点精确度的准确电压参考。通过使用板上A至D转换器，墙壁电源供应器37可供应比将电池充电所需者更高的电压，并且4.1伏特的电压充电限制可通过微控制器以及其A至D转换器加以监视以及控制。

特别地，微控制器38是编程以模拟固定电压充电阶段，其是通过利用多个电压临限值以决定何时切换至一较小的充电电流。因此当马达不运转时，微控制器38是在电力管理例程中以A至D转换器每秒一次测量电池(端口AN0)以及墙壁电源供应器(端口AN2)电压。规划至微处理器38的电力管理例程是显示于第二十一a，b以及c图。如所示，测量是在PWM开关(墙壁供电器FET)关断时进行，以致电池电压是表示无负载电池电压，以及墙壁电源供应器电压是其经调节的电压，假设无其他的吸量管与的连接并且充电。虽然以1C充电是大约0.15伏特，电池电压平均是增加(恩位电池的阻抗)。因此，第一临限电压是设定至3.95伏特。当于3.95伏特测量开路电压时，以1C率充电时的电池平均电压是4.1伏特。于此点，通过减小PWM工作周期至大约20％(此表示充电的固定电压阶段的开头)，则充电电流是减小。导通时间充电脉波是于0.36微秒为固定，而周期是通过改变关断时间而调整至1.75微秒。

为了趋近固定电压模拟充电电路，其是负责因为平均充电电流而有的在电池的平均电压增加，是需要数个临限阶段。对于特定「导通」以及「关断」时间，周期，工作周期，电流，充电率以及电压临限值的电池充电阶段的图表是显示于图19中。对于时间的电池36的典型充电特性是显示于图20中，其是对于5个阶段中的各阶段。如所示，用于第一平移(PWM工作周期阶段0至阶段1；亦即1毫秒至1.75毫秒周期)的临限值是设定为3.950伏特。在平移至阶段2充电(3.2毫秒周期)之前，阶段1充电是持续至4.025伏特。在平移至阶段3充电(大约6毫秒周期)之前，阶段2充电是持续至4.075伏特，而阶段3以及以上的充电是对于剩下的充电平移而进行至4.100伏特。此等多个电压临限阶段是防止内建式电池保护电路跳电，同时趋近固定电压充电状态。阶段5是最小的也是最后的充电阶段，并且具有大约1.5％(24毫秒周期)的PWM工作周期。

在每次阶段改变，于对于4.100伏特或以下的电压的工作周期切回之前是使用2分钟最小的充电时间。在4.100伏特或是以下，对于任何工作周期并无最大充电时间限制，进除了从快速充电开始测量的240分钟的整体充电时间限制。

如果所过滤的电池电压测量是高于4.125伏特，则充电工作周期是在5秒钟之内增加一个阶段，而不是最小2分钟的延迟，其是用于较低的过度电压(4.025至4.100伏特)。如果在减小工作周期之后，电压保持在4.125伏特或是更高，则工作周期应所述会一再地下降(于各工作周期小于5秒钟的充电时间)，直到电压下降回4.125伏特以下或是充电完全关断(在阶段5之后)。

充电是一直持续直到符合下列任一项条件，则充电即终止：

充电工作周期已经下降至1.5％(阶段5)，并且电池电压到达4.1VDC。

从快速充电开始起算的经过时间已经到达240分钟(「暂停」)。

检测到充电站上有另一个单元要充电。

所述电池并不会被再度充电直到其被放电至3.95VDC或是其自放电至此位准。

当马达没有在运转并且PWM开关(墙壁供电器FET)关断时，图21a至图21c中所示的电力管理例程是每秒钟进行电压测量一次。电池电压是至少被测量16次，并且所计算的平均值是储存在微处理器38中的存储器位置「BA」。在墙壁电源供应器是每秒采取二十次连续的测量。在微控制器中的取样及保持电路是在每次测量的开始取样并保持电压。每次测量是花费256微秒，因此20次连续的测量是花费大约5毫秒来完成。20次测量中的最高值是储存于存储器中并且是称为「PH」而最低的读数是被储存并且称为「PL」。

当正在充电其电池的吸量管10是在一具有共用墙壁电源供应器(如图22所示)的共用充电站(未图示)时，则其是保证PL由任何在共用充电站的其他的吸量管(例如10’)于每秒测量都会小于4.6伏特，而所述充电的吸量管仍未进行超过其充电的固定电压状态中的阶段2。由于阶段3充电是具有6微秒的充电周期，则有可能在任何一个5毫秒的测量周期中，PL测量起来并不是小于4.6伏特。

如果有二或多个吸量管是置于更用充电站，并且各具有需要充电的电池，则各吸量管中的韧体连同其PH以及PL测量正常将一次仅允许一个吸量管将其电池充电。置于共用站的第一吸量管将首先开始将其电池充电。置于充电站的第二以及第三吸量管(例如10’)将检测一单元是否正在充电，其是通过测量PL直是在4.6伏特或是以下的事实(以及PH直在4.9伏特以上，表示墙壁电源供应器确实有被连接)。所述韧体是被编码，以致如果检测到PL是在4.6伏特或是以下，则吸量管将不会将其本身的电池充电。当吸量管测量到PL在4.6伏特以上，其是假设是允许将其本身的电池充电。在开始充电以后，电力管理例程会使其每秒短暂暂停一次以再次检视PL，PH以及BA以判断是否另一个单元在充电。如果其检测到另一个单元在充电，则在其重新开始充电之前，其是停止充电并且等候直到PL变成4.6伏特以上。该等单元是依据内部中断计时器而每秒检查一次，所述计时器是设定以每秒钟段一次。首先决定其是可以开始充电的单元将开始充电其电池，而在同一站的其他单元将自动关在充电状况外，因为器将检测到有单元在站上充电。非常不可能在同一站上的二个独立的吸量管中的中断计时器在相同时间中断(在彼此的0.25微秒之内)。万一果真如此，则二个单元可于同时开始充电。具有最低电池电压的单元将从墙壁单元取走大部分的电流，直到充电达报符合第二单元充电的电压。随着二个电池电压开始彼此相等，电流将分散于二个电池之间，花费如果仅有一个电池充电的情况大约二倍的时间来充电。对于此种状况的发生，二个具有独立时脉的独立的计时器需要于其状态下同步化并且保持同步一段长时间，这是很不可能的(也许10000次中少于一次的机会)；但是，如果真的发生也不会造成损害。正常来说，上述的共用算则是遵循一种洗链的方式，其中吸量管是轮流充电至满载并且一次仅充电一个。

当第一吸量管是在其固定电压状态的阶段3时，等候的吸量管通常将开始充电并因而终止第一吸量管的充电周期。于此点，第一吸量管的电池是几乎是满载(超过90％，或许是满载的95％)。如果用于另一个单元的检测参数是更加灵敏以使得第一单元可完成其固定电压状态的阶段5(使得可100％满载)，则等候的吸量管会必须多等候30分钟或更久。检测参数(PL以及5微秒取样时间期间)是加以选择以为在得到电池满载与所有置于共用充电站的吸量管充好电并且备妥可再度使用之间取得折衷。被完全放电的吸量管电池可在大约一个小时之内充电的全容量的超过90％，不过最后10％会花费达另一个小时。

虽然在此已经详细说明本发明的特定较佳实施例，应知晓在所示实施例中可做变更以及修正而不偏离本发明的精神。因此，本发明仅通过所附权利要求书而对其范畴加以限制。

Claims (38)

1．一种电子吸量管，其特征在于，包括：

一线性致动器，用于在长度方向驱动在一圆筒中的活塞以从一吸量管尖端吸取以及配施流体，所述线性致动器包括一马达，其具有电流接收绕组，用于电磁驱动一转子以分授长度方向的运动予所述活塞；以及

一用于所述吸量管的控制电路，包括一使用者可控制的微处理器，对其编程以产生用于马达的驱动信号，所述控制电路是进一步包括：

一显示器，电气连接至所述微处理器，

使用者可致动的控制键，电气连接至所述微处理器，用于在微处理器的操作的吸量管模式中产生液体拾取容量，液体配施，操作的吸量管速度以及吸量管重置信号，用于控制吸量管的操作以及显示在显示器上的文数字使用者可读取显示，

一存储器，具有储存于其中的数据表，并且可由微处理器存取并且利用以控制吸量管的操作，

至少一个使用者可致动开关，用于触发通过使用者对控制键的致动所选择的吸量管操作，

所述微处理器是进一步编程以响应于定义为「模式」键的第一个控制键的接连的使用者致动而依序进入接连的使用者选择的操作模式，并且在各选出的模式中控制吸量管的操作，以致

(a)所述模式键或是定义为选项键的另一个控制键的第二次致动是致使微处理器控制显示器仅显示对于所选择的模式的第一操作选项，

(b)控制键的第二个是定义为一「往上」键，其致动是致使微处理器控制显示器以表示操作选项的致动或是除动，或是与操作选项相关的数字显示的增加值，以及

(c)控制键的第三个是定义为一「往下」键，其致动是致使微处理器控制显示器以表示操作选项的致动或是除动，或是与操作选项相关的数字显示的减少值，以及

(d)触发器开关的接续的使用者致动是致动马达以驱动活塞于所选择的模式中，通过操作选项于往上方向增加以将液体拾取入尖端，而后沿往下方向从尖端配施液体。

2．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以致在各个所选择的模式中，对于选项键的接连的使用者致动是致使微处理器控制显示器以仅依序显示对于所选择的模式的接连的操作选择，各是可依据权利要求1所述的(b)以及(c)而控制。

3．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以致所述模式键是作用为选项键以响应于所述模式键最初所遭受的按压而在接连的操作选项之间行进，所述按压的时间是比模式键的接连的暂时按压之后的模式键的暂时按压来得久。

4．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以响应于使用者对定义一「重置」键的第四个控制键的致动及或模式键的接续遭受的按压而控制显示器退出操作选项的显示，同时保留在所选择的模式中。

5．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器编程以致第四个使用者可致动的控制键是定义一「重置」键。

6．根据权利要求5所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以致重置键是响应于重置初始所遭受的按压而迫使显示器上所显示的参数是读为零，所述初始按压的时间是比重置键的暂时按压来得长。

7．根据权利要求5所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以响应于使用者对重置键的暂时致动而进入一「喷出」操作，以驱动圆筒中的活塞以从吸量管尖端喷出流体。

8．根据权利要求5所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以致使用者对于重置键的各次接连的暂时致动是致使微处理器控制显示器以依序显示多个接连的操作参数中不同的参数以通过使用者对于往上或是往下键的致动来加以编辑。

9．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以计数并且控制显示器以在所选择的吸量管操作模式中对于操作的接连周期有区别地显示不同的显示给吸量管使用者，从而使得使用者可决定任何吸量管操作的时段的吸量管操作周期。

10．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，具有二个使用者可致动的开关，用于触发通过使用者对于控制键的致动所选择的吸量管操作，

其中所述微处理器是进一步编程以进入通过使用者对于模式键的致动而选择的操作的手动模式，并且在手动模式中，

(ⅰ)用以控制吸量管的操作，以致

(a)触发其开关中的第一个由使用者致动是定义一「往上」触发器致动，其是致使所述微处理器控制马达以驱动活塞于往上的方向以将液体拾取入尖端，以及

(b)触发其开关中的第二个由使用者致动是定义一「往下」触发器致动，其是致使所述微处理器控制马达以驱动活塞于往下的方向以从尖端配施液体，并且

(ⅱ)控制显示器表示在尖端中液体的容量。

11．根据权利要求10所述的吸量管，其特征在于，所述微处理器在手动模式中是进一步编程以

(ⅰ)控制吸量管的操作，以致当在原始位置时，所述活塞是在准备开始吸取或拾取液体，所述显示器是显示可拾取的最大容量，以及

(a)「往上」键致动是致使微处理器随着使用者致动「往上」键而控制显示器以指示欲通过尖端拾取的液体所选择的最大容量的增加值，以及

(b)「往下」键致动是致使微处理器控制显示器以指示欲通过尖端拾取的液体所选择的最大容量的减少值。

12．根据权利要求10所述的吸量管，其特征在于，所述微处理器是进一步编程以随着使用者分别致动往上触发器以及往下触发器而增加液体拾取以及配施的速度。

13．根据权利要求10所述的吸量管，其特征在于，储存在存储器中的数据表其中的一包括用于与吸量管尖端相关的最大拾取容量的校正因数，用以减少与通过吸量管拾取以及配施液体相关的液体容量误差，并且其中校正因数是加至马达的拾取以及配施运动以校正容量误差。

14．根据权利要求10所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以计数并且控制显示器以将不同的显示有区别地显示给吸量管使用者以用于手动模式中吸量管的接续的操作周期，从而使得使用者可决定吸量管的操作周期以用于吸量管操作的任何时段。

15．根据权利要求10所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以控制马达进入「喷出」模式，其中所述马达是驱动活塞超过活塞的原始位置以在活塞到达原始位置之后喷出保留于尖端的液体。

16．根据权利要求15所述的吸量管，其特征在于，所述微处理器是编程以响应于使用者对于控制键其中之一的致动或是配施触发器的多重致动而进入「喷出」。

17．根据权利要求16所述的吸量管，其特征在于，所述微处理器是编程以响应于使用者对于定义一「重置」键的控制键中的第四个的暂时致动而进入「喷出」操作。

18．根据权利要求17所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以致重置键是响应于重置初始所遭受的按压而迫使容量显示是读为零，当吸量管并不在于原始位置时，所述初始按压的时间是比模式的暂时按压来得长，

其中活塞从显示归零的位置的进一步往上移动增加容量读数，而活塞从显示归零的位置进一步的往下移动是造成显示负值容量。

19．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以进入通过使用者对于模式键的致动而选择的操作的吸量管模式，并且在吸量管模式中，

(ⅰ)用以控制吸量管的操作，以致

(a)触发其开关中的第一个由使用者致动是定义一「往上」触发器致动，其是致使所述微处理器控制马达以驱动活塞于往上的方向以将液体拾取入尖端，以及

(b)触发其开关中的第二个由使用者致动是定义一「往下」触发器致动，其是致使所述微处理器控制马达以驱动活塞于往下的方向以从尖端配施液体，以及

(c)任何触发器开关的第一次使用者致动是致动马达以往上方向驱动活塞以拾取所选择的容量的液体于尖端中，以及

(d)任何触发器开关的第二次使用者致动是致动马达以往下方向驱动活塞以从尖端配施所选择的容量的液体。

20．根据权利要求19所述的吸量管，其特征在于，储存于存储器中的数据表其中之一包括指令以用于根据使用者对控制键的致动所选择的操作速度设定而控制驱动信号施加至线性致动器以控制马达的操作速度。

21．根据权利要求19所述的吸量管，其特征在于，储存在存储器中的另一个数据表包括校正因数用于通过使用者对控制键的致动所选择的各种液体拾取容量设定，以控制并且排除与通过吸量管拾取亦即配施液体相关的液体容量误差。

22．根据权利要求19所述的吸量管，其特征在于，所述微处理器是编程以计数并且控制显示器以将不同的显示有区别地显示给吸量管使用者以用于手动模式中吸量管的接续的操作周期，从而使得使用者可决定吸量管的操作周期以用于吸量管操作的任何时段。

23．根据权利要求19所述的吸量管，其特征在于，所述微处理器是进一步编程以(ⅰ)响应于使用者对于触发器开关之一的致动，随着活塞趋进一原始位置以配施所选择的容量的液体，当活塞到达原始位置时，拾取第二选择的容量的液体，以及(ⅱ)配施并且混合第二选择容量的液体于所选择的容量的液体。

24．根据权利要求23所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以当活塞接近原始位置时，重复(ⅰ)以及(ⅱ)直到没有触发器开关被致动，并且其后驱动马达以使活塞延伸超过原始位置以从尖端喷出液体。

25．根据权利要求1所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以进入通过使用者对于模式键的致动而选择的操作的多重模式，并且在多重模式中，

(ⅰ)用以控制吸量管的操作，以致

(a)往上键的致动是致使微处理器控制显示器以指示欲通过尖端配施的所选择容量的液体的增加值，以及

(b)往下键的致动是致使微处理器控制显示器以指示欲通过尖端配施的所选择容量的液体的减少值，以及

(c)第三个控制键是定义一「重置」键，其致动是致使微处理器控制显示器指示对应于吸量管可配施的所选择液体容量的可整除的数的数，其数是可通过「往上」以及「往下」键的致动而控制，以及

(d)任何触发器开关的第一次使用者致动是致动马达以驱动活塞于往上的方向以将对应于对于吸量管的液体的全尺度容量的液体容量拾取入尖端，以及

(e)任何触发器开关的第二次使用者致动是致动马达以驱动活塞于向下方向以从尖端配施所选择容量的液体，其是为任何触发器开关的各第二次致动而重复，直到已经通过吸量管配施所有可整除的数。

26．根据权利要求25所述的吸量管，其特征在于，储存在存储器中的其中一个数据表包括用于控制驱动信号的指令，该等驱动信号是施加至线性致动器以根据由使用者致动控制键所选择的操作速度的设定而控制马达的操作速度。

27．根据权利要求25所述的吸量管，其特征在于，储存在存储器中的另一个数据表包括用于由使用者致动控制键选择的各种选择液体容量设定的校正因数，以控制并且排除与通过吸量管拾取以及配施液体有关的液体容量误差。

28．根据权利要求25所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以控制马达进入「喷出」模式，其中所述马达是驱动活塞超过活塞的原始位置以在活塞到达原始位置之后喷出保留于尖端的液体。

29．一种微处理器控制的手持型可携带的电子吸量管，其特征在于，包括：

一可手持的外壳，支撑一线性致动器，用于在长度方向驱动一活塞于一圆筒钟，将流体吸取入吸量管尖端以及从吸量管尖端配施流体，所述吸量管尖端是从所述外壳延伸；

所述线性致动器是通过包含在外壳中的电池或是外部电源供电，并且包括一步进马达，其具有电流接收绕组，用于接收驱动信号以电磁驱动一转子以在受控制的速度下，经由一连串微步阶而将长度方向运动分授给所述活塞；以及

一用于吸量管的控制电路，包括依使用者可控制的微处理器，其是通过电池或是外部电源供电，并且是编程以产生用于端口进马达的驱动信号，其是脉波宽度调变(PWM)信号，其工作周期是对应于用于端口进马达的不同的微步阶位置，其是从包括于控制电路的存储器中所储存的第一数据表而通过微处理器推导而得，并且具有一重复模态，所述模态是从存储器中所储存的第二数据表通过微处理器推导而得，所述控制电路是进一步包括：

一显示器，其是由所述外壳所支撑，并且是电器连接至所述微处理器，使用者可致动的控制键是由所述外壳所支撑，并且是电器连接至所述微处理器，用于在操作的微处理器吸量管模式中产生液体拾取容量，液体配施，操作的吸量管速度以及吸量管重置信号，用于控制吸量管的操作以及在显示器上的文数字使用者可读取的显示，

所述存储器是具有数据表，包括储存于其中的第一以及第二表，并且是可由微处理器所存取以及使用以控制吸量管的操作，以及

一使用者可致动的开关，由所述外壳所支撑，用于触发由使用者致动控制键所选择的吸量管操作。

30．根据权利要求29所述的吸量管，其特征在于，所述微处理器是编程以致该等PWM驱动信号是具有不重叠的相位，因而没有PWM驱动信号的重叠施加至步进马达的电流接收绕组。

31．根据权利要求29所述的吸量管，其特征在于，所述电池或是外部电源是发展一供电电压，并且所述微处理器是编程以响应于供电电压于其存储器所储存的数据表中所选择者，其是推导PWM驱动信号的工作周期。

32．一种电池供电式微处理器控制的手持型可携带的电子吸量管，其特征在于，包括：

一可手持的外壳，支撑一线性致动器，用于在长度方向驱动一活塞于一圆筒中，将流体吸取入吸量管尖端以及从吸量管尖端配施流体，所述吸量管尖端是从所述外壳延伸；

所述线性致动器是通过包含在外壳中的电池供电，并且包括一步进马达，其具有电流接收绕组，用于接收驱动信号以电磁驱动一转子以在受控制的速度下，经由一连串微步阶而将长度方向运动分授给所述活塞；以及

一用于吸量管的控制电路，包括一使用者可控制的微处理器，其是通过电池供电，并且是编程以产生用于步进马达的驱动信号，对所述微处理器进一步编程以

(ⅰ)基于周期性的基础而进入电力管理例程以检查电池以及用于将电池充电的电源的充电状态，所述电源是具有一电流限制，所述电流限制是等值或是大于电池的最大充电电流，以及

(ⅱ)在电源与电池之间打开以及关闭一开关，

所述关闭的开关是使电流于电流限制从电源通过至电池以将电池充电，同时由电源所产生的电压是在经调整的值以下，以及

所述微处理器是编程以在界定的时间区段期间同时所述开关是打开下测量电源电压并且决定其最高值(PH)以及其最低值(PL)。

33．根据权利要求32所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以产生脉波宽度调变开关控制信号，用于打开以及关闭所述开关，以致所述电池是以等于脉波宽度调变控制信号的工作周期乘以电源的电流限制的平均电流来充电。

34．根据权利要求32所述的吸量管，其特征在于，对所述微处理器进一步编程以控制脉波宽度调变开关控制信号的工作周期至通过电池的充电状态所决定的值。

35．根据权利要求32所述的吸量管，其特征在于，定义一第一吸量管与如由权利要求32所定义的一第二吸量管组合，连接至电源，其中各吸量管在其电力管理例程时是比较其所测量的PL以及PH值与储存在微处理器中的临限值以决定是否可由所述电源充电其电池。

36．根据权利要求35所述的吸量管，其特征在于，对电池的充电无法发生，除非PL以及PH是大于各自的临限值。

37．根据权利要求36所述的吸量管，其特征在于，所述电池是锂离子电池，并且对于允许电池充电而言，用于PL以及PH的临限值是分别大于4.6以及4.9伏特。

38．根据权利要求37所述的吸量管，其特征在于，用于决定PL以及PH的时间区段是大于1毫秒但小于100毫秒。

Images