CN1545483A - 用于厚塞子密闭容器取样刺穿台的锁定系统和改进的刀片设计 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于刺穿样品容器的盖子(9)或厚塞子的刺穿台。该盖子刺穿台使用具有大体上为Z形横截面的刺穿刀片(100)、用于移动所述刀片(100)而刺穿容器盖子的滑架组件(2)、用于在刀片(100)从刺穿的盖子(9)退回时防止容器由于与刀片(100)的摩擦而提升的对准块组件(8)、以及用于在所述刀片(100)退回时锁定所述对准块组件(8)的锁定组件(12)。

Description

用于厚塞子密闭容器取样刺穿台的锁定系统和改进的刀片设计
技术领域
本发明主要涉及密闭容器的取样系统，比如临床化学分析仪，尤其涉及一种用于密闭容器取样系统的刺穿台。
背景技术
临床化学取样和分析系统经常使用密闭的容器盛装需要分析的样品。这种取样系统的最初和必须的功能之一是刺穿装有样品的密闭容器上的盖子或塞子，而在盖子或塞子上形成开口，用于随后插入取样探针。这种盖子刺穿功能通常是由取样系统的盖子刺穿台实现的。
在普通的取样系统中，盖子刺穿台经常使用具有X形截面的刺穿刀片。这种具有X形截面的刺穿刀片似乎能够穿过相对较薄的盖子或塞子。然而，这种普通类型的具有X形截面的刺穿刀片具有几个缺点。
这种具有X形截面的刺穿刀片的主要缺点之一是不适于刺穿由橡胶等材料制成的较厚(例如，约9.525mm(3/8″))的盖子或塞子。当将取样探针插入到盖子或塞子上形成的X形切口时，探针需要较大的作用力才能穿透，从而会导致产生运动误差和步进电机停转。另外，当刀片和探针退回时，容器易于与刀片或探针一起提升，很难进行控制。
这种具有X形截面的刺穿刀片的另一个缺点是，当取样探针随后插入到盖子或塞子上保留的X形切口时，取样探针易于重新密闭盖子或塞子。这改变了样品容器中的压力分布(取决于容器中的样品含量)，可能会影响到样品的吸取和在吸取循环中依赖于压力变化检测的凝结检测系统。
这种具有X形截面的刺穿刀片的另一个缺点是，当探针通过刺穿的盖子或塞子插入所述容器中时，会产生错误的液面感觉。通常，容器的盖子或塞子制成由金属箔罩壳支撑的钮扣形的硅橡胶件。虽然使用具有X形截面的刺穿刀片可以穿过所述金属箔，但它们仅仅在所述金属箔上切出了X形切口。当取样探针随后经过盖子或塞子到达样品时，它经常会接触到所述箔，而引起容量变化，这种变化会产生错误的液面感觉，导致所述系统认为在取样探针真正到达流体液面之前就已经到达样品流体的液面了。
因此，希望提供一种刺穿台，该刺穿台具有新设计的刺穿刀片，该刀片可以可靠地刺穿橡胶等制成的厚盖子或塞子，并可以克服普通类型X形截面的刺穿刀片的缺点。
发明内容
本发明涉及一种用于密闭容器的取样系统，比如，临床化学分析器的刺穿台。
本发明的一个目的是提供一种用于密闭容器取样系统，比如，临床化学分析仪的刺穿台。该刺穿台使用新设计和构造的刺穿刀片，该刀片可以可靠地刺穿橡胶等制成的厚盖子或塞子，并可以克服普通类型的X形截面的刺穿刀片的缺点。
本发明的盖子刺穿台使用具有Z形横截面的刺穿刀片，该刀片可以在样品容器的盖子或塞子上切出Z形的开口。当取样探针随后插入时，它使所述开口伸展，而可以提供用于压力平衡必须的通风。所述刀片设计优选为具有三个尖端或顶端的单件式Z形横截面。因为所述Z形刀片由单件制成，所以降低了更换刀片的成本。这种配置便于盖子刺穿台的操作人员更换，而不使用特殊工具。
本发明的盖子刺穿台还使用了用于在盖子刺穿运动的过程中，刺穿刀片从刺穿的橡胶塞子缩回时，可靠地限制样品试管的塞子的新锁定组件。所述系统可以避免样品试管(或样品架)提升到盖子刺穿机构中，阻塞分析仪，并导致产生运动误差或使样品重新混合。由于包括新的锁定组件，可以使用轻型压制弹簧，顶靠试管盖子的顶部。所述轻型弹簧可以明显降低重新引入到所述试管中的真空，并避免真空度的提高，这种提高可能由于使用较强的弹簧而造成，这是由于在刺穿运动中橡胶塞子的连续向下偏移，随后在刀片缩回时去除强力弹簧载荷，其中在强力弹簧作用下橡胶塞子的垂直运动也会影响通过所述刀片上的切口的试管适当通风(通常开始于内部有某种程度的真空)。所述较轻弹簧还降低了在刀片缩回时，步进电机、丝杠和驱动带的载荷和扭矩需求。
本发明的盖子刺穿台还设计为可以与装有不同尺寸的容器的处理架一起工作，并采用盖子存在传感器，用于检测在待刺穿的容器顶部是否存在盖子或塞子。还可以使用穿梭机构，用于在每次刺穿操作之间清洗刀片，消除样品容器之间的遗留(carry-over)污染。此外，它还可以包括液压气动润滑和清洗机构，用于在每次刺穿操作之间润滑或清洗刀片。所述刺穿台还适用于现有的密闭试管取样系统(CTS)中。
这些目的及其他优点在一种刺穿台中得到实现，该刺穿台包括具有大体上为Z形横截面的刺穿刀片，用于移动所述刀片而刺穿容器盖子的滑架组件，和锁定组件，用于锁定对准组件，以防止当所述刀片从刺穿的盖子上退回时所述容器由于与刀片的摩擦而提起。所述刺穿刀片具有三(3)个锋利的尖端，用于刺穿容器的盖子，并传播施加在所述刀片上的载荷。所述锁定组件具有在所述刺穿刀片从刺穿的盖子退回时的锁定位置和在所述刺穿刀片已经从刺穿的盖子退回的未锁定位置之间移动的扳机，以及与所述扳机啮合且具有齿条或锯齿的弹簧偏压的致动器。当所述扳机移动到锁定位置时，所述致动器使其齿与具有互补的齿条或锯齿的固定段匹配锁定，以锁定所述对准组件。当所述扳机移动到未锁定位置时，所述致动器使其齿与所述固定段的齿脱开，以使所述对准组件脱开。
本发明的盖子刺穿台主要的独特和新颖特征包括具有Z形横截面的刺穿刀片的设计和结构，以及锁定组件的使用。
已经发现这种配置具有许多优点。如下面更详细地描述的，具有Z形横截面的新刺穿刀片非常适于刺穿橡胶等材料制成的厚盖子或塞子。取样探针可以容易地插入盖子或塞子上形成的Z形切口中，从而减小运动误差，并避免步进马达驱动装置停转。所述刀片和探针也可以容易地退出，而不会提起样品容器。通过探针插入形成的开口还提供了足够的通风，以保持容器内的正确压力分布。它还避免了金属箔罩壳的问题，从而消除了探针经刺穿的盖子或塞子插入容器中时任何液面错觉。
附图说明
通过参照下面结合附图的描述，本发明的上述和其他特征以及获得这些特征的方式将变得更为明显，其中：
图1(a)是Z形刀片设计的透视图；
图1(b)是Z形刀片设计的横截面图；
图2是在盖子检测之前的盖子刺穿台的侧视图，其中它的滑架组件向下运动，示出了未锁定的滑架组件；
图3是在盖子检测之后的盖子刺穿台侧视图，其中它的滑架组件向下运动，示出了锁定的滑架组件；
图4是所述锁定组件细节的放大侧视图，示出了处于回缩位置的锁定组件；
图5是所述锁定组件细节的放大侧视图，示出了处于啮合位置的锁定组件；
图6是锁定组件的另一“锯齿”设计的放大侧视图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于密闭容器取样系统，比如临床化学分析仪的刺穿台。
参照图1(a)和1(b)，以刀片100示出了本发明的具有Z形横截面的新刺穿刀片。优选的是，刀片100由一件可热处理的薄不锈钢板制成。刀片100的端部具有三个(3)锋利的尖端或顶端102，它们减小了盖子上的刺穿载荷，以使刺穿过程中盖子的伸展最小。例如，刀片100可以由硬度达Rc58-60且涂敷有氮化钛的440型不锈钢制成。在刺穿刀片100上的坚硬涂层，比如氮化钛，可以有助于保持刀片100的切割尖端102，并增加刀片100的润滑性。优选的是，每一刀片具有0.381mm(0.015″)的厚度。所述刀片可在刺穿端具有小的纵向切口104，用于使样品试管通风。当取样探针插入由刺穿刀片在厚塞子或盖子上形成的开口时，探针将把切口拉成在取样循环过程中提供足够、可靠的通风的开口，而使阻塞检测和样品吸取满足系统的要求。
参照图2至5，示出了本发明的盖子刺穿台的锁定组件12。新的锁定组件12位于对准块3的左下侧。图2示出了盖子刺穿台即将检测样品架10上的样品试管的盖子9，然后将开始盖子刺穿循环。盖子刺穿台具有滑架2，该滑架2通过旋在所述滑架2中的引导螺母1上从“原始”位置向下驱动。丝杠16螺旋穿过引导螺母1，且通过步进马达17驱动。因为对准块3通过轻型拉伸弹簧4′与滑架2保持接触，所以锁定扳机18被迫进入锁定组件12，通过轴承21克服压缩弹簧20的作用使致动器滑动组件19朝刺穿器的前面驱动。这一动作使齿条致动器24上的齿22与齿条段13上的齿条段齿23脱开。滑架2继续向下，直到对准臂6遇到样品试管的盖子9。在盖子检测点处，开始向下行程的刺穿部分，且滑架2与对准块8分离，释放锁定扳机18。“阻挡”块15这样构造，即它解除锁定扳机18。当滑架驱动到该阻挡件时锁定组件不必啮合，因为它处于固定位置，仅用于启动所述系统。
当对准臂6与试管盖子9接触并且锁定扳机18得到释放时，由于压缩弹簧20的作用，齿条致动器上的齿将与齿条段的齿23啮合。这样将对准块3锁定在适当位置。存在一“最小间隔”(“Y”)，该间隔是滑架2为完全释放扳机18而需要过调的量，且在“锁定”位置实现齿22和23的完全啮合，而当“未锁定”时，存在用于所述齿互相分开的足够间隙。滑架组件2上的上横杆下侧7和对准块3的顶部8之间的距离“X”是可用于切割行程的距离。切割刀片4向下驱动，经过洗涤塔/吸液芯支架5，刺穿试管盖子9。
在切割行程的最底部，丝杠驱动马达17反转，刀片组件4从试管和试管盖退回。因为对准块仍然“锁定”，所以试管不会由于刀片4和切割的试管盖子9之间的摩擦而提升。锁定组件保持啮合，直到滑架和刀片的向上行进导致滑架顶部接触锁定扳机，释放齿条齿；然后滑架和对准块一起向上行进到“原始”位置。
参照图4，示出了在接触试管盖子之前当滑架组件2向下驱动时锁定组件的详细视图。它还示出了在锁定扳机18通过接触滑架组件2而提升之后滑架组件的向上行进。这一动作使齿条齿22和23脱开。因为这发生在退回的刀片离开试管盖子之后，所以将不会对样品试管9或试管架10造成干扰。
例如，锁定组件12通过四(4)个螺钉25连接于对准块，且用两(2)个定位销26销住。类似地，齿条段13利用两(2)个螺钉25连接于框架上，且利用两(2)个定位销26销在框架上。这种配置不需对锁销进行调节。
参照图5，示出了在盖子刺穿行程中，在接触试管盖子之后当滑架向下驱动时锁定组件12的细节图。扳机18的凸轮表面28这样设计，即一个单一弹簧提供启动扳机18所需的侧向和垂直力。在向下行进的过程中在对准臂6(见图2和3)接触试管盖子的任何时候，齿条齿22和23将啮合，防止对准块3继续向下或向上运动。
现在对准块组件使用更轻的回复弹簧4′。不使用本发明的新锁定组件，则需要强力弹簧。例如，没有新的锁定组件时使用两个20磅的弹簧，当使用所述锁定组件时仅使用5磅的弹簧，产生的作用力减缩系数为8。
图6示出了齿条致动器和齿条段的另一种齿形设计。锯齿形的配置将防止两部分之间的任何无意中脱开，尤其是如果在齿之间有润滑剂，将降低摩擦系数。
本发明的刺穿台能处理固定在支架上的不同结构或状态的样品容器。此外，本发明的刺穿台可包括用于盖子检测的穿梭机构。本发明的刺穿台还可包括用于刀片的清洗和润滑塔以及润滑和清洗液压气动系统。本发明的盖子刺穿台具有清洗系统，该系统在样品容器之间清洗刀片，以消除遗留污染。它还具有润滑刀片的润滑系统，可在刺穿操作过程中减小刀片的作用力，且还在刺穿的盖子或塞子上留有少量的润滑油，以在循环后期减小取样探针穿透刺穿的盖子或塞子或从中退出所需的作用力。油分配器可以在每一循环中精确地分配固定体积的油，而没有通常需要附加马达和阀的注射泵的复杂性。所述刺穿台可以自动识别“打开”或“密闭”的容器之间的区别。它还具有容器高度检测特征，该特征决定了容器是否在刺穿的所需范围内。
本发明的刺穿台具有许多优点。新的刺穿刀片设计提供了一种刚硬、耐用且具有最小弯曲的刺穿刀片，这种刺穿刀片可以可靠地刺穿在玻璃或塑料制成的样品试管顶部的厚(即通常9.525mm(3/8″)或更厚)橡胶盖子或塞子，而不会留下碎屑或打破试管。如果刀片接触容器内的样品，则在每一样品之间清洗刀片，所以遗留污染最小。具有Z形横截面的润滑的刺穿刀片可以减小刺穿厚盖子或塞子所需的垂直作用力，这样避免将盖子或塞子塞入样品容器中，且还减小将盖子或塞子从刺穿刀片上除去时所需的回缩作用力。由新刀片加工的Z形切口可以使取样探针进入时具有足够的通风，而使阻塞检测和样品吸取满足系统的需求。在交叉刀片上的附加垂直切口有助于试管在刺穿台上的通风。在盖子或塞子上加工的切口还可以使取样探针多次穿透，而不会移去橡胶片或产生过量的碎屑。
使用本发明的具有Z形横截面的刀片得到的Z形切口样式可以更好地通风，以便改善凝结检测和样品吸取。具有Z形横截面的刀片还可以更容易地切穿试管的盖子，使弹性材料的伸展更小，导致产生更稳定的切口尺寸和更好地通风。
所述机械锁定组件提供了盖子刺穿循环的可靠性和稳定性，且无需使用或修改任何电子部件。它还提供了更可靠的阻塞检测和更小的运动误差。它还使所述刺穿台能够处理对高弹簧载荷更敏感的样品试管。如前所述，使用所述锁定组件，可以使用轻型弹簧代替强力弹簧，这样降低了马达和丝杠组合的扭矩载荷要求。这还减少了盖子被推入样品试管中以及样品试管在承受高弹簧载荷时破裂的概率。这还降低了由高弹簧力触发的错误的阻塞检测。另外，这种轻弹簧与锁定组件形成的新的配置克服了高弹簧载荷产生的问题，即经常将橡胶的试管盖子挤压到使试管体积减少的程度，这样在切割过程中，通过部分通风的刀片从管子内部挤出更多的空气，因此当刀片从试管盖子退回时，在释放了强力的压制弹簧之后，且橡胶恢复到其原有尺寸之后，试管内部的真空度实际上增加。
这种新型刺穿台的安装非常安全、简便。本发明的刺穿台可以与现有的CTS系统互换。
附图标记列表
2  滑架
3  对准块
4  切割刀片
4′拉伸弹簧
5  清洗塔/吸液芯支架
6  对准臂
7  下侧
8  顶部
9  盖子
10 样品支架
12 锁定组件
13   齿条段
15   阻挡块
16   丝杠
17   步进马达
18   锁定扳机
19   致动器滑动组件
20   压缩弹簧
21   轴承
22   齿
23   齿条段的齿
24   齿条致动器
25   螺钉
26   定位销

Claims (30)

1.一种用于刺穿容器盖子的设备，包括：
a)具有大体上为Z形横截面的刺穿刀片(100)
b)用于移动所述刀片(100)而刺穿容器盖子(9)的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述刺穿刀片(100)具有至少一个锋利的顶端(102)，用于刺穿所述容器的所述盖子(9)、并散布施加在刀片(100)上的载荷。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述用于移动所述刀片组件的装置还包括：
a)用于移动所述刀片(100)的滑架组件(2)；
b)用于驱动所述滑架组件(2)的装置。
4.如权利要求1至3任一所述的设备，其特征在于，还包括当所述刺穿刀片(100)在刺穿所述盖子(9)之后退回时用于限制所述容器的对准块组件(8)。
5.如权利要求1至4任一所述的设备，其特征在于，还包括用于在所述刺穿刀片(100)从所述刺穿的盖子(9)退回时锁定所述对准块组件(8)的锁定组件(12)，以防止所述容器由于与所述退回的刀片(100)的摩擦而移动。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述锁定组件(12)还包括可在所述刺穿刀片(100)从所述刺穿的盖子(9)退回时的锁定位置与在所述刺穿刀片(100)已经从所述刺穿的盖子(9)退回的未锁定位置之间移动的扳机(18)。
7.如权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述锁定组件(12)还包括与所述扳机(18)啮合且具有锁定装置(24)的致动器(19)，而在所述扳机(18)移动到所述锁定位置时，所述致动器(19)使其锁定装置(22)与固定的互补锁定装置(23)匹配锁定，以锁定所述对准组件(8)，且当所述扳机(18)移动到所述未锁定位置时，所述致动器(19)使其锁定装置(22)从所述固定的互补锁定装置(23)脱开，以脱开所述对准组件(8)。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)的所述锁定装置和所述固定的互补锁定装置是齿条齿(22，23)。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)的所述锁定装置和所述固定的互补锁定装置是锯齿(22，23)。
10.如权利要求7至9任一所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)被弹簧(4’)偏压。
11.一种用于刺穿容器盖子的设备，包括：
a)用于移动刀片(100)以刺穿容器盖子(9)的装置；
b)用于锁定一装置而防止所述刀片从刺穿的盖子(9)退回时所述容器由于与所述刀片(9)的摩擦而移动的锁定组件(12)。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述刺穿刀片(100)具有Z形横截面。
13.如权利要求11或12所述的设备，其特征在于，所述刺穿刀片具有至少一个锋利的顶端(102)，用于刺穿所述容器的所述盖子(9)、并散布施加在刀片(100)上的载荷。
14.如权利要求11至13任一所述的设备，其特征在于，还包括：
a)用于移动所述刺穿刀片(100)的滑架组件(2)；
b)用于驱动所述滑架组件(2)的装置。
15.如权利要求11至14任一所述的设备，其特征在于，所述用于防止所述容器移动的所述装置包括对准块组件(8)。
16.如权利要求11至15任一所述的设备，其特征在于，所述锁定组件(12)还包括可在所述刺穿刀片(100)从所述刺穿的盖子(9)退回时的锁定位置与在所述刺穿刀片(100)已经从所述刺穿的盖子(9)退回的未锁定位置之间移动的扳机。
17.如权利要求11至16任一所述的设备，其特征在于，所述锁定组件(12)还包括与所述扳机(18)啮合且具有锁定装置(24)的致动器(19)，而在所述扳机(18)移动到所述锁定位置时，所述致动器(19)使其锁定装置(22)与固定的互补锁定装置(23)匹配锁定，以锁定所述对准组件(8)，且当所述扳机(18)移动到所述未锁定位置时，所述致动器(19)使其锁定装置(22)从所述固定的互补锁定装置(23)脱开，以脱开所述对准组件(8)。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)的所述锁定装置和所述固定的互补锁定装置是齿条齿(22，23)。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)的所述锁定装置和所述固定的互补锁定装置是锯齿(22，23)。
20.如权利要求17至19任一所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)被弹簧(4’)偏压。
21.一种用于刺穿容器盖子的设备，包括：
a)具有大体上为Z形横截面的刺穿刀片(100)；
b)用于移动所述刀片(100)以刺穿容器的盖子(9)的装置；
c)用于阻止在所述刀片从刺穿的盖子(9)退回时所述容器由于与所述刀片(9)的摩擦而移动的装置。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述刺穿刀片(100)具有至少一个锋利的顶端(102)，用于刺穿所述容器的所述盖子(9)、并散布施加在刀片(100)上的载荷。
23.如权利要求21或22所述的设备，其特征在于，用于移动所述刀片组件的所述装置还包括：
a)用于移动所述刀片(100)的滑架组件(2)；
b)用于驱动所述滑架组件(2)的装置。
24.如权利要求21至23任一所述的设备，其特征在于，所述阻止装置包括对准块组件(8)，用于在所述刺穿刀片(100)刺穿所述盖子(9)之后退回时限制所述容器。
25.如权利要求21至24任一所述的设备，其特征在于，所述阻止装置还包括用于在所述刺穿刀片(100)从所述刺穿的盖子(9)退回时锁定所述对准块组件(8)的锁定组件(12)，以防止所述容器由于与所述退回的刀片(100)的摩擦而移动。
26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，所述锁定组件(12)还包括可在所述刺穿刀片(100)从所述刺穿的盖子(9)退回时的锁定位置与在所述刺穿刀片(100)已经从所述刺穿的盖子(9)退回的未锁定位置之间移动的扳机(18)。
27.如权利要求25或26所述的设备，其特征在于，所述锁定组件(12)还包括与所述扳机(18)啮合且具有锁定装置(24)的致动器(19)，而在所述扳机(18)移动到所述锁定位置时，所述致动器(19)使其锁定装置(22)与固定的互补锁定装置(23)匹配锁定，以锁定所述对准组件(8)，且当所述扳机(18)移动到所述未锁定位置时，所述致动器(19)使其锁定装置(22)从所述固定的互补锁定装置(23)脱开，以脱开所述对准组件(8)。
28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)的所述锁定装置和所述固定的互补锁定装置是齿条齿(22，23)。
29.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)的所述锁定装置和所述固定的互补锁定装置是锯齿(22，23)。
30.如权利要求27至29任一所述的设备，其特征在于，所述致动器(19)被弹簧(4’)偏压。
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