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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Pipetteneinrichtungen zur Verwendung
mit entfernbar befestigten Spitzen und im Spezielleren auf Pipetteneinrichtungen
mit Mechanismen, um entfernbar befestigte Spitzen auszuwerfen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
meisten von Hand gehaltenen, manuellen oder elektronischen Pipetten
haben einen Mechanismus zum Auswerfen einer wegwerfbaren Spitze,
die an dem Schaft der Pipette befestigt ist. Vor dem kürzlich entwickelten
LTS-System der Rainin Instrument Co., Inc., Emeryville, Kalifornien,
das durch eine Pipettenspitzen-Befestigung und Ejektorkräfte von
weniger als ein Pfund gekennzeichnet ist, sind die statische Haltereibung
oder die Befestigungskräfte,
die benötigt
werden, um eine Spitze in einem festsitzenden, flüssigkeitsabgedichteten
Zustand auf dem Schaft einer Pipette zu halten, üblicherweise größer als
4 bis 6 Pfund, um den seitlichen Kräften zu widerstehen, die während dem
Ablösen
bei normalen Pipettenaktivitäten
auf die Spitze wirken. Während dem
Pipettenspitzenauswurf müssen
derartige durch Reibung bewirkte Rückhaltungs- oder Befestigungskräfte überwunden
werden, um die Bewegung der Spitze weg von dem Schaft zu starten.
Die benötigte, maximale
Pipettenspitzenabwurfkraft ist üblicherweise
in dem Bereich von 8 bis 12 Pfund, kann aber auch bis zu 20 Pfund
groß sein.
Sobald die Spitze beginnt, sich von dem Pipettenschaft weg zu bewegen,
verringert sich die Kraft, die benötigt wird, um die Spitze in Bewegung
zu halten, auf ungefähr
50 % bis 60 % der Reibungsrückhaltekraft.
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Ein
bekannter Spitzenabwurfmechanismus ist eine federvorgespannte Stange
mit einem Daumen-betätigten
Knopf an ihrem oberen Ende. Das untere Ende der Stange ist an einem
Ansatz befestigt, der neben dem oberen Ende der wegwerfbaren Spitze
angeordnet ist. Siehe beispielsweise US-Patent Nr. 3,991,617 und
US-Re. 32,210. Wenn der Benutzer den Knopf niederdrückt, drückt das
untere Ende des Ansatzes gegen die Spitze. Der Benutzer muss eine
Abwurfkraft anlegen, die gleich der Reibungsrückhaltekraft ist oder diese überschreitet,
um die Spitze von dem Schaft der Pipette auszuwerfen. Die meisten
Benutzer haben nicht ausreichend Zeit, die Bewegung der Spitze den
Schaft hinunter zu verfolgen, um die angelegte Abwurfkraft von der
anfänglichen
Abwurfkraft zu vermindern. Stattdessen fährt der Benutzer fort, die
maximale Abwurfkraft auszuüben,
bis der Ejektor an dem unteren Stop des Spitzenejektormechanismus
aufprallt. Statische Beanspruchung in der Größenordnung von 8 bis 12 Pfund,
gefolgt durch eine schnelle Bewegung und einen plötzlichen
Stop, der einen Aufprall auf den Daumen verursacht, kann zu durch
wiederholte Bewegung bewirkten Verletzungen an der Hand und dem
Handgelenk beitragen, wenn es über
eine längere
Zeitperiode viele Male am Tag wiederholt wird.
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Mehrere,
unterschiedliche Lösungsansätze sind
verwendet worden, um die Belastung auf einen Daumen des Benutzers
oder auf den Finger (die Finger) durch die Spitzenabwurfkräfte zu vermindern. Solch
ein Lösungsansatz
ist der, einen mechanischen Nutzen beispielsweise mittels Nocken,
Getrieben, einem Hebelmechanismus zu verwenden, um die Kräfte zu vermindern,
die benötigt
werden, um eine Spitze auszuwerfen. Siehe bei spielsweise US-Patent
Nrn. 4,779,467 und 5,435,197. Diese verminderten Kräfte kommen
jedoch mit einem zusätzlichen
Bewegungsaufwand einher, der von dem Daumen oder Finger(n) benötigt wird.
Die Gesamtenergie oder Arbeit, die durch den Daumen oder Finger(n) des
Benutzers angelegt wird, ist mindestens so groß wie die, die für den herkömmlichen
Druckstangenmechanismus benötigt
wird. Darüber
hinaus sind die praktischen Ausgestaltungen auf einen mechanischen
Nutzen von 2:1 begrenzt, aufgrund der Begrenzungen auf die zuzüglichen
zu durchlaufenden Abstände
und Zeit, und sind somit in der Lage, die Kräfte nur um einen Faktor von
2 zu vermindern. Ein anderer Lösungsansatz
ist der, die Reibungsrückhaltekraft
zu vermindern, die die Spitze auf dem Pipettenschaft hält. Solch
eine Lösung
verwendet einen O-Ring auf dem Schaft, um eine weiche, nachgiebige Abdichtung
mit der inneren Oberfläche
auf der Spitze zu bilden. Betrachte in dieser Beziehung die Transferpette-Mehrkanalpipetten
von BrandTech Scientific Inc., Essex, Connecticut. Unglücklicherweise
kommt die niedrigere Rückhaltekraft,
die durch solche O-Ringabdichtungen geboten wird, auf Kosten der verminderten
Abdichtungszuverlässigkeit
und gesteigerten Instandhaltung ebenso wie die gesteigerte Wahrscheinlichkeit
einer Kontamination.
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Andere
Lösungsansätze zur
Verminderung der Spitzenabwurfkräfte
konzentrieren sich auf die Spitze. Beispielsweise offenbart US-Patent
Nrn. 4,072,330 und 4,748,859 eine entfernbare Spitze mit gesteigerter
Nachgiebigkeit zur Verringerung der Reibungsrückhaltekraft. Diese Einrichtungen
leiden jedoch an verminderter, seitlicher Spitzenstabilität.
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Ein
anderer Lösungsansatz
verwendet einen Motor-angetriebenen Spitzenejektormechanismus. Siehe
beispielsweise US-Patent Nr. 4,399,712. Dieser Lösungsansatz minimiert die Belastung
auf den Daumen oder Finger(n) des Benutzers, leidet aber an dem
Nachteil, dass der direkte Antrieb eine ausreichende Stärke haben
muss, um die maximale Kraft zu erzeugen, die benötigt wird, um eine Spitze ohne Blockieren
oder der Verursachung von übermäßiger Abnutzung
auf den Mechanismus auszuwerfen. Zusätzlich muss ein überschüssiger Stoßabstand
an dem Ende des normalen Pipettenzyklus vorgesehen sein, um die
Spitze auszuwerfen. Als ein Ergebnis muss eine zusätzliche
Kopfraummenge hinzugefügt werden,
um den zusätzlichen
Kolbenstoßabstand aufzunehmen,
und der Pipettenkörper
muss verlängert
werden. Ein anderer motorisierter Ejektormechanismus ist in US-Patent
Nr. 4,616,514 beschrieben und verwendet eine geschützte Spitzenausgestaltung,
die eine weiche Abdichtung an dem Ende der Spitze zur verbesserten
Abdichtung und einfachen Spitzenabwurf aufweist.
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Wie
von dem Vorhergehenden gesehen werden kann, haben viele der derzeitigen
Lösungen
zur Verminderung der Belastung auf die Hand und/oder das Handgelenk
eines Benutzers einer Pipette von dem Spitzenabwurf zusätzliche
Nachteile. Es wäre wünschenswert,
eine neue Pipette zu entwickeln, die diese Nachteile überwindet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen sieht die Erfindung eine Pipette zum wiederholten Aufnehmen
und Abgeben einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge vor. Die Pipette
umfasst ein hohles Gehäuse,
das ein erstes und zweites Ende aufweist. Das zweite Ende ist derart ausgebildet,
dass es die Pipettenspitze abnehmbar aufnehmen kann. Ein Ejektor
wird von dem Gehäuse getragen
und weist ein erstes Ende, das in dem ersten Ende des Gehäuses angeordnet
ist, und ein zweites Ende auf, das vertikal um das zweite Ende des Gehäuses bewegbar
ist. Der Ejektor ist zwischen einer ersten Stellung, um zu ermöglichen,
dass die Pipettenspitze fest an dem zweiten Ende des Ge häuses angebracht
ist, und einer zweiten Stellung bewegbar, um die Pipettenspitze
von dem zweiten Ende des Gehäuses
weg zu drücken.
Eine Feder und ein Mittel, um die Feder zu komprimieren und so Energie in
der Feder zu speichern, sind von dem Gehäuse getragen. Ein Verriegelungsmittel
ist zusätzlich
von dem Gehäuse
getragen, um die Feder in der komprimierten Stellung zu halten.
Ein Freigabemittel ist vorgesehen, um das Verriegelungsmittel freizugeben,
so dass der Ejektor durch die Feder in die zweite Stellung getrieben
wird, um die Pipettenspitze distal an das zweite Ende des Gehäuses zu
bewegen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Einige
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind im Detail in den beigefügten schematischen Zeichnungen
erklärt.
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1 ist
eine Seitenaufrissansicht einer teilweisen geschnittenen Pipetteneinrichtung
mit Spitzenejektor, die gespeicherte Energie gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet, wobei die Pipetteneinrichtung ohne eine, auf einem Schaft
der Einrichtung montierten, entfernbaren Spitze ist.
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2 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 1 mit einer, auf dem Schaft der Pipetteneinrichtung
montierten, entfernbaren Spitze.
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3 ist
eine Querschnittsansicht der Pipetteneinrichtung von 1,
die entlang der Linie 3-3 von 2 gemacht
wurde.
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4 ist
eine Querschnittsansicht der Pipetteneinrichtung von 1,
die entlang der Linie 4-4 von 2 gemacht
wurde.
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5 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 1 in einem ersten Spitzenabwerfzustand, die der Betätigung eines
Abwerfknopfes folgt.
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6 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 1 in einem zweiten Abwerfzustand, die der Freigabe
einer Abwerfstange folgt.
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7 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 1 in einem dritten Abwerfzustand, die der Betätigung der
Abwerfstange durch den Abwerfknopf folgt.
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8 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht einer anderen
Ausführungsform
einer Pipetteneinrichtung mit einem Spitzenejektor, die gespeicherte
Energie gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, wobei die Pipetteneinrichtung eine daran montierte
Spitze aufweist.
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9 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
der Pipetteneinrichtung von 8, die entlang der
Linie 9-9 von 8 gemacht ist.
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10 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 8 in einem energetischen Zustand, die dem Druck
des Abwerfknopfes folgt.
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11 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 8 in einem ersten Spitzenabwerfzustand, die der Freigabe
eines Verriegelungsstiftes folgt.
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12 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 8 in einem zweiten Abwerfzustand, die der Freigabe
des Verriegelungsstiftes folgt.
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13 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht einer anderen
Ausführungsform
einer Pipetteneinrichtung mit Spitzenejektor, die gespeicherte Energie
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, wobei die Pipetteneinrichtung keine daran befestigte
Spitze aufweist.
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14 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 13 mit einer, auf dem Schaft der Pipetteneinrichtung
befestigten, entfernbaren Spitze.
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15 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 13 in einem ersten Spitzenabwerfzustand, die der
Betätigung
des Abwerfknopfes und der Freigabe des Verriegelungsstiftes folgt.
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16 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 13 in einem zweiten Abwerfzustand, die dem Loslösen der
Abwerfstange folgt.
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17 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 13 in einem dritten Abwerfzustand, die der manuellen
Betätigung
der Abwerfstange durch den Abwerfknopf folgt.
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18 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht einer anderen
Ausführungsform
einer Pipetteneinrichtung mit Spitzenejektor, die gespeicherte Energie
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, wobei die Pipetteneinrichtung keine daran montierte
Spitze aufweist.
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19 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 18 mit einer, auf dem Schaft der Pipetteneinrichtung
befestigten, entfernbaren Spitze.
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20 ist
eine Seitenaufrissansicht, teilweise geschnitten, einer anderen
Ausführungsform
einer Pipetteneinrichtung mit Spitzenejektor, die gespeicherte Energie
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, mit einer, an dem Schaft der Pipetteneinrichtung
befestigten Spitze.
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21 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 20 in einer Aufnahmeposition.
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22 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 20 in einer Abgabeposition.
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23 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 20 eines ersten Spitzenabwerfzustandes, die der
Betätigung
des Abwerfknopfes und der Freigabe eines Kolbens folgt.
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24 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 20 in einem zweiten Abwerfzustand, die dem Aufprall
des Kolbens mit der Abwerfstange folgt.
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25 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 20 in einem dritten Abwerfzustand, die der manuellen
Betätigung
der Abwerfstange durch den Abwerfknopf folgt.
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26 ist
eine fragmentarische und teilweise geschnittene Ansicht der Pipetteneinrichtung
von 20 in einer Rückstoßposition
mit der abgeworfenen Spitze.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im
Detail wird nun auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Bezug genommen, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind.
Die Beschreibung jeder Ausführungsform
der Erfindung wird durch eine Diskussion seiner Bedienung begleitet.
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Wie
in den 1–7 dargestellt
ist, ist in einer Ausführungsform
der Pipette mit Spitzenejektor, die gespeicherte Energie gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, eine Pipette 51 vorgesehen, die von
einem Gehäuse 52 ausgebildet
ist, das einen Griff 52a und einen Schaft 52b aufweist.
Die Pipette 51 ist zur Verwendung mit einer herkömmlichen Spitze 41 der
durch Rainin Instrument Co., Inc., Emeryville, Kalifornien hergestellten
Art. Eine Ejektoranordnung 66 ist durch das Gehäuse 52 getragen,
um die Spitze 41 weg von dem distalen Ende des Gehäuses 52 zu
drücken.
Die Ejektoranordnung umfasst eine Ejektorfeder 76, die
komprimiert wird, um Energie unter der Kraft eines Ejektors 67 zu
speichern, wenn ein Benutzer die Spitze 41 am distalen
Endabschnitt des Schaftes 52b aufsetzt. Die Ejektoranordnung
umfasst weiterhin ein Verriegelungsmittel, um die Ejektorfeder in
ihrem komprimierten Zustand zu halten, und ein Freiga bemittel, das
durch den Benutzer betätigbar
ist, um den Ejektor 67 freizugeben, der dann durch die
Ejektorfeder 76 angetrieben wird, die Spitze 41 weg
von dem distalen Endabschnitt der Pipette zu drücken.
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Im
Spezielleren hat die Spitze 41 eine im Allgemeinen konische
Form und ist aus irgendeinem geeigneten Material wie z.B. Kunststoff
oder vorzugsweise durchsichtigem Kunststoff gemacht. Wie in den 1 und 2 dargestellt
ist, wo die Spitze 41 im Querschnitt gezeigt ist, beginnt
eine im Allgemeinen konische Bohrung 42 an einer Öffnung 43,
die an dem proximalen Ende 41a der Spitze vorgesehen ist. Die
Bohrung 42 vermindert ihren Durchmesser, während sie
sich von der proximalen Öffnung 43 zu
einer distalen Öffnung 44 erstreckt,
die in dem distalen Ende 41b der Spitze ausgebildet ist.
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Die
Pipette 51 ist für
die Verwendung mit einer menschlichen Hand, um wiederholt eine vorbestimmte
Flüssigkeitsmenge
aufzunehmen und abzugeben, und umfasst den hohlen Körper oder
Gehäuse 52,
das ein erstes Ende oder einen Griffabschnitt 52a, das
ausgebildet ist, um durch die Hand des Benutzers erfasst zu werden,
und ein zweites Ende oder einen Schaftabschnitt 52b aufweist,
der ausgebildet ist, um die Pipettenspitze 41 abnehmbar
aufzunehmen (siehe 1–7). Der
Griffabschnitt oder Griff 52a hat eine im Wesentlichen
zylindrische Form und ist bemessen, um in einer menschlichen Hand gehalten
zu werden. Im Spezielleren ist der Griff 52a derart bemessen,
dass die Hand des Benutzers im Wesentlichen den Griff umgreift.
Ein bogenförmiger Fortsatz
oder Fingerhaken 53 erstreckt sich von einer Seite des
oberen Endes des Griffes 52a, um die Beibehaltung der Pipette
in der Hand des Benutzers zu erleichtern. Der Schaftabschnitt oder
Schaft 52b hat im Wesentlichen eine zylindrische Form und
hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Griffs 52.
Ein im Wesentlichen zylindrischer Endabschnitt oder distales Ende 54 des
Schafts 52b ist bemessen, um in das proximale Ende 41a der
Pipettenspitze 41 zu passen, der an dem distalen Endabschnitt 54 des
Schafts unter Druck angepasst ist. Der Griff 52a und der
Schaft 52b sind an einer in Längsrichtung verlaufenden oder
vertikalen Achse der Pipette 51 ausgerichtet. Der Schaft 52b ist
an den Griff 52a durch irgendein geeignetes Mittel, beispielsweise
einer ringförmigen
Mutter 56, befestigt. Der Griff 52a, der Schaft 52b und
die Mutter 56 sind jeweils aus irgendeinem geeigneten Material,
wie z.B. Kunststoff, gemacht.
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Eine
Bohrung (nicht gezeigt) erstreckt sich durch den Schaft 52b und
steht in Verbindung mit einer Öffnung
(nicht gezeigt) in dem distalen Ende 54, um den Sog oder
Druck zu bieten, um jeweils eine Flüssigkeit von der Pipettenspitze 41 aufzunehmen oder
abzugeben, wenn diese an dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes 52b befestigt ist. Die manuelle Pipette 51 hat
Mittel, die von dem Griff 52a betätigbar sind, um so Flüssigkeit
in die Pipettenspitze 41 aufzunehmen und jene Flüssigkeit
von dieser abzugeben. Solch ein Mittel umfasst einen Kolben 57, der
in dem Griff 52a verschiebbar angeordnet ist und der von
dem oberen Ende des Griffes erreichbar ist. Ein Knopf 58 ist
an dem oberen, freien Ende des Kolbens 57 befestigt, um
die manuelle Bedienung der Aufnahme- und Abgabemittel der Pipette 51 zu
erleichtern.
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Die
Finger-betätigbare
Ejektoranordnung 66 ist durch das Gehäuse 52 getragen, um
die Pipettenspitze 41 von dem distalen Endabschnitt 54 weg
zu drücken,
und umfasst einen Ejektormechanismus oder Ejektor 67, der
ein erstes Ende oder Stange 68, das/die verschiebbar in
dem Gehäusegriff 52a angeordnet
ist, und ein zweites Ende oder Verlängerung 69 aufweist,
die sich entlang der Seite des Schaftes 52b außerhalb
des Gehäuses 52 erstreckt.
Die längliche
Stange 68 hat eine zylindrische Form und weist einen ersten
oder proximalen Endabschnitt 68a und einen zweiten oder distalen
Endabschnitt 68b auf und ist aus Metall oder irgendeinem
anderen geeigneten Material gemacht. Die Abwerfstange 68 erstreckt
sich entlang einer Achse, die parallel zu der vertikalen Achse der
Pipette 51 ist. Die Verlängerung 69 ist aus
irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Metall, gemacht
und weist einen ersten oder proximalen Endabschnitt 69a und
einen zweiten oder distalen Endabschnitt 69b auf. Der proximale Endabschnitt
der Verlängerung 69 hat
eine im Wesentlichen rohrförmige
Befestigung und ist unter Druck angepasst oder anderweitig geeignet
um den distalen Endabschnitt 68b der Stange 68 befestigt. Der
distale Endabschnitt oder Ring 69b der Verlängerung 69 hat
auch eine im Wesentlichen rohrförmige Befestigung
und ist um den distalen Endabschnitt 54 des Schaftes 52b zur
vertikalen Bewegung daran angeordnet.
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Der
Ejektor 67 ist in einer Richtung parallel zu der in Längsrichtung
verlaufenden Achse der Pipette 51 zwischen einer ersten
oder oberen Stellung, um zu ermöglichen,
dass eine Pipettenspitze 41 fest an dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes angebracht ist, gezeigt in 2, und einer
zweiten oder unteren Stellung bewegbar, um die Pipettenspitze von
dem Schaft 52b weg zu drücken, gezeigt in den 1 und 7.
In dieser Hinsicht ist mindestens ein Abschnitt der Ejektorstange 68 verschiebbar
in einer zylindrischen, sich vertikal erstreckenden Bohrung 71 angeordnet,
die in einer Seite des Griffes 52a gegenüber dem
Fingerhaken 53 vorgesehen ist. Die Stange 68 ist
in der Bohrung 71 und dem Griff 52 mittels einem
oberen Stangenhalter oder Führungsbuchse 72 und
einem unteren Flansch 73 angeordnet, die sich jeweils nach
innen in die Bohrung 71 erstrecken, um die Stange 68 vertikal
aufzunehmen und zu führen.
Die Bewegung des Ejektors 67 in seine obere Stellung ist
durch die Einstellung der Erstreckung des proximalen Endabschnittes 69a mit
dem unteren Flansch 73 (siehe 2) begrenzt.
Komprimierbare Federmittel oder eine Feder in der Form einer spiralförmigen Feder 76 ist
in dem Griff 52a des Gehäuses 52 getragen und
ist vorzugsweise konzentrisch um mindestens einen Abschnitt der
Stange 68 angeordnet. Die Feder 76 kann eine Federkonstante haben,
die von ungefähr
8 bis 80 lbs/in. und von 12 bis 50 lbs/in reicht.
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Die
Pipette 51 hat ein Mittel, das ein Flanschelement oder
Ring 77 umfasst, um die Abwerffeder 76 zu komprimieren,
um Energie in der Feder zu speichern. Das Mittel ist für die Befestigung
des Rings 77 an die Stange 68 vorgesehen, und
in dieser Hinsicht kann der Ring 77 einteilig mit der Stange 68 ausgebildet
sein. Die Abwerffeder 76 ist zwischen dem Stangenhalter
oder Führungsbuchse 72 und dem
Ring 77 angeordnet und weist im Spezielleren einen ersten
oder oberen Endabschnitt 76a, der an der Führungsbuchse 72 anliegt,
und einen zweiten oder unteren Endabschnitt 76b auf, der
an dem Ring 77 anliegt. Die Führungsbuchse 72 und
der Ring 77 sind jeweils mit einer ringförmigen Nut
versehen, um den jeweiligen Endabschnitt der Abwerffeder 76 aufzunehmen.
Die Feder 76 ist in einem geringfügig komprimierten Zustand,
wie in 7 gezeigt ist, wenn der Ejektor 67 in
seiner unteren Stellung ist. Diese anfängliche Kompression verhindert
das Federknarren. Die Bewegung des Ejektors 67 in seine obere
Stellung veranlasst die Abwerffeder 76 zu komprimieren,
wie in 2 gezeigt ist. Die Führungsbuchse 72 ist
von dem Gehäuse 52 entfernbar,
um die Platzierung der Feder 76 und des Ringes 77 in der
Bohrung 71 während
der Anordnung der Pipette 51 zu ermöglichen, die noch fest an den
Griff 52a befestigt sein kann, um nicht während der
Kompression der Abwerffeder 76 entfernt zu werden.
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Die
Ejektoranordnung 66 umfasst Verriegelungsmittel, die durch
das Gehäuse 52 getragen
werden, um die Abwerffeder 76 in ihrer komprimierten Stellung
(siehe 1–3)
zu halten. Ein Plattenelement oder Reibungsbremsenelement 81 ist
in dem Verriegelungsmittel umfasst und weist erste und zweite Endabschnitte 81a und 81b auf.
Das Bremselement oder die Bremse 81 weist eine erste oder
obere ebene Fläche 82 und
eine zweite oder untere ebene Fläche 83 auf,
die sich parallel zu der Fläche 82 erstreckt,
und ist mit einer kreisförmigen
Bohrung 84 versehen, die in 5 gezeigt
ist, und durch eine innere zylindrische Fläche 86 ausgebildet
ist, die sich senkrecht zwischen der oberen und unteren Fläche 82 und 83 erstreckt.
Das Pipettengehäuse 52 weist eine
Innenleiste 87 auf, auf der der erste oder freie Endabschnitt 81a der
Bremse sitzt. Die Bremse 81 ist über der Leiste 87 zwischen
einer ersten oder nicht verriegelten, in den 5–7 gezeigten
Stellung, um zu ermöglichen,
dass sich die Stange 68 frei in entweder einer Richtung
nach oben oder nach unten relativ zu der Bremse 81 und
dem Gehäuse 52 bewegt,
und einer zweiten oder verriegelten, in den 1 und 2 gezeigten
Stellung schwenkbar, in der die Bremse 81 die Stange 86 an
der Bewegung nach unten in dem Gehäuse 52 unabhängig von
der Stärke
der Abwerffeder 76 einschränkt. Wenn die Bremse 81 in
ihrer verriegelten Stellung ist, stehen die diametral entgegengesetzten
Abschnitte 86a und 86b der inneren Fläche 86 kraftschlüssig mit
der äußeren Fläche der
Stange 68 in Eingriff, um die Bewegung der Stange nach
unten relativ zu der Bremse (siehe 2 und 3)
einzuschränken.
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Die
Ejektoranordnung 66 umfasst weiterhin ein Freigabemittel,
um die Bremse 81 relativ zu der Stange 68 freizugeben.
Das Freigabemittel, vorzugsweise in der Form eines über den
Finger betätigbaren Mittels,
umfasst ein Freigabemittel oder Anordnung 91, um die Bremse 81 zwischen
ihrer verriegelten und nicht verriegelten Stellung relativ zu der
Leiste 87 (siehe 1, 2 und 4)
zu verschwenken. Ein U-förmiges
Element 92, das einen ersten und zweiten Arm 93 aufweist,
die sich in parallelen, beabstandeten Positionen von einem Plattenabschnitt 94 erstrecken,
ist in der Freigabeanordnung 91 umfasst. Die Arme 93,
die sich entlang entgegenüberliegenden
Seiten der Stange 68 erstrecken, und von der Stange derart
beabstandet sind, dass die Stange 68 nach oben und nach
unten zwi schen den Armen 93 frei von dem U-förmigen Element 92 bewegbar
ist. Das U-förmige
Element 92 ist verschwenkbar in dem Griff 52 mittels
einem ersten und zweiten Stift 96 getragen, die sich entlang
einer Schwenkachse erstrecken, die senkrecht zu der Stange 68 angeordnet
ist. Die Schwenkstifte 96 haben jeweils ein erstes oder inneres
Ende, das schwenkbar durch irgendein geeignetes Mittel an einem
der Arme 93 befestigt ist, und ein zweites oder äußeres Ende,
das an das Gehäuse 52 durch
einen der ersten oder zweiten L-förmigen Winkel 97 oder
irgendein anderes geeignetes Mittel (siehe 4) befestigt
ist. Die Winkel 97 haben jeweils einen ersten Endabschnitt,
der mit der Innenseite des Griffs 52a verbunden ist, und
einen zweiten Endabschnitt, der sich entlang dem jeweiligen Arm 93 erstreckt.
Die Schwenkstifte 96 ermöglichen es dem U-förmigen Element 92,
zwischen einer in den 1 und 2 gezeigten,
ersten oder Ruhestellung, in der sich das U-förmige Element senkrecht zu der
Stange 68 erstreckt, und einer in den 5–7 gezeigten,
zweiten oder Betriebsstellung zu verschwenken, in der das U-förmige Element in
einem schrägen
Winkel relativ zu der Stange 68 angeordnet ist. Ein Mittel
in der Form einer zweiten Feder 98 ist in der Freigabeanordnung 91 umfasst, um
das U-förmige
Element 92 in seine Ruhestellung zu drängen. Die zweite oder Rückholfeder 98 weist einen
ersten oder oberen Endabschnitt, der an der Unterseite des Plattenabschnittes 94 anliegt,
und einen zweiten oder unteren Endabschnitt auf, der in einer ringförmigen,
in dem Gehäuse 52 vorgesehenen Ausnehmung
anliegt. Die Rückholfeder 98 ist
vorgespannt, um teilweise komprimiert zu sein, wenn das U-förmige Element 92 in
seiner Ruhestellung ist. Die Bewegung des U-förmigen Elements in seine Betriebsstellung
resultiert in der axialen Kompression der Feder 98.
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Ein
Y-förmiges
Verbindungselement oder eine Verbindung 101, die aus Metall
oder irgendeinem anderen geeigneten Material gemacht sind, dient
dazu, um das U-förmige
Element 92 an die Bremse 81 (siehe 1–4)
zu befestigen. Die Verbindung 101 weist einen ersten oder
oberen Endabschnitt 101 auf, der sich zwischen den Armen 93 erstreckt
und der schwenkbar an die Arme 93 mittels eines Drehstifts 102 befestigt
ist, der sich durch den oberen Verbindungsendabschnitt 101a und
jeweils durch die Arme 93 (siehe 1 und 4)
erstreckt. Die Verbindung 101 weist einen distalen Endabschnitt
in der Form von ersten und zweiten beabstandeten distalen Armen 101b auf,
die sich von dem oberen Abschnitt 101a erstrecken. Die
distalen Arme 101b erstrecken sich entlang jeder Seite
des zweiten Endabschnittes 81b der Bremse 81 und
sind schwenkbar an die Bremse mittels einem oder mehrerer Drehstifte 103 befestigt,
die an die Verbindung 101 und die Bremse 81 in
einer herkömmlichen
Art und Weise (siehe 1 und 3) befestigt
sind. Die starre Verbindung 101 veranlasst die Bremse 81, sich
in ihre zweite oder Freigabestellung zu bewegen, wenn das U-förmige Element 92 in
seine zweite oder Betriebsstellung (siehe 5) bewegt
wird. Umgekehrt resultiert die Rückkehr
des U-förmigen Elementes 92 in
seine erste oder Ruheposition unter der Kraft der Rückholfeder 98,
in der Bewegung der Bremse 81 in ihre erste oder verriegelte
Stellung um die Ejektorstange 68 (siehe 1 und 2).
Die Bremse 81 und das U-förmige Element 92 sind
jeweils aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Metall,
gemacht.
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Das
durch Finger betätigbare
Mittel der Ejektoranordnung 66 weist einen fingerbedienbaren Knopf 106 auf,
der aus Kunststoff oder irgendeinem anderen Material gemacht ist
und verschiebbar durch den Gehäusegriff 52a (siehe 1 und 2)
getragen wird. Der Knopf 106 weist eine geneigte obere Fläche 107 auf,
die durch den Daumen der Hand des Benutzers erfassbar ist, um den
Knopf niederzudrücken
und somit diesen zu betätigen,
und sich durch eine Öffnung 108 erstreckt,
die in der oberen Fläche des
Gehäuses 52 vorgesehen
ist. Der Knopf 106 ist von seiner in den 1 und 2 gezeigten,
nicht erfassten oder Ruhestellung in eine, in 5 ge zeigte,
erste Betriebs- oder Spitzenabwerfstellung zur Freigabe der Bremse 81 und
in eine, in 7 gezeigte, zweite Betriebs-
oder Spitzenabwerfstellung zum manuellen Niederdrücken der
Stange 68 bewegbar. Eine ringförmige Fläche 109 an dem Knopf 106 erfasst
das Gehäuse 52,
um die Aufwärtsbewegung des
Knopfes 106 relativ zu dem Gehäuse 52 zu begrenzen.
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Der
Knopf 106 umfasst einen abhängigen Abschnitt oder Nockenelement 112,
das sich nach unten in das Gehäuse 56 entlang
einer Seite des proximalen Endabschnittes 68a der Stange 68 erstreckt, um
das U-förmige
Element oder den Nockenaufhalter 92 von seiner Ruhestellung
in seine Betriebsstellung zu bewegen. Das streifenförmige Nockenelement
oder Nocke 112, die in 4 im Querschnitt
gezeigt ist, steht mit einer Rolle 113 in Eingriff, die
zwischen dem ersten und zweiten Arm 93 des Nockenaufhalters 92 angeordnet
ist. Die Rolle 113 ist schwenkbar mit den Armen 93 mittels
eines Stiftes 114 verbunden, der gegenüberliegende Endabschnitte aufweist
und an die jeweiligen Arme 93 in einer herkömmlichen
Art und Weise befestigt ist. Ein Mittel in der Form einer Rückholfeder 116 ist
vorgesehen, um den Knopf 106 in seine, in den 1 und 2 gezeigte
Ruhe- oder nicht
erfasste Stellung zu drängen.
Die Rückholfeder 116 weist
einen ersten oder oberen Endabschnitt, der in einer ringförmigen Ausnehmung 117 anliegt,
die in der Unterseite des Knopfes 106 vorgesehen ist, und
einen zweiten oder unteren Endabschnitt auf, der in einer ringförmigen Ausnehmung
anliegt, die auf dem proximalen Endabschnitt 68a der Stange 68 vorgesehen
ist. Während
der Bewegung des Knopfes 106 in seine erste Betriebsstellung
steht die Nocke 112 mit der Rolle 113 in Eingriff,
wie in 2 gezeigt ist, und veranlasst die Rolle 113,
sich nach unten und in Richtung der Stange 68 zu bewegen.
Der Plattenabschnitt 94 des Nockenaufhalters 92 schwenkt
nach unten oder entgegen dem Uhrzeigersinn mit der Rolle 113 gegen die
Kraft der Rückholfeder 98,
die die an die Arme 93 befestigte Verbindung 101 veranlasst,
sich nach oben zu bewegen und somit die Bremse 81 entgegen dem
Uhrzeigersinn in 5 in ihre nicht erfasste Stellung
zu schwenken. Sobald die Rolle 113 in Richtung der Stange 68 zu
einem Punkt geschwenkt ist, wo die Nocke 112 tangential
zu der zylindrischen Außenfläche der
Rolle ist, verursacht ein weiteres Niederdrücken des Knopfes 106 die
Nocke 112, mit der Rolle 113 rollbar in Eingriff
zu stehen und den Plattenabschnitt 94 nicht weiter nach
unten zu schwenken. Die ringförmige
Ausnehmung 117 definiert einen Halter 118, der
von dem Zentrum des Knopfes 106 anhängt, welches die Beibehaltung
des oberen Endabschnittes der Feder 116 in dem Knopf 107 erleichtert.
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In
Bedienung und Verwendung ist eine Pipettenspitze 41 an
dem distalen Endabschnitt 54 des Gehäuses 52 in einer herkömmlichen
Art und Weise befestigt. Beispielsweise umgreift der Benutzer den Gehäusegriff 52a und
richtet den distalen Endabschnitt 54 in die proximale Öffnung 43 einer
Pipettenspitze 41. Die Spitze 41 ist typischerweise
in einem Spitzenständer
gesetzt, der eine Vielzahl von Pipettenspitzen vertikal trägt. Der
Benutzer drückt
mit seinem oder ihrem Arm und Schultermuskeln auf dem Griff 52 nach
unten, um den distalen Endabschnitt 54 in das proximale
Spitzenende 41a zu zwingen, bis eine geeignete Presspassung
zwischen der Spitze 41 und der Pipette 51 vorgesehen
ist, um die Spitze an der Pipette zu halten. Während diesem Befestigungsschritt
steht das proximale Spitzenende 41a in Eingriff mit dem
Verlängerungsring 69b,
um den Ejektor 67 nach oben relativ zu dem Gehäuse 52 von
der in 1 gezeigten, ersten oder unteren Stellung des
Ejektors 67 in die in 2 gezeigte,
zweite oder obere Stellung des Ejektors zu bewegen. Solch ein Rückzug des
Ejektors 67 in den Gehäusegriff 52a veranlasst
die Abwerffeder 76 zu komprimieren und somit einen Teil
der Kraft, die verwendet wird, um die Pipettenspitze 41 auf
die Pipette 51 zu befestigen, als potenzielle Energie zu
speichern. Wie zuvor beschrieben, wird die Abwerffeder 76 in
ihrem komp rimierten Zustand durch das Verriegelungsmittel gehalten,
welches die Bremse 81 umfasst.
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Nachdem
die Pipette 51 und die Spitze 41 durch den Benutzer
verwendet worden sind, um Flüssigkeit
in einer herkömmlichen
Art und Weise aufzunehmen und abzugeben, kann die Spitze 41 von
dem distalen Endabschnitt 54 durch den Benutzer durch das
Nachuntendrücken
auf den Knopf 106 mit seinem oder ihrem Daumen entfernt
werden. In dem ersten Schritt des Spitzenabwerfablaufes, wie oben diskutiert,
verursacht die Bewegung des Knopfes 106 nach unten relativ
zu dem Gehäuse 52,
die Nocke 112 mit dem Nockenaufhalter 92 in Eingriff
zu stehen, um die Bremse 84 freizugeben und zu ermöglichen, dass
der Ejektor 67 sich nach unten in dem Gehäusegriff 52a unter
der Kraft der freigegebenen Abwerffeder 76 zu bewegen. 5 stellt
den Knopf 106 in seiner ersten Betriebs- oder teilweisen gedrückten Stellung
dar, wo der Plattenabschnitt 94 des Nockenaufhalters 92 gedrückt worden
ist, um die Bremse 81 zu veranlassen, nach oben oder entgegen
dem Uhrzeigersinn zu schwenken und den Ejektor 67 freizugeben.
In dem zweiten Schritt des Spitzenabwerfablaufes ist der Ejektor 67 nach
unten in den Gehäusegriff 52a unter
der Kraft der Abwerffeder 76 von seiner, in 5 gezeigten,
vollständig
zurückgezogenen
Stellung zu einer, in 6 gezeigten, ausgefahrenen oder
unteren Stellung gezwungen. Solch eine Bewegung des Ejektors 67 nach
unten veranlasst den distalen Endabschnitt 68b der Stange,
die Pipettenspitze 41 an dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes
nach unten zu bewegen. Während
dem Spitzenabwerfablauf ist der Knopf 106 kontinuierlich nach
oben relativ zu dem Griff 52a durch die Rückholfeder 116 gespannt.
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Normalerweise
ist die gespeicherte Energie und Kraft von der Abwerffeder 76 ausreichend,
um die Pipettenspitze 41 von dem Schaft 52b weg
zu drücken.
Wenn die Pipettenspitze 41 nicht vollständig von dem distalen End abschnitt 54 des
Schaftes durch die Kraft der Abwerffeder 76 weggedrückt worden
ist, kann der Benutzer weiterhin den Knopf 106 niederdrücken, um
den zentralen Halter 118 des Knopfes zu veranlassen, mit
dem proximalen Endabschnitt 68a der Stange 68 in
Eingriff zu stehen und somit die Stange weiterhin manuell nach unten von
ihrer Stellung in 5 oder 6 zu bewegen, bis
der Ring 77 mit dem unteren Gehäuseflansch 73 in Eingriff
steht. Wie oben diskutiert, steht die Nocke 112 rollbar
mit der Rolle 113 während
diesem weiteren Niederdrücken
des Knopfes 106 in Eingriff. Der Ring 77 begrenzt
in dem Gehäuse 52 die
Bewegung des Ejektors 77 nach unten. Wenn der Ring 77 mit dem
Flansch 73 in Eingriff steht, ist der Ejektor 67 in seiner
untersten Stellung relativ zu dem Gehäuse 52. Dem Abwurf
der Pipettenspitze 41 folgend, gibt der Benutzer den Knopf 106 frei,
welches in der Rückkehr
der Feder 116 resultiert, die den Knopf veranlasst, sich
nach oben durch die Öffnung 108 zu
einer, in 1 gezeigten, vollständig ausgefahrenen
oder Ruhestellung zu bewegen.
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Wie
es gesehen werden kann, ermöglicht
die Ejektoranordnung 66, dass ein Teil der Energie, die verwendet
wird, um die Pipettenspitze 41 an die Pipette 51 zu
befestigen, in der Abwerffeder 76 zur späteren Verwendung
in dem Auswerfen der Pipettenspitze von der Pipette gespeichert
wird. Solche gespeicherte Energie, die typischerweise durch den Arm
und die Schultermuskeln des Benutzers geliefert wird, vermindert
die Menge der Kraft, die durch den Benutzer auf den Knopf 106 während des
Spitzenabwerfablaufes ausgeübt
wird, und vermindert somit das Risiko von wiederholten Druckverletzungen
auf den Daumen, das Handgelenk und/oder die Finger des Benutzers.
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Es
sollte anerkannt werden, dass andere Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung vorgesehen sein können.
Beispielsweise ist eine andere Ausführungsform einer Pipetteneinrichtung
oder Pipette 126, die einen Spitzenejektor aufweist, die
gespeicherte Energie zur Verwendung mit einer Spitze 41 verwendet,
in den 8–12 gezeigt.
Die Pipette 126 ist hierin im Wesentlichen gleich zu der
Pipette 51, und ähnliche
Bezugszeichen wurden verwendet, um ähnliche Komponenten der Pipetten 126 und 51 zu
beschreiben. Die Pipette 126 hat ein Gehäuse 127 im
Wesentlichen gleich zu dem Gehäuse 52 und
ist mit einem ersten Ende oder Griffabschnitt 127a und
einem zweiten Ende oder Schaft 52b versehen. Eine Ejektoranordnung 131 ist
durch das Gehäuse 127 getragen,
um die Spitze 41 von dem distalen Ende des Schaftes 52b weg
zu drücken,
und umfasst eine Abwerffeder 151, die durch einen Benutzer
komprimiert wird, wenn der Benutzer einen Abwerfknopf 137 niederdrückt. Die
Ejektoranordnung umfasst weiterhin ein Freigabemittel, das durch
den Benutzer betätigbar
ist, um einen Ejektor 132 freizugeben, der durch die Abwerffeder
beschleunigt wird, um auf die Spitze 41 zu prallen und
somit eine anfängliche
Aufprallkraft zu bieten, um die Spitze 41 von dem distalen
Ende des Schaftes 52b weg zu drücken.
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Die
Ejektoranordnung 131 hat Ähnlichkeiten mit der Ejektoranordnung 66.
Der Ejektormechanismus oder Ejektor 132 ist in der Ejektoranordnung 131 umfasst
und weist ein erstes Ende oder Stange 133 und ein zweites
Ende oder Verlängerung 134 auf.
Die Abwerfstange 133 hat eine im Wesentlichen zylindrische
Form und weist einen ersten oder proximalen Endabschnitt 133a und
einen zweiten oder distalen Endabschnitt 133b auf. Die
Verlängerung 134 ist
im Wesentlichen identisch zu der Verlängerung 69 und weist
einen ersten oder proximalen Endabschnitt 134a und einen
zweiten oder distalen Endabschnitt 134b auf. Der proximale
Endabschnitt 134a der Verlängerung ist konzentrisch um
den distalen Endabschnitt 133b der Stange 133 befestigt.
Der distale Endabschnitt oder Ring 134b der Verlängerung
ist umlaufend um den distalen Endabschnitt 54 des Schaftes
zur vertikalen Bewegung daran angeordnet. Die Stange 133 und
die Verlängerung 134 sind
jeweils aus irgendeinem geeigneten Material wie z.B. Metall gemacht.
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Die
Stange 133 ist verschiebbar in dem Gehäuse 127 zur Bewegung
in einer Richtung parallel zu der in Längsrichtung verlaufenden Achse
oder Mittellinie der Pipette 126 angeordnet. Der Ejektor 132 ist
in Längsrichtung
relativ zu dem Gehäuse 127 zwischen
einer ersten oder oberen Stellung, um zu ermöglichen, dass eine Pipettenspitze 41 fest,
wie in 8 gezeigt, an dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes
angebracht ist, und einer zweiten oder unteren Stellung bewegbar
ist, um die Pipettenspitze, wie in 12 gezeigt,
von dem distalen Ende des Schaftes weg zu drücken. Das Gehäuse 127 weist
einen Flansch 136 auf, welcher mit der Stange 133 in Eingriff
steht und diese während
ihrer Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
in dem Gehäuse 127 führt. Die Aufwärtsbewegung
des Ejektors 132 ist durch den Eingriff des proximalen
Endabschnitts 134 der Verlängerung mit der Unterseite
des Flanschs 136 begrenzt.
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Ein
Knopf 137 ist in dem durch den Finger betätigbaren
Mittel der Ejektoranordnung 131 umfasst. Der Knopf 137 ist
verschiebbar durch das Gehäuse 127 zur
Bewegung in der Richtung der Ejektorstange 133 zwischen
einer, in 8 gezeigten, ersten oder ausgefahrenen
Stellung und einem, in den 11 und 12 gezeigten,
zweiten oder gedrückten
Zustand getragen. Der Knopf ist aus Kunststoff oder irgendeinem
anderen geeigneten Material hergestellt und weist eine obere, geneigte
Fläche 138 auf,
um die Bedienung der Pipette 126 durch den Daumen des Benutzers
zu erleichtern. Der Knopf 137 erstreckt sich nach oben
durch eine Öffnung 139 in der
oberen Fläche
des Gehäuses 127.
Eine Lippe 141 ist an dem Knopf 137 zum Eingriff
mit dem Gehäuse 127 vorgesehen,
um die Abwärtsbewegung des
Knopfes in dem Gehäuse
zu begrenzen. Der Knopf 137 sitzt oben an der Ejektorstange 133 und
ist mit einer mittig angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung 142 versehen,
um den proximalen Endabschnitt 133a der Stange 133 aufzunehmen.
Die Bohrung 142 setzt sich mit einer Öffnung 143 an dem
unteren Ende des Knopfes in Verbindung, und der Knopf ist mit einer
abgeschrägten
Fläche 146 versehen,
welche die Öffnung 143 umschreibt.
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Ein
komprimierbares Federmittel oder eine Feder 151 ist in
dem Gehäuse 127 getragen,
um Energie zu speichern, um die Entfernung der Pipettenspitze 41 von
der Pipette 126 zu erleichtern. Die Abwerffeder 151 weist
einen ersten oder oberen Endabschnitt 151a, der gegen den
Knopf 137 angeordnet ist, und einen zweiten oder unteren
Endabschnitt 151b auf, der gegen die Ejektorstange 133 angeordnet
ist, und kann eine Federkonstante haben, die von ungefähr 0,15
bis 20 lbs/in und vorzugsweise von 0,6 bis 3 lbs./in reicht. Ein
Flanschelement oder Flansch 152 ist in der Ejektoranordnung 131 umfasst,
und ein Mittel ist zur Befestigung des Flansches 152 einteilig mit
dem Ejektor 132 vorgesehen. Im Spezielleren ist der Flansch 152 einteilig
mit der Stange 133 ausgebildet und erstreckt sich radial
nach außen
von einer Seite der Stange 133 in einer Richtung senkrecht
zu der in Längsrichtung
verlaufenden Achse der Stange. Ein zweites Flanschelement oder oberer
Flansch 153 ist in der Ejektoranordnung 131 umfasst
und erstreckt sich radial nach außen von einer Seite des zylindrischen
Knopfes 137 in einer Richtung senkrecht zu der in Längsrichtung
verlaufenden Achse des Knopfes. Der obere Endabschnitt 151a der
Feder ist innerhalb einer ringförmigen
Ausnehmung angelegt, die in der Unterseite des oberen Flansches 153 vorgesehen
ist, und der untere Endabschnitt 151b der Feder ist innerhalb
einer gleichen ringförmigen
Ausnehmung angelegt, die an der oberen Fläche des Stangenflansches 152 vorgesehen
ist.
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Der
Knopf 137 und im Spezielleren der oberen Flansch 153 davon
sind in dem Mittel der Pipette 126 umfasst, um die Feder 151 zu
komprimieren, um Energie in der Feder zu speichern. Wie in den 8 und 10 gezeigt
ist, verursacht das Niederdrücken
des Knopfes 137 durch den Benutzer die Abwerffeder 151 zu
komprimieren. Die Pipette 126 umfasst weiter Verriegelungsmittel,
das durch das Gehäuse 127 getragen
wird, um die Abwerffeder 151 in ihrer komprimierten Stellung
zu halten. Solch ein Verriegelungsmittel umfasst ein federvorgespanntes Stiftelement
des Stiftes 156, der durch die Ejektorstange 133 siehe 8 und 9)
getragen wird. Die Stange 133 ist mit einer sich radial
erstreckenden Bohrung 157 vorgesehen, um den Stift 156 verschiebbar
aufzunehmen, der in der Bohrung 157 durch irgendein geeignetes
Mittel, beispielsweise eine Hülse 158,
gehalten ist, die in die äußere zylindrische
Fläche
der Stange 133 passend gepresst ist. Der Stift 156 mit
einem Flansch ausgebildet, der mit der Hülse 158 in Eingriff
steht, um die Bewegung des Stiftes 156 von der Stange 133 nach
außen
zu begrenzen. Eine Schraubenfeder 159 ist in der Bohrung 157 angeordnet,
und steht mit dem hinteren Teil des Stiftes 156 in Eingriff,
um den Stift radial nach außen von
der Stange zu drängen.
Das Gehäuse 127 ist
mit einer Ausnehmung 166 vorgesehen, die teilweise durch
einen Absatz 167 ausgebildet ist, um das leitende Ende
des Stiftes 156 aufzunehmen. Der Eingriff des vorderen
Endes des Stiftes 156 mit dem Absatz 167 dient
dazu, die Abwärtsbewegung
der Stange 133 in dem Gehäuse 127 einzuschränken und
dadurch die Stange 133 in dem Gehäusegriff 127a in Längsrichtung
zu verriegeln.
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Eine
zweite Schraubenfeder 168 ist in der Pipette 126 umfasst,
um den Ejektor 132 in Richtung seiner, in 8 gezeigten,
oberen Stellung gegen die Kraft der Abwerffeder 151 zu
drängen.
Die Abwerffeder 151 ist im Wesentlichen nicht komprimiert,
wenn der Ejektor 132 und der Knopf 137 in ihrer,
in 8 gezeigten, oberen Stellung sind. Die Rückstellfeder 168 weist
einen ersten oder oberen Endabschnitt, der mit einer ringförmigen Ausnehmung
angelegt ist, die an der Unterseite des Stangenflansches 152 ausgebildet
ist, und einen zweiten oder unteren Endabschnitt auf, der in einer ähnlichen
ringförmigen Ausnehmung
angelegt ist, die an dem Gehäuse 127 vorgesehen
ist. Die Rückstellfeder
hat genug Kraft, um die Abwerfstange 133 zu einer Höhe in dem
Gehäusegriff 127a anzuheben,
die für
das leitende Ende des Verriegelungsstiftes 156 ausreichend
ist, um oben auf dem Rückhalteabsatz 167 zu
sitzen. Die Abwerffeder 152 und Rückstellfeder 168 sind
entlang einer Achse ausgerichtet, die sich parallel zu der in Längsrichtung
verlaufenden Achse der Stange 133 erstreckt. Die Federkonstante
der Abwerffeder 151 ist größer als die Federkonstante
der Rückstellfeder 168 und
ist vorzugsweise beträchtlich
größer als
die Federkonstante der Rückstellfeder 168.
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Die
Pipette 126 hat ein fingerbetätigbares Mittel, das eine abgeschrägte Fläche 146 des
Knopfes 137 und die innere zylindrische Fläche umfasst, die
die Bohrung 142 des Knopfes bildet, um das Verriegelungsmittel
der Pipette freizugeben. Die Bewegung des Knopfes 137 von
seiner, in 8 gezeigten, ausgefahrenen oder
Ruhestellung in seine, in 11 gezeigte,
niedergedrückte
oder Betätigungsstellung
veranlasst die Fläche 146 und
die innere Fläche,
die die Bohrung 142 des Knopfes bildet, den Stift 156 radial
nach innen in die Stange 133 zu zwingen. Solch eine Rückstellung
des Stiftes 156 gibt den Ejektor 132 von seiner
verriegelten Stellung in dem Gehäuse 127 frei.
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In
Bedienung und Verwendung ist die Pipettenspitze 41 auf
dem distalen Endabschnitt 54 der Pipette 126 in
der gleichen Art und Weise wie oben diskutiert befestigt. Die Kraft
zur Befestigung der Spitze 41 an die Pipette 126 ist
jedoch geringer als die Befestigungskraft, die in der Pipette 51 benötigt wird,
da die Abwerffeder 151 in diesen Befestigungsschritt der Pi pette 126 nicht
komprimiert ist. Die Verlängerung 134 des
Ejektors 132 ist derart bemessen, dass der Verlängerungsring 134b oberhalb
dem proximalen Ende 41a der Pipettenspitze beabstandet
ist, wenn die Spitze passend an die Pipette gepresst ist oder anderweitig
geeignet an diese befestigt ist. Diese Trennungs- oder Beschleunigungslücke zwischen der
Pipettenspitze 41 und dem Verlängerungsring 134b kann
von ungefähr
0,1 bis 0,5 inch reichen und ist vorzugsweise ungefähr 0,3 inch.
Während
der Befestigung der Pipettenspitze 41 an die Pipette 126 ist der
Ejektor 132 in seiner obersten Stellung mittels eines Verriegelungsstiftes 156 verriegelt.
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Nachdem
die Pipettenspitze 41 in einem erwünschten Aufnahme- und Abnahmeverfahren
verwendet ist, wird ein Spitzenabwerfablauf durch den Benutzer durch
das Platzieren seines oder ihres Daumens auf der abgeschrägten Fläche 138 des
Knopfes 137 und durch das Niederdrücken des Knopfes in die Gehäuseöffnung 139,
initialisiert. Während
des ersten Abschnitts des Kolbenhubs des Knopfes 137 nach
unten, der durch die Stellungsveränderung des Knopfes 137 von 8 zu 10 dargestellt
ist, wird die Abwerffeder 151 komprimiert. Weiterhin veranlasst
das Niederdrücken
des Knopfes 137 die abgeschrägte Fläche 146, mit dem Stift 156 und
der Innenfläche
der Bohrung 142 in Eingriff zu stehen, um den Stift nach
innen in die Bohrung 157 zu drängen, um den Ejektor 132 freizugeben,
wie in 11 gezeigt ist. Der Ejektor 132 wird
im Wesentlichen unter der Kraft der Abwerffeder 151 und
einem Abstand beschleunigt, der gleich zu der anfänglichen
Trennungslücke
zwischen der Pipettenspitze 41 und des Verlängerungsrings 134b ist.
Die beschleunigte Verlängerung 134 prallt
an dem proximalen Ende 41a der Pipettenspitze 41 auf,
um eine anfängliche
Abwerfkraft auf die Pipettenspitze 41 zu bieten, die für das Überwinden
der statistischen Reibungskraft ausreichend ist, die die Spitze 41 auf
dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes hält. Der
Benutzer hält seinen
oder ihren Daumen während
der Beschleunigung des Ejektors 132 auf dem Knopf 137,
um die Kraft auf die Abwerffeder 151 an dem Ejektor 132 zu maximieren.
Solch einem anfänglichen
Aufprall folgend, fährt
der Ejektor 132 nach unten unter der Kraft der Abwerffeder 151 fort,
bis die Pipettenspitze 41 von dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes (siehe 12) weggedrückt ist.
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Bei
der Entfernung der Pipettenspitze 41 von der Pipette 126 gibt
der Benutzer den Knopf 137 frei, um zu ermöglichen,
dass die Abwerffeder 151 vollständig dekomprimiert ist und
nicht länger
irgendeiner Kraft nach unten ausgesetzt ist. Die komprimierte Rückstellungsfeder 168 drückt nun
den Ejektor 132 nach oben zu seiner, in 8 gezeigten,
obersten oder Ruhestellung, wo der Stift 156 über den
Absatz 167 zurückschnappt,
um den Ejektor 132 in seiner Ruhestellung zu verriegeln.
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Die
Beschleunigung des Ejektors 132 über die Trennungslücke zwischen
dem Verlängerungsring 134b und
dem proximalen Ende 41a der Pipette entwickelt eine Stoßkraft in
den Ejektor 132, die ihrerseits eine Spitzenabwerfkraft
an Aufprall erzeugt, die, für
eine gegebene Federkonstante, größer als
die Abwurfkraft ist, die durch eine Pipette, beispielsweise die
Pipette 51, erzeugt ist, die keine Beschleunigungs- oder
Trennungslücke
verwendet. Solch eine Beschleunigung und nachfolgender Aufprall überwindet
die statische Rückhaltekraft,
um die Entfernung der Spitze 41 von der Pipette 126 einzuleiten
und zu ermöglichen,
dass die Abwerffeder 151 eine niedrigere Federkonstante
aufweist, als die Abwerffeder in einer ähnlichen Pipette, die keine
derartige Trennungslücke
verwendet. Die Pipette 126 ermöglicht es, dass die Spitzenkräfte auf
den Daumen des Benutzers durch mehr als eine Größenordnung vermindert werden.
Solche Kräfte
können
auf nur ein oder zwei Pfund begrenzt werden, obwohl eine Spitze 41 bis
zu 20 Pfund der Kraft benötigen
kann, um die Bewegung der Spitze abwärts dem Pipettenschaft 52b einzuleiten.
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Die
Massebeschleunigung, um die anfängliche
Abwerfkraft zu erzeugen, wie sie in Pipette 126 verwendet
ist, sorgt zusätzlich
für ein
effizientes Spitzenabwerfsystem, indem die gespeicherte Energie
in der Feder 151 nur bedarf, um geringfügig größer als die Energie zu sein,
die benötigt
wird, um die Spitze 41 von der Pipette 126 zu
entfernen. In dieser Hinsicht ist die Federkonstante der Rückstellfeder 168 schwach
verglichen mit der Kraft der komprimierten Abwerffeder 151,
so dass nur ein kleiner Teil der möglichen Energie, die in der
Abwerffeder gespeichert ist, zu der Rückstellfeder 168 übertragen
wird, während
die Rückstellfeder
komprimiert ist. Zusätzlich,
wenn die in der Abwerffeder 151 gespeicherte Energie geringer
ist als die, die benötigt
wird, um eine Spitze 41 vollständig zu entfernen, braucht
ein Benutzer nur den Knopf 137 vollständig freizugeben, um den Ejektor 132 zurückzustellen
und einen zweiten Aufprall auf die Spitze durchzuführen. Das
meiste der gespeicherten Energie wird auf die Spitze übertragen,
um sie weiter an dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes
nach unten bei jedem Aufprall zu bewegen. Aufpralle sind kumulativ,
so dass eine Spitze, die eine hohe Reibungsrückhaltekraft hat, mit mehreren
Aufprallen von dem Ejektor 132 von der Welle 52b weggeschlagen
werden kann.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Pipette, die gespeicherte Energie verwendet, ist in den 13–17 gezeigt.
Die darin dargestellte Pipette 181 ist im Wesentlichen
gleich zu der Pipette 51, und ähnliche Bezugsnummern sind
verwendet worden, um ähnliche
Komponenten der Pipetten 181 und 51 zu beschreiben.
Die Pipette 181 ist zur Verwendung mit der Spitze 41 und
weist ein Gehäuse 182 auf,
das im Wesentlichen gleich zu dem Gehäuse 52 ist. Ein erstes
Ende oder Griffabschnitt 182a, der eine Größe und Form
gleich der des Gehäusegriffs 52a der
Pipette 51 aufweist, und ein zweites Ende oder Schaft 52b sind
in dem Gehäuse 182 umfasst.
Eine Ejektoranordnung 186 ist durch das Gehäuse getragen,
um die Spitze 41 weg von dem distalen Ende des Schaftes 52b zu
drücken,
und umfasst eine Abwerffeder 216, die durch einen Kolben 218 unter
der Kraft eines Ejektors 187 komprimiert ist, wenn ein
Benutzer eine Spitze 41 auf dem distalen Endabschnitt des
Schaftes 52b befestigt. Die Ejektoranordnung umfasst weiterhin
ein Freigabemittel, das durch den Benutzer betätigbar ist, um den Kolben 218 relativ
zu dem Ejektor 187 freizugeben. Der Kolben wird durch die
komprimierte Abwerffeder 216 über eine Beschleunigungslücke angetrieben,
um auf eine Fläche des
Ejektors 187 aufzuprallen und den Ejektor zu veranlassen,
dann die Spitze 41 weg von dem distalen Ende des Schaftes 52b zu
drücken.
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Die
Ejektoranordnung 186 umfasst einen Ejektormechanismus oder
Ejektor 187, der ein erstes Ende oder Stange 188 und
ein zweites Ende oder Verlängerung 69 aufweist.
Die Ejektorstange 188 hat eine im Wesentlichen zylindrische
Form und weist einen ersten oder proximalen Endabschnitt 188a und einen
zweiten oder distalen Endabschnitt 188b auf. Die Stange 188 ist
aus Metall oder irgendeinem anderen geeigneten Material gemacht.
Der proximale Endabschnitt 69a der Verlängerung ist an den distalen
Endabschnitt 188b der Stange in der oben erörterten
Art und Weise mit Bezug auf die Pipette 51 befestigt.
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Der
Gehäusegriff 182a ist
mit einer sich vertikal erstreckenden Bohrung 191 versehen,
die sich entlang einer Achse parallel zu der in Längsrichtung verlaufenden
Achse der Pipette 181 erstreckt, um die Stange 188 verschiebbar
aufzunehmen. Ein Flansch 192 erstreckt sich nach innen
in die Bohrung 191, um verschiebbar mit der Stange 188 in
Eingriff zu stehen und diese zu führen und die Bohrung in einen
oberen Abschnitt 191a und einen unteren Abschnitt 191b zu teilen.
Die Stange 188 ist mit einem einteiligen Ring 193 ausgebildet,
der eine ringförmige,
obere Fläche 194 aufweist,
die als eine Aufprallfläche
dient. Der Ejektor 187 ist vertikal in einer Richtung parallel
zu der in Längsrichtung
verlaufenden Achse der Pipette 181 zwischen einer, in 14 gezeigten,
ersten oder oberen Stellung, um zu ermöglichen, dass die Pipettenspitze 41 an
dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes befestigt ist,
und in einer, in 13 gezeigten, zweiten oder unteren
Stellung bewegbar, um die Pipettenspitze von dem Schaft 52b weg
zu drücken. Der
Eingriff des Rings 193 mit dem Flansch 192 begrenzt
die Abwärtsbewegung
der Stange 188 und somit des Ejektors 187 relativ
zu dem Gehäuse 182.
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Ein
Verriegelungsmittel ist in Pipette 181 umfasst, um den
Ejektor 187 in seiner obersten Stellung zu verriegeln.
Solch ein Verriegelungsmittel umfasst ein Plattenelement oder ein
Reibungsbremsenelement 198, das im Wesentlichen gleich
zu der Bremse 81 ist und aus Metall oder irgendeinem anderen
geeigneten Material gemacht ist. Das Bremsenelement oder die Bremse 198 erstreckt
sich durch eine interne Öffnung 199,
die in der Gehäusewand 200 vorgesehen
ist und einen ersten Endabschnitt 198a, der in dem unteren
Abschnitt 191b der Bohrung angeordnet ist, und einen gegenüberliegenden,
zweiten Endabschnitt 198b aufweist, der innerhalb dem Gehäuse 182 neben
der Bohrung 191 angeordnet ist. Die Bremse 198 ruht
schwenkbar auf einer Leiste 201, die in der inneren Wand 200 ausgebildet
und durch die Öffnung 199 in
der Wand 200 erzeugt ist. Eine Bohrung 202 erstreckt
sich senkrecht zwischen der oberen und unteren, ebenen Fläche 203 und 204 der Bremse 198.
Die kreisförmige
Bohrung 202 ist im Wesentlichen gleich zu der Bohrung 84,
die oben erläutert
ist, und ist durch eine Innenfläche 206 ausgebildet,
die Bremsabschnitte 206a und 206b aufweist, um
reibungsmäßig mit
dem distalen Abschnitt 188b der Stange in Eingriff zu stehen,
wenn der Ejektor 187 in seiner, in 14 gezeigten,
oberen Stellung ist. Die Bremse 198 ist auf der Leiste 201 zwischen seiner
ersten oder verriegelten Stellung der 14, um
die Abwärtsbewegung
der Stange 188 in dem Gehäuse 182 zu beschränken, und
seiner in 13 gezeigten, zweiten oder entriegelten
Stellung schwenkbar, um solch eine Abwärtsbewegung der Stange zu ermöglichen.
Die Stange 188 kann sich nach oben durch die Bohrung 202 bewegen,
wenn die Bremse 198 entweder in ihrer verriegelten oder entriegelten
Stellung ist. Eine Schraubenfeder 207 ist in dem Gehäuse 182 vorgesehen,
um die Bremse 198 nach unten in die ihre verriegelte Stellung
zu drängen.
Die Bremsenfeder 207 weist einen ersten oder oberen Endabschnitt,
der um einen halbkugelförmigen
Vorsprung 208 anliegt, der an dem Boden des zweiten Endabschnittes 198b der
Bremse ausgebildet ist, und einen zweiten oder unteren Endabschnitt
auf, der sich über
einen Ansatz 209 erstreckt, der sich nach oben von der
Bodenwand des Gehäusegriffs 182 erstreckt.
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Ein
komprimierbares Federmittel oder eine Feder 216 ist in
dem Gehäuse 182 getragen
und in der Ejektoranordnung 186 umfasst. Die Abwerffeder 216 weist
einen ersten oder oberen Endabschnitt 216a, der an dem
Gehäuse 182 angeordnet
ist und einen zweiten oder unteren Endabschnitt 216b auf, der
konzentrisch um einen Abschnitt der Stange 188 angeordnet
und mit dem Ejektor 187 verbunden ist. Eine ringförmige Ausnehmung 217 ist
in dem oberen Abschnitt des Gehäuses 182 vorgesehen,
um den Endabschnitt 216a der Feder anliegend aufzunehmen.
Die Feder 216 kann eine Federkonstante aufweisen, die von
ungefähr
0,1 bis 20 lbs/in und vorzugsweise von 0,5 bis 2 lbs/in reicht.
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Ein
Kolbenelement 218 ist in dem Mittel der Pipette 181 umfasst,
um die Abwerffeder 216 zu komprimieren, um Energie in der
Feder 216 zu speichern, um die Entfernung einer Pipettenspitze 41 zu erleichtern,
die an dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes befestigt
ist. Vorzugsweise ist der Kolben 218 rohrförmig und
aus Metall oder irgendeinem anderen ge eigneten Material gemacht
und weist eine untere Fläche 219 auf.
Der Kolben 218 ist in Längsrichtung
an der Stange 188 zwischen einer ersten oder oberen Stellung,
in der die untere Fläche 219 von
der Aufprallfläche 194 beabstandet
ist, wie in 14 gezeigt ist, und einer zweiten
oder unteren Stellung relativ zu der Stange 188 bewegbar,
in der der Kolben in Kontakt mit dem Ring 193 steht, wie
in 16 gezeigt ist. Der Abstand zwischen der unteren
Fläche 219 des
Kolbens und der Aufprallfläche 194 des
Rings, wenn der Kolben 218 in seiner oberen Stellung ist,
ist hierin als die Beschleunigungslücke gekennzeichnet und kann
von ungefähr
0,1 bis 0,5 inch reichen und ist vorzugsweise ungefähr 0,3 inch. Eine
ringförmige
Lippe 222 ist an dem oberen Ende der Stange 188 ausgebildet,
um die Aufwärtsbewegung
des Kolbens 218 relativ zu der Stange zu begrenzen. Der
untere Endabschnitt 216b der Feder ist konzentrisch um
den oberen Abschnitt des Kolbens 218 angeordnet und liegt
gegen ein ringförmiges
externes Flanschelement oder Flansch 223 an, der einteilig
mit dem Kolben ausgebildet ist. Die Aufwärtsbewegung der Stange 188 oder
des Kolbens 218 in dem Gehäuse 182 veranlasst
den Flansch 223, die Abwerffeder 216 zu komprimieren.
Eine Leiste 224 ist in dem Gehäusegriff 182a vorgesehen.
Die Unterseite des Flansches 223 des Kolbens steht mit
der Leiste 224 in Eingriff, wie in 13 gezeigt
ist, um die Abwärtsbewegung
des Kolbens 218 in dem Gehäuse 182 während der
Bewegung der Stange 188 in seine untere Stellung zu begrenzen.
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Ein
sekundäres
oder zusätzliches
Verriegelungsmittel ist in der Pipette 181 umfasst, um
die Abwerffeder 216 in ihrer komprimierten Stellung zu
halten. Solch ein Verriegelungsmittel kann in der Form eines federvorgespannten
Stifts 225 sein, der dazu dient, den Kolben 218 in
seiner oberen Stellung relativ zu der Stange 188 zu halten.
Die Stange 188 ist mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung 226 ausgebildet,
die sich durch die ringförmige Lippe 222 in
den proximalen Endabschnitt 188a der Stange erstreckt.
Der Stift 225 erstreckt sich von dem Boden der Bohrung 226 durch
eine Öffnung 227,
die in der zylindrischen Wand der Stange 188 vorgesehen
ist und eine Bohrung 226 bildet. Der Stift ist relativ
zu der Stange 188 zwischen einer ersten oder zurückgezogenen
Stellung, in der der Stift 225 im Wesentlichen in der Öffnung 227 ausgenommen
ist, wie in 15 gezeigt ist, und einer zweiten
oder ausgezogenen Stellung bewegbar, in der der Stift 225 sich radial
nach außen
von der Stange 188 erstreckt, wie in 13 gezeigt
ist. Eine Feder in der Form einer Blattfeder 228 erstreckt
sich nach oben von der Grundfläche
der Bohrung 226 und weist ein Ende auf, das mit 225 in
Eingriff steht, um den Stift in Richtung seiner ausgezogenen Stellung
zu drängen.
Die Blattfeder 228 ist in der Bohrung 226 durch
einen Block 229 gesichert, der in die Grundfläche der
Bohrung 226 eingepasst oder darin durch irgendein geeignetes
Mittel gesichert ist. Der Stift 225 wirkt mit einer ringförmigen Ausnehmung
oder Nut 231 zusammen, die in der inneren zylindrischen
Fläche
des rohrförmigen
Kolbens 218 vorgesehen ist, wenn er in seiner ausgezogenen
oder Verriegelungsstellung ist.
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Ein
fingerbetätigbares
Mittel ist in der Pipette 181 umfasst, um den Stift 225 von
der Nut 231 freizugeben, um die in Längsrichtung verlaufende Bewegung
der Stange 188 in dem Gehäuse 182 zu ermöglichen.
Solch ein fingerbetätigbares
Mittel umfasst einen Knopf 232, der aus Kunststoff oder
irgendeinem anderen geeigneten Material gemacht ist. Der Knopf 232 ist
verschiebbar in dem Gehäuse 182 zur
Bewegung in einer vertikalen Richtung entlang der in Längsrichtung
verlaufenden Achse der Ejektorstange 188 angeordnet und
erstreckt sich nach oben durch eine Öffnung 233 an dem
oberen Ende des Gehäuses 182.
Eine geneigte Fläche 234 ist
an dem oberen Ende des Knopfes 232 vorgesehen, um die Bedienung
durch den Druck durch einen Daumen eines Benutzers zu erleichtern.
Der Knopf ist in Längsrichtung
zwischen einer, in den 13 und 14 gezeigten,
ersten oder oberen Stellung und einer, in 17 gezeigten,
niedergedrückten
Stellung bewegbar.
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Ein
längliches
Element oder eine Auslösestange 236,
die aus Metall oder irgendeinem anderen geeigneten Material gemacht
ist, ist an den Boden des Knopfes 232 befestigt. In dieser
Hinsicht ist der obere Endabschnitt der Auslösestange 236 in einer axialen
Bohrung 237 gesichert, die in dem Boden des Knopfes ausgebildet
ist. Die Auslösestange 236 erstreckt
sich von dem Knopf 232 nach unten, um verschiebbar in der
Bohrung 226 der Stange 188 angeordnet zu sein.
In dieser Art und Weise ist der Knopf 232 in einer Längsrichtung
relativ zu der Stange 188 bewegbar. Die verschiebbare Verbindung
der Auslösestange 236 mit
der Stange 188 dient dazu, den Knopf 233 in seiner
in Längsrichtung
verlaufenden Bewegung relativ zu der Stange 188 und dem
Gehäuse 182 zu
führen.
Eine Feder in der Form einer Schraubenfeder 238 ist zwischen
der Stange 188 und dem Knopf 232 angeordnet, um
den Knopf zu drängen,
in seine obere oder ausgezogene Stellung relativ zu dem Griff 182a zurückzukehren.
Die Rückkehrfeder 238 ist
konzentrisch um den oberen Abschnitt der Auslösestange 236 angeordnet
und weist einen ersten oder oberen Endabschnitt, der in einer ringförmigen Ausnehmung
oder Öffnung 239 anliegt, die
in dem Boden des Knopfes 232 ausgebildet ist, und einen
zweiten oder unteren Endabschnitt auf, der in einer ringförmigen Ausnehmung
angeordnet ist, die in dem oberen Ende der ringförmigen Lippe 222 der
Stange vorgesehen ist. Die ringförmige Öffnung 239 definiert
einen mittigen Halter 241 an dem Boden des Knopfes 232,
von dem die Auslösestange 236 herabhängt. Die
Auslösestange 236 weist
ein spitzes unteres Ende 242 auf, das im Einzelteil durch
eine geneigte Fläche 243 ausgebildet
ist, um mit einer Nut 244 in Eingriff zu stehen, die in
der Seite des Stiftes 225 ausgebildet ist. Eine konische
Nut 244 ist im Einzelteil durch eine geneigte Fläche oder
schiefe Ebene 246 ausgebildet. Wenn der Ejektor 187 in seiner oberen
Stellung ist und der Kolben 218 in Längsrichtung mit dem Ejektor 187 mittels
eines Stiftes 225 verriegelt ist, verursacht das Niederdrücken des Knopfes 232 in
seine unterste Stellung das spitze Ende 242 der Auslösestange 236,
den Stift 225 von der ringförmigen Nut 231 zurückzuziehen.
In diesem Vorgang steht die geneigte Fläche 243 des spitzen Endes 242 in
Eingriff mit der schiefen Ebene 246 an dem Stift 225,
um den Stift radial nach innen gegen die Kraft der Blattfeder 228 zu
bewegen.
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Die
Pipette 181 umfasst einen Freigabemechanismus oder eine
Anordnung 251, die durch den Knopf 232 betätigbar ist,
um die Bremse 198 von ihrer verriegelten Stellung in ihre
entriegelte oder freigegebene Stellung zu bewegen, um zu ermöglichen, dass
sich der Ejektor 187 nach unten in seine untere Stellung
bewegt. Ein plattenförmiger
Fortsatz 252, der sich radial von dem Flansch 223 auf
einer Seite des Kolbens 218 erstreckt, ist in der Freigabeanordnung 251 umfasst.
Der Fortsatz 252 ist vorzugsweise einteilig mit dem Flansch 223 ausgebildet.
Eine längliche
Stange 253, die verschiebbar in einer Bohrung 254 angeordnet
ist und sich durch den Gehäusegriff 182 in
einer Richtung parallel zu der in Längsrichtung verlaufenden Achse
des Gehäuses 182 erstreckt,
ist weiterhin in der Freigabeanordnung 251 umfasst. Die Druck-
oder Freigabestange 253 weist einen ersten oder oberen
Endabschnitt 253a und einen zweiten oder unteren Endabschnitt 253b auf.
Der obere Endabschnitt 253a ist durch den Fortsatz 252 in
Eingriff stehend, wenn der Kolben 218 durch die Auslösestange 236 von
seiner oberen Stellung freigegeben ist. Der untere Endabschnitt 253b der
Druckstange 253 ruht auf der oberen Fläche 203 des zweiten
Endabschnittes 198b der Bremse. Die Bewegung des Kolbens 218 von
seiner oberen, in Längsrichtung
verlaufenden Stellung zu seiner unteren, in Längsrichtung verlaufenden Stellung
an der Abwerfstange 188 veranlasst den Fortsatz 252,
mit der Druckstange 253 in Eingriff zu stehen und diese
nach unten zu bewegen, so dass der untere Endabschnitt 253b der Druckstange
den zweiten Endabschnitt 198b der Bremse nach unten gegen
die Kraft der Bremsfeder 207 drängt und somit die Bremse freigibt.
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Die
Bedienung und Verwendung der Pipette 181 wird nun beschrieben.
Wenn die Pipette 181 in ihrer Ruhestellung ist, wie in 13 gezeigt
ist, ist der Kolben 218 in Längsrichtung an die Stange 188 durch
den Stift 225 verriegelt und der Ejektor 187 ist in
seiner unteren Stellung, wobei der Ring 193 mit dem Flansch 192 in
Eingriff steht. Die Rückkehrfeder 238 drängt den
Knopf 232 und die Auslösestange 236 in
Richtung ihrer jeweiligen oberen Stellungen in dem Gehäusegriff 182a und
drängt
die Stange 188 in ihre untere Stellung, um sicherzustellen,
dass der Verriegelungsstift 225 an der Leiste 224 in
Eingriff steht. Die Bremse 198 ist in ihrer freigegebenen
Stellung und der Knopf 232 ist in seiner oberen oder Ruhestellung,
wobei er von dem oberen Ende des Gehäuses 182 vollständig ausgezogen
ist. Der Benutzer umgreift den Gehäusegriff 182a und
befestigt die Pipettenspitze 41 an den distalen Endabschnitt 54 des Schaftes
in einer oben diskutierten Art und Weise mit Bezug auf die Pipette 51.
In solch einem Befestigungsschritt steht das proximale Ende 41a der
Pipettenspitze mit dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes
in Eingriff und drückt
den Ejektor 187 von seiner, in 13 gezeigten,
unteren Stellung in seine, in 14 gezeigten,
oberen Stellung. Solch eine in Längsrichtung
verlaufende Bewegung des Ejektors 187 resultiert darin,
dass der Flansch 223 des Kolbens die Abwerffeder 216 komprimiert.
Während sich
die Stange 188 in ihre obere Stellung bewegt, bewegt sich
der Fortsatz 252 nach oben, um es der Feder 207 der
Bremse zu ermöglichen,
die Bremse 198 in einer Richtung im Uhrzeigersinn in Richtung ihrer
verriegelten Stellung zu schwenken. Die Komponenten der Ejektoranordnung 186 sind
in Längsrichtung
der Art bemessen, dass die Bremse 198 in ihre verriegelte
Stellung geschwenkt wird, bevor die Stange 188 ihre obere
Stellung (siehe 15) erreicht. In dieser Art
und Weise ist ein Teil der Energie, die verwendet wird, um die Pipettenspitze 41 auf
die Pipette 181 zu befestigen, in der komprimierten Abwerffeder 216 gespeichert.
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Nach
Abschluss des Aufnahme- und Abgabevorganges, der die Pipettenspitze 41 verwendet, kann
die Spitze 41 von dem distalen Ende der Pipette 181 durch
das Niederdrücken
des Knopfes 232 abgeworfen werden. Während der Knopf 232 gegen
die relativ schwache Kraft der Rückkehrfeder 238 gedrückt wird,
zieht die Auslösestange 236 die
Kolbenbohrung 226 in Richtung des Stiftes 225 nach
unten. In der oben diskutierten Art und Weise steht das spitze Ende 242 der
Auslösestange 236 in
Eingriff mit der schiefen Ebene 246 in dem Stift 225,
um den Stift zurückzuziehen
und hierbei den Kolben 218 von der Stange 188 (siehe 15)
in Längsrichtung
freizugeben. Bei solch einer Freigabe beschleunigt die untere Fläche 219 des
Kolbens 218 unter der Kraft der Abwerffeder 216 in
Richtung der Aufprallfläche 194 an
der Stange 188. Der Fortsatz 252 steht mit dem oberen
Endabschnitt 253a der Druckstange 253 in Eingriff,
während
sich der Kolben 218 in Richtung des Rings 193 bewegt,
um die Bewegung der Bremse 198 in ihre freigegebene Stellung
auszulösen.
Wie oben erörtert,
wird die Druckstange 253 durch den Fortsatz 252 unter
der Kraft der Abwerffeder 216 nach unten bewegt, um die
Bremse 198 in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn
um die Leiste 201 gegen die Rückstellkraft der Feder 207 zu
schwenken. Die Abwerffeder 216 hat eine Federkonstante, die
größer als
die Federkonstante der Feder 207 der Bremse ist, und ist
vorzugsweise im Wesentlichen größer als
die Federkonstante der Feder 207. Als ein Ergebnis ist
die Kraft der Abwerffeder 216 ausreichend, um die Rückstellkraft
der Feder 207 der Bremse zu überwinden. Die verschiedenen
Komponenten der Ejektoranordnung 186 sind derart bemessen,
dass die Bremse 198 den Ejektor 187 freigibt,
irgendwann bevor die untere Fläche 219 des
Kolbens mit der Aufprallfläche 194 in
Eingriff steht, wie in 16 gezeigt
ist. Der Ejektor 187 liefert eine anfängliche Abwerfkraft an die
Pipettenspitze 41, die ausreichend ist, um die statische
Reibungskraft zu überwinden,
die die Pipettenspitze an dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes hält.
Danach treiben der Kolben 218 und die Abwerffeder 216 den
Ejektor 187 weiterhin relativ zu dem Gehäusegriff 182a nach unten,
um die Verlängerung 69 zu
veranlassen, die Pipettenspitze 71 distal an den Endabschnitt 54 (siehe 17)
zu drücken.
Wenn eine nicht ausreichende Energie durch den Kolben 218 geliefert
wird, um die Spitze 41 von der Pipette 181 vollständig zu
entfernen, kann der Benutzer weiterhin den Knopf 232 niederdrücken, der
in physikalischer Verbindung mit der Abwerfstange 188 so
lange verbleibt, wie der Benutzer seinen oder ihren Daumen auf dem
Knopf hält, um
die Halterung 241 zu veranlassen, manuell den Ejektor 187 niederzudrücken und
somit die Spitze 41 von der Pipette 181 zu entfernen.
Wie gesehen werden kann, ist die Erfindung weit genug, um eine Pipette
abzudecken, die eine nicht ausreichende gespeicherte Energie aufweist,
um eine Spitze 41 vollständig von der Pipette weg zu
drücken,
aber ausreichend ist, um die maximale statische Reibungskraft zu überwinden,
die die Spitze an der Pipette hält.
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Nach
der Entfernung der Pipettenspitze 41 gibt der Benutzer
den Knopf 232 frei, um den Knopf zu veranlassen, in seine
Ruhestellung unter der Kraft der Rückkehrfeder 238 zurückzukehren
und ebenso die Abwerfstange 188 zu veranlassen, in ihre
untere Stellung zurückzukehren.
Diese relative, in Längsrichtung
verlaufende Trennung des Knopfes 232 und der Abwerfstange 188 veranlasst
das spitze Ende 242 der Auslösestange 236, sich
von der Stiftnut 225 zurückzuziehen und somit den Verriegelungsstift 225 freizugeben.
Die Abwerffeder 216 hält
den Kolben 218 in seiner unteren Position gegen die Leiste 224 nach
der Freigabe des Knopfes 232. Die Anordnung des Kolbens 218 und
der Stange 188 in ihrer jeweiligen unteren Stellung veranlasst
den nun freigegebenen Stift 225, sich auszurich ten und
sich in die ringförmige
Nut 231 in den Kolben 218 zu erstrecken und damit
den Kolben 218 und die Stange 188 (siehe 13)
zusammen längs
zu verriegeln.
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Die
Pipette 181 beinhaltet Leistungsmerkmale von beiden der
Pipetten 51 und 126. Die Energie für die Beschleunigung
des Kolbens 218 ist in der Abwerffeder 216 gespeichert
und durch die Arme und die Schultern des Benutzers angelegt, wenn
die Spitze 41 auf die Pipette 181 befestigt wird.
Eine geringe Energie wird von dem Benutzer benötigt, um die Entfernung der
Pipettenspitze 41 zu betätigen. Der Benutzer drückt den
Knopf 232 kaum gegen die relativ schwache Kraft der Rückkehrfeder 238 nieder,
um den Verriegelungsstift 225 gegen die relativ schwache
Kraft der Blattfeder 228 zurückzuziehen. Zusätzlich bietet
die Beschleunigung des Kolbens 218 über die Lücke zwischen der unteren Fläche 219 des
Kolbens und der Aufprallfläche 194 des
Rings eine anfängliche
Aufprallkraft auf die Pipettenspitze 41, die die Entfernung
der Spitze von der Pipette 181 erleichtert und für ein energieeffizientes
System sorgt.
-
In
bestimmten Anwendungen für
die Pipette der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, die Beschleunigungslücke zu erhöhen, d.h.
den Abstand, den ein Kolben unter der Kraft einer Abwerffeder zurücklegt,
bevor er mit der Aufprallfläche
eines Ejektors in Eingriff steht, um einen größeren Teil der gespeicherten
Energie in der Abwerffeder in Kolbenstoßkraft umzuwandeln. Eine solche
Ausführungsform
einer Pipette, die eine erhöhte
Beschleunigungslücke
aufweist, ist in den 18 und 19 gezeigt.
Die Pipette 261 ist hierin im Wesentlichen gleich zu der
Pipette 181, und ähnliche
Bezugszeichen wurden verwendet, um ähnliche Komponenten der Pipetten 261 und 181 zu
beschreiben. Eine Ejektoranordnung 262 ist durch das Gehäuse 182 getragen
und umfasst einen Ejektor 263, der erste und zweite Teleskopelemente 266 und 267 aufweist,
um eine Spitze 41 von dem distalen Ende des Gehäuseschaftes 52b weg
zu drücken.
Eine Abwerffeder 216 ist durch einen Kolben 218 unter
der Kraft des Ejektors 263 komprimiert, wenn ein Benutzer
eine Spitze 41 auf dem distalen Endabschnitt des Schaftes 52b befestigt.
Wenn durch den Benutzer freigegeben, wird der Kolben durch die komprimierte
Abwerffeder 216 über
eine erhöhte
Beschleunigungslücke
angetrieben, die durch das Zusammenschieben der ersten und zweiten
Elemente 266 und 267 möglich gemacht wurde, um auf
eine Fläche
des Ejektors 263 zu prallen und den Ejektor zu veranlassen,
dann die Spitze 41 weg von dem Schaft 52b zu drücken.
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Im
Spezielleren ist der Ejektormechanismus oder Ejektor 263 im
Wesentlichen gleich zu dem Ejektor 187 und umfasst ein
erstes Ende oder eine Stangenanordnung 284 und ein zweites
Ende oder eine Verlängerung 69.
Die Stangenanordnung 264 ist von ersten und zweiten Teleskopelementen
in der Form einer ersten oder oberen Stange 266 und einer zweiten
oder unteren Stange 267 umfasst, die jeweils aus Metall
oder irgendeinem anderen geeigneten Material gemacht sind. Die obere
Stange 266 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und
weist einen ersten oder proximalen Endabschnitt 266a und einen
zweiten oder distalen Endabschnitt 266b auf. Der proximale
Endabschnitt 266a ist im Wesentlichen identisch zu dem
proximalen Endabschnitt 188a der Stange 188, und ähnliche
Bezugsnummern wurden verwendet, um ähnliche Komponenten der proximalen
Endabschnitte 266a und 188a zu beschreiben. Die
untere Stange 267 weist einen ersten oder proximalen Endabschnitt 267a und
einen zweiten oder distalen Endabschnitt 267b auf. Der
proximale Endabschnitt 267a ist in der Gestalt im Wesentlichen kelchförmig und
ist mit einer sich axial erstreckenden Bohrung 268 darin
versehen, um den distalen Endabschnitt 266b der oberen
Stange 266 aufzunehmen. Der distale Endabschnitt 267b der
unteren Stange ist im Wesentlichen identisch zu dem distalen Endabschnitt 188b der
Abwerfstange 188 und ist an den proxi malen Endabschnitt 69a der
Verlängerung in
der oben diskutierten Art und Weise befestigt. Der untere Stangenabschnitt 267a weist
eine obere Fläche 272 auf,
die als eine Aufprallfläche
dient.
-
Die
obere Stange 266 ist in Längsrichtung relativ zu der
unteren Stange 267 zwischen einer ersten oder eingenommenen
Stellung, wie in 18 gezeigt ist, in der der distale
Endabschnitt 266b in den proximalen Endabschnitt 267a der
unteren Stange angelegt ist, und einer, in 19 gezeigten,
zweiten oder ausgezogenen Stellung relativ zu der unteren Stange 267 bewegbar.
Eine Vielzahl von Wälzlagermittel
und Kugeln 271, zwei von denen sind in den 18 und 19 gezeigt,
sind umlaufend um den proximalen Endabschnitt 267a montiert,
um mit der oberen Stange 266 rollbar in Eingriff zu stehen.
Im Spezielleren, sind die Kugeln 271 in dem unteren Stangenabschnitt 267a eingebettet
und stehen mit der inneren, zylindrischen Fläche des Gehäuses 182 in Eingriff,
die den oberen Bohrungsabschnitt 191a an der Außenseite
des unteren Stangenabschnitts 267a und die äußere zylindrische
Fläche
des oberen Stangenabschnitts 266b auf der Innenseite des
unteren Stangenabschnittes 267a bildet. Es ist wünschenswert,
dass die Kugeln 271 in Bezug auf jeder der Stangen 266 und 267 nicht
verrutschen. Dementsprechend sind die Kugeln 271 kraftschlüssig zwischen
dem Gehäuse 182 und
der oberen Stange 266 eingepasst und sind aus irgendeinem
geeigneten Material gemacht, dass das Rutschen der Stange 266 in
Bezug auf die Kugeln unter der Kraft der Abwerffeder 216 verhindert.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
können
die Kugeln 271 durch stirnradähnliche Getriebe ersetzt werden,
die befestigt sind, um an horizontalen Schäften zu drehen, die mit dem
unteren Stangenabschnitt 267a verbunden sind, um in Eingriff
zu stehen und an den Getriebeflächen
nach oben und nach unten zu fahren, die an der inneren Fläche der
Boh rung 191a und an der äußeren Fläche des Stangenabschnittes 266b vorgesehen
sind.
-
Der
rohrförmige
Kolben 218 der Pipette 261 ist relativ zu der
unteren Stange 267 zwischen einer, in 19 gezeigten,
ersten oder oberen Stellung, in der der Kolben von der unteren Stange 267 beabstandet
ist, und einer zweiten oder unteren Stellung (nicht gezeigt) bewegbar,
in der die untere Fläche 219 des
rohrförmigen
Kolbens 218 in Kontakt mit der Aufprallfläche 272 der
unteren Stange 267 ist. Die Bewegung des Kolbens 218 in
seine obere Stellung dient dazu, die Abwerffeder 216 in
einer oben diskutierten Art und Weise mit Bezug auf die Pipette 181 zu
komprimieren. Wenn der Kolben 218 so in seiner oberen Stellung
angeordnet ist, ist eine Beschleunigungs- oder Trennungslücke vorgesehen,
die gleich dem Abstand zwischen der unteren Fläche 219 des Kolbens
und der Aufprallfläche 272 ist.
Die Feder 216 in der Pipette 261 kann eine Federkonstante
haben, die von ungefähr
0,05 bis 10 lbs/in und vorzugsweise von 0,25 bis 1 lbs/in reicht.
Die Beschleunigungslücke
in der Pipette 261 kann von ungefähr 0,2 bis 1 inch reichen und
ist vorzugsweise ungefähr
0,6 inch.
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Die
Bedienung und Verwendung der Pipette 261 ist im Wesentlichen
gleich zu der Bedienung der Pipette 281, wie oben beschrieben.
Während
der Befestigung der Pipettenspitze 41 auf den distalen
Endabschnitt 54 des Schaftes, veranlasst die Pipettenspitze 41 den
Ejektor 267, sich von seiner, in 18 gezeigten,
unteren Stellung in seine, in 19 gezeigten,
oberen Stellung zu bewegen. Wie sich die untere Stange 267 während diesem
Befestigungsschritts nach oben in dem Gehäuse 182 bewegt, stehen
die Kugeln 271 rollbar mit der inneren Fläche des oberen
Abschnitts 191a der Bohrung in Eingriff, um die obere Stange 266 zu
veranlassen, sich nach oben relativ zu der unteren Stange 267 zusammenzuschieben.
Die Kugeln 271 veranlassen die obere Stange 266,
ungefähr
den doppelten Abstand nach oben zurückzulegen, den die untere Stange 267 in dem
Gehäuse 182 nach
oben zurücklegt.
Die Abwerffeder 216 ist unter der Kraft des Kolbens 218 während des
Befestigungsschrittes komprimiert.
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Nach
Abschluss des erwünschten
Aufnahme- und Abgabeverfahrens, das die Pipette 261 verwendet,
kann die Pipettenspitze 41 von der Pipette durch das Niederdrücken des
Knopfes 232 weg gedrückt
werden, um den Stift 225 zurückzuziehen und somit den Kolben 218 von
der oberen Stange 266 freizugeben. Die komprimierte Abwerffeder 216 beschleunigt
den Kolben nach unten über
die Trennungslücke
zwischen dem Kolben 218 und der Aufprallfläche 272,
die den Fortsatz 252 veranlasst, mit der Freigabestange 253 in
Eingriff zu stehen und damit die Bremse 198 gerade freizugeben,
bevor der Kolben mit der Aufprallfläche 272 in Eingriff
steht. Die relativ hohe Anfangskraft, die durch den Kolben auf den
Ejektor 263 erzeugt wird, überwindet die statische Reibungskraft
zwischen der Pipettenspitze 41 und dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes, um die Entfernung der Pipettenspitze von dem Schaft 52b zu
erleichtern.
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Die
Teleskopanordnung 264 bietet einen koaxialen 1:2 Hebemechanismus,
der die Beschleunigungslücke
zwischen dem Kolben 218 und der Aufprallfläche 272 ungefähr verdoppelt,
um dadurch die Abwerfkraft zu vermindern, die von der Abwerffeder 216 benötigt wird.
Diese größere Beschleunigungslücke erlaubt
es der Abwerffeder 216, den Kolben 218 in einem
größeren Abstand
zu beschleunigen, um die Stoßkraft
des Kolbens und die resultierende Aufprallkraft, die durch den Kolben 218 an
die untere Stange 267 abgegeben wird, zu erhöhen. Die
maximale Abwerfkraft, die durch die Stange 267 an die Spitze 41 angelegt
wird, ist, für
eine gegebene Federkonstante, größer als
die Abwerfkraft, die durch eine Pipette, beispielsweise die Pipette 181,
erzeugt wird, die eine kürzere
Beschleunigungslücke
aufweist. Andere Mechanismen oder Anordnungen können auch zur Erzeugung einer
Beschleunigungs- oder Trennungslücke
vorgesehen sein, welches eine Aufprallkraft ermöglicht. Beispielsweise kann
ein durch Drehung verursachter Aufprall unter Verwendung von Getrieben
vorgesehen sein.
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Es
sollte verständlich
werden, dass andere Pipetten vorgesehen sein können, die eine größere als
1:1 Hebevorrichtung zwischen der Abwerfstange und dem kolbenähnlichen
Element verwenden, wie z.B. die 1:2 Hebevorrichtung zwischen der
unteren Stange 267 und des Kolbens 218 der Pipette 261 und können innerhalb
des Bereiches der vorliegenden Erfindung sein. Beispielsweise kann
eine solch größere als
1:1 Hebevorrichtung durch Flaschenzüge und Riemen, Getriebe, Nocken
und/oder Hebel vorgesehen sein.
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Die
Pipetten der vorliegenden Erfindung können automatisiert und/oder
elektronisch gesteuert sein. Eine automatisierte Pipette 281,
die Ähnlichkeiten
mit den Pipetten 51 und 181 aufweist, ist in den 20 bis 26 gezeigt,
und ähnliche
Bezugsnummern sind verwendet worden, um ähnliche Komponenten der Pipetten 281, 51 und 181 zu
beschreiben. Im Allgemeinen ist die Pipette 281 von einem Körper oder
Gehäuse 282 ausgebildet,
der ein erstes Ende oder Griffabschnitt 282a, der ausgebildet
ist, um durch die Hand eines Benutzers umgriffen zu werden, und
ein zweites Ende oder Schaft 52b aufweist, das/der ausgebildet
ist, um eine Pipettenspitze 41 entfernbar aufzunehmen.
Eine Ejektoranordnung 294 ist durch das Gehäuse 282 getragen
und umfasst einen Ejektor 296, um die Spitze 41 von
dem distalen Ende des Schaftes 52b wegzudrücken. Eine Abwerffeder 301 ist
durch einen Kolben 302 während der Druckabgabe einer
elektrisch gesteuerten Aufnahme- und Abgabeanordnung 286 komprimiert. Wenn
durch den Benutzer freigegeben, wird der Kolben 302 durch
die komprimierte Abwerffeder 301 über eine Beschleunigungslücke ange trieben,
um auf eine Fläche
des Ejektors 296 aufzuprallen und den Ejektor zu veranlassen,
dann die Spitze 41 von dem distalen Ende des Schaftes 52b wegzudrücken.
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Im
Spezielleren hat der Griffabschnitt oder Griff 282a eine
im Wesentlichen zylindrische Form und ist bemessen, um in der Hand
der Benutzers gehalten zu werden. Das Gehäuse 282 ist aus Kunststoff
oder irgendeinem anderen geeigneten Material gemacht. Eine elektrisch
gesteuerte Aufnahme- und Abgabeanordnung 286 ist durch
das Gehäuse 282 getragen
und umfasst einen Motor 287 und einen linearen Betätigungsschaft
oder Motorschaft 288, um eine Flüssigkeit in eine Spitze 41 aufzunehmen
und solch eine Flüssigkeit
von dieser abzugeben, die an dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes befestigt ist. Ein vertikal angeordneter Schaft 288 erstreckt sich
durch den Motor 287 in einer Richtung parallel zu der in
Längsrichtung
verlaufenden Achse der Pipette 281. Der Schaft 288 ist
durch den Motor 287 zwischen einer, in 21 gezeigten,
ersten oder oberen Stellung, um eine Flüssigkeit in die Pipettenspitze 41 aufzunehmen,
und einer, in den 20 und 22 gezeigten,
zweiten oder unteren Stellung angetrieben, um solch eine Flüssigkeit
von der Pipettenspitze abzugeben. Die elektronische Schaltung (nicht
gezeigt) ist durch den Gehäusegriff 282a getragen
und ist elektrisch mit dem Motor 287 gekoppelt. Eine oder
mehrere Finger-betätigbare
Mittel, beispielsweise Knöpfe 291,
sind vorgesehen, um den Motor 287 zu steuern, und eine
beliebige Anzeige 292 ermöglicht das Anzeigen von bestimmten
Bedienungen der Pipette 281.
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Die
Ejektoranordnung 294 ist durch den Griff 282a getragen
und umfasst einen Ejektormechanismus oder Ejektor 296,
der ein erstes Ende oder Stange 297 aufweist, die verschiebbar
in dem Gehäusegriff 282a angeordnet
ist. Die Abwerfstange 297 ist aus Metall oder irgendeinem
anderen geeigneten Material gemacht und weist einen ersten oder
proximalen End abschnitt 297a und einen zweiten oder distalen
Abschnitt 297b auf. Eine Verlängerung 296 ist vertikal
in dem Gehäuse 282 zwischen
einer, in 20 gezeigten, ersten oder oberen
Stellung und einer, in 26 gezeigten, zweiten oder unteren Stellung
bewegbar. Die Verbindung des proximalen Endabschnitts 69a der
Verlängerung
mit einer unteren Wand des Griffes 282a, gezeigt in 20,
begrenzt solch eine Aufwärtsbewegung
des Ejektors 296. Ein ringförmiger Ansatz 298 ist
um den Mittelabschnitt der Stange 297 angeordnet und ist
mit einer oberen oder Aufprallfläche 299 ausgebildet.
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Ein
komprimierbares Federmittel oder eine Feder 301 ist in
dem Gehäuse 282 getragen
und ist vorzugsweise konzentrisch um mindestens einen Abschnitt
der Stange 297 angeordnet. Die Abwerffeder 301 weist
erste oder obere und zweite oder untere Endabschnitte 301a und 301b auf
und hat eine Federkonstante, die von 0,05 bis 40 lbs/in und vorzugsweise
von 0,5 bis 5 lbs/in reicht. Das Mittel ist in der Pipette 281 umfasst,
um die Abwerffeder 301 zu komprimieren und umfasst vorzugsweise
ein Flanschelement oder einen Kolben 302, der verschiebbar an
dem proximalen Endabschnitt 297a der Stange angeordnet
ist. Der Kolben 302 kann aus Metall oder irgendeinem anderen
geeigneten Material gemacht sein. Die Abwerffeder 301 ist
zwischen dem Gehäuse 282 und
dem Kolben 302 mit einem oberen Endabschnitt 301a,
der gegen das Gehäuse
anliegt, und einem unteren Ende 301b des Gehäuses angeordnet,
das an dem Kolben 302 anliegt. Der Kolben 302 ist
entlang der Stange 297 zwischen einer ersten oder oberen
Stellung, in der der Kolben von der Aufprallfläche 299 beabstandet
ist, wie in 22 gezeigt ist, und einer zweiten
oder unteren Stellung bewegbar, in der der Kolben an dem Ring 298 anliegt,
wie in 21 gezeigt ist. Die Lücke zwischen
der unteren, ebenen Fläche
des Kolbens 302 und der Aufprallfläche 299 des Rings 298 ist
hierin als die Beschleunigungs- oder Trennungslücke bezeichnet und kann von
0,04 bis 1 inch reichen und ist vorzugsweise ungefähr 0,1 inch.
Eine Leiste 301 erstreckt sich von dem Gehäusegriff 282a nach
innen und begrenzt die absenkende Bewegung des Kolbens 302 in
dem Gehäuse,
wenn sich der Ring 298 in dem Gehäuse unter der Leiste 303 nach
unten bewegt.
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Die
Aufnahme- und Abgabeanordnung 286 ist in einer motorisierten
Anordnung 306 der Pipette 281 umfasst, um den
Kolben 302 von einer unteren Stellung in seine obere Stellung
zu bewegen. In dieser Hinsicht ist der Schaft 288 in einer
Zahnstangen- und Zahnradanordnung 307 der motorisierten
Anordnung 306 beinhaltet. Die Anordnung 307 umfasst weiterhin
ein Getriebe 308, das schwenkbar an den Gehäusegriff 282 mittels
eines Stiftes 309 oder irgendeinem anderen geeigneten Mittel
befestigt ist und mit einer Vielzahl von Zähnen 312, die entlang einer
Seite des oberen Endabschnitts des Schafts 288 in Längsrichtung
beabstandet sind, erfassbar ist. Ein längliches, Folgeelement oder
Nockenscheibe 313 ist verschiebbar in dem Gehäusegriff 282 durch irgendein
geeignetes Mittel (nicht gezeigt) getragen, um sich in einer Richtung
parallel zu der in Längsrichtung
verlaufenden Achse der Pipette 281 zwischen einer, in 21 gezeigten,
ersten oder unteren Stellung und einer, in 22 gezeigten,
zweiten oder oberen Stellung in Längsrichtung zu bewegen. Die Nockenscheibe 313 weist
eine Vielzahl von in Längsrichtung
beabstandeten Zähnen 314 entlang
einer Seite davon auf, die mit dem Getriebe 308 diagonal entgegengesetzt
der Zähne 312 des
Schaftes 288 in Eingriff stehen. Das Getriebe 308 ist
somit zwischen dem Schaft 288 und der Nockenscheibe 313 angeordnet,
so dass die Bewegung des Schaftes 288 in seine obere oder
Aufnahmestellung darin resultiert, dass die Nockenscheibe 313 in
ihre untere oder Abgabestellung bewegt wird, und umgekehrt, dass
die Bewegung des Schaftes 288 in seine untere Stellung die
Nockenscheibe 313 in ihre obere Stellung treibt.
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Ein
Haken 316 ist an der Rückseite
der Nockenscheibe 313 befestigt und umfasst einen flexiblen
Arm 317, der aus Metall oder irgendeinem anderen geeigneten
Material gemacht ist, und ein festes Endstück 318, das eine obere
Fläche,
die eine Leiste 321 bildet, und eine geneigte untere Fläche 322 aufweist.
Der Arm 317 ist mit einem geneigten Abschnitt 317a versehen.
Während
der Bewegung der Nockenscheibe 313 in seine obere Stellung
steht die Leiste 321 mit der Unterseite des Kolbens 302 in
Eingriff, um den Kolben in seine obere Stellung zu drängen, die
von der Aufprallfläche 299 beabstandet
ist. In dieser Art und Weise resultiert die Bewegung des Schaftes 288 in
seine Aufnahmestellung in dem Antrieb des Kolbens 302,
der gegen die Kraft der Abwerffeder 301 in seine obere
oder erfasste Stellung bewegt wird.
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Ein
zusätzlicher
oder zweiter Haken 323 ist mit dem Verriegelungsmittel
der Pipette 281 umfasst, um den Kolben 302 in
seiner oberen Stellung zu halten und somit die Abwerffeder 301 in
ihrer komprimierten Stellung zu halten. Der zusätzliche Haken 323 ist
im Wesentlichen gleich zu dem Haken 316 und ist an das
Gehäuse 282 befestigt.
Während
sich der Antriebskolben 302 in seine obere Stellung bewegt,
steht der Kolben mit seiner geneigten Fläche 322 des Hakens 323 in
Eingriff, das den Haken veranlasst, sich um den Arm 317 zu
biegen und zu ermöglichen,
dass der Kolben 302 das Endstück 318 passiert. Das
Endstück 318 kehrt
dann in seine Ruhestellung zurück,
worin die Leiste 321 des zusätzlichen Hakens 323 unterhalb
des Kolbens 302 angeordnet ist, um das Beibehalten des
Kolbens 302 in seiner oberen Stellung (siehe 22)
zu unterstützen.
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Das
fingerbetätigbare
Mittel ist in der Pipette 281 umfasst, um die Haken 316 und 323 freizugeben, so
dass der Ejektor 296 durch die Abwerffeder 301 in seine
untere Stellung getrieben wird. Solch ein fingerbetätigbares
Mittel umfasst einen Knopf 326, der in dem Gehäusegriff 282a verschieb bar
angeordnet ist und sich nach oben durch eine Öffnung 327 in dem oberen
Ende des Griffs erstreckt. Der Knopf 326 ist mit einer
axialen Bohrung 328 versehen, die sich nach unten in die
Unterseite des Knopfes erstreckt, um den proximalen Endabschnitt 297a der
Stange verschiebbar aufzunehmen. Eine Schulter 329 ist
an dem proximalen Endabschnitt 297a der Stange ausgebildet,
um die verschiebbare Abwärtsbewegung des
Knopfes 326 an der Stange 297 zu begrenzen. Eine
Ausnehmung 330 ist in der Unterseite des Knopfes 326 ausgebildet
und ist vorzugsweise konzentrisch um die Bohrung 328 angeordnet,
um mindestens einen Abschnitt einer Rückkehrfeder 331 aufzunehmen,
die zwischen dem Knopf 326 und dem Gehäuse 282 angeordnet
ist. Die Feder 331 dient dazu, den Knopf 326 nach
oben in seine obere und ausgezogene Stellung zu drängen. Der
Knopf 326 ist mit einer Schulter 332 versehen,
um an einem Abschnitt des Gehäuses 282 einzurasten,
um die Aufwärtsbewegung
des Knopfes 326 zu begrenzen. Der Knopf 326 weist
erste und zweite herabhängende
Zacken 333 auf, die jeweils geneigte vordere Flächen 334 aufweisen.
Beim Niederdrücken
des Knopfes 326 stehen die geneigten Flächen 334 der Zacken 333 zusammenwirkend
mit den jeweiligen geneigten Abschnitten 317a der Hakenarme 317 in
Eingriff, um die Haken 316 und 323 von einander
zu trennen und somit die Leisten 321 von außen unter
den Antriebskolben 302 zu bewegen.
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In
Bedienung und Verwendung der Pipette 281 veranlasst die
Befestigung der Pipettenspitze 41 auf dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes den Ejektor 296, sich von seiner, in 26 gezeigten,
unteren Stellung in seine, in 20 gezeigten
Stellung zu bewegen. Während
sich die Stange 297 in ihre obere Stellung bewegt, berührt der
Ring 298 daran den Kolben 302 und trägt den Kolben
in dem Gehäuse 282 nach
oben. Diese Aufwärtsbewegung
des Kolbens 302 komprimiert die Abwerffeder 301 leicht. Während der
Bedienung der Pipette 281 wird der Schaft 288 durch
den Motor 287 nach oben bewegt, wenn Flüssigkeit von dem Gehäuse 282 abgegeben wird.
Wie in den 20 und 21 gezeigt
ist, verursacht die Aufnahme einer Flüssigkeit, dass die Nockenscheibe 313 durch
das Getriebe 308 in ihre untere Stellung getrieben wird.
Die geneigte, untere Fläche 322 an
dem Haken 316 ermöglicht,
dass sich das Endstück 318 radial
nach außen
relativ zu der Stange 297 bewegt, während das Endstück 318 den
Kolben 302 in diesen Niedergang passiert. Während die Flüssigkeit
von der Pipette 281 abgegeben wird, wird der Schaft 288 durch
den Motor 287 nach unten in seine Abgabestellung getrieben,
der die Nockenscheibe 313 veranlasst, sich nach oben zu
bewegen. Wie oben diskutiert, steht die Leiste 321 an dem
Haken 316 mit der Oberseite des Kolbens 302 in
Eingriff und bewegt den Kolben in seine obere Stellung, wo der Kolben
durch die Haken 316 und 323 gehalten wird. Während irgendeinem
nachfolgenden Aufnahme- und Abgabeverfahren wird der Haken 316 nach oben
und nach unten unterhalb des Kolbens 302 bewegt, während der
Kolben in seiner oberen Stellung durch den Haken 323 gehalten
wird.
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Nach
Abschluss des Arbeitszyklus der Pipette 281 wird die Pipettenspitze 41 von
dem distalen Endabschnitt 54 durch das Niederdrücken des
Knopfes 326 durch den Benutzer weg gedrückt. Die Abwärtsbewegung
des Knopfes veranlasst die Zacken 333, mit den Armen 317 der
Haken 316 und 323 in Eingriff zu stehen, um den
Kolben 302 von den Haken 316 und 323 in
einer oben diskutierten Art und Weise freizugegeben. Die Abwerffeder 301 treibt dann
den Kolben 302 durch die Beschleunigungslücke, so
dass der beschleunigte Kolben 302 auf den Ring 298 prallt,
um eine anfängliche
Spitzenabwerfkraft zu bieten, um die statische Rückhaltekraft zu überwinden,
die die Pipettenspitze 41 an dem distalen Endabschnitt 54 des
Schaftes hält.
Der Ring 298 an der Stange 297 wird durch den
Kolben 302 nach unten getrieben, bis die Spitze 41 frei
von dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes ist und der
Kolben 302 mit der Ge häuseleiste 303 in
Eingriff steht. Wenn die Stoßkraft
des Kolbens 302 und die gespeicherte Energie, die in der
Abwerffeder 301 verbleibt, nicht ausreichend ist, um die
Spitze 41 vollständig
von dem distalen Endabschnitt 54 des Schaftes zu entfernen,
kann die Stange 297 manuell weiter nach unten durch weiteres
Niederdrücken
des Knopfes durch den Benutzer bewegt werden, der an der Winkelschulter 329 anliegt,
die an dem proximalen Endabschnitt 297a der Stange vorgesehen
ist, um die Spitzenentfernung manuell zu beenden. Nach der Entfernung
der Pipettenspitze 41 von dem Schaft 52b gibt
der Benutzer den Knopf 326 frei, um es der Rückkehrfeder 331 zu
erlauben, den Knopf 326 in seine, in 26 gezeigten,
obere oder Ruhestellung zu bewegen.
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Obwohl
die komprimierbaren Federmittel der vorliegenden Erfindung als eine
Schraubenfeder gezeigt worden sind, sollte es verstanden sein, dass
andere Arten von Federn verwendet werden können, ohne von dem Bereich
der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Energiespeicherfeder
eine Drehstabfeder, ein gasgefüllter
Zylinder, beispielsweise eine Luftfeder, oder entgegenwirkende magnetische
Felder sein, wo die gespeicherte Energie in den magnetischen Feldern
von zwei Magneten gespeichert ist, die ausgerichtet sind, um sich
einander abzustoßen.
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Es
sollte verständlich
sein, dass Pipetten der vorliegenden Erfindung andere als handgehaltene sein
können.
Beispielsweise ist die Erfindung weit genug, um Roboterpipetten
abzudecken, die manuell mittels eines Computerbildschirms, einer
Tastatur, Maus oder anderer geeigneter Mittel gesteuert oder automatisiert
sind, um nicht irgendwelche fingerbetätigbare Mittel zu umfassen.
Die Verwendung von gespeicherter Energie zur Entfernung der Spitze
in solch einer Roboterpipette verringert vorteilhafterweise die
zur Entfernung der Spitze benötigten
Kräfte.
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Von
dem Vorgehenden kann es ersehen werden, dass eine Pipette vorgesehen
worden ist, die Energie für
die spätere
Verwendung bei der Entfernung einer Spitze speichert. Ein komprimierbares
Federmittel ist in der Pipette vorgesehen, um solch eine Energie
zu speichern. Die gespeicherte Energie kann von der Befestigung
der Spitze auf die Pipette von einem Daumen oder Finger eines Benutzers
und/oder von einer automatisierten Aufnahme und/oder Abgabe einer
Flüssigkeit
durch die Pipette zugeführt
werden. Eine Aufprallkraft kann optional vorgesehen sein, um die
Entfernung der Spitze zu initialisieren, und die Aufprallkraft kann
durch die Beschleunigung eines kolbenähnlichen Elementes über eine
Lücke erzeugt
werden. Die Pipette kann von einer handgehaltenen Art sein, die
die Belastungen auf den Daumen oder Finger des Benutzers vermindert.