用于抽出和分配预定量且恒定量液体的装置

本发明涉及能够抽出和分配预定量且恒定量的液体的装置。

在实验室分析中，经常需要把预定量的液体物质(如一种血清或 试剂)放入一接收器中。这通常是用一刻度的吸移管来实现的，用这 吸移管吸取一定量的液体；然后，用加压法分配预定量的液体。

不过，当需分配的液体的剂量很少时，用这种方法就存在精度不 高的问题。

这样的一个吸移管能够在5％的误差范围内抽出约25μl量的 液体。这样的量已可使偏差达到相当大的水平，特别是对所要抽出的 液体是一种要用来使另一种物质(如血清)起反应以实现分析任务的 试剂的情况。鉴于某些试剂价值高昂，现在致力于研究如何把所用试 剂的降至最低程度，以节省费用。

美国专利US4874114描述了一种用来分配一预定量且恒 定量液体的吸移管，这种吸移管是通过使一中空的半球固定在一根棒 的一端而构成的。该半球确定了相应于一定量的所要抽出液体的容积。

通过借助于上述的棒使吸移管绕一轴高速旋转，上述容积中就充 满了液体。旋转速度应使所获得的离心力足以使给定粘度的一种液体 完全充满上面给定的容积。通过使上述半球相对于垂直方向保特在一 个特定的位置上，施加旋转运动时半球内就能充满液体。当所述半球 相对于上述垂直方向取另一个位置并且施加同样的旋转运动时，该液 体就从球内喷射出。

该装置能在0.3％的误差范围内分配约5μL剂量的液体。

该装置的主要缺点是相当笨重，因为半球一定要能相对于一个轴 在约3度角的范围内在垂直方向的任何一侧倾斜。因此，不可能从一 接收器(该接收器的一通道有一小的容积，这样的接收器比如可以是 一试管)中抽出一预定量的液体，或把一预定量的液体分配给该接收 器。

本发明的一个目的特别是要弥补这种不足。

更准确地说，本发明的一个目的是要提供一种装置，用来抽出和 分配一预定量且恒定量的液体，该装置可用于具有小的通道开口的接 收器中。

本发明的这个目的和其它目的将在后面变得更加清楚，这些目的 是借助用于抽出和分配一预定量且恒定量液体的装置而实现的，所述 这种类型的装置包括一根设计用来容纳所述预定量液体的管道，所述 管道有一开口端，所述液体抽出和分配都经过该端，所述管道在与所 述液体抽出和分配都经过的开口端相对的一端是封闭的，所述管道的 内部容积相应于所述的预定量，所述管道由驱动装置带动绕一个轴旋 转，所述管道被置于一表面上，这表面与所述轴之间的距离从所述封 闭端到所述开口端增加或保特不变，所以当所述驱动装置使这管道沿 一个方向旋转时。液体完全充满该管道，所述管道的开口端被这液体 浸设，并且当所述的驱动装置使所述管道沿相反方向旋转时，该管道 将把其中所含的液体完全排空。

所述管道最好是螺旋形的。

所述表面呈圆锥形将是有益的。

所述管子最好绕在一个中心圆柱上和/或浸设于一种形成一外层 圆柱的材料中，所述支特和/或所述外层圆柱由所述驱动装置带动旋 转。

在一最佳实施例中，所述圆柱通过一个快速作用的可断开的连接 系统与所述的驱动装置相连。

最好所述驱动装置使上述管道在10000转/分(r.p. m.)至20000r.p.m.的转速范围内转动。

通过解释并参考附图的方式，下面给出了一个最佳实施例的非限 定性的说明，通过阅读这说明，可以明了本发明的其它特点和优点， 其中：

图1示出了本发明一个实施例中的吸移管；

图2、3和4示出了通过一吸移管抽出和分配液体的三个相继的 阶段，该吸移管构成了本发明的另一实施例；

图5示出了使用本发明吸移管的一种最佳方式；

图6、7和8是表示上述吸移管与驱动装置连接方式的图。

图1示出了本发明的一实施例的一吸移管。

本发明的装置是由一中空管10构成的，该管子例如是螺旋管型 的。管10的中心对称轴用11表示。螺旋管10有一封闭的顶端 15和一开口的底端16，液体即是通过底端16抽出和分配的。

当管10的底端16浸没于液体中时，一定量的液体便被抽出， 少量液体通过毛细管作用进入管10中。管子10沿方向13旋转， 于是向进入管10中的液体施加了一个离心力的分量，致使该液体在 管10中上升。

在本发明中，通过对管10之中存在的液体施加离心力，也可排 空管10中的液体。这个离心力能排出液体，该离心力是使管10沿 与方向13相反的方向14旋转而产生的。

该管子是通过未在本图中示出的驱动装置带动旋转的。

在第一实施例中，管10缠绕或呈螺纹状附着在一实心的中心圆 柱17周围，该圆柱17例如用塑料制成。管10可以多种方式(如 胶粘)固定在圆柱17的周围。

在一变型的实施例中，圆柱17和管19被埋入一种材料18 (比如也是用塑料制成)中，致使材料18构成了一个外层圆柱12。

在另一个实施例中，可以把构成外层圆柱的一种材料模压盖埋管 10，如图2、3和4所示。

例如，管10可以用玻璃或不锈钢制成，其内部容积可以是几微 升的数量级。管10的底端16在包括圆柱12底部的平面中最好有 一个环形部分。

图2示出了如何借助本发明的装置抽出预定量的液体。

所示出的吸移管由管10构成，把一种形成一个外层圆柱12的 材料18模压得盖埋管10。

首先，将管10的开口端16浸没于液体21之中，这样一定量 的液体即被抽出。液体21盛于一接收器23中。管10的端16伸 进液体21中的深度具体取决于液体21的种类。其表面张力及其粘 度。

启动驱动装置，使圆柱12绕其中心轴11(图1)沿方向13 旋转，这样上述液体即被抽出。

当上述圆柱高速旋转时，如箭头22所示，液体21受所施加的 离心力的作用而在管子10中上升。管子10中完全充满液体，并且 管子10中所容纳的空气首先被压缩到管子10的顶端15，然后在 被从开口16抽出以前，受压力作用而掺入所述液体之中。

例如，圆柱12的旋转速度可以是15000转/分(r.p. m.)。这样的旋转速度可使液体21在十分之几秒内充满管子10。

第二，如图3中所示，在继续沿方向13旋转的同时，管子10 的底端离开了液体21。

受其表面张力作用而保持与圆柱12的外表面接触的那些液滴 30受圆柱12旋转产生的离心力作用而被抛出圆柱12。这样，所 抽出的只是管子10中所容纳的一给定量的液体。

第三，如图4中所示，管子10中所容纳的液体被从管子中抽进 一个接收器40。比如，这个接收器由一试管构成，就象接收器23 一样。通过启动转动驱动装置使圆柱12沿相反的方向旋转，即可实 现液体的分配。这个旋转方向14能使一离心力加到管子10中所含 的液体上，使这液体沿方向42经管子10的一端16排出该管子。

十分之几秒后，管子10中不再存有一点液体，并且接收器40 中含有一定体积的液体，这液体的体积等于从接收器23中抽进管子 10中的液体体积，误差约在0.3％之内。

对约15000r.p.m.这样的旋转速度来说，离心法的结 果是没有液体颗粒留在管子10的内部或留在圆柱12的外侧表面， 于是，本发明的装置能够抽出和分配一恒定量的液体而不会在随后出 现沾污。这样就不需要为避免外侧粘污而在使用本发明的装置后对其 进行消毒。

此外，本发明的装置能够分配非常少量(几微升的数量级)的液 体，所分配的液体量由管子10的内部容积决定。

管子10的内径及其总体高度取决于所要抽出液体的体积。

封闭管子10的圆柱12的直径约为5mm。这样的小型结构能 从入口很小接收器(如试管)中抽出液体并把液体分配进这样的接 收器。把管子10封闭在其它材料中能使其防冲击。这对于若是玻璃 制成的管子10来说尤为重要。

本发明的另一个优点在于使要被测量的液体的量的误差可以在 0.3％之内，也就是说，本发明有利于用来测量试剂。抽出很少量 的液体就能大大节省所要制成的试剂。在医学分析过程中，如果试剂 的量能够精确测定的话，所要观察的反应在非常少量试剂的条件下即 可发生。

应该注意到，为改变本发明中的旋转方向，需要经过一个停止位 置。在这种情况下，由于上述管子开口端的直径很小，管子10中所 含液体不会跑出。

管子10并非必需是螺旋形的。这管子只需在该管子的整个长度 范围与上述旋转轴保特一定距离，这个距离从封闭端15到开口端 16逐渐增加。基本要求是：从封闭端15到开口端16，相对于所 述旋转轴，上述距离逐渐增加或保特不变。

距离增加相应于管子10固定在锥形表面的情形，距离不变相应 于圆柱情形。

包含管子10的圆柱12构成了一个用于驱动管子10的装置， 并且它可以暂时连接到一机械驱动装置上。

图5示出了一种采用本发明装置的有利方式。

管子10(比如包含在一圆柱12中)通过一个带有夹具56的 连接装置55固定到一装置57上。装置57包括一人与机械控制的 手柄50、一个马达52以及一个用于把马达52的转动传给圆柱 12的传动系统，该传动系统容纳在外壳54之中，外壳54固定在 手柄50的底座上。马达52的转动方向乃至包容管子10的圆柱12 的转动方向都由一个置于手柄50顶部的三状态开关控制。开关51 能使马达52向右和向左旋转，并可使之停转。

马达52可以是电动型的，或者是气动型的。气动马达具有使用 局限性较小的优点。如果采用气动马达，手柄50上有一个加压空气 的入口53。不过，这个实施例要求有一个压缩空气源。在采用电动 马达的情形中，装置中须有一个放置电池(可充电的或其它类型的) 位置，但该装置随之无需任何其它任何设备即可使用。这样，就可能 在运载工具上使用这类装置。

包含管子10的圆柱12构成了一个可更换的部件。对各部件最 好管子10的容积彼此不同，这样就可以根据所用的部件抽出和分 配不同量的液体。

为使上述部件容易更换，使这部件与驱动装置相连的装置可以是， 例如BiLz型的或者带插销型的。

图6中示出了用于把一部件快速固定在上述驱动装置上的快速作 用连接装置。

图6示出了用于把本发明的一个吸移管与驱动装置连接起来的装 置的一个实施例。

与图5中一个马达52相连的一个驱动轴60沿开关51所处位 置所确定的方向旋转。能抽出一定量液体的转动方向取决于螺旋管 10的盘旋方向。

驱动轴60驱动一齿轮61，齿轮61与另一个齿轮62相配合， 齿轮62位于滚珠轴承63、64之间，滚珠轴承63、64分别固 定在相应的外层半壳65、66上，半壳65、66一起构成了一个 外壳。齿轮62由一空心套筒79的顶部构成，空心套筒79中包含 一线圈弹簧67，弹簧67的顶端固定在或顶在一垫片68上，垫片 68由一弹簧夹69卡住。

弹簧67的底端位于一环形金属部件70上，部件70的顶部有 一圆柱体，用于使弹簧67定位于中央并保持不动。部件70的中心 部分71的直径大于上述套筒的向内伸出的边缘73的直径。

当装置处于一较低位置时，即吸移管未与驱动装置接合时，中心 部分71的底面抵在边缘73的顶面上。当这样一个吸移管与旋转驱 动装置接合时，部件70的底部72穿进由边缘73确定的一个孔中 并靠在吸移管74的顶面上。例如，如图1中所示，吸移管74由一 中心圆柱17构成，管子10就被模压在一外层圆柱12之中并缠绕 在中心圆柱17周围。自然，这个实施例是非限制性的，所述吸移管 也可由管子10自身构成，所述吸移管随之可以一种适当的方式连到 所述旋转驱动装置上。

在图6中，部件70的底部72靠在圆柱17的顶面上，管子 10就缠绕在圆柱17上。

吸移管通过一个机构与旋转驱动装置相连，这机构在图7中可看 得更清楚。

图7示出了一个把吸移管74与驱动装置相连的装置。此图相应 于从右边看由VII—VII轴所确定的一个剖面的情形。

相对于由吸移管74构成的圆柱伸出的一圆柱75从一侧到另一 侧穿过吸移管74的顶部。圆柱75的长度小于上述管套筒的底部 中设置的一个切口76的直径。切口76是圆形的，在其中间有一贯 穿孔，吸移管74的顶部就穿过该孔。

当吸移管74插进上述驱动装置时，圆柱75与上述套筒的底部 中所设置的一个槽77相接合。吸移管74的顶部压迫弹簧67。当 释放吸移管74时，吸移管74随后只需转动90°角，让圆柱75 与椭圆形槽78相接合。然后圆柱75靠在槽78的顶部。然后转动 上述套筒，就能把一转动力矩加到吸移管74上。

图8示出了一个与吸移管接合的驱动装置的VIII—— VIII剖面。

上述套筒上有两个槽77，圆柱75的各端就与两个槽77相接 合。将吸移管转动90°，使这些端正对两个椭圆形槽78，在弹簧 67的作用下，各端穿进了各个槽。

这种固定方法能够不用多大力量就把吸移管快速更换。一个100 克压力的弹足以固定住该吸移管。

上述吸移管伸出所述驱动装置之外的长度最好很短，最好在几厘 米的数量级，这样使该吸移管的底端不会因高速旋转而震颤。

当液体进入管子10或被从中排出时受到相当大压力作用。这个 压力既保证了管子10中容纳液体的量高度精确，又保证了该管子在 没有涂覆一种构成外层圆柱的材料的条件下还能避免任何杂质残留在 管子10的内壁和外壁。

与上述已有技术的吸移管相比，本发明能从通道开口很小的接收 器中抽出预定量且恒定量的液体。

自然，管子10不必是转了一整圈的螺旋形状，它也可以是一截 断了的螺旋线形状，这取决于所要抽出的液体的量。这螺旋线的大小 和螺距必须根据每个所要抽出的量取最佳值。