УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАБОТЫ С ПИПЕТКАМИ Российский патент 1998 года по МПК B01L3/02 

Изобретение относится к лабораторному оборудованию, конкретнее к устройствам для дозирования жидкостей с помощью градуированных пипеток.

Известно устройство для дозируемого пипетирования жидкостей, включающее эластичный корпус, три клапана, размещенных внутри него, источник разрежения воздуха и муфту для подсоединения пипеток. Особенностью устройства является то, что клапаны выполнены в виде фигурной втулки с кольцевыми проточками на наружной поверхности, отделенными друг от друга ободками, образующими с корпусом соответственно выпускные и всасывающие полости, и чередующиеся рабочую и уплотнительную зоны с осевыми глухими и поперечными сквозными каналами, посредством которых всасывающие полости сообщаются с источником разрежения и пипеткой, а корпус выполнен со сквозными отверстиями, сообщающими выпускные полости с атмосферой [1].

Довольно сложные взаимоотношения многочисленных элементов этого устройства отрицательно проявляются и в процессе его использования. Работа с устройством для пипетирования жидкостей требует участия обеих рук оператора и манипулирования в строго определенной последовательности эластичным баллоном и тремя клапанами, прием каждый клапан может быть открыт только с помощью двух пальцев. В целом работа с устройством представляется относительно сложной и требует большой сосредоточенности, что может способствовать быстрому развитию утомляемости и служить источником ошибок, особенно при интенсивной работе.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному является устройство для работы с пипетками, включающее корпус с муфтой для подсоединения пипеток и подсоединенной к ней емкостью переменного объема, смонтированный в корпусе с возможностью вращения вокруг оси диска, подсоединенное к диску с торца и взаимодействующее с емкостью переменного объема прижимное приспособление (прототип) [2].

Недостатком этого устройства является относительная сложность его конструкции и неудовлетворительная эргономичность. Диск в устройстве связан с корпусом посредством резьбового соединения и поэтому в процессе вращения совершает поступательное перемещение вдоль оси, обусловливая при этом и соответствующее линейное перемещение прижимного приспособления. Для осуществления функционально значимого перемещения прижимного приспособления необходимо совершать многократные вращения диска. Эта процедура требует относительно много времени и довольно утомительная при интенсивной работе. При работе с устройством его необходимо удерживать в руке и одновременно пальцами этой же руки производить многократные вращения диска, который при этом постоянно меняет свое положение относительно корпуса, приближаясь или удаляясь от него, в зависимости от соответствующего технологического этапа работы. Вследствие этого приходится постоянно менять и позицию пальцев, вращающих диск. В эргономическом отношении такая ситуация является неудовлетворительной.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и улучшение эргономических характеристик устройства для работы с пипетками.

При реализации поставленной задачи положительный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для работы с пипетками, включающем корпус с муфтой для подсоединения пипеток и подсоединенной к ней емкости переменного объема, смонтированный в корпусе с возможностью вращения вокруг оси диск, подсоединенное к диску с торца и взаимодействующее с емкостью переменного объема прижимное приспособление, последнее выполнено в виде кольцевидного выступа, торцовая поверхность которого со стороны емкости переменного объема выполнена в виде витка спиральной или цилиндрической пружины.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для работы с пипетками, вид спереди в разрезе; на фиг. 2 - то же, вид справа; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1, эластичный баллон не сжат; на фиг. 5 - то же, эластичный баллон в сжатом состоянии; на фиг. 6 - рабочее положение устройства в руке оператора; на фиг. 7 - второй вариант исполнения устройства, вид спереди в разрезе; на фиг. 8 - третий вариант исполнения устройства, вид спереди в разрезе; на фиг. 9 - то же, вид справа; на фиг. 10 - верхняя часть сильфона в устройстве, изображенном на фиг. 9, вид спереди; на фиг. 11 - то же, вид сверху; на фиг. 12 - четвертый вариант исполнения устройства, вид спереди в разрезе.

Устройство для работы с пипетками состоит из корпуса 1 (фиг. 1-5) со сквозным центральным отверстием, в которое снизу плотно вставлена резиновая муфта 2 (фиг. 1) с конусовидным центральным отверстием для подсоединения стеклянных или пластмассовых градуированных пипеток. В верхней части муфта 2 соединена с емкостью переменного объема, представляющей собой баллон 3 (фиг. 1-5) в виде закрытой сверху вертикально расположенной трубки из эластично-упругого материала, например из резины. Сбоку от баллона 3 на корпусе 1 смонтирован с возможностью вращения вокруг оси диск 4 (фиг. 1-5). На торцовой стороне диска, обращенной к баллону 3, имеется кольцевидный выступ 5 (фиг. 1-5), высота которого с определенного места плавно уменьшается, и в результате торцовая поверхность выступа в геометрическом отношении становится подобной торцовой поверхности витой цилиндрической пружины. Снаружи по окружности диска имеются регулярно расположенные небольшие выступы 6 (фиг. 2) для удобства вращения диска с помощью пальцев. Между выступом 5 и баллоном 3 помещен вкладыш (опосредующий элемент) 7 (фиг. 1-5) П-образной формы, который охватывает баллон 3 с трех сторон и имеет возможность свободно перемещаться в направлении от диска 4 к баллону 3 и обратно. При этом роль направляющих выполняют пазы на боковых сторонах упорной стенки 8 (фиг. 1-5) в верхней части корпуса 1. Через опосредующий элемент 7 осуществляется кинематическая связь между выступом 5 и баллоном 3. Верхняя часть баллона 3 расположена над упорной стенкой 8.

Положение устройства в руке оператора показано на фиг. 6. Роль ручки выполняет нижняя часть корпуса 1. Устройство удерживается в руке, будучи прижато к ладонной поверхности средним, безымянным пальцами и мизинцем. Снизу в резиновую муфту 2 вставляют пипетку 9 (фиг. 6). Затем вращением диска 4 с помощью большого или указательного пальцев (или только каким-либо одним из них) он устанавливается в положение, при котором в контакт с опосредующим элементом 7 (см. фиг. 5) вступает наиболее высокая часть выступа 5. При этом опосредующий элемент 7 оттесняется в направлении баллона 3, который в результате деформируется (сжимается). Нижний конец пипетки 9 погружается в подлежащую дозированию жидкость и диск 4 начинают вращать в другом направлении. По мере вращения диска 4 давление опосредующего элемента 7 на баллон 3 ослабевает и последний начинает расправляться, одновременно отодвигая элемент 7 в направлении диска 4. В результате расправления баллона 3 в нем, а также в сообщающейся с ним пипетке 9 происходит разрежение воздуха, что и обусловливает заполнение пипетки 9 жидкостью. По достижении жидкостью заданного уровня (контроль осуществляется визуально) прекращают вращение диска 4. При этом фиксируется достигнутый уровень заполнения пипетки, которую удаляют из сосуда с дозируемой жидкостью. Опорожнение пипетки (одномоментое или дискретное) осуществляют вращением диска 4 в направлении, обусловливающем перемещение опосредующего элемента 7 в сторону баллона 3. Вследствие этого баллон 3 сжимается и вытесняемый из него воздух начинает, в свою очередь, вытеснять жидкость из пипетки 9. В любой момент вытеснение жидкости из пипетки 9 можно приостановить, для чего достаточно прекратить вращать диск 4. Для удаления из пипетки остатков жидкости, а также при необходимости быстрого опорожнения пипетки сдавливают баллон 3 в его верхней части. Делать это можно большим пальцем той же руки, в которой оператор держит само устройство.

На фиг. 7 представлен второй вариант исполнения устройства для работы с пипетками. Отличительной его особенностью является то, что муфта 2 (фиг.7) расположена сверху и сбоку от корпуса 1, а ее сообщение с баллоном 3 осуществляется с помощью соединительной трубки 10 (фиг. 7). Для некоторых пользователей такая компоновка устройства может оказаться более удобной в работе. Другой особенностью устройства (фиг. 7) является то, что кольцевидный выступ 5 (фиг. 7) непосредственно (без опосредующего элемента) взаимодействуют с баллоном 3. В этом случае при вращении диска 4 (фиг. 7) деформации (сжатию) подвергается сравнительно небольшой участок баллона 3, из которого вытесняется относительно меньше воздуха и, следовательно, при заборе жидкости в пипетку в ней будет создаваться слабое разрежение. При этих условиях объем пипетируемой за один цикл жидкости будет относительно небольшим. Устройство с такой упрощенной механической передачей целесообразно использовать при работе с пипетками малых объемов.

На фиг. 8-11 представлен третий вариант устройства для работы с пипетками. Отличительной особенностью этого варианта является то, что баллон 3 выполнен в виде сильфона из эластично-упругого материала, например из полиэтилена. Сверху на баллоне укреплен цилиндрический элемент 11 (фиг. 8-11) с гребнем 12 (фиг. 8-11), который взаимодействует с выступом 13 (фиг. 8-11) на торце диска 4 (фиг. 8, 9). Особенностью выступа 13 является то, что его рабочая поверхность имеет спиралевидную форму, т.е. геометрически подобна огибающей поверхности одновитковой спирали. При вращении диска 4 в результате взаимодействия выступа 13 с гребнем 12 цилиндрического элемента 11 последний может совершать плавные поступательные движения, передаваемые сильфону 3. При этом создаются необходимые условия для заполнения и опорожнения пипетки, вставленной в муфту 2 (фиг. 8). Быстрое опорожнение пипетки может быть осуществлено путем нажатия большим пальцем сверху на цилиндрический элемент 11.

На фиг. 12 показан четвертый вариант устройства для работы с пипетками. Особенностью этого варианта устройства является то, что емкость переменного объема в нем выполнена в виде полого цилиндра с поршнем 14. Роль цилиндра выполняет верхняя часть корпуса 1 с центральным отверстием, в котором и размещается поршень 14. Последний подпружинен с помощью витой цилиндрической пружины 15, размещенной внутри корпуса 1. Верхняя выступающая из корпуса 1 часть поршня 14 по исполнению и по функции аналогична цилиндрическому элементу 11 (фиг. 8-11) в предыдущем варианте устройства. Аналогичен и механизм преобразования вращательного движения диска 4 в плавно поступательные перемещения поршня 14, с помощью которого обеспечивается необходимое для процесса пипетирования разрежение и сжатие воздуха в системе цилиндр-муфта-пипетка.

Предлагаемое устройство для работы с пипетками, в отличие от устройства-прототипа, проще устроено. В частности, это касается механизма взаимодействия диска с емкостью переменного объема. Расположение диска в верхней части корпуса обусловливает большую эргономичность устройства, т.к. при этом большой палец находится в более привычной позиции, совершаемые им движения являются также более привычными и, следовательно, менее утомительными. Кроме того, диск можно вращать одновременно и (или только) указательным пальцем, что также способствует снижению утомляемости оператора. Предусмотрена возможность удаления остатков жидкости из пипетки, а также возможность быстрого ее опорожнения путем непосредственного сжатия баллона.

Использование: лабораторное оборудование для дозирования жидкостей. Сущность изобретения: устройство для работы с пипетками состоит из корпуса с установленными в нем муфтой для подсоединения пипеток и сообщающимся с ней всасывающе-опорожняющим узлом, включающим смонтированный с возможностью вращения вокруг оси диск, который через выступ на его торцовой стороне взаимодействует с емкостью переменного объема или в виде баллона из эластично-упругого материала, или в виде полого цилиндра с поршнем, рабочая поверхность на выступе, через которую тот непосредственно или через опосредующий элемент взаимодействует с емкостью, выполнена геометрически подобной или торцовой поверхности витой цилиндрической пружины, или огибающей поверхности одновитковой спирали. 12 ил.

Устройство для работы с пипетками, включающее корпус с муфтой для подсоединения пипеток и подсоединенной к ней емкостью переменного объема, смонтированный в корпусе с возможностью вращения вокруг оси диск, подсоединенное к диску с торца и взаимодействующее с емкостью переменного объема прижимные приспособление, отличающееся тем, что прижимное приспособление выполнено в виде кольцевидного выступа, торцевая поверхность которого со стороны емкости переменного объема выполнена в виде витка спиральной или цилиндрической пружины.