НАКОНЕЧНИК ПИПЕТКИ ДЛЯ ВЗЯТИЯ ПРОБ И ПИПЕТКА, СНАБЖЕННАЯ ЭТИМ НАКОНЕЧНИКОМ Российский патент 2010 года по МПК B01L3/02 

Изобретение относится к лабораторным пипеткам, предназначенным для взятия проб и дозированного добавления жидкостей в емкости.

Лабораторные пипетки содержат один или несколько стержней, как правило съемных, которые имеют по существу суживающуюся наружную форму. Каждый из стержней снабжен съемным одноразовым пластмассовым наконечником. Обычно каждый из этих наконечников плотно насажен на соответствующий стержень и держится на нем за счет трения. Внутренняя поверхность наконечника имеет по существу форму конуса, размеры которого в зоне, где имеет место значительное трение со стержнем, позволяют осуществить плотную, не допускающую утечки жидкости посадку наконечника на стержень и его крепление с достаточной удерживающей силой. Наконечник снимается предпочтительно с помощью соответствующего устройства, выполненного за одно целое с пипеткой, например подобного описанному в FR-A-2807342.

Описанные выше стержни пипеток и соответствующие наконечники не обладают в полной мере требуемыми эксплуатационными качествами, так как

- сила, необходимая для насадки наконечников, является неопределенной и может быть очень большой, а средства для ее ограничения отсутствуют;

- контактные давления в зоне уплотнения малы, поэтому качество уплотнения становится неопределенным и невоспроизводимым;

- высота и положение зоны уплотнения контролируются недостаточно, что плохо в особенности для многоканальных пипеток, содержащих несколько расположенных по одной линии стержней, на которые надевается соответствующее количество наконечников, установленных на стойке или соединенных друг с другом с образованием полосы; в этом случае нельзя гарантировать правильность положения всех наконечников, а следовательно, и то, что все они создают достаточное уплотнение в месте контакта с соответствующим стержнем;

- сила, необходимая для снятия наконечника, тоже неопределенна и может быть очень большой, если наконечник был насажен на стержень с приложением большой силы и на большую глубину.

В WO-A-2003/002980 предлагается уплотнять контакт между наконечником и стержнем путем выполнения на стержне кольцевого выступа, образующего локальное утолщение стержня и часто служащего упором для контактной поверхности на внутренней стенке наконечника. Однако этот выступ затрудняет насадку наконечника и требует использования наконечников с необычной конфигурацией и способностью деформироваться в контактной зоне между наконечником и выступом.

Целью изобретения является создание стержня пипетки, позволяющего наилучшим образом решить указанные проблемы.

Для достижения этой цели предложен стержень пипетки для взятия проб, имеющий по существу суживающуюся или цилиндрическую концевую часть, на которой может держаться плотно насаженный наконечник. Стержень отличается тем, что концевая часть имеет по меньшей мере два кольцевых буртика, на которых диаметр концевой части уменьшается в направлении к нижнему концу стержня.

Диаметр концевой части может уменьшаться на этих буртиках на 0,2-2 мм, предпочтительно на 0,3-1,8 мм.

Буртики могут быть скруглены и могут проходить на 0,2-5 мм, предпочтительно на 0,5-3 мм. Расстояние между буртиками может составлять 2-8 мм, предпочтительно 3,5-6 мм.

Стержень может быть приспособлен для использования в многоканальной пипетке.

Другой целью изобретения является создание пипетки для взятия проб, отличающейся тем, что она имеет по меньшей мере один стержень описанного выше типа.

Пипетка может быть многоканальной.

Как будет ясно из описания, согласно изобретению используется стержень пипетки, имеющий новую конфигурацию. Наружная поверхность нижней концевой части стержня имеет по меньшей мере два ступенчатых кольцевых буртика, образующих предпочтительные поверхности для контакта с наконечником.

Нижний буртик создает уплотнение в месте контакта наконечника со стержнем. Верхний буртик по существу служит для центрирования наконечника на стержне и в качестве упора.

Изобретение поясняется описанием и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 изображает в продольном разрезе выполненный согласно изобретению конец стержня пипетки с надетым наконечником;

фиг.2 изображает в продольном разрезе фрагмент стержня с надетым наконечником;

фиг.3 изображает график зависимости силы снятия от силы насадки для наконечника, надетого на обычный стержень пипетки и на стержень пипетки согласно изобретению;

фиг.4 изображает график величины контактного давления между различными наконечниками и различными стержнями для известной многоканальной пипетки и многоканальной пипетки, снабженной стержнями согласно изобретению.

Как видно на фиг.1, нижняя концевая часть 2 стержня 1 согласно изобретению имеет в общем суживающуюся наружную форму, позволяющую плотно насадить наконечник 3 на концевую часть 2. Внутреннее пространство 4 наконечника 3 соответствует суживающемуся продольному сечению в зоне контакта со стержнем 1. Этот контакт может обеспечивать максимально возможное уплотнение, не препятствующее легкому снятию наконечника 3 при необходимости его замены. Согласно изобретению конфигурация и размеры наконечника 3 могут быть обычными, например с точно цилиндрической или суживающейся внутренней поверхностью, без углублений или рельефности. Каких-либо специальных требований к материалу, из которого он изготавливается, нет, т.е. можно использовать любой известный материал, пригодный для наконечников пипеток.

Стержень 1 может быть выполнен с возможностью насадки на обычную пипетку просто путем замены съемного стержня обычной конфигурации. Он также может быть несъемным, но в остальном иметь обычную конфигурацию.

Согласно изобретению концевая часть 2 стержня 1 имеет два кольцевых буртика: верхний буртик 5 и нижний буртик 6. На каждом буртике довольно резко изменяется наружный диаметр стержня 1, уменьшаясь в направлении к его нижнему концу 8. При плотной посадке наконечника 3 на стержень 1 сначала один, а затем другой буртик входит в контакт с внутренней стенкой 7 наконечника 3 и держит его на стержне 1 лучше, чем в случае известных стержней, причем диаметр концевой части 2 стержня 1 постепенно и непрерывно уменьшается в направлении к его нижнему концу 8.

В типичном случае каждому буртику соответствует уменьшение диаметра стержня 1 примерно на 0,2-2 мм, предпочтительно на 0,3-1,8 мм.

Буртики выполнены предпочтительно без острых углов, т.е. скруглены, для облегчения насадки наконечника 3. Уменьшение диаметра стержня 1, соответствующее буртикам 5, 6, типично происходит на участке длиной 0,2-5 мм, предпочтительно 0,5-3 мм.

Важной функцией верхнего буртика 5 является центрирование наконечника 3 при его посадке на стержень, а также создание постепенного упора. Важной функцией нижнего буртика 6 является создание уплотнения в месте контакта наконечника 3 со стержнем 1, причем в этом месте узко локализованная деформация наконечника 3, вызванная плотной посадкой, будет наибольшей. Расстояние между буртиками 5, 6 типично составляет порядка 2-8 мм, предпочтительно 3,5-6 мм. Правильный выбор этих размеров сильно зависит от характеристик используемых наконечников.

Как показано на чертежах, наконечник 3 может содержать фильтр 9, однако, это не относится к изобретению и не является обязательным.

Изобретение позволяет получить более надежную геометрию контакта между наконечником 3 и стержнем 1, так как качество этого контакта намного больше, чем в случае известных стержней, зависит от силы, которую прикладывает пользователь при насадке наконечника 3. При насадке концевой части 2 стержня 1 с большой силой он не будет вводиться в наконечник 3 значительно глубже, чем при насадке с малой силой, в основном благодаря упору, образованному верхним буртиком 5.

Поэтому, когда требуется снять наконечник 3 со стержня 1, нужно приложить силу, имеющую четко определенное значение, как видно из фиг.3, на которой качественно и схематично показана сила F_снятия, которую нужно приложить к наконечнику 3 для его снятия, как функция от силы F_{насадки}, которая была приложена при надевании наконечника 3. При использовании стержня 1, у которого концевая часть 2 имеет обычную форму (линия 10), требуемая сила снятия увеличивается приблизительно линейно с увеличением приложенной силы насадки. Если же используется стержень 1 с концевой частью 2 согласно изобретению (линия 11), то благодаря верхнему буртику 5, действующему как упор для наконечника 3, существует номинальная сила насадки F_ном., которая соответствует предельной силе снятия F_снятия и превышение которой при насадке наконечника не влияет на его положение на стержне. Следовательно, даже если сила насадки будет больше, чем F_ном., требуемая сила снятия остается равной F_пред.. Поэтому можно гарантировать точное значение силы снятия, равное F_пред., даже если наконечник был насажен с силой, которая больше, чем F_ном., и более точное определение которой не требуется.

Зона уплотнения, являющаяся зоной контакта нижнего буртика 6 с внутренней стенкой 7 наконечника 3, имеет меньшую поверхность, чем в случае обычной плавной конфигурации концевой части 2 стержня 1. Поэтому контактное давление в этой зоне уплотнения больше, что позволяет получить надежное и воспроизводимое уплотнение. Кроме того, можно хорошо контролировать положение этой зоны уплотнения. Эти преимущества особенно важны для многоканальных пипеток, для которых обычно очень трудно получить одинаковые и удовлетворительные уплотнения для каждого наконечника, как описано выше. Это поясняется на фиг.4, где дана качественная картина контактного давления р_конт. в зоне уплотнения на каждом из стержней (линия 12), измеренного после одновременной насадки всех наконечников на двенадцать стержней обычной многоканальной пипетки. Видно, что контактное давление сильно изменяется от одного стержня к другому, причем наибольшее давление наблюдается в стержнях, расположенных по бокам пипетки, о чем было сказано выше. Существует опасность того, что минимальное значение 13 контактного давления, обеспечивающее надежное уплотнение, может быть не достигнуто в стержнях, расположенных в средней части пипетки. Кривая 14 изображает контактное давление, измеренное в зонах уплотнения каждого из двенадцати стержней многоканальной пипетки со стержнями, выполненными согласно изобретению, и с такими же наконечниками, которые использовались в обычной пипетке. Видно, что

-эти значения контактного давления значительно больше, чем для обычной пипетки, что, как сказано выше, обусловлено меньшей площадью зоны уплотнения;

- эти значения меньше изменяются от канала к каналу, чем в обычной пипетке.

Это позволяет получить хорошее уплотнение для всех стержней.

На концевой части 2 стержня 1 может быть выполнено более двух буртиков 5, 6, аналогичных описанным, при этом качество уплотнения будет таким же и стержень 1 так же не будет чувствителен к небольшим изменениям внутренних размеров наконечника по сравнению с номинальными размерами.

Стержень согласно изобретению может использоваться для одноканальных или многоканальных пипеток. Типичные характеристики изобретения могут использоваться одинаково в обоих случаях. Другие характеристики стержня являются обычными и пригодны для любого из этих двух типов пипеток.

Группа изобретений относится к устройствам для забора и дозирования жидкостей. Описан стержень (1) пипетки для взятия проб, концевая часть (2) которого с внутренней стенкой (7) выполнена с возможностью удерживания наконечника (3), причем эта концевая часть имеет: первый цилиндрический участок, который проходит от нижнего конца (8) пипетки и первое поперечное сечение которого перпендикулярно к продольной оси пипетки и имеет первый диаметр, причем первый цилиндрический участок имеет верхний конец, противоположный нижнему концу; первый кольцевой буртик (6), включающий первый переходный конец вблизи верхнего конца первого цилиндрического участка; второй цилиндрический участок, второе поперечное сечение которого перпендикулярно к продольной оси пипетки и имеет второй диаметр; и первый конец, противоположный первому переходному концу, причем второй цилиндрический участок проходит от первого переходного конца к первому концу; и второй кольцевой буртик (5), включающий второй переходный конец вблизи первого конца первого кольцевого буртика; третий цилиндрический участок, третье поперечное сечение которого перпендикулярно к продольной оси пипетки и имеет третий диаметр; и второй конец, противоположный второму переходному концу, причем третий цилиндрический участок проходит от второго переходного конца ко второму концу; причем второй диаметр больше первого диаметра; третий диаметр больше второго диаметра; а второй диаметр и третий диаметр выбраны так, что когда наконечник пипетки надет на концевую часть, он имеет контакт по меньшей мере с частью второго цилиндрического участка для обеспечения уплотнения и по меньшей мере с частью третьего цилиндрического участка для обеспечения постепенного упора. Также представлена пипетка для взятия проб, содержащая, как минимум, один вышеуказанный стержень. Достигается повышение точности и надежности забора и дозирования жидкостей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Стержень (1) пипетки для взятия проб, концевая часть (2) которого выполнена с возможностью удерживания наконечника (3), отличающийся тем, что эта концевая часть имеет
первый цилиндрический участок, который проходит от нижнего конца (8) пипетки, и первое поперечное сечение которого перпендикулярно к продольной оси пипетки и имеет первый диаметр, причем первый цилиндрический участок имеет верхний конец, противоположный нижнему концу;
первый кольцевой буртик (6), включающий
первый переходный конец вблизи верхнего конца первого цилиндрического участка;
второй цилиндрический участок, второе поперечное сечение которого перпендикулярно к продольной оси пипетки и имеет второй диаметр; и
первый конец, противоположный первому переходному концу, причем второй цилиндрический участок проходит от первого переходного конца к первому концу; и
второй кольцевой буртик (5), включающий
второй переходный конец вблизи первого конца первого кольцевого буртика;
третий цилиндрический участок, третье поперечное сечение которого перпендикулярно к продольной оси пипетки и имеет третий диаметр; и
второй конец, противоположный второму переходному концу, причем третий цилиндрический участок проходит от второго переходного конца ко второму концу;
причем второй диаметр больше первого диаметра; третий диаметр больше второго диаметра; а второй диаметр и третий диаметр выбраны так, что когда наконечник пипетки надет на концевую часть, он имеет контакт по меньшей мере с частью второго цилиндрического участка для обеспечения уплотнения и по меньшей мере с частью третьего цилиндрического участка для обеспечения постепенного упора.

2. Стержень по п.1, отличающийся тем, что разность между третьим диаметром и вторым диаметром составляет от 0,2 до 2 мм.

3. Стержень по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый переходный конец и второй переходный конец скруглены.

4. Стержень по п.3, отличающийся тем, что первый переходный конец и второй переходный конец проходят на 0,2 - 5 мм в направлении продольной оси.

5. Стержень по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый кольцевой буртик и второй кольцевой буртик проходят на расстояние 2 - 8 мм в направлении продольной оси.

6. Пипетка для взятия проб, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один стержень (1) по одному из пп.1-5.

7. Пипетка для взятия проб по п.6, отличающаяся тем, что она является многоканальной.

8. Стержень по п.1, отличающийся тем, что разность между вторым и первым диаметрами составляет 0,2-2 мм.

9. Стержень по п.1, отличающийся тем, что разность между третьим и вторым диаметрами составляет 0,3-1,8 мм.

10. Стержень по п.1, отличающийся тем, что разность между вторым и первым диаметрами составляет 0,3-1,8 мм.

11. Стержень по п.3, отличающийся тем, что первый переходный конец и второй переходный конец проходят на расстояние 0,5-3 мм в направлении продольной оси.

12. Стержень по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый кольцевой буртик и второй кольцевой буртик проходят на расстояние 3,5-6 мм в направлении продольной оси.