專利名稱：用于材料收集的帶有可移除切削工具的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)取樣設(shè)備的制作方法
用于材料收集的帶有可移除切削工具的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)取樣設(shè)備
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域。微量取樣裝置用來通過諸如切片、切削、鏟取、沖孔、鉆孔或取芯的一些辦法從較大的源材料取走材料的樣品。示例將包括從一張紙沖出紙片、從較大的一塊布取芯出一塊布、從培養(yǎng)皿鏟取凝膠、從較大的一片組織切下一片組織，等等。取走的樣品可接著隨后被管理和進(jìn)一步分析。常見的單孔手動操作辦公用紙張沖孔機(jī)已被合適地用來對諸如紙張、葉子等的不同材料進(jìn)行取樣以用于科學(xué)分析。紙張沖孔機(jī)由沖頭/柱組成，該沖頭/柱豎直地滑動穿過定位在兩個導(dǎo)向板中的孔之間的偏動彈簧。偏動彈簧將沖頭/柱保持在帶有孔的底部導(dǎo)向板上方的收起位置，沖頭/柱穿過該孔而從置于底部導(dǎo)向板孔上方的源材料沖出樣品。帶有支點(diǎn)的杠桿被壓下，下推至沖頭/柱上，使兩個導(dǎo)向板在一起并壓縮定位于它們之間的偏動彈簧。沖頭/柱繼續(xù)向下穿過擱置在底部導(dǎo)向板上和底部導(dǎo)向孔上方的樣品(例如紙)。當(dāng)杠桿進(jìn)一步受壓時，沖頭/柱移動至排出位置，從而用沖頭/柱穿過底部導(dǎo)向板中的孔沖出樣品，沖頭/柱也穿過該孔。當(dāng)從杠桿釋放向下的壓力時，偏動彈簧向上推動杠桿并使沖頭/柱返回到收起位置。源材料的取樣被限制到從源材料的邊緣沿源材料表面到一深度的固定水平距離，該深度等于源材料可插入紙張沖孔機(jī)中的距離。源材料的邊緣停在紙張沖孔機(jī)內(nèi)部，在離沖頭/柱和導(dǎo)向板孔布置所處位置一固定距離處。紙張沖孔機(jī)因此限制了源材料可定位在沖頭/柱和導(dǎo)向板孔之間的水平距離，因此在尺寸大于其可插入紙張沖孔機(jī)中的水平距離的源材料上的一些區(qū)域不能被取樣。因此，當(dāng)使用辦公用紙張沖孔機(jī)作為科研取樣裝置時，不可在所有尺寸的源材料的表面上的所有位置取樣。待取樣的源材料的厚度被限制到在底部導(dǎo)向板孔的頂部和收起位置的沖頭/柱的底部之間的豎直空間。該間隙被稱為喉部。當(dāng)沖頭/柱穿過源材料并進(jìn)入底部導(dǎo)向板孔中時，沖孔操作不切削樣品，而是剪切等于導(dǎo)向板中的孔的面積的樣品，從而從較大的源材料撕下樣品。取樣操作期間的撕裂動作可導(dǎo)致源自沖孔樣品和源材料兩者的殘余人工制品(例如，纖維、顆粒等，取決于源材料的組成)的形成。這些人工制品可從沖孔機(jī)散開和/或收集在沖孔機(jī)的表面上，并且可用例如刷子或空氣流移除。然而，如果存在任何靜電，那么所產(chǎn)生的任何人工制品可能附著到?jīng)_孔機(jī)上的表面且不能輕易移除。這些人工制品可與在相同裝置上產(chǎn)生的新沖出樣品混合并引起樣品交叉污染。辦公用紙張沖孔機(jī)還可用來從一些農(nóng)作物(即谷物、大豆、棉花、向日葵等)的葉子收集樣品。由于這種源材料是活的植物組織，因而從葉子沖出樣品形成來自葉子的人工制品以及植物汁液，植物汁液導(dǎo)致這些人工制品附著到?jīng)_頭/柱、底部導(dǎo)向板孔和葉子樣品可能接觸的沖孔區(qū)域周圍的其它表面。這需要在不同葉子源材料的后續(xù)取樣之間清潔沖頭/柱和底部導(dǎo)向板孔。這是在使用該裝置對葉子產(chǎn)品取樣時消除樣品交叉污染的唯一方式。由于沒有辦法將收集瓶附連到這些沖孔機(jī)的底部導(dǎo)向板中的孔的基部，因而沖出樣品可能隨機(jī)地下落穿過底部導(dǎo)向板孔并分散到不同表面上、其它源材料上和/或取樣材料上，并且可導(dǎo)致樣品交叉污染。因此，手動沖頭/柱沖孔機(jī)撕裂而不是切削樣品且可產(chǎn)生樣品交叉污染，因此不適合用作科研樣品收集用的活體取樣工具。電動臺式?jīng)_孔機(jī)用來對可儲存體液(例如，唾液、血液等)的紙儲存卡取樣。這些沖孔機(jī)以與辦公用紙張沖孔機(jī)類似的沖頭/柱和導(dǎo)向板孔布置操作，其也從源材料撕裂而不是切削樣品并且也將在該過程中產(chǎn)生殘余的人工制品。然而，由于操作沖孔機(jī)中的許多移動部件的電力，電動沖孔機(jī)也產(chǎn)生靜電，這可增加相關(guān)聯(lián)的人工制品的隨機(jī)分布且增加在沖孔操作期間樣品交叉污染的可能性。這些從電動沖孔機(jī)產(chǎn)生的靜電還可妨礙或防止將沖出樣品遞送到收集容器中。應(yīng)該注意，這些臺式電動沖孔系統(tǒng)上的收集容器可不定位成在底部導(dǎo)向板中的孔下方緊密接觸。因此，樣品可穿過孔自由下落較短距離到收集容器中或者沿封閉的遞送柱向下行進(jìn)到收集容器中。所產(chǎn)生的靜電可導(dǎo)致沖出樣品附著到封閉柱的內(nèi)壁并保持在內(nèi)部，或者在不采用封閉遞送柱時，沖出樣品可隨機(jī)分散和附著到電動沖孔機(jī)上的其它表面。當(dāng)在諸如與寒冷氣候相關(guān)聯(lián)的干燥條件下沖孔時，靜電的可能性和沖出樣品的失控顯著增加。最后，在前述條件下，沖出樣品可不遞送到收集容器，可變得消失，或者可在另一源材料的后續(xù)沖孔之后與另一樣品一起遞送到收集容器。這可導(dǎo)致樣品交叉污染。如果將靜電和人工制品的組合考慮到?jīng)_孔過程中，那么樣品交叉污染的可能性隨形成靜電積聚的沖頭/柱沖孔而顯著增加。雖然所產(chǎn)生的人工制品可能微小，但后續(xù)分析的靈敏性可感受到這些污染且使后續(xù)的樣品分析不準(zhǔn)確。

本發(fā)明提供了獨(dú)特特征的組合，包括:
電動馬達(dá)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)取芯操作，由此減小對使用者手部的重復(fù)應(yīng)力，其隨手動沖孔和取芯裝置產(chǎn)生；
旋轉(zhuǎn)取芯切削工具，其相比沖頭/柱和導(dǎo)向板孔機(jī)構(gòu)在取芯過程期間切削樣品且不產(chǎn)生殘余人工制品，沖頭/柱和導(dǎo)向板孔機(jī)構(gòu)撕裂樣品且產(chǎn)生可引起后續(xù)沖出樣品之間的可能樣品交叉污染的人工制品；
相比臺式?jīng)_孔系統(tǒng)更少的移動部件，并且不產(chǎn)生影響取芯樣品的樣品遞送的靜電積
聚；
直接視線便于在將取芯樣品遞送至收集部位時更好的管理和控制，帶有將切削工具端部插入收集容器中的選擇。從電動臺式?jīng)_孔系統(tǒng)和手持辦公用紙張沖孔機(jī)遞送樣品可能不允許底部導(dǎo)向板孔和收集容器之間的緊密接觸。在一些電動臺式?jīng)_孔機(jī)中，沖出樣品離開基部導(dǎo)向板孔，下落短距離進(jìn)入定位在底部導(dǎo)向板孔下方的收集容器中，但不與導(dǎo)向板孔的底部緊密接觸。不能移除該短距離并使收集容器與底部導(dǎo)向板孔下側(cè)緊密接觸可能導(dǎo)致沖出樣品不豎直落入收集容器中，從而導(dǎo)致樣品遞送失敗。由于所產(chǎn)生靜電導(dǎo)致的沖出樣品的隨機(jī)移動，由在電動臺式?jīng)_孔機(jī)上的每次沖孔動作形成的靜電積聚可進(jìn)一步影響樣品遞送，這可導(dǎo)致沖出的樣品附著到表面且不落入收集容器中、附著到?jīng)_頭/柱的基部且不下落穿過底部導(dǎo)向板孔、在沖孔之后保持在導(dǎo)向板孔中、或者經(jīng)受其它隨機(jī)移位。當(dāng)用該新發(fā)明取芯和排出樣品時，這不會發(fā)生；
在該新發(fā)明中，當(dāng)從切削工具管腔向收集容器中排出取芯樣品時，在源材料和切削工具的圓形切削區(qū)域之間以及在切削工具和收集容器之間完全開放的視線。電動臺式?jīng)_孔機(jī)利用基板樣品臺和導(dǎo)向板孔的組合，底板樣品臺用于定位和穩(wěn)定源材料(用空著的手)，導(dǎo)向板孔供沖頭/柱沖出樣品。樣品臺的增加的尺寸可阻擋操作者觀察安放在導(dǎo)向板孔下方的收集容器。在該構(gòu)型中，操作者必須在每個沖孔動作之后觀察樣品臺下方，以確認(rèn)沖出樣品已落入收集各器中；
該新發(fā)明不使用沖頭/柱和導(dǎo)向板孔布置且不需要樣品臺來穩(wěn)定源材料，因此不存在正被取樣和排出到收集容器中的源材料的χ-y平面上方的視覺限制。電動臺式?jīng)_孔機(jī)和紙張沖孔機(jī)限制了可在源材料的表面上沖孔的位置。而且，在電動臺式?jīng)_孔機(jī)和手動紙張沖孔機(jī)兩者上的喉部豎直高度限制了可在用于沖孔的底部導(dǎo)向孔的頂部上方和在收起位置的沖頭柱的底部下方插入的源材料的厚度。該新發(fā)明沒有對可取樣的源材料的厚度的任何限制；
當(dāng)不能將源材料帶到該新發(fā)明的位置時(例如，在犯罪現(xiàn)場對物證源材料取樣時)，該新發(fā)明的便攜性允許將該新發(fā)明上的切削工具的圓形切削區(qū)域帶到源材料。雖然手動紙張沖孔機(jī)也是便攜式的且也能帶到處于固定位置的樣品源材料，但這種現(xiàn)有技術(shù)裝置只能對源材料表面上的有限位置取樣且只能對具有可插入底部導(dǎo)向板孔的頂部與沖頭/柱的底部之間的喉部中的厚度的源材料取樣。該新發(fā)明不僅是便攜式的，而且可在任何地理位置處的任何厚度的源材料上的任何位置取樣；
使用增加量的取樣直徑的能力，其通過可螺紋連接到該新發(fā)明的主體的多個可移除切削工具而成為可能；
在切削工具的管腔中同時切削、取走和儲存從源材料取芯的樣品的能力，有在樣品儲存于管腔中時輸送該樣品的進(jìn)一步選擇；
在該新發(fā)明中沒有與手動操作沖孔機(jī)相關(guān)聯(lián)的重復(fù)應(yīng)力損傷(RSI)；
經(jīng)由螺紋連接而快速地更換切削工具；以及
相比手動操作取樣裝置增加的取樣速度以及與電動臺式取樣裝置相當(dāng)?shù)娜铀俣取?.現(xiàn)有技術(shù)描述。
諸如Fiskars 工匠沖孔機(jī)或其它單孔固定式紙張沖孔機(jī)的紙張沖孔機(jī)是常見的。紙張沖孔機(jī)由沖頭/柱組成，該沖頭/柱豎直地滑動穿過定位在兩個導(dǎo)向板中的孔之間的偏動彈簧。偏動彈簧將沖頭/柱保持在帶有孔的底部導(dǎo)向板上方的收起位置，源材料置于該孔的頂部上且沖頭/柱穿過該孔而形成沖出樣品。這些沖孔機(jī)設(shè)計(jì)有由支點(diǎn)鉸接的兩個杠桿。底部杠桿被固定，從而支撐底部導(dǎo)向板和孔。頂部杠桿在壓下時向下推動沖頭/柱，從而使兩個導(dǎo)向板在一起并壓縮定位在這兩個導(dǎo)向板之間的偏動彈簧。沖頭/柱繼續(xù)向下穿過擱置在底部導(dǎo)向板上和導(dǎo)向孔上方的源材料(例如紙)。當(dāng)杠桿進(jìn)一步受壓時，沖頭/柱移動至排出位置，從而將樣品沖出穿過底部導(dǎo)向板中的孔。在釋放壓力時，偏動彈簧向上推動杠桿并使沖頭/柱返回到收起位置。源材料上的取樣區(qū)域被限制到從源材料的邊緣沿源材料表面至一深度的固定水平距離，該深度等于源材料可插入紙張沖孔機(jī)中的距離，其中源材料的邊緣停在紙張沖孔機(jī)的喉部內(nèi)。紙張沖孔機(jī)因此限制沖頭/柱可從源材料的邊緣定位在源材料上方的水平距離。因此，在尺寸大于沖頭/柱可達(dá)到的最大水平距離的源材料上的區(qū)域?qū)⒉荒鼙蝗?。因此，不可使用這種沖孔機(jī)在所有尺寸的源材料的表面上的所有位置取樣。待取樣的源材料的厚度被限制到豎直空間，該豎直空間稱為喉部且位于底部導(dǎo)向板孔的頂部和處于收起位置的沖頭/柱的底部之間。沖孔操作不切削樣品，而是剪切等于底部導(dǎo)向板中的孔的面積的樣品，從而從較大的源材料撕下樣品。取樣操作的撕裂動作可導(dǎo)致在沖孔操作期間和之后源自沖出樣品和源材料的殘余人工制品(例如，纖維、顆粒等，取決于源材料的組成)的形成。這些人工制品可收集在沖頭的表面上，例如底部導(dǎo)向板上。由于沒有辦法將收集容器附連到底部導(dǎo)向板下方的孔的基部，因而沖出樣品可隨機(jī)地下落穿過該孔并分散到不同表面上，或者可一起遞送到收集容器中并導(dǎo)致樣品交叉污染。人工制品可積聚在底部導(dǎo)向板周圍且也通過與后續(xù)取樣材料混合而形成可能的樣品交叉污染。因此，沖頭/柱沖孔機(jī)撕裂而不是切削樣品，并且可產(chǎn)生樣品交叉污染。不同的沖頭/柱和導(dǎo)向板孔系統(tǒng)不能在相同的沖孔機(jī)主體上互換，并且需要為所需的每種尺寸的沖孔機(jī)購買不同的沖頭/柱和導(dǎo)向板孔系統(tǒng)。手動紙張沖孔機(jī)(諸如現(xiàn)有技術(shù)中描述的那些)不設(shè)計(jì)成用于對材料取樣以用于后續(xù)科學(xué)分析，并且未解決可能危害此類分析的人工制品產(chǎn)生的問題。這些沖孔機(jī)設(shè)計(jì)成用于對文檔或工藝品沖孔，而不用作科研取樣工具。當(dāng)使用頂部杠桿上的拇指和底部杠桿下方的其余手指在一只手中將頂部和底部杠桿握緊在一起時，辦公用紙張沖孔機(jī)的沖孔動作發(fā)生。由于偏動彈簧的張力，僅僅在產(chǎn)生幾個樣品沖孔之后，該操作就可在手指、拇指、手部和手腕肌肉中產(chǎn)生疲勞。在用這種沖孔機(jī)進(jìn)行長期重復(fù)沖孔后，這種疲勞和肌肉勞損將增加。因此，對于這種沖孔機(jī)來說，重復(fù)應(yīng)力損傷可能快速發(fā)展，在此，即使要收集極小的取樣池也變?yōu)槠D巨且痛苦的任務(wù)。另一種手動樣品沖孔機(jī)是Harris Un1-Core (美國專利N0.7，093, 508)。該工具由塑料圓筒柄部、不銹鋼鋒利取芯管和彈簧操作的排出促動器構(gòu)成，取芯管由無縫不銹鋼管形成。每個取芯工具擁有固定直徑的鋒利管，并且管不可移除。這些工具可從沿平坦源材料的表面的任何位置取樣。通過人工向下壓力及圓筒和切削管在順時針和逆時針方向上的可選旋轉(zhuǎn)而從源材料移除樣品。鋒利管穿過源材料且到下方支撐件的表面上。當(dāng)管接觸支撐件時，支撐件將取芯樣品推入管的管腔中，樣品保留在管腔中，直到使用促動器排出。Harris Un1-Core 是不設(shè)計(jì)成重復(fù)使用的手動操作工具,如果用于高通過量取樣，重復(fù)使用可引起重復(fù)應(yīng)力。鋒利的切削管不是可互換的。這是可在具有允許從源材料上的任何位置取樣的任何表面尺寸的多種源材料上使用的通用取樣工具。然而，源材料厚度和組成影響該手動取樣工具從不同厚度和組成的不同源材料取芯出樣品的能力。該新發(fā)明中的切削工具的電動旋轉(zhuǎn)允許對不同厚度和組成的更多種源材料進(jìn)行取樣。新生兒測試和親子鑒定以及使用血液儲存卡的其它常規(guī)血液取樣程序需要開發(fā)自動化臺式?jīng)_孔系統(tǒng)來處理這些血液儲存卡。若干自動化沖孔系統(tǒng)可得自BSDTechnologies (Australia)、EMI (USA)、Nanometrics (USA)、Biorad (USA)和 Wallac(USA)。這些系統(tǒng)中的每一種用類似的沖頭/柱和導(dǎo)向孔布置來操作，并且設(shè)計(jì)成從血液儲存卡沖出樣品圓片。這些系統(tǒng)僅設(shè)計(jì)成對血液卡而不是其它源材料取樣。該新發(fā)明能夠通過取芯操作而不是沖孔操作來對血液卡和不同組成的其它不同類型的源材料取樣。在這些現(xiàn)有技術(shù)電動臺式系統(tǒng)中，源材料被限制到能用手進(jìn)給的尺寸(即，F(xiàn)TA 血液儲存卡)，并且定位在組合樣品臺/導(dǎo)向板孔的頂部上。臺式?jīng)_孔機(jī)不是便攜式的且不能攜帶到樣品位置。該新發(fā)明為便攜式的，允許在實(shí)驗(yàn)室以外的不同地理位置對源材料取樣。電動臺式?jīng)_孔系統(tǒng)上的沖頭/柱組件的外殼被構(gòu)造成接受具有最大固定區(qū)域和厚度的血液卡的尺寸，且因此限制具有不可插入臺式電動沖孔系統(tǒng)的取樣區(qū)域中的更大尺寸的其它源材料的插入。這些電動沖孔機(jī)還產(chǎn)生靜電積聚，其可影響樣品遞送并引起可能的樣品交叉污染。這些系統(tǒng)以沖頭/柱和導(dǎo)向板孔布置來工作，由于沖頭/柱穿過源材料并接著穿過樣品下方的導(dǎo)向板孔而從源材料撕下樣品的剪切動作，所述布置從源材料形成人工制品和沖出的樣品。所產(chǎn)生的人工制品可保留在臺式?jīng)_孔機(jī)的表面上，例如沖頭/柱、導(dǎo)向板等，且在不同源材料的后續(xù)取樣之后隨后被轉(zhuǎn)移到其它樣品。這可引起可能的樣品交叉污染。稱為Harris e-Core (美國專利N0.7，059，207)的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)取芯工具利用鋒利的切削管，該切削管由類似于Harris Un1-Core 上使用的材料的無縫不銹鋼管形成。Harris e_Core 使用具有專用于一種Harris e_Core 的固定直徑的切削管,并且不能接受不同尺寸直徑的切削管。這將使用者限制到每個儀器一種直徑的切削管。該新發(fā)明允許使用者在相同主單元上選擇使用不同直徑的各種切削工具。這增加了該單元用于多種取樣應(yīng)用的通用性。該新發(fā)明采用在現(xiàn)有技術(shù)Harris e_Core 中可見的其中一些新穎特征。然而,與Harris e-Core 不同，該新發(fā)明使用帶有多個直徑的可移除的圓形切削工具，其可通過螺紋連接動作而聯(lián)接到該新發(fā)明的主體。這使得該新發(fā)明能夠通過接受不同直徑的不同替換切削工具而產(chǎn)生不同直徑的樣品?？梢瞥邢鞴ぞ邚脑床牧锨邢鳂悠非也煌ㄟ^沖頭/柱和導(dǎo)向板孔布置的剪切動作來撕下樣品，并且因此不產(chǎn)生與臺式電動沖孔過程相關(guān)聯(lián)的人工制品，這種人工制品可導(dǎo)致樣品交叉污染。該新發(fā)明為電動的，并且馬達(dá)轉(zhuǎn)動可移除的圓形切削工具。該新發(fā)明可用任一只手操作。相比現(xiàn)有技術(shù)的臺式電動沖孔系統(tǒng)，該新發(fā)明具有更少的移動部件，并且由馬達(dá)驅(qū)動的用于取樣的機(jī)構(gòu)以更平滑的連續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)，而不產(chǎn)生靜電積聚。因此，該新發(fā)明為電動的，但不產(chǎn)生更大的電氣自動化沖孔系統(tǒng)的相關(guān)聯(lián)的靜電特性。該新發(fā)明的馬達(dá)驅(qū)動取芯操作消除了用手旋轉(zhuǎn)圓筒的需要。因此，相比手動的現(xiàn)有技術(shù)沖孔和取芯工具，減少和/或消除了重復(fù)應(yīng)力損傷的可能性。該新發(fā)明可用一只手操作，從而允許用另一只手定位和穩(wěn)定源材料，類似于電動臺式?jīng)_孔機(jī)，其中空著的手用來將血液卡放在組合樣品臺和導(dǎo)向板孔上方的導(dǎo)向板上。該新發(fā)明為使用者提供了在取樣后對樣品遞送的總體管理和控制?，F(xiàn)有技術(shù)臺式電動沖孔單元不提供用于在沖孔后確認(rèn)樣品遞送的直接視線，因?yàn)榻M合樣品臺/導(dǎo)向板孔大于紙張沖孔機(jī)上的導(dǎo)向板，從而阻擋操作者觀察樣品遞送到導(dǎo)向板孔下方的收集容器中。該新發(fā)明提供了在一次操作中在切削工具的管腔中切削、取走和儲存樣品的獨(dú)特能力，有在樣品處于切削工具的管腔中時輸送樣品的第四種選擇。這第四種操作不與前三種操作同時發(fā)生，而是在取樣之后將該新發(fā)明從源材料提升時進(jìn)行。這類似于現(xiàn)有技術(shù)Harris e_Core 和Harris Un1-Core 中的那個?，F(xiàn)在可將取芯的樣品引導(dǎo)至收集容器中且操作者可在視覺上確認(rèn)遞送，這在現(xiàn)有技術(shù)自動化電動臺式?jīng)_孔系統(tǒng)上是不可能的。這種用于將樣品直接遞送到收集容器中的相同特征首先出現(xiàn)在Harris e-Core 上。該新發(fā)明設(shè)計(jì)成允許在源材料的表面上的不受限制的樣品位置處對尺寸不受限制的源材料進(jìn)行取樣，并且使用帶有替換切削工具的相同單元穿過各種樣品厚度，這在包括Harris e-Core 的任何現(xiàn)有技術(shù)取樣系統(tǒng)上是不可能的。而且，該新發(fā)明確保了完整的樣品遞送管理，從而消除了樣品損失和如電動臺式?jīng)_孔系統(tǒng)上發(fā)現(xiàn)的樣品交叉污染的可能性。該新發(fā)明消除了重復(fù)應(yīng)力損傷并增加了樣品通過量。切削工具在該新發(fā)明的相同基部單元上是可替換的，從而允許在單個裝置上使用更大數(shù)量的不同直徑切削工具，這在現(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 或電動臺式?jīng)_孔系統(tǒng)上是不可能的。該新發(fā)明并入了現(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 馬達(dá)驅(qū)動取芯工具的創(chuàng)造性獨(dú)特性質(zhì)，并且增加了在相同單元上使用具有多個不同切削直徑的不同的可移除圓形切削工具的新的新穎特征，這在現(xiàn)有技術(shù)中是不可能的。在相同單元上使用不同切削工具的這種新的新穎特征通過在切削工具和主單元上的驅(qū)動軸之間使用螺紋聯(lián)接機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 需要不同的套爪來將不同直徑的切削管保持到不同的主單元。還存在便于替換套爪和切削管的套爪鎖定機(jī)構(gòu)。還需要套爪鎖定螺母來將套爪和切削管保持在主單元上。套爪尺寸限制了可附連到現(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 的切削管的直徑，并且將現(xiàn)有技術(shù)限制到每個Harris e-Core 的每個套爪一種或兩種尺寸的直徑的切削管。切削管的替換需要比如該新發(fā)明的方法那樣簡單地?cái)Q上和擰下切削工具更多的步驟。現(xiàn)有技術(shù)Harrise-Core 上的排出桿的固定直徑在不同直徑上可行且保留在該新發(fā)明中。然而，在現(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 中，僅僅一個或兩個直徑非常類似直徑的切削管可與相同的排出桿直徑聯(lián)用。該新發(fā)明使用相同直徑的排出桿，但現(xiàn)在可接受若干不同直徑的切削工具。這通過在切削工具和該新發(fā)明的主體之間使用螺紋聯(lián)接機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。這種螺紋聯(lián)接機(jī)構(gòu)代替了現(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 上的套爪、套爪鎖定機(jī)構(gòu)和套爪鎖定螺母。該新發(fā)明使用帶螺紋的可移除圓形切削工具，其可簡單地螺紋連接到主單元，而不需要連接用的額外部件。這是在現(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 中的最顯著的新的新穎特征變化。由于電動驅(qū)動器的操作旋轉(zhuǎn)切削工具從而消除手腕的側(cè)向旋轉(zhuǎn)，因而該新發(fā)明繼續(xù)提供與現(xiàn)有技術(shù)Harris e-Core 相同的對手指、手和手腕的重復(fù)應(yīng)力損傷(RSI)的減少。手腕不會變得疲勞和疼痛，從而允許使用Harris e-Core 更長時間而不受傷。當(dāng)操作馬達(dá)驅(qū)動的取芯裝置時，手腕保持在優(yōu)選的中立平直位置。由于該新發(fā)明的設(shè)計(jì)將管狀切削工具的切削刃放置成緊鄰待取樣的源材料的表面，因而豎直向下運(yùn)動平移是極小的。由電動馬達(dá)產(chǎn)生的圓形切削工具的旋轉(zhuǎn)大大地減小了所需的向下壓力，因?yàn)閳A形切削工具的鋒利邊緣以極小的接觸力穿過源材料取芯。中空的蛤殼式柄部是豎直的且由于其人體工程學(xué)的成輪廓形狀而可舒適地握在任一只手中。在水平延伸部的相對側(cè)上有拇指擱置部，以在不沖孔或排出時擱置拇指。在蛤殼式柄部的基部，存在主體的橫向加寬。這允許抓持儀器的手的基部擱置在該凸緣上。蛤殼式殼體的基部處的這種手?jǐn)R置部還用來提供支撐和保護(hù)以免手滑入取樣區(qū)域中。管狀柄部模仿熟悉的操縱桿設(shè)計(jì)。用于視頻游戲的操縱桿的廣泛使用已導(dǎo)致減小RSI的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的進(jìn)展。圓形切削工具的旋轉(zhuǎn)由并置在中空蛤殼式殼體內(nèi)的兩個齒輪驅(qū)動。馬達(dá)輸出軸匹配至減速齒輪，減速齒輪降低輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度。電動圓形切削工具提供了必要的辦法來在連續(xù)的時間段內(nèi)進(jìn)行高通過量取樣而不加重或很少加重RSI。這種高通過量與對此前討論的電動臺式?jīng)_孔裝置所期望的一致。切削工具區(qū)域的鋒利邊緣與切削工具的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)結(jié)合減小了在使用手動取芯工具時通常需要的所需向下壓力。馬達(dá)驅(qū)動的切削工具還將允許對更厚的基底材料取芯，而無手動取芯工具使用的所需向下壓力。該新發(fā)明的切削工具中的管腔足夠大，以允許源材料的反復(fù)取芯和若干樣品在管腔中的收集，而不需要在從新的源材料取芯出下一樣品之前從管腔排出樣品。這對于沖頭/柱沖孔系統(tǒng)來說是不可能的。搜索未發(fā)現(xiàn)帶有可移除的帶螺紋切削工具的任何現(xiàn)有技術(shù)電動馬達(dá)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)取樣工具，其帶有可在相同主單元上使用的多個取芯直徑且?guī)в邢嗤呐懦鰲U直徑。加拿大專利申請:2，445，244Harris 美國:7,059, 207 Harris。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為用于材料收集的帶有可移除切削工具的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)取樣設(shè)備，其包括中空蛤殼式殼體，該中空蛤殼式殼體帶有成輪廓的手指用把手、在保持于任一只手的手掌中時用于消除滑脫的水平延伸部、頂部上的拇指擱置部以及在中空蛤殼式殼體的基部處的手?jǐn)R置部，在手?jǐn)R置部下方，帶螺紋的可移除圓形切削工具從暴露于蛤殼式殼體基部的帶螺紋的驅(qū)動軸向下延伸。驅(qū)動軸的基部形成帶螺紋的中空體積以接納帶螺紋切削工具。在蛤殼式殼體內(nèi)容納有電動馬達(dá)，其經(jīng)由并置的齒輪以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動切削工具。切削工具的帶螺紋端部擰入驅(qū)動軸遠(yuǎn)端處的中空體積內(nèi)。圍繞圓形區(qū)域的切削刃形成于切削工具的遠(yuǎn)端。中空體積從圓形切削區(qū)域的頂部到基部延伸切削工具的長度。排出桿在收起位置和排出位置之間在驅(qū)動軸的中空體積和切削工具的中空體積內(nèi)往復(fù)滑動。當(dāng)排出桿從收起位置移動到排出位置時，它將延伸經(jīng)過切削工具的圓形切削區(qū)域并排出包含在切削工具的中空體積內(nèi)的任何樣品。切削工具內(nèi)的中空體積被稱為管腔。當(dāng)排出桿處于收起位置時，使用者使用切削工具的圓形切削區(qū)域從擱置在平坦支撐件上的源材料切削樣品。當(dāng)切削工具的圓形切削區(qū)域通過向下壓力與源材料接觸時，拇指啟動使切削工具旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)啟動按鈕。樣品從源材料被取芯，并且當(dāng)取芯工具穿過源材料并接觸下方的支撐件時，樣品被推入切削工具的管腔中以臨時儲存。然后用空著的手將切削工具從源材料升高，以向下保持源材料并將切削工具切削區(qū)域從源材料剝離。當(dāng)將圓形切削工具從與樣品材料的接觸移除時，從馬達(dá)啟動按鈕移除拇指，從而導(dǎo)致馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止且切削工具停止旋轉(zhuǎn)。一旦源材料已被切削，就把它同時提取和暫放在切削工具的管腔內(nèi)。所提取的樣品一直暫放在切削工具的管腔中，直到使用者按下蛤殼式殼體的頂部處的排出桿按鈕，使穿過切削工具的管腔的排出桿延伸至排出位置。當(dāng)排出桿從收起位置移動至排出位置時，它將從切削工具的管腔排出樣品。排出桿的自動返回裝置由壓縮彈簧構(gòu)成，該彈簧將排出桿偏置在收起位置。管腔中的樣品可臨時保持儲存在管腔和/或可在儲存于管腔中時被輸送。當(dāng)扭矩螺紋連接到驅(qū)動軸的帶螺紋中空體積時，帶有在圓形切削區(qū)域上方限定為管腔的中空體積的切削工具可被可移除地支撐。從驅(qū)動軸擰松切削工具允許將切削工具移除并用具有不同直徑圓形切削區(qū)域的另一切削工具替換。由于本發(fā)明的便攜性，可從不同地理位置處的不同尺寸、厚度的源材料收集樣品。該新發(fā)明的主體為對稱設(shè)計(jì)，這允許其像視頻游戲操縱桿一樣舒適地保持在任一只手中，手的基部擱置在中空蛤殼式殼體的基部處的擴(kuò)大凸緣上。把手被抓握在手掌中，其中前面的手指圍繞融合的輪廓，拇指擱置在中空蛤殼式殼體的頂部處的平坦區(qū)域且在殼體的后部。該新發(fā)明可用任一只手操作。這種人體工程學(xué)設(shè)計(jì)避免使用長時間處于彎曲(撓曲)、伸展或扭轉(zhuǎn)位置的手腕。該單元已被造形成與人手的輪廓互補(bǔ)，并且設(shè)備的設(shè)計(jì)允許手腕維持中立(平直)位置。整個手用來抓握柄部且可安放在擴(kuò)大的手?jǐn)R置部上，該手?jǐn)R置部在融合的設(shè)計(jì)中在基部處水平延伸。拇指也擱置在平坦區(qū)域上容易觸及位于蛤殼式殼體的頂部處的啟動和排出按鈕的范圍內(nèi)。該裝置為對稱的，因此可以單手方式同等地由任一只手使用。在該新發(fā)明中，可移除的帶螺紋切削工具起到四個作用:首先，切削工具經(jīng)由借助于齒輪連接到馬達(dá)且螺紋連接到切削工具的驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)而對樣品取芯；其次，切削工具通過取芯和在源材料下方的支撐件上的向下壓力而取走樣品，支撐件將樣品推入管腔中，從而允許由切削工具拾取樣品；第三，管腔充當(dāng)內(nèi)部儲存室以在優(yōu)先排出之前保持樣品；第四，切削工具中的管腔允許在將樣品保持在管腔中儲存時輸送樣品。樣品排出系統(tǒng)使得能夠從切削工具中的管腔快速、安全且潔凈地移除樣品。通過消除用手動操作取芯沖孔機(jī)從源材料進(jìn)行樣品取芯所需的手和手腕的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的必要，電動驅(qū)動器消除了在水平面中的人工施加。在該新發(fā)明中消除手腕動作允許用處于中立或平直位置的手腕來操作裝置，從而消除對手的應(yīng)力。中空殼體由整個手而不是手指保持，這通過將用于保持單元的肌肉動作分散在整個手上而不是幾根手指上而再次減少了手腕和手應(yīng)力的另一貢獻(xiàn)源。本發(fā)明可使用不同直徑的多個可移除切削工具，以便將單個切削工具在手?jǐn)R置部下方的設(shè)備的遠(yuǎn)端處螺紋連接到驅(qū)動軸。切削工具到驅(qū)動軸的螺紋聯(lián)接允許通過擰上和擰下操作而快速地更換切削工具。由此允許在單個驅(qū)動軸和單元上使用許多不同直徑的切削工具。用于旋轉(zhuǎn)切削工具的馬達(dá)的增加以及蛤殼式殼體的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)顯著地減少了現(xiàn)有技術(shù)手動取芯和沖孔裝置導(dǎo)致的重復(fù)應(yīng)力相關(guān)的損傷。用來旋轉(zhuǎn)切削工具的電動馬達(dá)消除了操作Harris Un1-Core 所需的手腕的往復(fù)旋轉(zhuǎn)動作。中空蛤殼式殼體允許用圍繞前部的手指和頂部上的拇指將單元舒適地夾持在任一只手的手掌中，類似于夾持視頻游戲操縱桿那樣。考慮到操縱桿的廣泛使用，以及同樣類似設(shè)計(jì)的諸如Eppendorf 吸移管的科研儀器，這是人們熟悉的已知的把手設(shè)計(jì)，從而使本發(fā)明在開始使用時不太陌生和容易被手接受。啟動觸發(fā)器的定位使得它能夠容易地用任一只手的拇指觸及，從而減小應(yīng)力并增加通用性。切削工具的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)和蛤殼式殼體的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)允許以對手部的極小應(yīng)力來反復(fù)取樣。該設(shè)計(jì)還產(chǎn)生增加的取樣范圍，因?yàn)楸景l(fā)明能夠?qū)哂性黾拥暮穸群统叽绲母鼜V泛的源材料取樣。該工具設(shè)計(jì)成適應(yīng)不同尺寸的多個切削工具。通過夾持驅(qū)動軸的外端和切削工具的主體并在相反方向上旋轉(zhuǎn)，由此松開螺紋聯(lián)接以擰下切削工具，從而可簡單地從驅(qū)動軸釋放切削工具。啟動按鈕和排出桿按鈕的布置和位置讓一只手空閑。這允許操作者將源材料定位和保持在下方的支撐件上，并且在取樣之后保持收集容器，同時另一只手將樣品從切削工具管腔排出到保持在另一只手中的容器中。本發(fā)明允許使用者從諸如食物、農(nóng)產(chǎn)品、凝膠、布料、油漆片、薄膜、紙張、人體或動物組織的源材料和承載諸如紙張上的油墨、濾紙上的血液、布上的其它生物污潰等要取樣的源材料的基板分配恰當(dāng)尺寸的樣品。本發(fā)明還可用來形成不同尺寸和厚度的圓形形狀以用于其它應(yīng)用中，例如從大的濾紙樣品形成微過濾器。通過以下方式實(shí)現(xiàn)取樣:將期望的源材料置于支撐件(例如，橡膠切削墊)的表面上，并且通過用啟動的馬達(dá)施加輕柔的向下壓力而用鋒利的切削工具穿透待取樣的源材料，從而從源材料取芯出樣品。旋轉(zhuǎn)的切削工具穿過源材料，接觸基板下方的表面，基板將樣品推入切削工具的管腔中?；逑路降南路奖砻婵蔀橹卧床牧系娜魏纹教贡砻妗Ｍㄟ^結(jié)合附圖閱讀下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述，將更具體地認(rèn)識到本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)，在所有附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的部件。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的樣品收集設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的等距視圖，其帶有用于保持帶螺紋的可移除切削工具的帶螺紋的驅(qū)動軸、馬達(dá)促動器按鈕、排出按鈕、把手基部處的手?jǐn)R置部、把手的頂部和前部的手指輪廓以及水平延伸部，水平延伸部在手指輪廓的前方和上方延伸以在保持于使用者手中時消除滑脫。圖2是沿中空管狀蛤殼式殼體的主軸線的俯視圖。圖3是設(shè)備的投影前視圖，示出了馬達(dá)促動按鈕和排出按鈕、驅(qū)動軸以及帶螺紋的可移除切削工具。圖4是投影側(cè)視圖，為清楚起見移除了一些細(xì)節(jié)(馬達(dá)驅(qū)動組件)，示出了中空蛤殼式殼體的右手側(cè)內(nèi)容。該視圖包括排出按鈕、壓縮彈簧、排出軸、齒輪、軸承、驅(qū)動軸和帶螺紋的可移除切削工具。圖5是投影側(cè)視圖，為清楚起見移除了一些細(xì)節(jié)(即排出組件)，示出了中空蛤殼式殼體的左手側(cè)內(nèi)容。該視圖包括馬達(dá)促動按鈕、馬達(dá)、齒輪和電源線。圖6是設(shè)備的分解圖，示出了設(shè)備中的子組件的細(xì)節(jié)。圖7是在從源材料提取樣品的操作中保持在右手中的設(shè)備的等軸視圖。拇指操作馬達(dá)促動按鈕和排出按鈕。該視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的樣品收集設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例，其帶有驅(qū)動軸和帶螺紋的可移除切削工具、馬達(dá)促動器按鈕、排出按鈕、把手基部處的手?jǐn)R置部、把手的頂部和前部處的手指輪廓以及水平延伸部，水平延伸部在手指輪廓的前方和上方延伸以在保持于使用者手中時消除滑脫。圖8是沿中空蛤殼式殼體的主軸線B-B的俯視圖。圖8A是在設(shè)備的下部中的截面B-B的局部視圖，示出了處于螺紋連接到驅(qū)動軸的遠(yuǎn)端的可移除切削工具內(nèi)的收起位置的排出桿。圖SB是在設(shè)備的下部中的截面B-B的局部視圖，示出了處于螺紋連接到驅(qū)動軸的遠(yuǎn)端的可移除切削工具內(nèi)的收起位置的排出桿。排出桿處于在進(jìn)行樣品圓片取芯之后的收起位置，樣品圓片被取回到在排出桿的遠(yuǎn)端下方和帶螺紋的可移除切削工具的遠(yuǎn)端上方的管腔內(nèi)。圖SC是在設(shè)備的下部中的截面B-B的局部視圖，示出了驅(qū)動軸、螺紋連接到驅(qū)動軸的遠(yuǎn)端的可移除切削工具以及排出桿，排出桿處于在將樣品圓片從其在如圖8B所示的管腔中的儲存位置排出之后的排出位置。圖9是驅(qū)動軸和帶螺紋的可移除切削工具的等軸詳圖，該切削工具部分地螺紋連接到驅(qū)動軸的遠(yuǎn)端，露出切削工具的頂部處的螺紋。圖9A是當(dāng)從底部觀察時設(shè)備沿驅(qū)動軸和帶螺紋的可移除切削工具的軸線A-A的局部詳圖。圖9B是驅(qū)動軸和螺紋連接到驅(qū)動軸的帶螺紋的可移除切削工具沿驅(qū)動軸和可移除切削工具的軸線A-A的投影截面圖。圖10是保持在右手中的設(shè)備的等軸視圖，其中帶螺紋的可移除切削工具在收集容器上方。拇指按下排出按鈕，將樣品從切削工具的管腔排出到期望位置。排出桿處于延伸超出切削工具遠(yuǎn)端的排出位置。
具體實(shí)施方式
參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的樣品收集裝置的優(yōu)選實(shí)施例。柄部特征100作為中空蛤殼式殼體在底部融合到水平凸緣特征110。其下端在凸緣110下方的驅(qū)動軸140保持帶螺紋的可移除切削工具150。為了便于保持該單元，在殼體的前部包括手指輪廓120。為了消除中空蛤殼式柄部100穿過手的滑脫，在手指輪廓120上方還添加了水平延伸部130作為融合特征。馬達(dá)促動按鈕160和排出按鈕170定位在中空蛤殼式殼體100的頂部。電源線190從線應(yīng)變釋放部200延伸，線應(yīng)變釋放部200從凸緣110的邊沿延伸。圖2和圖3重復(fù)了圖1中描述的優(yōu)選實(shí)施例,但為中空蛤殼式殼體100的俯視圖和投影前視圖，示出了馬達(dá)促動按鈕控制器160、排出按鈕170以及其下端在凸緣110下方的驅(qū)動軸140，驅(qū)動軸140帶有帶螺紋的可移除切削工具150。圖4示出了設(shè)備的投影側(cè)視圖，其中，拇指擱置部210可在中空蛤殼式殼體100的上端更好地實(shí)現(xiàn)。排出按鈕170被壓縮卷簧220偏置在收起位置。排出桿300凹入帶螺紋的可移除切削工具150中。拇指擱置部210定位在馬達(dá)促動按鈕160和排出按鈕170下方且與它們成角度。常開的按鈕瞬時開關(guān)230 (參見圖5)定位在馬達(dá)促動按鈕160 (參見圖5)下方，其啟動齒輪馬達(dá)240。位于中空蛤殼式殼體100上的豎直融合隆起的頂部處的排出按鈕170附連到排出軸250。排出軸250附連到軸卡圈260，軸卡圈260由示出在收起位置的彈簧220偏置。排出軸250包括兩個相對的共平面的90°彎曲部270和280，它們由短的水平跨越部290分開，以使排出桿300與帶螺紋的可移除切削工具150軸向?qū)?zhǔn)。排出軸250穿過齒輪310，終止于主驅(qū)動軸140內(nèi)。排出桿300壓力配合到主驅(qū)動軸140內(nèi)的排出軸250中(參見圖8A至圖8C)。齒輪馬達(dá)240具有與驅(qū)動軸140上的齒輪310嚙合的齒輪330 (參見圖5)。主驅(qū)動軸140位于兩個軸承360 (上)和320 (下)之間。圖5重復(fù)了圖1至圖4中描述的優(yōu)選實(shí)施例，并且是中空蛤殼式殼體100的投影側(cè)視圖。當(dāng)馬達(dá)促動按鈕160被按下時，其啟動按鈕開關(guān)230以起動齒輪馬達(dá)240，齒輪馬達(dá)240驅(qū)動齒輪330，齒輪330與齒輪310嚙合并轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸140和帶螺紋的可移除切削工具150。當(dāng)排出按鈕170被按下時，其壓縮彈簧220并導(dǎo)致附連排出桿300的排出軸250從收起位置行進(jìn)到排出位置。牢牢保持驅(qū)動軸140下端的交叉影線480 (參見圖3和圖9B)表面以限制旋轉(zhuǎn)且然后在逆時針旋轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)動帶螺紋的可移除切削工具150，這將松開在驅(qū)動軸140下端處的內(nèi)螺紋和可移除切削工具150上的外螺紋470之間的螺紋聯(lián)接(參見圖9)。這允許將不同直徑的多個帶螺紋的可移除切削工具150螺紋連接到主驅(qū)動軸140并使用固定直徑的排出桿300 (參見圖8A和圖8C)。圖6是分解圖，其中蛤殼式殼體100的兩側(cè)移動至露出驅(qū)動器子組件。電力經(jīng)由按鈕開關(guān)230從電源線190提供至低壓齒輪馬達(dá)240。在與主驅(qū)動軸140上的另一齒輪310嚙合的位置，齒輪330附連到齒輪馬達(dá)240的輸出軸370 (在齒輪馬達(dá)240內(nèi)且未示出)。在該實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)齒輪310和330的使用和構(gòu)型使得中空蛤殼式殼體100能夠處于人體工程學(xué)上合適的構(gòu)型，以便手保持在源材料380 (參見圖7)上方。主驅(qū)動軸140位于兩個軸承360 (上)和320 (下)之間。上軸承360用來維持齒輪310和330的正確徑向?qū)?zhǔn)，且下軸承320定位成適合樣品取芯期間預(yù)期的軸向力。主驅(qū)動軸140的下端(參見圖8A至圖8C)內(nèi)部有螺紋以接納帶螺紋的可移除切削工具150。圖7是保持在右手中的設(shè)備的等軸視圖，示出了在待取樣的源材料380上方的帶螺紋的可移除切削工具150。源材料380擱置在支撐件400的頂部上。馬達(dá)促動按鈕160被按下以啟動馬達(dá)240，馬達(dá)240驅(qū)動帶螺紋的可移除切削工具150。保持蛤殼式殼體把手，施加輕柔的向下壓力并從源材料380取芯出樣品。已經(jīng)如上所述切削的樣品410被推入管腔180(參見圖SB)中并臨時儲存，直到被排出。樣品410示出為從管腔180排出到帶螺紋的可移除切削工具150的遠(yuǎn)端以外并進(jìn)入樣品收集容器420中(參見圖10)。圖8是沿樣品套管150的軸線B-B觀察的設(shè)備的俯視圖。圖8A是示出內(nèi)部子組件的圖8的詳細(xì)截面圖，其中在對源材料380取樣之前，排出桿300處于收起位置，并且管腔180在排出桿300的遠(yuǎn)端下方和切削工具150的遠(yuǎn)端上方。圖8B是示出內(nèi)部子組件的圖8的詳細(xì)截面圖，其中在從源材料380 (參見圖7)對樣品410取芯之后，排出桿300處于收起位置，管腔180中的取芯樣品410在排出桿300的遠(yuǎn)端下方和切削工具150的遠(yuǎn)端上方。圖8C是示出處于排出位置的內(nèi)部子組件的圖8的詳細(xì)截面圖。排出桿300示出為處于排出位置，壓縮的彈簧220將排出軸250和排出桿300朝排出位置偏置。排出桿300的遠(yuǎn)端延伸超出切削工具150的遠(yuǎn)端，以將樣品410從管腔180中的臨時儲存位置排出(參見圖10)。圖9是部分地螺紋連接到主驅(qū)動軸140的帶螺紋切削工具150的等軸詳圖，示出了切削工具150上的外螺紋470并示出了下軸承320。圖9A是沿聯(lián)接到驅(qū)動軸140的帶螺紋切削工具150的軸線A-A向上觀察的仰視圖。圖9B是螺紋連接到主驅(qū)動軸140的帶螺紋切削工具150的投影截面圖。切削工具150擰入到主驅(qū)動軸140的下端中，直到當(dāng)主驅(qū)動軸140的遠(yuǎn)端接觸切削工具150上的肩部460時切削工具150不能進(jìn)一步擰動為止。當(dāng)用手指牢牢保持驅(qū)動軸140下端處的交叉影線表面480 (參見圖9)時，切削工具150可牢固地螺紋連接到驅(qū)動軸140或者從驅(qū)動軸140擰下和松開。不同直徑的多個切削工具150可螺紋連接到相同驅(qū)動軸140并使用固定外徑的相同排出桿300。圖10是排出桿300處于排出位置的設(shè)備的等軸視圖。樣品410已由排出桿300從其在切削工具150的管腔180中的臨時儲存處排出(參見圖8B)，并且優(yōu)先遞送到接納瓶420中。注意到排出按鈕170被按下。本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例為切削工具150到主驅(qū)動軸140的遠(yuǎn)端的螺紋聯(lián)接。這種聯(lián)接方法允許多個不同直徑的切削工具150連接到相同的主驅(qū)動軸140并使用相同的排出桿 300。本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例為圖4、圖5和圖6中的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)提供了對稱的形狀，其允許將裝置構(gòu)造成使得它以人體工程學(xué)方式造形以保持在處于舒適位置的任一只手中，其中中空蛤殼式殼體100擱置在手的手掌中，手指定位在前部輪廓120內(nèi)且處于擱置在食指上方的水平延伸部130下方，并且拇指擱置在頂部處的角向平坦表面210上且在蛤殼式殼體100的后部。該設(shè)計(jì)類似于視頻游戲操縱桿的把手，其設(shè)計(jì)成用于長時間的反復(fù)使用和極小的重復(fù)應(yīng)力。另一優(yōu)選實(shí)施例是帶螺紋的可移除切削工具150的設(shè)計(jì)，其被構(gòu)造成對具有不同密度和厚度的多種源材料380取樣。另一優(yōu)選實(shí)施例是鋒利切削刃和切削工具150的旋轉(zhuǎn)取芯動作的組合，該動作在隨沖頭/柱和導(dǎo)向板孔沖孔而發(fā)生時切削而不是撕裂樣品410，從而消除了取樣人工制品的產(chǎn)生和與重復(fù)取樣有關(guān)的可能的樣品交叉污染。另一優(yōu)選實(shí)施例是在收起的排出桿300的遠(yuǎn)端和切削工具150的遠(yuǎn)端上方之間的管腔180的體積尺寸，其在排出之前可保持多于一個樣品410。本發(fā)明的另一優(yōu)選設(shè)計(jì)在于，它允許從任何尺寸的源材料380和從源材料380上的任何位置收集樣品410。另一優(yōu)選實(shí)施例是切削工具150的多功能性，其在單次操作中同時從源材料380切削樣品410、取走取芯的樣品410并將樣品410儲存在管腔180中，緊隨該操作的是第四操作，即當(dāng)完成取樣之后單元從源材料380被提升時，在樣品儲存于管腔180中時輸送樣
品O另一優(yōu)選實(shí)施例是使用壓縮彈簧220將排出軸250偏置在收起位置。在高通過量情形中，樣品410的排出可快速完成以從管腔180快速移除樣品410，從而允許對另一源材料的快速取樣。備選地，從切削工具150中的管腔180排出樣品410可更緩慢地進(jìn)行，輕輕按下排出按鈕170以使排出桿300從其收起位置沿管腔180向下緩慢移動，以便使樣品410逐漸移動離開切削工具150，以在不要求速度時將樣品410小心地定位在樣品臺或載玻片上。源自本發(fā)明的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的另一優(yōu)選實(shí)施例是重型的切削工具150，其允許對更厚的源材料380取樣而不形成人工制品。相比現(xiàn)有技術(shù)手動操作取芯工具，這增加了本發(fā)明的通用性，現(xiàn)有技術(shù)手動操作取芯工具需要增加的向下壓力，并且還增加了在該新發(fā)明中不會發(fā)生的對手指、手和手腕的重復(fù)應(yīng)力損傷的可能性。另一優(yōu)選實(shí)施例是減少數(shù)量的移動部件，這減少或消除了靜電的產(chǎn)生，靜電通常與大型多構(gòu)件電動臺式?jīng)_頭/柱沖孔系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。該新發(fā)明不產(chǎn)生靜電和人工制品，且因此實(shí)際上消除了樣品之間可能的樣品交叉污染。當(dāng)前的實(shí)施例允許將整個樣品410從切削工具150排出到收集容器420中，而不手動操作脫離切削工具150的樣品410。樣品410在單個同步步驟中被切削和取走，而不使用鑷子將樣品410從源材料380提升或從管腔180移除樣品410。樣品410可根據(jù)需要以快速或緩慢的方式從管腔180排出。如圖6所示，帶有切削工具150的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)取樣設(shè)備由中空蛤殼式殼體100、附連到驅(qū)動軸140的帶螺紋切削工具150以及帶馬達(dá)240的排出軸250構(gòu)成。馬達(dá)240用來旋轉(zhuǎn)切削工具150以從源材料380取芯出樣品410，樣品410被推入切削工具150的管腔180中并保持在切削工具150內(nèi)。在按下排出按鈕170時，樣品410可由排出桿300從切削工具150和管腔180排出。排出桿300被壓力配合到排出軸250中。圖1中帶有切削工具的馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)取樣設(shè)備的設(shè)計(jì)使得中空蛤殼式殼體100舒適地?cái)R置在任一只手的手掌中，并且手指擱置在前部的輪廓120上和水平延伸部130下方，拇指在頂部的平坦表面210上且在后部。手的基部擱置在中空蛤殼式殼體的基部處的凸緣110上。手腕維持在中立平直位置，并且手抓握中空蛤殼式殼體100以提升和放下單元以便取芯。不需要為收集樣品而旋轉(zhuǎn)手或手腕，因此在手腕中有極小的重復(fù)應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.一種用于收集樣品的具有帶螺紋的可移除切削工具的電動馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)取樣設(shè)備，包括: 中空蛤殼式殼體，其具有頂部、底部以及將所述頂部連接至所述底部的管狀柄部； 帶螺紋的主驅(qū)動軸，其連接到所述殼體的所述底部，適于接納多個帶螺紋的可移除切削工具； 所述帶螺紋的可移除切削工具，其從所述殼體向下延伸，在所述切削工具的遠(yuǎn)端形成圍繞圓形切削區(qū)域的切削刃； 排出桿，其在所述切削工具內(nèi)可從收起位置經(jīng)所述切削刃到排出位置往復(fù)滑動； 電動齒輪馬達(dá)，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)； 馬達(dá)促動裝置，其用于驅(qū)動設(shè)置在所述殼體內(nèi)的第一和第二齒輪，且由此旋轉(zhuǎn)所述切削工具以在所述切削刃接觸源材料時從所述源材料收集樣品； 排出裝置，其用于使所述排出桿從所述收起位置移動至所述排出位置以從所述切削工具移置所述樣品；以及 帶螺紋聯(lián)接機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在所述殼體的所述底部，用于移除所述帶螺紋切削工具并用多個帶螺紋切削工具替換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述柄部包括設(shè)計(jì)成適應(yīng)使用者的左手或右手的輪廓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述殼體的所述頂部還包括從所述設(shè)備的側(cè)部延伸的水平延伸部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，包括所述殼體的帶凸緣底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述齒輪馬達(dá)包括輸出軸和主驅(qū)動軸，其中，所述第一齒輪附連到所述輸出軸且所述第二齒輪附連到所述主驅(qū)動軸，所述第一齒輪與所述第二齒輪徑向?qū)?zhǔn)且嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述帶螺紋聯(lián)接機(jī)構(gòu)包括主驅(qū)動軸和切削工具，其中，所述切削工具螺紋連接到所述主驅(qū)動軸，從而將所述切削工具鎖定至所述主驅(qū)動軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述排出桿被壓力配合在排出軸中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述排出軸設(shè)置在所述主驅(qū)動軸內(nèi)，所述排出軸連接到所述排出裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，包括用于將所述排出軸和排出桿偏置在所述收起位置的偏置裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述排出裝置包括排出按鈕，其定位在所述殼體的頂部上，由壓縮彈簧偏置在第一位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述排出按鈕在被去偏置在第二位置時導(dǎo)致所述排出軸延伸且使所述排出桿從所述收起位置移動至所述排出位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)促動裝置包括按鈕，其定位在所述殼體的頂部上，由壓縮彈簧偏置在打開位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)促動裝置在被去偏置在關(guān)閉位置時促動所述齒輪馬達(dá)，由此旋轉(zhuǎn)所述主驅(qū)動軸以旋轉(zhuǎn)所述切削工具。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述排出裝置設(shè)置成在所述殼體的頂 部上鄰近所述馬達(dá)促動裝置。
全文摘要
一種用于同時切除、取走、臨時儲存和輸送材料樣品的馬達(dá)驅(qū)動設(shè)備具有中空蛤殼式殼體，其帶有手指用的融合的成輪廓把手、用于在保持于使用者手中時消除滑脫的水平延伸部以及凸緣底部，螺紋連接到驅(qū)動軸的可移除切削工具從該凸緣底部向下延伸。電動馬達(dá)安裝在蛤殼式殼體內(nèi)，其經(jīng)由齒輪來驅(qū)動驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸使螺紋連接到驅(qū)動軸遠(yuǎn)端的切削工具旋轉(zhuǎn)。遠(yuǎn)離蛤殼式殼體的切削工具的端部形成圍繞圓形區(qū)域的切削刃。排出桿在收起位置和排出位置之間在切削工具內(nèi)往復(fù)滑動。使用者通過接合切削工具的切削刃和源材料的表面之間的接觸、對源材料的表面施加壓力同時啟動馬達(dá)以旋轉(zhuǎn)切削工具，從而從源材料取芯出樣品。切削工具的切削區(qū)域穿過源材料，接觸源材料下方的支撐表面，支撐表面將取芯的樣品推入切削工具的管腔中。樣品可儲存在管腔中或被輸送。排出桿的啟動從收起位置朝排出位置移動，從而將臨時儲存的樣品從切削工具中的管腔空間移置到恰當(dāng)?shù)氖占萜髦谢蚱谕谋砻嫔稀?br> 文檔編號G01N1/04GK103109174SQ201080067831
公開日2013年5月15日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者J.S.哈里斯 申請人:通用電氣醫(yī)療集團(tuán)生物科學(xué)公司