传统瓶盖的普遍问题是吸液管或取样管倾向于在瓶容器装填期间引起背压或者在瓶容器抽吸期间造成真空状态。背压和真空状态可在将流体精确地转移到瓶容器或者将流体精确地转移出瓶容器时造成差错。例如，在吸液操作期间在瓶容器中产生的真空状态可使得从容器中移除的流体量少于期望量。因此，当吸液管接合瓶盖且开始添加所容纳流体或者从瓶容器中抽取所容纳流体时，可能会出现关于将精确量的流体从瓶容器转移到吸液管或者将精确量的流体从吸液管转移到瓶容器的问题。
关于传统瓶盖的另一个问题是缺乏对称性和悬于瓶容器之上的凸缘部分。自动(robotic)操纵臂设计成以便抓握特定直径或宽度的瓶容器。当传统瓶盖与瓶容器一起使用时，它们常常具有延伸超出瓶容器的外周边且可导致自动操纵臂无法恰当地抓握瓶容器的凸缘或其它末端。这些传统瓶盖可导致输送或吸液操作完全失败。
传统瓶盖的另一个问题是其在吸液操作期间可能会受损，因为瓶盖常常具有通往瓶盖的中心瓣部分的浅斜面。该浅斜面可导致吸液管撞到瓶盖的不可穿透的区域上而非到达中心瓣部分。
当吸液管穿透中心瓣部分时可能会发生另一个问题。中心瓣部分可能会被扯开并且掉入所容纳流体中，从而造成吸液和/或污染问题。
需要的是这样的瓶盖：其与自动操纵臂良好地协作，在吸液操作期间保持其可操作性，阻止其中心瓣部分掉入所容纳流体中，并且可有利于所容纳流体的转移，而不产生干扰对所容纳流体进行恰当移液的背压或真空状态。
发明概述
本发明描述了一种设计成以便封闭具有流体的瓶容器的瓶盖。
本发明的一方面是要提供一种与自动操纵臂和吸液装备良好地协作的、与瓶容器接合的瓶盖。
本发明的另一方面是要提供一种用于瓶盖的恰当地成锥形的外圆锥壁，其使得易于将吸液管插入瓶容器中，同时在吸液管插入期间保持其可操作性。
本发明的另一方面是要消除在装填流体和从瓶容器中移除流体期间引起的背压和真空问题。
本发明的另一方面是要提供一种阻止其中心瓣部分掉入所容纳流体中的可穿透的瓶盖。
简要来说，瓶盖可由用于密封瓶容器的弹性体材料制成。有利地，该弹性体材料可包括聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚乙烯、AlathonM5040TM，或任何其它适当的聚合物。瓶盖的形状可为圆柱形的，且可关于与其圆柱形轴线一致的中心线对称。瓶盖的顶面可具有延伸到瓶盖的外周缘的环形凸缘。该凸缘可覆盖瓶容器，但不可延伸得远到与自动操纵臂干涉。
瓶盖可设计成以便允许吸液管在瓶盖被该吸液管穿透之后接近瓶容器中的所容纳流体。斜的截顶圆锥可设计成以便将吸液管容易地引导入瓶容器中，而不破坏瓶盖。斜面相对于凸缘的顶面以约40°至60°之间的角度从凸缘的顶面朝向中心瓣部分的顶面延伸。
中心瓣部分可由槽道围绕，该槽道设计成以便从截顶圆锥上扯开。槽道在其周边处可为圆形、椭圆形或多边形。该槽道的截面可为U形、V形或有利于从截顶圆锥上扯开的任何其它形状。槽道在弯曲部分处起类似铰链的作用，因为弯曲部分处的槽道下面的弹性体材料的厚度大于槽道的剩余周边下面的弹性体材料的厚度。因此，弯曲部分上方的槽道允许中心瓣部分向旁边弯曲，但是在吸液管穿透中心瓣部分且从截顶圆锥上扯开剩余槽道时不会被移走和掉入所容纳流体中。穿透的吸液管和中心瓣部分的直径的比率可设计成使得可防止所容纳流体转移期间的背压和真空状态。
包围截顶圆锥的管状密封件可设计成以便容易地插入瓶容器中且通过外表面接合瓶容器的内壁。管状密封件可圆柱形地成形为具有包括锥形部分、带部分和圆柱形部分的外径表面。锥形部分允许瓶盖平滑地插入瓶容器中，带部分允许瓶盖与瓶容器的内壁表面接合，而圆柱形部分允许瓶容器的端部与瓶盖之间有适贴配合。瓶盖的带部分进一步包括插入段、平坦段和退出段，其有利地允许瓶盖与瓶容器接合。也可沿着管状密封件的延伸的外表面提供多个带部分。
优选实施例的详细描述
发明人已经发现传统瓶盖经受包括所容纳流体转移期间的真空锁定和背压以及所容纳流体被瓶盖的碎片污染的问题。本发明结合了可改进瓶盖的性能和效用的特征，以克服现行设计的缺陷，且本发明提供了本领域中的一般改进。
取决于所选择的瓶容器和吸液管的大小，瓶盖可为各种大小。在本文中以实例来提供尺寸，且应当理解，变化是可行的。图1-5E示出了瓶盖50的一个实施例。图1显示了瓶盖50的顶部透视图。该瓶盖包括环形顶面11，环形顶面11与倾斜的外圆锥壁表面21相接，且变狭窄以与槽道41相接，槽道41在顶面42的中心处围绕该顶面42。还参见图2来看这些特征的俯视图。在图1A中，底部透视图显示了垂直地延伸自凸缘的底面13的外表面31。图2A是图1A所示的特征的仰视图。可在图3中看到上述特征的相互关系的统一视图，图3是图2的截面图。图3显示了瓶盖50的特征，包括凸缘10、截顶圆锥20、管状密封件30和中心瓣部分40的特征。
如图3所示，凸缘10是环形的，且设置在瓶盖50的周缘处。凸缘的底面13可从管状密封件30的外表面的圆柱形部分32延伸出来。凸缘10可延伸过瓶容器的壁的厚度，且起类似盖子的作用。在瓶容器的壁上的凸缘10的对称性和延伸降低了干扰自动操纵臂的可能性。
自动操纵臂设计成以便抓握特定直径或宽度的瓶容器。不具有延伸超出瓶容器的外周边的凸缘或其它末端的瓶盖提高了自动操纵臂抓握瓶容器的能力。
凸缘10连接到截顶圆锥20和管状密封件30上。管状密封件30的形状可为圆柱形的，且可从凸缘10的底面13和内圆锥基底22朝向该管状密封件的底面36延伸，例如如图3所示。虽然管状密封件的内表面35可为圆柱形的且与凸缘的顶面11垂直，但是该管状密封件的外表面31在沿着其长度的不同点处改变斜度。管状密封件的外表面的锥形部分34可始于(例如)底面36处，且可沿远离瓶盖的中心线的方向向上成锥形，以便容易地插入瓶容器中。锥形部分34允许瓶盖平滑地插入瓶容器中。
当遇到管状密封件的外表面的带部分33时，外表面31可再次改变斜度。在图3中，带部分33比底面36处的锥形部分34的外径更宽。带部分33的插入斜面段33a可在锥形部分34之上增大斜度，且然后减小斜度，直到带部分33进入平坦段33b为止，此处，斜面基本平行于管状密封件的外表面的圆柱形部分32。然后带部分33进入退出斜面段33c，此处，退出斜面段减小斜度，且在管状密封件的外表面的圆柱形部分32处终止，例如如图3所示。
在本发明的另一个实施例中，沿着管状密封件30的延伸的外表面31提供了多个带部分33，例如如图6所示。管状密封件30的外表面31的延长的长度可为必要的，以便沿着其长度配合额外的带部分。多个带部分33可在瓶盖50和瓶容器之间提供增加的接合。
管状密封件30的外表面31的圆柱形部分32平行于管状密封件的内表面35而延伸，且可具有与锥形部分34的起始外径相同的直径，例如如图3所示。圆柱形部分32可与凸缘10的底面13垂直，且在该底面13处终止。圆柱形部分32允许在瓶容器的嘴部和瓶盖50之间进行适贴配合。
截顶圆锥20从凸缘10的顶面11和管状密封件30向下朝向瓶盖50的中心瓣部分40延伸。截顶圆锥20的外圆锥壁表面21的斜面可朝向中心瓣部分40引导吸液管或取样管。外圆锥壁表面21的斜面可相对于凸缘10的顶面11以约40°至60°之间的角度从凸缘10的顶面11朝向中心瓣部分的顶面42延伸。内圆锥壁表面23基本平行于外圆锥壁表面21而延伸，且可始于内圆锥基底22处，且可在内圆锥台24处终止，例如如图3和图1A所示。
中心瓣部分40可包括槽道41和弯曲部分45。弯曲部分45可为内圆锥壁表面23的延伸到中心瓣部分40的底面43的延伸部，例如如图3所示。底面43可为各种各样的形状，这取决于槽道的周边和位于该底面43上方的内圆锥台24的形状。例如，弯曲部分45可成形为类似图1A和2A所示的拱心石形弯曲部分。可提供中心瓣部分40的斜切表面44。斜切表面44可以以一定角度从底面43向上倾斜，直到其到达底面43上方的内圆锥台24为止。
位于凸缘的顶面11下面的中心瓣部分的顶面42可被槽道41围绕，例如如图1、2和3所示。槽道41在其周边处可为例如圆形、椭圆形或多边形。槽道41的截面可为U形、V形或有利于从截顶圆锥上扯开的其它形状。可以几分之一毫米来度量槽道41的截面尺寸，且内圆锥台24可位于槽道41的底部下面几分之一毫米。槽道41及其下面的内圆锥台24之间的深度差异用来降低中心瓣部分40沿着槽道41的周边的厚度，例如如图3所示，使得吸液管可将中心瓣部分40容易地推出及推离截面圆锥20。
但是在弯曲部分45上方，槽道41起类似铰链而不是扯开特征的作用。在弯曲部分45处的槽道41下面的瓶盖材料与槽道周边的其余部分下面的材料的厚度相比更厚，从而与槽道41的剩余部分相比，允许弯曲部分45抵抗撕扯。弯曲部分45上方的槽道41可起类似铰链的作用，使得吸液管所施加的力例如沿着槽道周边的剩余部分将中心瓣部分40从截顶圆锥上扯开。因此，被扯开的中心瓣部分40由于吸液管所施加的力而在弯曲部分45上方从类似铰链的槽道41向下弯曲，但是中心瓣部分40不会被移走和掉入瓶容器中。附图中的图4在具有插入的吸液管P的瓶盖50的截面图中显示了弯曲部分45。中心瓣部分40的直径可比与这种瓶容器一起使用的插入的吸液管P的直径大例如50％。因此，瓶容器在吸液操作期间不会经受与背压或真空状态有关的重大问题。
图5-5E显示了瓶盖可接合到其上的瓶容器的一些种类。瓶容器的容积和形状在一定的范围内变化，但是附图将它们显示为具有相同大小的开口。图5E进一步显示了与瓶容器接合的瓶盖50。构想了接合到瓶容器上的多个瓶盖可由自动操纵臂处理和/或接收穿透中心瓣部分的由机器操作的吸液管。
瓶盖50与瓶容器(例如，如图5E中的一个)的组合提供了可部分地或全部装填有流体或全部抽空以产生真空的密封的器皿组件60。该器皿组件60保持其初始压力状态，直到其在吸液操作中如之前所描述被穿透的这样的时间为止。
还构思了流体转移系统70，其包括器皿组件60(即瓶盖50和瓶容器)和本发明的吸液管P，例如如图7所示。可使用流体转移系统70来将流体从瓶容器精确地转移到吸液管P，或者将流体从吸液管P精确地转移到瓶容器，而不产生可能在装填和移除流体期间引起的背压和真空问题。流体转移系统70还可包括自动操纵臂71，以便于使器皿组件60移动到恰当位置上，以便被吸液管P穿透。
瓶盖50可由弹性体材料制成，包括聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚乙烯、Alathon M5040TM或其它适当的聚合物。Alathon M5040TM是由于其弹性和抗污染性而优选的高密度聚乙烯。Alathon M5040TM瓶盖可注射模制，以将瓶盖50制成可容易地进行大批量生产的整体式部件。
在本发明的一个实施例中，瓶盖50从凸缘10的顶面11到管状密封件30的底面36的总长度为约7.00mm。凸缘部分10的外周缘为约11.65mm，而截顶圆锥20的倾斜的外圆锥壁表面21具有约7.85mm的外径和约4.00mm的内径。外圆锥壁表面21的斜度从凸缘10的顶面11到设置在中心瓣部分40的顶面42处的槽道41下倾约48.4°。
中心瓣部分40的顶面42在凸缘的顶面11下面约2.90mm，而中心瓣部分40的底面43位于凸缘的顶面11下面约3.30mm。设置在顶面42处的环形槽道41的截面是具有0.10mm的深度和0.15mm的宽度的U形。内圆锥台24具有在凸缘的顶面11下面约3.00mm的深度(略微低于槽道41的底部的深度)，使得大部分槽道周边41在其下面具有减小的厚度。中心瓣部分40沿着约94％的槽道周边41具有减小的厚度。
中心瓣部分40与截顶圆锥20连接，且间接地与凸缘10和管状密封部分30连接。管状密封件30的内表面35具有约7.85mm的内径，且管状密封件30的外壁表面31的锥形部分34的外径在底面36处为约9.90mm。因此，管状密封件30的厚度在底面36处为约2.05mm。
管状密封件30的外壁表面31具有始于锥形部分34处且前进到带部分33和圆柱形部分32的独特区域。带部分33为约2.00mm长，且设置成距底面36约2.80mm，且可比底面36处的锥形部分34的外径延伸得宽约0.30mm。带部分33的另一端在圆柱形部分32处终止，圆柱形部分32长1.50mm，且延伸到凸缘10的底面13。
虽然已经参照某些优选实施例来对本发明进行公开，但是在不偏离所附的权利要求书中限定的本发明的领域和范围的情况下，所描述的实施例的许多修改、变化和改变是可行的。因此，意图的是本发明不限于所描述的实施例，而是本发明具有所附的权利要求书的语言及其等效物所限定的全部范围。