一种容器内液体定量留样装置及方法与流程

本发明涉及容器内液体定量留样领域，尤其是涉及应用于浓缩浮游植物的一种容器内液体定量留样装置及方法。

背景技术：

在对富营养化水体或者水华爆发期间水体进行水质监测过程中，需要针对该水体中浮游植物进行定性评价和定量测定。尤其是对水体中的浮游植物进行种类和丰度鉴定前，需要对富含浮游植物的水体样品先浓缩、再进行定量处理。通常是利用采样瓶采集1l富含浮游植物的原水样品，向其中加入一定比例的鲁哥试液后，固定静置一定时间；待原水样品中的浮游植物充分沉淀后，再利用虹吸原理将其上部的上清液吸掉，余下的沉淀液即可用于浮游植物的种类和丰度鉴定。

利用虹吸原理将采样瓶中的上清液吸掉的操作过程中，一般直接使用注射器和输液管。但是，在输液管插入采样瓶的时候，如果操作不熟练，极易引起采样瓶中的混合液扰动，另外，输液管在吸走上清液的过程中，其中的虹吸管部分也容易相对于采样瓶发生挪动，从而也会对采样瓶中的混合液造成扰动。由于采样瓶中的混合液发生扰动时，会导致其中的浮游植物被吸出，由此造成浮游植物的不必要损失，降低了最终测试数据的可靠性和准确性。重要的是，采用上述的操作方法进行浮游植物的浓缩处理，很不方便控制采样瓶中的剩余样品体积，从而造成留样体积或多或少。当留样体积不足时，就需要用注射器向采样瓶中添加一定量的上清液，这个操作过程也容易引起采样瓶中的混合液扰动；当留样体积过多时，也需要采用注射器吸走一定量的上清液。特别是在样品较多时，这种定量留样操作比较费时费力。

至于现有的浮游植物浓缩装置，有些虽然可以控制所需样品的留样体积，但是，由于其结构比较复杂，虹吸管路比较曲折且较长，不仅导致其成本较高，而且野外采样时不易携带，上清液的吸取效率也偏低，直接降低了样品处理效率；另外，使用的采样瓶是特制装置，对于野外实验工作者来说不易携带，而且在采样点较多时，所需的特制采样瓶也会相应地增加，这必然会增加采样成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种容器内液体定量留样装置及方法，提高留样操作效率和留样准确度。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种容器内液体定量留样装置，包括基座、伸缩管和负压装置，所述的伸缩管包括收纳管和至少一节活动管，所述的收纳管、负压装置分别与基座形成管路连接，所述的活动管与负压装置之间通过管路连通；所述的活动管相对于收纳管伸出或者缩进，所述的负压装置工作时为伸缩管提供负压。

进一步地，所述的收纳管与相邻接的活动管之间形成相对滑动的活动套接结构，所述的活动管上形成导轨，所述的收纳管上形成导槽，所述的导轨与导槽之间形成相对滑动配合结构；或者，所述的活动管上形成导槽，所述的收纳管上形成导轨，所述的导轨与导槽之间形成相对滑动配合结构。

进一步地，所述的收纳管与相邻接的活动管之间形成螺纹活动连接结构。

进一步地，所述的基座上形成定位塞。

进一步地，还包括流量调节器，所述的流量调节器与负压装置之间通过管路连接。

一种容器内液体定量留样装置，包括基座、控制器、负压装置和密度传感器，所述的负压装置为电控负压装置，所述的基座与负压装置之间形成抽吸管路；所述的负压装置、密度传感器分别与控制器形成电连接；当控制器接收到的由密度传感器所感应的密度信号低于设定密度值时，所述的控制器控制负压装置启动，为抽吸管路提供负压；当控制器接收到的由密度传感器所感应的密度信号高于设定密度值时，所述的控制器控制负压装置停止。

进一步地，所述的基座与下套管连接，所述的下套管与负压装置之间形成管路连通，在下套管的内腔中设置弹簧，所述的密度传感器与弹簧连接。

进一步地，所述的基座与下套管连接，所述的下套管与负压装置之间形成管路连通，在下套管的内腔中设置弹簧和活塞，且活塞与下套管之间形成间隙配合结构，所述的密度传感器、弹簧分别位于活塞的相对两侧，且活塞分别与密度传感器、弹簧连接。

进一步地，还包括浮体，所述的浮体与密度传感器均位于基座的同一侧。

一种容器内液体定量留样方法，采用如上所述的容器内液体定量留样装置进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据留样需要，利用负压装置抽吸容器内的液体，直至容器内的液面下降至指定的合适高度，容器内剩余的液体量即为留样液体量，整个操作过程，即使单个人也能容易、快速地完成，提高了留样操作效率和留样准确度，而且易于携带，尤其适合于野外采样作业。

附图说明

图1为本发明一种容器内液体定量留样装置的构造示意图(实施方式1)。

图2为图1中a处的局部放大图(实施方式2)。

图3为图2中b-b向剖视图。

图4为图1中a处的局部放大图(实施方式3)。

图5为本发明一种容器内液体定量留样装置的构造示意图(实施方式4)。

图6为本发明一种容器内液体定量留样装置的构造示意图(实施方式5)。

图7为图6中c-c向剖视图(定位塞为圆柱体结构)。

图8为图6中c-c向剖视图(定位塞为倒锥形台结构)。

图9为本发明一种容器内液体定量留样装置的工作原理示意图(抽液准备)。

图10为本发明一种容器内液体定量留样装置的工作原理示意图(抽液完成)。

图11为本发明一种容器内液体定量留样装置的构造示意图(实施方式8)。

图12为图11所示的容器内液体定量留样装置的工作原理示意图(抽液准备)。

图13为图11所示的容器内液体定量留样装置的工作原理示意图(抽液完成)。

图14为本发明一种容器内液体定量留样装置的构造示意图(实施方式9)。

图15为图14所示的容器内液体定量留样装置的工作原理示意图。

图16为本发明一种容器内液体定量留样装置的构造示意图(实施方式10)。

图17为图16所示的容器内液体定量留样装置的工作原理示意图。

图中部品标记名称：1-第一节活动管，2-第二节活动管，3-收纳管，4-基座，5-管路接头，6-通气孔，7-虹吸管，8-负压装置，9-凸起部，10-导轨，11-导槽，12-流量调节器，13-第一级定位塞，14-第二级定位塞，15-防滑垫，16-导向锥面，17-采样瓶，18-上清液，19-留样液，20-控制器，21-浮体，22-密度传感器，23-下套管，24-配重块，25-弹簧，26-活塞，27-引流孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施方式1

如图1、图2所示的容器内液体定量留样装置，主要包括基座4、伸缩管和负压装置8，所述的伸缩管包括收纳管3和至少一节活动管，所述的活动管与收纳管3之间形成相对滑动的活动套接结构，以使得活动管可相对于收纳管3伸出或者缩进。所述伸缩管的具体节数可根据留样容器的最大总体高度来确定，通常，所述的活动管设置2节、3节或者4节，且每一节活动管基本上等长。图1、图2中所示出的活动管设置为2节，包括第一节活动管1和第二节活动管2，所述的第一节活动管1与第二节活动管2之间形成相对滑动的活动套接结构，以便第一节活动管1可相对于第二节活动管2伸出或者缩进；同样地，所述的第二节活动管2与收纳管3之间也形成相对滑动的活动套接结构，以便第二节活动管2可相对于收纳管3伸出或者缩进。

所述的基座4优选采用圆盘结构体，且在基座4上固定安装管路接头5，以方便基座4的对外管路连接。当然，所述的管路接头5也可以与收纳管3是一体化成型结构，此时的收纳管3则同时充当管路接头的功能。所述的负压装置8通常采用滴壶，也可以采用洗耳球、抽吸泵等其他装置。所述的收纳管3与管路接头5一端连接相通，所述管路接头5的另一端与滴壶之间通过虹吸管7连接相通，所述的虹吸管7优选采用医疗耗材类的输液管，从而使得收纳管3、负压装置8分别与基座4形成管路连接，第一节活动管1、第二节活动管2与负压装置8之间也通过管路连通，因此，所述的负压装置8在工作时，就可以为伸缩管提供负压。

需要说明的是：上述伸缩管中的收纳管3、第一节活动管1、第二节活动管2并不是绝对意义上的收纳、活动，仅仅是相对意义上的收纳、活动。例如，所述的第一节活动管1可以相对于第二节活动管2伸出或者缩进，此时，第二节活动管2也成为收纳管。其他更多节数的活动管，依此类推。再如，当收纳管3相对于管路接头5伸出或者缩进时，此时的收纳管3成为活动管。

为了方便伸缩管的拉伸操作，可以在活动管或者收纳管上设置凸起部9。如图1、图2、图4所示，是在第一节活动管1上设置凸起部9，所述的凸起部9通常为半球体结构、且设置在第一节活动管1的尾端，通过用力作用于凸起部9，即可方便地拉伸第一节活动管1，同时，通过设置凸起部9，还能够有效地防止第一节活动管1的尾端过度缩进第二节活动管2内腔中而难以拉伸出来。同样地，也可以在第二节活动管2或者收纳管3上设置凸起部9，在此不再赘述。

利用上述的容器内液体定量留样装置进行留样作业时，为了叙述方便、清楚，如图9、图10所示，所述的容器选用采样瓶17，在采样瓶17中预先灌注一定量的混合液，经过静置一定时间后，假设其中的混合液分为2层，位于上层的是密度较小的上清液18，位于下层的是密度较大的留样液19。为使采样瓶17中仅剩下留样液19作为最终留样品，其具体的操作步骤如下：

第1步，如图9所示，测量出采样瓶17的总体高度h，测量出采样瓶17中需要留样的留样液19的高度h；根据(h-h)，通过活动管相对于收纳管3伸出或者缩进，来调节伸缩管的总体长度l，并使l＝(h-h)。

第2步，将伸缩管缓慢地插入到采样瓶17中，并使基座4稳定地搁置在采样瓶17的瓶口端，此时，伸缩管中的第一节活动管1的末端正好是位于上清液18与留样液19的液面交界处，如图9所示。

第3步，启动负压装置8，使伸缩管内腔形成负压，密度较小的上清液18将依次流经第一节活动管1、第二节活动管2、收纳管3、管路接头5、虹吸管7，最后通过负压装置8流出。在上清液18持续流出时，采样瓶17中的液面也随之持续下降。当上清液18不再流出负压装置8时，采样瓶17中的液面高度不再下降，并维持在高度h，此即为留样液19的高度，如图10所示。

第4步，直接取出留样装置，采样瓶17中的剩余液体量即为最终所需的留样液体量。在此过程中，由于伸缩管中的第一节活动管1的末端位于上清液18与留样液19的液面交界处，因此，所述第一节活动管1的末端也不会对留样液19造成扰动。

上述的容器内液体定量留样装置，通过负压装置8来抽吸出采样瓶17中的上清液18，实现留样目的；通过在采样瓶17的外部调节伸缩管的长度，可以有效调节伸缩管实际插入采样瓶17中液面之下的深度，从而实现准确控制留样液体量的目的。整个留样装置结构简单、体积小，易于携带，实施成本低，尤其适合于野外采样留样作业；整个留样操作容易、快速，有效地提高了留样操作效率和留样准确度，尤其是在采样样品较多时，或者是采样瓶17的大小不一时，只需在采样瓶17的外部调节好伸缩管的长度，就可以重复使用，有利于节约调试时间，从而更方便、快速地进行批量样品的留样作业。

通常，所述的伸缩管可采用硬质透明塑料管，并使其重力大于采样瓶17中的液体对其产生的浮力，以确保伸缩管在抽吸液体过程中不会产生晃动，进而在一定程度上减少采样瓶17中的液体的扰动，特别适合于浮游植物的浓缩留样作业，使最终的实验结果更加可靠。

实施方式2

如图2、图3所示，在第一节活动管1上形成导轨10，在第二节活动管2上形成导槽11，所述的导轨10与导槽11之间形成相对滑动配合结构。当然，也可以在第二节活动管2上形成导轨10，在第一节活动管1上形成导槽11，所述的导轨10与导槽11之间形成相对滑动配合结构。采用这样的结构设计，可以有效地防止第一节活动管1与第二节活动管2之间在伸缩管拉伸或者缩进操作中发生相对转动，并有利于减轻第一节活动管1与第二节活动管2之间的磨损。其他同实施方式1。

需要说明的是：所述的第二节活动管2与收纳管3之间，也可以采用如上所述的第一节活动管1与第二节活动管2之间通过导轨10与导槽11所形成的相对滑动配合结构，在此不再赘述。

实施方式3

如图1、图4所示，所述的收纳管3与相邻接的活动管之间形成螺纹活动连接结构。具体地，所述的第二节活动管2与收纳管3之间形成螺纹活动连接结构，所述的第一节活动管1与第二节活动管2之间也形成螺纹活动连接结构，由此使得伸缩管可以通过螺纹旋转而拉伸或者缩进。其他同实施方式1。

采用这样的结构设计，由于伸缩管的拉伸或者缩进是通过螺纹旋转来实现的，从而避免了第一节活动管1与第二节活动管2之间、第二节活动管2与收纳管3之间的摩擦磨损，有利于提高伸缩管的使用寿命。另外，由于螺纹的螺距比较均匀，因此，伸缩管的长度调节得以能够精确化拉伸或者缩进，从而提高了伸缩管的总体长度l的准确度，进而提高了留样准确度。

实施方式4

如图5、图6、图9、图10所示，所述的负压装置8与流量调节器12之间通过管路连接，其他同实施方式1。

所述的流量调节器12优选采用医疗耗材类的流量调节器。通过设置流量调节器12，可以控制虹吸管7的抽液速度，防止采样瓶17中的液体产生旋涡，以减轻甚至避免采样瓶17中的液体的扰动。

实施方式5

如图6、图7、图8所示，所述的基座4上形成定位塞，所述的定位塞可以采用圆柱体结构，也可以采用倒锥形台结构，在定位塞的末端形成导向锥面16。其他同实施方式1。

在将基座4放置在采样瓶17的瓶口端时，通过定位塞的外圆周与采样瓶17的瓶口内径相配合，可以提高基座4相对于采样瓶17的稳定性；其中，位于定位塞末端的导向锥面16可以更好地引导基座4平稳地放置在采样瓶17的瓶口端，以减轻甚至避免伸缩管对采样瓶17内的液体造成扰动。对于浮游植物的浓缩留样作业，这样的结构设计有助于提高最终实验结果的可靠性。

所述的定位塞可以是软木材料制成，也可以是橡胶类材料制成；并且，所述的定位塞还可以设计成台阶式叠层结构，以便定位塞可以与不同口径的采样瓶17配合使用，扩大了留样装置的适用范围，进而降低了留样装置的应用成本。

实施方式6

如图1、图5、图6、图9、图10所示，所述的基座4上开设通气孔6。当基座4上形成如实施方式5中的定位塞结构时，所述的通气孔6最好是贯穿整个定位塞结构，如图7、图8所示。所述的通气孔6优选采用圆形孔结构，其他同实施方式1。

当基座4被放置在采样瓶17的瓶口端时，通过设置通气孔6，可以使采样瓶17内腔的气压与外部的环境大气压保持一致，以便负压装置8得以持续、稳定地抽吸出采样瓶17中的上清液18，实现快速留样的目的。

实施方式7

如图7、图8所示，所述的基座4上固定连接防滑垫15。所述的防滑垫15可以采用硅胶等软材质料制成，并将防滑垫15固定连接在基座4的底部。其他同实施方式1。

当基座4被放置在采样瓶17的瓶口端时，通过防滑垫15与采样瓶17的瓶口端充分接触，可以减轻甚至避免基座4与采样瓶17之间的摩擦窜动，使基座4尽可能地相对于采样瓶17保持静止状态，因此，在负压装置8抽吸出采样瓶17中的上清液18的过程中，就可以减轻甚至避免伸缩管对采样瓶17内的液体造成扰动。

实施方式8

如图11所示的容器内液体定量留样装置，主要包括基座4、控制器20、负压装置8和密度传感器22，所述的基座4优选采用圆盘结构体，可以在基座4上直接开设贯通孔，并使该贯通孔与负压装置8之间通过虹吸管7连接相通；也可以在基座4上固定安装管路接头5，以方便基座4的对外管路连接，此时，所述的管路接头5与负压装置8之间通过虹吸管7连接相通；所述的虹吸管7优选采用医疗耗材类的输液管。所述的负压装置8为电控负压装置，优选采用电控泵。由此，所述的基座4与负压装置8之间即可形成抽吸管路，当负压装置8工作时，就可以为该抽吸管路提供负压。

所述的负压装置8、密度传感器22分别与控制器20形成电连接，所述的控制器20优选采用mcu；并且，当控制器20接收到的由密度传感器22所感应的密度信号低于设定密度值时，所述的控制器20控制负压装置8启动，从而为抽吸管路提供负压；当控制器20接收到的由密度传感器22所感应的密度信号高于设定密度值时，所述的控制器20控制负压装置8停止。通常，所述的控制器20安装在基座4的上侧，密度传感器22安装在基座4的下侧，同时，要注意使密度传感器22尽量完全避开基座4上的贯通孔，以保证抽吸管路的完全畅通。

利用上述的容器内液体定量留样装置进行留样作业时，其操作步骤如下：

首先，测出密度较大的留样液19的密度值，并根据该密度值设定控制器20动作的设定密度值。

然后，将留样装置放置在采样瓶17内的液面上，并使密度传感器22与采样瓶17内的液体接触，如图12所示。为保证基座4能够可靠地漂浮在液面上，所述的基座4尽量选择质轻、且不易溶于水等接触液体的材料制成，例如，基座4可以采用聚苯乙烯(简称eps，俗称保利龙)材料来制成。

接下来，启动负压装置8，使抽吸管路中形成负压，密度较小的上清液18将在流经该抽吸管路后，通过负压装置8流出。在上清液18持续流出时，采样瓶17中的液面也随之持续下降，在此过程中，控制器20接收到的由密度传感器22所感应的密度信号一直低于设定密度值，因此，控制器20控制负压装置8一直启动，以持续为抽吸管路提供负压。

但是，当上清液18被抽吸完后，控制器20接收到的由密度传感器22所感应的密度信号将高于设定密度值，此时，由控制器20控制负医装置8停止工作，采样瓶17中的液面高度也不再下降，如图13所示。

最后，直接取出留样装置，采样瓶17中的剩余液体量即为最终所需的留样液体量。

在本实施方式中，需要说明的是：为了方便密度传感器22的安装，可以在基座4上固定安装下套管23，所述的下套管23与管路接头5之间通过基座4上的贯通孔相互连通，从而使得下套管23、管路接头5、负压装置8之间形成抽吸管路。所述的密度传感器22可以安装在基座4的背部，也可以安装在下套管23上，如图11所示；并且，在设置下套管23后，当留样装置被放置在采样瓶17内的液面上时，采样瓶17内的液体可以对下套管23的入口端形成密封，如图12所示，这样更有利于负压装置8抽吸采样瓶17内的液体。

实施方式9

如图14、图15所示，所述的基座4与下套管23连接，所述的下套管23与负压装置8之间形成管路连通，在下套管23的内腔中设置弹簧25，所述的密度传感器22与弹簧25连接。其他同实施方式8。

当留样装置被放置在采样瓶17内的液面上时，采样瓶17内的液体可以对下套管23的入口端形成密封，如图15所示，以便负压装置8持续可靠地抽吸采样瓶17内的液体；并且，其中的弹簧25还可以对密度传感器22的晃动起到一定的缓冲作用，以尽量减轻抽吸过程中采样瓶17中的液体的扰动，这对于浮游植物的浓缩留样作业、并提高实验结果的可靠度是有利的。

实施方式10

如图16、图17所示，所述的基座4与下套管23连接，所述的下套管23与负压装置8之间形成管路连通，在下套管23的内腔中设置弹簧25和活塞26，且活塞26与下套管23之间形成间隙配合结构，所述的密度传感器22、弹簧25分别位于活塞26的相对两侧，且活塞26分别与密度传感器22、弹簧25连接。其他同实施方式8。

当留样装置被放置在采样瓶17内的液面上时，采样瓶17内的液体对密度传感器22、活塞26均产生向上的浮力，由于活塞26与下套管23之间形成间隙配合结构，从而使活塞26带动密度传感器22相对于下套管23同步上移，弹簧25被压缩，一方面，可以保证密度传感器22与采样瓶17内的液体充分接触，保证密度信号的采集更加准确，一方面，还可以对密度传感器22的晃动起到一定的缓冲作用，尽量减轻抽吸过程中采样瓶17中的液体的扰动。为此，所述活塞26的横截面积应尽可能地大于与之连接的密度传感器22的横截面积。但是，如果活塞26的横截面积过大，会影响到采样瓶17中的液体的抽吸速度，进而降低留样操作效率。为解决此矛盾，可以在活塞26上开设若干贯穿活塞26的引流孔27，如图16、图17所示，以提高通过活塞26的液体流量。

实施方式11

如图11-17所示，在基座4的底部连接浮体21，或者，在下套管23的外侧连接浮体21，所述的浮体21与密度传感器22均位于基座4的同一侧。所述的浮体21尽量选择质轻、且不易溶于水等接触液体的材料制成，也可以采用空心球结构。其他同实施方式8。

通过设置浮体21，当留样装置被放置在采样瓶17内的液面上时，浮体21可以增加留样装置的浮力，在保证采样瓶17内的液体对下套管23的入口端形成密封状态的前提下，可以防止密度传感器22过度伸入采样瓶17中的液体内，从而有利于减轻采样瓶17中的液体的扰动。

实施方式12

如图11-17所示，所述的基座4上设置配重块24。通常，所述的配重块24设置在基座4的顶部，并使配重块24与控制器20对称地分布在管路接头5的相对两侧，以方便对留样装置进行配重调整。其他同实施方式8。

通过设置配重块24，可以对留样装置进行配重调整，当留样装置被放置在采样瓶17内的液面上时，使留样装置尽可能地相对于液面保持直立状态，有利于保证采样瓶17内的液体对下套管23的入口端形成可靠的密封状态，并在负压装置8工作过程中尽量减轻采样瓶17中的液体的扰动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。