一种可应用于快速无损分析的胶囊式二次离心管

1.本发明涉及实验室快速分析技术领域，具体为一种可应用于快速无损分析的胶囊式二次离心管。


背景技术：

2.离心法是实验室最常见的样品预处理方法之一，常用于化学实验室、生物实验室及生命科学实验室，作为样品分离、富集、制备等技术手段之一。离心技术主要是依靠不同物质沉降系数不同，在一定离心力的作用下，达到物质分离的目的，最常见的应用就是样品固液分离操作。相较于过滤、静置等固液分离操作，离心法因操作方便、快速、分离效果好、所需设备方便易得而被广泛应用于生物学、医学、农学、生物工程、生物制药等行业科研与生产中，尤其是在化学分析领域及药物分析领域。
3.在实际科研工作中，随着环境问题日益突出，为应对突发性重金属污染事件，需要发展现场重金属快速定量分析技术。对于表面平整的固体样品，利用手持式x射线荧光光谱仪可在1分钟内完成测定信号响应，同时实现多金属参数的同步定量分析，因而该仪器被广泛应用于冶炼、金属制造、机械加工制造、矿藏检测等领域。对于采集到的环境水体样品，通常既需要测定溶液中重金属的含量又需要知道悬浮颗粒物中重金属的含量信息。若想利用x射线荧光光谱仪实现上述测定需求，在常规操作中，通常是将采集到的环境水样，取固定体积进行现场过滤，悬浮颗粒物被截留于滤膜上，取滤膜利用手持式x射线荧光光谱仪分析，即可测定悬浮颗粒物中重金属的含量；同时对于过滤后的水样，加入碱性溶液使得溶液中的金属与碱反应生成沉淀，重新过滤后再用手持式x射线荧光光谱仪分析，则可获取水体中重金属的含量。该操作虽然可以实现检测目标，然而对浑浊环境水样进行过滤时，由于浊度较大水样过滤速度非常缓慢，且整个操作需要进行两次过滤，在样品量较多的情况下，需要较长分析时间。与过滤相比，离心具有方便、快速、分离效果好等优点。如能使用离心法代替过滤，则可以大大节约分析样品时间，提高工作效率。
4.离心管作为实验室一种常见实验耗材，商品化的离心管种类较多，根据容量可以分为大体积离心管、常量离心管和微量离心管；根据离心管底部形状，又可以分为尖底离心管、平底离心管和圆底离心管；按照离心管盖子的闭合方式，又分为压盖式和螺旋式；而根据材料则可以分为塑料离心管、不锈钢离心管等等。然而，以上述浑浊环境水体样品分析为例，使用目前市售的离心管进行固液分离操作，离心后澄清液体位于上部，悬浮颗粒物沉降于离心管底部。倾倒出上清液后，离心管底部的固体很难被取出，且取出过程难免存在样品被破坏、被污染的情况，即使顺利取出固体，因为取出的固体表明不平整，也无法使用x射线荧光光谱仪进行分析测定。而倾倒出的上清液在加入碱性溶液使得溶液中的金属与碱反应生成沉淀后，仍然需要进行过滤后，方能使用手持式x射线荧光光谱仪分析。如此操作，并未能节约分析操作时间，反而给分析操作引入了无法估计的污染风险。因此，迫切需要设计一种可应用于快速无损分析的离心管，提高工作效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可应用于快速无损分析的胶囊式二次离心管，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可应用于快速无损分析的胶囊式二次离心管，包括柱状管体，所述柱状管体的外部设有用于密封柱状管体的空心底接头，所述柱状管体的外部设有与空心底接头共同对柱状管体进行密封的实心底接头，所述柱状管体的一侧设有外螺纹，所述实心底接头与空心底接头的内部均设有与外螺纹相吻合的内螺纹，所述实心底接头的内部设有实心底，所述实心底的一侧设有用于过滤柱状管体内部水体溶液中重金属和悬浮颗粒物中重金属的滤膜。
7.优选的，所述柱状管体的外部设有离心机中用于装载离心管的离心套筒，所述离心套筒的内部设有对柱状管体表面进行挤压的限位组件，所述限位组件包括位于离心套筒内部的转动块，所述离心套筒的内部设有供所述转动块转动的限位槽，所述转动块的内部设有转轴一，所述转动块包括斜面部。
8.优选的，所述斜面部的一侧设有对离心套筒内部的离心管进行抬升的弹出组件，所述弹出组件包括位于离心套筒内部的挤压板，所述挤压板的一侧设有辅助挤压板按压的辅助块，所述挤压板可在离心套筒内部自由上下滑动，所述挤压板的一侧设有连接块，所述连接块的内部设有转轴二，所述转轴二的外部设有转动板，所述转动板的内部设有转轴三，所述转动板的一侧设有连接板，所述连接板的一侧设有对实心底接头底部进行支撑的弧面板。
9.优选的，所述转动块的一侧造型为弧形，在所述柱状管体向离心套筒内部插入的过程中，所述转动块的弧面部分与柱状管体相接触。
10.优选的，所述弧面板的弧面造型与实心底接头的底部弧面造型相吻合。
11.优选的，所述实心底包括凸起部，所述滤膜包括凹陷部，所述实心底的凸起部的一侧造型与滤膜的凹陷部造型相吻合。
12.优选的，所述柱状管体、空心底接头和实心底接头的材质均为聚四氟乙烯或者聚丙烯材质。
13.本发明至少具备以下有益效果：
14.本发明提供了一种可应用于快速无损分析的胶囊式二次离心管，该装置整体材料为聚四氟乙烯或者聚丙烯材质，不含机械部件和电子部件，易于加工。且操作简单，不需要复杂的技术工序。该装置可应用于结合离心和手持式x射线荧光光谱仪的水环境重金属应急性快速监测分析方法研究中，通过离心的操作，快速获得表面平整的固体样品，使用手持式x射线荧光光谱仪进行无损分析，实现环境水体溶液中重金属和悬浮颗粒物中重金属含量的快速测定。有效节约大量样品的现场应急检测分析时间，提高工作效率。为突发性水体重金属污染快速检测提供技术支撑。
附图说明
15.图1为本发明结构局部示意图；
16.图2为本发明局部结构剖视图；
17.图3为本发明局部结构剖视图；
18.图4为本发明结构示意图；
19.图5为本发明弹出组件结构剖视图；
20.图6为本发明弹出组件结构剖视图；
21.图7为本发明图5中a区域结构放大图；
22.图8为本发明图6中b区域结构放大图。
23.图中：1-柱状管体；2-空心底接头；3-实心底接头；4-实心底；5-滤膜；6-外螺纹；7-内螺纹；8-限位组件；9-弹出组件；10-离心套筒；41-凸起部；51-凹陷部；81-限位槽；82-转轴一；83-转动块；831-斜面部；91-挤压板；92-连接块；93-转轴二；94-转动板；95-转轴三；96-连接板；97-弧面板；98-辅助块。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种可应用于快速无损分析的胶囊式二次离心管，包括柱状管体1，所述柱状管体1的外部设有用于密封柱状管体1的空心底接头2，所述柱状管体1的外部设有与空心底接头2共同对柱状管体1进行密封的实心底接头3，所述柱状管体1的一侧设有外螺纹6，所述实心底接头3与空心底接头2的内部均设有与外螺纹6相吻合的内螺纹7，实心底接头3与空心底接头2分别位于柱状管体1的两端，且均与柱状管体1螺纹连接，所述实心底接头3的内部设有实心底4，实心底4的一侧与实心底接头3固定连接，所述实心底4的一侧设有用于过滤柱状管体1内部水体溶液中重金属和悬浮颗粒物中重金属的滤膜5。
26.在开始离心操作前，将本发明装置空心底接头2和柱状管体1一端通过螺纹快速连接起来，连接后与普通离心管形状一致。将采集到的环境水体样品取固定体积加入连接后的离心管中。取本发明装置中的实心底接头3，在内部的实心底4平台处放置一张直径25mm的滤膜5。然后将实心底接头3与柱状管体1另一端快速连接起来。此处实心底接头3的作用与普通离心管的管盖的作用类似。
27.连接完成后，将离心管颠倒放置于离心机中，即实心底接头3位于离心管底部，空心底接头2位于离心管顶部，此处空心底接头2的作用与普通离心管的管盖的作用类似。前面两步操作的益处是，由于实心底接头3的内部为实心，导致离心管整体内部容积变小，如此操作则可以避免由于实心底接头3而导致的内部容积变小，有效保证离心样品的体积。
28.开启离心机进行离心操作，水体样品中的悬浮颗粒物在离心力作用下完成固液分离，悬浮颗粒物被保存至实心底接头3底部平台的内置滤膜5上。此时，取出离心管，再次颠倒使得实心底接头3朝上，拧开实心底接头3，取出内置滤膜5，滤膜5中已含有悬浮颗粒物，且表面平整，可直接使用手持式x射线荧光光谱仪照射获得悬浮颗粒物中重金属的含量信息。且样品未被破坏，仍可保存用于其他参数分析使用。
29.重新取一张新的直径25mm的滤膜5放置于实心底接头3的实心底4平台上方。取一定体积的碱性溶液加入上述离心后的溶液中，此时，碱性溶液与离心后样品中金属离子发
生反应生成絮凝沉淀。然后将装有新滤膜5的实心底接头3与柱状管体1另一端快速连接起来。
30.连接完成后，再次将离心管颠倒放置于离心机中，即实心底接头3位于离心管底部，空心底接头2位于离心管顶部。
31.再次开启离心机进行二次离心操作，水体样品中金属离子与碱性溶液反应生成的絮凝沉淀在离心力作用下完成固液分离，絮凝沉淀被保存至实心底接头3底部平台的内置滤膜5上。重复前面的操作步骤。取出离心管，再次颠倒使得实心底接头3朝上，拧开实心底接头3，取出内置滤膜5，可直接使用手持式x射线荧光光谱仪照射获得絮凝沉淀中重金属的含量信息，再通过体积换算即可得到溶液中重金属的含量。
32.通过上述操作，即可快速获得环境水体样品溶液中重金属和悬浮颗粒物中重金属含量信息，实现水环境重金属应急性快速监测分析。整个操作过程耗时短，操作简单，分离效果好，可有效节约大量样品的现场应急检测分析时间，提高工作效率。为突发性水体重金属污染快速检测提供技术支撑。
33.所述柱状管体1的外部设有离心机中用于装载离心管的离心套筒10，所述离心套筒10的内部设有对柱状管体1表面进行挤压的限位组件8，所述限位组件8包括位于离心套筒10内部的多个间隔相等的转动块83，所述离心套筒10的内部设有多个供所述转动块83转动的限位槽81，所述转动块83的内部设有转轴一82，转轴一82的两端均与离心套筒10固定连接，转动块83与转轴一82转动连接，所述转动块83包括斜面部831，转动块83的自身材质为具有一定弹性的橡胶，在实验人员将装有检测水样的离心管插入离心套筒10的过程中，实心底接头3的一侧将先与转动块83相接触，在转动块83自身的弹力作用下，转动块83将向限位槽81的内部收缩，直至转动块83完全越过实心底接头3，此时的转动块83将回弹并对柱状管体1的各个方向进行挤压，当实心底接头3滑动至离心套筒10的底部时，每个对应的转动块83同时对柱状管体1进行限位挤压，进一步对增加了离心管在离心机内部转动的稳定性。
34.所述斜面部831的一侧设有对离心套筒10内部的离心管进行抬升的弹出组件9，所述弹出组件9包括位于离心套筒10内部的挤压板91，所述挤压板91的一侧设有辅助挤压板91按压的辅助块98，辅助块98的一侧与挤压板91固定连接，所述挤压板91可在离心套筒10内部自由上下滑动，所述挤压板91的一侧设有连接块92，连接块92的一侧与挤压板91固定连接，所述连接块92的内部设有转轴二93，转轴二93的两端均与离心套筒10固定连接，所述转轴二93的外部设有转动板94，转动板94与转轴二93转动连接，所述转动板94的内部设有转轴三95，转动板94与转轴三95转动连接，转轴三95的两端均与离心套筒10的内壁固定连接，所述转动板94的一侧设有连接板96，连接板96的一侧与转动板94固定连接，所述连接板96的一侧设有对实心底接头3底部进行支撑的弧面板97，弧面板97的一侧与连接板96固定连接，需要取出离心管时，可向离心套筒10的底部按压辅助块98，进一步地，挤压板91的一侧将与转动块83的斜面部831相抵挡，在挤压力的作用下，转动块83将向上方转动并进入限位槽81的内部，进而使转动块83对柱状管体1的限位效果消失，同时，挤压板91也会带动转动板94向下移动，由于杠杆原理，位于转轴三95一侧的连接板96将带动弧面板97向上抬起，进而顺利地将离心管从离心套筒10内顶出，更加方便工作人员拿取离心管，节省了拿取离心管的时间，提高了工作效率。
35.所述转动块83的一侧造型为弧形，在所述柱状管体1向离心套筒10内部插入的过程中，所述转动块83的弧面部分与柱状管体1相接触，转动块83的弧面部更有利于柱状管体1一端的实心底接头3插入离心套筒10内。
36.所述实心底4包括凸起部41，所述滤膜5包括凹陷部51，所述实心底4的凸起部41的一侧造型与滤膜5的凹陷部51造型相吻合，在对滤膜5进行更换时，可先将实心底接头3置于较平整的固定底座上，使其与水平线呈垂直状态，再利用镊子将滤膜5的凹陷部51夹住，再垂直向实心底接头3的内部送入，直至凹陷部51与实心底4的凸起部41相吻合，此时的滤膜5将处于实心底4表面的中心位置，减少了在更换滤膜5时，可能出现的滤膜5侧边弯折现象，进一步减少了更换滤膜5所需的时间，提高了工作效率。
37.所述柱状管体1、空心底接头2和实心底接头3的材质均为聚四氟乙烯或者聚丙烯材质，聚四氟乙烯和聚丙烯材质具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂和耐高温的特点，保证了离心管管体质量。
38.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。