一种可调节过滤液体离心程度的离心组件的制作方法

1.本实用新型属于分析化学领域，具体涉及一种可调节过滤液体离心程度的离心组件。


背景技术：

2.在工业生产和实验分析中，通常需要采用离心力来代替人力，即通过离心过程，使过滤液体达到分离、富集或净化等效果。在某些采用过滤填料来进行离心过滤的应用场景中，需要保证离心过程中过滤填料始终处于湿润状态。这就需要让一部分过滤液体始终略高于过滤填料(即让离心后过滤液体的表面依然略高于过滤填料的表面)，从而得以确保过滤液体在离心过程中的离心程度。
3.另外，在某些需要采用固相萃取柱(spe柱)进行监测的实验中，由于管较小，每次装填的过滤填料的量也较小(例如，几十毫克)，因此难以保持每次固相萃取柱中装填的过滤填料的量完全一致，所以在常规的离心过程中，难以保证用同样的时间处理同样的过滤液体后，过滤液体的表面都能够略高于过滤填料的表面。换句话说，也就难以实现离心操作过程的标准化、自动化，也难以实现对过滤液体离心程度的有效调节。
4.目前在现有技术中，尚没有可以方便快捷地调节过滤液体的离心程度并有效实现离心操作标准化、自动化的离心组件。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可调节过滤液体离心程度的离心组件，其特征在于，包括过滤管，用于放置所述过滤管的套管，以及用于将所述套管固定在离心管上的固定件；其中，所述过滤管底部设置有出口连通所述过滤管与所述套管；并且在所述套管的管壁上设有液面控制孔，所述液面控制孔贯穿所述套管管壁，连通所述套管与所述离心管。
6.在一些实施例中，所述套管管径大于所述过滤管的管径，所述过滤管的管壁外侧设置有凸起结构，将所述过滤管稳定地卡在所述套管内。
7.在一些实施例中，所述离心组件还包括：过滤填料和过滤膜，所述过滤填料装填在过滤管中；所述过滤膜放置于所述过滤管底部覆盖出口。
8.在一些实施例中，所述过滤管与所述套管采用枪头型。
9.在一些实施例中，所述过滤管与所述套管采用圆柱型。
10.在一些实施例中，所述液面控制孔的直径范围为：0.1mm
‑
0.5mm。
11.在一些实施例中，所述液面控制孔距离所述出口的垂直高度范围为：5mm
‑
9mm。
12.在一些实施例中，所述液面控制孔距离所述出口的垂直高度范围为：10mm
‑
14mm。
13.在一些实施例中，所述离心组件包括第一滑轨机构，所述第一滑轨机构包括第一滑片，第二滑片和滑片导轨，所述第一滑片和第二滑片可以在所述滑片导轨上滑动，所述滑片导轨上设置有贯穿所述套管管壁的空心槽，所述第一滑片和第二滑片中间即为所述液面
控制孔。
14.在一些实施例中，所述离心组件包括第二滑轨机构，所述第二滑轨机构包括第三滑片和滑片导轨，所述第三滑片上设置有所述液面控制孔)，并且所述滑片导轨上设置有贯穿所述套管管壁的空心槽。
附图说明
15.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，与本实用新型的各实施例一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
16.图1为本实用新型枪头型套管的一种实施例；
17.图2为本实用新型固相萃取型套管的一种实施例；
18.图3为本实用新型采用多个液面控制孔的一种实施例；
19.图4a为本实用新型采用第一滑轨机构实现对液面控制孔调节地一种实施例；
20.图4b为本实用新型采用第二滑轨机构实现对液面控制孔调节地一种实施例；
21.图4c显示滑轨中空心槽结构的一种实施例；
22.图5本实用新型的一种实施例；
23.图6本实用新型的一种实施例。
24.本实用新型的组件包括：离心组件100、过滤管101、套管102、固定件103、液面控制孔104、过滤填料105、过滤膜106、离心管 107、吸附材料108、堵塞件109、滑片导轨110、第一滑片111、第二滑片112、第三滑片113、软管114、软管盖115、出口120、套管盖122、凸起结构124、通孔126、滤膜128、空心槽130、过滤液体200。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
26.本实用新型公开了一种可调节过滤液体离心程度的离心组件 100。如图1所示，所述离心组件包括过滤管101，用于放置所述过滤管101的套管102，以及用于将套管102固定在离心管107中的固定件103。该固定件103在其中心位置设置有通孔126。所述套管102 可以通过所述通孔126稳定地放置在所述固定件103上。其中，所述过滤管101底部设置有出口120连通所述过滤管101与所述套管102；并且在所述套管102的管壁上设有液面控制孔(104)，所述液面控制孔104贯穿所述套管102管壁，连通所述套管102与所述离心管 107。
27.套管102的管径大于过滤管101的管径，从而可以将过滤管 101放置在套管102中(更具体地说，套管102的内管径大于过滤管 101的外管径，让过滤管101可以放入套管102内)。在一些实施例中，过滤管101在靠近其管口的外壁上设置有凸起结构124，可以将所述过滤管101稳定地卡在所述套管102内，不让过滤管101的底部接触到套管102的底部，防止出口120被遮蔽堵塞。
28.套管102管壁设有液面控制孔104。液面控制孔104贯穿套管 102的管壁，使套管
102的内部与离心管107的内部相连通。过滤管 101的底部设置有出口120，使得过滤管101与套管102相连通(即液体可以通过该出口120从过滤管101中流出，并流入套管102内)。
29.在实际使用过程中，首先将所述过滤管101放置在套管102中；然后将套管102插入固定件103的通孔126中，从而将套管102稳定地固定在固定件103上；最后将固定件103插入尺寸合适的离心管 107中(固定件103的外围尺寸与离心管107的开口内径尺寸相匹配，可以被稳固、紧密地卡在离心管107的开口处)，完成离心组件100 的组合。
30.在需要进行离心实验时，首先将适量的过滤填料105加入过滤管101中，并将所述过滤填料105稳定地堆积在过滤管101的底部(例如，可以先通过低速离心装置对离心组件100进行低速离心旋转，让所述过滤填料105集中到过滤管101的底部，避免过滤填料105在管壁上残留)；然后再将适量的过滤液体200注入过滤管101中静止一定时间，随后再将离心组件100整体放入离心机中进行离心。
31.在一些实际使用中，公开了一种可调节过滤液体离心程度的离心组件100的使用方法，包括以下步骤：
32.将过滤管101放置在套管102中；
33.将适量的过滤填料105加入过滤管101稳定地堆积在所述过滤管101的底部，然后再将适量的过滤液体200注入所述过滤管101中静止一定时间；
34.将所述套管102插入固定件103的通孔126中，从而将所述套管102固定在固定件103上；
35.将所述固定件103插入尺寸合适的离心管107中(固定件103 的外围尺寸与离心管107的开口内径尺寸匹配，可以被稳固紧密地卡在离心管107的开口处)；
36.将所述离心组件100整体放入离心机中进行离心；
37.离心结束后，取出所述离心组件100；
38.将取出后的离心组件100进行拆卸，取出过滤管101和套管 102。
39.在离心过程中，受离心力的作用，在过滤管101中的过滤液体 200将首先流过过滤填料105，再通过出口120流入套管102内。随着离心的进行，套管102内的液体的液面逐渐升高，当高度达到液面控制孔104的位置的高度时，被过滤的液体即可从液面控制孔104中流出，进入到离心管107内(换句话说，套管102内的液面将始终维持在液面控制孔104的位置高度)。基于连通器原理，如果将液面控制孔104的高度设置在高于过滤填料105的一个位置时，过滤液体 200在过滤管101中的液面将始终保持在与液面控制孔104等高的位置，从而实现在离心过程中过滤液体200的液面始终高于过滤填料 105的表面。这就避免了过度离心导致出现过滤液体200液面低于过滤填料105表面的情况。并且，通过调节液面控制孔104所在的位置高度，即可以调节在过滤管101中过滤液体200预留下的体积，从而实现对过滤液体200离心程度的控制和调节(即，当过滤液体200的体积相同时，如果预留下的过滤液体200体积较少，那么离心程度就较高；相反，如果预留下的过滤液体200体积较多，那么离心程度就较低)。
40.在本实用新型中，“离心程度”指的是δv(即，离心前过滤液体200的体积v1与离心后的过滤液体200的体积v2的差值)与离心前过滤液体200的体积的比值。该比值越接近于100％，显示离心程度越高；而比值越接近于0,显示离心程度越低。例如，过滤液体200 的容积v1为10ml，离心后过滤液体200的体积v2的为2ml，则此次离心的离心程度为
41.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，过滤管101底部的出口120有放置过滤膜106覆盖，既可以防止过滤填料105从过滤管101中掉出(尤其是当过滤填料105是由直径较小的颗粒组成时)，并且还可以在某些实验场景中实现过滤填料105之外的二次过滤。
42.在一些实施例中，如图1所示，离心管107的底部设置有吸附材料108(例如，吸水棉)，用于吸附离心过程中从液面控制孔104 中流入离心管107内的过滤液体200，防止过滤液体200在(i)离心过程中以及(ii)离心结束后将从离心管107上取下固定件103时可能发生的液体飞溅(尤其是在涉及有毒有污染液体时，防止液体的飞溅是重要考量)。
43.另外，在对包含多种物质的过滤液体200(即过滤液体200的溶液中即包含了高密度的物质，也包含了低密度的物质)进行离心时，过滤液体200在离心力的作用下，结合过滤填料105和过滤膜106的双重过滤作用，密度较高的物质将先通过过滤填料105和过滤膜106 进行过滤进入套管102内；而密度较低的物质则会相对较慢一点通过过滤填料105和过滤膜106，从而让本实用新型的离心组件100可以在一定程度上实现对过滤液体200中不同密度物质的分离。而且，即使是因为离心时间较长，或者离心速度较高(离心力较强)，使部分密度较低的物质也快速进入了套管102中，但因为过滤液体200中密度较高的物质将沉积在套管102的底部，而过滤液体200中密度较低的物质则会被分离漂浮在套管102中液体的中上层，甚至通过液面控制孔104流出进入离心管107中，从而也能实现对不同密度物质的分离。如果密度较低的物质是需要通过分离获取保留的，则可以在离心管107中进行收集；如果不需要收集(例如，尤其是有毒有害的杂质) 则可以由吸水棉等放置在离心管107底部的吸附材料108来进行吸附，避免飞溅，也易于后续的实验废料处理。
44.在一些具体实施例中，如图5所示，在液面控制孔104外端设置有小段导管114引导液体从液面控制孔104中顺畅地流出，避免因液体粘稠度较高或因为液体表面张力较大导致液体无法在离心过程中通过液面控制孔104顺畅地流出，使液面控制孔104的作用失效等意外情况。
45.在一些具体实施例中，如图6所示，在液面控制孔104中也设置有滤膜128。只有当套管102内的液体体积达到一定体积时，液体才能从滤膜128中通过，流入离心管107中。在另一些实施例中，在液面控制孔104中采用滤膜128可以对过滤液体200进行多重过滤，让一部分物质留在套管102内完成收集，并将另一部分可以通过滤膜 128的物质过滤到离心管107中，从而实现在离心过程中对多种物质的有效分离。
46.在一些实施例中，过滤填料105包括：金属滤网、人造纤维、卵石、石英砂、沸石、火山岩、陶粒、活性炭、无烟煤和离子交换树脂中的一种或多种。
47.在一些实施例中，过滤膜106和滤膜128包括：超滤膜、微孔滤膜、纳滤膜、微滤膜、中空纤维超滤膜、赛尔滤膜中的一种或多种。
48.在本实用新型的具体实施例中，套管102中液面控制孔104的直径范围是0.1mm
‑
0.5mm,有利于液体顺畅地流出。
49.在本实用新型的一些具体实施例中，套管102采用类似圆锥形状的枪头型(也可以被称为过滤枪头套管)，并将液面控制孔104的高度范围设置在离套管102底部(即出口120)的垂直距离5mm
‑
9mm 处。例如，以填料高度5mm，容积为100μl的过滤枪头套管102为例。套管
102的尺寸为长5cm，上底面直径为9mm，下底面直径为 2mm，液面控制孔104的开孔高度为距离底面7mm处。当然，根据不同的实验需求，可以通过对液面控制孔104的高度进行调节，更加简单便捷地使离心后过滤液体200的液面略高于过滤填料105的表面，从而调节过滤液体200的离心程度。
50.在一些实施例中，如图2所示，圆柱型离心组件100中套管 102上的液面控制孔104的垂直高度范围是10mm
‑
14mm。例如，以过滤填料105高度为10mm，容积为6ml的固相萃取柱(spe柱) 为例
‑
套管102的尺寸为长10cm，上下底面直径均为15mm，液面控制孔104的位置高度为距离所述固相萃取柱(spe柱)底面12mm 处。
51.在本实用新型的一些具体实施例中，如图3所示，在套管102 的侧壁的不同高度位置设置多个液面控制孔104。根据实验的实际需求，可以选择高度合适的液面控制孔104，并将其余液面控制孔104 用堵塞件109(例如，防水胶布、塑料塞)密封，即只留下一个高度合适的液面控制孔104来调节离心程度；或者，在有些实验中，可以只密封高度低于被选择的液面控制孔104的高度的液面控制孔104 (因为一般来说，液面不会高过被选择的液面控制孔104，自然也就不会从位置较高的液面控制孔104中流出)。所采用的堵塞件109应具有较好的密封性、防水性和防腐蚀性，防止被过滤的液体从中流出。
52.在本实用新型的一些具体实施例中，套管102的侧壁上的液面控制孔104可以采用灵活可调节的形式，例如，滑轨机构来实现对液面控制孔104的高度和大小的灵活调节。在一些实施例中，如图4a 所示，采用第一滑轨机构，包括第一滑片111，第二滑片112，以及与第一滑片111和第二滑片112可以紧密贴合的滑片导轨110。所述第一滑片111和第二滑片112可以在所述滑片导轨110上滑动。滑片导轨110上设置有贯穿套管102侧壁空心槽130(如图4c所示)，液体可以通过所述空心槽130在套管102内外流动(当然，被滑片遮挡的空心槽130部分，液体会被滑片挡住，不能流动)。通过在所述滑片导轨110上滑动第一滑片111和第二滑片112，可以让两者的中间保留一个缝隙或开孔(不一定是圆形的开孔，也可以是矩形或其他形状)来作为液面控制孔104。因为在这些实施例中，液面控制孔104 是由第一滑片111和第二滑片112的相对位置决定的，因此液面控制孔104的高度和大小都可以通过在滑片导轨110上所选择的滑片的位置来决定。这样的技术方案增加了设置液面控制孔104位置的灵活性。使用者可以根据不同实验的具体需求来设置液面控制孔104所在的位置(即高度，来调节离心程度)，并且可以根据过滤液体200所含液体的粘稠度来决定是否需要将液面控制孔104的面积增大，以方便液体从中顺畅流出。
53.在本实用新型的一些具体实施例中，如图4b所示，套管102 侧壁上设置液面控制孔104可以采用第二滑轨机构来实现液面控制孔104的高度调节。上述第二滑轨机构包括第三滑片113，以及和第三滑片紧密贴合的滑片导轨110。所述第三滑片113在所述滑片导轨 110上滑动。所述第三滑片113在合适的位置设置一处或多处开孔(不一定是圆形的开孔，也可以是矩形或其他形状)来作为液面控制孔 104，并且滑片导轨110上设置有贯穿套管102侧壁的空心槽130，液体可以通过所述空心槽130(当然，被第三滑片113遮挡的空心槽 130部分，液体会被第三滑片113挡住，不能流动)。在这些实施例中，液面控制孔104的高度可以通过第三滑片113在滑片导轨110上所滑动的位置来决定。此技术方案提高了液面控制孔104位置调节的灵活性。使用者可以根据不同实验的具体需求来选择液面控制孔104 所在的位置(即高度)来实现对离心程度的调节。但在采用本实施例的第二滑轨机构时，如图4c
所示，应防止滑动第三滑片113时将其上移过多，导致第三滑片113的最底部高于了空心槽130的最底部，使空心槽130的底部暴露，让液体可以从空心槽130(而非液面控制孔104)中流出，导致液面控制孔104的作用失效等情况。
54.本实用新型所公开的离心组合件100能通过液面控制孔104来调节过滤液体200的液面，不仅可以保持离心过程中过滤填料105的充分湿润，而且可以简易但有效地调节离心程度，因此在低丰度蛋白富集实验、真菌毒素前处理固相萃取净化过程等实验中有重要的用途。
55.具体地说，在做低丰度蛋白富集实验时，通常需要先用过滤填料105把低丰度蛋白都富集到过滤填料105上(即，将包含了低丰度蛋白的过滤液体200通过过滤填料105进行过滤)，然后再通过溶剂将低丰度蛋白从过滤填料105上洗下来。如果低丰度蛋白在富集到过滤填料105的过程中过度离心，导致过滤填料105干燥，那么低丰度蛋白就很难从过滤填料105上洗下来，就会影响实验的回收率，所以将过滤填料105一直处于湿润状态是很重要的。而采用本实用新型的离心组件100可以有效地解决蛋白质组学研究富集蛋白实验中的该技术问题
–
通过调节液面控制孔104的高度可以控制离心后蛋白溶液的液面高度(基于连通器原理，液面的高度不会低于液面控制孔 104的高度)，从而可以保证离心后的蛋白溶液液面依然高于过滤填料105的表面，甚至还可以有效地调节蛋白溶液的离心程度，有利于实现标准化离心操作。
56.同样地，当需要过滤真菌毒素或某些色素时，也需要确保在离心过滤的过程中过滤填料105处于湿润状态，避免因为过滤填料105 干燥而导致难以在后续实验中难以将真菌毒素和色素洗掉收集。
57.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。