一种掌上多通道离心微量光度计

本发明为一种掌上多通道离心微量光度计，主要应用于生物实验的低微量、大批次，以及对于水源中重金属离子及其它可溶性污染物的光度法检测。

背景技术：

0、技术背景

1、当今，生命科学以及生物材料方面的研究，如火如荼，方兴未艾。生物实验，常常需要批次很多，造成试剂用也大的实验。但众所周知生物实验的有些试剂价格非常昂贵，因此实验常采用减小试剂使用量的方法，大多是毫升级小剂量实验，常规分光光度分析需要有与之配套的小型实验设备。其次，生物试剂的安全操作，需要针对影响健康安全致基因突变、细胞染色等有危害性试剂，不允许皮肤接触，尽量全自动密封操作，这类实验也需要清洗全自动化，避免人工清洗的实验设备；再次，通常采用分光光度法的水中重金属离子的检测，遇到常规的分光光度计是复合光的单通道分光检测，一次只能检测一种重金属离子，检测多种重金属离子时，需要不停地用分光系统选择检测单色光的波长。而常见工业污水中含有铬、铜、锌、镍、铁、锰、锑等多种重金属离子，以及水中其它可溶性污染物很多，单通道检测需要频繁调试选择波长很费时。而且，由于分光系统的光栅或三棱镜部件体积较大，导致常规分光光度计体积较大，不便于携带到现场检测。目前，市场上只有分析某一种金属离子的便携式分光光度计，而针对众多种重金属污染，需要一次分析多种重金属离子的分光光度计几乎没有。并且，除光度法以外的分析方法，很难分析重金属离子的价态，对重金属离子的毒性评价和治理影响很大。最后，市场上也有一些全自动分析仪器，但大多是专用的某种物质或固定某一类物质的检测设备，而小型化的、能够灵活适应水质分析和生物实验的现场分析、批量分析、且兼顾生物实验的全自动清洗的设备较少。所以，开发出一款体积小、多通道、便携式，一次同时检测多种物质的一种掌上多通道离心微量光度计就极为迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种掌上多通道离心微量光度计，主要解决了现有技术中的仪器价格昂贵、实验、携带不便的问题。

2、为了解决以上问题，本发明采用以下技术方案：一种掌上多通道离心微量光度计，光度计包括分离心电机室、离心室、电器室、光源室、光源电机室五个工作室；其特征在于：所述分光光度计机体呈长方体形状或椭圆柱体形状，或圆柱体形状，见附图1至附图5。其内部由底板6、顶盖和侧面机壳形成的机体内腔，被一个竖密封隔板分成左右一大一小2个工作室，大的工作室又被一个横密封隔板分成上下2个腔室，分别是下层的离心电机室和上层的离心室；小的工作室被两个竖密封隔板分成左中右三个腔室，左右2个腔室是电器室；中间的腔室又被一个横密封隔板分成上下2个腔室，分别是下层的光源电机室和上层的光源室。

3、所述离心电机室在底板上安装固定有1个高速离心微电机和一个微型步进电机；高速离心微电机的高速离心微电机轴固定了一个高速离心齿轮，能够和微型步进电机的微型步进电机轴上固定的步进电机齿轮配合咬合。离心室配有检测密封盖、清洗密封盖和离心密封盖三种密封盖。参见附图11。检测密封盖的下底面圆心处安装有检测棒；清洗密封盖的圆心处加工有贯穿盖顶的通道，在盖顶连接一条穿过侧面机壳的清洗管；离心密封盖上端面加工有盖把手。离心室的密封盖的作用除了避免外界光污染干扰测试，和避免外界空气灰尘污染实验检测试剂外，各自有各自的独立功能。

4、所述离心室安装有1个圆柱型离心罐和配套的离心罐盖。离心罐安放在固定在横密封隔板上面的旋转轴承盘上；离心罐底部圆心通过连结垂直穿过横密封隔板的高速离心微电机轴，与高速离心微电机相连。

5、电器室里面安装有集成电路控制板、电源控制器；集成电路控制板有蓝牙模块、和预留的功能扩展插口。

6、所述光源室里安装有1个圆柱型光源罐和一个光源室密封盖。光源室密封盖的作用是避免外界光污染干扰测试，和避免外界空气灰尘污染通道光学玻璃部件。光源罐安放在固定在横密封隔板上面的旋转轴承盘上；光源罐底部圆心通过连结垂直穿过横密封隔板的光源微电机轴，与安装固定在光源电机室底板上的光源微电机相连；顶盖分为左右2块，在顶盖左右表面上分别安装有对应离心室的离心和检测触摸屏，对应电器室和光源室的电路控制触摸屏。

7、所述离心罐主要由圆柱型罐体和圆柱中心轴的感光腔和检测样品匣组成。参见附图6，附图15，附图16、附图20、附图21、附图24、25。感光腔是在圆柱型离心罐轴心处加工的空腔，里面能够放置一个倒置的安装有光敏二极管的检测棒或多通路液面感光报警器。在感光腔的罐体四周以360°等分加工有6个或8个竖直向下的、朝罐体侧面开口的、大小尺寸一致的检测样品匣槽，其尺寸与检测样品匣尺寸精密配合；检测样品匣槽能够通过卡扣形式固定插入的检测样品匣；离心罐根据检测样品匣的数量划分规格。离心罐与高速离心微电机轴通过紧固螺孔螺帽或用插销卡簧固定连接，能够拆离更换不同规格的离心罐，保障方便更换不同检测样品匣数量的不同规格的离心罐。

8、所述离心罐配有按离心罐的检测样品匣数量划分的不同规格的配套离心罐盖。离心罐盖的圆心处加工安装了一个常闭型的微型三通电磁阀。微型三通电磁阀能够通过电磁阀侧面的多路通道控制离心罐盖内部的2条气液管的开和关；2条气液管在离心罐盖中加工有2个半径不同的圆型管道；2条圆型管道下底面加工有向下的数量和位置与离心罐的检测样品匣的加液通气管和废液排出管的向上管口一致的连接管口，能够和离心罐的检测样品匣的加液通气管和废液排出管的向上管口一一对应，密封相连；参见附图18、附图19。在离心罐盖下底面圆心处安装有一个多通路液面感光报警器，盖上离心罐盖能够放入感光腔，与检测样品匣的加液槽的高度2/3处对齐。参见附图17至附图21。

9、所述检测样品匣是一个独立的、的可拆卸的扁盒状的长方体，每个检测样品匣大小尺寸一致、以长边竖直、插在离心罐感光腔罐体四周一圈的等分对称的检测样品匣槽内。保障离心时重心不偏移，离心平稳。参见附图7至附图9。在检测样品匣长方体长边的向上一端加工有一个横截面矩形的长方体离心槽，离心槽分成加液槽过滤液分流槽两段，在这两段中间连接处，加工有一个能够安装竖直的过滤网的卡槽；过滤网能够是高密度过滤棉毡、无机材质的过滤片、或孔径微米级别的生物试剂过滤用的过滤纸。加液槽的一边靠近离心罐圆柱轴心，另外对称一边朝离心罐圆柱轴心外侧，离心槽在加液槽朝离心罐圆柱轴心外侧边过滤网处延伸后，其矩形槽底面以一个顶角朝离心罐圆柱轴心外侧，底边与过滤网平齐的三角形，槽底面沿三角形两个侧边向下加工，与检测样品匣的矩形边围出左右两个不相通的三棱柱槽，分别为左储液槽和右储液槽。剩下的与加液槽的底面平齐的、俯视呈三角形的部分是过滤液分流槽。在过滤液分流槽朝离心罐圆柱轴心外侧，检测样品匣里加工有开口竖直向上的加液通气管和废液排出管。在左储液槽和右储液槽底部、分割两槽的三角形墙的顶点处向下连接一个蛇形管，蛇形管向上开口被三角形墙分割成在左储液槽和右储液槽底部的左右两个开口。蛇形管的设计是为了更好将过滤样品液和存放在左储液槽和右储液槽的试剂有够长的路径和时间混合均匀。

10、所述在检测样品匣下部中间位置，加工安装有一个水平的、与检测样品匣上下两个端面平行、并于检测样品匣以罐体四周以360°等分排布放置的等分线重合的比色管。比色管横向贯穿检测样品匣，并在检测样品匣朝向感光腔和朝向罐体侧面开口的两边都加工开有通光孔；对应的在感光腔内壁上对应比色管开口位置也加工有开孔，每个对应比色管的感光腔内壁开孔处安装有一个焦点在检测棒上的光敏二极管的聚焦凸透镜。聚焦凸透镜的设计作用是将比色管的吸收光加强到光敏二极管处，提高光度法检测的灵敏度。蛇形管下口连接比色管。比色管一端上面接蛇形管，另一端有一个上接口连接加液通气管，一个下接口连接废液排出管；废液排出管绕过比色管和加液通气管都竖直向上，在检测样品匣上顶面高出一个管口接头。高出上顶面的各管口接头有橡胶密封软垫圈，能够与数量和管口位置相同的、同型号离心罐盖内加工安装的气液管的出口接头，通过密封软垫圈密封对接；最终气液管都与安装在离心罐盖圆心处的微型三通电磁阀的电磁阀多路通道相通。参见附图19、附图20。电磁阀多路通道受一个电磁阀总进出口控制；电磁阀总进出口能够与清洗密封盖上的清洗管密封相连，接通；所述加液通气管和废液排出管有对应直径不同的、按检测样品匣数量规格配套的大小两种不同规格的管口密封橡胶圈，管口密封橡胶圈上加工有对应加液通气管和废液排出管的管口密封圆盖，管口密封圆盖能够套盖在加液通气管和废液排出管高出检测样品匣顶面的管口上，封闭加液通气管和废液排出管。参见附图22。

11、所述检测棒呈一个圆棒型，一个端面安装了一个光敏二极管，另一端面是加工有导电铜针的检测棒基座。参见附图10。检测棒基座能够通过基座端面加工的卡槽，方便将导电铜针插入离心室检测专用的检测密封盖的底面中心的固定卡槽中，能够导电并将检测棒固定在检测密封盖的下面。检测密封盖盖好时，检测棒能够保持垂直检测密封盖倒置于感光腔内；检测密封盖通过盖顶面的转接器与电器室中电器相连的电线接通。导电铜针的作用，是保障光敏二极管的电信号通路，同时有方便更换检测棒。检测棒上可以安装不同型号的光敏二极管，或光电管。在围绕光敏二极管一侧180°旁边安装有一个焦点在光敏二极管上的光敏二极管凹面反射镜；光敏二极管正对比色管在一条水平线上。这样设计是将吸收光路透过来的光线反射至光敏二极，增强光强，提高光敏二极管的灵敏度。

12、所述光源罐主要由圆柱型罐体和圆柱中心轴的光源腔和光源通道组成。参见附图12，附图13，附图14。光源腔是在圆柱型光源罐轴心处加工的空腔，里面能够放置一个倒置的安装有光源灯的光源棒。在光源腔的罐体四周以360°等分加工有6个或8个光源通道；每个光源通道水平从光源腔一端向外贯穿光源罐的罐体，在光源罐侧面开口，开口处安装有焦点在光源灯的光源凸透镜。光源凸透镜的作用是将处在焦点的光源灯发出的光线，通过光源凸透镜折射成平行光束通过比色管，以满足分光光度计的朗伯比尔定律。每个光源通道在靠光源罐外侧、在同一个圆周上都加工有一个垂直贯穿光源通道的滤光片槽。滤光片槽能够竖直放置不同单色波长的滤光片，并保障滤光片的片平面垂直光源通道的轴线。光源罐以光源通道的数量分成不同规格，光源通道数量与离心罐有相同检测样品匣数量的是同一规格；即同一规格的光源罐和离心罐其光源通道和检测样品匣的数量一致，编号一一对应。在光源通道垂直分隔离心室和光源室的竖密封隔板的位置上，安装有一个水平、与光源通道同轴的、贯穿竖密封隔板的全内反射通光管，参见附图15。全内反射通光管在光源室的一端面与光源通道的光源凸透镜贴近，在离心室另外一端面与离心罐外侧的比色管贴近。离心罐上的所有比色管和光源罐上的所有光源通道，都保障在与全内反射通光管在同一条水平的同轴线上。参见附图16。

13、所述光源棒呈一个圆棒型，一个端面安装了一个光源灯，另一端面是光源棒基座，加工有光源棒导电锥；光源棒基座能够通过基座端面加工的卡槽，方便将光源棒导电锥插入光源室的光源室密封盖的底面中心的固定卡槽中，联通导电并将光源棒固定在光源室密封盖下面。光源室密封盖盖好时，光源棒能够保持垂直光源室密封盖倒置于光源腔内；光源室密封盖通过光源棒导电锥的连结电线，与电器室中电器相接通。光源棒导电锥的作用，是保障光源灯的供电通路，同时有方便更换光源棒和光源灯，光源棒上可以安装不同型号的led灯，或卤素灯，参看附图13。在围绕光源灯一侧180°旁边安装有一个焦点在光源灯上的光源灯凹面镜；光源灯正对光源通道在一条水平线上。这样设计是将光源灯散射出来的光线反射至光源灯，增强光强，提高光源管的利用率。

14、作为优选的技术方案，所述每个检测样品匣的比色管的长度统一一致，比色管两端一头是相互平行，垂直于水平管身的石英玻璃；所述安装固定光源棒的光源室密封盖盖好后，光源棒的光源灯的中心与光源通道、全内反射通光管、比色管的轴心线都在同一条水平线上；所述安装检测棒的检测密封盖盖好后，光敏二极管的中心同样在同一条水平线上，即光源灯的中心和光敏二极管的中心相互对准在一条直线上，形成一条检测光路。即本发明的每一条检测光路是从光源腔的光源灯开始，通过光源通道、全内反射通光管、比色管，到感光腔的光敏二极管结束。所述本发明的长方体形状或椭圆柱体形状，或圆柱体形状的机体最大边长、或长轴、或直径尺寸小于300mm。

15、作为优选的技术方案，所述离心罐和光源罐能够同时更换，改变检测光路数量、或检测单色光、或检测光路数量和检测单色光；所述光源是型号规格一致的复合日光型led灯、或型号规格一致的复合日光型卤素灯；所述光源通道和全内反射通光管的内壁加工有反光的镜面涂层或全反光膜。此设计是为了保证光源发出的光，一直到光敏二极管的整个光路中减少散射光；同时，在各个光路过程中的光强度，除在比色管检测吸收外，光的自然衰减尽量少，并且衰减一致。

16、作为优选的技术方案，所述微型三通电磁阀用电磁阀固定螺帽固定在离心罐盖上，微型三通电磁阀拆卸清洗或更换；离心罐盖有盖内长气路的和盖内短气路的2种离心罐盖。参见附图18、附图20、附图21。所述多通路液面感光报警器能够监控所有检测样品匣的加液槽。所述离心室通气管是一个避免光线射入的直角管。

17、作为优选的技术方案，所述离心罐盖的内部还加工安装有电磁阀电池和蓝牙控制器，能够保障多通路液面感光报警器和微型三通电磁阀受离心和检测触摸屏的系统控制，和不需要有线供电的独立工作。所述实验步骤能够根据实验需要，跳过离心步骤，或跳过检测步骤，检测完的试剂收集后，能够再次用不同的过滤网离心过滤检测，或检测完的试剂收集后，再次与另外试剂反应，离心、检测。本发明方法适合光度方的其它分析，如浊度法分析等，不局限于分光光度法分析。

18、本发明的有益效果：

19、本发明使用的光度计具有多通道、模块化、便携小型化、低成本的特点。发明方法一次可同时检测6个或8个样品，提高检测的效率，降低检测的成本，实现随时随地的检测。

20、（1）本发明解决了生物实验，小剂量检测实验批次多难题，具有试剂、样品用量少，实验实用性强，能够满足实验的灵活多变的要求。例如：能够满足野外水质的样本的过滤直接分析；全血样本的离心过滤分析等众多实验需求。

21、（2）解决了生物试剂的安全操作，需要全自动清洗的难题，满足安全可靠的生物实验需求。

22、（3）解决了现场水质重金属离子及其它可溶性污染物检测的分光光度计小型化便携的难题，仪器体积小，便于携带，操作简单。因此，本发明实用范围广，使用方便，操作简单。