CN203616170U - 一种快速取样的取样头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种取样头，特别是涉及一种快速取样的取样头，其包括的毛细管由相连通的内径等径管体和内径变径管体组成；所述内径等径管体的一端设置有液体入口，所述内径变径管体的一端设置有液体出口；液体出口内径与液体入口内径的比例为0.3~0.8:1。本实用新型的取样头适用于生物、化学、医学领域的定量取样，具有使用方便，显著提高取样速率的优点。

Description

一种快速取样的取样头

技术领域

本实用新型涉及一种取样头，特别是涉及一种快速取样的取样头，其适用于生物、化学、医学领域的定量取样。 

背景技术

毛细管在比浊试验的采样过程中有着广泛的应用，其一般用于微量或小量样本的取样。现有的毛细管一般为玻璃毛细管，其成本较高，且经使用丢弃后造成的浪费较大。已经开发出了注塑一体式的毛细管，其与玻璃毛细管相比可大大的降低成本，但是与玻璃毛细管相同的是，其为内径微小且均一的管状结构。二者的内径通常为0.2~2mm，保证了可以通过毛细管的虹吸作用自动吸入液体。 

由柏努利（Bernoulli）定律可知，即公式（1）。 

公式（1） 

式中p为流体的压强；

ρ为流体的密度；

v为流体速度；

h为铅垂高度；

g为重力加速度；

c为常量。

上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能ρgh和动能(1/2)*ρv²，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大。所以随着液体在毛细管中上升高度的增加，重力势能增大，速度会随之减小，压强进一步增大。液体在上升到毛细管总高度的80%左右时会速度变缓慢，余下20%左右的高度上升时间大约会是前期的10倍以上。 

因此，现有的毛细管取样时间较长甚至无法吸入液体至顶端，从而达不到定量的目的。但是在一些试验中，尤其是需采集的样品为血样，若取样时间较长，伤口凝血后需要再次刺破取血，会给受试者造成一定的身体负担。因此，需要开发出一种能够提高取样速度的毛细管。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种方便使用的，可实现快速取样的取样头。 

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

本实用新型的取样头包括毛细管，所述毛细管由内径变径管体构成，所述内径变径管体的一端设置有液体入口，所述内径变径管体的另一端设置有液体出口，所述毛细管的液体出口内径与液体入口内径的比例为0.3~0.8:1；

或者所述毛细管由相连通的内径等径管体和内径变径管体组成，所述内径等径管体的一端设置有液体入口，所述内径变径管体的一端设置有液体出口，

所述毛细管的液体出口内径与液体入口内径的比例为0.3~0.8:1。

进一步的，本实用新型所述内径等径管体与内径变径管体的长度比例为0～90：1。 

进一步的，本实用新型所述毛细管由相连通的内径等径管体和内径变径管体组成时，所述内径等径管体与内径变径管体的长度比例为5~20:1。 

进一步的，本实用新型所述毛细管由相连通的内径等径管体和内径变径管体组成时，所述液体入口内径与所述内径变径管体的长度的比例为0.5~2.0:1。 

进一步的，本实用新型所述毛细管由相连通的内径等径管体和内径变径管体组成时，所述液体入口内径与所述内径变径管体的长度的比例为 0.7~1.0:1。 

进一步的，本实用新型所述毛细管的长度为5～15mm。 

进一步的，本实用新型还包括用于固定毛细管的支架；所述支架上固定有1~2个毛细管。 

进一步的，本实用新型还包括固定于支架后端的固定柱。 

本实用新型的毛细管是指内径小，可以使液体在其内侧克服地心引力而上升或下降的细管，通常为内径0.2~2mm的细管。本实用新型的毛细管可以是定量毛细管也可以是普通毛细管。 

本实用新型所述内径等径管体与内径变径管体比例为0～90：1 ，当内径等径管体与内径变径管体的比例为0:1时，为没有内径等径管体，均匀变径的毛细管。但是设置内径等径管体可以在达到同样的取样速率时缩短取样头的长度。 

本实用新型所述的支架上固定有1~2个毛细管，固定方式可以为本领域技术人员采用的常规固定方式，如插接等，也可以是一体式注塑成型的方式。 

本实用新型所述的固定于支架后端的固定柱，固定柱与支架的固定方式可以为本领域技术人员采用的常规固定方式，如插接等，也可以是一体式注塑成型的方式。 

本实用新型采用上述技术方案所获得的积极效果为： 

本实用新型的定量毛细管的内径采用变尺寸设计，出口内径小于入口内径，加快了液体样本进入毛细管的速率，根据伯努利方程，公式（2）；管道内有一稳定流动的流体，在管道不同截面处的竖直开口细管内的液柱的高度不同，表明在稳定流动的液体中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。

p+（pv²/2）=常量   公式（2） 

式中p为流体的压强

ρ为流体的密度；

v为流体速度；

根据吸附原动力公式（3）可知毛细管内液体的流速与毛细管的内径（d）及吸入液体的高度(H)有关，在毛细管的高度一定时，缩小毛细管的内径可以提高流体的流速，进一步减小流体的压强。

V =√[(2gH)/(1+ζ+λL/d)]       公式（3） 

式中√为根号；

V为虹吸管断面平均流速；

g为重力加速度；

H为毛细管的作用水头，即毛细管进口端水面与出口端水面的高差；

ζ为毛细管的局部阻力系数；

λ为毛细管的沿程阻力系数；

d为毛细管的内径。

本实用新型的液体出口内径与液体入口内径的比例为0.3~0.8:1，缩小液体出口内径，可以提高内部空气流动速度，降低内部压力，从而有效提高取样头内液体在最后20%的上升速度；同时因为缩小了取样头内径，又有效提高了虹吸流速。 

本实用新型的内径由互通的内径等径管体和内径变径管体衔接组成；所述内径等径管体与内径变径管体的长度比例为0～90：1；当取样速度一定时，设置内径等径管体可以缩小毛细管的长度。 

本实用新型的结构特别适用于长度为5~15mm的毛细管。 

本实用新型的支架可以方便使用时握持毛细管。 

本实用新型的固定柱用于在需要时将本实用新型插接入定量加注器上使用。 

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图； 

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的剖视示意图；

图4为本实用新型实施例3的结构示意图；

在附图中，1毛细管、1-1液体出口、1-2液体入口、1-3内径等径管体、1-4内径变径管体、2支架、3固定柱。

具体实施方式

本实用新型的定量毛细管1内径的横截面一般的为圆形，如本领域技术人员所公知的，定量毛细管内径横截面的形状不会影响其使用的效果。 

可以选择的，本实用新型可以单独使用，也可以与定量加注器配合使用，其中的定量加注器包括但不限于市售的定量加注器或专利CN202204706U所公开的加注器部分（不含毛细管的部分）。 

本实用新型的支架可以方便使用时握持毛细管。本实用新型的固定柱用于在需要时将本实用新型插接入定量加注器上使用。 

本实用新型可以进一步通过固定柱3插接入定量加注器上使用，对于固定柱数量的选择，是1个还是多个均不会影响其插接的功能本身，而根据具体插接工艺的需要，选择固定柱的形状和数量是本领域技术人员可以根据公知常识判断并选择的。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

实施例1 

如图1所示，本实施例所述的毛细管1由相连通的内径等径管体1-3和内径变径管体1-4衔接组成；所述内径等径管体1-3的一端设置有液体入口1-2，所述内径变径管体1-4的一端设置有液体出口1-1；所述液体出口1-1内径（D1）与液体入口1-2 内径（D2）的比例为0.5:1；所述内径等径管体1-3的长度（L2）与内径变径管体1-4的长度（L1）的 比例为20：1；所述液体入口(1-2)内径（D2）与所述内径变径管体的长度（L1）的比例为1:1；毛细管长度为10mm。

该毛细管的技术效果为：可以大幅度提高采样速度，与所采集样品的流动性相关，可以提高采样速率5~20倍。 

实施例2 

如图2和图3所示，本实施例包括支架2、固定于支架前端的毛细管1以及固定于支架2后端的固定柱3。

所述的毛细管1由相连通的内径等径管体1-3和内径变径管体1-4衔接组成；所述内径等径管体1-3的一端设置有液体入口1-2，所述内径变径管体1-4的另一端设置有液体出口1-1；所述液体出口1-1内径（D1）与液体入口1-2 内径（D2）的比例为0.3:1；所述内径等径管体1-3的长度（L2）与内径变径管体1-4的长度（L1）的 比例为30：1；所述液体入口(1-2)内径（D2）与所述内径变径管体的长度（L1）的比例为1.2:1；毛细管长度为15mm。 

该毛细管的技术效果为：可以大幅度提高采样速度，与所采集样品的流动性相关，可以提高采样速率5~20倍。 

实施例3 

如图4所示，本实施例所述的毛细管1由内径变径管体1-4构成，所述内径变径管体1-4的一端设置有液体入口1-2，所述内径变径管体1-4的另一端设置有液体出口1-1，所述毛细管1的液体出口1-1内径与液体入口1-2内径的比例为0.7:1；所述液体入口1-2内径（D2）与所述内径变径管体的长度（L1）的比例为0.5:1；毛细管长度为5mm。

该毛细管的技术效果为：可以大幅度提高采样速度，与所采集样品的流动性相关，可以提高采样速率5~20倍。 

实施例4~9 

实施例4~9与实施例1和2的区别仅在于毛细管的内径和形状，其个参数如表1所示。

对比例1~4 

对比例1~4与实施例1和2的区别仅在于毛细管的内径和形状，如对比例1为内径均一的毛细管，对比例2的毛细管的出口内径仅为入口内径的0.2的毛细管，各对比例的参数如表1所示。

各实施例与对比例的比较如表1所示。并通过各实施例及对比例的采样头采集水的时长比较其采样速率。 

表1 实施例1~9及对比例的实验数据

 

由表1的试验数据可知，在相同取样介质（水）下，通过改变毛细管的内部管径构造，可以改变取样的时间。如实施例2所示，当液体出口内径（D1）与液体入口内径（D2）的比例为0.3:1时，尽管其毛细管长度是对比例1毛细管长度的1.5倍，但是仍明显缩短了取样时间，说明取样速度显著增大。如实施例4所示，当液体出口内径（D1）与液体入口内径（D2）的比例为0.8:1时，尽管毛细管长度比对比例1的毛细管长度略短，但是取样时间仅为对比例1的1/4，取样速率显著增大。如其他实施例所示，当液体出口内径（D1）与液体入口内径（D2）的比例为0.3~0.8:1时，均具有显著增大取样速率的作用。尤其是实施例6和实施例7，当液体出口内径（D1）与液体入口内径（D2）的比例为0.5~0.6:1时，尽管毛细管长度是对比例1毛细管长度的约1.5倍，但是取样时间非常显著的减少。

并且，内径等径管体的长度（L2）与内径变径管体的长度（L1）的比例，以及液体入口1-2 内径（D2）与内径变径管体的长度（L1）的比例，与上述液体出口内径（D1）与液体入口内径（D2）的比例具有协同作用，表现在实施例6与实施例9的作用上，二者的液体出口内径（D1）与液体入口内径（D2）的比例均为0.6:1，实施例6的协同作用比实施例9明显；如表1中所示的数据，当内径等径管体的长度（L2）与内径变径管体的长度（L1）的比例为5~20:1时，液体入口1-2 内径（D2）与内径变径管体的长度（L1）的比例为0.7~1.0:1时，其协同作用更明显。这一结论可以被对比例2及对比例4进一步证实。 

再者液体出口内径（D1）与液体入口内径（D2）的比例为影响毛细管采样速度的主要因素，如对比例3所示，尽管其他变量，即L2/L1与D2/L1的值符合要求，但D1/D2的值为0.9，此时对毛细管采样速度的影响较小，不能达到本实用新型所期待的显著效果。 

Claims (10)

1.一种快速取样的取样头，其特征在于其包括毛细管（1），

所述毛细管（1）由内径变径管体（1-4）构成，所述内径变径管体（1-4）的一端设置有液体入口(1-2)，所述内径变径管体（1-4）的另一端设置有液体出口（1-1），所述毛细管（1）的液体出口（1-1）内径与液体入口(1-2) 内径的比例为0.3~0.8:1；

或者所述毛细管（1）由相连通的内径等径管体（1-3）和内径变径管体（1-4）组成，所述内径等径管体（1-3）的一端设置有液体入口(1-2)，所述内径变径管体（1-4）的一端设置有液体出口（1-1），所述毛细管（1）的液体出口（1-1）内径与液体入口(1-2) 内径的比例为0.3~0.8:1。

2.根据权利要求1所述的快速取样的取样头，其特征在于所述内径等径管体（1-3）与内径变径管体（1-4）的长度比例为0～90：1。

3.根据权利要求2所述的快速取样的取样头，其特征在于当所述毛细管（1）由相连通的内径等径管体（1-3）和内径变径管体（1-4）组成时，所述内径等径管体（1-3）与内径变径管体（1-4）的长度比例为5~20:1。

4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的快速取样的取样头，其特征在于当所述毛细管（1）由相连通的内径等径管体（1-3）和内径变径管体（1-4）组成时，所述液体入口(1-2)内径与所述内径变径管体（1-4）的长度的比例为0.5~2.0:1。

5.根据权利要求4的所述的快速取样的取样头，其特征在于当所述毛细管（1）由相连通的内径等径管体（1-3）和内径变径管体（1-4）组成时，所述液体入口(1-2)内径与所述内径变径管体（1-4）的长度的比例为 0.7~1.0:1。

6.根据权利要求1~3的任意一项所述的快速取样的取样头，其特征在于所述毛细管（1）的长度为5～15mm。

7.根据权利要求4所述的快速取样的取样头，其特征在于所述毛细管（1）的长度为5～15mm。

8.根据权利要求5所述的快速取样的取样头，其特征在于所述毛细管（1）的长度为5～15mm。

9.根据权利要求1~3的任意一项所述的快速取样的取样头，其特征在于其还包括用于固定毛细管（1）的支架（2）；所述支架（2）上固定有1~2个毛细管（1）。

10.根据权利要求9所述的快速取样的取样头，其特征在于其还包括固定于支架（2）后端的固定柱（3）。

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