CN111433611A - 由旋转平台实现的多种重金属的定性分析和定量分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种重金属的定性分析和定量分析装置，更具体地，涉及一种由旋转平台实现的重金属的定性分析和定量分析装置。

Description

由旋转平台实现的多种重金属的定性分析和定量分析装置
技术领域
本申请要求于2018年8月30日提交的韩国专利申请第10-2018-0102651号和于2019年7月10日提交的韩国专利申请第10-2019-0082963号的优先权权益，其全部公开内容通过引用合并于本文中。
本发明涉及一种用于定性分析和定量分析多种重金属的旋转平台装置，更具体地，涉及一种旋转盘形式的定性分析和定量分析重金属样品的装置。
背景技术
通常，最常见的重金属检测方法是光谱分析，例如电感耦合等离子体质谱法或原子吸收和发射分光光度计。基于质谱的重金属检测方法具有准确性和高检测极限，但是它们需要昂贵且熟练的分析技术，从而难以在现场快速、简单地进行重金属分析。
发明内容
技术问题
为了替代昂贵的基于质谱的重金属分析装置，有必要开发一种经济且便宜的基于显色的重金属分析系统，并且开发一种可以方便地在现场使用的紧凑型分析系统。另外，需要开发一种系统，该系统能够对重金属执行定量分析和定性分析，同时能够通过同时检测多种重金属来减少分析时间。
技术方案
根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置可以包括：
主注入部，主注入部位于旋转平台的旋转轴附近，并通过主注入部注入包含重金属的流体样品；
pH调节部，pH调节部用于调节注入的样品的pH；
检测部，检测部涂覆有能够通过使pH调节后的样品扩散而与样品中的重金属发生显色反应的螯合剂；以及
标尺，标尺用于测量显色反应的扩散距离，
其中，通过控制装置的旋转，样品可以通过pH调节部从主注入部移动到检测部，并且
其中，通过检测部中的重金属的显色反应，可以进行定量分析，并且通过测定显色反应的扩散距离，可以进行定性分析。
有益效果
根据本发明的一个实施例的定性分析和定量分析装置，可以通过对流体的自动控制以及通过调节旋转力和毛细作用力来提高重金属的检测极限。可以通过对旋转力的控制，来提高重金属离子的检测极限。也就是说，可以通过对旋转的控制来调节离心力和毛细作用力以调节显色反应时间和显色面积，从而提高检测极限。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置，可以在单个装置中进行多种重金属的定性分析和定量分析。根据本发明，可以实现多种重金属的经济和快速的定性/定量分析。与常规的昂贵的基于光谱或基于质谱的重金属检测装置相比，它更经济并且可以减少分析所需的时间。另外，用于定性分析的结构和用于定量分析的结构被集成到一个小型装置中，从而可以快速方便地应用于需要对重金属进行定性/定量分析的领域。
另外，由于在一个装置中将诸如pH调节部、检测部等的各个组件图案化，因此容易制造定性分析和定量分析装置。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置，通过设置空气流通通道，当流体样品在检测部中扩散时，可以防止检测部的湿气凝结，从而显色可以容易地被识别并且可以使分析误差最小化，并且当流体样品在检测部中扩散时，可以使流体样品更均匀地移动，从而可以使涂覆在检测部上的螯合剂与样品的重金属之间更均匀地发生显色反应。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置。
图2a至图2d示出图1的定性分析和定量分析装置的旋转平台的各个层。
图3示出图1的定性分析和定量分析装置的旋转平台的驱动过程。
图4示出当样品在图1的定性分析和定量分析装置的旋转平台上扩散时发生显色反应的情况的照片。
图5a至图5e示出根据重金属浓度的显色的扩散距离的校准曲线。
图6示出定性分析和定量分析系统，图1的定性分析和定量分析装置可以安装在该定性分析和定量分析系统中并旋转。
具体实施方式
根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置可以包括：
主注入部，主注入部位于旋转平台的旋转轴附近，并通过主注入部注入包含重金属的流体样品；
pH调节部，pH调节部用于调节注入的样品的pH；
检测部，检测部涂覆有能够通过使pH调节后的样品扩散而与样品中的重金属发生显色反应的螯合剂；以及
标尺，标尺用于测量显色反应的扩散距离，
其中，通过所述装置的旋转，样品通过pH调节部从主注入部移动到检测部，并且
其中，通过检测部中的重金属的显色反应实现定量分析，并且通过测定显色反应的扩散距离实现定性分析。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，pH调节部可以填充有微珠，并且微珠的表面可以涂覆有盐，从而注入通道中的样品能够被调节为具有期望的pH。
另外，根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置还可以包括将pH调节部和检测部连接的储存区域，其中，检测部的一端可以容纳在储存区域中。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，pH调节部、检测部和标尺可以设置为多个，并且pH调节部、检测部和标尺中的每一者可以径向对称地设置在旋转平台上。
另外，根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置还可以包括：主通道部，主通道部与主注入部的一端连接；以及多个样品分配通道，多个样品分配通道连接到主通道部，其中，每个样品分配通道可以具有从主通道部径向对称地延伸的形状。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，主注入部可以包括用于在分配到每个样品分配通道之前存储注入的样品的样品储存器，并且样品储存器和主通道部耦接的形状可以为螺旋形。
另外，根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置还可以包括多个开/关阀，每个开/关阀设置在每个样品分配通道和每个pH调节部之间，并且开/关阀可以通过旋转平台的旋转力打开，以使容纳在样品分配通道中的样品可以通过pH调节部。
另外，根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置还可以包括多个空气流通通道，每个空气流通通道将各个储存区域与一个检测部的另一端连接，并且空气流通通道可以增加检测部中流体样品的蒸发速率，并防止湿气在检测部中凝结。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，旋转平台可以包括：
顶层，顶层包括主注入部、主通道部、样品分配通道、开/关阀、pH调节部和储存区域；
中间层，中间层包括空气流通通道和储存区域，并且具有对应于检测部的部分敞开的形状；以及
底层，底层包括储存区域和标尺，并且具有供检测部插入的空间。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，样品在通过填充于pH调节部中的微珠时可以被调节为具有最适于使样品中所含的重金属与螯合剂发生反应的pH。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，样品中所含的重金属可以为Fe2+、Ni2+、Cu2+、Cr6+、Hg2+、As2+、Zn2+、Mn2+、Cd2+、Pb2+、Co2+或Ag+。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，预先施加在检测部上的螯合剂可以包括红菲咯啉(Bphen)、二甲基乙二肟(DMG)、二硫代草酰胺(DTO)、二苯卡巴肼(DPC)、双硫腙(DTZ)、铬黑T(EBT)或1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，可以通过以下方式控制装置的旋转：
使装置第一次旋转然后停止旋转，以使注入到主注入部中的样品移动到样品分配通道，
使装置第二次旋转，以使移动到样品分配通道的样品通过pH调节部移动到储存区域；并且
使装置停止旋转，以使移动到储存区域的样品扩散到检测部中。
另外，在根据本发明的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置中，第一次旋转和第二次旋转可以分别以1000RPM进行30秒。
实施方式
在下文中，将详细描述根据本发明的一个实施例的用于对多种重金属进行定性分析和定量分析的旋转平台装置(以下称为“定性分析和定量分析装置”)。本发明包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图示出了本发明的实施例，并且不旨在限制本发明的技术范围。
另外，无论标记如何，相同或相应的组件将由相同的附图标记表示，并且将省略其冗余描述。为了便于说明，可能会放大或缩小每个所示组件的大小和形状。
图1示出根据本发明的一个实施例的定性分析和定量分析装置1。图2a至图2d示出图1的定性分析和定量分析装置1的旋转平台2的各个层。
参照图1，定性分析和定量分析装置1在旋转平台2上实现。旋转平台2可以为例如圆盘型，例如，其大小在一个实施例中可以为直径为14cm至16cm，而在另一个实施例中，直径可以小于25cm。参照图2a至图2d，旋转平台2由顶层2a(见图2a)、中间层2b(见图2b)、底层(见图2c)组成。
定性分析和定量分析装置1包括主注入部10、主通道部20、样品分配通道30、开/关阀40、pH调节部50、储存区域60、检测部70、标尺80和空气流通通道90。
主注入部10设置在旋转轴3的附近，并且主注入部10、主通道部20、样品分配通道30、开/关阀40、pH调节部50和储存区域60按此顺序在从旋转轴3到旋转平台2的边缘的方向上布置。
样品分配通道30、开/关阀40、pH调节部50、储存区域60、检测部70、标尺80和空气流通通道90可以分别设置为多个。另外，成对的样品分配通道30、开/关阀40、pH调节部50、储存区域60、检测部70、标尺80和空气流通通道90可以围绕旋转轴3径向设置。
更具体地，顶层2a包括主注入部10、主通道部20、样品分配通道30、开/关阀40、pH调节部50和储存区域60。另外，可以通过使用微铣削的图案化工艺来制造顶层2a的各组件。顶层2a上放置有检测部70的部分可以进行各种修改和改变，例如顶层2a的下表面可以具有凹部以匹配检测部70的形状，以使检测部70可以插入该凹部中。另外，凹部的高度可以根据实际实施本发明的环境进行各种修改和改变。
中间层2b具有使对应于检测部70的部分敞开的形状，并且包括空气流通通道90和储存区域60。储存区域60和空气流通通道90可以通过使用微铣削的图案化工艺来制造。
底层2c包括储存区域60、可以供检测部70插入的空间70a以及图案化的标尺80。检测部70插入并位于底层2c上。另一方面，顶层2a和中间层2b由透明材料制成，从而可以确认底层2c中的标尺和样品在检测部70中的扩散程度。然而，本发明不限于上述情况，并且可以进行各种修改和改变，例如标尺80可以在顶层2a上图案化。
主注入部10包括开口10a，包含重金属的流体样品被注入到开口10a中。它还包括样品储存器10b，用于在所注入的样品分配到每个样品分配通道30之前存储所注入的样品。待注入到主注入部10中的样品量可以为例如700μL。样品储存器10b可以具有围绕旋转轴3的形状。主通道部20与样品储存器10b的一端连接。主通道部20也可以具有围绕旋转轴3的形状。样品储存器10b和主通道部20耦接的形状可以为螺旋形状。
主通道部20连接到多个样品分配通道30。每个样品分配通道30从主通道部20径向延伸，并且从主通道部20延伸的多个样品分配通道30具有等分结构。当定性分析和定量分析装置1第一次旋转时，根据每个样品分配通道30的体积分配主通道部20中的样品(见图3)。也就是说，注入到一个主注入部中的样品通过主通道部被分配到多个样品分配通道中。
开/关阀40设置在样品分配通道30与pH调节部50之间。开/关阀40可以是例如毛细管阀，并且还可以包括通气孔40a。当定性分析和定量分析装置1第二次旋转时，通过旋转力打开开/关阀40，以使包含在样品分配通道30中的样品穿过pH调节部50。
样品在穿过pH调节部50时可以具有调节后的pH。在一个实施例中，pH调节部50可以填充有微珠，微珠涂覆有可以调节样品pH的试剂。也就是说，pH调节部50可以包括微珠以调节所注入的样品的pH。微珠的表面涂覆有盐，以使所注入的样品在穿过pH调节部50时可以被调节为具有pH为0和14之间的期望pH。另外，通过在pH调节部50中设置微珠，样品中的悬浮物可以被微珠过滤。
更具体地，例如，填充在pH调节部50中的微珠可以具有使重金属与螯合剂之间的反应容易发生的pH，以使样品在穿过pH调节部50时被调节为具有使样品中的重金属与检测部70中所含的螯合剂发生反应的pH。因此，穿过pH调节部50的样品可以具有与填充在pH调节部50中的微珠的pH相同的pH。
将微珠在缓冲溶液中温育以调节为具有期望的pH，然后在50℃和N2气氛中使溶剂成分挥发以获得具有各期望pH的微珠。例如，可以制备包含表1中的试剂的缓冲溶液。更具体地，可以通过根据以下亨德森-哈塞尔巴尔赫方程调节共轭碱与酸的比率来制备具有期望pH的缓冲溶液。
Figure BDA0002514146350000071
Figure BDA0002514146350000072
Figure BDA0002514146350000073
其中，Ka为酸离解常数，[HA]为酸的浓度，[A-]为共轭碱的浓度，[H+]为氢离子的浓度。
换句话说，可以通过弱酸/强酸、酸/碱、酸/共轭碱、弱碱/强碱或盐/碱的试剂组合来制备具有大于pH 0且小于pH 14或从pH 1至pH 13的缓冲溶液。通常，酸/碱试剂组合及其相应的组成比可以用于制备pH值变化的缓冲溶液。但是，例如，弱酸/强酸试剂组合可以主要用于制备pH 2至pH 4的酸性缓冲溶液，弱碱/强碱试剂组合可以主要用于制备pH 9至pH11的碱性缓冲溶液。
另外，微珠是二氧化硅基材料，并且pH缓冲溶液中物质的所有成分都可以吸附到微珠上。此时，根据各pH缓冲液中除溶剂成分以外的物质的所有成分的组成比(例如，下表1的物质的组成比)，来确定微珠的pH。当中性样品穿过如上所述制备的微珠时，吸附在微珠上的盐被洗脱以改变样品的pH，从而控制具有期望pH的样品。
[表1]
用于制备pH缓冲液的试剂的示例
盐酸/氯化钾
甘氨酸/盐酸
邻苯二甲酸氢钾/盐酸
柠檬酸/柠檬酸钠
醋酸钠/醋酸
邻苯二甲酸氢钾/氢氧化钠
邻苯二甲酸氢二钠/正磷酸二氢钠
邻苯二甲酸氢二钾/正磷酸二氢钾
正磷酸二氢钾/氢氧化钠
巴比妥钠/盐酸
三羟甲基氨基甲烷/盐酸
四硼酸钠/盐酸
甘氨酸/氢氧化钠
碳酸钠/碳酸氢钠
四硼酸钠/氢氧化钠
碳酸氢钠/氢氧化钠
正磷酸氢钠/氢氧化钠
氯化钾/氢氧化钠
在表1中，在邻苯二甲酸氢钾/盐酸的情况下，邻苯二甲酸氢钾用作弱酸，而盐酸用作强酸。氢离子和来自邻苯二甲酸氢钾的共轭碱的浓度由强酸(即待添加的盐酸)的量确定，从而调节pH。在如上所述的制造工艺中，微珠在其表面上被盐充分地涂覆，但是微珠可以由具有Si-OH基团的二氧化硅基材料制成，使得当样品穿过pH调节部50时，涂覆在微珠上的盐可以被充分洗脱到样品中。另外，只要pH缓冲液中的材料的所有成分都能被充分吸附，微珠100可以是任意一种，但是微珠100可以具有光滑的表面或多孔结构。在多孔结构的情况下，大的表面积有助于控制大体积样品的pH。另外，微珠100的直径例如可以为150μm至210μm。另外，微珠100可以以例如几十毫克至几百毫克的量填充在pH调节部50中。
待注入定性分析和定量分析装置1中的样品可以是中性的，例如具有6.8至7.9的pH值。
如上所述，当定性分析和定量分析装置1第二次旋转时，样品穿过pH调节部50并移动到设置在旋转平台2的边缘处的储存区域60(见图3)。此时，检测部70没有显色，而是由于旋转所产生的离心力而保留(即，被捕获)在储存区域60中。
当定性分析和定量分析装置1停止旋转时，移动到储存区域60的样品在检测部70上扩散(参照图3)。检测部70的一端连接到储存区域60，并且容纳在储存区域60中的样品被调节为具有使样品中的重金属与检测部70中所含的螯合剂容易发生反应的pH。此时，检测部70的一端容纳在储存区域60中，并且样品被注入到旋转平台2的顶层2a上所放置的pH调节部50中，穿过整个顶层2a、中间层2b和底层2c上形成的储存区域60，并移动至插入到旋转平台2的底层2c中的检测部70的另一端，即，流体样品被向下注入。因此，流体样品可以在检测部70中更均匀地扩散。
图4示出使用图1的定性分析和定量分析装置1对12种重金属(100ppm)同时进行定性分析的示例。可以使用由检测部70中的显色反应产生的颜色对样品中所含的重金属进行定性分析。例如，可以目视观察显色反应的颜色以识别流体样品中所含的重金属。
检测部70涂覆有与样品中的重金属反应的螯合剂。重金属与螯合剂之间的反应描述于表2中。
[表2]
Figure BDA0002514146350000091
Figure BDA0002514146350000101
在上述表2中，Bphen是红菲咯啉的缩写，DMG是二甲基乙二肟的缩写，DTO是二硫代草酰胺的缩写，DPC是二苯卡巴肼的缩写，DTZ是双硫腙的缩写，EBT是铬黑T的缩写，并且PAN是1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚的缩写。检测部70由多孔亲水材料(例如，纸、硝基纤维素、棉或二氧化硅基溶胶-凝胶基质，优选纸)制成。另外，可以使用标尺80定量地分析包含重金属的流体样品在检测部70上的扩散程度。参照图4的例子，可以看出包含重金属的流体样品在多个检测部70上的扩散程度不同。
标尺80在检测部70的附近布置成与检测部70平行。例如，标尺80可以以毫米(mm)为刻度。或者，除了诸如mm的长度单位之外，标尺80还可以以诸如ppm、ppb等浓度单位为刻度。当标尺80以浓度单位为刻度时，它可以用通过将重金属的扩散长度代入校准曲线所得到的浓度单位来表示。作为参考，在图5a至图5e中通过示例示出了Co2+、Zn2+、Hg2+、Fe2+和Ni2 +的校准曲线。可以通过用标尺80测量在检测部70上的扩散程度，然后将其代入相应的重金属离子的校准曲线中，以获得与校准曲线的y轴上的扩展程度相对应的x轴上的浓度来进行定量分析。
另外，定性分析和定量分析装置1包括空气流通通道90。空气流通通道90将储存区域60与检测部70的另一端连接。空气流通通道90的引入允许样品驱赶已经填充在通道(即，样品分配通道30、pH调节部50、储存区域60等)中的空气，从而促进了流体样品的迁移。另外，它在增加检测部70中的流体样品的蒸发速率的同时，防止了在检测部70中的湿气凝结现象。同时，在离心力的作用下，储存区域60中的样品移动到检测部70，但没有移动到空气流通通道90。另外，为了对可能的移动作准备，通过在将储存区域60和空气流通通道90连接的点处开厚度约为1mm、直径约为0.8mm的孔来形成使用气压的毛细管阀。由此，可以防止从储存区域60向空气流通通道90的迁移。
再次参照图3，根据本发明的定性分析和定量分析装置1，可以控制定性分析和定量分析装置1的旋转，使得包含重金属的流体样品可以从主注入部10移动到通道部20、样品分配通道30、pH调节部50、储存区域60和检测部70。例如，当将包含重金属的流体样品注入到主注入部10中，然后以1000RPM使定性分析和定量分析装置1第一次旋转30秒时，包含重金属的流体样品从主注入部10穿过主通道部20移动到每个样品分配通道30。停止后，当再次以1000RPM使定性分析和定量分析装置1第二次旋转30秒时，通过旋转力打开开/关阀40，以使样品分配通道30中的样品穿过pH调节部50移动到储存区域60。此时，样品在穿过pH调节部50时被调节为具有填充在pH调节部50中的微珠的pH。当定性分析和定量分析装置1停止旋转时，包含重金属的流体样品通过毛细作用力从储存区域60扩散到检测部70上。
图6示出定性分析和定量分析系统100，定性分析和定量分析装置1可以安装在其中并旋转。
微珠的实验例
表3示出pH7.7的样品穿过填充有微珠的腔室之后样品的pH变化。注入的样品的量为2ml，并且填充在腔室中的微珠的量为100mg。
表3中的pH值是用S220 SevenCompactTMpH/离子(梅特勒-托利多)测得的结果。
[表3]
Figure BDA0002514146350000111
Figure BDA0002514146350000121
图7是示出表3中的结果的曲线图。根据取决于制造温度的微珠的实验结果，可以看出，当微珠在50℃下制造时，样品穿过微珠后的pH与微珠的pH之间的pH偏差最小。随着微珠的pH增加，可以将使样品穿过微珠后的pH的相关性恒定的条件设定为最佳条件。参照表3的实验结果，生产微珠的最佳温度条件为50℃。在pH1和pH13的情况下，试剂在制造微珠的过程中会挥发，从而导致了pH的偏差。
综上所述，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置1，能够通过因定性分析和定量分析装置1旋转而产生的离心力使包含重金属的流体移动到检测部70，以利用显色反应进行定性分析。另外，可以通过在停止旋转时由纸的毛细作用力使流体扩散来在定性分析和定量分析装置1中用图案化的标尺80确认显色区域的长度，从而来进行定量分析。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置1，由于注入到一个主注入部10中的样品同时扩散到径向设置的多个检测部70，因此能够对多种重金属同时进行定性分析和定量分析。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置1，可以通过控制旋转力来提高重金属离子的检测极限。具体地，当通过毛细作用力使包含重金属的样品的扩散速率快于重金属与螯合剂在检测部上的反应速率时，包含重金属的样品在整个检测部上扩散，而没有与螯合剂充分进行显色反应。在重金属样品具有高浓度的情况下，随着显色的出现，检测没有问题，但是存在定量劣化的可能性。在重金属样品具有低浓度的情况下，由于它不能与检测部中的螯合剂充分反应，因此不会出现显色，从而导致检测灵敏度和检测极限降低。然而，根据本发明，由于离心力沿与毛细作用力相反的方向起作用，因此离心力被用于通过毛细作用力来控制溶液的扩散速度，从而可以在检测部上充分进行显色反应，以提高检测极限。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置1，能够实现经济且快速地对多种重金属进行定性/定量分析。与常规的昂贵的基于光谱或质谱的重金属检测装置相比，它更经济并且减少了分析所需的时间。另外，它可以快速方便地应用于需要对重金属进行定性/定量分析的领域。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置1，在样品扩散到检测部70中之前，样品在穿过填充于pH调节部50中的微珠时被调节为具有最适于使重金属与螯合剂之间在检测部70中发生反应的pH。
应当理解，在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下，本领域技术人员可以以其他特定形式来体现上述本发明的技术配置。因此，应当理解，上述实施例在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。另外，本发明的范围由所述的所附权利要求书而不是上面的详细描述来指示。另外，应该解释为，从权利要求书的含义和范围及其等同概念得出的所有改变或修改都包括在本发明的范围内。
工业实用性
根据本发明的一个实施例的定性分析和定量分析装置，可以通过对流体的自动控制以及通过调节旋转力和毛细作用力来提高重金属的检测极限。可以通过对旋转力的控制，来提高重金属离子的检测极限。也就是说，可以通过对旋转的控制来调节离心力和毛细作用力以调节显色反应时间和显色面积，从而提高检测极限。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置，可以在单个装置中进行多种重金属的定性分析和定量分析。根据本发明，可以实现多种重金属的经济和快速的定性/定量分析。与常规的昂贵的基于光谱或基于质谱的重金属检测装置相比，它更经济并且可以减少分析所需的时间。另外，用于定性分析的结构和用于定量分析的结构被集成到一个小型装置中，从而可以快速方便地应用于需要对重金属进行定性/定量分析的领域。
另外，由于在一个装置中将诸如pH调节部、检测部等的各个组件图案化，因此容易制造定性分析和定量分析装置。
另外，根据本发明的实施例的定性分析和定量分析装置，通过设置空气流通通道，当流体样品在检测部中扩散时，可以防止检测部的湿气凝结，从而显色可以容易地被识别并且可以使分析误差最小化，并且当流体样品在检测部中扩散时，可以使流体样品更均匀地移动，从而可以使涂覆在检测部上的螯合剂与样品的重金属之间更均匀地发生显色反应。

Claims (14)

1.一种用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，包括：
主注入部，所述主注入部位于旋转平台的旋转轴附近，并通过所述主注入部注入包含重金属的流体样品；
pH调节部，所述pH调节部用于调节注入的所述样品的pH；
检测部，所述检测部涂覆有能够通过使pH调节后的所述样品扩散而与所述样品中的重金属发生显色反应的螯合剂；以及
标尺，所述标尺用于测量所述显色反应的扩散距离，
其中，通过控制所述装置的旋转，所述样品通过所述pH调节部从所述主注入部移动到所述检测部，并且
其中，通过所述检测部中的所述重金属的所述显色反应实现所述定量分析，并且通过测定所述显色反应的所述扩散距离实现所述定性分析。
2.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，所述pH调节部填充有微珠，并且所述微珠的表面涂覆有盐，从而注入通道中的所述样品能够被调节为具有期望的pH。
3.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，还包括连接所述pH调节部和所述检测部的储存区域，其中，所述检测部的一端容纳在所述储存区域中。
4.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，所述pH调节部、所述检测部和所述标尺设置为多个，并且所述pH调节部、所述检测部和所述标尺中的每一者径向对称地设置在所述旋转平台上。
5.根据权利要求4所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，还包括：
主通道部，所述主通道部与所述主注入部的一端连接；以及
多个样品分配通道，所述多个样品分配通道连接到所述主通道部，
其中，每个所述样品分配通道具有从所述主通道部径向对称地延伸的形状。
6.根据权利要求5所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，所述主注入部包括用于在分配到每个所述样品分配通道之前存储注入的所述样品的样品储存器，并且所述样品储存器和所述主通道部耦接的形状为螺旋形。
7.根据权利要求6所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，还包括多个开/关阀，其中，
每个所述开/关阀设置在每个所述样品分配通道和每个所述pH调节部之间，并且
所述开/关阀通过所述旋转平台的旋转力打开，以使容纳在所述样品分配通道中的所述样品能够通过所述pH调节部。
8.根据权利要求7所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，还包括多个空气流通通道，其中，
每个所述空气流通通道将各个所述储存区域与一个所述检测部的另一端连接，并且
所述空气流通通道增加所述检测部中所述流体样品的蒸发速率，并防止湿气在所述检测部中凝结。
9.根据权利要求8所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，所述旋转平台包括：
顶层，所述顶层包括所述主注入部、所述主通道部、所述样品分配通道、所述开/关阀、所述pH调节部和所述储存区域；
中间层，所述中间层包括所述空气流通通道和所述储存区域，并且具有对应于所述检测部的部分敞开的形状；以及
底层，所述底层包括所述储存区域和所述标尺，并且具有供所述检测部插入的空间。
10.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，所述样品在通过填充于所述pH调节部中的所述微珠时被调节为具有最适于使所述样品中所含的所述重金属与所述螯合剂发生反应的pH。
11.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，所述样品中所含的所述重金属为Fe2+、Ni2+、Cu2+、Cr6+、Hg2+、As2+、Zn2+、Mn2+、Cd2+、Pb2+、Co2+或Ag+。
12.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，预先施加在所述检测部上的所述螯合剂包括红菲咯啉(Bphen)、二甲基乙二肟(DMG)、二硫代草酰胺(DTO)、二苯卡巴肼(DPC)、双硫腙(DTZ)、铬黑T(EBT)或1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)。
13.根据权利要求6所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，通过以下方式控制所述装置的所述旋转：
使所述装置第一次旋转然后停止旋转，以使注入到所述主注入部中的所述样品移动到所述样品分配通道，
使所述装置第二次旋转，以使移动到所述样品分配通道的所述样品通过所述pH调节部移动到所述储存区域；并且
使所述装置停止旋转，以使移动到所述储存区域的所述样品扩散到所述检测部中。
14.根据权利要求10所述的用于定性分析和定量分析的旋转平台装置，其中，所述第一次旋转和所述第二次旋转分别以1000RPM进行30秒。
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