CN111595836A - 手持式气液相界面化学发光检测笔、装置、系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了手持式气液相界面化学发光检测笔、装置、系统及其检测方法，检测笔包括笔杆、笔头和笔帽，笔杆中设置有容纳检测试剂的液腔，笔头设置在笔杆的一端或两端并且通过引流件与液腔连通，笔帽可插拔地设置在笔头上并且能够密封笔头。检测装置包括壳体和反应器，反应器可插拔地设置在壳体中，反应器的中部设置有反应腔，反应腔的两侧设置有与反应腔连通的气体通道，反应腔的底部设置有可更换式反应床，壳体中设置有抽气模块、供电模块、光电传感器和光窗。检测系统包括上述手持式气液相界面化学发光检测笔和手持式气液相界面化学发光检测装置。检测方法采用手持式气液相界面化学发光检测系统。本发明结构检测、体积小、集成度高、操作方便。

Description

手持式气液相界面化学发光检测笔、装置、系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及化学发光检测装置的技术领域，更具体地讲，涉及一种手持式气液相界面化学发光检测笔、装置、系统及其检测方法。

背景技术

气液相界面化学发光检测技术是一种高灵敏度的检测方法，已被成功应用于大气中二氧化氮、臭氧、二氧化硫、甲醛、二氧化碳、过氧化氢等痕量气体的在线检测。

相对于传统检测方法，该技术的检测成本低、设备结构简单等优点，具有较好的应用前景。该技术是基于被检测气体与检测试剂所形成液膜表面的高效化学发光反应。在具体实施过程中需要考虑诸多因素，比如检测试剂的储存、检测试剂的加入、反应床上均匀液膜的形成、液膜的实时更新等，导致该技术在应用时需要的准备时间较长，且液路控制系统的加入增加了设备复杂度，体积功耗等也随之增加，不便于其在微型化便携式、手持式现场检测设备领域中的应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的检测试剂储存、检测试剂添加以及液膜形成问题，本发明的目的是提供一种手持式气液相界面化学发光检测笔、装置、系统及其检测方法。

本发明的一方面公开了一种手持式气液相界面化学发光检测笔，包括笔杆、笔头和笔帽，笔杆中设置有容纳检测试剂的液腔，笔头设置在笔杆的一端或两端并且通过引流件与液腔连通，笔帽可插拔地设置在笔头上并且能够密封笔头。

根据本发明手持式气液相界面化学发光检测笔的一个实施例，所述笔帽中容纳笔头的容纳腔中设置有密封件，所述引流件为纤维缓冲柱，笔头采用棒状纤维柱、扁平状纤维柱、毛刷状纤维柱或毛笔状纤维柱，液腔可拆卸地设置在笔杆中。

根据本发明手持式气液相界面化学发光检测笔的一个实施例，所述检测试剂包括主检测试剂、染色剂和保湿剂，所述主检测试剂为适用于不同检测气体的试剂，所述染色剂为水溶或醇溶性有色颜料，所述保湿剂为丙三醇。

本发明的另一方面提供了一种手持式气液相界面化学发光检测装置，包括壳体和反应器；所述反应器可插拔地设置在壳体中，反应器的中部设置有反应腔，反应腔的两侧设置有与反应腔连通的气体通道，反应腔的底部设置有可更换式反应床；

所述壳体中设置有抽气模块、供电模块、光电传感器和光窗，光窗设置在光电传感器的一侧并且光窗通过透光孔与插入在壳体中的反应器的反应腔相对设置，光电反应器的两侧设置有进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道与插入在壳体中的反应器的气体通道连通形成内部气路；所述抽气模块与进气通道连通且出气通道与大气连通，所述供电模块与抽气模块和光电传感器电连接。

根据本发明手持式气液相界面化学发光检测装置的一个实施例，所述光电传感器在反应器插入或拔出的过程中始终处于暗室环境，出气通道端部设置有过滤件。

根据本发明手持式气液相界面化学发光检测装置的一个实施例，所述反应床由片状高亲水性材料制成，所述片状高亲水性材料为滤纸、棉布、蚕丝布、PP纤维无纺布或聚酯纤维布。

根据本发明手持式气液相界面化学发光检测装置的一个实施例，所述壳体中还设置有控制模块，所述控制模块包括与光电传感器电连接的处理模块和与处理模块电连接的显示模块；所述抽气模块为真空泵，所述供电模块为电池或电源。

本发明的再一方面提供了一种手持式气液相界面化学发光检测系统，包括上述手持式气液相界面化学发光检测笔和上述手持式气液相界面化学发光检测装置。

本发明的再一方面提供了一种手持式气液相界面化学发光检测方法，采用上述手持式气液相界面化学发光检测系统并且包括以下步骤：

A、开启检测装置的供电模块并预热检测装置；

B、拔出反应器并将一片反应床放置于反应腔的底部；

C、利用检测笔在反应床表面的标记位置涂画形成检测液膜；

D、将反应器插入检测装置中，开启抽气模块抽入检测气体进行检测；

E、检测结束后关闭抽气模块和供电模块，拔出反应器并取出使用后反应床后再插入反应器待下次检测。

本发明较好地解决了检测试剂储存、检测试剂添加以及液膜形成的问题，极大缩短了检测周期且具有较好的检测效果。本发明结构检测、体积小、集成度高、操作方便且能获得较高的检测灵敏度及可靠性，可应用于各类气体的现场快速检测，具有较宽的应用范围及较好的应用前景。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的手持式气液相界面化学发光检测装置的结构示意图。

图2示出了根据本发明示例性实施例的手持式气液相界面化学发光检测笔的结构示意图。

附图标记说明：

1-检测装置、2-检测笔、3-反应床；

11-壳体、111-光电传感器、112-透光孔、113-光窗、114-供电模块、115-显示模块、116-抽气模块、117-进气通道、118-过滤件；12-反应器、121-气体通道、122-反应腔；21-笔杆、22-笔帽、23-液腔、24-引流件、25-笔头、26-密封件。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图对本发明的手持式气液相界面化学发光检测笔、装置、系统及其检测方法分别进行具体说明。

图1示出了根据本发明示例性实施例的手持式气液相界面化学发光检测装置的结构示意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的手持式气液相界面化学发光检测笔的结构示意图。

如图1所示，根据本发明的示例性实施例，所述手持式气液相界面化学发光检测装置包括壳体11和反应器12，壳体11容纳各组件并用于提供一个可供光电传感器工作的避光环境，反应器12是主要的反应组件。

具体地，反应器12可插拔地设置在壳体11中，反应器12的中部设置有反应腔122，反应腔122的两侧设置有与反应腔122连通的气体通道121，反应腔122的底部设置有可更换式反应床3。由此，当反应器12插入在壳体11中时，待测气体能够与反应床3上的试剂发生气液相发光反应实现检测。

壳体11中设置有抽气模块116、供电模块114、光电传感器111和光窗113，光窗113设置在光电传感器111的一侧并且光窗113通过透光孔112与插入在壳体11中的反应器12的反应腔122相对设置，光电反应器111的两侧设置有进气通道117和出气通道，进气通道117和出气通道与插入在壳体11中的反应器121的气体通道连通形成内部气路。抽气模块116与进气通道117连通且出气通道与大气连通，供电模块114与抽气模块116和光电传感器111电连接。

由此，抽气模块116能够将待测气体抽入进气通道117中，随后进入内部气路并进入至反应器121的反应腔中与反应床上的检测试剂反应，再通过出气通道离开检测装置完成检测。光电传感器透过光窗和透光孔接收到反应时的发光信号并转化为电信号返回，由此实现检测。

反应器12实际上是抽屉式结构，检测是插入壳体11中并且在需要更换反应床时拔出壳体即可。其中，需保证光电传感器111在反应器12插入或拔出的过程中始终处于暗室环境.另外为了避免大气对检测结果的不良影响，出气通道的端部设置有过滤件118。

每次检测时都需要更换新的反应床并且在检测结束后取出回收处理，本发明中的反应床优选地由片状高亲水性材料制成，该片状高亲水性材料可以为滤纸、棉布、蚕丝布、PP纤维无纺布或聚酯纤维布。

另外，壳体11中还设置有控制模块，控制模块包括与光电传感器111电连接的处理模块和与处理模块电连接的显示模块115。处理模块实时接收光电传感器111所接收光信号转化为的电信号并进行实时计算和分析，随后将结果直接发送至显示模块115进行实时显示，从而使操作证能够快速高效地获知检测结果。其中，本发明的抽气模块116可以为真空泵，真空泵直接与待测气体相连；供电模块114可以为电池或电源，可以具体根据实际应用情况选择。

如图2所示，本发明的手持式气液相界面化学发光检测笔包括笔杆21、笔头25和笔帽22，笔杆21中设置有容纳检测试剂的液腔23，笔头25设置在笔杆21的一端或两端并且通过引流件24与液腔23连通，笔帽22可插拔地设置在笔头25上并且能够密封笔头25。

其中，引流件24优选为纤维缓冲柱，其可以将液腔23内的检测试剂引流至笔头且起到很好的限流作用，既可以保证检测试剂从液腔渗流至笔头部位，又可以防止过多的检测试剂聚集在笔头造成溢液问题。笔帽22可以对笔头部位起到密封作用，防止检测笔储存过程中笔头上的检测试剂接触空气从而造成检测试剂变质，优选地，笔帽22中容纳笔头的容纳腔中设置有密封件26。

本发明中的笔头25可以采用棒状纤维柱、扁平状纤维柱、毛刷状纤维柱或毛笔状纤维柱，液腔23优选地可以从笔杆中拆卸更换。本发明提供的检测笔很好地解决了检测试剂的储存及反应床表面用于气液相化学发光反应的液膜形成问题。

另外，本发明中采用的检测试剂包括主检测试剂、染色剂和保湿剂。对于不同的检测气体，主检测试剂为适用于不同检测气体的试剂，比如对于待测气体中二氧化氮气体的检测，其主检测试剂成分包括鲁米诺、氢氧化钾、亚硫酸钠、碘化钾等，具体可以根据检测需求采用现有的相关检测试剂。本发明在主检测试剂的基础上额外添加染色剂，可以保证检测笔在使用过程中，笔头划过反应床时使用者可以清楚观察检测试剂在反应床上的分布情况，染色剂为水溶或醇溶性有色颜料，优选为罗丹明B、荧光素钠或曙红Y。同时，在检测试剂中添加保湿剂则是防止或减缓反应床上涂画的微量检测试剂在检测过程中溶液挥发问题，保证检测效果，保湿剂优选为丙三醇。其中，染色剂的含量为1×10^-7～1×10^-3mol/L，丙三醇的浓度含量为1％～5％(体积比)。检测试剂依据不同的检测对象，所采用的试剂配方亦不同，比如用于二氧化氮检测时，检测试剂为鲁米诺、氢氧化钾、亚硫酸钠等试剂的混合物。

本发明的手持式气液相界面化学发光检测系统则包括上述手持式气液相界面化学发光检测笔和上述手持式气液相界面化学发光检测装置，即使用检测笔配合检测装置进行待测气体中检测气体的检测。

具体地，检测方法包括以下步骤：

A、开启检测装置的供电模块并预热检测装置；

B、拔出反应器并将一片反应床放置于反应腔的底部；

C、利用检测笔在反应床表面的标记位置涂画形成检测液膜；

D、将反应器插入检测装置中，开启抽气模块抽入检测气体进行检测；

E、检测结束后关闭抽气模块和供电模块，拔出反应器并取出使用后反应床后再插入反应器待下次检测。

通过以上结构的优化和方法的改进，本发明较好地解决了检测试剂储存、检测试剂添加以及液膜形成的问题，极大缩短了检测周期且具有较好的检测效果。

综上所述，本发明结构体积小、集成度高、操作方便且能获得较高的检测灵敏度及可靠性，可应用于各类气体的现场快速检测，具有较宽的应用范围及较好的应用前景。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种手持式气液相界面化学发光检测笔，其特征在于，包括笔杆、笔头和笔帽，笔杆中设置有容纳检测试剂的液腔，笔头设置在笔杆的一端或两端并且通过引流件与液腔连通，笔帽可插拔地设置在笔头上并且能够密封笔头。

2.根据权利要求1所述的手持式气液相界面化学发光检测笔，其特征在于，所述笔帽中容纳笔头的容纳腔中设置有密封件，所述引流件为纤维缓冲柱，笔头采用棒状纤维柱、扁平状纤维柱、毛刷状纤维柱或毛笔状纤维柱，液腔可拆卸地设置在笔杆中。

3.根据权利要求1所述的手持式气液相界面化学发光检测笔，其特征在于，所述检测试剂包括主检测试剂、染色剂和保湿剂，所述主检测试剂为适用于不同检测气体的试剂，所述染色剂为水溶或醇溶性有色颜料，所述保湿剂为丙三醇。

4.一种手持式气液相界面化学发光检测装置，其特征在于，包括壳体和反应器；所述反应器可插拔地设置在壳体中，反应器的中部设置有反应腔，反应腔的两侧设置有与反应腔连通的气体通道，反应腔的底部设置有可更换式反应床；

所述壳体中设置有抽气模块、供电模块、光电传感器和光窗，光窗设置在光电传感器的一侧并且光窗通过透光孔与插入在壳体中的反应器的反应腔相对设置，光电反应器的两侧设置有进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道与插入在壳体中的反应器的气体通道连通形成内部气路；所述抽气模块与进气通道连通且出气通道与大气连通，所述供电模块与抽气模块和光电传感器电连接。

5.根据权利要求4所述的手持式气液相界面化学发光检测装置，其特征在于，所述光电传感器在反应器插入或拔出的过程中始终处于暗室环境，出气通道端部设置有过滤件。

6.根据权利要求4所述的手持式气液相界面化学发光检测装置，其特征在于，所述反应床由片状高亲水性材料制成，所述片状高亲水性材料为滤纸、棉布、蚕丝布、PP纤维无纺布或聚酯纤维布。

7.根据权利要求4所述的手持式气液相界面化学发光检测装置，其特征在于，所述壳体中还设置有控制模块，所述控制模块包括与光电传感器电连接的处理模块和与处理模块电连接的显示模块；所述抽气模块为真空泵，所述供电模块为电池或电源。

8.一种手持式气液相界面化学发光检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一项所述的手持式气液相界面化学发光检测笔和如权利要求4至7中任一项所述的手持式气液相界面化学发光检测装置。

9.一种手持式气液相界面化学发光检测方法，其特征在于，采用权利要求8所述的手持式气液相界面化学发光检测系统并且包括以下步骤：

A、开启检测装置的供电模块并预热检测装置；

B、拔出反应器并将一片反应床放置于反应腔的底部；

C、利用检测笔在反应床表面的标记位置涂画形成检测液膜；

D、将反应器插入检测装置中，开启抽气模块抽入检测气体进行检测；

E、检测结束后关闭抽气模块和供电模块，拔出反应器并取出使用后反应床后再插入反应器待下次检测。

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