CN115003509A - 用于印刷和制备反应性化学传感器的改进的油墨制剂 - Google Patents

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Abstract

本文特别地提供了包括降低的火灾和环境风险的溶剂和树脂制剂，例如通过使用大型印刷机将反应性化学物质和染料印刷在基材上，来生产用于检测任何分析物的传感器装置的方法。还提供了一种制备降低风险的制剂和传感器装置的方法，以及使用所述传感器装置的方法。还提供了一种包括油墨和固体支持物的传感器系统。油墨包含至少一种反应性化学物质或染料、为降低火灾和环境影响风险而选择的助溶剂和树脂组合物。将油墨施用(例如，印刷)在固体支持物表面上。将反应性化学物质或染料配置为与枪击残留物(例如，与用于子弹制备的历史和现代黑火药相关的爆炸后残留物)发生化学反应，所述化学反应产生推定比色指示。

Description

用于印刷和制备反应性化学传感器的改进的油墨制剂
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月22日提交的标题为“用于印刷和制备反应性化学传感器的改进的油墨制剂”的美国临时专利申请第62/924,334号的权益，其全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开的实施方案涉及用于印刷和制备反应性化学传感器的溶剂和树脂制剂。
背景技术
印刷反应性化学物质、铬染料和染色剂，来生产传感器装置已经实践了几十年，并且随着对油墨制剂与反应性化学物质和染料的化学性能和相互作用的更好理解，近年来已取得了进展。精密印刷装置和方法的进步也改进了传感器的开发。
在成功地将反应性化学物质和染料印刷到基材上以用作传感器装置方面存在许多问题。油墨制剂中的最大部分使用了危险化学物质、可燃聚合物和溶剂。此外，整个行业产生了大量危险废物，这些废物具有重大的环境影响风险。特别是，使用的“油墨”是危险的并且油墨的使用会带来职业健康问题，并且油墨的处置会带来重大的环境风险[3][4]。因此，需要新的印刷方法。
发明内容
本文特别是提供了制备传感器系统的方法，将述传感器系统配置为检测例如枪击残留物(例如，发射后的枪械表面)。如下文更详细讨论的，传感器系统的实施方案具有降低的火灾和环境影响风险，同时还实现了传感器系统中使用的反应性化学物质与染料之间的最小相互作用。本文还提供了一种使用所述传感器系统的方法。
传感器系统包括油墨和固体支持物。油墨包括至少一种反应性化学物质或染料、为降低火灾和环境影响风险而选择的助溶剂或稀释剂以及树脂组合物。将油墨施用(例如，印刷)在固体支持物表面上。将所述至少一种反应性化学物质或染料配置为与枪击残留物(例如，与用于子弹制备的历史和现代黑火药相关的爆炸后残留物)发生化学反应，所述化学反应产生推定比色指示。
在一个实施方案中，至少两种不同的油墨存在于固体支持物表面上并且彼此间隔开。
在一个实施方案中，固体支持物由选自玻璃、金属、纸、纺织品(textiles)、有机和无机膜的材料形成。
在一个实施方案中，由于水分子与有机醇分子共沸，助溶剂降低了火灾风险，因此提高了闪点并降低了由于水的存在而导致的火灾风险和环境影响风险。
在一个实施方案中，将助溶剂配置为溶解树脂以产生适合溶解和/或分散反应性化学物质或染料从而使油墨均质化的流体。
在另外的实施方案中，助溶剂使与提供推定比色指示的反应性化学物质或染料的相互作用和所述反应性化学物质或染料的降解最小化。
在某些实施方案中，助溶剂包含水和醇(例如，异丙醇)。在另外的实施方案中，助溶剂主要由水和异丙醇组成。
在一个实施方案中，水:异丙醇的比率为以重量计或者以体积计约50％：50％。
在一个实施方案中，将树脂配置为使与提供推定比色指示的反应性化学物质或染料的相互作用以及所述反应性化学物质或染料的降解最小化。
在一个实施方案中，树脂选自纤维素、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。
在一个实施方案中，树脂为PVA。
在一个实施方案中，反应性化学物质或染料选自N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐、纳米或粉状锌、氨基磺酸、对氨基苯磺酰胺。
在一个实施方案中，所述至少一种反应性化学物质或染料为N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为10:60:30。
在一个实施方案中，所述至少一种反应性化学物质或染料为氨基磺酸，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和树脂的比率为6:70:24。
在一个实施方案中，反应性化学物质或染料包含粉状锌和对氨基苯磺酰胺，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为2:8:70:20。
在一个实施方案中，提供了一种试剂盒，所述试剂盒包括传感器系统、用液体预润湿的拭子和容器。容器将传感器系统和经润湿的拭子气密地密封在彼此分开的相应隔室(compartments)中。
在一个实施方案中，用水预润湿拭子。
在一个实施方案中，包装为PET12μm/AL7μm/PE50。
在一个实施方案中，提供了制备传感器系统的方法。所述方法包括制备油墨混合物，将油墨混合物印刷在固体支持物上，和干燥油墨混合物。油墨混合物包含反应性化学物质或染料、包括水性溶剂(aqueous solvent)和有机溶剂的助溶剂、以及树脂。将反应性化学物质或染料配置为与枪击残留物发生化学反应，所述化学反应产生推定比色指示。
在一个实施方案中，所述方法还包括，在印刷油墨混合物之前，通过机械摇动或混合，将所述反应性化学物质或染料、所述助溶剂和所述树脂混合，以产生均质的油墨。
在一个实施方案中，印刷油墨包括将油墨混合物印刷在固体支持物结构上彼此分开的两个位置。
在一个实施方案中，印刷油墨包括凸版印刷、轮转凹版印刷、轮转丝网印刷、平面丝网印刷、移印(tampography)、蜡印、接触定量给料(contact dosing)、超声溅射、柔版印刷、或喷雾或按需滴墨印刷中的至少一种。
在一个实施方案中，所述方法还包括在印刷油墨之后对固体支持物进行切断(guillotine)或冲压切割(stamp cutting)或成型。
在一个实施方案中，油墨混合物通过加热的空气流来干燥、用HVAC去除废气/以及用洗涤器(scrubber)去除NOx、COx或烟气(fume)中的至少一种。
在一个实施方案中，固体支持物由选自玻璃、金属、纸、纺织品、有机和无机膜的材料形成。
在一个实施方案中，助溶剂包含水和醇(例如，异丙醇)。在另外的实施方案中，助溶剂主要由水和异丙醇组成。
在一个实施方案中，水：异丙醇的比率为以重量计或者以体积计约50％：50％。
在一个实施方案中，树脂选自纤维素、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。
在一个实施方案中，树脂为PVA。
在一个实施方案中，反应性化学物质或染料选自N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐、纳米或粉状锌、氨基磺酸、对氨基苯磺酰胺。
在一个实施方案中，所述至少一种反应性化学物质或染料为N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为10:60:30。
在一个实施方案中，所述至少一种反应性化学物质或染料为氨基磺酸，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为6:70:24。
在一个实施方案中，反应性化学物质或染料包含括粉状锌和对氨基苯磺酰胺，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为2:8:70:20。
在一个实施方案中，提供了一种制备传感器试剂盒的方法。所述方法包括接收传感器系统，用液体润湿拭子，以及将传感器系统和经润湿的拭子包装在容器中。
在一个实施方案中，包装传感器系统和经润湿的拭子包括将传感器系统和经润湿的拭子气密地密封在彼此分开的相应隔室中。
在一个实施方案中，用水润湿拭子。
在一个实施方案中，容器由PET12μm/AL7μm/PE50形成。
在一个实施方案中，提供了一种使用传感器系统来推测鉴定表面上的枪击残留物的方法。使用经润湿的(例如，用水润湿的)拭子将枪击残留物从表面转移到传感器系统。带有枪击残留物的经润湿的拭子与传感器系统接触以混合油墨混合物和枪击残留物，以促进对枪击残留物的推定比色指示。
在另一个实施方案中，提供了一种使用传感器系统通过推定比色指示来鉴定枪击残留物的方法。
在实施方案中，所述方法可以包括从试剂盒的包装中取出预润湿的拭子和传感器装置条。所述方法还可以包括鉴定枪击残留物样品表面。所述方法还可以包括用预润湿的拭子摩擦表面。所述方法还可以包括将所述取样拭子转移至传感器装置条并将取样拭子摩擦到包括经印刷的油墨混合物的那部分固体支持物结构上持续数秒钟，以促进对爆炸后枪击残留物的推定比色指示。
出于说明和描述的目的给出了对本发明的描述，但该描述并不旨在穷举或限制本发明的公开形式。许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。对于适合预期特定用途的具有各种改变的各种实施方案，为了最好地解释本发明的原理、实际应用并且确保本领域的其他普通技术人员能够理解本发明，对这些实施方案进行了选择和描述。
本发明的其他方面在下文中公开。
附图说明
参考形成申请文件的一部分的附图，所公开的实施方案的其他目的将在说明书和权利要求中出现。
图1示出了本公开的传感器系统的一个实施方案的俯视图，所述传感器系统包括干燥并粘附于固体支持物基材表面的印刷的反应性化学物质和/或染料。还示出了经预润湿的拭子，所述拭子能够收集样品残留物并将所述残留物转移到传感器表面，将拭子尖端摩擦到经印刷的测试区中，将分析物与反应性化学物质或染料混合从而在例如枪击残留物的存在下促进推定比色反应。
图2示出了工作场所危害/风险流程图[3]。
具体实施方式
本文特别是提供了鉴定具有降低的火灾和环境影响风险的溶剂稀释剂和树脂的组合物和方法，同时还实现了传感器系统中使用的反应性化学物质和/或染料之间相互作用的最小化，所述传感器系统经设计用于检测例如目标表面上的枪击残留物(例如，发射后的枪械表面)。本文还提供了一种生产所述传感器系统的方法和一种使用所述传感器系统的方法。
传感器系统包括施用于固体支持物的至少一种反应性化学物质和/或染料以及经选择用于降低火灾和环境影响风险的一种溶剂或稀释剂和一种树脂组合物。如下文更详细讨论的，传感器系统还可以包装在带有拭子的试剂盒中。传感器系统在与子弹制备中使用的历史和现代黑火药相关的常见爆炸后残留物的存在下产生推定比色指示。
本公开的实施方案提供了一种选择合适的溶剂、稀释剂和树脂组合物方法以印刷传感器装置，以鉴定目标分子或离子的存在的方法，其具有降低的火灾和环境影响风险，同时使分析物化合物的比色指示所需的反应性化学物质和染料的相互作用和降解最小化。
本公开的实施方案提供了一种用于将分析物化合物的比色指示所需的所述溶剂、稀释剂、树脂、反应性化学物质和染料混合以产生印刷到固体支持物结构上的油墨的方法。可以使用常规大规模印刷装置和方法进行印刷，以产生能够推测鉴定例如表面上的枪击残留物的传感器系统。
本公开的实施方案还提供了一种使用能够推定鉴定例如表面上的枪击残留物的传感器系统的方法。例如，可以使用经润湿的拭子将枪击残留物从表面转移到传感器系统。样品拭子和传感器可以与经混合的所有化学物质接触、摩擦以促进在反应性化学物质和染料以及例如枪击残留物的存在下进行推定比色指示。
目前的方法和技术
印刷反应性化学物质、铬染料和染色剂，来生产传感器装置已经实践了几十年，并且随着对油墨制剂与反应性化学物质和染料的化学性能和相互作用的更好理解，近年来取得了进展。精密印刷装置和方法的进步也改进了传感器的开发[1][2]。
在成功地将反应性化学物质和染料印刷到基材上以用作传感器装置方面存在许多问题。油墨制剂中的最大部分使用了危险化学物质、可燃聚合物和溶剂。此外，整个行业产生了大量危险废物，这些废物具有重大的环境影响风险。特别是，使用的“油墨”是危险的并且油墨的使用会带来职业健康问题，并且油墨的处置会带来重大的环境风险[3][4]。许多油墨制剂和用于印刷材料固化的装置会劣化比色传感器所需的反应性化学物质和染料。
印刷中使用的油墨主要分为三类：[3][4]
1.溶剂基油墨
a.通过蒸发干燥-快速干燥，性能良好，让印刷商有多种产品选择。
b.主要为挥发性有机化合物(VOC)，挥发性有机化合物已引起人们对健康和安全的担忧。
c.非常易燃。
d.造成地面臭氧的形成，臭氧为烟雾的组分并会导致呼吸和其他健康问题。
2.水基油墨
a.水基油墨中的主要溶剂为水。
b.不那么易燃。
c.更少的环境问题。
d.通过蒸发干燥-干燥时间更长。
e.更难使用。
f.水基油墨可能含有不同百分比的有机溶剂和VOC。
3.紫外线固化油墨
a.新的油墨技术。
b.快速干燥-它们通过化学反应而不是通过蒸发干燥来固化。
c.不含常规有机溶剂(无VOC)。
d.确实包含许多尚未针对环境、健康和安全影响进行全面测试的化学物质。
溶剂提供了流动性，这允许油墨经由印刷装置从混合罐输送到基材。树脂使油墨粘附在基材上，最后，如果需要，添加剂的存在会改变油墨的物理性能。
除了与溶剂和树脂相关的危害外，当印刷传感器装置时，至关重要还有溶剂、树脂和添加剂，应传感器活性所需都不与反应性化学物质和染料反应或抑制与反应性化学物质和染料反应。最后，一旦将湿油墨产品印刷到基材上，就必须将其干燥以生产成品。干燥或固化也有可能破坏或大大降低反应性化学物质和染料的性能。
不能使用诸如紫外线或电子束辐射的固化方法，因为这些方法需要能量来引发单体型树脂单元聚合成我们与最终产品相关联的干固化聚合物膜。该同样的辐射足以破坏传感器显色中使用的大多数活性化学物质和染料。因此，UV树脂通常被排除在传感器制备方法之外。这使得溶剂基和水基油墨制剂成为传感器显色的核心载体。
所有溶剂和树脂都具有不同程度的危险性、可燃性和毒性。这必须与生产简单易用、大规模生产传感器制品所需的性能进行权衡和平衡。
许多公开鉴定了当使用溶剂基油墨时发生火灾和爆炸的可能性。当在风干阶段期间通过蒸发产生的挥发性有机化合物(VOC)蒸气积聚在机械热点和电气接头内或周围并超过气体的爆炸下限(LOL)时，就会产生这种火灾隐患。
US 5,407,708B1公开了食品包装印刷，利用UV固化水基油墨作为减轻火灾危险和降低常规溶剂基油墨引起的VOC的一种方式。
US 2006/0075908A1和US 5,463,951A都公开了装置的工程改造，其作为减轻与挥发性油墨组分的快速干燥和蒸发相关的火灾和爆炸危险的方法。
US 4,208,965A公开了来自机械和印刷物品的磨损的高电晕值静电放电，点燃了常规溶剂基印刷油墨中的挥发性蒸气。
其他公开描述了印刷可工作传感器的方法，但是这些方法没有考虑溶剂和/或稀释剂的安全性方面以及树脂着火的可能性。例如，US 9,759,7331B1和US 9,989,473B2都公开了检测一系列分析物化合物的简单易用、大规模生产的印刷传感器装置。然而，它们确实未确定：所使用的稀释剂和溶剂；对设备进行的减轻潜在火灾风险的改进或工程改造；和/或大大降低和/或消除制备期间火灾风险的溶剂类型的选择。
尽管存在印刷传感器开发的上述实例，但其他公开提出了未能实现该目的的方法和化学制剂。作为示例而非限制，以下公开在实践中失败，无法经受制剂化学、大规模制备和包装的严酷考验。AU 2012904852声称提供了一种利用平板水平丝网印刷将反应性化学物质印刷到纸上的方法。该描述含糊不清并且未能提供与反应性化学物质选择相关的油墨制剂的任何细节或实例，并且未考虑溶剂和树脂的着火隐患。例如，该公开未提供：
a.合适的溶剂/树脂/反应性化学物质的组合，这些组合为互补的并且能够产生可工作传感器装置。相反的话，选择会发生化学冲突的试剂则在混合和储存期间会降解。
b.在固体支持物中的纤维基质可能会降解，从而破坏最终的传感器制品。
c.溶剂组合对装置具有高度危险性、可燃性和腐蚀性。
d.由于在水平平面丝网印刷期间大气水分进入的百分比不断增加，试剂组合为吸湿的并且不会促进最终制品的干燥并且会破坏套印清漆的均匀性。
e.所选择的化学物质会破坏渗出到印刷纸产品中的丝网阻挡剂。
f.高耐紫外线固化的阻挡剂。
本文提供的方法和技术
以上信息出于说明和描述的目的而给出，但不旨在穷举或限制。概括而言，强调了以下几点。
1.在印刷制备中的传感器显色需要油墨制剂。
2.存在三大类油墨：
a.有机溶剂基油墨；
b.水基油墨；
c.UV固化聚合物油墨。
3.传感器显色中使用的反应性化学物质和染料的化学性能经常被UV固化过程破坏，因此通常不使用UV固化聚合物油墨。
4.溶剂基和水基油墨中使用的溶剂/稀释剂和树脂不得与传感器显色中使用的反应性化学物质和染料发生反应和/或被其降解。
5.溶剂基和水基油墨中使用的溶剂/稀释剂和树脂具有许多危害，包括但不限于毒性和易燃性。
6.废物产生。
7.取决于产生的危险废物的数量，危险废物产生者根据要求归于三组之一[3]：
a.大型产生者(Large Quantity Generators，LQG)每月产生超过1000公斤(约2200磅)的危险废物或超过1公斤(2.2磅)的急性危险废物。
b.小型产生者(Small Quantity Generators，SQG)每月产生100公斤(约220磅)至1000公斤(约2200磅)的危险废物和每月少于1公斤的急性危险废物。
c.有条件豁免的少量产生者(CESQG)每月产生不超过100公斤(约220磅)的危险废物和每月少于1公斤(2.2磅)的急性危险废物。
除了减轻火灾隐患和使溶剂、稀释剂和树脂的废物流产生最小化的工程和机械改进之外，还明显需要改进的溶剂、稀释剂和树脂选择，这减轻了传感器显色中产生的有毒的有机废物，并大大降低了在传感器印刷制备期间的火灾风险。这种改进的溶剂、稀释剂和树脂的选择也将允许更好地选择可用于传感器开发的印刷设备。
如本文所公开的，所公开的实施方案的所描述的特征、结构或特性可以任何合适的方式组合在一个或多个实施方案中。在以下描述中，提供了许多具体细节以提供对本公开的实施方案的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，所公开的实施方案可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者通过其他方法、部件等实施。在其他情况下，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊所公开实施方案的各方面。
本文所述的溶剂基和水基油墨制剂
关于溶剂基和水基油墨制剂，必须选择溶剂和树脂。它可以提供：(1)降低的火灾隐患，(2)降低的环境影响，和/或(3)使反应性化学物质和染料的相互作用和降解最小。
油墨制剂的可燃性指数：[3]大多数溶剂基油墨的等级为3，水基油墨的等级为0-3。[3][4]
0-不燃烧的材料。
1-必须预热才能点燃且闪点超过200F(93.4℃)的材料，以及大多数普通可燃材料。
2-必须适度加热才能点燃并且容易释放出可点燃蒸气的材料。
3-在几乎所有正常温度条件下都容易点燃的易燃液体和材料，水可能无法有效控制或扑灭此类材料的火灾。
4-易燃气体、自燃(pyrophoric)液体和易燃液体。优选的扑火方法是在火自行燃烧时使其停止流动或防止接触。
目前尚无法获得无人类健康风险和安全危害的油墨系统。这将是在危害、相关风险和传感器显色所需的反应性化学物质和染料的适用性之间进行权衡。在每个系统中，在使用溶剂基和水基油墨制剂时，不能通过孤立地选择化学物质来减轻与环境和工人健康相关的危害。化学物质的选择必须纳入考虑了工作安全性分析(Job Safety Analysis)、安全工作方法说明(Safe Work Method Statements)、危害分析和风险评估(Hazard Analysisand Risk Assessment)的更广泛的工作场所实践。例如参见图2和下表1(油墨的使用和工作场所危害的减少)。
表1.油墨的使用和工作场所危害的减少。[3]
Figure BDA0003704533280000081
Figure BDA0003704533280000091
已确定了许多风险降低的溶剂，包括但不限于：丙烯酸化多元醇、丙烯酸化聚合物、丙烯酸聚合物、乙二醇醚、多元醇衍生物、丙二醇醚、有机钛化合物。丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯苯乙烯聚合物(27306-39-4)、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯聚合物(25035-69-2)、乙醇(64-17-5)、异丁醇(78-83-1)、异丙醇(67-63-0)、丙醇(71-23-8)、四甲基癸二醇(126-86-3)、乙氧基化C11-15-仲醇(68131-40-8)、丁基卡必醇(112-34-5)、乙氧基化四甲基癸二醇(9014-85-1)、乙基卡必醇(111-90-0)、聚乙二醇(25322-68-3)、石蜡(8002-74-2)、磺基琥珀酸二辛酯钠盐(577-11-7)、亚甲基二水杨酸(27496-82-8)、异丙醇钛(546-68-9)、二丙二醇甲醚(34590-94-8)、丙二醇甲醚(107-98-2)、丙二醇丙醚(1569-01-3)。
如本文所用的术语“溶剂”包括其普通和惯用含义，并且还包括水性或非水性形式的液体溶剂。溶剂的选择主要取决于组合物在所述溶剂中的溶解度和给予方式。水性溶剂可以仅仅为水，或者可以包含水加上一种或多种可混溶的溶剂，并且可以包含溶解的溶质诸如糖、缓冲剂、盐或其他赋形剂。更常用的非水溶剂为短链有机醇(诸如甲醇、乙醇、丙醇)、短链酮(诸如丙酮)和多元醇(诸如甘油)。
已确定了许多风险降低的树脂，包括但不限于：脂肪酸，基于二聚体的聚酰胺，脂肪酸，C18-不饱和二聚体，与乙二胺、六亚甲基二胺和丙酸的聚合物(Fatty acid,dimer-based polyamide,Fatty acids,C18-unsaturated.dimers,polymers withethylenediamine,hexamethylenediamine,and propionic acid)(67989-30-4)；树脂酸，氢化的，甲基酯，树脂丙烯酸型，松香，富马酸化的，与二乙二醇和季戊四醇的聚合物，松香，富马酸化的，与季戊四醇的聚合物(Resin acids,hydrogenated,methyl esters,Resinacrylic,Rosin,fumarated,polymer with diethylene glycol and pentaerythritol,Rosin,fumarated,polymer with pentaerythrito)(68152-50-1)；2-丙烯酸，乙烯基苯，和(1-甲基乙烯基)苯，松香，聚合的(2-propenoic acid,ethenylbenzene,and(1-methylethylenyl)benzene,rosin,polymerized)(65997-05-9)。
根据本公开的实施方案，提供了一种油墨混合物，其包括反应性化学物质或染料、助溶剂和树脂。可以选择助溶剂和树脂以降低火灾和环境影响风险，同时为反应性化学物质和染料提供流体基质。可以使用印刷机将油墨混合物安全地印刷到基材上以产生经印刷的传感器系统，所述传感器系统能够在例如用拭子从表面收集的枪击残留物的存在下产生推定比色指示。本文讨论了使用包括传感器系统和拭子的试剂盒的方法以及制备包括所述装置和用于传输的拭子的试剂盒的方法。
根据本公开的实施方案，溶剂系统可以为助溶剂。助溶剂可以包括水性和有机组分，并且可以配置为降低火灾风险并具有最小环境影响。并非加以限制，合适的助溶剂系统可以包括水和异丙醇。在另外的实施方案中，助溶剂可以包括比率为50:50的水和异丙醇，以重量或体积计。
根据本公开的实施方案，助溶剂系统可以起到降低由于水的存在而引起的火灾和环境影响风险的作用。
根据本公开的实施方案，助溶剂可以使与提供推定比色指示的反应性化学物质和染料的相互作用和降解最小化。
根据本发明，树脂可以降低火灾和环境影响风险。树脂的实例可以包括但不限于纤维素、聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。一个示例性选择为PVA。
根据本发明，树脂使与提供推定比色指示的反应性化学物质和染料的相互作用和降解最小化。
根据本发明，助溶剂充分溶解固体树脂配混物，以这样的方式允许油墨混合物溶解和/或分散反应性化学物质和染料以产生均质的油墨溶液。有利地，均质的油墨溶液能够施用于多种类型的常规大型印刷机，包括但不限于凸版印刷、轮转凹版印刷、轮转丝网印刷、平面丝网印刷、移印、蜡印、接触定量给料、超声溅射、柔版印刷、喷雾或按需滴墨印刷，以生产能够在例如枪击残留物的存在下产生推定比色指示的经印刷的传感器系统。
根据本公开的实施方案，反应性化学物质和/或染料可以包括但不限于N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐、纳米或粉状锌、氨基磺酸、对氨基苯磺酰胺。
根据本公开的实施方案，提供了一种制备传感器系统的方法。将反应性化学物质N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐与助溶剂和树脂以约10:60:30的比率混合，通过机械摇动或混合进行均质化以产生均质的流体油墨，待使用平板或轮转丝网或柔版印刷系统施用印刷在基材上。
根据本公开的实施方案，提供了一种生产传感器系统的方法，其中通过加热的空气流来干燥经印刷的反应性化学物质。废气可以通过HVAC气体去除来去除。还可以采用洗涤器去除NOx、COx或烟气中的至少一种。
根据本公开的实施方案，还提供了一种生产传感器系统的方法。反应性化学物质氨基磺酸与助溶剂和树脂以约6:70:24的比率混合，通过机械摇动或混合进行均质化以产生均质的流体油墨，待使用平板或轮转丝网或柔版印刷系统施用印刷在基材上。
根据本公开的实施方案，提供了一种生产传感器系统的方法。可以通过加热的空气流干燥经印刷的反应性化学物质，所有废气通过HVAC气体去除来去除。还采用洗涤器去除NOx、COx或烟气中的至少一种。
根据本公开的实施方案，提供了一种生产传感器系统的方法，其中反应性化学物质、粉状锌和对氨基苯磺酰胺与助溶剂和树脂以约2:8:70:20的比率混合，通过机械摇动或混合进行均质化以产生均质的流体油墨，待使用平板或轮转丝网或柔版印刷系统施用印刷在基材上。
根据本公开的实施方案，提供了一种生产传感器系统的方法，其中通过加热的空气流干燥经印刷的反应性化学物质，所有废气通过HVAC气体去除来去除。还可采用洗涤器去除NOx、COx或烟气中的至少一种。
根据本公开的实施方案，提供了一种生产传感器系统的方法，其中如图1所示，连续印刷和干燥的反应化学区域彼此分离。
根据本公开的实施方案，但不限于此，生产传感器系统的方法还可以包括将固体支持物传感器系统切断或冲压切割或成型为最终设计。作为示例而非限制，传感器系统的形状可以为条。最终装置设计的固体支持物组成、尺寸和形状仅受最终使用者要求的限制。
根据本公开的实施方案，提供了一种用于包装所述传感器装置条的方法。所述方法可以包括将传感器系统(例如，以条形式)气密地密封在容器(例如，防潮且防UV的包装)内。容器例如可以由PET12um/AL7um/PE50组成。
根据本公开的实施方案，但不限于此，生产传感器系统的方法还可以包括用液体(例如，用水)预润湿拭子并将经预润湿的拭子气密地密封在容器(例如，防潮且防UV的包装)内部。容器例如可以由PET12um/AL7um/PE50组成。
根据本公开的实施方案，但不限于此，提供了一种使用传感器系统的方法，所述传感器系统能够通过推定比色指示来鉴定例如枪击残留物。所述方法可以包括从其包装中取出预润湿的拭子和传感器系统。所述方法还可以包括鉴定枪击残留物样品表面。所述方法还可以包括用棉拭子摩擦被鉴定表面。所述方法还可以包括将取样拭子转移到传感器系统，并将取样拭子摩擦到传感器系统表面上的经印刷的反应化学测试区中持续预定的时段(例如，一秒至数秒)，以促进爆炸后枪击残留物的推定比色指示。
出于说明和描述的目的给出了对本发明的描述，但该描述并不旨在穷举或限制本发明的公开形式。许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。对于适合预期特定用途的具有各种改变的各种实施方案，为了最好地解释本发明的原理、实际应用并且确保本领域的其他普通技术人员能够理解本发明，对这些实施方案进行了选择和描述。
本文使用的缩写具有其在化学和生物学领域内的常规含义。
尽管在本文中示出并描述了本公开的各种实施方案和方面，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些实施方案和方面仅作为实例提供。在不背离所公开的实施方案的情况下，本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。应当理解，可以采用本文所述实施方案的各种替代方案。
本文使用的章节标题仅用于架构目的，不应解释为限制所描述的主题。本申请中引用的所有文献或文献部分，包括但不限于专利、专利申请、文章、书籍、手册和论文，出于任何目的通过引用的方式整体并入本文。
除非另有定义，否则本文使用的技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解相同的含义。参见例如Singleton等人的DICTIONARY OF MICROBIOLOGY ANDMOLECULAR BIOLOGY，第2版，[0001]J.Wiley&Sons(纽约,NY 1994)；Sambrook等人，MOLECULAR CLONING,A LABORATORY MANUAL,Cold Springs Harbor Press(Cold SpringsHarbor,NY 1989)。与本文所述的那些相似或等同的任何方法、装置和材料都可以用于实施所公开的实施方案。提供以下定义是为了便于理解本文经常使用的某些术语，并不意味着限制本公开的范围。
与“包括(including)”、“包含(containing)”或“特征在于……(characterizedby)”同义的过渡性术语“包括(comprising)”是包容性的或开放式的并且不排除附加的、未列举的要素或方法步骤。相比之下，过渡性短语“由……组成”不包括未在该权利要求中规定的任何要素、步骤或成分。过渡性短语“基本上由……组成”将权利要求的范围限制为规定的材料或步骤以及那些不实质上影响所公开的实施方案的基本和新颖特征的材料或步骤。
在本文的描述和在权利要求中，诸如“至少一个”或“一个或多个”的短语之后可能出现在合取的一系列要素或特征之前。术语“和/或”也可能出现在两个或更多个要素或特征的列表中。除非隐含或明确地与使用它的上下文另有矛盾，否则这样的短语旨在表示单独列出的任何要素或特征，或任何所陈述的要素或特征与任何其他所陈述的要素或特征的组合。例如，短语“A和B中的至少一个”；“A和B中的一个或多个”；以及“A和/或B”各自旨在表示“单独的A、单独的B、或A和B一起”。类似的解释也适用于包含三个或更多个项目的列表。例如，短语“A、B和C中的至少一个”；“A、B和C中的一个或多个”；以及“A、B和/或C”各自意指“单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A和B和C一起”。此外，在上文和在权利要求中使用术语“基于”意在表示“至少部分地基于”，使得未陈述的特征或要素也是允许的。
应当理解，在提供了参数范围的情况下，所公开的实施方案也提供了该范围内的所有整数及其十分之一。例如，“0.2-5mg”公开了0.2mg、0.3mg、0.4mg、0.5mg、0.6mg等直至并包括5.0mg。
除非上下文另有明确规定，否则在本文的描述和随后的权利要求中使用的“一个”、“一种”和“该/所述”的含义包括复数指代物。
其他实施方案
尽管已经结合其详细描述描述了本发明，但前述描述旨在说明而不是限制由所附权利要求的范围限定的本发明的范围。其他方面、优点和改变在以下权利要求的范围内。
本文提及的专利和科学文献确立了本领域技术人员可获得的知识。本文引用的所有参考文献，例如美国专利、美国专利申请出版物、指定美国的PCT专利申请、已公开的外国专利和专利申请均通过引用整体并入本文。由本文引用的登录号指示的Genbank和NCBI提交文件通过引用并入本文。本文引用的所有其他已公开的参考文献、文件、手稿和科学文献均通过引用并入本文。在冲突的情况下，以本说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法和实例仅是说明性的而不是限制性的。
虽然本发明已参照其优选的实施方案进行了具体示出和描述，但是本领域技术人员将理解，在不背离随附权利要求所涵盖的本发明范围的情况下，可以对其形式和细节进行各种改变。
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以下参考文献的全部内容以引用方式并入本文。
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Claims (34)

1.传感器系统，其包括，
油墨，其包含：
反应性化学物质或染料；
助溶剂，其包含水性溶剂和有机溶剂；和
树脂；和
固体支持物，
其中将所述油墨印刷到所述固体支持物的表面上；和
其中将所述反应性化学物质或染料配置为与枪击残留物发生化学反应，所述化学反应产生推定比色指示。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中油墨存在于所述固体支持物的表面上并且彼此间隔开。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述固体支持物由选自玻璃、金属、纸、纺织品、有机和无机膜的材料形成。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述助溶剂包含水和异丙醇。
5.根据权利要求4所述的系统，其中水：异丙醇的比率为以重量计或者以体积计约50％：50％。
6.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述树脂选自纤维素、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。
7.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述树脂为PVA。
8.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述树脂使与提供所述推定比色指示的所述反应性化学物质或染料的相互作用以及所述反应性化学物质或染料的降解最小化。
9.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述反应性化学物质或染料选自n-1萘基乙二胺二盐酸盐、纳米或粉状锌、氨基磺酸或对氨基苯磺酰胺中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一种反应性化学物质或染料为n-1萘基乙二胺二盐酸盐，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为10:60:30。
11.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一种反应性化学物质或染料为氨基磺酸，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为6:70:24。
12.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述反应性化学物质或染料为粉状锌和对氨基苯磺酰胺，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为2:8:70:20。
13.试剂盒，其包括：
根据权利要求1所述的传感器系统；
用液体预润湿的拭子；
容器，其将所述传感器系统和所述经润湿的拭子气密地密封在彼此分开的相应隔室中。
14.根据权利要求13所述的试剂盒，其中用水预润湿所述拭子。
15.根据权利要求13所述的试剂盒，其中所述容器由PET12μm/AL7μm/PE50形成。
16.制备传感器系统的方法，其包括：
制备油墨混合物，所述油墨混合物包含：
反应性化学物质或染料；
助溶剂，其包含水性溶剂和有机溶剂；和
树脂；和
在所述固体支持物结构上印刷所述油墨混合物；和
干燥所述油墨混合物；
其中将所述反应性化学物质或染料配置为与枪击残留物发生化学反应，所述化学反应产生推定比色指示。
17.根据权利要求16所述的方法，其还包括在印刷所述油墨混合物之前，通过机械摇动或混合将所述反应性化学物质或染料、所述助溶剂和所述树脂混合，以产生均质的油墨。
18.根据权利要求16所述的方法，其中印刷所述油墨混合物包括将所述油墨印刷在固体支持物结构上彼此分开的两个位置。
19.根据权利要求16所述的方法，其中印刷所述油墨混合物包括凸版印刷、轮转凹版印刷、轮转丝网印刷、平面丝网印刷、移印、蜡印、接触定量给料、超声溅射、柔版印刷、或喷雾或按需滴墨印刷中的至少一种。
20.根据权利要求16所述的方法，其还包括在印刷所述油墨之后对所述固体支持物进行切断或冲压切割或成型。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述油墨混合物通过加热的空气流来干燥、用HVAC去除废气、以及用洗涤器去除NOx、COx或烟气。
22.根据权利要求16所述的方法，其中所述固体支持物由选自玻璃、金属、纸、纺织品、有机和无机膜的材料形成。
23.根据权利要求16所述的方法，其中所述助溶剂包含水和异丙醇。
24.根据权利要求23所述的方法，其中水:异丙醇的比率为以重量计或者以体积计约50％：50％。
25.根据权利要求16所述的方法，其中所述树脂选自纤维素、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。
26.根据权利要求16所述的方法，其中所述树脂为PVA。
27.根据权利要求16所述的方法，其中所述反应性化学物质或染料选自n-1萘基乙二胺二盐酸盐、纳米或粉状锌、氨基磺酸或对氨基苯磺酰胺中的至少一种。
28.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一种反应性化学物质或染料为n-1萘基乙二胺二盐酸盐，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为10:60:30。
29.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一种反应性化学物质或染料为氨基磺酸，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为6:70:24)。
30.根据权利要求16所述的方法，其中所述反应性化学物质或染料为粉状锌和对氨基苯磺酰胺，并且所述至少一种反应性化学物质或染料与所述助溶剂和所述树脂的比率为2:8:70:20。
31.制备传感器试剂盒的方法，其包括：
接收根据权利要求1所述的传感器系统；
用液体润湿拭子；和
将所述传感器系统和所述经润湿的棉拭子包装在容器中。
32.根据权利要求31所述的方法，其中包装所述传感器系统和所述经润湿的拭子包括将所述传感器系统和所述经润湿的拭子气密地密封在彼此分开的相应隔室中。
33.根据权利要求31所述的方法，其中用水润湿所述拭子。
34.根据权利要求31所述的方法，其中所述容器由PET12μm/AL7μm/PE50形成。
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