微流体水样分析试剂盒的制作方法

用于水中化学分析物日常使用点测定的常规装置通常依赖于预先制备的合适的试剂。例如，片状试剂可能置于测定单元，并在使用前摇晃。更简单和更快捷的试验可能会使用试验条，但是结果一般不太准确。多种化学分析物的测定通常是一个接一个地实施，并且过程费劲。本发明试图改进水样(例如水的等分试样)中的多种化学分析物的分析。一方面，本发明提供水样分析试剂盒，用于确定第一化学分析物和第二化学分析物的存在或含量，第一化学分析物和第二化学分析物不同，所述水样分析试剂盒包括：盒子，一批不连续流体通道被焊接在盒子中，每个不连续流体通道使水样容易从共同入口流入，其中，一批不连续流体通道包括：终止于第一出口的第一不连续流体通道；在第一不连续流体通道中或邻近第一不连续流体通道的第一基底或第一阱；在第一不连续流体通道中的第一分析单元，在第一基底或第一阱的下游以接收水样的第一含量，其中，第一基底、第一阱、第一分析单元和邻近第一分析单元上游的一部分第一不连续流体通道被选择性地负载第一试剂，由此在使用中暴露水样流动到第一试剂以使第一化学分析物和第一试剂形成第一产品；终止于第二出口的第二不连续流体通道；在第二不连续流体通道中的第二分析单元，用来接收水样的第二含量，其中，第二分析单元或邻近第二分析单元上游的一部分第二不连续流体通道被选择性地负载第二试剂，由此在使用中暴露水样流动到第二试剂以使第二化学分析物和第二试剂形成第二产品；其中，第一出口和第二出口是不连续的或共同的，第一不连续流体通道和第二不连续流体通道在或靠近第一出口和第二出口处，通过疏水排气薄膜或抗液压排气中断或转位来排气；以及检测器，盒子在检测器中可拆卸地安装或可安装，以便使检测器：(1)在第一分析单元检测第一可测反应，第一可测反应是对第一产品的出现或形成程度的反应，或是对第一试剂的出现或消耗程度的反应，从而使第一可测反应与第一化学分析物的存在或含量相关联，及(2)在第二分析单元检测第二可测反应，第二可测反应是对第二产品的出现或形成程度的反应，或是对第二试剂的出现或消耗程度的反应，从而使第二可测反应与第二化学分析物的存在或含量相关联。本发明的水样分析试剂盒在最少试剂准备下有利地允许简单快速的现场(使用点)分析。排气的疏水或抗液压性质保证足够迅速的水样流动和分析单元中水样的稳定的含量以促进精确定量测定。每个不连续流体通道的特征可以在于尺寸(如直径)是1毫米或更小。每个不连续流体通道的特征可以在于是亚毫米尺寸(如直径)。每个不连续流体通道可以是不连续微流体通道。例如，每个不连续微流体通道的直径可以在100nm-500μm范围。较佳的，第一出口和第二出口是共同的，第一不连续流体通道和第二不连续流体通道通过共同的疏水排气薄膜排气。特别较佳的，共同的疏水排气薄膜安装在靠近共同的第一出口和第二出口处的孔(比如垂直孔)中，所述孔(比如垂直孔)流动地连接到第一不连续流体通道和第二不连续流体通道。疏水排气薄膜可以是多孔的(比如多微孔的)。疏水排气薄膜可以具有6-80psi范围的突破压力。疏水排气薄膜可以由疏水聚合物组成，比如可选地氟化聚氨酯，聚亚烷基，聚烯烃或硅树脂。较佳的，疏水膜由聚四氟乙烯(PTFE)组成。较佳的，第一出口和第二出口是不连续的，每个第一不连续流体通道和第二不连续流体通道通过抗液压排气中断来排气。特别较佳的，抗液压排气中断是靠近第一出口和第二出口(例如分析单元下游)的每个第一不连续流体通道和第二不连续流体通道中的颈部收缩。通常收缩的直径大约是500μm。收缩的长度可以根据压力控制调整。第一出口和第二出口可以不连续，每个第一不连续流体通道和第二不连续流体通道可以通过抗液压排气转位来排气。盒子中可以焊接有收集容器，在一批不连续流体通道下游。收集容器用于收集从第一出口和第二出口流出的任何水样。第一可测反应和第二可测反应可以是用电化学可测或分光光度法可测。较佳的，第一可测反应和第二可测反应可以用分光光度法测定(例如色度测定或荧光测定)。第一可测反应和第二可测反应可以是颜色、吸光度、透射比或反射比的衰减或发展(例如紫外线，可见光或红外线吸光度，透射比或反射比)。较佳的，第一可测反应和第二可测反应可以是颜色的衰减或发展。较佳的，检测器基本能够同时检测第一可测反应和第二可测反应。较佳的，检测器基本能够同时使第一可测反应与第一化学分析物的存在或含量相关联，使第二可测反应与第二化学分析物的存在或含量相关联。检测器可以是对准盒子中的检测单元用于照明和检测的一批单独的检测器元件。单独的检测器元件基本可以同时处理分析单元。通过本领域技术人员所熟悉的常规方法和过程，检测器可以使第一可测反应与第一化学分析物的存在或含量相关联，及使第二可测反应与第二化学分析物的存在或含量相关联，并且检测器可以相应地被编程。第一基底或第一阱可以负载有第一试剂，第一试剂在使用时被冲入水样流中和被输送到第一分析单元下游。较佳的，第一分析单元负载有位于第一分析单元中的第一试剂(例如在第一试剂负载基底中)。较佳的，第二分析单元负载有位于第二分析单元中的第二试剂负载基底中的第二试剂。试剂负载基底有利地暴露分散试剂到水样流的大表面积，从而导致快速溶解和/或反应。通常每个基底都是高表面积基底。每个基底通常是惰性的。每个基底可以是多孔的，纤维状或网状的。每个基底可以是纸、织物、网或网格。合适的基底一般是熟知的和从(例如)Whatman,Saati,或Ahlstrom公司可商业购买的。每个基底或阱可以负载有沉积、干燥、剂量(如微剂量)或印刷试剂。试剂可以是暴露于水样后溶解，分散或悬浮的固体试剂。比如，试剂可以是暴露于水样后再水化的脱水试剂。试剂可以是可溶的或至少部分(例如完全)不溶的。试剂可以是缓冲剂，氧化剂，还原剂，酸或碱。分别适合于测试第一化学分析物和第二化学分析物的第一试剂和第二试剂是为本领域技术人员所熟悉的并且是可商业购买的。水样可以通过浸渍或投药被引入盒子。水样流可以是被动(例如毛细管)流或主动(例如压差)流。压差流可以通过泵或真空产生。水样分析试剂盒还可以包括流动驱动器，流动驱动器可拆卸地连接到共同出口，用于驱动水样沿一批不连续流体通道流动。流动驱动器可以是注射器、微型泵或微型阀。在一个较佳实施例中，一批不连续流体通道还包括：一个或多个额外的不连续流体通道，每个额外的不连续流体通道都终止于额外的出口；在每个额外的不连续流体通道中或邻近每个额外的不连续流体通道的可选的额外的基底或额外的阱；额外的分析单元，位于每个额外的不连续流体通道中的可选的额外的基底或额外的阱的下游，用于接收水样的额外含量，其中一个或多个可选的额外的基底、额外的阱、额外的分析单元，以及临近额外的分析单元上游的一部分额外的不连续流体通道负载有额外的试剂，由此在使用中，暴露水样流动到额外的试剂以使额外的化学分析物和额外的试剂形成额外的产品。额外的不连续流体通道和相关额外的特征的数目可以是一个或多个(例如5个)。额外的不连续流体通道、额外的出口、额外的基底、额外的阱、额外的分析单元、水样额外的含量、额外的产品、额外的化学分析物和额外的试剂的特点，可以与前面所述的相应的第一个和第二个这样的特征的特点相同或者不同。在一较佳实施例中，一批不连续流体通道还包括：终止于出口的无负载不连续流体通道；在无负载不连续流体通道中或者邻近无负载不连续流体通道的可选的无负载基底和无负载阱；无负载分析单元，位于无负载不连续流体通道中的可选的无负载基底或无负载阱的下游。无负载分析单元可被用于参考或修正目的，或用于反馈和确认或作为位置识别符。在每个不连续流体通道中的每个基底或阱可以是多个连续的基底或阱中的一个。多个连续的基底或阱可以是串联或并联的。多个阱的深度可变化。一批不连续流体通道还可以包括安装在不连续流体通道中的微粒过滤器。一批不连续流体通道可以是一批不连续非线性流体通道。一批不连续流体通道可以是一批不连续非曲折的流体通道。较佳的，一批不连续流体通道是一批不连续有角度(例如曲折的)的流体通道。特别较佳的，在分析单元的下游的一批不连续流体通道中的每一个是有角度的。不连续流体通道可以是收缩的(比如分析单元的上游)。不连续流体通道可以是分支的。盒子可以是聚合物的(比如由聚酯，聚碳酸酯，聚氯乙烯组成)。盒子可以是卡片或薄片的形式。盒子可以是连续形式的多个盒子(例如辊)中可分离的一个。盒子可以是一次性的。盒子可以设置为引入湍流到水样流。盒子可以包括上透明体和下不透明体。上透明体和下不透明体可以是超声结合或机械固定。上透明体可以配置有用于注射器的连接(例如鲁尔连接器)。上透明体和下不透明体可以是铸造的。第一出口和第二出口可以不连续，每个第一不连续流体通道和第二不连续流体通道通过抗液压排气转位来排气。例如，上透明体和下不透明体可以以悬臂形式固定，在足够气压下悬臂运转使得上透明体和下不透明体离开原来的位置，并且释放空气但保持抗液压。共同的入口可以在盒子的边缘或上表面或下表面。共同的入口可以是注射口。盒子可以通过比如悬臂或凸轮的常规机械连接安装在或可安装在检测器中。盒子可以基本上是具有方便的多边形轮廓的平面。盒子配置有协助安装或从检测器拆卸的次要功能。这有助于防止光学表面的污染。较佳的，第一和第二(和任意额外的)化学分析物选自由磷酸盐、二氧化氯、游离氯、亚氯酸盐、三聚氰酸、总氯、钙或镁组成的组中选择。较佳的，第一和第二(和任意额外的)化学分析物的含量是浓度、pH或碱性。通常水样是含水样品(例如水溶液、悬浮液或分散体)。水样可以是饮用水、娱乐用水(比如游泳池水)、环境用水或污水(比如工业污水)。水样可以是二氧化氯。水样的体积可以是μL，nL，pL或fL体积。盒子或水样分析试剂盒可以是便携式的。水样分析试剂盒可以是现场(使用点)水样分析试剂盒。本发明的另一方面提供了如上文所定义的盒子。本发明将在一个非限制性的意义上，参照下面附图来描述：图1a显示了本发明水样分析试剂盒的一个实施例的盒子的平面示意图；图1b显示了本发明水样分析试剂盒的实施例的盒子的详细立体示意图；图2中，(a)是通过本发明水样分析试剂盒的实施例的盒子的不连续流体通道的横截面视图，(b)是图2(a)中b部分的特写视图；以及图3(a)和(b)显示了本发明水样分析试剂盒的实施例的盒子的不连续流体通道的可选出口的横截面示意图。图1a和1b显示了本发明水样分析试剂盒的一个实施例的盒子的示意图，一般由附图标记1来指定。一批不连续流体通道3被焊接在盒子1中，每个流体通道3允许水样从共同入口4流至出口5。这批不连续流体通道3中的每一个都是有角度的。出口5在图2中有更详细的描述。盒子中还焊接有收集容器2，在一批不连续流体通道3下游，用于收集从出口5跑出的水。盒子1可安装在检测器中或和从检测器(未显示)拆卸。一批不连续流体通道3包括第一不连续流体通道3a。在第一不连续流体通道3a中有负载有磷酸盐离子试剂的第一试剂负载基底6a和在第一试剂负载基底6a下游以接收水样第一含量的第一分析单元7a。水样和磷酸盐试剂中存在的磷酸盐离子中有化学变化。例如TAOS检测器的装置可被用于对第一分析单元7a中的水样进行分光光度法测定，这可以与水样中的磷酸盐离子的存在或含量(例如浓度)相关联。一批不连续流体通道3还包括第二不连续流体通道3b。在第二不连续流体通道3b中有第二分析单元7b，用于接收水样的第二含量。第二分析单元7b负载有三聚氰酸试剂。水样和三聚氰酸试剂中存在的三聚氰酸中有化学变化。例如TAOS检测器的装置可被用于对第二分析单元7b中的水样进行分光光度法测定，这可以与水样中的三聚氰酸的存在或含量(例如浓度)相关联。一批不连续流体通道3还包括第三不连续流体通道3c。在第三不连续流体通道3c中有第三分析单元7c，用于接收水样的第三含量。第三分析单元7c负载有碱性试剂。碱性试剂中有化学变化。TAOS检测器可被用于对第三分析单元7c中的水样进行分光光度法测定，这可以与水样中的碱性相关联。一批不连续流体通道3还包括第四不连续流体通道3d。在第四不连续流体通道3d中有第四分析单元7d，用于接收水样的第四含量。第四分析单元7d负载有总氯试剂。水样和总氯试剂中存在的总氯中有化学变化。TAOS检测器可被用于对第四分析单元7d中的水样进行分光光度法测定，这可以与水样中的总氯的存在或含量(例如浓度)相关联。一批不连续流体通道3还包括第五不连续流体通道3e。在第五不连续流体通道3e中有第五分析单元7e，用于接收水样的第五含量。第五分析单元7e负载有游离氯试剂。水样和游离氯试剂中存在的游离氯中有化学变化。TAOS检测器可被用于对第五分析单元7e中的水样进行分光光度法测定，这可以与水样中的游离氯的存在或含量(例如浓度)相关联。一批不连续流体通道3还包括第六不连续流体通道3f。在第六不连续流体通道3f中有第六分析单元7f，用于接收水样的第六含量。第六分析单元7f负载有钙试剂。水样和钙试剂中存在的钙中有化学变化。TAOS检测器可被用于对第六分析单元7f中的水样进行分光光度法测定，这可以与水样中的钙(例如钙硬度)的存在或含量(例如浓度)相关联。一批不连续流体通道3还包括第七不连续流体通道3g。在第七不连续流体通道3g中有第七分析单元7g，用于接收水样的第七含量。第七分析单元7g负载有pH试剂。pH试剂中有化学变化。TAOS检测器可被用于对第七分析单元7g中的水样进行分光光度法测定，这可以与水样中的pH相关联。一批不连续流体通道3还包括第八不连续流体通道3h。在第七不连续流体通道3h中有第八分析单元7h，第七分析单元7h没有负载试剂(即空白)。无负载分析单元7h可被用于参考或修正目的，或用于反馈和确认或作为位置识别符。图1b更详细地显示了次要特征，使得盒子1容易安装到检测器中或从检测器拆卸。这些特征包括缺角20和21，成型边缘22和23，槽24和25，回转端26，倒角27和28，和上表面的锥形部分29和30。上述多种试剂都可以商业购买，举例如下：试验较佳配方游离氯丁香醛连氮指示剂总氯四甲基联苯胺指示剂加碘化钾pH酚红指示剂碱性溴甲酚绿指示剂加己二酸钙硬度邻甲酚酞指示剂三聚氰酸三聚氰胺加百里酚蓝和甲酚红指示剂磷酸盐钼蓝图2(a)显示了通过本发明水样分析试剂盒的实施例的不连续流体通道3a的横截面视图，(b)显示了图2(a)中b部分的特写视图。从图2(a)中明显看出盒子1具有超声结合的上透明铸造体22和下不透明铸造体21。不连续流体通道3a通过连续密封件52限制，连续密封件52安装在下不透明铸造体21中，并与上透明铸造体22紧扣密封连接。上透明铸造体22配备了注射器100的鲁尔连接器。垂直孔50靠近出口5，垂直孔50流动连接到不连续流体通道3a并通过上透明铸造体22。聚四氟乙烯膜51横跨垂直孔50的中间部分。聚四氟乙烯膜51通过o型圈53和固定夹54密封固定横跨垂直孔50。图3(a)和(b)显示了本发明水样分析试剂盒的实施例的盒子的不连续流体通道3a的可选出口的横截面示意图。在第一种替代选择中，不连续流体通道3a配备有狭窄的收缩处13a，连接不连续流体通道3a靠近出口端5a的狭窄的收缩13a，狭窄的收缩13a在靠近出口5a的不连续流体通道3a的颈部。狭窄的收缩13a抗液压同时排出空气。在第二种替代选择中，上透明铸造体22和下不透明铸造体21通过悬臂形式紧固，并且一般通过密封件55分离。在足够压力下悬臂运转使得上不透明铸造体22和下不透明铸造体21离开原来的位置，并且释放空气但保持抗液压。当前第1页1 2 3