一种使用3d打印模具制备的即吸即测液体检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学分析技术和环境水体检测领域，尤其涉及一种使用3D打印模具制 备的即吸即测液体检测装置。
【背景技术】
[0002] 近年来我国水污染事件频发，如2010年福建紫金矿业有毒废水泄漏事件，2011年 渤海蓬莱油田溢油事故、云南曲靖5000吨铬渣污染水库，2012年广西镉污染事件、三友化工 污染门事件、山西长治苯胺泄漏导致河水污染，2013年汉中市2吨柴油流入玉带河，2014年 兰州自来水苯含量超标事件、南京"自来水含抗生素"事件，2015年宜昌长阳蒙特锰业排污 致水体污染，2015年天津港爆炸产生有毒废水淤积等等。因此，迫切需求能够实时、快速地 检测水体中多污染物的技术。
[0003] 现有技术中，通常需要将样品采集回实验室进行一系列的处理、分析。实验室内设 备齐全，更容易得到精确详实的数据和结果，但通常需要几小时乃至几天时间才能得到结 果。但在很多情况下需快速的、定性的确定某一种物质的存在，这时送到实验室检测费时费 力，会错过处置水体污染的最佳时机，造成更为严重的后果。
[0004] 文章《基于分光光度法的多参数在线水质监测仪的研究与设计》研究并设计了一 个使用紫外一一可见光进行测量的多参数分光光度法测量系统，可通过替换不同的显色剂 模组完成用户可选的多种污染物的测量。该系统集成了光源、光纤、光谱仪、上位机、下位机 以及比色皿、注射器等多种仪器，还需要实现数据采集、分析、显示等复杂的软件系统，该研 究体现了目前国内外在线监控的主流情况。这种复杂的在线检测系统的确可实现精确的测 量，但实现成本非常高，软硬件系统复杂，不易操作，一般置于特定的水域长期使用，不便携 带。
[0005] 专利CN104792777提出了 一种经济快捷型比色测定水质六价铬浓度的测试包和测 定方法，通过前处理调节样品pH、显色反应及与预制标准比色卡对比实现样品的检测;该发 明克服了一般水体检测方法操作复杂、价格昂贵的的缺点，提出了一种具有针对性、配套化 检测的新思路。
[0006] 专利CN204314225U公开了一种基于手机平台的食品安全快速检测装置。使用手机 CCD摄像头记录透过样品的光强，通过朗伯比尔定律得到反应物的吸光度，由此得到样品的 浓度。
[0007] 文章《数码比色法测定环境及生物样品中的氰化物浓度》在传统氰化物检测方法 的基础上，提出了一种新的方法一数码比色法。用数码相机对显色溶液拍照，通过数码比 色，进行灰度处理，照片的三原色值与氰化物的浓度成线性关系，可以直接分析出其氰化物 的浓度。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的主要技术问题是提供一种即吸即测液体检测装置，降低检测成 本，实现实时、尚效的分析样品。
[0009] 为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种使用3D打印模具制备的即吸即测液 体检测装置，包括一上盖板和下盖板，其相向放置并拼合为一密封空间;所述密封空间内设 置有反应腔、对比腔、显色剂腔、样品吸入管、滤膜和导流管；
[0010] 所述样品吸入管的一端与待测样品连接，另一端通过滤膜与所述反应腔和对比腔 连通;所述显色剂腔通过所述导流管与反应腔连通；
[0011] 所述上盖板为弹性材料制作，按压上盖板再松开时，所述样品被吸入反应腔和对 比腔中，显色剂被吸入对比腔中与样品混合；
[0012] 使用手机拍摄反应腔和对比腔的图像，通过定制的APP来确定待测样品的浓度；
[0013] 该APP存储有事先测得的"灰度-浓度"标准曲线数据;将手机拍摄的反应腔和对比 腔的图像导入APP中，即可读取图片的RGB值;根据
[0014]
[0015]即可将RGB值转化为灰度值；
[0016] 由于灰度和浓度成一定的线性关系：
[0017] Gr=A*C+B，其中Gr表示灰度，C表示浓度；
[0018] 因此，假设反应腔待测样品读取的灰度值为Gn，对比腔待测样品读取的灰度值为 Gr2;将其带入"灰度-浓度"标准曲线，则可得到反应腔待测样品浓度Q，对比腔待测样品浓 度C2;
[0019] 反应腔中修正的浓度(V的推导过程为：
[0020] 根据"比尔-朗伯"定律，在较稀溶液中，对同一试剂，光程相同的情况下，吸光度A 和浓度C有一定的线性关系：
[0021] A = kC
[0022] 假设初始光强Ιο透过反应腔的光强为h，透过对比腔的光强为12则有：
[0023]
[0024]
[0025] 及光度为：
[0026]
[0027]再根据
[0028] A = kC
[0029] 可得到
[0030] Ci7 =Ci-C2
[0031 ]在一较佳实施例中:所述上盖板为硅橡胶材质。
[0032]在一较佳实施例中:所述上盖板使用3D打印结构作为模具，浇筑硅橡胶而得。
[0033]在一较佳实施例中:所述下盖板的材质为玻璃，塑料，树脂，硅橡胶中的一种。
[0034]在一较佳实施例中：所述上盖板和下盖板经过等离子或臭氧处理后直接键合。 [0035]在一较佳实施例中：所述显色剂是任何能够与样品中的待测物质发生特异性显色 反应的试剂。
[0036]在一较佳实施例中：根据不同的检测目的物，所述显色剂腔中注入的显色剂不同。 [0037]相较于现有技术，本发明具备以下有益效果：
[0038]本发明提供了一种使用3D打印模具制备的即吸即测液体检测装置，上盖板使用硅 橡胶制备，具有柔韧性。可通过挤压反应腔和对比腔使得样品吸入管吸入样品。硅橡胶有高 稳定性，耐酸耐碱。在显色剂腔中可注入多种显色剂，根据不同检测物质使用注有特定显色 剂的装置。
[0039]本发明提供了一种使用3D打印模具制备的即吸即测液体检测装置，采用3D打印方 法加工模具可以快速加工出传统方法无法或难以制作的模具。其次3D打印技术"打印"的产 品是自然无缝连接的，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。
[0040] 上盖板使用硅橡胶制备，由于硅橡胶具有很小的杨氏模量，固化后具有很好的柔 韧性，且硅橡胶化学性质稳定，耐酸耐碱，跟常见的显色剂不会起反应。使用硅橡胶作为装 置的材料，充分利用了硅橡胶的两个性质。其一，利用它的柔韧性可实现通过挤压形成的气 压差驱动样品和显色剂流动；其二，利用它的化学性质稳定，可选用多种显色剂，大大扩展 了该装置的使用场景。
[0041] 在实验室对该即吸即测液体检测装置注入不同的显色剂并封装后，可随身携带， 在室外环境中，根据不同的目标物使用装有不同显色剂的装置，通过按压和放松样品腔和 对比腔中间部位吸入样品和显色剂，待样品和显色剂发生特异性的显色反应后，通过手机 摄像头和比色软件检测样品。
[0042] 与原有快速检测技术相比，本申请提出的即吸即测液体检测装置，使用3D打印的 一体成型模具，避免了复杂的制作工艺。体积、重量和使用的便利性与试纸法类似，但具有 更高的灵敏度，通过添加不同的显色剂可以监测多种污染物，应用范围远也比试纸广。和大 型专业的测试方法相比，本申请充分利用了PDMS的柔韧性和稳定性实现了 "即吸即测"，减 少其他样品、试剂提取设备的使用;使用手机和手机软件实时记录反应物和对比物图像，继 而可实时得到样品中污染物的量，不需要大型检测设备，具有简捷、低成本的优势。本申请 提出的技术方案装置制作简单、测试操作简便，灵敏度较高，非常适合在野外作业，便于非 专业人士的使用。
【附图说明】
[0043] 图1为本发明优选实施例使用的一体成型模具的立体图；
[0044] 图2为本发明优选实施例使用的一体成型模具的俯视图；
[0045] 图3为本发明优选实施例的结构立体透视图；
[0046] 图4为本发明优选实施例的结构俯视透视图。
【具体实施方式】
[0047] 下面通过附图和具体实施例对本发明进行具体说明。
[0048] 如图1-4,一种使用3D打印模具制备的即吸即测液体检测装置，它包括包括一上盖 板和下盖板，其