利用转盘系统对重金属进行定性和定量分析的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及对重金属进行定性分析和定量分析的装置和方法，更具体地，提供了利用转盘系统对重金属进行定性分析和定量分析的装置和方法。

Device and method for qualitative and quantitative analysis of heavy metals by turntable system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用转盘系统对重金属进行定性和定量分析的装置和方法
本申请要求2017年11月20日提交的韩国专利申请No.10-2017-0154395和2018年5月10日提交的韩国专利申请No.10-2018-0053636的优先权，其公开内容通过引用并入本文。本专利技术涉及对重金属进行定性分析和定量分析的装置和方法，更具体地，涉及利用可旋转盘系统对重金属进行定性分析和定量分析的装置和方法。
技术介绍
通常，检测重金属最广泛使用的方法是光谱分析法，例如电感耦合等离子体质谱法或原子吸收/发射光谱法。基于质谱法和光谱学的重金属检测方法准确并且检测极限高，但是它们昂贵且需要熟练的分析技术，使得难以在现场快速并简单地进行重金属分析。需要开发一种经济且有成本效益的基于显色的(colordevelopmentbased)重金属分析系统，以代替昂贵的基于质谱法和光谱学的重金属分析设备，并且需要开发一种可以方便地在现场应用的小型化分析系统。另外，需要开发一种能够对重金属进行定量分析和定性分析，同时通过对多种重金属的同时进行检测来缩短分析时间的系统。另外，流体样品在检测单元中显影时，需要通过使流体样品更均匀地流动使涂覆在检测单元上的有机配体与重金属之间的显色反应在检测单元上均匀，以及通过防止检测单元中的水分凝结现象，从而使用肉眼就可以对重金属进行定性/定量分析。另外，需要通过使显色距离更长来提高检测极限，从而即使在低重金属浓度下也可以通过确保显色距离超过一定水平。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于定性分析和定量分析的装置，装置包括可旋转平台和径向且对称地设置在可旋转平台上的多个微流体(microfluidic)结构。多个微流体结构中的每一个包括：顶层，顶层包括样品注入单元和微流体通道(虹吸通道)，含有重金属的流体样品被注入样品注入单元中，微流体通道是样品通过其可以移动到第一检测单元的通道，并且将样品注入单元连接到第一检测单元的一端；第一检测单元，第一检测单元涂覆有能够与样品的重金属产生显色反应的有机物质；以及底层，底层包括第一检测单元插设于其中的部分和用于测量显色距离的尺。多个微流体结构中的每一个可以容纳不同种类的样品。控制装置的旋转，使得样品从样品注入单元移动到微流体通道，然后移动到第一检测单元，可以通过第一检测单元中重金属的显色反应进行定性分析以及通过测量显色距离进行定量分析。此外，根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置还包括空气循环通道，空气循环通道连接在样品注入单元与第一检测单元的另一端之间，其中，空气循环通道可以增加第一检测单元中流体样品的蒸发速率并防止第一检测单元中的水分凝结现象。此外，根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置包括储液区，储液区将微流体通道与第一检测单元连接，其中，第一检测单元的一端可以容纳在储液区中。此外，根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置可以包括第二检测单元而不包括第一检测单元，第二检测单元的宽度小于第一检测单元的宽度。此外，在根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置中，样品注入单元可以包括能够容纳样品的空间和可以注入样品的开口。此外，在根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置中，可以通过以下步骤来完成对装置旋转的控制：使装置先旋转然后停止旋转，使得注入到样品注入单元中的样品被移动到微流体通道；再次使装置旋转，使得移动到微流体通道的样品移动到储液区；以及使装置停止旋转，使得移动到储液区的样品在第一检测单元中显影。此外，在根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置中，样品注入单元的一端和检测单元连接至微流体通道，并且微流体通道可以包括“U”形管的一部分，使得在装置第一次旋转之后和第二次旋转之前样品可以被容纳在微流体通道中。另外，在根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置中，第一次旋转可以在2000RPM至小于4000RPM下进行5至20秒，第二次旋转可以在4000RPM至6000RPM下进行3至10秒。此外，在根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置中，可旋转平台为圆盘并且可以具有12cm至20cm的直径。此外，在根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置中，可以包括在样品中的重金属可以包含Fe2+、Zn2+、Hg2+、Cr6+、Ni2+或Cu2+。此外，在根据本专利技术的用于定性分析和定量分析的装置中，预先涂布到第一检测单元的有机物质可以包含二甲基乙二肟(dimethylglyoxime)、红菲咯啉(bathophenanthroline)、二硫代乙酰胺(dithiooxamide)、双硫腙(dithizone)、二苯卡巴肼(diphenylcarbazide)或1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(1-(2-pyridylazo)-2-naphthol)。此外，本专利技术关于一种使用根据本专利技术的定性分析和定量分析装置对含有重金属的流体样品进行分析的方法。分析方法包括：将样品注入到样品注入单元中(S1)；控制装置的旋转(S2)；以及对在检测单元中显影的样品进行定性分析和定量分析中的至少一种(S3)。此外，在根据本专利技术的含有重金属的流体样品的分析方法中，将样品注入到样品注入单元中的步骤(S1)可以包括将含有不同种类的重金属的流体样品注入到多个微流体结构中的每一个中，或者包括将含有不同浓度的相同种类的重金属的流体样品注入到多个微流体结构中的每一个中。此外，在根据本专利技术的含有重金属的流体样品的分析方法中，控制装置的旋转的步骤(S2)可以包括：使装置先旋转然后停止旋转，使得注入到样品注入单元中的样品被移动到微流体通道(S2-1)；再次使装置旋转，使得移动到微流体通道的样品移动到储液区(S2-2)；以及使装置停止旋转，使得移动到储液区的样品在第一检测单元中显影(S2-3)。此外，在根据本专利技术的含有重金属的流体样品的分析方法中，对样品进行定性分析和定量分析中的至少一种的步骤(S3)可以包括以下步骤中的至少一种：通过在检测单元中显影的样品的显色反应进行定性分析(S3-1)；以及通过测量显色距离进行定量分析(S3-2)。有益效果根据本专利技术的一个实施例的用于定性分析和定量分析的装置(1，1’)和使用该装置的样品分析方法(2)，可以通过控制自动流体控制以及控制转矩和毛细力(capillaryforce)提高重金属的检测极限。可以通过转矩控制提高重金属离子的检测极限。也就是说，通过控制装置的旋转来调节离心力和毛细力来控制显色反应时间和显色区域，可以提高检测极限。根据本专利技术的一个实施例的用于定性分析和定量分析的装置(1，1’)和使用该装置的样品分析方法(2)，可以用一个装置(1，1’)对几种重金属进行定性分析和定量分析。根据本专利技术，可以经济且快速的多种金属定性/定量分析。它比传统的昂贵的基于光谱和质谱的重金属探测器更经济，并且可以缩短分析时间。另外，用于定性分析和定量分析的配置可以集成到一个小型化装置(1，1’)中，并且可以快速且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，由于通道(微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定性分析和定量分析的装置，所述装置包括可旋转平台和径向且对称地设置在所述可旋转平台上的多个微流体结构，其中，所述多个微流体结构中的每一个包括：/n顶层，所述顶层包括样品注入单元和微流体通道(虹吸通道)，含有重金属的流体样品被注入所述样品注入单元中，所述微流体通道是所述样品通过其移动到第一检测单元的通道，并且所述微流体通道将所述样品注入单元连接到所述第一检测单元的一端；/n所述第一检测单元，所述第一检测单元涂覆有能够与所述样品的所述重金属产生显色反应的有机物质；以及/n底层，所述底层包括所述第一检测单元插设于其中的部分和用于测量显色距离的尺，/n其中，所述多个微流体结构中的每一个容纳不同种类的所述样品，/n其中，通过控制所述装置的旋转使所述样品从所述样品注入单元移动到所述微流体通道，然后移动到所述第一检测单元，并且/n其中，通过所述第一检测单元中的所述重金属的所述显色反应能够进行所述定性分析以及通过测量所述显色距离能够进行所述定量分析。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171120 KR 10-2017-0154395;20180510 KR 10-2018-001.一种用于定性分析和定量分析的装置，所述装置包括可旋转平台和径向且对称地设置在所述可旋转平台上的多个微流体结构，其中，所述多个微流体结构中的每一个包括：
顶层，所述顶层包括样品注入单元和微流体通道(虹吸通道)，含有重金属的流体样品被注入所述样品注入单元中，所述微流体通道是所述样品通过其移动到第一检测单元的通道，并且所述微流体通道将所述样品注入单元连接到所述第一检测单元的一端；
所述第一检测单元，所述第一检测单元涂覆有能够与所述样品的所述重金属产生显色反应的有机物质；以及
底层，所述底层包括所述第一检测单元插设于其中的部分和用于测量显色距离的尺，
其中，所述多个微流体结构中的每一个容纳不同种类的所述样品，
其中，通过控制所述装置的旋转使所述样品从所述样品注入单元移动到所述微流体通道，然后移动到所述第一检测单元，并且
其中，通过所述第一检测单元中的所述重金属的所述显色反应能够进行所述定性分析以及通过测量所述显色距离能够进行所述定量分析。


2.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的装置，还包括空气循环通道，所述空气循环通道连接在所述样品注入单元与所述第一检测单元的另一端之间，其中，所述空气循环通道增加所述第一检测单元中所述流体样品的蒸发速率，并防止所述第一检测单元中的水分凝结现象。


3.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的装置，包括储液区，所述储液区连接所述微流体通道与所述第一检测单元，其中，所述第一检测单元的一端容纳在所述储液区中。


4.根据权利要求1所述的用于定性分析和定量分析的装置，包括第二检测单元，而不包括所述第一检测单元，所述第二检测单元的宽度小于所述第一检测单元的宽度。


5.根据权利要求3所述的用于定性分析和定量分析的装置，其中，所述装置的旋转的控制通过以下步骤实现：
使所述装置先旋转然后停止旋转，使得注入到所述样品注入单元中的所述样品被移动到所述微流体通道；
再次使所述装置旋转，使得移动到所述微流体通道的所述样品移动到所述储液区；以及
使所述装置停止旋转，使得移动到所述储液区的所述样品在所述第一检测单元中显影。


6.根据权利要求5所述的用于定性分析和定量分析的装置，其中，所述微流体通道包括“U”形管的一部分，使得在所述装置的第一次旋转之后和第二次旋转之前所述样品被容纳在所述微流体通道中。

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【专利技术属性】
技术研发人员：朴炳贤，金炳贤，金东炫，韩秀妍，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR