用于碱度分析的芯片上实验室制造技术

本发明专利技术公开一种芯片上实验室装置和采用芯片上实验室装置用于确定在水中出现的种类的浓度的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水中的碱度检测。
技术介绍
精确的碱度确定对于许多工业和水类型是重要的。例如，在饮用水中，高的碱度可以导致令人讨厌的味道。水的碱度与其的酸中和能力相同，且被测量为所有可滴定的碱的总和。由于氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐以及其它形式的氧化碳的存在，水具有高的碱度。碱度对于许多管理机构(诸如EPA和FDA)来说是需要报告的参数。EPA将pH值(其是碱度的函数)列出作为二次饮用水标准，将PH值限制为6.5-8.5。在工业水排放标准中也使用碱浓度。依据EPA消毒副产物规则，工业污水碱度被控制为碱度根据基于水中的总有机碳(TOC)浓度增加或减小，这是因为TOC与三卤代甲烷的形成相关联。三卤代甲烷可能产生负面的健康作用，并且EPA将饮用水中的一些三卤代甲烷的浓度限制成每十亿分之 80 (ppb)。
技术实现思路
根据本专利技术的第一广义方法，提供了一种装置，包括:一个或更多个芯片，每个芯片包括:包括入口的样本通道，在样本通道中的一个或更多个试剂区，和在通道中的光学路径，其中每个试剂区包括用于与穿过样本通道的水样本混合的一种或更多种试剂，和其中所述一种或更多种试剂中的至少一种是指示剂，所述指示剂在与水样本中的成分和/或所述一种或更多种试剂中的已选择的一种或更多种相互作用时改变颜色。根据本专利技术的第二广义的方面，提供了一种方法，包括下述步骤:(a)迫使水样本穿过芯片中的样本通道，以将水样本与定位在样本通道的一个或更多个试剂区中的一种或更多种试剂混合，并且由此形成了由于一种或更多种试剂与水样本的成分和/或所述一种或更多种试剂中的已选择的一种或更多种相互作用而呈现颜色变化的混合物，(b)测量混合物在样本通道中的光学路径上的颜色变化，和(C)基于在步骤(b)中测量的颜色变化在可视显示装置上显示数据。附图说明附图示出了本专利技术的示例实施例，其与上文给出的整体描述以及下文给出的详细描述一起用于说明本专利技术的特征。附图不一定是成比例的，一些特征可能被夸大以显示特定部件的细节。因此，此处公开的特定细节不能被解释成限制性的，而是仅被解释为权利要求的基础以及教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性的基础。结果，本专利技术不限于下文描述的特定示例，而是仅由权利要求和他们的等同物来限制。图1是根据本专利技术的一个实施例的高碱度范围的芯片上实验室装置和便携式读取装置的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例的高碱度范围的芯片上实验室装置的示意图。图3是根据本专利技术的一个实施例的低碱度范围的芯片上实验室装置和便携式读取装置的示意图。图4是根据本专利技术的一个实施例的仅包括显示器和缓冲剂的碱度芯片上实验室装置的示意图。图5是与传统的强酸滴定标识的变化相比较的随着样本中的碱度增加在缓冲颜色指示剂上的影响的图表表示。图6是根据本专利技术的一个实施例的依据其可以确定碱度的所述方法的图表表示。图7是根据本专利技术的芯片设计的分解视图。图8是根据本专利技术的一个实施例的显示与读取装置和显示器接口接合的碱度芯片的视图。图9是根据本专利技术的一个实施例的芯片读取器的透视图。图10是根据本专利技术的一个实施例的实验室读取装置的透视图。图11是根据本专利技术的一个实施例的手持式读取装置和碱度芯片上实验室装置的透视图。图12是根据本专利技术的一个实施例的口袋式或手持式读取装置的透视图。图13显示根据本专利技术的一个实施例的作为吸光率的方式地计算所述碱度的方法。图14是包括成堆叠配置的多个芯片的芯片上实验室装置的透视图。图15是包括成并排堆叠配置的多个芯片的芯片上实验室装置的透视图。具体实施例方式定义在术语的定义背离所述术语的通常使用的含义的情况下，申请人意图是使用下文所提供的定义，除非具体说明。为了本专利技术的目的，应当注意到，单数形式“一”、“一个”以及“所述”包括对多数形式的表示，除非此处所呈现的上下文另有清楚地说明。为了本专利技术的目的，诸如“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“左”、“右”、“水平”、“垂直”、“向上”、“向下”等方向术语在描述本专利技术的各实施例时，仅是为了简便而被使用。本专利技术的实施例可以以各种方式定向。例如，在附图中显示的图表、装置等可以被翻转，沿着任何方向旋转90°、颠倒等。例如行和/或列可以以任何方向定向。为了本专利技术的目的，如果所述值是通过使用所述值、性质或其它因素来执行数学计算或逻辑确定获得的，值或性质“基于”特定的值、性质、条件的满足或其它因素。为了本专利技术的目的，术语“碱度”和“At”表示溶液中和酸至碳酸盐或重碳酸盐的等价点的能力的度量。碱度等于溶液中的碱的化学计量总和。在自然环境中，碳酸盐的碱度由于常见的碳酸盐石的出现和溶解以及二氧化碳在空气中的出现，构成了总的碱度的大部分。可能对碱度做出贡献的其它的常见的自然成分包括:硼酸盐、氢氧化物、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐、溶解的氨、一些有机酸的共轭碱和硫化物。实验室中制造的溶液可以包含实质上有限数量的对碱度做出贡献的碱。碱度通常以单位mEq/L(每升毫克当量)给出。商业上，如在采掘工业中，碱度还能够以单位“ppm”或百万分之几给出。碱度(Alkalinity)有时与碱性度(basicity)不正确地可替交地使用。例如，溶液的pH值可以通过添加CO2而被降低。这将降低碱性度；然而碱度将保持不变。为了本专利技术的目的，术语“分析报告”表示基于通过从用于一个或更多的样本的一个或更多的芯片上实验室装置进行读数的一个或更多的芯片读取器所获得的数据，数据、原始数据或历史数据、运算数据、观察数据、信息、分析结果等的任何有组织的显示。分析报告可以通过分析装置生成或运算得到，该分析装置是芯片读取器和/或服务器的一部分。分析报告可以被准备用于任何预期的接受者，诸如水处理系统、客户、公众中的成员等的已选择的官员、管理者或操作者。根据本专利技术的一些实施例，“分析报告”可以是成任何需要的形式的给制定规章和/或法律实施机构的呈递书。为了本专利技术的目的，术语“分析结果”表示由一个或更多的芯片上实验室装置所获得的或收集的数据或信息的集合、计算、算法、分析、运算等所生成的任何信息、值、关系、乘积等，如由在远程水品质监控系统的芯片读取器和/或服务器上的分析装置所执行的那样。例如，“分析结果”可以包括通过芯片读取器分析、运算等所得到的观察数据。为了本专利技术的目的，术语“分析物”表示由芯片上实验室装置、芯片读取器或使用者等所分析的水样本的成分。为了本专利技术的目的，术语“分析装置”表示芯片读取器、服务器、输出装置、可视显示装置或可以被存储一个或更多的软件程序或其它例行程序、固件和/或硬件的其它装置的一部分，其可以分析、运算等诸如原始数据、观察数据、历史数据或由一个或更多的芯片上实验室装置所获得的任何其它信息等的数据。根据本专利技术的一些实施例，分析装置可以分析或运算所述数据以生成所述输出。分析装置可以包括源编码或软件程序。根据本专利技术的一些实施例，分析装置可以连续地实时、周期性的或选择的间隔在使用者的条件或指令下比较所述数据。根据本专利技术的一些实施例，所述输出可以包括下述中的一个或更多个:数据、警报、分析结果或分析报告。为了本专利技术的目的，术语“水样本”表示包含水的样本。在本专利技术的各实施例中，将被分析的水样本可以通过将芯片上实验室装置浸蘸到水源中且之后通过使用来自泵或毛细作用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：科里·艾伦·萨尔茨，V·V·拉杰什卡兰，伊莎贝尔·尼古拉·许尼希，R·弗勒梅尔，M·伦纳德，R·D·乌特曼，A·法珈玛，
申请(专利权)人：哈希公司，
类型：
国别省市：