用于泳池氰尿酸检测的试剂盒、冻干试剂、检测系统与方法与流程

本发明涉及泳池水质检测机器人，尤其是氰尿酸检测技术，具体而言涉及一种用于泳池氰尿酸检测的试剂盒、冻干试剂、检测系统与方法。

背景技术：

1、游泳池的水质安全直接关系到游泳者的健康与体验。消毒环节是泳池水质管理的核心，目前游泳池消毒以氯化消毒为主，次氯酸钠、二氯异氰尿酸钠（dccna）和三氯异氰尿酸（tcca）等含氯消毒剂被广泛应用。氰尿酸（cyanuric acid，简称cya，化学式c3h3o3）在泳池水中扮演着关键角色，其来源主要包括含氯消毒剂的分解与残留。氰尿酸在泳池水中随着含氯消毒剂的分解过程具有累积性，导致浓度持续攀升，其浓度过高时不仅影响消毒效果，还会对人体健康产生潜在危害。当氰尿酸浓度超过100 mg/l时，泳池水样中大肠菌群检出率会大幅提升，增加病原微生物传播风险。

2、目前泳池氰尿酸检测方法主要还包括比色/比浊法（现场快检）、以及实验室仪器分析法（精确定量）检测。比色法是通过现场采样泳池水进行显色反应，通过观察试纸条颜色变化与标准比色卡进行比对，得出氰尿酸浓度的半定量结果。比色法现场快检的优势在于操作门槛低、成本低廉、检测速度极快，但颜色比对受环境光照条件和个人视觉差异影响较大，主观性强，精度有限，而且难以区分相近色阶，重复性较差。因此，试纸法更适用于日常高频次的快速筛查和趋势监控，而不宜作为精准定量分析手段。

3、比浊法是通过检测仪现场采样泳池水，与特定沉淀试剂（如三聚氰胺mel）反应生成不溶性白色颗粒物沉淀（melamine-cyanurate，简称mca），通过浊度或散射信号进行定量分析，间接计算氰尿酸浓度。例如，采用分光光度比浊法，在340 nm~800 nm波长范围内自动匹配检测波长，依据朗伯-比尔定律进行浓度计算。目前比浊法的优势在于操作简单，但需要配合便携式设备和专用试剂包才可满足高频次巡检需求。同时，传统的三聚氰胺在水中的溶解度极低，导致反应启动慢，粉末试剂溶解时间长，影响检测效率。同时，随着沉淀颗粒持续长大，导致浊度信号随时间漂移，对检测精度造成影响，难以应用于自动化或小型化设备。

4、实验室仪器分析法（精确定量）需要将泳池水采样后转移至实验室，通过实验室的精密仪器进行检测，例如分光光度法检测、高效液相色谱法（hplc）检测、液相色谱-质谱联用（lc-ms）检测等，其依赖于专业的实验室设备和标准化操作流程，检测周期较长，样品需经过采样、运输、前处理等多个环节，难以满足泳池现场水质监测的即时检测需求。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中泳池水质日常监测的快速、频繁需求以及现有基于三聚氰胺检测体系的不足，根据本发明目的的第一方面，提供一种用于泳池氰尿酸检测的试剂盒，包括：

2、盒体，该盒体的内部形成封闭的腔体，所述腔体内设置有检测试剂层；

3、位于所述盒体至少一个表面的透光窗口；

4、水样入口，设置在所述盒体的至少一个表面，并允许水样从盒体的外部进入到所述腔体内部；

5、其中，所述水样入口被设置成常闭状态，并在非取样状态下隔绝所述腔体与盒体外部之间的连通。

6、其中，在检测过程中，水样进入腔体与检测试剂层接触并反应形成悬浊液，所述透光窗口供外部光学检测模块发射的入射光穿过，并透过经过悬浊液散射后返回的散射光。

7、作为可选的实施方式，所述透光窗口的数量为二，分别位于所述盒体的相对的两个表面，或者呈90°分布的两个表面。

8、作为可选的实施方式，所述水样入口采用能够从外部刺破的隔膜层。

9、作为可选的实施方式，所述隔膜层采用热塑性聚合物薄膜层。

10、作为可选的实施方式，所述隔膜层采用一次性密封的薄膜层，并能够在外部机械穿刺下发生不可逆的破裂以形成水样采集通道入口。

11、作为可选的实施方式，所述水样入口采用具有自密封式孔道的隔膜层。

12、作为可选的实施方式，所述隔膜层采用弹性体片层，使所述自密封式孔道保持密闭，并响应于外部施加的推力发生弹性变形从而打开孔道，形成水样采集通道入口。

13、作为可选的实施方式，所述盒体还设置有至少一个溢流口，与所述腔体连通。

14、作为可选的实施方式，所述检测试剂层为三聚氰胺冻干层，贴附于所述腔体的至少一个内壁面。

15、作为可选的实施方式，所述三聚氰胺冻干层为三聚氰胺试剂组合物在所述腔体内经原位冻干所形成的多孔膜层。

16、作为可选的实施方式，所述三聚氰胺试剂组合物包括如下按照重量份计的组分：

17、三聚氰胺粉末  10～60份；

18、亲水骨架材料  25～80份；

19、melamine-cyanurate晶种颗粒  0.001～1份；

20、分散剂  0.1～10份；

21、辅助助剂  0～5份；

22、其中，所述辅助助剂包括遮蔽剂、ph调节剂、稳定剂中的至少一种；所述三聚氰胺试剂组合物呈含水率<1%的多孔膜层结构。

23、作为可选的实施方式，所述亲水骨架材料采用糖醇类、多糖类或亲水高分子材料中的至少一种。

24、作为可选的实施方式，所述亲水骨架材料采用甘露醇、海藻糖、山梨醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的至少一种。

25、作为可选的实施方式，所述分散剂采用重量份为0.5～5份的pvp、sds、tween类表面活性剂中至少一种。

26、作为可选的实施方式，所述遮蔽剂、稳定剂的重量份在0～0.5份；所述ph调节剂的重量份在0～5份。

27、作为可选的实施方式，所述ph调节剂采用磷酸盐缓冲盐，ph=7。

28、作为可选的实施方式，所述稳定剂采用纤维素类，或者天然/合成高分子类稳定剂。

29、作为可选的实施方式，所述遮蔽剂采用无机盐类掩蔽剂或者有机掩蔽剂中的一种。

30、作为可选的实施方式，所述检测试剂层与进入腔体内的水样接触后的5 s～60 s内溶解并发生反应，所述反应形成沉淀颗粒的中位粒径为1 μm～10 μm，并且在接触后的30s～60 s内浊度变化低于±5%。

31、根据本发明目的的第二方面，提出一种泳池水质检测系统，包括：

32、前述的试剂盒；

33、泳池水样采集模块，所述试剂盒能够从外部耦合至泳池水样采集模块，在二者的耦合界面上，所述泳池水样采集模块操作所述试剂盒的水样入口以形成水样采集通道入口；

34、光学检测模块；

35、检测数据处理模块；

36、控制模块；

37、其中，所述控制模块与泳池水样采集模块、光学检测模块以及检测数据处理模块连接，并且：

38、控制所述泳池水样采集模块从泳池内取水、并输送至所述试剂盒的腔体内部；

39、控制所述光学检测模块透过试剂盒的透光窗口向所述腔体内经过反应所形成的悬浊液发射检测光信号，并接收经过悬浊液散射返回的光信号；

40、控制所述检测数据处理模块根据检测光信号、返回的光信号以及标定曲线计算水样中的氰尿酸浓度。

41、作为可选的实施方式，所述控制模块控制所述泳池水样采集模块按照预设的采样量向所述试剂盒内输送水样，以保持试剂盒内的水样体积恒定。

42、作为可选的实施方式，所述试剂盒内部的腔体作为反应腔体，其体积在5 ml～10ml。

43、作为可选的实施方式，所述泳池水样采集模块包括一受控于所述控制模块的泵，其取水口一侧能够从泳池内取水样，其出水口一侧能够从试剂盒的外部操作水样入口以形成所述水样采集通道入口。

44、作为可选的实施方式，所述光学检测模块包括用于发射检测光信号的红光led以及用于接收返回的光信号的光敏pd。

45、作为可选的实施方式，红光led为850 nm波长的led发射器。

46、作为可选的实施方式，所述泳池水样采集模块、光学检测模块、检测数据处理模块以及控制模块被集成在一检测设备内；

47、所述试剂盒能够耦合至检测设备，并与泳池水样采集模块连接。

48、作为可选的实施方式，所述检测设备为泳池机器人。

49、根据本发明目的的第三方面，还提出一种使用前述试剂盒检测泳池氰尿酸的方法，包括以下步骤：

50、操作试剂盒并建立水样采集通道入口；

51、通过水样采集通道入口向所述试剂盒的腔体内送入泳池水样，使得水样与腔体内的检测试剂层接触并发生反应，在腔体内形成悬浊液；

52、在反应一定时间后向所形成的悬浊液发射检测光信号；

53、接收经悬浊液散射后返回的光信号；

54、根据检测光信号、返回的光信号以及标定曲线，计算水样内氰尿酸的浓度。

55、作为可选的实施方式，所述标定曲线被设置成预先在三聚氰胺与氰尿酸摩尔过量的条件下标定测试获得。

56、作为可选的实施方式，所述方法利用泳池机器人实现采样与检测输出。

57、结合以上实施例的用于泳池氰尿酸检测的试剂盒、泳池氰尿酸检测冻干试剂以及检测系统的设计，与现有技术相比，其显著的有益效果在于：

58、(1)泳池水样氰尿酸检测的试剂盒采用一次性、一体化常闭式盒结构设计，盒体内部形成封闭腔体，内置检测试剂层；水样入口采用常闭设计，非取样状态下隔绝腔体与外界连通，避免试剂受潮或污染；并通过双透光窗口来配合散射比浊检测，可实现预封装、长储/运输稳定并能够快速与检测设备精准耦合；

59、(2)三聚氰胺冻干试剂组合物在试剂盒的腔体内经原位冻干形成含水率<1%的多孔膜层，利用多孔结构的毛细吸水效应，可实现水样接触后秒级溶解（<2秒），消除传统三聚氰胺粉末溶解迟滞的弊端，同时通过引入微量mca晶种，通过前置成核诱导机制改变传统不均一成核路径；配合稳定剂、分散剂的协同阻遏作用，将沉淀中位粒径锁定在1 μm~10 μm的理想区间，形成稳定的悬浊液，限制沉淀颗粒非受控长大和团聚，通过综合动力学调控，确保反应起点与终点一致性与可控性；

60、(3)试剂盒可快速可拆卸耦合至泳池机器人等检测设备，通过集成的水样采集、光学检测、数据处理和控制模块与试剂盒配合，采用90°侧向散射比浊法，实现快速全流程的自动化取水、反应、光学检测以及氰尿酸（cya）浓度检测输出，满足泳池现场对水质检测的高频次、即时定量检测需求。

61、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

62、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。