污染物纸芯片检测装置及使用方法和应用

1.本发明属于污染物检测领域，具体涉及一种污染物纸芯片检测装置及使用方法和应用。


背景技术：

2.纸芯片检测技术是让检测样品在经过特殊处理的纸基芯片上，结合荧光探针材料(如发光碳点材料)经过特定波长的光的激发后，产生特异性响应而进行定性和定量分析的一种新型检测技术。
3.纸芯片的廉价易得，使得其能广泛应用于各种检测手段中，但是经过处理的样品的检测需要结合光学检测装置，进样后经过光源的照射才能显现出特定响应的荧光相应信号，在进行检测过程中需要人工进行逐个样品的更换，这就使得检测效率低、操作误差大且造成了人力资源的浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种污染物纸芯片检测装置及使用方法和应用。
5.本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种污染物纸芯片检测装置，包括底座、设置在底座上的纸芯片自动转换装置、设置在所述的纸芯片自动转换装置上的纸芯片样品带以及检测口；所述的纸芯片自动转换装置包括步进电机、与所述的步进电机连接的主动轮以及设置在所述的底座上的从动轮；所述的纸芯片样品带设置在所述的主动轮与所述的从动轮上；所述的检测口与所述的纸芯片样品带对应设置；所述的纸芯片样品带包括纸带以及均匀设置在所述的纸带上的纸芯片。
7.具体地，所述的底座上包括步进电机安装槽、主动轮限定槽以及滚轴限位槽；所述的滚轴限位槽用以对主动轮以及被动轴的滚轴进行限位。
8.具体地，相邻所述的纸芯片之间的距离为所述的滚轴限位槽为3个。
9.具体地，所述的步进电机安装槽上设置有步进电机限位槽。
10.所述的纸芯片样品带下方的底座上设置有样品池；所述的检测口设置在所述的样品池内。
11.本技术还包括一种所述的污染物纸芯片检测装置的使用方法，包括下述步骤：
12.s1：制备纸芯片样品带，设计所需要的图案，然后用喷墨打印机将荧光碳点材料制成油墨进行图案打印，在打印好碳点的滤纸上使用打孔机打出所需若干检测用纸芯片，将纸芯片粘贴在疏水样品带上使用打孔器截取的样品孔上，检测纸芯片条带就制作完毕；
13.s2：将权利要求1-5任一项所述的污染物纸芯片检测装置安装完成，并将步骤s1得到的纸芯片样品带固定在主动轮与从动轮上；
14.s3：待检测样品自检测口滴入到纸芯片上完成检测。
15.本技术还包括一种所述的污染物纸芯片检测装置的应用，应用于检测hg
2
；所述的
荧光碳点材料使用多巴胺作为碳源、邻苯二胺作为表面修饰采用水热法制备得到。
16.所述的滤纸为whatman 4号滤纸。
17.所述的油墨中碳点材料的浓度为40μg/ml。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.本技术的污染物纸芯片检测装置利用步进电机驱动主动轮带动被动轴运动从而能够实现检测用纸芯片的自动移动，同时可控制样品的进样速度及方向，能够实现多个样品的快速检测。主动轮限定槽以及滚轴限位槽的设定，保证了样品纸带在运动过程中的稳定性及精确性。该装置具有设计灵活，仪器适配性高，可靠性高，且易于高通量自动检测，较低的操作难度等特点，提高了分析检测仪器的自动化水平，简化操作难度得到较大降低从而增加效率。
20.此外，纸芯片样品带作为污染物检测器件使用，其融合纸基材料本身的轻薄、柔韧、廉价、易加工、环保、可一次性抛弃使用等固有特性，可适应快速环境样品监测的需求。
附图说明
21.图1为本发明污染物纸芯片检测装置的整体结构示意图；
22.图2为本发明底座的结构示意图；
23.图3-5分别为不同滤纸得到的荧光光谱图；
24.图6为不同浓度碳点材料油墨荧光光谱图(λex＝532nm)。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
26.图1-2示出一种污染物纸芯片检测装置，包括底座1、设置在底座上的纸芯片自动转换装置、设置在所述的纸芯片自动转换装置上的纸芯片样品带3以及检测口106；所述的纸芯片自动转换装置包括步进电机2、与所述的步进电机连接的主动轮以及设置在所述的底座上的从动轮；所述的纸芯片样品带3设置在所述的主动轮与所述的从动轮上；所述的检测口106与所述的纸芯片样品带对应设置；所述的纸芯片样品带包括纸带以及均匀设置在所述的纸带上的纸芯片。
27.所述的底座上包括步进电机安装槽102、主动轮限定槽101以及滚轴限位槽104；所述的滚轴限位槽104用以对主动轮以及被动轴的滚轴4进行限位。相邻所述的纸芯片之间的距离为所述的滚轴限位槽为3个。所述的步进电机安装槽上设置有步进电机限位槽102。所述的纸芯片样品带下方的底座上设置有样品池105；所述的检测口106设置在所述的样品池内。
28.纸芯片样品带3通过固定在主动轮与从动轮的滚轮5上，再将滚轴4从动轮的与滚轮5的中心圆孔结合，组成样品的承载组件，安装于滚轴限位槽104中，再将主动轮的滚轴与步进电机2相接，利用步进电机的逐步推进，带动主动轮及从动轮的滚动，在样品池105的限制下，纸芯片样品带3朝规定的方向及速度进行进样，样品实现自动进样，且对操作技术要求降低，便于操作。
29.实施例1：一种所述的污染物纸芯片检测装置的使用方法，包括下述步骤：
30.s1：制备纸芯片样品带，设计所需要的图案，然后用喷墨打印机将荧光碳点材料制成油墨进行图案打印，在打印好的滤纸上使用打孔机(5mm)打出所需若干检测用纸芯片，将纸芯片粘贴在疏水样品带上使用打孔器截取的样品孔上，检测纸芯片条带就制作完毕；本技术中的样品孔的间隔为2cm，孔径为4mm；
31.s2：将所述的污染物纸芯片检测装置安装完成，并将步骤s1得到的纸芯片样品带固定在主动轮与从动轮上；
32.s3：待检测样品自检测口滴入到纸芯片上完成检测。
33.碳点纸芯片打印条件：使用多巴胺作为碳源、邻苯二胺作为表面修饰合成了具有荧光特性的碳点材料(具体为将多巴胺、邻苯二胺按照2:1的比例混后加入到反应釜中180℃加热16h得到)，该材料对hg
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有特异性响应。通过喷墨打印固载hg
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检测型纸芯片，纸材料的选择和碳点浓度等参数比较关键，如图3-5作为纸基芯片材料，图3为普通a4打印纸碳点纸芯片的荧光光谱图，图4为whatman 3号滤纸碳点纸芯片的荧光光谱图；图5为whatman 4号滤纸碳点纸芯片的荧光光谱图；，经碳点材料的荧光特征峰打印效果对比，筛选whatman 4号滤纸作为纸基芯片材料，此外，如图6所示，为了获得较高的荧光强度且防止过高浓度条件下油墨碳点析出，选择40μg/ml作为油墨中碳点材料的浓度。
34.样品批量检测：应用纸芯片(滤纸为whatman 4号，碳点材料的浓度为40μg/ml)进行重金属汞污染物的检测，对四种实际水样进行了加标回收率实验的批量测试实验，hg
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回收率在90.4-116％之间，rsd《3％(n＝3)。结果如表1。
35.表1
[0036][0037]
结果表明，使用本技术的污染物纸芯片检测装置能够完成自动化检测，同时，通过滤纸的选择以及碳点浓度的选择可以实现hg
2
的快速检测。
[0038]
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。