本發(fā)明涉及分析化學(xué)樣品的前處理以及光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置。

背景技術(shù)：

富集分離過程是利用吸附材料對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行選擇性富集，或者對(duì)混合物樣品中的干擾組分進(jìn)行分離的一種方法。在這方面，運(yùn)用不同的吸附材料能對(duì)不同的被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行選擇性吸附，或者吸附特定的組分以實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)之間的分離；然后，再利用溶液中的分析物質(zhì)與被吸附材料或特定組分之間的物理與化學(xué)性質(zhì)對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行富集，富集后的被檢測(cè)物質(zhì)可直接用于進(jìn)一步的分析，或者將富集物洗脫后進(jìn)行檢測(cè)。這種分離與富集技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)的濃縮，提高對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)檢測(cè)的靈敏度，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)與其他物質(zhì)的分離，提高檢測(cè)的選擇性。這種分離與富集技術(shù)操作簡(jiǎn)單，成本低，如果采用多通道富集技術(shù)的話，還能進(jìn)一步提高樣品處理和分析檢測(cè)的效率。

目前，常規(guī)富集分離用的吸附方式是：將吸附材料與被檢測(cè)物質(zhì)混合后震蕩或攪拌一定時(shí)間后使待檢測(cè)物質(zhì)能夠被吸附材料吸附，隨后將吸附后的吸附材料過濾并進(jìn)行洗脫，對(duì)洗脫液中的待檢測(cè)物質(zhì)再進(jìn)行檢測(cè)。這一過程不僅操作繁瑣，而且要將富集后的待測(cè)物質(zhì)重新洗脫，這是對(duì)已經(jīng)富集的待測(cè)物質(zhì)的又一次稀釋，這樣對(duì)微量或痕量物質(zhì)的定性檢測(cè)與定量檢測(cè)是很不利的。如果只是簡(jiǎn)單地將被檢測(cè)物質(zhì)從溶液中過濾出來(lái)，針對(duì)被吸附的物質(zhì)直接進(jìn)行檢測(cè)，那么會(huì)因?yàn)槲讲牧吓钏?、分散、表面不平整等因素，?huì)出現(xiàn)光譜基線不穩(wěn)定，測(cè)試重現(xiàn)性差等結(jié)果，很難直接進(jìn)行漫反射光譜檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置，它采用由上封裝層、下封裝層與通道層形成的富集分離模塊，再用上封裝模塊和下封裝模塊組合富集分離模塊，輔之壓力裝置或真空抽氣裝置，能驅(qū)動(dòng)被檢測(cè)材料溶液均勻流過吸附材料填充區(qū)域并較好地分離富集在吸附材料上，被檢測(cè)材料表面平整且重復(fù)性好，能在被吸附材料上直接進(jìn)行固相光譜測(cè)定，能大幅度提高檢測(cè)的靈敏度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。

一種用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置，含有上封裝層、下封裝層，其特征在于，在所述上封裝層與下封裝層之間夾裝有通道層，所述通道層含有左半片、右半片和中片，所述上封裝層與下封裝層通過光學(xué)膠將所述通道層夾在中間形成富集分離模塊，在所述富集分離模塊上形成被檢測(cè)材料輸入口、輸入通道、吸附材料填充區(qū)域、溶液流出口，在所述溶液流出口設(shè)有篩網(wǎng)封口，在所述富集分離模塊的側(cè)邊設(shè)有側(cè)面鋁箔封裝；在所述富集分離模塊的上面設(shè)置至少有兩個(gè)光譜檢測(cè)窗口的上封裝模塊，在所述富集分離模塊的下面設(shè)置下封裝模塊。

進(jìn)一步，所述輸入通道為一根或若干根通道，其直徑為1～50mm；所述吸附材料填充區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)或若干個(gè)圓形空腔或方形空腔，其直徑或單邊長(zhǎng)度為3～70mm。

進(jìn)一步，所述富集分離模塊的上封裝層、通道層和下封裝層采用塑料；橡膠；硅膠；陶瓷；玻璃；石英或金屬的結(jié)構(gòu)件。

進(jìn)一步，所述上封裝模塊和下封裝模塊采用金屬片、玻璃、陶瓷或塑料結(jié)構(gòu)件，其厚度為0.1～5mm，其大小應(yīng)以能覆蓋富集分離模塊。

進(jìn)一步，在所述金屬片、玻璃、陶瓷或塑料結(jié)構(gòu)件的上封裝模塊和下封裝模塊平面上噴涂或接枝高反射率的涂層材料，所述涂層材料包含金屬氧化物硫酸鋇、鋁、銅、鋅、錫、銀的涂層。

進(jìn)一步，所述上封裝模塊和下封裝模塊采用0.01～1mm厚的鋁箔、錫、銀、銅、鋁、鎂片薄片。

進(jìn)一步，所述篩網(wǎng)封口采用不銹鋼或天然或合成纖維制成的單縷濾網(wǎng)，或金屬絲、石英棉、玻璃棉編織而成的濾布或?yàn)V網(wǎng)結(jié)構(gòu)件，其篩網(wǎng)孔徑小于1μm。

進(jìn)一步，所述篩網(wǎng)封口采用均勻地開出很多細(xì)小孔道的固體陶瓷、燒結(jié)金屬、玻璃、由塑料細(xì)粉粘結(jié)的多孔性塑料管堆積的介質(zhì)、由砂礫、碳材料、硅藻土、黏土、玻璃珠、硅膠顆粒狀物料堆積的介質(zhì)以及有機(jī)濾膜、濾紙或分子篩。

進(jìn)一步，在所述上封裝模塊的前端設(shè)置壓力裝置對(duì)被檢測(cè)材料施加壓力或者在所述下封裝模塊的后端設(shè)置真空抽氣裝置，將被檢測(cè)材料吸入富集分離模塊，驅(qū)動(dòng)被檢測(cè)材料的溶液流過吸附材料填充區(qū)域并從溶液流出口流出。

進(jìn)一步，所述富集分離模塊能將1～50個(gè)單個(gè)空穴-通道單元集成為一個(gè)富集模塊，形成多通道富集裝置，能實(shí)現(xiàn)高通量樣品的處理和在線光譜檢測(cè)

本發(fā)明用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置的積極效果是：

（1）采用由上封裝層與下封裝層夾裝通道層形成富集分離模塊的結(jié)構(gòu)，使所述富集分離模塊含有被檢測(cè)材料輸入口、輸入通道、吸附材料填充區(qū)域和設(shè)有篩網(wǎng)封口的溶液流出口，再用側(cè)面鋁箔封裝對(duì)富集分離模塊進(jìn)行封裝，結(jié)構(gòu)新穎。

（2）用上封裝模塊和下封裝模塊繼續(xù)對(duì)富集分離模塊進(jìn)行封裝，并設(shè)置壓力裝置或真空抽氣裝置，能驅(qū)動(dòng)被檢測(cè)材料的溶液均勻地流過吸附材料填充區(qū)域并較好地分離富集在吸附材料上，被檢測(cè)材料表面平整且重復(fù)性好，能在吸附材料上直接進(jìn)行固相光譜測(cè)定，大幅度提高了檢測(cè)的靈敏度。

（3）上封裝層、下封裝層與通道層壓緊和分開容易，使得整個(gè)富集分離模塊的封裝容易實(shí)現(xiàn)，不會(huì)丟失光譜信息。

（4）能將富集分離模塊設(shè)計(jì)成多通道形式，能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)被檢測(cè)物質(zhì)的分離和富集，使各個(gè)通道都能進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，適合批量樣品的快速定量分析。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為富集分離模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)號(hào)分別為：

1、上封裝模塊；2、光譜檢測(cè)窗口；

3、上封裝層；4、通道層；

401、左半片；402、右半片；

403、中片；404、篩網(wǎng)封口；

405、側(cè)面鋁箔封裝；406、被檢測(cè)材料輸入口；

407、輸入通道；408、吸附材料填充區(qū)域；

409、溶液流出口；5、下封裝層；

6、下封裝模塊；7、富集分離模塊。

具體實(shí)施方式

以下具體介紹本發(fā)明用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置的具體實(shí)施方式。并介紹3個(gè)應(yīng)用實(shí)施例。但是需要指出，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。

參見圖1。一種用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置，含有上封裝模塊1（上層反光片）、光譜檢測(cè)窗口2、上封裝層3、通道層4、左半片401、右半片402、中片403、篩網(wǎng)封口404、側(cè)面鋁箔封裝405、下封裝層5、下封裝模塊6（下層反光片）和富集分離模塊7。

所述上封裝層3、通道層4和下封裝層5采用塑料（聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯）、橡膠、硅膠、陶瓷、玻璃、石英或金屬（包含銅、鋁、鉻、不銹鋼）結(jié)構(gòu)件，可采用厚度為0.1～5mm的薄片結(jié)構(gòu)。所述通道層4是有左半片401、右半片402和中片403構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，為組裝前它們是分開的。當(dāng)上封裝層3與下封裝層5通過光學(xué)膠將通道層4夾在中間封裝形成富集分離模塊7后，在所述通道層4上就形成了檢測(cè)材料輸入口406、輸入通道407、吸附材料填充區(qū)域408和溶液流出口409（參見圖2）。

對(duì)富集分離模塊7吸附材料填充區(qū)域408的封裝要求是：透光性良好，對(duì)紫外和可見光的吸收盡可能小；因此，可選擇透光、對(duì)光的吸收比較少或者不吸光的材料，包含厚度為0.1～5mm的薄片結(jié)構(gòu)，所述薄片結(jié)構(gòu)包括聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯以及橡膠或硅膠以及厚度為0.2～10mm的石英或玻璃片。富集分離模塊7的組裝要求使用無(wú)紫外、無(wú)可見光吸收的光學(xué)膠（包括光學(xué)膠帶、環(huán)氧乙烷、樹脂粘合劑、強(qiáng)力膠）進(jìn)行粘合，或者采用整體材料進(jìn)行切割制作一體式富集分離模塊7。

所述輸入通道407為一根或若干根通道，通道的直徑為1～50mm，實(shí)施中可根據(jù)具體需要調(diào)整其寬窄度。所述吸附材料填充區(qū)域408為一個(gè)或若干個(gè)圓形空腔或方形空腔：圓形空腔直徑為3～70mm；方形空腔的單邊長(zhǎng)度為3～70mm。實(shí)施中可根據(jù)具體需要調(diào)整其形狀和大小。

在所述溶液流出口409設(shè)置一個(gè)篩網(wǎng)封口404。在所述富集分離模塊7的側(cè)邊采用側(cè)面鋁箔封裝405進(jìn)行密封。所述篩網(wǎng)封口404的大小應(yīng)能覆蓋所述溶液流出口409。實(shí)施中，所述篩網(wǎng)封口404可采用不銹鋼或天然或合成纖維（包括聚酰胺、聚酯、聚丙烯、尼龍、聚乙烯醇縮甲醛、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維制成的單縷濾網(wǎng)）或金屬絲或石英棉或玻璃棉編織而成的濾布或?yàn)V網(wǎng)結(jié)構(gòu)件，所述濾布或?yàn)V網(wǎng)結(jié)構(gòu)件的孔徑應(yīng)小于1μm，實(shí)施中可根據(jù)具體需要調(diào)整或選擇篩網(wǎng)封口404的孔徑。

實(shí)施中，所述篩網(wǎng)封口404還可以采用均勻地開出很多細(xì)小孔道的固體陶瓷、燒結(jié)金屬、玻璃、由塑料細(xì)粉粘結(jié)的多孔性塑料管堆積的介質(zhì)、由砂礫、碳材料、硅藻土、黏土、玻璃珠、硅膠顆粒狀物料堆積的介質(zhì)以及有機(jī)濾膜、濾紙或分子篩。

在所述富集分離模塊7的上面設(shè)置一片上封裝模塊1（也稱“上層反光片”），在所述富集分離模塊7的下面設(shè)置下封裝模塊6（也稱“下層反光片”）。在所述上封裝模塊1設(shè)置至少兩個(gè)光譜檢測(cè)窗口2。所述上封裝模塊1和下封裝模塊6用于防止光的流失而導(dǎo)致光譜信息的丟失，可采用金屬片、玻璃、陶瓷或塑料（如：聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯）結(jié)構(gòu)件，其厚度為0.1～5mm，其大小應(yīng)以能覆蓋富集分離模塊7。實(shí)施中，為加強(qiáng)上封裝模塊1和下封裝模塊6的光反射率，可在所述金屬片、玻璃、陶瓷或塑料結(jié)構(gòu)件的上封裝模塊1和下封裝模塊6的表面噴涂或接枝高反射率的涂層材料；所述高反射率的涂層材料可采用金屬氧化物、硫酸鋇、鋁、銅、鋅、錫、銀的涂層。所述上封裝模塊1和下封裝模塊6在實(shí)施中也可以采用0.01～1mm厚的鋁箔、錫、銀、銅、鋁、鎂片薄片。

實(shí)施中應(yīng)注意，將所述上封裝模塊1和下封裝模塊6封裝在富集分離模塊7上時(shí)，要確保吸附材料填充區(qū)域408透光，但其他位置不透光并且對(duì)光的吸收應(yīng)盡可能小，反射率要盡可能大；要保證富集分離模塊7的密封效果，確保添加的上封裝模塊1（上層反光片）和下封裝模塊6（下層反光片）不影響被檢測(cè)材料的測(cè)量。

具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)在所述上封裝模塊1的前端設(shè)置壓力裝置，如微量注射泵、注射泵或精密蠕動(dòng)泵對(duì)被檢測(cè)材料施加壓力，或者在所述下封裝模塊6的后端設(shè)置真空抽氣裝置，如循環(huán)水式真空泵、旋片泵或微型真空泵，以將被檢測(cè)材料吸入富集分離模塊7，驅(qū)動(dòng)被檢測(cè)材料的溶液流過吸附材料填充區(qū)域408并從溶液流出口409流出。

實(shí)施中，可將所述富集分離模塊7由單個(gè)空穴-通道單元集成為一個(gè)有2～50個(gè)通道的富集分離模塊裝置，能實(shí)現(xiàn)高通量樣品的處理和在線光譜檢測(cè)。

本發(fā)明用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置的工作原理和使用方式為：

（1）將通道層4的左半片401、右半片402和中片403用光學(xué)膠與上封裝層3和下封裝層5貼合封裝成富集分離模塊7，在形成的溶液流出口409上設(shè)置一個(gè)篩網(wǎng)封口404，再在富集分離模塊7的側(cè)邊用側(cè)面鋁箔封裝405進(jìn)行密封，做好富集分離模塊7。

（2）用輸入工具通過被檢測(cè)材料輸入口406往富集分離模塊7的吸附材料填充區(qū)域408填裝固體吸附材料，然后通過被檢測(cè)材料輸入口406和輸入通道407輸入被檢測(cè)材料溶液。

所述吸附材料可采用玻璃棉纖維、藻類、單糖多糖類、黏土類、金屬氧化物、碳材料、氮化硼材料、硅膠、樹脂、分子篩、多孔材料、高分子聚合物、金屬有機(jī)骨架材料；再或者對(duì)這些材料進(jìn)行接枝、功能化獲得的改性材料；還可以采用所述材料中的多種材料進(jìn)行混合使用；要求吸附材料的粒度要均勻。

（3）先將固體吸附材料與溶液混合成勻漿狀，隨后將其注入到富集分離模塊7內(nèi)，由于在真空或壓力的作用下，溶液會(huì)被抽走，吸附材料會(huì)在這個(gè)過程中被壓實(shí)，確保吸附材料之間沒有空隙，表面相對(duì)平整，利于后續(xù)光譜的檢測(cè)，重現(xiàn)性良好。富集結(jié)束后，關(guān)閉真空泵或移去壓力設(shè)備，取出富集分離模塊7，用上封裝模塊1（上層反光片）和下封裝模塊6（下層反光片）對(duì)富集分離模塊7進(jìn)行封裝，封裝后的富集分離模塊7可直接進(jìn)行固相光譜測(cè)定。

（4）通過上封裝模塊1上的光譜檢測(cè)窗口2對(duì)富集分離模塊7的吸附材料填充區(qū)域408內(nèi)分離富集的被檢測(cè)材料進(jìn)行光譜檢測(cè)。由于該光譜檢測(cè)無(wú)需經(jīng)過洗脫等后續(xù)操作，富集分離完畢后即可直接采集光譜，所以叫“在線固相光譜檢測(cè)”。

如果被檢測(cè)材料具有熒光或拉曼活性，可對(duì)吸附材料上分離富集的被檢測(cè)材料進(jìn)行固相熒光或固相拉曼光譜測(cè)量。

如果被檢測(cè)材料具有吸收光譜性質(zhì)，可進(jìn)行紫外可見、近紅外漫反射光譜的檢測(cè)。

此外，紅外光譜檢測(cè)可采用衰減全反射（atr）模式；x射線熒光和激光誘導(dǎo)擊穿光譜檢測(cè)可將光譜儀探頭對(duì)著被檢測(cè)材料直接進(jìn)行測(cè)定。

以下提供本發(fā)明用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置的三個(gè)應(yīng)用實(shí)施例。

應(yīng)用實(shí)施例1

采用本發(fā)明的用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置用分子印跡聚合物材料對(duì)雙酚a進(jìn)行檢測(cè)，其步驟為：

（1）將富集分離模塊7的溶液流出口409用200目篩網(wǎng)封口404進(jìn)行封裝，將雙酚a分子印跡聚合物材料與乙醇溶液混合成勻漿狀后填充到富集分離模塊7的吸附材料填充區(qū)域408，用真空泵抽緊壓實(shí)。

（2）將濃度范圍為0.5-10mg/l、溶液體積為20ml的雙酚a溶液注入不同的富集分離模塊7，利用真空泵進(jìn)行富集，真空度為0.1mpa。

（3）富集過程結(jié)束后，將富集分離模塊7取出，用配套的上封裝模塊1和下封裝模塊6鋁片進(jìn)行封裝，使其無(wú)漏光現(xiàn)象。

（4）富集分離模塊7用上封裝模塊1和下封裝模塊6鋁片封裝完成后，直接進(jìn)行紫外-可見漫反射光譜檢測(cè)。

經(jīng)檢驗(yàn)：應(yīng)用實(shí)施例1對(duì)雙酚a的檢測(cè)，能有效提高對(duì)雙酚a的檢出限，檢出限為0.01mg/l，且無(wú)需洗脫等繁瑣過程，能達(dá)到在線檢測(cè)的目的。

應(yīng)用實(shí)施例2

采用本發(fā)明的用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置用分子印跡聚合物材料對(duì)苯并芘進(jìn)行檢測(cè)，其步驟為：

（1）將富集分離模塊7的溶液流出口409用300目篩網(wǎng)封口404進(jìn)行封裝，將苯并芘分子印跡聚合物材料與乙醇溶液混合成勻漿狀后填充到富集分離模塊7的吸附材料填充區(qū)域408，用真空泵抽緊壓實(shí)。

（2）將濃度范圍1-100μg/l、溶液體積為20ml的苯并芘溶液注入不同的富集分離模塊7，利用真空泵進(jìn)行富集，真空度為0.1mpa。

（3）富集過程結(jié)束后，將富集分離模塊7取出，用配套的上封裝模塊1和下封裝模塊6鋁片進(jìn)行封裝，使其無(wú)漏光現(xiàn)象。

（4）富集分離模塊7用上封裝模塊1和下封裝模塊6鋁片封裝完成后，直接用固相熒光光譜對(duì)苯并芘進(jìn)行檢測(cè)。

經(jīng)檢驗(yàn)：應(yīng)用實(shí)施例2對(duì)苯并芘的檢測(cè)，檢出限可達(dá)0.1μg/l。

應(yīng)用實(shí)施例3

采用本發(fā)明的用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置用表面增強(qiáng)拉曼光譜對(duì)羅丹明6g進(jìn)行檢測(cè)，其中，富集材料采用固定化銀納米顆粒的gma-edma多孔材料，它具有富集和表面增強(qiáng)拉曼基底的雙重功能，采用的其步驟為：

（1）將富集分離模塊7的溶液流出口409用300目篩網(wǎng)封口404進(jìn)行封裝，將固定化銀納米顆粒的gma-edma多孔材料與乙醇溶液混合后填充到富集分離模塊7的吸附材料填充區(qū)域408，用真空泵抽緊壓實(shí)。

（2）將濃度范圍10^-16-10^-10mol/l，溶液體積為20ml的羅丹明6g溶液注入不同的富集分離模塊7，利用真空泵進(jìn)行富集，真空度為0.1mpa。

（3）富集過程結(jié)束后，將富集分離模塊7取出，用配套的上封裝模塊1和下封裝模塊6鋁片進(jìn)行封裝，使其無(wú)漏光現(xiàn)象。

（4）富集分離模塊7用上封裝模塊1和下封裝模塊6鋁片封裝完成后，直接用拉曼光譜對(duì)羅丹明b進(jìn)行檢測(cè)。

經(jīng)檢驗(yàn)：應(yīng)用實(shí)施例3對(duì)羅丹明b的檢測(cè)，檢出限可達(dá)10^-18mol/l。

應(yīng)用實(shí)施例1～3的檢驗(yàn)結(jié)果說明：本發(fā)明的用于在線固相光譜檢測(cè)的封裝型富集分離裝置能在富集分離模塊7的吸附材料上直接對(duì)被檢測(cè)材料進(jìn)行固相光譜測(cè)定，大幅度提高了檢測(cè)的靈敏度。