專利名稱：用于檢測(cè)水或其它流體樣品中污染物的設(shè)備的制作方法
用于檢測(cè)7jC^其它流,品中污染物的設(shè)備 如水的千年發(fā)展目標(biāo)中所認(rèn)識(shí)到的，飲用水中微生物污染是導(dǎo)致腹瀉疾病
的主要原因，它導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家每年1.8億人口(WHO， 2004)的死亡，其中大 部分是兒童。相反，在北美和歐洲的水公司由于需要遵守監(jiān)管當(dāng)局設(shè)置的嚴(yán)格 標(biāo)準(zhǔn)以及近來(lái)有關(guān)生物恐怖主義的需要推動(dòng)了新型水檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。在發(fā)展 中國(guó)家，甚至連基礎(chǔ)的7jC檢測(cè)體、熟練的技術(shù)人員以及適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)室設(shè)備都 很難獲得。因此，技術(shù)發(fā)展目標(biāo)與疾病負(fù)擔(dān)之間并不相適應(yīng)。開發(fā)合適的診斷 方法的失敗類似于僅僅在發(fā)展中國(guó)家普遍存在的制藥公司缺乏投資以開發(fā)治療 疾病的藥物。
當(dāng)諸如海嘯和地震之類的自然災(zāi)難發(fā)生時(shí)，行政機(jī)構(gòu)報(bào)告顯示i午多死亡并 不是災(zāi)難自身的直接結(jié)果，而是由后續(xù)的疾病爆發(fā)而造成的，尤其來(lái)源于tXffl 水污染。由于工作人員、資源、信息和運(yùn)輸設(shè)施的嚴(yán)重缺乏，災(zāi)難之后對(duì)tXffl 水資源的檢觀喊為值得注意的問(wèn)題。
世界衛(wèi)生組織發(fā)布了飲用水質(zhì)量的指導(dǎo)方針。關(guān)于飲用水的細(xì)菌質(zhì)量，世 界衛(wèi)生組織的網(wǎng)頁(yè)上規(guī)定"在招可賜新t畑水樣品中不能檢測(cè)到鄉(xiāng)桿菌
或者耐熱大腸桿菌"。雖然要;^3i守該項(xiàng)嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，并且在北部的絕大多數(shù)發(fā)達(dá)
國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于絕大多數(shù)的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)在可預(yù)知的未來(lái)很有可能實(shí) 現(xiàn)不了該項(xiàng)目標(biāo)。對(duì)于取自例如河流或者天然泉水之類的鄉(xiāng)村地區(qū)的公共水源 的水尤其如此。
目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)設(shè)計(jì)了許多其它的水檢測(cè)技術(shù)。這是因?yàn)榘l(fā)達(dá)國(guó)家 的水檢測(cè)產(chǎn)品的市場(chǎng)要比發(fā)展中國(guó)家大的多，而發(fā)展中國(guó)家的OT僅有有限的
資金用于檢測(cè)。許多水檢測(cè)技術(shù)，諸如標(biāo)準(zhǔn)膜過(guò)ii^法，需要在現(xiàn)場(chǎng)收^7K樣， 將水樣冷凍儲(chǔ)存在運(yùn)輸容器中，之后運(yùn)回微生物實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)微生物實(shí)驗(yàn)室需 要有適當(dāng)?shù)脑O(shè)備檢測(cè)樣品，例如玻璃培育器、試驗(yàn)架、用于處理有潛在危險(xiǎn)廢
物的設(shè)備、》條宮以及具有進(jìn)行7jC湖賦能力的技術(shù)人員。
在發(fā)展中國(guó)家的偏僻地區(qū)，許多這樣的設(shè)備完全不能獲得。用于將水樣運(yùn) 回實(shí)驗(yàn)室的冰就有可能得不到。最近的微生物實(shí)驗(yàn)室距離可能相當(dāng)遠(yuǎn)，并皿 于工作壓力巨大的OT環(huán)境健康技術(shù)人員，可能只有非常有限的運(yùn)輸手段。在
當(dāng)?shù)豄z:實(shí)驗(yàn)室也可能很困難。主要的電力或者不能獲得或者僅能得到一點(diǎn)，
甚至帶有工作臺(tái)和活水的建筑也很難找到。許多發(fā)展中國(guó)家機(jī)構(gòu)可能無(wú)^^ 與某些水檢測(cè)相關(guān)的高消耗資金。在許多發(fā)展中國(guó)家的鄉(xiāng)村地區(qū)，缺乏魏訓(xùn) 練且能夠執(zhí)行某些更加復(fù)雜的7尺檢測(cè)程序的人員，例如計(jì)算指示細(xì)菌的最大可
能數(shù)(Most Probable Number)或者進(jìn)行^iS的樣品稀釋。
近年來(lái)，在檢測(cè)水的野外分析盒的開發(fā)中已經(jīng)取得了一些進(jìn)步。薩里 (Surrey)大學(xué)開發(fā)了"DekAgua"分析盒并且其仍然在銷售，并在野外^ffi，包
括發(fā)展中國(guó)家和M^機(jī)構(gòu)。它是基于膜過(guò)濾技術(shù)，需要熟練的技術(shù)人員并且耗 時(shí)。在最近幾年來(lái)，開發(fā)了{(lán)頓硫化氫(H2S)的檢測(cè)方法，以M^"存街不存 在'的結(jié)果。這些檢測(cè)的評(píng)估(Sobsey and Pfaender， 2002)作出如下結(jié)論(第 37頁(yè))"各種改良的H2S方法已經(jīng)在許多地方的各種水質(zhì)中進(jìn)行了試驗(yàn)，并且 結(jié)果表明該方法是檢測(cè)經(jīng)過(guò)處理和未處理水中排泄物污染的合理方法。它有很 多優(yōu)點(diǎn)，包掛氏成本(據(jù)估計(jì)是大腸桿菌化驗(yàn)費(fèi)用的20%)、簡(jiǎn)單并易應(yīng)用于環(huán) 境樣品"。然而，該報(bào)告指出了H2S檢測(cè)方法評(píng)做艮告中的幾點(diǎn)不足并且評(píng)論 "由于這些不足，不可能廣泛并明確地推難檢測(cè)糊水排泄物污染中應(yīng)用H2S 測(cè)試。在可靠性方面以及檢測(cè)飲用水的排泄物污染和其來(lái)源的靈，和特異性 方面存在太多的不確定因素。"
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試包括取100ml水樣，將其通皿濾膜，然后將留在過(guò)濾 膜上的殘余物用染色劑培育。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培育，手動(dòng)計(jì)算被染色的大腸桿 菌。近年來(lái)，幾個(gè)廠家已經(jīng)生產(chǎn)出使用營(yíng)養(yǎng)指示劑來(lái)檢測(cè)總的大腸菌和大腸桿 菌(E.cdl)的反應(yīng)試劑。大腸菌產(chǎn)生使?fàn)I養(yǎng)指示劑代謝并導(dǎo),色改變或者產(chǎn) 生熒光酶。因此，這些試齊脂,通過(guò)肉眼或者激光檢測(cè)鑒別大腸桿菌?，F(xiàn)有的 樣品檢測(cè)分t欣將一種這樣的營(yíng)養(yǎng)指示劑與帶有很多數(shù)量(50-97)的與蟲樣品 接收容器的可密封薄膜包裝相結(jié)合使用。該營(yíng)養(yǎng)指示劑與7K樣混合之后注入所 述薄膜包裝，之后將薄膜包裝密封以使得戶，單獨(dú)的容器都充滿了樣品和營(yíng)養(yǎng) 指示劑混合物。經(jīng)過(guò)^S時(shí)間的培育，計(jì)算顯示陽(yáng)性結(jié)果(表示被污染)的樣 品容器的數(shù)量并用統(tǒng)計(jì)分析評(píng)估污染水平，其單位是cfo/100ml (每100ml中的 細(xì)菌群落總數(shù))。然而，樣品和營(yíng)養(yǎng)物的混合、薄膜fe^的填充、陽(yáng)性結(jié)果的計(jì) 算以及統(tǒng)計(jì)分析都需要有經(jīng)驗(yàn)的或者受過(guò)教育的人員，而上述要求不適于一般
的情況下例如發(fā)展中國(guó)家的未經(jīng)培訓(xùn)或未經(jīng)教育的人員〗頓。
因此需要基本克月艮了上述缺點(diǎn)的檢測(cè)流##品質(zhì)量的方法和^ 。 按照本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供用于檢測(cè)流,品質(zhì)量的設(shè)備，該設(shè)備包
括含有多個(gè)樣品隔室的主體，其特征在于該設(shè)備進(jìn)一步包括污軀式劑保^S，
所述保持，被布置用于將多個(gè)劑量的污染物試劑保留在該設(shè)備中并允許將一
個(gè)劑量的污染物試劑加到各自樣品隔室的流,品中。
m地，至少一個(gè)樣品隔室的體積不同于其他樣品隔室的體積。sm可以
根據(jù)被檢領(lǐng)倒污染的樣品隔室的數(shù)量簡(jiǎn)單推斷出樣品的質(zhì)量，因?yàn)樵诘臀廴舅?平下，僅僅較大體積的樣品隔室顯示污染，而在較高污染水平下，較小的室也 顯示污染。
作為附加的或替代情況，污染物試劑保艘置可以包括能夠5艘的膜，所 述膜從各自的樣品隔室中分離出多個(gè)污染物試劑劑量。可替代地，污染物試劑 保持裝置可以在每個(gè)樣品隔室中包括可皿膜，以使污染物試劑永久處于樣品 隔室中，但仍能與水樣混合。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，污染物試劑可以保留在濾 筒機(jī)構(gòu)中，濾筒機(jī)構(gòu)被設(shè)置成使得對(duì)蟲齊糧能夠通過(guò)例如分配部件相對(duì)于濾筒 的線性鄉(xiāng)定瓶動(dòng)而i^欣濾筒機(jī)嫩也分配到樣品隔室中。
作為附加的或替代情況，至少一部分樣品隔室^t明的或至少不是不透明 的，以便由污 試劑提供的倒可可視指示都育,容易地被肉眼看見。
在tti^實(shí)施例中，戶脫設(shè)備可進(jìn)一步包括第一可視指示劑，該指示劑的設(shè) 置是為了顯示設(shè)備的皿是否下降到低于第一閾值溫度的點(diǎn)。此外，所述設(shè)備 還可包括第二可視指示劑，該指示劑的設(shè)置是為了顯示設(shè)備的溫度是否升高到 高于第二閾俊鵬的點(diǎn)。所述下閾值和上閾值鵬代表^it的柳艮，在這個(gè)極 限范圍內(nèi)，污染物有機(jī)體有明顯生^I率(高于上閾值有機(jī)體被殺死，而低于 下閾值它們的生，率有效停止)。在,實(shí)施例中，可視指示劑包括^t^it敏 感的化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)超過(guò)上或下具 度閾值時(shí)，所述化學(xué)物質(zhì)在外表、例如顏 色上發(fā)生不可逆的改變。戶，化學(xué)物質(zhì)可以包 &皿敏感的液晶或者無(wú)色染半斗。
在更雌的實(shí)施例中，所述設(shè)備可以進(jìn)一步包括第三可視指示劑，該指示 劑的設(shè)置是為了指示污染物有機(jī)體的培育階段何時(shí)完成。所述第三可視指示劑 可以^對(duì)設(shè)備的溫度敏感，并因lt樹樣品的培育溫度敏感。此外，第三可視 指示齊何以雌包括在外觀、例如顏色上變化的化學(xué)物質(zhì)，其變^3I率與污染
物的生錢率相等。換句話說(shuō)，第三可視指示劑模擬鵬對(duì)污染物的狀況特性
的依賴。誠(chéng)的化學(xué)物質(zhì)包括時(shí)間 鵬J際劑(TTIs)例如基于擴(kuò)散附旨示劑、
酶指示劑或者聚合反應(yīng)指示劑。
作為附加的或替代情況，所述設(shè)備可以進(jìn)一步包括設(shè)置用來(lái)接收熱源的熱 源隔室，設(shè)置所述熱源以方便培育過(guò)程。所述設(shè)備可以另外包括熱源自身，例 如加熱墊、 一份或多份發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)、 一份或多份相變材料、或者它們的任意
組合。在發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)的情況下，可以將其封^A可溶材料中，該材料優(yōu)選厚
度可以改變，從而戶;M發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)隨1^寸裝材料的溶解而在一段時(shí)間之后被 引發(fā)。有利的是，提供一種或多種方式將設(shè)備、M保持在適于良好地培育污染 物有機(jī)體的》鵬而不依賴于外部或者第三方能源，例如電力供應(yīng)，因?yàn)閼敉仍O(shè) 備可以在沒有能源供應(yīng)的場(chǎng)所^ffl。
作為附加的或替代情況，所述設(shè)備可以進(jìn)一步包括中和試劑保持裝置，該 裝置的設(shè)置是為了將中和試劑保留在所述設(shè)備中并在啟動(dòng)時(shí)將所述中和試齊盼 酉己至鵬品隔室中。戶腿中和試劑保持裝置可以包括育,破裂的膜，戶艦勵(lì)每中 和試劑與樣品隔室分開。中和試劑既是為了通過(guò)殺^^有污，有機(jī)體來(lái)清除 經(jīng)培育的流體樣品的污染，也是為了使污 試劑本身無(wú)害。
在一個(gè)im實(shí)施例中，所述設(shè)備的主體可以是細(xì)長(zhǎng)的并具有第一和第二端
面，所述樣品隔室包括多個(gè)在戶脫細(xì)長(zhǎng)主體的端面之間延伸的細(xì)長(zhǎng)腔室。該設(shè)
備可進(jìn)一步包括至少一個(gè)端帽，其固定在一個(gè)端面上并以流^:密封的方式密封 樣品隔室。污染物試劑保持裝置可以雌設(shè)置在所述端帽內(nèi)，此外，也可以是 中和試劑XXXX。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，所述設(shè)備的主體可以包括其中形成有多個(gè)凹陷或者 容器的平面元件，所述凹陷構(gòu)成了樣品隔室。污染物試劑的劑量可以保留在每 個(gè)凹陷中。
下面將M31非限定性例子描述本發(fā)明的實(shí)施例，其


如下
圖1顯示了本發(fā)明第一實(shí)施例的分解圖2顯示了圖1中設(shè)備的端帽的詳細(xì)視圖3顯示了本發(fā)明第二實(shí)施例的平面圖4顯示了圖3中的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D5顯示了圖3和圖4中的實(shí)施例的另一變體的偵艦圖1示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的分解圖。水觀賦設(shè)備包括主體1，該主體 在形式上大體是細(xì)長(zhǎng)的并且其內(nèi)形成有多個(gè)單獨(dú)的樣品隔室3。在圖示實(shí)施例 中，樣品隔室包括延伸穿過(guò)戶脫設(shè)備主體1的^H^度的細(xì)^M。在tte的 實(shí)施例中，劍共了 IO個(gè)分隔開的樣品隔室(為了清魏見，在圖1中僅^S示 了較少的數(shù)量)。所述設(shè)備的主體1具有第一和第二端面。設(shè)置第一端帽5，以 流體密封的方式套在主體1的一個(gè)端面上，從而將樣品隔室的一端密封。類似
地設(shè)置第二端帽7以流體密封的方式套在主體1的另一個(gè)端面上，從而將樣品 隔室的另一端密封。第一端帽5具有多個(gè)污膽試齊臍糧9，其通過(guò)污 試劑 保持機(jī)構(gòu)保持在端帽5內(nèi)。污，試劑劑量位于端帽5內(nèi)，以使得當(dāng)端帽5密 封緊固于所述設(shè)備主體1的一端時(shí)，^劑量在物理上與各個(gè)樣品隔室的末端 相鄰。為了確fet匕空間對(duì)準(zhǔn)，可將一個(gè)或多個(gè)協(xié)作酉己合凸片設(shè)置在所述端帽5 和所述設(shè)備主體1上(未在圖1中示出)。所述污 /試劑保持機(jī)構(gòu)被布置成當(dāng) 需要時(shí)倉(cāng)嫩將斜蟲劑量的污 試劑弓l入相應(yīng)的樣品隔室中。
圖2中示意性描述了戶腿污 1試劑機(jī)構(gòu)的第一種結(jié)構(gòu)。圖2示意性示出 了第一端帽5的截面圖，污染物試劑保持機(jī)構(gòu)位于其中。污 試劑保持機(jī)構(gòu) 包括能夠破裂的膜ll，例如薄金屬箔，劍莫被聯(lián)結(jié)在薄膜包裝13的下表面，而 薄膜包裝自己聯(lián)結(jié)在端帽5的外端面。薄膜包裝中形成有很多氣泡， ^泡 包含一定劑量的污染物試劑。所述的薄膜包裝優(yōu)選由可變形的材料制成，例如 可變形塑料，從而當(dāng)施加超過(guò)一定閾值的壓力于所述薄膜包裝上時(shí)，污染物試 齊U沖破可鵬膜ll，并自由落入相應(yīng)的樣品隔室中。在一個(gè)替代實(shí)施例中，所 述的污染物試齊條持機(jī)構(gòu)包括位于每個(gè)樣品隔室內(nèi)的分離的剛艮袋，每個(gè)網(wǎng)眼 袋包含一定劑量的污染物試劑，從而使得通過(guò)網(wǎng)眼袋的開口可以自由地將流體 樣品導(dǎo)入至U樣品隔室中與污染物試劑混合。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，戶腿劑量的 污，試劑可以容納在一個(gè)多隔室"濾銜'中，戶，"濾筒'設(shè)置^^M端帽內(nèi)的適 當(dāng)?shù)陌枷葜?，在所述端帽?nèi)設(shè)置適當(dāng)?shù)?活塞"，以從所述濾筒中推動(dòng)所述單獨(dú) 的劑量，戶艦活塞與所述帽機(jī)械相連，從而所述帽的統(tǒng)性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)^^M活 塞朝濾筒推動(dòng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也可以想到其它機(jī)械保持和釋放機(jī)構(gòu)。
對(duì)置的端帽7可以包括中和試劑保持機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以采取與，污， 試劑保持機(jī)構(gòu)類似的形式，當(dāng)需要時(shí)，它保持能夠與樣品隔室中的成分混合的 一個(gè)或多個(gè)劑量的中和試劑，從而使樣品隔室中的成分在化學(xué)或者生物上保持
惰性。由于其使得戶;M設(shè)備中的成分在使用后可以安全丟棄而不會(huì)給當(dāng)?shù)卦斐?br> 化學(xué)或生物污染，因此是優(yōu)選的。
在可替代的實(shí)施例中，可僅iXJii共一個(gè)端帽，在這種情況下，主體1的一
端沒有形成任何開口。在這種情況下，污染物試齊訴仲和試齊U保持機(jī)構(gòu)者阿以 位于所述的單個(gè)端帽中。
為了檢測(cè)流體樣品，例如水，各個(gè)賴蟲的樣品隔室內(nèi)充滿了水樣。如果可 能的話，將一個(gè)或另一個(gè)端帽附連在設(shè)備的主體上并將設(shè)備浸沒在水源中可能 是最容易實(shí)現(xiàn)它的。在充滿樣品隔室后，將兩個(gè)端帽緊固在設(shè)備的主體的各個(gè) 端面上，從而密封所述各個(gè)單獨(dú)的樣品隔室。之后啟動(dòng)污染物試劑保持t幾構(gòu)， 以將^4蟲齊糧的污染物試劑導(dǎo)入到各個(gè)樣品隔室中。然后，戶欣設(shè)備需要經(jīng)過(guò) 一段時(shí)間的培育以使得樣品中所存在的一定數(shù)量的污染物有機(jī)體倍增到可檢測(cè)
的水平。ftf可大腸^J在例如水樣中^:生物群落的^^范圍是在7'C。C之
間。其中，這個(gè)溫度不能僅僅依靠環(huán)境^Jt來(lái)保持，有必要提供培育熱源、絕 熱或者冷卻裝置。很有可能更需要一些形式的熱源而非制冷。由于設(shè)備的尺寸 較小，因此可以通過(guò)將它固定地靠著人體(對(duì)于家庭f頓的單一測(cè)i聰用)或 者靠著家畜的i^以獲得必要的熱量。在圖1戶g的實(shí)施例中，設(shè)備主體大體 是圓柱形的，沿著主體的縱軸形成有一中心通道，BW樣品隔室圍繞著這個(gè)中 心隔室分布。因此，所述中心隔室可以用于接納適當(dāng)?shù)臒嵩?，例如自備駭發(fā)
熱化學(xué)物質(zhì)的包裝，當(dāng)所述設(shè)備第一次mx樣品水源中時(shí)，戶腿發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)
被激活。然而，也可以將其他合適的熱源置于所述隔室中，例如通過(guò)混合兩種 或多種發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)而觸發(fā)的化學(xué)加熱元件、預(yù)熱的熱襯墊(例如浸入熱水中 預(yù)熱)或者光能或電池加熱的元件。
在一些實(shí)施例中， 一部分被封裝的發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)被載入所述中心腔內(nèi)，所
^^寸裝材料是可溶的，從而在與流^柳自樣品流體)混合時(shí)，僅當(dāng)戶;M^寸裝被 溶解后發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)才被激發(fā)，從而提供觸發(fā)加熱動(dòng)作一定時(shí)間的延遲。通過(guò) 改變封裝的厚度，可以控制發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)的激發(fā)速率從而延長(zhǎng)整個(gè)加熱效果。 在一些實(shí)施例中，所提供的一個(gè)或多個(gè)端帽可包含戶;M^寸裝的發(fā)熱化學(xué)物質(zhì)， 從而在需要時(shí)可以將其釋放到戶;M設(shè)備的中心腔中。
在其他實(shí)施例中，可以通過(guò)在所述設(shè)備中包含相變材料來(lái)提供熱源，這些 相變材料的特征是當(dāng)它們發(fā)生相變時(shí)諸如從固相到液相，或者從周圍材料中吸
收熱量或者將熱量施加給周圍材料。因此，戶腐腔可以充滿這樣的相變材料， 當(dāng)它從液相變?yōu)楣滔鄷r(shí)其向周圍釋放熱量，可以M將被充滿的設(shè)備方JCA—個(gè)
直接熱源下、例如太陽(yáng)光割寸下而將其激發(fā)。同樣地，也可以形i^;f述設(shè)備的
壁以封住一個(gè)或多個(gè)這樣的相變材料袋子從而代替或擴(kuò)大中心腔的用途。
當(dāng)在得不到持久的或可靠的能量供應(yīng)的非常偏遠(yuǎn)或鄉(xiāng)村地區(qū)4頓所述設(shè)備 時(shí)，無(wú)需外部動(dòng)力(或者僅僅供應(yīng)有限動(dòng)力)即可加熱或冷卻設(shè)備的能力是非 常有利的。
在理想的實(shí)驗(yàn)室斜牛下，例如，流4裙品可以在35'C下培育大約18小時(shí)。
然而，由于計(jì)劃在非實(shí)驗(yàn)室剝牛下〗頓，并不能保證可以保t超種恒溫，因此， 溫育周期將作為儀器在培育過(guò)程中所暴露的溫芰曲線的函數(shù)而不同。因此，在 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種或多種可視指示劑以明確指示培育是否已經(jīng) 完成以及其完成得是否成功。就溫育成功而言，當(dāng)感興趣的污染物是大腸桿菌
或者其他大腸菌時(shí)，如果允許設(shè)備溫度降到先IUM到的大約7"C最小溫度以下或 者高于大約44U鵬上閾值，則溫育將不成功。因此，可以樹共第一可視指示 劑17，優(yōu)選由適當(dāng)?shù)?，敏感化學(xué)物質(zhì)組成，如果暴露于大約44。C以上的Mit 時(shí)該化學(xué)物質(zhì)的外表將不可逆地變化。最ttii地，選擇當(dāng)暴露于在閾值以上的 溫度時(shí)顏色變?yōu)榧t色的化學(xué)物質(zhì)，從而從視覺上指示所述設(shè)備已經(jīng)暴露于過(guò)高 的溫度下，因此培育將無(wú)效。也可以提供第二指示劑19，再次優(yōu)選由適當(dāng)?shù)幕?br> 學(xué)物質(zhì)纟M;，當(dāng)其暴露于低于大約7r低閾值的溫度之下時(shí)外表不可]i!i也變化，
tt^外表改變?yōu)樗{(lán)色，從而從視覺上指示所述設(shè)備已經(jīng)暴露于可接受的最低》顯 度以下，因此溫育將過(guò)早地終止。^S的化學(xué)試劑的例^括液晶或無(wú)色染料。 液晶iOT像膽固醇壬酸酯(cholestrylnonanoate)或#^基聯(lián)苯(cyanobiphenyls) 這樣的有t幾聚合物，該聚合物隨著Mit變化而改變其取向，以致于在可見光光 譜下晶型相對(duì)改變，因此導(dǎo)致用人的剛^見察時(shí)顏色的改變。或者，將可見光 完全阻斷并將顏色變?yōu)楹谏?。這些液晶是被封裝起來(lái)的并懸浮于涂料介質(zhì)中。 其他的由透明變?yōu)橛猩挠袡C(jī)聚合物(例如無(wú)色染料)有螺內(nèi)脂(spirolactanes)、 熒烷、螺吡喃(spiropyrans)以及俘精酸酐。在圖1所示的實(shí)施例中，第一和第 二可視指示劑以小圓盤或者圓形形式固定在設(shè)備主體1的外表面上，盡管它們 可以固定在設(shè)備的其他位置上。
第三可視指示劑也被固定在主體的外表面上以指示培育程序何時(shí)成功完
成。如前所述，假設(shè)在^S的、M^i牛下，成功培育所要求的時(shí)間長(zhǎng)短將隨著 儀器所暴露的 鵬而改變。因此，在雌的實(shí)施例中，第三可視指示劑21由這 樣的化學(xué)指示劑組成其在一定時(shí)期內(nèi)改變視覺外表并且物質(zhì)改勢(shì)卜表的速率 接近于與依賴于所暴露的溫度曲線的大腸菌培育速度相匹配。換句話說(shuō)，化學(xué) 物質(zhì)改變視覺夕卜表的速 決于其所暴露的 驢。魏的化學(xué)物質(zhì)是時(shí)間-離-
指示靴積分器(rns)。這斷成3個(gè)主麟型基于擴(kuò)散的 際劑、酶J際劑
和固態(tài)聚合反應(yīng)指示劑。最后一組是這樣的化合物進(jìn)行加聚反應(yīng)以表5見M 的不可逆的顏色變化從而指^^的時(shí)間-^t割牛。在i^的實(shí)施例中，如圖
1所示，第三指示劑由矩形帶組成，在培育階段它以漸進(jìn)的方式改變視覺外表， 從而當(dāng)整條帶的視覺外表己經(jīng)改變時(shí)才認(rèn)為培育已經(jīng)完成。
本領(lǐng)±或普通技術(shù)人員當(dāng)然可以想到提供與上述第一、第二和第三可視指示 齊湘關(guān)的化學(xué)物質(zhì)有相同功能的其他非化學(xué)可視指示劑。例如，i頓一個(gè)或多 個(gè)^#[專 、適當(dāng)?shù)拈撝惦娐泛鸵曈X顯示器的電子指示機(jī)構(gòu)可以很容易被想 到。然而，雖然這些非化學(xué)解決方案是可能的并在本發(fā)明的范疇之內(nèi)，但由于 它們t爭(zhēng)性和駄增加，因此并不 。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，不是^^M設(shè)備的中心腔15內(nèi)提供《鄉(xiāng)或者冷源， 而是如圖1所示設(shè)置與設(shè)備外表面相配的塑料套，所述塑料套任選包括用于分 離熱源、冷卻裝置的袋子或者該塑料套自身包括發(fā)熱熱源。在進(jìn)一步的實(shí)施例 中，可以提供與供給的太陽(yáng)能電池板相連的電啟動(dòng)加熱或冷卻機(jī)構(gòu)，也就是說(shuō) 或者是電池驅(qū)動(dòng)或者是日光驅(qū)動(dòng)。
正如前面所討論的，管理當(dāng)局己經(jīng)認(rèn)可了膜過(guò)濾和最大可能數(shù)方法建立的
對(duì)cfo/100ml 7乂平的污染物的定4i平估。除了在非實(shí)驗(yàn)室條件以及不熟練的使用
者測(cè)定剝牛下過(guò)于録以外，相對(duì)于僅要求用指示齊樹取樣水源大體定性來(lái)說(shuō)， 這些方法i^共了更高的定量，號(hào)。然而，仍然需要Jlf共一些鵬僅僅指示是否
存在排泄污染物之上的不同于定性7K平的指示劑。在很可能被兒童或者免疫系
統(tǒng)受到損壞的人們接受的水的地方，要求iM供給這些人群的水的質(zhì)量相對(duì)于
其他可能方面接受的水的質(zhì)量要更高。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，三種不同污染級(jí)別例如0到10cfb/100ml、 10到 100cfU/100ml以及10OfdU/100ml之間的水樣質(zhì)量可會(huì)巨不盡相同。申請(qǐng)人已經(jīng)確 定，對(duì)于污染物少于10cfM00ml或者大于10cfiV100ml的要鑒別的樣品，在95
^的可信度7K平上，其所需的最低樣品量是37.5ml。申請(qǐng)人同時(shí)意識(shí)到，在較
高污染級(jí)別時(shí)，僅需要較少量的污染試齊似提供污染的視覺指示。因此，在本
發(fā)明的 實(shí)施例中，掛共了 10個(gè)不同術(shù)只的樣品隔室，例如2個(gè)10ml、 2個(gè) 5ml、 2個(gè)2.51111、 2個(gè)11111和2個(gè)0.51111，其總體積為38ml，也就是在95%可信 度、要求鑒別最低污染級(jí)別所需的最低要求之上。由于樣品隔室具有不同的體 積，因此有可能通艦表明污染的視覺指示的樣品隔室數(shù)量進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算來(lái)確 定污染的可能的總體級(jí)別。而且，沒有必要區(qū)，現(xiàn)視覺指示的不同尺寸的樣 品隔室，僅僅需要知道樣品隔室的總數(shù)量即可。因此，可以給所述設(shè)^if共簡(jiǎn) 單的圖表，該圖表將顯示污染的視覺指示的樣品隔室數(shù)量與大體的污染等級(jí)相 關(guān)聯(lián)。在設(shè)備的，實(shí)施例中，提供了10個(gè)樣品隔室，因?yàn)榧词共欢當(dāng)?shù)學(xué)的人 也應(yīng)該育的多數(shù)到10。同樣地，艦考慮哪一個(gè)樣品隔室顯示有污染，更加熟練 的技術(shù)人員更加準(zhǔn)確地指示出污染水平。如果所要求的或者可接受的可信度是 除了 95%以夕卜的其他倒可值，可以意識(shí)到樣品隔室的數(shù)量和總體積都要?dú)W改 變。例如，在更高可信度下，樣品隔室的總體積也必須增加。
圖3和圖5示意性地表示出本發(fā)明設(shè)備的替換實(shí)施例。圖3中示出了平面 圖，其中樹共了其內(nèi)形成有多個(gè)樣品隔室33的主平面元件31。設(shè)置封條35以 在己將水樣引A^后關(guān)閉戶腿設(shè)備。首先，掛共第二和第三可視指示劑37、 39
和41被設(shè)置在戶;M^體元件上并可以按照?qǐng)D1實(shí)施例戶，的那樣執(zhí)行。圖4顯
示了圖3中設(shè)備沿一組樣品隔室33而得到的橫截面的側(cè)視圖。戶脫樣品隔室以 凹陷或者容器的形式形成于主體部件31中。設(shè)置可密封蓋43，其tt^7lc久地與 戶脫主體31的一端相連，并且它的另一端上具有密封件35的一部分。在j頓 中，打開密封件35，從而將流體樣品引入設(shè)備中。然后將可密封蓋扣緊在主體 部件31上并M密封件35將其密封，這樣，蓋43將各個(gè)樣品隔室33隔離。 在圖4所描述的實(shí)施例中，沿著構(gòu)成樣品隔室的凹陷的側(cè)壁形成的路徑相互分 離地樹共可滲纖45，掛共戶脫可滲週莫以將污染物試劑49的各個(gè)劑劃蹄贓 樣品隔室內(nèi)。圖5描述了圖3和圖4中的實(shí)施例的進(jìn)一步變型，其中可以樹共 額外的隔室515，例如，M另夕卜的柔幽莫方式以接受夫繊，從而幫助前面戶艦 的培育。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，污染物試劑包括中和指示劑，在培育階段之后該中和 指示劑可以產(chǎn)生顏色變化以指示污染物的存在。因此在 的實(shí)施例中，每個(gè)
樣品隔室的至少一部分^it明的或者非不透明，從而可以對(duì)制得的組分進(jìn)行視 覺觀察。在樣品隔室的體積不同的時(shí)，樣品隔室的非不透明部分也 具有相 同的尺寸和外表，從而對(duì)于哪個(gè)隔室是哪個(gè)就不是很明顯，因?yàn)檫@會(huì)影響未經(jīng) 訓(xùn)練的1細(xì)人是如何報(bào)告對(duì)所檢測(cè)的結(jié)果。由于l彭見察流體的濃度可能產(chǎn)生變 化，因此可能影響到各個(gè)樣品隔室之間觀察顏色的深度產(chǎn)生變化，而這可以通 過(guò)簡(jiǎn)單的改變透明"窗戶"后樣品隔室的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)。既然其自身可能不符合要 求(由于當(dāng)未被污染時(shí)污染物指示劑僅僅顯示淺色，無(wú)論是未經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的還是 有經(jīng)驗(yàn)的^ffl者者阿能/A^卜lLJl數(shù)錯(cuò)樣品隔室)，那么不管樣品隔室的總體積如 何，樣品隔室的物理深度與對(duì)應(yīng)的透明部分相同這樣的樣品隔室內(nèi)部幾何條件 更加餘
盡管主要傾向于在世界上不能提供完整的實(shí)驗(yàn)室設(shè)施的鄉(xiāng)村或者偏^i也區(qū)
使用，可以想到也可以在其他情況下使用，例如軍用或者受災(zāi)地區(qū)。同樣可以 意識(shí)到盡管，實(shí)施例絕大部分涉及到飲用水的質(zhì)量檢測(cè)，本發(fā)明的儀器也同 樣可以用于其它7乂源例如河水或湖水的檢測(cè)，甚至用于其他流體例如動(dòng)物奶的 檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)流體樣品質(zhì)量的設(shè)備，所述設(shè)備包括包含多個(gè)樣品隔室的主體，其特征在于，所述設(shè)備還包括污染物試劑保持裝置，所述裝置的設(shè)置是為了在所述設(shè)備中保留多個(gè)劑量的污染物試劑，并允許將一個(gè)劑量的污染物試劑加入到相應(yīng)一個(gè)樣品隔室的流體樣品中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)樣品隔室的體積不 同于其他樣品隔室的體積。
3、 根據(jù)J^任何一個(gè)權(quán)利要求戶腿的設(shè)備，其特征在于，戶腿污魏試劑保，雜置包括育辦鵬的膜，戶;f^i梨每多4H式劑齊u量與各自樣品隔室分離。
4、 根據(jù)權(quán)利要求i至3樹可一個(gè)戶;M的設(shè)備，^t寺征在于，戶脫污 試劑保tf^S包括位于^樣品隔室中的可滲MM。
5、 根據(jù)±3^{壬何一個(gè)豐又利要求戶皿的設(shè)備，其f寺征在于，所^樣品隔室是 非不透明的。
6、 根據(jù)上述任何一個(gè)權(quán)利要求戶皿的設(shè)備，其特征在于，還包括第一可視指示劑，被布置用來(lái)指示戶;M設(shè)備的Mit是否降到第一閾值溫度之下。
7、 禾艮據(jù)上述倒可一個(gè)權(quán)利要求戶服的設(shè)備，其特征在于，還包括第二可視指示劑，被布置用來(lái)指示戶，設(shè)備的g是否升到第二閾值，之上。
8、 根據(jù)權(quán)禾腰求6或7戶艦的設(shè)備，^!T征在于，戶脫可視指示劑包括對(duì) i^敏感的化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)超過(guò)溫度閾值時(shí)所述化學(xué)物質(zhì)在外表上發(fā)生不可逆的 變化。
9、 根據(jù)il^任何一個(gè)權(quán)利要求戶艦的設(shè)備，其特征在于，還包括第三可視 指示劑，以指示污 試劑培育階段何時(shí)完成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9戶，的設(shè)備，其特征在于，戶皿第三可視指示劑對(duì)所 述設(shè)備的Mj^敏感。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述第三可視指示劑包含 一種化學(xué)物質(zhì)，該化學(xué)物質(zhì)的視覺外觀的改變速率等于所述污染物試齊樹于所 述設(shè)備經(jīng)歷的皿而發(fā)生改變的速率。
12、 根據(jù)上述^f可一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，還包括熱源隔 室，以接收熱源。
13、 根據(jù)，^Ef可一個(gè)權(quán)利要求戶/M的設(shè)備，其特征在于，還包括熱源。
14、 根據(jù)±^{5{可一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，還包括污染物試劑中和試齊條持裝置，被設(shè)置用來(lái)在所述設(shè)備中保留中和試劑，并且在啟動(dòng) 時(shí)將所述中和試劑分配到"誠(chéng)樣品隔室中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述中和試劑保持裝置包 括能夠鵬的膜，戶腿鵬每戶腿中和試劑與戶腿樣品隔室分離。
16、 根據(jù)±^{封可一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述主體是細(xì) 長(zhǎng)的并具有第一和第二端面，并且，所述樣品隔室包括多個(gè)在所述端面之間延伸的細(xì)長(zhǎng)腔室。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16戶腿的設(shè)備，其特征在于，戶腿設(shè)備還包括第一和第 二端蓋，這兩個(gè)端蓋被設(shè)置為擰緊在各個(gè)端面上，以流體密封的方式密封所述 樣品隔室。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17戶腿的設(shè)備，其特征在于，戶脫污娜試劑保^S 位于0M第一端蓋中。
19、 根據(jù)上述倒可一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述主體包括 其內(nèi)形成有多個(gè)凹陷的平面元件，所述凹陷構(gòu)成了所述樣品隔室。
20、 根據(jù)權(quán)利要求20戶;M的設(shè)備，其特征在于，在*凹陷中保留一個(gè)劑 量的污染物試劑。
全文摘要
一種用于檢測(cè)流體樣品質(zhì)量的設(shè)備，該設(shè)備包括含有多個(gè)樣品隔室的主體，其特征在于該設(shè)備還包括污染物試劑保持裝置，該裝置的設(shè)置是為了在所述設(shè)備中保留多個(gè)劑量的污染物試劑，并允許將一個(gè)劑量的污染物試劑加入到相應(yīng)一個(gè)樣品隔室的流體樣品中。
文檔編號(hào)G01N33/18GK101370586SQ200680044902
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月3日
發(fā)明者S·W·甘德李 申請(qǐng)人:布利斯脫大學(xué)