Детекторное устройство с использованием картриджа

Детекторное устройство с использованием картриджа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится к детекторному устройству для использования при обнаружении целевого вещества, подлежащего выявлению, которое содержится в жидком образце. В частности, данное изобретение относится к детекторному устройству, содержащему картридж и блок обработки, приспособленный для использования вместе с данным картриджем. Более конкретно, данное изобретение относится к детекторному устройству картриджного типа для получения информации о наличии, концентрации и/или составе и т.п. целевого вещества, подлежащего выявлению, которое содержится в жидком образце; устройство содержит детекторный картридж, в котором сформирован один или несколько каналов для протекания жидкого образца, и блок обработки, приспособленный для использования с таким картриджем, чтобы получить информацию о веществе, подлежащем выявлению, которое содержится в жидком образце, протекающем через картридж.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В публикации выложенной заявки на патент Японии № 10-311829 (JP 10-311829A) раскрыта портативная аналитическая система с одноразовой картой. Эта аналитическая система содержит инструмент для тестирования, который включает в себя датчик для определения величины по меньшей мере одного контролируемого параметра жидкости организма человека или животного и формирования выходного сигнала, соответствующего обнаруженной величине, портативный аналитический блок, который включает блок обработки для приема сигнала от инструмента для тестирования и обработки принятого сигнала, и блок отображения информации.

Одноразовый инструмент для тестирования с картой содержит две базовые пластины, сконструированные таким образом, что они наложены одна на другую с обеспечением непроницаемости для жидкости при размещении между ними тонкой разделительной пластины. Первая из базовых пластин имеет внутреннюю поверхность, на которой сформирован канал для протекания жидкости организма человека или животного, используемой в качестве опытного образца, и участок первого резервуара для жидкости организма, соединенный с возможностью протекания жидкости с одним концом данного канала. Первая базовая пластина снабжена впускным отверстием для жидкости организма, пронизывающим пластину в направлении ее толщины. На внутренней поверхности второй базовой пластины смонтирован датчик. Внутренняя поверхность второй базовой пластины имеет вогнутый участок для приема контейнера с реагентом, который содержит реагент для калибровки датчика, и участок второго резервуара для жидкости организма, соединенный с возможностью протекания жидкости с участком первого резервуара для жидкости организма первой базовой пластины через отверстие в разделительной пластине.

Данный портативный аналитический блок имеет впускную щель для введения через нее инструмента для тестирования. Когда инструмент для тестирования введен в портативный аналитический блок, контейнер с реагентом, размещенный на вогнутом участке для приема контейнера с реагентом, вскрывается, и реагент поступает к датчику для его калибровки перед проведением фактического анализа. Затем через впускное отверстие инжектируется жидкость организма человека или животного. Жидкость организма поступает к датчику через канал, сформированный на внутренней поверхности первой базовой пластины, и подвергается измерению. Электрический сигнал, образованный при измерении, поступает в аналитический блок и обрабатывается блоком обработки. Полученный результат анализа будет отображен на блоке отображения инфомации.

Эта аналитическая система обладает теми преимуществами, что способна выполнять тест на месте в результате ее мобильности и позволяет инжектировать в нее образец жидкости организма непосредственным образом при использовании инжектора, такого как шприц, так что предотвращается соприкосновение образца жидкости организма с окружающей атмосферой. Однако данная аналитическая система предназначена для анализа жидкости с высокой концентрацией, такой как жидкость организма человека или животного, и поэтому непригодна для использования для измерения концентрации или хроматографического анализа экстремально малого количества вещества, подлежащего выявлению, такого как опасный тяжелый металл, содержащийся в почве.

Патент США № 6110354 раскрывает анализатор, снабженный устройством с микрополосным электродом и приспособленным для использования при анализе питьевой воды, сточных вод, биологической жидкости, такой как кровь или моча, и т.п. Аналитическим принципом этого анализатора является обнаружение фарадического компонента, формируемого при приведении жидкого электролита в качестве опытного образца при соприкосновении с электродами. В одном из проиллюстрированных вариантов осуществления анализатор имеет датчик в виде пластины, содержащий плоскую подложку. Понятно, что устройство с микрополосным электродом делает возможным подавление формирования нефарадического компонента, чтобы обеспечить повышенную чувствительность, которая позволяет обнаруживать опасный металл, содержащийся в водном растворе в небольшом количестве. Однако даже с такой чувствительностью обнаружения этот анализатор едва ли может быть использован для измерения концентрации чрезвычайно малого количества вещества, подлежащего выявлению, такого как опасный тяжелый металл, содержащийся в почве.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К основному аспекту данного изобретения относится детекторное устройство, содержащее детекторный картридж и блок обработки, приспособленный для использования в комбинации с данным картриджем, используемого упрощенным образом и с меньшими ограничениями по отношению к виду объектов, подлежащих выявлению, и к месту использования.

К другому аспекту данного изобретения относится детекторное устройство, которое может быть использовано в устройствах для определения концентрации, жидкостном хроматографическом анализе и в способах иммунологического анализа, а также в различных других методиках определения вещества, подлежащего выявлению, которое содержится в жидком образце.

В специфическом аспекте еще одном аспекте данного изобретения раскрывается упрощенное детекторное устройство картриджного типа, которое подходит в качестве переносного прибора.

Еще одним аспектом данного изобретения является предоставление удобного для переноски детекторного устройства картриджного типа, имеющего компактную конструкцию, в которой предусмотрен канал для протекания жидкости, необходимый для обнаружения.

Еще одним аспектом данного изобретения является детекторное устройство для определения концентрации, которое выполнено с возможностью определения концентрации вещества, подлежащего выявлению, которое содержится в образце, даже при чрезвычайно низкой его концентрации.

Еще одним аспектом данного изобретения является портативное упрощенное детекторное устройство картриджного типа, выполненное с возможностью осуществления анализа, такого как хроматографический анализ, жидкого образца упрощенным образом даже на месте, на котором осуществляется отбор образцов.

Еще одним аспектом данного изобретения является портативное устройство для быстрого анализа, которое обладает возможностью быстрого определения концентрации, выполнения жидкостного хроматографического анализа, иммунологического анализа или других видов обнаружения при любом положении без ограничения мест проведения теста.

Дополнительным аспектом данного изобретения является предоставление детекторного картриджа и/или блока обработки для использования в вышеуказанном детекторном устройстве картриджного типа и/или анализаторе.

Для достижения вышеуказанных целей, в соответствии с наиболее общей особенностью данного изобретения, предоставлено детекторное устройство картриджного типа, которое содержит детекторный картридж, имеющий канал для протекания жидкого образца, который содержит вещество, подлежащее выявлению, и блок обработки, приспособленный для введения в него детекторного картриджа таким образом, чтобы предоставлять информацию о веществе, подлежащем выявлению, которое содержится в жидком образце, протекающем через детекторный картридж. Детекторный картридж включает в себя секцию накапливания для временного сохранения вещества, подлежащего выявлению, по меньшей мере часть детекторного средства, жидкостной канал, приспособленный к пропусканию жидкости по выбору через секцию накапливания и/или по меньшей мере часть детекторного средства, и несколько отверстий, соединенных с жидкостным каналом с возможностью протекания через них жидкости. Как использовано в данном изобретении, термин «обнаружение» означает «получение информации о присутствии или отсутствии вещества, подлежащего выявлению, или свойствах вещества, подлежащего выявлению, таких как концентрация или состав вещества, подлежащего выявлению», и включает отбор проб или анализ, такой как количественный анализ и/или качественный анализ.

Блок обработки включает резервуар с реагентом и насос для подачи жидкости. В этом аспекте данного изобретения детекторный картридж связан с блоком обработки таким образом, чтобы жидкостной канал переключался между первым направлением для обеспечения прохождения жидкого образца, поданного в детекторный картридж, через секцию накапливания и последующего выпуска из детекторного картриджа и вторым направлением для обеспечения подачи реагента из одного из нескольких отверстий в секцию накапливания детекторного картриджа посредством насоса для подачи жидкости и последовательного прохождения через участок накапливания и по меньшей мере часть детекторного средства.

В одном из вариантов осуществления данного изобретения жидкий образец может быть загружен в детекторный картридж независимым образом из блока обработки. Когда жидкий образец, поданный в детекторный картридж, достигает секции накапливания, то вещество, подлежащее выявлению, содержащееся в данном жидком образце, временно сохраняется в секции накапливания. Секция накапливания может быть изготовлена из материала, имеющего сравнительно большую площадь поверхности, такого как пористый материал, включая пористый керамический материал, волокнистый материал или материал в виде тонких частиц, и может иметь поверхность со структурой, модифицированной функциональными группами, которые проявляют химическое взаимодействие или адсорбцию по отношению к веществу, подлежащему выявлению. В этом случае вещество, подлежащее выявлению, будет абсорбироваться и удерживаться на материале/материалом секции накапливания. Остаток жидкого образца после прохождения секции накапливания выпускается из детекторного картриджа через одно из отверстий в детекторном картридже. В качестве альтернативы внутри детекторного картриджа может быть сформирован резервуар для жидких отходов, и жидкий образец из участка накапливания может быть направлен в данный резервуар для жидких отходов.

Далее, реагент из насоса для подачи жидкости блока обработки в детекторный картридж протекает через секцию накапливания. Функцией этого реагента является элюирование вещества, подлежащего выявлению, которое удерживается на участке накапливания, в результате химической реакции или абсорбции. Посредством протекания реагента через секцию накапливания вещество, подлежащее выявлению, удерживаемое на участке накапливания, вымывается из участка накапливания и проходит через детекторный картридж в направлении вниз по течению вместе с реагентом в растворенном в нем виде. Реагент, содержащий вещество, подлежащее выявлению, временно направляется в канал вне детекторного картриджа и затем возвращается в детекторный картридж или же направляется к детекторному средству, расположенному в нижнем течении, через внутренний канал детекторного картриджа без выпуска из детекторного картриджа.

Резервуар с реагентом, расположенный в блоке обработки, может быть соединен с насосом для подачи жидкости. В этом случае блок обработки может быть снабжен несколькими резервуарами с реагентами и может быть предусмотрен клапан для переключения резервуаров для поочередного соединения с возможностью протекания жидкости между одним желательным резервуаром из нескольких резервуаров с реагентами и насосом для подачи жидкости. Блок обработки может также быть снабжен резервуаром для жидких отходов, и жидкий образец, выпущенный из детекторного картриджа, может быть направлен в резервуар для жидких отходов.

В другом варианте осуществления данного изобретения предоставлено детекторное устройство картриджного типа, в котором в случае, когда детекторный картридж отделен от блока обработки, устанавливается первое направление жидкостного канала и обеспечивается протекание жидкого образца, поданного в детекторный картридж, через секцию накапливания и последующий выпуск из детекторного картриджа, а в случае, когда детекторный картридж объединен с блоком обработки, устанавливается второе направление жидкостного канала и обеспечивается подача реагента из одного из нескольких отверстий на участок накапливания детекторного картриджа посредством насоса для подачи жидкости и последующее его протекание через участок накапливания и по меньшей мере часть детекторного средства. В этом случае детекторное устройство картриджного типа может иметь клапанный механизм для обеспечения переключения жидкостного канала между указанными направлениями, и этот клапанный механизм может быть размещен в блоке обработки.

Детекторное устройство по данному изобретению может быть использовано для обнаружения нескольких разных веществ. В одном из аспектов данного изобретения детекторное устройство сконструировано в качестве устройства для определения концентрации, которое предоставляет информацию о концентрации вещества, подлежащего выявлению и содержащегося в жидком образце. В этом случае детекторный картридж сконструирован таким образом, чтобы формировать электрический сигнал, указывающий концентрацию вещества, подлежащего выявлению. В качестве одного из примеров жидкий образец приготавливают растворением образца, такого как почва или шлам, содержащего небольшое количество вещества, подлежащего выявлению, в жидкости, такой как вода.

В одном из вариантов осуществления, в котором данное изобретение относится к устройству для определения концентрации, детекторный картридж содержит участок впуска жидкого образца для подачи через него жидкого образца, содержащего растворенный в нем образец, и жидкостной канал, проходящий от участка впуска жидкого образца. Секция накапливания расположена в данном жидкостном канале. В этом варианте осуществления изобретения секция накапливания сформирована как секция обогащения для обогащения веществом, подлежащим выявлению, которое содержится в жидком образце. Эта секция обогащения может быть предоставлена в форме фильтра, обладающего способностью к абсорбции вещества, подлежащего выявлению. Детекторное средство, предусмотренное в детекторном картридже, сформировано как структура с детектирующими электродами. Вещество, подлежащее выявлению, которое абсорбировано на данном фильтре, вымывается в жидкий элюент, поданный в качестве реагента, и поступает в структуру с детектирующим электродом, служащую в качестве детекторного средства. Когда элюент, содержащий элюированное вещество, подлежащее выявлению, достигает структуры с детектирующим электродом, то данным электродом формируется электрический сигнал обнаружения.

В детекторном устройстве в соответствии с этим вариантом осуществления данного изобретения блок обработки включает блок считывания для считывания электрического сигнала от детекторного картриджа и выдачи информации о концентрации вещества, подлежащего выявлению. Детекторный картридж в этом варианте осуществления может включать резервуар для жидких отходов. В этом случае жидкостной канал сформирован таким образом, что вытянут от участка впуска жидкого образца до резервуара для жидких отходов.

Считывающий блок включает средство для обработки, которое функционирует в соответствии с получением электрического сигнала детекторного картриджа таким образом, что обрабатывает принятый электрический сигнал, чтобы выдать информацию о концентрации вещества, подлежащего выявлению, в данном образце. Блок обработки может быть опционально снабжен блоком отображения информации для индицирования результатов обнаружения.

Устройство для определения концентрации картриджного типа в соответствии с этим вариантом осуществления данного изобретения может быть использовано для обнаружения тяжелого металла, содержащегося в почве или шламе. В этом случае структура с электродом в детекторном картридже сконфигурирована, чтобы формировать электрический сигнал, указывающий концентрацию тяжелого металла, содержащегося в жидком образце, а считывающий блок сконструирован, чтобы считывать электрический сигнал от детекторного картриджа таким образом, чтобы выдавать информацию о концентрации тяжелого металла.

В устройстве для определения концентрации картриджного типа, которое определяет концентрацию тяжелого металла, детекторный картридж включает участок впуска жидкого образца для подачи через него жидкого образца, жидкостной канал, соединенный с возможностью протекания жидкости с участком впуска жидкого образца, секцию накапливания, служащую в качестве секции обогащения и расположенную в жидкостном канале, который проходит от участка впуска жидкого образца и приспособлен для обогащения жидкого образца, и структуру с детектирующим электродом. Секция накапливания или секция обогащения включает абсорбирующий элемент, расположенный в жидкостном канале и приспособленный для абсорбции тяжелого металла. Секция накапливания включает участок подачи жидкого элюента, приспособленный к объединению с обогатительным элементом и подаче элюента для вымывания тяжелого металла, абсорбированного абсорбирующим элементом, через данный абсорбирующий элемент в направлении к структуре с детектирующим электродом. Соответственно, тяжелый металл, абсорбированный абсорбирующим элементом, вымывается предварительно заданным объемом элюента из участка подачи жидкого элюента, и элюированный тяжелый металл приводится в соприкосновение со структурой с детектирующими электродами, обеспечивая формирование данной структурой с детектирующими электродами электрического сигнала, указывающего концентрацию тяжелого металла.

В устройстве для определения концентрации картриджного типа в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения секция накапливания или секция обогащения включает абсорбирующий элемент, приспособленный для приема жидкого образца из участка впуска жидкого образца и абсорбции вещества, подлежащего выявлению, которое содержится в данном жидком образце, и секция обогащения соединена с участком подачи жидкого элюента, посредством чего элюент, предназначенный для вымывания вещества, подлежащего выявлению, которое абсорбировано абсорбирующим элементом, направляется через данный абсорбирующий элемент к структуре с детектирующими электродами, так что вещество, подлежащее выявлению, абсорбированное абсорбирующим элементом, вымывается предварительно заданным объемом элюента из участка подачи жидкого элюента, и элюированное вещество, подлежащее выявлению, приводится в соприкосновение со структурой с детектирующими электродами, обеспечивая формирование данной структурой с детектирующими электродами электрического сигнала, указывающего концентрацию вещества, подлежащего выявлению.

В устройстве для определения концентрации картриджного типа в соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения детекторный картридж включает участок впуска жидкого образца для подачи через него жидкого образца, содержащего растворенный в нем образец, секцию обогащения для обогащения жидкого образца, поданного на участок впуска жидкого образца, структуру с детектирующими электродами и канал, обеспечивающий возможность протекания жидкости между участком впуска жидкого образца, секция обогащения и структурой с детектирующими электродами. Секция обогащения включает абсорбирующий элемент, приспособленный для приема жидкого образца из участка впуска жидкого образца и абсорбирующий вещество, подлежащее выявлению, которое содержится в данном жидком образце. Устройство для определения концентрации также включает в себя участок подачи жидкого элюента, приспособленный к объединению секции обогащения и подаче элюента для элюирования вещества, подлежащего выявлению, которое абсорбировано абсорбирующим элементом, через данный абсорбирующий элемент в направлении к структуре с детектирующим электродом, а также клапанный механизм для переключения каналов. Этот клапанный механизм приспособлен для выборочного перемещения между позицией подачи жидкого образца для открытия канала для подачи жидкого образца, проходящего от участка впуска жидкого образца до секции обогащения, и закрытия канала для подачи элюента, проходящего от участка подачи жидкого элюента до секции обогащения, и позицией подачи элюента для закрытия канала для подачи жидкого образца, проходящего от участка впуска жидкого образца до секции обогащения, и открытия канала для подачи элюента, проходящего от участка подачи жидкого элюента до секции обогащения. Кроме того, предусмотрено напорное средство для подачи элюента в секцию подачи жидкого элюента в секцию обогащения, при нахождении клапанного механизма для переключения канала в позиции подачи элюента.

В этом варианте осуществления изобретения вещество, подлежащее выявлению, абсорбированное абсорбирующим элементом, вымывается предварительно заданным объемом элюента из участка подачи жидкого элюента, и элюированное вещество, подлежащее выявлению, приводится в соприкосновение со структурой с детектирующими электродами, обеспечивая формирование данной структурой с детектирующими электродами электрического сигнала, указывающего концентрацию вещества, подлежащего выявлению. Участок подачи жидкого элюента, клапанный механизм и напорное средство могут быть размещены в корпусе блока обработки.

Детекторный картридж может быть снабжен выпускным каналом для выпуска жидкого образца после прохождения через абсорбирующий элемент наружу из детекторного картриджа и резервуаром для жидких отходов для размещения элюента после его прохождения через структуру с электродами. В этом случае данный выпускной канал и канал между структурой с электродами и резервуаром для жидких отходов могут соответственно открываться и перекрываться в процессе подачи жидкого образца и соответственно перекрываться и открываться в процессе подачи элюента. Абсорбирующий элемент может быть сформирован в виде мембраны (или пленки), тонких частиц или пористого тела.

Абсорбирующий элемент может быть абсорбирующим элементом с катионогенным веществом. В этом случае абсорбирующий элемент может быть сформирован из материала, имеющего поверхность, модифицированную группами сульфоновой кислоты. В качестве альтернативы, абсорбирующий элемент может быть абсорбирующим элементом с анионогенным веществом. В этом случае абсорбирующий элемент может быть сформирован из материала, имеющего поверхность, модифицированную группами четвертичного амина. В качестве альтернативы, абсорбирующий элемент может быть сформирован из материала, имеющего поверхность, обработанную рецептором тяжелого металла. Этот рецептор тяжелого металла может быть любым соединением из хелатообразующего вещества, клатрата и вещества, абсорбирующего тяжелый металл. Хелатообразующее вещество может быть иминоацетоуксусной кислотой или группой этилендиамина. Клатрат может быть порфирином или каликсареном. Вещество, абсорбирующее тяжелый металл, может быть апоферментом или антителами, абсорбирующими тяжелый металл.

Детекторный картридж может быть сформирован в виде карты. В этом случае блок обработки предпочтительно имеет корпус с участком вставки для введения в него такого картриджа в виде карты.

Предпочтительно структура с электродами включает в себя по меньшей мере один микроэлектродный элемент размером не более 10 мкм. В этом случае микроэлектродный элемент предпочтительно изготовлен закреплением изолирующего листа на верхней поверхности электродного элемента и формированием в изолирующем листе отверстия размером не более 10 мкм.

Структура с электродами может включать в себя несколько рабочих электродных элементов, по меньшей мере один противоэлектродный элемент и по меньшей мере один электродный элемент сравнения. Каждый из нескольких рабочих электродных элементов может быть сформирован таким образом, чтобы иметь разную площадь и использоваться для измерений в разных интервалах концентрации.

В качестве альтернативы структура с электродами может включать в себя по меньшей мере один рабочий электродный элемент, по меньшей мере один противоэлектродный элемент и по меньшей мере один электродный элемент сравнения.

Секция обогащения, служащая как секция накапливания, может иметь структуру, в которой катион-абсорбирующий элемент, приспособленный для абсорбции катионогенного вещества, и анион-абсорбирующий элемент, приспособленный для абсорбции анионогенного вещества, расположены параллельно один другому. Кроме того, структура с электродами, служащая в качестве детекторного средства, может включать в себя две пары электродов, каждая из которых связана с соответствующим катион-абсорбирующим элементом и анион-абсорбирующим элементом.

В устройстве для определения концентрации картриджного типа в соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения детекторный картридж включает в себя участок впуска жидкого образца для подачи через него жидкого образца в качестве целевого материала, в котором необходимо определить концентрацию, жидкостной канал, соединенный с возможностью протекания жидкости с участком впуска жидкого образца, и структуру с детектирующим электродом для определения концентрации, расположенную в жидкостном канале и приспособленную для формирования электрического сигнала, указывающего концентрацию специфического вещества, содержащегося в жидком образца, который подается в жидкостной канал и проходит через структуру с детектирующим электродом для определения концентрации. Структура с электродами включает в себя несколько рабочих электродных элементов, по меньшей мере один противоэлектродный элемент и по меньшей мере один электродный элемент сравнения. Каждый из нескольких рабочих электродных элементов сформирован таким образом, чтобы иметь разную площадь и использоваться для измерений в разных интервалах концентрации.

В устройстве для определения концентрации картриджного типа в соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения детекторный картридж имеет форму плоской карты, а блок обработки имеет корпус, в котором сформирован участок вставки для введения в него такого картриджа в виде карты. Этот детекторный картридж включает в себя участок впуска жидкого образца для подачи через него жидкого образца в качестве целевого материала, в котором необходимо определить концентрацию, жидкостной канал, соединенный с возможностью протекания жидкости с участком впуска жидкого образца, и структуру с детектирующим электродом для определения концентрации, расположенную в жидкостном канале и приспособленную к формированию электрического сигнала, указывающего концентрацию специфического вещества, содержащегося в жидком образце, который подается в жидкостной канал и проходит через структуру с детектирующим электродом для определения концентрации.

Этот детекторный картридж включает в себя первый лист, изготовленный из смолы и сформированный таким образом, что имеет одну поверхность с вогнутым участком, образующим по меньшей мере часть жидкостного канала, второй лист, изготовленный из смолы и имеющий сквозное отверстие, которое образует участок впуска жидкого образца, и вогнутый участок для приема структуры с детектирующим электродом для определения концентрации, а также третий лист, изготовленный из смолы и имеющий сквозное отверстие, которое образует участок впуска жидкого образца. Первый, второй и третий листы наслоены поочередно с размещением изолирующего листа между прилегающими один к другому листами. Структура с детектирующими электродами для определения концентрации включает в себя электродный элемент, расположенный на вогнутом участке для приема электрода, сформированном на втором листе, и второй лист и третий лист наложены друг на друга таким образом, что электродный элемент обращен к третьему листу. Кроме того, изолирующий лист, размещенный между вторым листом и третьим листом, имеет отверстие, сформированное в месте, соответствующем электродному элементу, чтобы был открыт участок предварительно заданной площади электродного элемента, так что на поверхности третьего листа, обращенной ко второму листу, установлен жидкостной канал, который направляет жидкий образец к электродному элементу.

В этом случае первый лист картриджа может иметь поверхность, расположенную таким образом, что она обращена ко второму листу, и имеющую вогнутый участок, образующий резервуар для жидких отходов, в который принимаются жидкие отходы от электродного элемента.

В описанных выше вариантах осуществления данного изобретения секция обогащения для накапливания вещества, подлежащего выявлению, в обогащенном виде образована в жидкостном канале. Это делает возможным определение концентрации без каких-либо проблем, даже если вещество, подлежащее выявлению, содержится в жидком образце в чрезвычайно низкой концентрации. Если почва загрязнена опасным веществом, таким как тяжелый металл, то она должна контролироваться в соответствии с природоохранительным законодательством, даже если концентрация данного вещества чрезвычайно низкая. Несмотря на то, что считалось, что обнаружение на месте вещества, содержащегося в такой низкой концентрации, невозможно, устройство для определения концентрации картриджного типа в соответствии с каждым из рассмотренных выше вариантов осуществления данного изобретения делает возможным обнаружение загрязняющего вещества простым образом на том месте, где взят образец почвы. В этом случае жидкий образец может быть приготовлен растворением образца почвы. Участок обогащения, который предназначен для обогащения веществом, подлежащим выявлению, предпочтительно сконструирован таким образом, что включает абсорбирующий элемент, приспособленный для абсорбции вещества, подлежащего выявлению. В качестве альтернативы могут быть использованы любые другие подходящие средства обогащения. Например, могут быть использованы методика обогащения нагреванием жидкого образца для испарения жидкого компонента или методика с мембраной обратного осмоса.

Устройство для определения концентрации картриджного типа в соответствии с каждым из рассмотренных выше вариантов осуществления данного изобретения может быть использовано для определения концентрации любого вещества, т.е. вещества, подлежащего выявлению, которое предоставляет возможность структуре с детектирующим электродом формировать в виде электрического сигнала информацию о его концентрации, когда жидкость, содержащая вещество, подлежащее выявлению, приводится в соприкосновение со структурой с детектирующими электродами. Обычно данная структура с детектирующими электродами содержит рабочий электрод, противоэлектрод и электрод сравнения. Рабочий электрод функционирует для абсорбции вещества, подлежащего выявлению, и последующего высвобождения абсорбированного вещества, подлежащего выявлению, в элюент, когда оно приводится в соприкосновение с данным элюентом. Требования в отношении рабочего электрода предпочтительно включают способность к обеспечению возможности приложения к нему потенциала в сравнительно широком интервале, т.е. сравнительно широкое окно потенциала, а также высокую устойчивость к коррозии и окислению. Окно потенциала означает интервал потенциала, в котором не происходит образование/формирование электрохимически нежелательных ионов водорода и оксидной пленки, и данный интервал изменяется в зависимости от материала электрода и величины pH жидкого образца.

Материалы рабочего электрода предпочтительно включают платину, золото, ртуть, серебро, висмут и углерод. Несмотря на то, что рабочий электрод может быть изготовлен из подходящего материала из указанных выше видов, предпочтительным является выбор материала, обладающего высокой способностью к адсорбции вещества, подлежащего выявлению, т.е. вещества, являющегося целью измерений. Если веществом, подлежащим выявлению, является кадмий, свинец и ртуть, то целесообразным будет использование электрода с поверхностью из углерода в качестве рабочего электрода. В качестве рабочего электрода для измерения мышьяка и ртути разумным будет использование электрода с поверхностью из золота. Для обнаружения шестивалентного хрома может быть использован электрод, имеющий поверхность из углерода. Причина этого заключается в том, что электрод с углеродной поверхностью обладает превосходной способностью к абсорбции агрегатов шестивалентного хрома и дифенилкарбазида.

В качестве электрода с поверхностью из углерода предпочтителен углеродный электрод, содержащий спеченный материал из смеси графита/углерода, который имеет соотношение графит/стекловидный углерод, составляющее 70/30. Как правило, в противоположность преимуществу, заключающемуся в сравнительно высокой способности к абсорбции свинца, кадмия и ртути, графит имеет проблемы с изменением способности к адсорбции вещества вследствие трудности придания единообразия кристаллической ориентации и разбуханием вследствие соприкосновения с жидкостью. В качестве способа для разрешения этих проблем графит может быть спечен после его смешивания со стекловидным углеродом для получения уплотненного спеченного материала, способного к подавлению проникновения в него жидкости. Кроме того, стекловидный углерод может ориентировать кристаллы графита неупорядоченным образом для минимизации изменения способности к адсорбции. Указанный выше спеченный материал с соотношением графита/стекловидного углерода, составляющим 70/30, предпочтителен для формирования рабочего электрода, имеющего высокую чувствительность и превосходную воспроизводимость.

Электрод с золотой поверхностью не ограничен определенным материалом. В данном изобретении стеклянная основа может быть покрыта золотом с промежуточным слоем хрома для получения рабочего электрода, обладающего соответствующими свойствами. В этом случае пленка из хрома и пленка из золота могут быть сформированы способом металлизации распылением. Толщина пленки может составлять, однако, без каких-либо ограничений, примерно 40 нм для слоя из хрома и примерно 400 нм для слоя из золота.

Противоэлектрод предусмотрен в качестве средства обеспечения протекания электрического тока совместно с рабочим электродом, и любой электропроводный материал может быть использован для изготовления противоэлектрода.

Электрод сравнения сконструирован для обеспечения известного и стабильного потенциала, который может быть использован в качестве потенциала сравнения. Типичный электрод сравнения может включать водородный электрод, насыщенный каломельный электрод (электрод ртуть/хлорид ртути) и электрод серебро/галогенид серебра. Электрод серебро/галогенид серебра включает электрод серебро/хлорид серебра, имеющий поверхность из серебра, который образует хлорид серебра посредством равновесной реакции с раствором, содержащим хлор. В этом электроде, даже если к нему приложить напряжение, серебро и хлорид серебра поддерживаются в равновесном состо