专利名称：用于检测钙的测试件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及用于检测钙的测试件和该测试件的制备方法。
背景技术：
钙是人体主要营养元素之一。钙的摄入量不足会引起骨质疏松等疾�。闳敫乒嘤只嵋鸪ξ覆皇实戎⒆�。工业用水中，钙含量过高会产生锅垢，容易引起锅炉爆炸。因此，对钙含量的测定具有显著的现实意义。
现今已知的钙的常用测定方法有络合滴定法和原子吸收法，这些方法都需要相关的仪器设备和接受过专门训练的检测人员。
中国发明专利申请98109147.4(公开号为CN1237706A，
公开日为1999年12月8日)揭示了一种母乳钙目测试剂条，它由化学试剂层(1)和PVC塑料基片(2)组成。化学试剂层(1)含有5-10％邻苯酚酞指示剂及90-95％苯丙乳胶，化学试剂层(1)附着于PVC塑料基片(2)上。使用时根据颜色深浅通过目测比色测出钙含量。本申请的发明人发现，该方法在测量极限值附近指示剂的颜色变化会钝化，从而难以用肉眼区别钙含量的变化，这样就限制了该测试剂条适用的钙浓度范围。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于快速简便地检测钙离子含量的测试件。
本发明的另一个目的是提供一种用于快速简便地检测钙离子含量的测试件的制备方法。
本发明提供了一种用于检测钙的测试件，该测试件包括测试单元I和测试单元II，两个测试单元各自包括作为载体的吸水性材料、显色剂偶氮胂M和调色剂，其中测试单元I的显色剂浓度和调色剂浓度不同于测试单元II的显色剂浓度和调色剂浓度，它们之间的浓度差异使得对同一浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II显示不同的颜色，而对于不同浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II呈现与该浓度相对应的颜色。
在本发明的测试件中，调色剂是惰性黄色染料，更好的是选自柠檬黄、惰性黄、日落黄或其组合。
测试件中的测试单元还包含表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂。表面活性剂较好选自卤化十六烷基三甲胺、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、环糊精或其组合，掩蔽剂较好选自EDTA、EDTA二钠盐、磷酸二氢钠、柠檬酸、酒石酸或其组合，缓冲剂较好选自乙酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐或其组合。
在本发明的测试件中，吸水性材料选自层析纸、滤纸或玻璃纤维材料。测试单元I和测试单元II优选是位于同一基片上，更好是位于同一基片的同一表面上。
在本发明的测试件中，优选的是测试单元I和测试单元II是通过将吸水性材料分别浸渍于含显色剂和调色剂的溶液I和溶液II中、取出干燥后分别制得的，显色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.01-0.1wt％的范围内变化，调色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.1-0.5wt％的范围内变化。
本发明还提供了一种用于检测钙的测试件的制备方法，该方法包括以下步骤将吸水性材料浸渍在包含显色剂、调色剂和可任选的表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂的溶液I中，取出干燥，用于制备测试单元I；将另一吸水性材料浸渍在包含显色剂、调色剂和可任选的表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂的溶液II中，取出干燥，用于制备测试单元II；溶液II中显色剂和调色剂的浓度不同于溶液I中显色剂和调色剂的浓度，其浓度差异使得对同一浓度的钙离子测试单元I和测试单元II显示不同的颜色，而对于不同浓度的钙离子测试单元I和测试单元II呈现与该浓度相对应的颜色，由上述经浸渍和干燥的吸水性材料制得测试单元I和测试单元II，得到测试件。
在上述制备方法中，优选的是显色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.01-0.1wt％的范围内变化，调色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.1-0.5wt％的范围内变化。
图1示出了本发明一个实施例的用于钙离子的测试件的标准色阶。
具体实施例方式
本发明的发明人经过大量研究，发现通过向显色剂中加入调色剂，可缓解显色剂的“钝化”现象，本发明就是在这一发现的基础上完成的。
本发明用于检测钙的测试件包括测试单元I和测试单元II，两个测试单元各自包括作为载体的吸水性材料、显色剂偶氮胂M和调色剂，其中测试单元I的显色剂浓度和调色剂浓度不同于测试单元II的显色剂浓度和调色剂浓度。
作为显色剂的偶氮胂M的化学名称为2-(邻胂酸偶氮苯基)-7-(间磺酸偶氮苯基)-1，8-二羟基萘-3，6-二磺酸，化学式为C22H17N4O14S3As。钙离子与偶氮胂M在一定的酸碱度条件下生成蓝色络合物。
调色剂为惰性染料，用来调节测试单元I和测试单元II之间的色差，也就是说使得对于同一浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II显示明显不同的颜色。较好的调色剂为惰性黄色染料，更好的是柠檬黄、惰性黄、日落黄或其组合。
将测试单元I和测试单元II配制成具有不同浓度的显色剂和调色剂，使得对同一浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II显示不同的颜色，而对于不同浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II呈现与该浓度相对应的颜色变化。通过这一颜色变化与标准色阶的比较，能够半定量地确定相应的钙离子浓度。
在测试单元I和测试单元II中，显色剂和调色剂的相对浓度并无特别限制。只要它们使得测试单元I和测试单元II对于同一浓度的钙离子呈现不同的颜色即可。本领域普通技术人员在阅读了本发明公开的内容之后，可容易地确定测试单元I和测试单元II中显色剂和调色剂的相对浓度。由本发明的一个较佳实例可见，当对于一定浓度范围的钙离子测试单元I显现显色剂“钝化”现象时，测试单元II有较为明显的颜色变化。而当对于另一浓度范围的钙离子测试单元II呈现显色剂“钝化”时，测试单元I有较为明显的颜色变化。本发明中术语“显色剂钝化”是指对于明显不同的钙离子浓度，显色剂未发生肉眼可辨的明显颜色变化。
作为载体的吸水性材料并无特别限制，较好例如是层析纸、滤纸、玻璃纤维材料等。
本发明的测试件还可包括表面活性剂。表面活性剂较好是阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。阳离子表面活性剂更好是选自卤化十六烷基三甲胺，如溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)，氯化十六烷基三甲胺(CTMAC)等；阴离子表面活性剂更好是选自十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)；非离子表面活性剂选自聚乙烯醇和环糊精等。
本发明的测试件还可包括掩蔽剂，用来掩蔽干扰离子。优选的掩蔽剂是EDTA、EDTA二钠盐、磷酸二氢钠、柠檬酸、酒石酸或其组合，其中更好的是EDTA二钠盐和磷酸二氢钠。
本发明的测试件还可包括缓冲剂，用来调节测试界面的酸度(pH值)，还可排除部分离子的干扰。优选的缓冲剂为乙酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐或其组合。
本发明的测试件可以是条状、片状或者任何其它合适的形式，最通常的形式是测试卡。本发明测试件中的两个测试单元可以是两条分别浸渍有不同的所需组分的吸水性材料，或者是将这两种吸水性材料切成一定大小并粘贴在两块基片上。较好是将这两种吸水性材料切成一定大小并粘贴在同一基片上，可以粘贴在同一表面上或者不同表面上。最好是粘贴在同一基片的同一表面上，因为这样便于携带、操作和与标准色阶比较。本发明所用的基片可以是任何惰性硬质基片，如塑料片、硬纸片等。
本发明测试件的优点是能测量比常规试纸、试剂条等测试件更宽的钙离子浓度范围，且精度更高，本发明测试件适用的钙离子检测范围较好是0-100mg/l。利用本发明的测试件，能够在很短的时间(例如1分钟)内测得钙离子的含量，测定结果与国家标准方法(国标法)基本相符，误差在半定量分析范围内。该测试件的使用操作简便，稳定性好，抗干扰能力强。
以下通过具体实施例来进一步说明本发明，但本发明的范围并不受到这些测试件的通用制备方法将吸水性材料浸渍于包含显色剂、调色剂和可任选的表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂的溶液I中达到饱和(通常需1分钟)，取出干燥，裁切成小片(例如0.5×0.5厘米)，用作测试单元I。将另一吸水性材料浸渍于包含显色剂、调色剂和可任选的表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂的溶液II(其中显色剂和调色剂浓度不同于溶液I中的相应浓度)中达到饱和(通常需1分钟)，取出干燥，裁切成小片(例如0.5×0.5厘米)，用作测试单元II。将测试单元I和测试单元II粘贴在同一张塑料基片(例如5.5×0.5厘米)的同一表面上，制成测试件。该测试件可用塑料瓶或铝塑袋贮存备用。
溶液I和溶液II具有不同浓度的显色剂和调色剂，显色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.01-0.1wt％的范围内变化，调色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.1-0.5wt％的范围内变化。在上述范围内选择溶液I中的显色剂和调色剂浓度及溶液II中的显色剂和调色剂浓度，使得对于同一浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II所呈现的颜色有明显色差，而对于不同浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II呈现与该浓度相对应的颜色。并且，对于某一浓度范围的钙离子，当测试单元I发生颜色钝化时，测试单元II有较明显的颜色变化，而对于另一浓度范围的钙离子，当测试单元II发生颜色变化时，测试单元I有较明显的颜色变化。
此外，溶液I和溶液II中还可任选各自包含表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂。表面活性剂的用量是0-0.5wt％，较好是0.1-0.5wt％。掩蔽剂的用量是0-1wt％，较好是0.1-1wt％。缓冲剂用量较好的范围是将试纸表面的酸碱度调节至大约pH6，以达到最佳显色反应范围。
实施例1用层析纸(购自新华纸业有限公司，1号层析纸)作为吸水性材料按通用制备方法所述制备测试件。溶液I包含0.05wt％偶氮胂M、0.3wt％惰性黄、0.1wt％EDTA二钠盐和0.1wt％聚乙烯醇。溶液II包含0.1wt％偶氮胂M、0.1wt％惰性黄、0.5wt％EDTA二钠盐和0.2wt％聚乙烯醇。
标准色阶的制备参照国标法配制浓度为0、5、10、20、40、60和100mg/L的钙离子标准溶液，分别将测试件浸于上述不同的标准溶液中，使反应区(测试单元I和测试单元II)完全润湿，2秒种后取出，甩干。10秒钟后显色完全，色泽稳定时间约为15分钟。根据变色情况制作标准色阶。标准色阶的颜色变化如下所示，也可参见图1。
0mg/l 5mg/l 10mg/l 20mg/l40mg/l 60mg/l ＞100mg/l测试单元I 土黄色 深黄色 黄绿色 橄榄绿绿色绿色深绿色测试单元II 鲜紫红色 紫红色 紫红色 紫蓝色蓝紫色 蓝绿色 深蓝绿色由以上标准色阶可见，对于0-10mg/l的钙离子浓度，测试单元II所显示的颜色变化不太明显(即测试单元II发生钝化)，而这时测试单元I对于这一范围的钙离子浓度变化显示易于分辨的颜色变化。另一方面，对于40-100mg/l的钙离子浓度，测试单元I所显示的颜色变化不太明显(即测试单元I发生钝化)，这时测试单元II显示易于分辨的颜色变化。由此可见，测试单元I和测试单元II的这种颜色变化上的互补作用使得本发明的测试件对钙离子的浓度变化具有较高的灵敏度，并且一般操作人员能够较为准确地半定量测量钙离子的浓度。
使用方法将测试件浸于水样中，使反应区(测试单元I和测试单元II)完全润湿，2秒种后取出，甩干。10秒钟后与标准色阶比较。若反应区颜色与某一色阶相符，则水样中钙离子浓度即为该色阶标明的浓度。若测试件变色情况介于两色阶之间，可根据变色情况按线性插入法来估计两色阶之间的近似值作为水样钙离子的浓度。
使用测试件的pH范围为5-8。如果水样pH值不在此范围内，可预先加以调节。
干扰试验取40mg/l的钙离子水样，分别加入不同量的共存离子，按上述使用方法测定钙离子的浓度，测试结果误差范围在5％以内的，认为是不致影响测试结果。不致影响钙离子浓度测试结果的共存离子量即记作共存离子的允许量。
测量不同离子的允许量，它们的允许量上限如下Mg2+40mg/l、Zn2+16mg/l、K+200mg/l、Na+80mg/l、Fe3+1000mg/l、NH4+200mg/l、Cl-5000mg/l、NO3-1000mg/l、Ac-1000mg/l和SO42-200mg/l。
由于一般水体中共存离子浓度均低于上述允许量上限，因此本发明测试件在不含掩蔽剂的情况下也具有较好的抗干扰能力。但是，当共存离子超过上述浓度值时，则需要对干扰离子进行预先掩蔽或分离。
稳定性试验将制备好的测试件分别用铝塑袋和塑料瓶存放，然后一部分于室温(15-25℃)保存，另一部分于低温(3-5℃)保存，每隔一个月取出，测定含钙试液并与标准色阶比较。结果，两种包装的存放方式均可在低温和室温下稳定存在半年以上。
比较试验用国标法、本发明的测试件以及德国MERCK公司的试纸(型号为1.10083.0001)对多份水样进行测定，结果见表1，其中的钙离子浓度单位是mg/l。
由上述数据可见，本发明测试件的测试结果与国标法的测试结果基本吻合。与德国MERCK公司的试纸相比，本发明测试件的测试下限更低，且成本也要低得多。
实施例2用滤纸(购自新华纸业有限公司，定性滤纸)作为吸水性材料按通用制备方法所述制备测试件。溶液I包含0.01wt％偶氮胂M、0.2wt％柠檬黄、0.2wt％磷酸二氢钠和0.05wt％十二烷基苯磺酸钠。溶液II包含0.03wt％偶氮胂M、0.1wt％柠檬黄、0.5wt％磷酸二氢钠和0.1wt％十二烷基苯磺酸钠。所得测试件在颜色变化上具有互补现象，可用来半定量测量钙离子的浓度。
实施例3用层析纸(购自新华纸业有限公司，1号层析纸)作为吸水性材料按通用制备方法所述制备测试件。溶液I包含0.04wt％偶氮胂M、0.5wt％日落黄、0.4wt％柠檬酸、0.3wt％氯化十六烷基三甲胺和0.1mol/l的乙酸钠。溶液II包含0.09wt％偶氮胂M、0.25wt％日落黄、1wt％柠檬酸、0.5wt％氯化十六烷基三甲胺和0.1mol/l的乙酸钠。所得测试件在颜色变化上具有互补现象，可用来半定量测量钙离子的浓度。
实施例4用层析纸(购自新华纸业有限公司，1号层析纸)作为吸水性材料按通用制备方法所述制备测试件。溶液I包含0.05wt％偶氮胂M和0.3wt％惰性黄。溶液II包含0.1wt％偶氮胂M和0.1wt％惰性黄。所得测试件在颜色变化上具有互补现象，可用来半定量测量钙离子的浓度。
实施例5用滤纸(购自富阳特种纸厂，定量滤纸)作为吸水性材料按通用制备方法所述制备测试件。溶液I包含0.03wt％偶氮胂M、0.4wt％柠檬黄、0.3wt％环糊精和0.1mol/l的磷酸钾。溶液II包含0.1wt％偶氮胂M、0.1wt％柠檬黄、0.3wt％环糊精和0.1mol/l的磷酸钾。所得测试件在颜色变化上具有互补现象，可用来半定量测量钙离子的浓度。
权利要求
1.一种用于检测钙的测试件，该测试件包括测试单元I和测试单元II，两个测试单元各自包括作为载体的吸水性材料、显色剂偶氮胂M和调色剂，其中测试单元I的显色剂浓度和调色剂浓度不同于测试单元II的显色剂浓度和调色剂浓度，它们之间的浓度差异使得对同一浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II显示不同的颜色，而对于不同浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II呈现与该浓度相对应的颜色。
2.如权利要求1所述的测试件，其特征在于所述调色剂是惰性黄色染料，更好的是选自柠檬黄、惰性黄、日落黄或其组合。
3.如权利要求1或2中任一项所述的测试件，其特征在于所述测试单元还包含表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂。
4.如权利要求3所述的测试件，其特征在于所述表面活性剂选自卤化十六烷基三甲胺、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、环糊精或其组合；所述掩蔽剂选自EDTA、EDTA二钠盐、磷酸二氢钠、柠檬酸、酒石酸或其组合；所述缓冲剂选自乙酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐或其组合。
5.如权利要求1或2中任一项所述的测试件，其特征在于所述吸水性材料选自层析纸、滤纸或玻璃纤维材料。
6.如权利要求1或2中任一项所述的测试件，其特征在于所述测试单元I和测试单元II位于同一基片上。
7.如权利要求6所述的测试件，其特征在于所述测试单元I和测试单元II位于同一基片的同一表面上。
8.如权利要求1或2所述的测试件，其特征在于所述测试单元I和测试单元II是通过将吸水性材料分别浸渍于含显色剂和调色剂的溶液I和溶液II中、取出干燥后分别制得的，所述显色剂在所述溶液I和所述溶液II中的浓度在0.01-0.1wt％的范围内变化，所述调色剂在所述溶液I和所述溶液II中的浓度在0.1-0.5wt％的范围内变化。
9.一种用于检测钙的测试件的制备方法，该方法包括以下步骤将吸水性材料浸渍在包含显色剂、调色剂和可任选的表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂的溶液I中，取出干燥，用于制备测试单元I；将另一吸水性材料浸渍在包含显色剂、调色剂和可任选的表面活性剂、掩蔽剂和缓冲剂的溶液II中，取出干燥，用于制备测试单元II；溶液II中显色剂和调色剂的浓度不同于溶液I中显色剂和调色剂的浓度，其浓度差异使得对同一浓度的钙离子测试单元I和测试单元II显示不同的颜色，而对于不同浓度的钙离子测试单元I和测试单元II呈现与该浓度相对应的颜色，由上述经浸渍和干燥的吸水性材料制得测试单元I和测试单元II，得到测试件。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于显色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.01-0.1wt％的范围内变化，调色剂在溶液I和溶液II中的浓度在0.1-0.5wt％的范围内变化。
全文摘要
公开了一种用于检测钙的测试件，该测试件包括测试单元I和测试单元II，两个测试单元各自包括作为载体的吸水性材料、显色剂偶氮胂M和调色剂，其中测试单元I的显色剂浓度和调色剂浓度不同于测试单元II的显色剂浓度和调色剂浓度，它们之间的浓度差异使得对同一浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II显示不同的颜色，而对于不同浓度的钙离子，测试单元I和测试单元II呈现与该浓度相对应的颜色。还公开了该测试件的制备方法。该测试件能测量比常规试纸、试剂条等测试件更宽的钙离子浓度范围，且精度更高，误差在半定量分析范围内，使用操作简便，稳定性好，抗干扰能力强。
文档编号G01N21/77GK1501067SQ0214546
公开日2004年6月2日 申请日期2002年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者骆红山, 胡美珍, 俞膺浩 申请人:上海师范大学
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