基于颜色主波长和补色波长的分子智能手机速测方法技术

一种基于颜色主波长和补色波长的分子智能手机速测方法，所述速测方法是用于能够生成显色产物的样品的制备用，于采集显色产物图片的装置，用于溶液颜色主波长和补色波长的智能手机检测程序，显示不同溶液对应的颜色主波长或者补色波长。本发明专利技术于比色分析的智能手机颜色主波长和补色波长的检测，实现生物化学分子的快速定量检测，具有操作简便，成本低廉，适用范围广，适用于广大用户等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种比色分析的智能手机速测方法，具体地说，是一种将待测样品与显色剂混合后的显色产物溶液注入洁净透明的反应器皿中，然后将其置于LED面光源下用智能手机进行拍照，并通过智能手机检测程序计算待测溶液颜色的主波长或补色波长，实现对样品相关参数的定量检测方法。
技术介绍
随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，因此，提出一种水质快速检测方法显得尤为重要。水质检测的指标包括很多，其中，生活饮用水主要考虑对人体健康的影响，其水质标准包括一些物理指标、化学指标和微生物指标。pH和亚硝酸盐的浓度是其中两个重要的指标，不同的指标有不同的标准，如要求水样的pH范围为6.5~8.5，亚硝酸盐的毒理学指标为1mg/L等等。检测水质指标有不同的检测方法。水中的微量成分主要以水质检测仪器来分析，其中主要包括色谱分析法，有气相色谱法、液相色谱法、高效液相色谱法、离子色谱法等。还有一些指标常用的方法有分光光度法、滴定分析法、重量分析法、电化学分析法等。此类检测方法虽具有较为精确的检测结果，但其检测成本高、耗时久、需专业人员操作，它还受限于一些大型检测机构，无法普及到普通用户家庭当中。近年来，比色法在快速检测中得到广泛应用。比色法是一种定量分析方法，一般包括两个步骤：一是选择适当的显色剂与待测组分反应，形成有色化合物；二是比较或测量有色化合物的颜色深度，进而确定待测组分的含量。在快速检测以及前期帅选的研究中，一种新的比色分析法即数字图片比色法的应用越来越广泛，其原理包括图像采集和图片处理两个部分。常用的图像采集工具有扫描仪、CCD或CMOS成像仪、数码相机、智能手机等；而处理图片则根据显色反应的特点来选择使用不同的颜色模型，这个过程由专业图片处理软件或编写手机APP来完成。与目视比色法与光电比色法相比，这种比色法操作简便、耗时少、成本低，检测精度介于目视比色法与光电比色法之间，因此，其应用受到广泛关注。针对数字图片比色法，近年来，研究人员相继开发出一些快速检测方法。如Meng等人（X.Meng,C.W.Schultz,C.Cui,X.Li,H.Yu,On-sitechip-basedcolorimetricquantitationoforganophosphoruspesticidesusinganofficescanner,SensorsandActuatorsB:Chemical,2015,215:577-583）利用普通平板扫描仪获取了微流体通道内农残检测液的数字图片，然后分析图片的Y值，来完成对农残的定量检测。Li等人（LiX,TianJF,ShenW.AnalBioanalChem,2010,396(1):495-501.）检测水样中亚硝酸根离子浓度时，在Photoshop中将图片从RGB模式转换为灰度模式，进而分析灰度强度与亚硝酸根离子浓度之间的关系。Richard等人（MurdockRC,ShenL,Optimizationofapaper-basedELISAforahumanperformancebiomarker.Analyticalchemistry,2013,85(23):11634-11642.）利用平板电脑获取滤纸微通道内待检物的数字图片，通过分析RGB值的变化实现了人体唾液中IgG（免疫球蛋白）的检测。然而，上述检测方法适用范围有限，对于色调发生明显变化的显色反应，分析RGB值、灰度值或CMY值就不再适用。而Abe等人（K.Abe,K.Suzuki,D.Citterio,Inkjet-printedmicrofluidicmultianalytechemicalsensingpaper.Analyticalchemistry,2008,80(18):6928-6934）利用喷墨打印技术在滤纸上制备了微流体通道，通过扫描仪对滤纸上的显色进行图片采集，然后通过Lab色度系统来分析颜色，从而实现了对人体尿液中多种成分的检测。Shen等人（ShenL,HagenJA,PapautskyI,Point-of-carecolorimetricdetectionwithasmartphone[J].LabonaChip,2012,12(21):4240-4243.）建立了不同pH值与其显色产物的色品坐标x-y之间的三维关系，而这种三维关系在确定样品的pH值时会相对比较复杂。Yetisen等人（YetisenAK,Martinez-HurtadoJL,Garcia-MelendrezA,Asmartphonealgorithmwithinter-phonerepeatabilityfortheanalysisofcolorimetrictests[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2014,196:156-160.）在CIE1931色品图上将各个标准品显色后颜色的色品坐标点的连线作为标准线，通过相关算法计算得到样品的pH值和蛋白质的浓度。李海燕等人（李海燕，张校亮，李晓春：基于颜色主波长和补色波长的比色法定量检测；分析测试学报，2016,11）利用颜色的主波长和补色波长结合MATLAB对溶液pH和NO2-1浓度进行定量检测。以上操作方法操作步骤多、检测耗时长，图像采集与图像处理分开进行，因此不适合现场快速检测，在一些偏远地区或者或较落后的地区展开水质检测的工作也较为困难。而随着智能手机的广泛普及，越来越多的研究人员将智能手机应用于检测，并将图像采集与图像处理集成于一体。如Lopez-Ruiz等人（N.Lopez-Ruiz,V.F.Curto,M.MErenas,Smartphone-basedsimultaneouspHandnitritecolorimetricdeterminationforpapermicrofluidicdevices.Analyticalchemistry,2014,86(19):9554-9562）用手机对滤纸上微通道内的显色进行图片采集，之后通过手机软件对图片分析实现了pH值和亚硝酸的定量检测。Shen等人（L.Shen,J.A.Hagen,I.Papautsky,Point-of-carecolorimetricdetectionwithasmartphone.LabonaChip,2012,12(21):4240-4243）利用智能手机进行图片采集，建立了不同pH值与其显色产物的色品坐标x-y之间的三维关系。Stéfani等人（AndradeSIE,LimaMB,BarretoIS,Adigitalimage-basedflow-batchanalyzerfordeterminingAl(III)andCr(VI)inwater.MicrochemicalJournal,2013,109:106-111.）利用网络摄像头在装有荧光灯的密闭盒内拍照，通过分析RGB值，实现了自来水中铝离子和铬离子的检测。其具有低成本、相对耗时短的优点，但处理时相对比较复杂。基于此本专利技术提出一种基于智能手机利用颜色主波长或补色波长的数字图片比色法，利用智能手机并且编写APP，使得检测结果直接呈现在手机界面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于颜色主波长和补色波长的分子智能手机速测方法，所述速测方法是按下列步骤进行的：用于能够生成显色产物的样品制备；用于采集显色产物图片的装置，用于智能手机拍照采集图片；用于溶液颜色主波长和补色波长的智能手机检测程序，显示不同溶液对应的颜色主波长或者补色波长。

【技术特征摘要】
1.一种基于颜色主波长和补色波长的分子智能手机速测方法，所述速测方法是按下列步骤进行的：用于能够生成显色产物的样品制备；用于采集显色产物图片的装置，用于智能手机拍照采集图片；用于溶液颜色主波长和补色波长的智能手机检测程序，显示不同溶液对应的颜色主波长或者补色波长。2.如权利要求1所述的速测方法，所述速测方法是按下列步骤进行的：用于能够生成显色产物的样品制备，是由其显色产物随着样品的相关参数的改变色调发生明显变化的样品构成；用于在所述采集显色产物的装置下放入装有所要检测的样品，实现样品定量检测的显色反应，样品反应器皿的颜色分别能够被手机识读装置读出相应的数据结果，截取反应后的图片信息，对获得的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓春，于化忠，王晓元，张校亮，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14