[發(fā)明專利]一種基于試劑顯色差異的光聲酸堿度成像方法及裝置

有效

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• 申請日: 2008-12-11
• 公開（公告）號: CN101441179A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 楊思華;邢達
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N21/80
• 分類號: G01N21/80;G01N21/63
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發(fā)明涉一種pH測量技術，特別涉及一種基于試劑顯色差異的光聲酸堿度成像方法及裝置，屬于探測技術領域。?

背景技術

目前，對溶液的酸堿度的測量方法大多是采用手工方法，利用pH試紙或指示劑進行量度，但試紙和指示劑的變色范圍是靠人眼來觀察判斷，造成這種測量方法的準確性不高，特別是對于要分別pH值在0.5以下的變化時，靠人眼判斷顏色的分辨就相當困難。而一些以電極為敏感部件的pH值測量儀，雖然對于溶液pH值的測量較為準確，而且體積小、便于攜帶，但這些測量儀都不能直接測量固態(tài)的物體，如離體肉類、水果、土壤等。pH值的測量對于判斷肉類、水果的新鮮度，判斷土壤是否適合栽種等都有重要的意義。因此，發(fā)明可用于測量固態(tài)物質的酸堿度的方法，特別是將物體的酸堿度分布區(qū)分顯示出來是非常實用和有市場需求的。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的缺陷和不足，提供一種新型的利用試劑顯色差異的光聲酸堿度成像方法來實現(xiàn)溶液或固態(tài)物質的酸堿度檢測技術。?

本發(fā)明的另一目的在于提供一種實現(xiàn)上述方法的裝置。?

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種基于試劑顯色差異的光聲酸堿度成像方法，包括如下步驟：?

(1)光聲酸堿檢測試劑的制備：將酸堿指示劑溶解于純乙醇溶液中作為光聲酸堿檢測試劑；?

(2)光聲酸堿度標準曲線的測定：調節(jié)光聲酸堿檢測試劑的酸堿度，調制成相同摩爾濃度、不同pH值的光聲酸堿檢測試劑溶液；采用兩個波長的脈沖激光照射上述光聲酸堿檢測試劑溶液，激發(fā)產生光聲信號，收集并記錄光聲信號強度；計算兩個波長的脈沖激光照射不同pH值的光聲酸堿檢測試劑溶液產生的光聲信號的幅值比值；以pH值為橫坐標，以不同pH值的光聲酸堿檢測試劑的光聲信號的幅值比值為縱坐標，獲得光聲酸堿度標準曲線圖(如圖3所示)；?

(3)酸堿度差異的光聲信號測量：將被測物體用步驟(1)所得光聲酸堿檢測試劑染色；將被測物體在染色前和染色后分別用光聲檢測系統(tǒng)測量并記錄兩個波長的脈沖激光照射產生的光聲信號強度，存儲于計算機中；?

(4)酸堿度的計算：計算步驟(3)所記錄的兩個波長的脈沖激光照射被測物體產生的光聲信號的幅值比值，與步驟(2)所得光聲酸堿度標準曲線圖進行比較，得到被測物體的酸堿度。?

(5)酸堿度差異的光聲成像：利用步驟(4)所得被測物體的酸堿度，采用反投影算法重建出以黑白灰度或偽彩區(qū)分酸堿度的光聲圖像。?

步驟(1)所述光聲酸堿檢測試劑的pH值為7.0，其吸收光譜隨pH值的不同而改變，酸性時其吸收光譜峰值為455-465nm，堿性時其吸收光譜峰值為530-550nm。?

步驟(1)所述酸堿指示劑是由中性紅(C₁₅CIH₁₇N₄)和甲基藍(C₃₇H₂₇N₃Na₂O₉S₃)按質量比1∶1混合而成。?

步驟(2)所述不同pH值是pH＝4.0～10.0。?

步驟(2)和(3)中所述兩個波長的脈沖激光分別為460nm和532nm的激光。?

一種實現(xiàn)上述方法的裝置，其特征在于：包括激光發(fā)生組件、超聲探測器、超聲采集組件、樣品掃描平臺、計算機及信號處理圖像重建組件；所述激光發(fā)生組件包括依次連接的激光器、鍍膜反射鏡和聚光透鏡；所述超聲采集組件包括依次電連接的超聲探頭、信號放大器/示波器、信號采集卡和計算機。?

所述超聲探測器是中空圓環(huán)型的陶瓷材料的壓電探測器；激光器發(fā)射的激光經聚光透鏡聚焦后的焦點與超聲探測器的探測超聲焦點重合，構成共焦掃描系統(tǒng)；超聲探測器前端用透明聚乙烯薄膜嚴密包裹，里面充滿超聲耦合液，用于耦合樣品的光聲信號。?

所述樣品掃描平臺為三維掃描平臺。?

所述樣品掃描平臺由計算機控制步進驅動器驅動，能升降及旋轉。?

所述計算機及信號處理圖像重建組件包含計算機、I/O卡、數(shù)據(jù)傳輸卡、LABVIEW軟件和matlab軟件。?