[發明專利]基于智能設備的現場快速pH高精度定量檢測裝置和方法

在審

• 申請號: 201710757241.4
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107727651A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李曉春;李海琴;張校亮;于化忠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N21/80
• 分類號: G01N21/80;G01N21/84
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)14110
• 代理人: 任林芳

技術領域

本發明屬于pH值檢測領域，具體涉及一種基于智能設備的現場快速PH高精度定量檢測裝置和方法。

背景技術

pH值的測量是化學工業、環境監測和生物醫學等領域重要的檢測指標之一，例如，世界衛生組織規定飲用水的pH范圍為6.5～8.5；水產養殖業對水域pH值的要求也很嚴格，魚類的安全生存pH值范圍為6.0～9.0，超出這個pH值范圍會導致魚類的大量死亡；人體體液的pH值為7.35～7.45之間，醫學領域可以通過檢測人體體液pH值的變化來判斷人體是否患有疾病，等等，可見各個領域都對pH值有嚴格的規定，所以對pH值的高精度定量檢測是非常重要的。

傳統的pH值的測定方法有pH試紙法、電位法等，pH試紙是將溶液顯色劑加入其中制成的，將待測液滴上后，通過試紙條顏色的變化與標準顏色對比得出pH值，此方法雖然操作簡便成本低，但存在較大的測量誤差，盡管市面上已經出現了測量精度為0.2的精密pH試紙，但是一些主觀因素人眼的視力等的因素會嚴重影響測量結果，因此pH試紙條法只適用于粗略測定不能用于高精度定量檢測；電位法是利用pH計測量溶液的pH值，雖然此方法測量結果比較準確，但是一般的測量精度高的pH計都比較大不方便攜帶，而且測量的時候需要將pH計的電極完全浸沒在溶液中需要的待測溶液的用量比較大，因此，這些方法都不適用于實時快速的對pH值進行高精度定量檢測。

由于以上方法的局限性，國內外的很多課題組提出了一些可以精確測量pH值的方法，如Lopez-Ruiz等人(N.Lopez-Ruiz,V.F.Curto,M.M.Erenas,Smartphone-Based simultaneous pH and nitrite colorimetric determination for paper microfluidic devices.Analytical Chemistry,2014,86(19):9554-9562)利用智能手機對濾紙上微通道內的顯色產物進行圖片采集，將顏色信息轉換到HSV顏色空間從而實現對pH定量檢測，但該方法操作比較復雜，需要自己配置顯色劑，反應時間最少需要15分鐘，并且得到的工作曲線是非線性的。

Devadhasan等人(J.P.Devadhasan,Sanghyo Kim,An ultrasensitive method of real time pH monitoring with complementary metal oxide semiconductor image sensor.Analytica Chimica Acta 858(2015):55–59)將不同pH值的溶液滴在凝膠膜上形成不同的顏色，利用智能手機App分析各顏色點與空白點在色品圖中的歐幾里德距離，指出歐幾里德距離會隨著pH值的變化而變化，但是歐幾里德距離與pH值的具體關系曲線文中沒有明確給出。

Rau′l Gotor等人(Raúl Gotor,Pichandi Ashokkumar,Mandy Hecht,Karin Keil,and Knut Rurack,Optical pH Sensor Covering the Range from pH 0-14Compatible with Mobile-Device Readout and Based on a Set of Rationally Designed Indicator Dyes.)將不同pH值的溶液滴加在自制的熒光染料膜陣列中，利用智能手機對所得的熒光染料膜陣列進行拍攝得到其圖片，智能手機應用程序識別不同的pH指標，評估熒光探針的發射強度或者H值，并通過亨德森-哈塞爾巴爾赫方程處理這些值來計算得出pH值。

綜上，說明現有技術中，針對現場快速pH高精度定量的檢測技術還存在著諸多不便，因此，有必要提出一種現場快速PH高精度定量檢測裝置和方法。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種基于智能設備的現場快速PH高精度定量檢測裝置和方法。