微流控图像处理方法在亚硝酸盐快检中的应用研究

发布时间：2020-10-27 20:48

　　 微流控技术作为一种较新的技术,由于其集成化与微型化的特点,能够大大缩短检测时间,减少检测成本,在快速检测领域受到越来越多的关注与研究。微流控芯片中溶液成分浓度的检测一直是微流控技术的重点和难点之一,传统的检测方法需要内置电极、加高压或磁场等,由于微米至毫米量级的流道和反应池,给宏观检测器件的置入带来了困难,而光学、色谱等微型检测器尚处于研究中,因此难以将微流控快检仪微型化,给微流控的普及和推广带来了困难。随着计算机视觉技术的发展,在微流控芯片中采用图像处理的方法对溶液浓度成分进行检测,对微流控芯片没有任何破坏和改动,不会对溶液造成污染,仅需添加光学摄像头即可完成对溶液的检测,是一种新的研究思路。本文结合图像分析处理方法与微流控技术,定量分析基于生化显色反应原理的样品浓度快速检测方法,并开展了食品中亚硝酸盐的含量微流控芯片中快速检测的应用研究。具体内容如下:(1)首先以食品亚硝酸盐检测为应用背景,基于盐酸萘乙二胺法设计一种二级笔状的微流控芯片;对流体驱动方式进行考察,研究PMMA微流控芯片材料的激光加工方法与键合工艺;最后,制作用于亚硝酸盐检测的微流控芯片。(2)对亚硝酸盐检测系统进行了整体设计,为保证光照强度、摄像头的高度与角度、微流控芯片位置,将芯片检测系统设计为一个密封的暗箱,并对暗箱内部结构进行了详细的设计。(3)使用Sobel边缘检测方法进行了芯片流道边缘的检测,采用图像边缘投影法准确定位芯片边缘;根据背景区域的灰度值均值和标准方差动态确定前景图像二值化阈值,避免了采用固定阈值可能导致的不佳分割效果;最后,采用图像形态学运算消除孤立点以及细小线条,经带通滤波处理,提取显色区域并计算特征值,为实验验证垫定了基础。(4)根据设计的微流控芯片与搭建的图像采集系统,进行了芯片中的亚硝酸盐实验研究。实验结果表明:在15～30℃范围内,温度对最终结果的影响不大;芯片厚度为2mm时:最佳初级、显色反应时间分别为210s和150s,检测时间约为10min;线形范围在0.5～10mg/L之间,检出限为0.8mg/L;加标回收率为94.1%～108.0%;样品消耗量与试剂消耗量分别为分光光度法的1/4与1/3,是比色卡法的1/30与1/24。本文搭建的平台以及方法成本低,检测时间短,重复性好,可以满足亚硝酸盐的现场快速检测需求。图[37]表[16]参[71]。
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;TN492;TS207.3
【部分图文】：

Carvalho[22]等通过使用中红外光谱（MIR）测量糖巨肽蛋法测定糖大肽蛋白，建立了乳清添加物的快速检测方法，奶粉。通过对乳样品中掺入不同浓度的 GMP 蛋白和乳清根据光谱数据，采用多变量技术建立校准模型，通过主方法进行判分析，结果表明，随着乳清样品比例的增加，也较高。使用最小二乘法进行分析，相关系数（r）和预测SEP）分别为 0.9885 和 1.17。光度检测方法，通过使用分光光度计测量待测物溶液的吸建立的模型，实现待测物的快速检测。庞向东[23]等采用分快速检测青苹果中苹果酸的方法，通过三波长法实现了对，但是灵敏度较低。是色谱法还是分光光度法，虽然可以实现待测物的定量、快法依旧存在设备价格高昂，操作繁琐，需要专业人员操作足低成本、操作简便的检测要求。

也将增大检测的错误率。颜色深浅变化将无法为待测物提供可不需要进行设备操作，并且检测流程非上，解决了常规检测方法中设备昂贵、耗等问题，适合广大的基层单位、家庭的避免了某些安全隐患，满足了人们对亚便了人们的生活。比色卡检测方法由于颜色判读时存在较大误差，并且，试比色卡检测方法的推广使用受到了一测技术为微流控检测技术的载体，仅有数个平与结构，是一种快速检测平台。图 1.2指标检测。

泵种类 优势 不足压式微泵 响应快、驱动力大驱动电压高、制杂电式微泵 效率高、功耗小 驱动电压高、动式微泵控制方便、性能稳定、便携、效率高输出力渗式微泵 无脉动、连续输液 驱动电压张力式微泵 成本低、工艺简单 驱动力不足、流泡式微泵可靠性高、结构简单、工艺简单散热要求选用蠕动泵作为流体的驱动件，使用 STM32 单片机为控电机驱动器，进而驱动步进电机，将其与气动式微泵相连体，如图 2.1 所示。
【参考文献】

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本文编号：2859043