一种新型便携式高精度数字比色仪

该文设计了高稳定度恒流源用以驱动多只不同发光波长的发光二极管作为比色分析的光源,采用TSL2561高精度数字式集成光电传感器件作为光强度检测元件,可自动在镍氢电池和市电之间切换并为仪器供电。同时还设计了镍氢电池自动充放电电路,满足了便携式仪器的电源管理要求。通过邻二氮菲显色测铁的经典比色实验测试,结果表明:线形范围为:0～4μg/mL Fe2+,且相关系数(R):0.998554;相对标准偏差(RSD;n=10):<1%;性能可与实验室经典的可见光分光度仪媲美。

数字图像比色法对胆红素检测的多种模型研究

数字图像比色法的关键在于建立适合的定量参数。已有多种颜色空间和数学模型用于定量参数的建立。本文以胆红素检测为例,利用智能手机采集图像,对HSV、L^(*)a^(*)b^(*)、CMYK以及RGB颜色空间的28种数学模型进行比较和分析,并考察了各模型在灵敏度、线性相关系数、抗干扰能力、重复性方面的表现。除IB外,其他27种数学模型的决定系数R^(2)均高于0.9。不同数学模型在灵敏度方面存在差异。RGB颜色空间中,选择与反应体系颜色呈互补色的颜色通道以及该通道衍生的数学模型定量,可以获得较高的灵敏度。L^(*)a^(*)b^(*)和CMYK颜色空间中,选择与反应体系颜色接近的颜色通道定量,能获得较高的灵敏度。抗干扰研究中,引入空白样本的数学模型能够实现更好的抗光强干扰效果。其中I_(R0)-I_(R)、I_(G0)-I_(G)、(I_(0)-I)_(total)、[(I-I_(blank))_(total)^(2)]^(0.5)、-lg(Gray/Gray_(up))模型的测试结果在不同光强下的绝对偏差小于4.59%。IG及其衍生数学模型的抗色温能力较强,其中I_(G)、255-I_(G)、I_(G)/(I_(R)+I_(G)+I_(B))模型在不同色温下的测试结果的绝对偏差小于5.84%。欧氏距离模型(I_(R)^(2)+I_(G)^(2)+I_(B)^(2))0.5对光强和色温均表现出较强的抗干扰能力。对28种模型进行检出限测试,吸光度模型、L^(*)、a^(*)模型的检出限均小于1.5μM,I_(G)及其色彩通道建立的数学模型所得检出限相对其他通道低。研究结果表明,图像比色法数学模型的选择,应根据定义颜色空间的特点选择最佳的颜色通道,并优化数学模型,可以提高检测性能。为提高模型的抗干扰能力,可采用欧式距离模型,或引入空白样本信号值。

基于数字成像比色法对水中不同价态锰浓度的测定

电解锰的工业废水中含有高浓度的锰。文章建立了基于数字成像比色法快速测定计算水中不同价态锰浓度的方法。在酸性条件下,三价锰[Mn(Ⅲ)]和四价锰[Mn(Ⅳ)]与2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)反应(1∶1和1∶2),产生绿色的ABTS自由基(ABTS·+)。在酸性和过量焦磷酸钠络合剂(PP)条件下,通入过量的臭氧会使二价锰[Mn(Ⅱ)]变为七价锰[Mn(Ⅶ)],Mn(Ⅶ)与ABTS反应的计量关系为1∶5。通过手机对显色溶液进行拍照,将图片导入用Python语言编译好代码的软件中来获取红、绿、蓝三色通道(RGB)值,同时利用其高效的计算能力,对不同价态的锰进行测定计算。在优化的试验条件下,吸光度与RGB的信号中对应的红色通道(R值)成线性关系,线性方程为y=-0.018x+2.46,相关系数(R2)为0.991,检出限为0.03。该方法具有检测效率高、成本低、准确性高的特点,同时可用于电解锰的废水排放时锰的在线监测。

数字图像比色技术快速测定室内空气中甲醛的含量

按照GB/T 18883-2002附录A的要求采集室内空气,采集的气体样品用0.05 g·L^(-1)酚试剂溶液吸收,将所得显色溶液倒入8个比色皿,并排放置于自制数字图像比色装置的木箱中。摄影灯被固定在木箱小孔上方,为比色测试提供面光源,色温为5 500 K、光照度为3 000 lx。智能手机被倒立固定在木箱外部,摄像头与比色皿距离23 cm,通过小孔对木箱内的显色溶液进行拍摄。采用Adobe Photoshop CS6图像处理软件处理智能手机拍摄的图片,通过提取“G(绿色)”通道G值来定量检测甲醛。结果显示:甲醛的质量浓度在0.10~0.60 mg·L^(-1)内和G值的对数转换值呈线性关系,检出限(3S/N)为0.04 mg·L^(-1),测定值的相对标准偏差(n=8)为2.0%;用不同智能手机拍摄,所得标准曲线的相关系数均不小于0.997 0,说明方法的普适性较好;按照标准加入法进行回收试验,回收率为101%~103%;方法用于两个实际测试场景室内空气中甲醛的分析,所得测定值和GB/T 18883-2002酚试剂分光光度法的相对误差绝对值小于5.0%。

数字图片比色分析法融入分析化学设计实验教学探索

为改善我院分析化学实验的教学效果,笔者将数字图片比色法(digital image colorimetriy,DIC)引入经典分析实验“邻二氮菲分光光度法测定铁的含量”实验,在本科实验中进行了设计性实验教学的探索。该实验教学方式培养了学生的创新精神,提高了其专业实践能力。通过本实验将前沿科学科技手段引入本科实验教学中,将其理论及实验技术转化成为新的学生实验项目,学生科研视野得到提升,满足培养药学专业人才培养的需求。

基于智能手机的数字图像比色法快速测定水中氨氮

建立基于智能手机与自制比色装置的数字图像比色法完成对水中氨氮的快速测定。以水杨酸钠为显色剂,三聚氰酸二氯钠为氧化剂,亚硝基铁氰化钠为催化剂,在碱性条件下与水中氨氮反应生成蓝色化合物,通过正交试验对反应条件进行优化。通过自制数字图像比色装置对显色溶液进行手机拍照分析,将经过色彩选择器(color picker)软件获得的RGB值和空白值基础上计算得出的欧氏距离D值应用于图片比色,对氨氮进行定量测定。氨氮质量浓度在0.05~2.0 mg/L与D值呈线性关系,相关系数(r)为0.998,检出限为0.03 mg/L,测定下限为0.12 mg/L。以空白水样为基体进行加标回收试验,氨氮回收率为98.7%~106.0%,测定结果的相对标准偏差为1.1%~7.4%(n=6)。实际样品该法分析结果与分光光度法基本一致。该方法可用于水样中氨氮的现场快速测定。

针式滤器固相微萃取-酶抑制-数字图像比色法测定毒死蜱残留

为解决食品中毒死蜱残留检测过程中步骤繁琐,灵敏度低的问题,采用高富集因子的针式滤器固相微萃取结合高灵敏度的酶抑制-数字图像比色法对毒死蜱进行快速检测。该研究以石墨烯纳米片作为固相吸附剂装入针式滤器,随后通过注射器重复抽打针式滤器的方法实现样品中毒死蜱的富集。酪氨酸酶能够将邻氨基苯酚和氯化铁体系氧化为黄色,毒死蜱会抑制酪氨酸酶的活性,从而会间接影响邻氨基苯酚和氯化铁体系的显色,通过数字图像比色法实现毒死蜱的定量分析。结果表明:毒死蜱在0.005~0.1 mg/L范围内线性良好,R^(2)>0.99。在矿泉水、茶水和果汁中的测定下限为0.005 mg/L。样品加标后的萃取率为86.6%~92.5%,相对标准偏差为3.2%~6.9%。该方法有助于开发农药的快速前处理和检测技术。

前牙瓷贴面美学修复体比色的影响因素

瓷贴面修复具有微创、美观和生物相容性良好等优势,是目前较主流的前牙美学修复技术。然而,瓷贴面修复体的比色是决定美学修复效果的重要因素。综合考量比色可以使瓷贴面与周围天然牙融为一体,从而实现自然、美观、功能相协调。该综述旨在从视觉方法和数字化方法角度探讨前牙瓷贴面美学修复体比色的影响因素,为临床提供细化且具操作性的参考。

基于数字图像比色法测定水中氟化物

在酸性溶液中,氟能破坏二甲酚橙锆显色体系,使溶液颜色从紫红色变为橙色或黄色,通过采集图像颜色信息构建3个特征颜色分量的多元线性回归模型,用以定量测定水中氟。该方法在0 mg/L~1.5 mg/L范围内线性良好,方法检出限为0.03 mg/L。两个质量浓度水平的氟化物标准溶液6次测定结果的RSD分别为1.4%和1.3%,相对误差分别为0.3%和1.7%。

空气辅助溶剂去乳化-分散液液微萃取-数字成像比色法测定水样中的六价铬

建立了基于空气辅助溶剂去乳化-分散液液微萃取(AA-SD-DLLME)-数字成像比色法(DIC)快速测定水环境中六价铬的新方法。自制的一次性塑料滴管中加入样品,在硫酸介质中六价铬与二苯碳酰二肼、十二烷基硫酸钠反应生成紫红色的三元络合物。以轻质溶剂正己醇作为萃取剂,采用空气辅助-分散液液微萃取方法对该络合物进行萃取获得乳化体系,然后加入去乳化剂甲醇破坏乳化体系,无需离心步骤即可使两相分离;取出滴管窄端上层富集的萃取层到离心管中,可通过数字成像比色装置对六价铬进行比色测定。优化了显色剂浓度、十二烷基硫酸钠浓度、pH、萃取剂种类及用量、萃取混匀次数、去乳化剂种类及用量等条件。在优化实验条件下,方法的线性范围为10~150μg/L,相关系数(R^(2))为0.9989,检出限为2μg/L,加标回收率为92.3%~110.3%,相对标准偏差(RSD)为1.3%~2.0%(n=10)。该方法具有较高的灵敏度、较好的准确性,能现场快速测定环境水样中六价铬。

酶抑制-数字图像比色法检测和鉴别食品中二硫代氨基甲酸酯、氨基甲酸酯和有机磷类农药残留

目的建立一种酶抑制-数字图像比色法检测和鉴别食品中二硫代氨基甲酸酯、氨基甲酸酯和有机磷类农药残留的分析方法。方法采用简单的胶带黏贴剥离方式,结合低共熔溶剂洗脱对食品样品中的农药进行高效提取。基于二硫代氨基甲酸酯、氨基甲酸酯和有机磷类农药对酪氨酸酶的抑制活性,使酪氨酸酶对酚类物质的氧化能力降低,进而影响酚类物质与氯化铁生成有色物质的反应,建立酪氨酸酶、酚类物质和氯化铁的比色阵列传感器,实现农药的残留分析,并结合主成分分析实现多种农药的区分。结果本研究建立的酶抑制-数字图像比色法对番茄、苹果和玉米中福美锌残留在0.008~8.000mg/kg的范围内线性良好,检出限为0.003 mg/kg,定量限为0.008 mg/kg,回收率为75.2%~94.9%,相对标准偏差小于5.0%。结论本研究建立的酶抑制-数字图像比色法绿色环保、简单高效,且易于推广,适用于蔬菜、水果和谷物等食品样品中农药残留的检测,并且在多种农药的残留分析方面有良好的应用前景。

数字比色分析法在大学本科化学实验中的应用——铁-磺基水杨酸配合物稳定常数的测定

数字比色法是近年来发展起来的一种检测方法。“铁-磺基水杨酸配合物稳定常数的测定”是大学无机化学中的经典本科学生实验。将数字比色法应用于该学生实验并与常规的分光光度法分析结果进行了对比。首先,探究了数字比色法的数据采集,即照片拍摄条件的因素控制。其次,通过数据比较分析了数字比色法的应用特点。结果显示,数字比色法的灵敏度介于目视比色法与分光光度法之间。该方法对较小的颜色差异分辨能力不足而对比较明显的颜色变化区分能力较好。在本科实验教学中,将该方法应用于颜色变化梯度明显的化学反应体系可获得较好的分析结果。

基于视频与数字图像比色的甘薯多酚氧化酶活力检测

多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是引起甘薯酶促褐变的主要原因,常用的PPO活力检测方法操作繁琐,建立一种简便快捷的检测方法意义重大。实验采用手机拍摄甘薯切片的褐变视频,提取视频图像RGB变化数据,建立了PPO活力预测模型。研究发现,0~30 s图像R值的变化量(ΔR)与PPO活力呈极强的正相关(相关系数0.946),G值与B值的变化量(ΔG和ΔB)与PPO活力呈中等强度正相关(相关系数分别为0.799和0.620)。采用多元线性回归模型对ΔR、ΔG、ΔB与PPO活力间的关系进行拟合,所得模型的拟合确定系数(R 2)达到0.903,模型的预测相关系数(r p)、预测均方误差和标准偏差比分别为0.956,2.079和3.459。结果表明,采用视频与数字图像比色快速检测甘薯多酚氧化酶活力是可行的。

超声萃取-数字图像比色法快速测定含油污泥含油率

以智能手机为测量仪器,将超声萃取的前处理方法与数字图像比色法相结合,建立了一种快速的含油污泥含油率的测量方法。该方法利用自制软件将数字图像转换为RGB值,最终通过插值法算出含油率。考察了超声时间、颜色通道、快门时间、插值方法等参数对含油率测定的影响,确定了最佳条件,并研究了溶剂的可回收性。结果表明:该方法检出限为0.07%,相对标准偏差为3.5%,回收率在92%~106%之间;测量产生的废液可回收继续使用。该方法用时远小于传统方法,测量过程几乎不产生环境污染,适用于含油污泥现场含油率快速检测分析。

口腔修复数字化:印模、比色、材料设计及加工

背景:数字化技术在口腔领域应用较为广泛,随着材料学和计算机应用科学的不断发展更新,其便利化、精准化以及在降低医疗成本等方面越来越优越。目的:综述数字化技术在口腔修复领域的临床应用现状及前景。方法:以"Digital technology,CAD/CAM technology,Digital impression,Digital dental shade selection,3D printing technology"为英文检索词,以"数字化技术,CAD/CAM,数字化印模,数字化比色,3D打印"为中文检索词,应用计算机在Pub Med和中国知识网数据库中检索2012年1月到2017年11月发表的相关文章。纳入与口腔数字化修复相关的研究文献,排除重复性研究,最终纳入68篇文献进行归纳和总结。结果与结论:数字化修复技术在口腔修复的各个领域已被广泛应用,如单冠、嵌体、贴面、固定桥、可摘局部义齿修复及复杂的全口义齿等制作。相对于传统口腔修复技术,数字化印模、比色及数字化材料设计和加工技术具有更高的时效性、美观性、节约性。随着科学技术的不断发展创新,数字化技术在口腔修复学领域有极大的潜力与未来。

数字化比色仪在口腔修复中的应用

色彩精确并且符合人们审美要求的修复体是每个牙医师追求的目标,牙比色也是修复治疗中最具挑战的环节。由于视觉比色在实际进行过程中受到环境以及主观因素的明显影响,仅使用传统比色板已不能满足需求。为了解决这一问题,数字化选色系统应运而生,但也存在一定的缺点和局限性。本文对数字化牙选色技术及相关问题作一综述,旨在对临床修复工作和科研提供帮助。

基于智能手机数字图片比色法的生化检测技术研究进展

传统的生物分子检测方法通常都依赖于精密仪器以及专业的操作,在现场以及缺乏专业设备的地区很难开展。而即时检测(point-of-care, POC)旨在提供快速实时诊断,该技术在医疗诊断、食品安全检测、环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。数字图片比色法作为一种新型的比色分析方法近年来被广泛地研究和应用,利用这种比色法进行比色分析时通过分析数字图片的相关信息就可以进行定量检测。随着智能手机的快速发展,大规模生产和普及,它们为数字图片比色法即时检测的应用提供了便携、经济、易操作的平台。基于此,本文将介绍课题组在智能手机生化检测技术的开发与应用方面所取得的进展。

液液萃取-数字成像比色法快速测定水中的六价铬

在高氯酸溶液介质中,六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色的络合物,该络合物可被正戊醇快速萃取,最终通过数字成像比色法对六价铬进行定量测定。在优化的实验条件下,线性范围为0.010~0.240 mg·L^-1,线性方程为y=785.04 x+21.626,相关系数为0.996,检出限为0.002 mg·L^-1,回收率为95.0%~105.0%,相对标准偏差(RSD)为0.6%~1.5%(n=10)。该方法具有较高的灵敏度和准确度,可以用于测定环境水样中痕量六价铬。

涡旋辅助分散液液微萃取-数字成像比色法检测水体中的微量铁(Ⅲ)

在乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,铁(Ⅲ)被盐酸羟胺还原成铁(Ⅱ),再与显色剂邻菲罗啉和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)反应生成橙红色的三元络合物,该络合物经过分散液液微萃取进行分离和富集,最终通过数字成像比色法(Digital Image Colorimetry,简称DIC)对铁(Ⅲ)进行定量测定。在优化的实验条件下,线性范围为0.020~0.200mg·L^-1,相关系数为0.9996,检出限为0.006 mg·L^-1,回收率为91.7%~103.1%,相对标准偏差(RSD)为1.9%~4.6%(n=10)。该方法具有较高的灵敏度和准确度,可以用于测定环境水样中痕量铁(Ⅲ)。

数字图像比色法测定水样中的六价铬

在125mL分液漏斗中,加入水样50mL、50%(体积分数)硫酸溶液0.5mL、50%(体积分数)磷酸溶液0.5mL、2.0g·L^-1二苯碳酰二肼(DPCI)显色剂溶液2.0mL,摇匀,静置5min,加入5.0g·L^-1十二烷基硫酸钠溶液2 mL、正丁醇2 mL,摇匀,加入5 mL三氯甲烷,剧烈振摇2min,形成微乳液,静置分层,使DPCI和六价铬在酸性条件下生成的紫红色络合物可以被萃取到三氯甲烷中。将底层的三氯甲烷相转移到样品比色皿中,利用自搭数字图像比色装置进行数字图像比色分析。该装置采用智能手机采集检测区域照片,通过Color Grab软件获取待测物照片R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)值中的G值来对水样中的六价铬进行定量。结果显示:六价铬质量浓度在0.010~0.160 mg·L^-1范围内与三氯甲烷层G值呈线性关系,方法检出限(3s/k)为0.008mg·L^-1。将该方法用于水样中六价铬的测定,测定值的相对标准偏差(n=10)为1.0%~4.2%,加标回收试验结果为95.0%~97.5%。按此方法分析了加标水样,本方法与国家标准方法得到的结果一致。