[发明专利]一种用于镉离子检测的便携式荧光传感平台及检测方法

权利要求书

1.一种基于便携式荧光传感平台的镉离子荧光检测的方法，其特征在于，该方法通过便携式荧光传感平台实现，该平台包括：平台机壳、智能手机、智能手机卡槽、智能手机摄像头、微距镜头、光学滤光片、微流控芯片、第一不锈钢管、第二不锈钢管、第一紫外LED、第二紫外LED、供电电路板、Micro-USB充电口、开关、注射泵、注射器、废液缸和微流控芯片卡槽；

所述便携式荧光传感平台具有供电电路板，供电电路板上具有Micro-USB充电口；平台机壳底部固定有微流控芯片卡槽，用于放置微流控芯片，微流控芯片两侧安装第一紫外LED和第二紫外LED，并由供电电路板供电，通过平台机壳侧面的开关控制紫外LED的开与关；微流控芯片由载玻片和PDMS加工的腔体构成，腔体两端插入第一不锈钢管和第二不锈钢管，第一不锈钢管连接注射泵上的注射器控制液体的输入，第二不锈钢管连接废液缸控制液体输出；平台机壳的上方具有智能手机卡槽，智能手机水平放置于智能手机卡槽中；平台机壳顶部上开有圆孔，所述圆孔在微流控芯片的腔体的正上方，圆孔下方依次粘贴微距镜头和光学滤光片；智能手机摄像头在圆孔正上方，通过该圆孔可对微流控芯片的PDMS加工的腔体中的样品进行图像采集；

镉离子荧光检测方法包括以下步骤：

（1）镉离子检测溶液的配制：将4740μl 10mM pH=8.5的Tris-HCl缓冲溶液，660μl的100µM EDTA和600μl 4µM的CdTe/CdS量子点QDs依次添加到10mL试管中，并将溶液混合均匀；将试管密封，并放置在黑色避光处于室温条件下反应10分钟得到EDTA-CdTe/CdS QDs混合溶液；

（2）Cd²⁺加标溶液配制：通过引入不同浓度水平的Cd²⁺制备所有样品，获取掺加不同浓度水平的Cd²⁺的加标样品；并用10mM pH=8.5的Tris-HCl缓冲液调节加标样品溶液pH=8.5；

（3）确定检测镉离子的最佳标定曲线：取500μl步骤（1）中准备好的EDTA-CdTe/CdS QDs溶液加入不同浓度水平等体积的 Cd²⁺加标溶液中，并将上述溶液充分混合，黑色避光反应20分钟；将反应好的最终溶液依次抽取到一次性注射器中，并打开平台机壳侧面的开关；将一次性注射器放到注射泵上，一次性注射器通过接头连接到便携式荧光传感平台的注射口，便携式荧光传感平台的出口连接到废液缸中；通过智能手机对每个样品进行图像采集，采集完所有图像后，对每一幅采集的图像进行处理，样品图像的采集及处理过程包括以下子步骤：

（3.1）打开智能手机的摄像头，设置为专业拍照模式，设置手机摄像参数；

（3.2）启动注射泵，设置注射泵参数，当溶液注射进入便携式荧光传感平台的微流控芯片的腔体时，在上述摄像参数下使用智能手机进行图像采集，对于每个样品以一定的时间间隔连续采集n张照片；每个样品的图像采集完成之后；使用装有空气的注射器进行清洗；

（3.3）采集完所有样品的图像后，对每一幅采集的图像进行处理；具体为选取每张照片中腔体部分m*m个像素点的中心区域，选取RGB通道的G通道进行分析，对m*m个像素点的G值取均值得到荧光强度值I_g；基于上述处理过程，每个样品采集得到的n张图像经过分析，得到n个荧光强度I_g值，将n个荧光光强度I_g值取平均，得到值；将各个样品分析得到的值减去对照组Tris-HCl缓冲液对应的I_g-tris值之后得到值I，即I= -I_g-tris，将未加入Cd²⁺的EDTA-CdTe/CdS QDs溶液作为空白组通过计算得到的值记为I₀；再以比值I/I₀作为指标，绘出镉离子浓度与比值I/I₀的曲线；然后，根据最小二乘法拟合曲线算法，拟合出镉离子浓度与比值I/I₀的线性关系，得到镉离子浓度的最佳标定曲线；

（4）检测未知浓度水溶液中的镉离子浓度：将未知浓度的待测样品溶液用10mM pH=8.5的Tris-HCl缓冲液调节溶液pH=8.5后加入到EDTA-CdTe/CdS QDs溶液中，重复步骤（1）-步骤（3），得到该待测样品溶液对应的荧光强度比值I/I₀，带入步骤（3）得到的检测镉离子浓度的最佳标定曲线，计算出待测样品溶液的镉离子浓度。