CN113504212A - 液相中有机胺的检测方法、装置、可读存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液相中有机胺的检测方法、装置、可读存储介质和设备，所述方法包括：根据系列浓度的多种有机胺的标准液相及其对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差，建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；根据待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差和所述关系模型，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。本发明基于荧光探针分子与标准液相中有机胺的相互作用，产生荧光图像色值的差异，采用判别分析中的典则判别函数建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型，通过获取待测液相对应的色值差与关系模型归类，实现液相中的有机胺的实时现场快速定性和定量检测。

Description

液相中有机胺的检测方法、装置、可读存储介质和设备

技术领域

本发明涉及液相传感技术领域，特别是涉及一种液相中有机胺的检测方法、装置、可读存储介质和设备。

背景技术

有机胺作为一类重要的化工产品，广泛应用于日用品、染料、医药和工业生产中。然而，它也是一种典型的气味污染物，有着很低的嗅觉阈值。同时，有机胺具有良好的水溶性，容易与水分子结合污染地表水，为人体健康带来重大安全隐患。

目前虽然可以通过气相色谱法、液相色谱法、气相色谱-串联质谱法、超高效液相色谱-串联质谱法等方法对气相、水相中的有机胺进行检测，但这些方法存在着检测时间长、速度慢，检测手段复杂等问题，且需要专业人员的操作，无法满足现场快速、高灵敏和便携的使用的要求。

荧光传感具有检测速度快，灵敏度高的优点。但多用于有机胺的气相检测，检测对象多为饱和胺蒸汽，检测结果不定量或仅可对单一胺进行定量检测。对液相中多种有机胺的检测和区分的检测极限大多在mM级别，无法满足环境检测、饮用水检测和工业控制等的检测需要。因此，需要找到高灵敏度、快速和多种有机胺区分的高效检测方法，以满足日益严峻的环境和健康检测需要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液相中有机胺的检测方法、装置、可读存储介质和设备，用于解决现有液相检测有机胺技术无法满足实时现场快速检测的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种液相中有机胺的检测方法，包括以下步骤：

根据系列浓度的多种有机胺的标准液相及其对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差，建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；

根据待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差和所述关系模型，确定待测液相中有机胺的种类和浓度；

所述第一荧光图像为单一种荧光探针分子溶液在激发光源照射下的荧光图像，所述第二荧光图像为在单一种荧光探针分子溶液中加入标准液相或待测液相后形成的混合溶液在激发光源照射下的荧光图像。

作为优选，建立关系模型时，采用判别分析中的典则判别函数。

作为优选，所述典则判别函数的个数为9个。

作为优选，根据待测液相与标准液相对应的典则判别函数的判别值的最小马氏距离或欧式距离确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

作为优选，所述确定待测液相中有机胺的种类和浓度，具体包括以下步骤：

a)将待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到第一判别值；

b)将系列浓度的多种有机胺的标准液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到一系列的第二判别值；

c)分别计算第一判别值和一系列的第二判别值的马氏距离或欧氏距离，将待测液相归入最小马氏距离或欧氏距离所对应的标准液相，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

作为优选，步骤b)中，所述系列浓度的多种有机胺的标准液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差为若干组重复实验得到的色值差的平均值。

作为优选，所述有机胺包括芳香仲胺、芳香伯胺、脂肪伯胺、脂肪仲胺、脂肪叔胺和环状仲胺中的一种或多种。

作为优选，所述荧光探针分子选自2-羟基苯-1,3,5-三甲醛、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑和1,2-萘醌-4-磺酸钠盐中的一种。

作为优选，所述荧光探针分子溶液的浓度为0.1～0.5mg/mL。

作为优选，所述激发光源的发射波长为300～500nm。

作为优选，所述有机胺包括冰毒模拟物MPEA、苯胺、正丙胺、二乙胺、三乙胺和哌啶中的一种或多种。

作为优选，所述标准液相或所述待测液相中有机胺的浓度为1μM～100mM。

作为优选，所述标准液相或所述待测液相中溶剂为水和/或有机溶剂。

本发明另一方面提供一种液相中有机胺的检测装置，包括：

建模单元，用于根据系列浓度的多种有机胺的标准液相及其对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差，建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；

判定单元，用于根据待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差和所述关系模型，确定待测液相中有机胺的种类和浓度；

所述第一荧光图像为单一种荧光探针分子溶液在激发光源照射下的荧光图像，所述第二荧光图像为在单一种荧光探针分子溶液中加入标准液相或待测液相后形成的混合溶液在激发光源照射下的荧光图像。

作为优选，所述建模单元还包括判别分析建立子单元，用于基于典则判别函数建立关系模型。

作为优选，所述判定单元还包括分析子单元，用于根据待测液相与标准液相对应的典则判别函数的判别值的最小马氏距离或欧式距离确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

作为优选，所述分析子单元还包括：

第一计算单元，用于将待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到第一判别值；

第二计算单元，用于将系列浓度的多种有机胺的标准液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到一系列的第二判别值；

判别分析单元，用于分别计算第一判别值和一系列的第二判别值的马氏距离或欧氏距离，将待测液相归入最小马氏距离或欧氏距离所对应的标准液相，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

作为优选，所述有机胺包括芳香仲胺、芳香伯胺、脂肪伯胺、脂肪仲胺、脂肪叔胺和环状仲胺中的一种或多种。

作为优选，所述荧光探针分子选自2-羟基苯-1,3,5-三甲醛、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑和1,2-萘醌-4-磺酸钠盐中的一种。

作为优选，所述荧光探针分子溶液的的浓度为0.1～0.5mg/mL。

作为优选，所述激发光源的发射波长为300～500nm。

作为优选，所述有机胺包括冰毒模拟物MPEA、苯胺、正丙胺、二乙胺、三乙胺和哌啶中的一种或多种；

作为优选，所述标准液相或所述待测液相中有机胺的浓度为1μM～100mM。

作为优选，所述标准液相或所述待测液相中溶剂为水和/或有机溶剂。

本发明另一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明所述液相中有机胺的检测方法的步骤。

本发明另一方面提供一种计算机处理设备，包括处理器及计算机可读存储介质，所述的处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序，实现本发明所述液相中有机胺的检测方法的步骤。

本发明另一方面提供一种用于检测液相中有机胺的设备，包括至少一个激发光源、样品池、荧光图像采集器和计算机处理设备。

如上所述，本发明液相中有机胺的检测方法、装置、可读存储介质和设备，具有以下有益效果：基于荧光探针分子与标准液相中有机胺的相互作用，产生荧光图像色值的差异，采用判别分析中的典则判别函数建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型，通过获取待测液相对应的色值差与关系模型归类，实现液相中的有机胺的实时现场快速定性和定量检测。

附图说明

图1显示为本发明液相中有机胺的检测方法的流程图。

图2显示为本发明液相中有机胺的检测装置的框图。

图3显示为本发明实施例1用于检测液相中有机胺的设备的结构示意图。

图4显示为三种荧光分子探针溶液分别加入系列浓度的多种有机胺的标准液相前、后的荧光图。

图5显示为实施例1中同一物质不同浓度量级的区分能力测定的三维可视分析图。

图6显示为实施例1中同一浓度量级不同物质的区分能力测定的三维可视分析图。

图3中元件标号说明：激发光源1，样品池2，荧光图像采集器3，计算机处理设备4。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

计算机可读存储介质：

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请申请人提供一种液相中有机胺的检测方法，具体如图1所示，具体步骤如下：

S101：根据系列浓度的多种有机胺的标准液相及其对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差，建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；

S102：根据待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差和所述关系模型，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

其中，所述第一荧光图像为单一种荧光探针分子溶液在激发光源照射下的荧光图像，所述第二荧光图像为在单一种荧光探针分子溶液中加入标准液相或待测液相后形成的混合溶液在激发光源照射下的荧光图像。

所述荧光探针分子溶液的浓度为0.1～0.5mg/mL；在实际检测中，由于标准液相或待测液相在荧光探针分子溶液的添加量相对很少，因此，单一种荧光探针分子溶液中加入标准液相或待测液相后形成的混合溶液中的荧光探针分子溶液的浓度几乎不变。

所述标准液相或所述待测液相中有机胺的浓度为1μM～100mM；所述标准液相或所述待测液相中溶剂为水和/或有机溶剂。

所述有机胺包括芳香仲胺、芳香伯胺、脂肪伯胺、脂肪仲胺、脂肪叔胺和环状仲胺中的一种或多种；所述有机胺包括冰毒模拟物MPEA、苯胺、正丙胺、二乙胺、三乙胺和哌啶中的一种或多种。

所述荧光探针分子选自2-羟基苯-1,3,5-三甲醛、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑和1,2-萘醌-4-磺酸钠盐中的一种；其合成方法及来源如下：

2-羟基苯-1,3,5-三甲醛的合成方法：

将苯酚(65mmol,6.12366g)，六亚甲基四胺(148mmol,20.73841g)加入装有70ml的三氟乙酸的圆底烧瓶中，搅拌使上述固体完全溶解，在120℃下回流20h后，升温至150℃，保持3h，降温到120℃，加入100mL的3N盐酸，降温到100℃，保温半小时后停止加热，冷却过夜，溶液中析出黄色粉末，进行过滤，用水洗涤后获得粉末，称量得6.35105g(产率：54.85％)，随后，将上述粉末在DMF中重结晶，获得纯净的棕色晶体，质量为3.5687g(总产率：30.8％)。即制得第一荧光探针分子2-羟基苯-1,3,5-三甲醛。

4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑的合成方法：

在冰水浴(0℃)下，将4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑(4g，13.6mmol)分批加入浓硫酸(20mL)和浓硝酸(20mL)的混合溶液中，并始终保持温度低于5℃。加料完毕后，在100℃下反应12h。反应结束后冷却至室温，将混合物倒入到冰水中(200mL)，然后加入NaOH溶液进行中和，冷却后抽滤并水洗固体，将粗产物用石油醚/二氯甲烷作流动相进行硅胶柱纯化，最终得到4,7-二溴-5,6-二硝基苯并[c][1,2,5]噻二唑(0.52g，10.2％，白色固体)。

在冰水浴(0℃)和搅拌条件下，向4,7-二溴-5,6-二硝基苯并[c][1,2,5]噻二唑(2g，5.2mmol)的冰醋酸溶液中(40ml)分批加入铁粉(3.5g，62.5mmol)，然后在室温下反应12h。反应结束后，将混合物倒入到冰水中，然后进行抽滤，并先后进行水洗、甲醇洗，最终得到4,7-二溴-5,6-二氨基苯并[c][1,2,5]噻二唑(1.1g，65％，黄色固体)。

室温下，分别将4,7-二溴-5,6-二氨基苯并[c][1,2,5]噻二唑(1.296g，4mmol)和2,3,4,5,6-五氟苯甲醛(0.494mL，4mmol)加入到N,N-二甲基甲酰胺(20ml)中，混合均匀后，向混合物中加入对甲苯磺酸一水合物(60mg，0.315mmol)。然后在室温下反应12h后，将混合物倒入到水中，用乙酸乙酯进行萃取(3×100mL)，并用盐水进行洗涤(3×100mL)，再用无水MgSO₄进行干燥，旋蒸后用石油醚/乙酸乙酯作流动相进行硅胶纯化，最终得到第二荧光探针分子4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑。

1,2-萘醌-4-磺酸钠盐购于麦克林试剂公司。

所述荧光探针分子在实际应用时需要分散于有机溶剂中；为确保较高的分散性，将2-羟基苯-1,3,5-三甲醛、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑分散于四氢呋喃中；将1,2-萘醌-4-磺酸钠盐分散于甲醇中。

本实施例中各荧光探针分子的结构式及对液相中不同种类有机胺的检测机理如下：

2-羟基苯-1,3,5-三甲醛分子中，由于其芳环结构上醛基的存在，增强了羟基上氧的吸电子能力，更容易与仲胺产生作用；探针分子上的醛基在室温下可与伯胺发生席夫碱反应；芳环结构的存在也为与芳香胺上的苯环发生π-π相互作用提供了一定基础。

4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑分子中，五氟苯结构为仲胺和F原子发生氢键作用提供了丰富的传感位点，五氟苯基也具有与苯环相反的电荷分布，可与芳香胺中的苯环发生静电相互作用。

1,2-萘醌-4-磺酸钠盐分子中，磺酸根可与胺基发生反应，实现对胺类的检测。

在一个优选的实施方式中，上述所述激发光源的发射波长为300～500nm。

第一荧光图像和第二荧光图像采用手机摄像头、照相机和光谱仪但不限于上述设备采集。色值包括R、G、B，色值的提取方法包括但不限于使用Photoshop、MATLAB编程等方法处理第一荧光图像和第二荧光图像上的颜色点。

在一个优选的实施方式中，步骤S101中，建立关系模型时，采用判别分析中的典则判别函数。

在一个优选的实施方式中，步骤S102中，根据待测液相与标准液相对应的典则判别函数的判别值的最小马氏距离或欧式距离确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

在一个优选的实施方式中，步骤S102中，所述确定待测液相中有机胺的种类和浓度，具体包括以下步骤：

S1021：将待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到第一判别值；

S1022：将系列浓度的多种有机胺的标准液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到一系列的第二判别值；

S1023：分别计算第一判别值和一系列的第二判别值的马氏距离或欧氏距离，将待测液相归入最小马氏距离或欧氏距离所对应的标准液相，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

本申请申请人还提供了一种有机胺的检测装置，具体如图2所示，包括：

建模单元201，用于根据系列浓度的多种有机胺的标准液相及其对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差，建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；

判定单元202，用于根据待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差和所述关系模型，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

其中，所述第一荧光图像为单一种荧光探针分子溶液在激发光源照射下的荧光图像，所述第二荧光图像为在单一种荧光探针分子溶液中加入标准液相或待测液相后形成的混合溶液在激发光源照射下的荧光图像。

在一个优选的实施方式中，建模单元201还包括判别分析建立子单元2011，用于基于典则判别函数建立关系模型中的典则判别函数。

在一个优选的实施方式中，所述判定单元202还包括分析子单元2021，用于根据待测液相与标准液相对应的典则判别函数的判别值的最小马氏距离或欧式距离确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

在一个优选的实施方式中，所述分析子单元2021还包括：

第一计算单元20211，用于将待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到第一判别值；

第二计算单元20212，用于将系列浓度的多种有机胺的标准液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入典则判别函数，计算得到一系列的第二判别值；

判别分析单元20212，用于分别计算第一判别值和一系列的第二判别值的马氏距离或欧氏距离，将待测液相归入最小马氏距离或欧氏距离所对应的标准液相，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

上述有机胺的检测装置中所述荧光探针分子溶液、待测液相及标准液相等均与有机胺的检测方法中相同，在此不再赘述。

本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述方法的步骤。

本申请实施例中还提供了一种计算机处理设备，包括处理器及如上述所述的计算机可读存储介质，所述的处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序，实现如上述所述方法的步骤。为了对上述技术方案及其效果进行验证，本申请中申请人提供一种具体的基于如图3所示得用于检测液相中有机胺的设备进行有机胺检测得方法。

如图3所示，一种用于检测液相中有机胺的设备，包括激发光源1，样品池2，荧光图像采集器3和如上述所述的计算机处理设备4。

在具体的实施方式中，激发光源1的发射波长为365nm。

在具体的实施方式中，样品池2用于盛装分子探针溶液、标准液相或待测液相。

在具体的实施方式中，所述荧光图像采集器与所述计算机处理设备电连接或信号连接，所述荧光图像采集器采集的第二荧光图像和第一荧光图像可以发送至所述计算机处理设备，所述计算机处理设备中的程序用于接收第二荧光图像和第一荧光图像，执行程序时进行建模和判定。

在本申请下述的一个具体的实施方式中，荧光图像采集器为摄像头，样品池为小玻璃瓶；色值包括R、G、B值，色值的提取方法为使用Photoshop处理第一荧光图像和第二荧光图像上的颜色点。

为了对上述技术方案及其效果进行验证，本申请中申请人提供一种具体的基于上述设备的液相中有机胺的检测方法。

本申请实施例中一个具体的检测方法，包括以下步骤：

(1)构建荧光探针分子阵列，得到比色荧光阵列传感器：

分别称取9mg的2-羟基苯-1,3,5-三甲醛(一号探针)、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑(二号探针)溶于45mL四氢呋喃中，称取9mg的1,2-萘醌-4-磺酸钠盐(三号探针)溶于45mL甲醇中，超声20min使它们充分溶解在相应的有机良溶剂中，得到均一稳定的溶液；取三个匀质的平底小玻璃瓶，通过移液枪分别向小玻璃瓶中移入一号、二号、三号探针溶液，每种荧光探针分子1mL，得到比色荧光阵列传感器；

(2)采用波长为365nm的激发光源照射激发比色荧光阵列传感器，在暗室中通过摄像头采集第一荧光图像；

(3)使用水作为有机胺及其他检测物的分散介质，配置当量级别的有机胺分散液作为系列浓度的多种有机胺的标准液相，并以此高浓度分散液为基准，依次稀释10倍，直至μM级别；用移液枪将相应浓度等级的有机胺分散液10μL分别加入比色荧光阵列传感器中并摇匀，采用波长为365nm的激发光源照射激发，30s后，在暗室中通过摄像头采集第二荧光图像，如图4所示，三种荧光分子探针溶液分别加入系列浓度的多种有机胺的标准液相前、后的荧光图；其中，图4中以MPEA的荧光图像组为例，第一列为对照组，未添加有机胺；从第一行到第三行依次采用2-羟基苯-1,3,5-三甲醛、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑和1,2-萘醌-4-磺酸钠盐中三个荧光分子探针，每一行自第二列起从左到右每种探针溶液中MPEA的量依次为68mM、6.8mM、680μM、68μM、6.8μM、680nM、68nM、6.8nM(加入的胺逐级稀释10倍)；其他种类有机胺的荧光图像组中对应位置采用的荧光探针与MEPA一致，每一行自第二列起从左到右加入有机胺的逐级稀释倍数一样，也为10倍，但有机胺的添加量的起始浓度如图4中具体对应图所示。从图4可以明显看出，不同种类、不同浓度的有机胺的加入会引起荧光分子探针溶液的荧光图像的色度发生明显变化；

(4)采用Photoshop处理荧光图像的颜色点，分别提取第二荧光图像和第一荧光图像的色值(R，G，B)，计算色值差，并采用判别分析中的典则判别函数建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；具体采用IBM SPSS Statistics 24软件，利用其中的判别分析模块(Fisher分类器(线性判别分析，LDA))得到相应的典则判别函数；将系列浓度的多种有机胺的标准液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入上述典则判别函数，计算得到一系列的第二判别值；

(5)对待测液相进行检测：

采用Photoshop处理荧光图像的颜色点，分别提取待测液相对应的第二荧光图像和第一荧光图像的色值(R，G，B)，计算色值差，并将其代入步骤(4)得到的各个典则判别函数中，得到第一判别值，分别计算第一判别值和一系列的第二判别值的马氏距离，将待测液相归入最小马氏距离所对应的标准液相，确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

稳定性测试：

向三个荧光探针分子阵列中加入稀释后的冰毒模拟物MPEA，使其在整体探针体系中浓度为68mM时，进行5次重复测试，结果如表1所示：

表1.稳定性测定结果

其中：ΔR＝R_后-R_前，ΔG＝G_后-G_前，ΔB＝B_后-B_前；从表1可以看出冰毒模拟物MPEA滴加前、后三个荧光探针分子阵列的图像色值的变化很稳定，进一步证明该方法的稳定性很好。

检测极限测试：

向三个荧光探针分子阵列中加入稀释后的MPEA、苯胺、正丙胺、二乙胺、三乙胺、哌啶，计算其相应在整体探针体系中的浓度，结果如表2所示：

表2.检测极限测试结果

其中ΔR＝R_后-R_前，ΔG＝G_后-G_前，ΔB＝B_后-B_前；从表2可以看出不同浓度各待测液体滴加前、后，三荧光探针分子阵列的色值变化明显且具有一定的特异性，证明该检测方法的检测极限很低，可以实现待测液体中有机胺的浓度为mM～μM的测定。

表1和表2中，R_后、G_后、B_后分别表示滴加标准液相后的荧光分子探针溶液的荧光图像的色值R、G、B；R_前、G_前、B_前分别表示未滴加标准液相的荧光分子探针溶液的荧光图像的色值R、G、B；其中，ΔR、ΔG、ΔB分别表示滴加标准液相后的荧光分子探针溶液的荧光图像与未滴加标准液相的单一荧光分子探针溶液的荧光图像的色值R、G、B差。

本发明的液相中有机胺的检测方法对有机胺种类、浓度的区分能力测试：

将得到的色值差数据导入IBM SPSS Statistics 24软件中，利用其中的判别分析模块(Fisher分类器(线性判别分析，LDA))进行数据的整体分析，最终得到可以用于有机胺种类浓度区分的9个典则判别函数(各个典则判别函数代表的方差百分比分别为40.2％，22.9％，14.7％，10.4％，5.6％，3.4％，1.4％，0.8％，0.6％，总计100％)：

典则判别函数1：F₁＝0.022ΔR₁+0.122ΔG₁-0.186ΔB₁+0.074ΔR₂-0.066ΔG₂-0.062ΔB₂-0.001ΔR₃-0.11ΔG₃+0.077ΔB₃-18.524

典则判别函数2：F₂＝-0.117ΔR₁+0.258ΔG₁-0.083ΔB₁-0.01ΔR₂+0.022ΔG₂+0.069ΔB₂+0.056ΔR₃-0.089ΔG₃-0.047ΔB₃-4.137

典则判别函数3：F₃＝0.243ΔR₁-0.003ΔG₁-0.125ΔB₁-0.038ΔR₂+0.008ΔG₂+0.057ΔB₂-0.091ΔR₃+0.059ΔG₃+0.054ΔB₃+2.545

典则判别函数4：F₄＝-0.061ΔR₁+0.051ΔG₁-0.038ΔB₁+0.013ΔR₂-0.042ΔG₂+0.029ΔB₂-0.021ΔR₃+0.039ΔG₃+0.189ΔB₃+7.318

典则判别函数5：F₅＝0.16ΔR₁-0.07ΔG₁+0.205ΔB₁+0.039ΔR₂-0.2ΔG₂+0.075ΔB₂-0.266ΔR₃+0.019ΔG₃+0.041ΔB₃+3.369

典则判别函数6：F₆＝-0.017ΔR₁+0.013ΔG₁-0.061ΔB₁+0.046ΔR₂+0.084ΔG₂+0.029ΔB₂-0.278ΔR₃+0.368ΔG₃-0.182ΔB₃-12.098

典则判别函数7：F₇＝0.147ΔR₁-0.081ΔG₁+0.143ΔB₁-0.003ΔR₂+0.242ΔG₂-0.196ΔB₂+0.023ΔR₃+0.087ΔG₃+0.004ΔB₃+2.974

典则判别函数8：F₈＝0.08ΔR₁-0.053ΔG₁+0.045ΔB₁+0.045ΔR₂+0.004ΔG₂+0.115ΔB₂+0.199ΔR₃-0.114ΔG₃+0.01ΔB₃-0.154

典则判别函数9：F₉＝0.042ΔR₁-0.03ΔG₁+0.033ΔB₁-0.001ΔR₂-0.18ΔG₂+0.096ΔB₂+0.348ΔR₃+0.158ΔG₃-0.035ΔB₃+2.325

其中，F₁-F₈表示第一判别值；ΔR_i(i为1,2,3)表示滴加前后第i个荧光分子探针的荧光图像色值中的R值变化，ΔG_i(i为1,2,3)表示滴加前后第i个荧光分子探针的图像色值中的G值变化，ΔB_i(i为1,2,3)表示滴加前后第i个荧光分子探针的图像色值中的B值变化。

1)同一物质不同浓度量级的区分能力：

以MPEA为例，选取各个MPEA浓度产生的色值差，代入典则判别函数中，每个浓度可得到对应的9个判别值，为了可视化，选取典则判别函数1、典则判别函数2、典则判别函数3分别作为x,y,z轴作图，得到如图5所示的三维可视分析图，从图5中可以看出，三探针液相阵列可将不同浓度的MPEA进行准确区分。

2)同一浓度量级不同物质的区分能力：

以滴加后探针中胺量级为几十mM为例，选取计算后各种有机胺加入后产生的色值差，分别代入9个典则判别函数中，每种物质可得到对应的9个判别值，为了可视化，选取典则判别函数1、典则判别函数2、典则判别函数3分别作为x,y,z轴作图，得到如图6所示的三维可视分析图。从图6中可以看出，三探针液相阵列可在同一浓度量级将不同种类的物质进行准确区分。

3)不同浓度量级、不同物质的区分能力：

将获取的待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差：40，-9，-79，209，-52，-72，-10，-49，-106(摘自表1第一行)分别代入9个典则判别函数中，得到对应的9个第一判别值，分别为：16.60526，-4.09409，1.913279，-11.4728，4.703704，-0.99052，-5.76166，3.448284，-3.61785；

将系列浓度的多种有机胺的标准液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差代入9个典则判别函数中，计算得到一系列的第二判别值，如表3所示：

表3.第二判别值

分别计算第一判别值和表3中一系列的第二判别值的马氏距离，分别为1.15，5.48，3.64，4.51，5.17，5.20，4.28，5.29，4.06，5.12，5.74，5.45，3.95，4.01，3.25，4.42，5.62，5.63，3.67，4.65，5.43，4.89，3.40，3.96，4.14，3.22，3.48，4.20，4.25，4.50；(使用matlab的pdist(x,'mahalanobis')语句，将9个第一判别值作为矩阵x的第一行，表3中一系列第二判别值作为矩阵x的第2-31行，通过运行matlab程序，所得结果的前30个数值，即为第一判别值与表3中一系列的第二判别值的马氏距离)；

通过比较可知，第一组1.15为最小的马氏距离，对应含有68mM的MPEA的标准液相，即可确定待测液相中含有68mM的MPEA。

通过交叉验证可知，本发明的液相中有机胺的检测方法及装置对待测液相中有机胺的种类和浓度的归类准确精度可达99.3％。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种液相中有机胺的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据系列浓度的多种有机胺的标准液相及其对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差，建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；

根据待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差和所述关系模型，确定待测液相中有机胺的种类和浓度；

所述第一荧光图像为单一种荧光探针分子溶液在激发光源照射下的荧光图像，所述第二荧光图像为在单一种荧光探针分子溶液中加入标准液相或待测液相后形成的混合溶液在激发光源照射下的荧光图像。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，

建立关系模型时，采用判别分析中的典则判别函数；

和/或，根据待测液相与标准液相对应的典则判别函数的判别值的最小马氏距离或欧式距离确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，

所述有机胺包括芳香仲胺、芳香伯胺、脂肪伯胺、脂肪仲胺、脂肪叔胺和环状仲胺中的一种或多种；

和/或，所述荧光探针分子选自2-羟基苯-1,3,5-三甲醛、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑和1,2-萘醌-4-磺酸钠盐中的一种；

和/或，所述荧光探针分子溶液的浓度为0.1～0.5mg/mL；

和/或，所述激发光源的发射波长为300～500nm。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，

所述有机胺包括冰毒模拟物MPEA、苯胺、正丙胺、二乙胺、三乙胺和哌啶中的一种或多种；

和/或，所述标准液相或所述待测液相中有机胺的浓度为1μM～100mM；

和/或，所述标准液相或所述待测液相中溶剂为水和/或有机溶剂。

5.一种液相中有机胺的检测装置，其特征在于，包括：

建模单元，用于根据系列浓度的多种有机胺的标准液相及其对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差，建立多种有机胺的种类、浓度与色值差之间的关系模型；

判定单元，用于根据待测液相对应的第二荧光图像与第一荧光图像的色值差和所述关系模型，确定待测液相中有机胺的种类和浓度；

所述第一荧光图像为单一种荧光探针分子溶液在激发光源照射下的荧光图像，所述第二荧光图像为在单一种荧光探针分子溶液中加入标准液相或待测液相后形成的混合溶液在激发光源照射下的荧光图像。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述建模单元还包括判别分析建立子单元，用于基于典则判别函数建立关系模型；

和/或，所述判定单元还包括分析子单元，用于根据待测液相与标准液相对应的典则判别函数的判别值的最小马氏距离或欧式距离确定待测液相中有机胺的种类和浓度。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，

所述有机胺包括芳香仲胺、芳香伯胺、脂肪伯胺、脂肪仲胺、脂肪叔胺和环状仲胺中的一种或多种；

和/或，所述荧光探针分子选自2-羟基苯-1,3,5-三甲醛、4,8-二溴-6-(全氟苯基)-5H-咪唑[4'，5':4,5]苯并[1,2-c][1,2,5]噻二唑和1,2-萘醌-4-磺酸钠盐中的一种；

和/或，所述荧光探针分子溶液的浓度为0.1～0.5mg/mL；

和/或，所述激发光源的发射波长为300～500nm；

和/或，所述有机胺包括冰毒模拟物MPEA、苯胺、正丙胺、二乙胺、三乙胺和哌啶中的一种或多种；

和/或，所述标准液相或所述待测液相中有机胺的浓度为1μM～100mM；

和/或，所述标准液相或所述待测液相中溶剂为水和/或有机溶剂。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～4任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机处理设备，包括处理器及权利要求8所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述的处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序，实现权利要求1～4任一项所述方法的步骤。

10.一种用于检测液相中有机胺的设备，其特征在于，包括至少一个激发光源(1)、样品池(2)、荧光图像采集器(3)和权利要求9所述的计算机处理设备(4)。

Images