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原文传递比色型化学传感器阵列、检测金属离子的方法，以及评价和优化传感器阵列的方法

专利名称：	比色型化学传感器阵列、检测金属离子的方法，以及评价和优化传感器阵列的方法
摘要：	本发明属于化学传感器领域，涉及比色型化学传感器阵列、检测金属离子的方法，以及评价和优化传感器阵列的方法。该比色型化学传感器阵列包括：第一传感器单元，所述第一传感器单元为具有式I所示结构的化合物，第二传感器单元，所述第二传感器单元包括具有式II所示结构的化合物和具有式III所示结构的化合物，第三传感器单元，所述第三传感器单元包括具有式II所示结构的化合物、具有式III所示结构的化合物和氢氧化钠。本发明利用比色型化学传感器阵列以及LDA和HCA的模式识别算法可以实现对不同种类不同浓度的单金属离子和金属离子混合物的检测区分，并且可以将传感器阵列进行优化，实现用最少数量的传感单元完成区别检测的目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳市深链云技术服务有限公司
发明人：	康红波;黄园芳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910796545.0
公开号：	CN110501329A
代理机构：	北京思创大成知识产权代理有限公司
代理人：	高爽
分类号：	G01N21/78(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	518000 广东省深圳市福田区华强北街道华航社区深南中路3006号佳和(华强)大厦A座1508-1509-A29
主权项：	1.一种用于检测金属离子的比色型化学传感器阵列，其特征在于，该比色型化学传感器阵列包括以下传感器单元：第一传感器单元，所述第一传感器单元为具有式I所示结构的化合物，第二传感器单元，所述第二传感器单元包括具有式II所示结构的化合物和具有式III所示结构的化合物，第三传感器单元，所述第三传感器单元包括具有式II所示结构的化合物、具有式III所示结构的化合物和氢氧化钠。 2.根据权利要求1所述的比色型化学传感器阵列，其中，所述第一传感器单元为具有式I所示结构的化合物的水溶液，浓度优选为40-50μmol/L；所述第二传感器单元为包括具有式II所示结构的化合物和具有式III所示结构的化合物的缓冲液；其中，具有式II所示结构的化合物的浓度优选为50-80μmol/L，具有式III所示结构的化合物的浓度优选为150-200μmol/L，所述缓冲液优选为浓度20-30mmol/L，pH为7-8的HEPES缓冲液；所述第三传感器单元为包括具有式II所示结构的化合物、具有式III所示结构的化合物和氢氧化钠的缓冲液；其中，具有式II所示结构的化合物的浓度优选为50-80μmol/L，具有式III所示结构的化合物的浓度优选为10-30mmol/L，氢氧化钠的浓度优选为10-20mmol/L，所述缓冲液优选为浓度20-30mmol/L，pH为7-8的HEPES缓冲液。 3.根据权利要求1或2所述的比色型化学传感器阵列，其中，所述第一传感器单元、所述第二传感器单元和所述第三传感器单元各自独立设置。 4.一种检测金属离子的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1)将权利要求1-3中任意一项所述的传感器阵列与待测液混合并进行颜色扫描，得到待测液的颜色数据，然后计算加入待测液组的传感器阵列的颜色数据与加入等量去离子水的空白对照组传感器阵列的颜色数据的差值，得到颜色变化数据； (2)用LDA算法和/或HCA算法处理所述颜色变化数据，得到颜色变化数据的LDA图谱和/或HCA图谱； (3)将LDA图谱中未知样本数据点的位置与已知类型金属离子数据点进行比对，和/或，将HCA树状图中未知样本分支与已知类型金属离子HCA分支进行比对，判断待测液中金属离子的类型和含量。 5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述已知类型金属离子的LDA图谱按照步骤(1)和步骤(2)的方法测定已知类型金属离子获得；所述已知类型金属离子的HCA图谱按照步骤(1)和步骤(2)的方法测定已知类型金属离子获得。 6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述待测液为单一金属离子的溶液或金属离子的混合溶液；所述金属离子优选选自Pb2+、Ag+、Cr3+、Cd2+、Fe3+、As(III)、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Mn2+、Ba2+、Al3+、Co2+、Sn2+、Hg2+中的至少一种。 7.一种评价和优化用于检测金属离子的传感器阵列的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： S1.确定至少一个目标金属离子； S2.建立传感器阵列，所述传感器阵列包括多个传感器单元，每一传感器单元对应一个化学分子或者多个化学分子的组合，所述传感器单元对于目标金属离子具有紫外可见光吸收光响应； S3.配制单一目标金属离子的溶液A1-Am，以及任选地，配制不同数目的目标金属离子的混合溶液B1-Bn，混合溶液中每种金属离子的浓度相同； S4.将所述传感器阵列分别与所述单一目标金属离子溶液A1-Am以及目标金属离子的混合溶液B1-Bn混合，并进行颜色扫描，得到颜色数据PA1-PAm和PB1-PBn，然后计算各个孔的颜色数据与传感器阵列颜色数据的差值，得到颜色变化数据△PA1-△PAm和△PB1-△PBn； S5.用LDA算法和/或HCA算法处理所述单一目标金属离子颜色变化数据△PA1-△PAm和混合金属离子颜色变化数据△PB1-△PBn，得到单一目标金属离子颜色变化数据△PA1-△PAm和混合金属离子颜色变化数据△PB1-△PBn的LDA图谱和/或HCA图谱； S6.根据LDA图谱中数据点的离散程度和/或HCA树状图中聚类错误分支数目，对传感器阵列对金属离子的检测效果进行评价。 8.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括：对不同传感器单元的贡献度进行计算，包括： 1)计算组内方差Sw，计算公式为 2)计算组间方差Sb，计算公式为 3)计算贡献度Sw/Sb；其中n表示金属离子的种类；m表示实验重复的组数；表示该传感器单元区分第i个金属离子时的特征值的平均值矩阵；表示该传感器单元区分所有金属离子时的特征值的平均值矩阵；Mi,j表示该传感器单元区分第i个金属离子时的第j个重复实验矩阵。 9.根据权利要求8所述的方法，其中，该方法还包括，根据贡献度大小对传感器单元进行排序，并比较不同传感器单元组合形成的传感器阵列对金属离子的检测效果，得到优化的传感器阵列。 10.根据权利要7-9中任意一项所述的方法，其中，所述单一目标金属离子的溶液的浓度为2-8μmol/L，所述目标金属离子的混合溶液中每一种金属离子的浓度均为2-8μmol/L。
所属类别：	发明专利