一種基于手機顏色分析的半胱氨酸檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測半胱氨酸的技術(shù)，尤其涉及一種基于手機顏色分析的半胱氨酸檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半胱氨酸是生物體內(nèi)具有巰基的常見氨基酸，參與了生物體內(nèi)重要的生理化學反應。它也是一個潛在的神經(jīng)毒素，是某些疾病的標志化合物。因此，實時、準確、快速地檢測血樣以及細胞中的半胱氨酸的含量在臨床診斷上有重要意義。目前，已報道的分析方法有電化學分析法，焚光分析法、分光光度法等，存在著操作繁瑣、設備復雜而無法適應現(xiàn)場檢測。近年來，智能移動設備由于其強大的計算和存儲能力，常常被用來作為數(shù)據(jù)處理和顯示的平臺，實現(xiàn)對生理參數(shù)和化學物質(zhì)的移動監(jiān)測。因此利用氧化石墨烯/納米金復合物在生物傳感以及熒光檢測等領(lǐng)域的優(yōu)異特性作為前端傳感敏感物質(zhì)，發(fā)展一種基于移動設備顏色分析系統(tǒng)的快速、簡便、通用的半胱氨酸檢測裝置及方法，將會大大提高傳感檢測的移動性和便攜性，在臨床診斷上具有廣泛應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于手機顏色分析的半胱氨酸檢測方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種基于手機顏色分析的半胱氨酸檢測方法，該方法在半胱氨酸檢測系統(tǒng)上實現(xiàn)，所述半胱氨酸檢測系統(tǒng)包括:待測液裝置瓶、通用便攜式圖像采集裝置、可調(diào)距離光通路裝置和智能移動設備;所述通用便攜式圖像采集裝置由圖像采集室和光通道一體形成，圖像采集室的頂部垂直開有與待測液裝置瓶匹配的槽，槽的底部與光通道連通;所述光通道的外側(cè)設有外螺紋，可調(diào)距離光通路裝置的內(nèi)部設有與外螺紋匹配的內(nèi)螺紋;其中，待測的半胱氨酸溶液放置在待測液裝置瓶內(nèi)，待測液裝置瓶固定在圖像采集室的槽內(nèi)；根據(jù)不同手機型號調(diào)整可調(diào)距離光通路裝置長度以適應于智能移動設備攝像頭的圖像采集焦距;智能移動設備的攝像頭對準可調(diào)距離光通路裝置的進光口，進而采集待測液裝置瓶內(nèi)的半胱氨酸溶液圖像;該方法包括以下步驟:
[0005](I)樣品前處理，制備半胱氨酸顯色樣品溶液，具體包括以下步驟:
[0006](1.1)制備氧化石墨烯/納米金復合溶液:將質(zhì)量分數(shù)為I %的1.225mL氯金酸溶液和濃度為lmg/mL的3mL氧化石墨烯分散液混合靜置半小時后攪拌加熱至80°C;再加入質(zhì)量分數(shù)為I %的2.1mL檸檬酸鈉溶液，維持80 V恒溫攪拌加熱一小時;此時溶液顏色由紫變紅，停止加熱繼續(xù)攪拌15分鐘將所得溶液避光冷卻至室溫;最后以3000r.p.m.的速度離心15分鐘取上層清液，即為氧化石墨烯/納米金復合溶液；
[0007](1.2)配備不同濃度的半胱氨酸樣品溶液:稱取4.Smg半胱氨酸溶于4mL去離子水中，得到1mM半胱氨酸原液，將原液稀釋配置5μΜ ,ΙΟμΜ, 15μΜ，20μΜ，30μΜ，40μΜ，50μΜ半胱氨酸樣品溶液各ImL用于后續(xù)濃度標定曲線確定；
[0008](1.3)配備半胱氨酸顯色樣品溶液:取20此，51^的半胱氨酸樣品溶液加入到200此氧化石墨烯/納米金復合溶液中，振蕩I分鐘，用于后續(xù)顏色檢測
[0009](1.4)重復步驟(1.3)分別得到ΙΟμΜ，15μΜ，20μΜ，30μΜ，40μΜ，50μΜ的半胱氨酸顯色樣品溶液用于相應的顏色檢測；
[0010](2)確定半胱氨酸檢測的標定曲線，將步驟(I)制得的半胱氨酸顯色樣品溶液固定在通用便攜式圖像采集裝置中，通過智能移動設備的攝像頭采集圖像進行檢測，記錄數(shù)據(jù)并進行分析處理，具體包括以下子步驟:
[0011](2.1)將裝有半胱氨酸顯色樣品溶液的待測液裝置瓶固定于通用便攜式圖像采集裝置中，根據(jù)不同手機型號，調(diào)整可調(diào)距離光通路裝置的距離；
[0012](2.2)智能移動設備的攝像頭對準裝置進光口，進行圖像采集，得到檢測圖像；
[0013](2.3)切割出檢測圖像中部的子圖像，子圖像的像素范圍是1X 10;
[0014](2.4)將子圖像轉(zhuǎn)換至顏色空間RGB、HSV或CMYK上。如果選擇RGB顏色空間進行分析則相應的提取子圖像中每個像素的R(紅)、G(綠)、B(藍)顏色參數(shù)分量，分別得到子圖像所有像素的R(紅)、G(綠)、B(藍)顏色參數(shù)分量平均值;如果選擇HSV顏色空間進行分析則相應的提取子圖像中H(色調(diào))、S(飽和度)、V(亮度)顏色參數(shù)分量，分別得到子圖像所有像素的H(色調(diào))、S(飽和度)、V(亮度)顏色參數(shù)分量平均值;如果選擇CMYK顏色空間進行分析則相應的提取子圖像中C(青色)、M(品紅)、Y(黃色)、K(黑色)顏色參數(shù)分量，分別得到子圖像所有像素的C(青色)、Μ(品紅)、Υ(黃色)、Κ(黑色)顏色參數(shù)分量平均值；
[0015](2.5)根據(jù)最小二乘法擬合曲線算法，擬合出RGB顏色空間中R(紅)、G(綠)、Β(藍)；HSV顏色空間中H(色調(diào))、S(飽和度)、V(亮度)；或CMYK顏色空間中C(青色)、Μ(品紅)、Υ(黃色)、Κ(黑色)各個分量關(guān)于半胱氨酸樣品溶液濃度的標定曲線，得到相應的半胱氨酸檢測的標定曲線；
[0016](3)檢測未知濃度的半胱氨酸溶液濃度:將待測的未知濃度的半胱氨酸溶液與步驟(I)制備的氧化石墨烯/納米金復合溶液按體積比1: 10混合，振蕩I分鐘后，重復步驟
(2.1)?步驟(2.4)，得到該未知濃度的待測半胱氨酸溶液對應的子圖像的各個顏色分量平均值，帶入步驟(2.5)得到的半胱氨酸濃度標定曲線，得到待測半胱氨酸溶液的半胱氨酸濃度。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
[0018]1、傳統(tǒng)的半胱氨酸檢測方法有電化學分析法，熒光分析法、分光光度法等，存在著操作繁瑣、設備復雜而無法適應現(xiàn)場檢測。本發(fā)明利用智能移動設備方便的攝像功能以及強大的計算和存儲能力，作為數(shù)據(jù)處理和顯示的平臺，實現(xiàn)對半胱氨酸的實時檢測。
[0019]2、本發(fā)明合成了氧化石墨烯/納米金復合物，并基于該復合物制成半胱氨酸顯色溶液，經(jīng)過實驗嘗試確定半胱氨酸與氧化石墨烯/納米金復合物體積比為1:10時，顯色效果最好，易于不同顏色分量分析。
[0020]3、該半胱氨酸檢測系統(tǒng)，包含有密封的光檢測環(huán)境，提供了穩(wěn)定統(tǒng)一的顏色檢測環(huán)境，同時該檢測系統(tǒng)可以根據(jù)手機型號的不同實現(xiàn)光通路長度的調(diào)節(jié)，提高了檢測系統(tǒng)的通用性和便攜性。
[0021]4、構(gòu)建了基于手機顏色分析方法用于半胱氨酸的快速檢測。本發(fā)明所采用的顏色分析利用RGB、HSV和CMYK顏色模型，對圖像顏色分析透徹全面。
[0022]5、該方法操作簡便、檢測穩(wěn)定性好、通用性強、易于推廣使用。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明所使用的半胱氨酸檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是通用便攜式圖像采集裝置的示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明檢測方法流程圖；
[0026]圖4是本發(fā)明在RGB顏色空間中檢測半胱氨酸時R(紅)、G(綠)、B(藍)分量對應的標定曲線圖；
[0027]圖5是本發(fā)明在HSV顏色空間中檢測半胱氨酸時H(色調(diào))、S(飽和度)、V(亮度)分量對應的標定曲線圖；
[0028]圖6是本發(fā)明在CMYK顏色空間中檢測半胱氨酸時C(青色)、M(品紅)、Y(黃色)、K(黑色)分量對應的標定曲線圖；
[0029]圖7是手機中顏色分析軟件開始顯示界面；
[0030 ]圖8是手機中顏色分析軟件圖像處理界面；
[0031]圖9是在RGB顏色空間分析中未知濃度半胱氨酸檢測結(jié)果；
[0032]圖10是在HSV顏色空間分析中未知濃度半胱氨酸檢測結(jié)果；
[0033]圖11是在CMYK顏色空間分析中未知濃度半胱氨酸檢測結(jié)果；
[0034]圖12是在RGB顏色空間分析中已知濃度(37μΜ)半胱氨酸檢測結(jié)果；
[0035]圖13是在HSV顏色空間分析中已知濃度(37μΜ)半胱氨酸檢測結(jié)果；
[0036]圖14是在CMYK顏色空間分析中已知濃度(37μΜ)半胱氨酸檢測結(jié)果；
[0037]圖中，待測液裝置瓶1、槽2、通用便攜式圖像采集裝置3、可調(diào)距離光通路裝置4、進光口 5、智能移動設備6。
【具體實施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作詳細描述，但并不是限制本發(fā)明。
[0039]本發(fā)明提供的一種基于手機顏色分析的半胱氨酸檢測方法，該方法在半胱氨酸檢測系統(tǒng)上實現(xiàn)，如圖1、2所示，所述半胱氨酸檢測系統(tǒng)包括:待測液裝置瓶1、通用便攜式圖像采集裝置3、可調(diào)距離光通路裝置4和智能移動設備6;所述通用便攜式圖像采集裝置3由圖像采集室和光通道一體形成，圖像采集室的頂部垂直開有與待測液裝置瓶I匹配的槽2，槽2的底部與光通道連通;所述光通道的外側(cè)設有外螺紋，可調(diào)距離光通路裝置4的內(nèi)部設有與外螺紋匹配的內(nèi)螺紋;其中，待測的半胱氨酸溶液放置在待測液裝置瓶I內(nèi)，待測液裝置瓶I固定在圖像采集室的槽2內(nèi)；根據(jù)不同手機型號調(diào)整可調(diào)距離光通路裝置4長度以適應于智能移動設備6攝像頭的圖像采集焦距;智能移動設備6的攝像頭對準可調(diào)距離光通路裝置4的進光口 5，進而采集待測液裝置瓶I內(nèi)的半胱氨酸溶液圖像;如圖3所示，該方法包括以下步驟:
[0040](I)樣品前處理，制備半胱氨酸顯色樣品溶液，具體包括以下步驟:
[0041 ] (1.1)制備氧化石墨烯/納米金復合溶液:將質(zhì)量分數(shù)為I %的1.225mL氯金酸溶液和濃度為lmg/mL的3mL氧化石墨烯分散液混合靜置半小時后攪拌加熱至80°C;再加入質(zhì)量分數(shù)為I %的2.1mL檸檬酸鈉溶液，