一种探针及基于深度学习的危害物检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种探针，该探针由蓝色发射碳量子点、绿色发射碲化锌镉量子点、红色发射碲化锌镉量子点混合后得到。其中蓝色发射碳量子点由柠檬酸和半胱胺盐酸盐制备得到，绿色发射碲化锌镉量子点、红色发射碲化锌镉量子点由镉盐、锌盐和稳定剂分别制备得到。此外，本发明专利技术基于深度学习的污染物检测方法和装置，采用了该探针和基于YOLO v3的深度学习算法，实现了对农业用水、生活用水和海鲜中Hg

【技术实现步骤摘要】
一种探针及基于深度学习的危害物检测方法和装置


[0001]本专利技术属于光化学
，具体涉及一种探针及基于深度学习的危害物检测方法和装置。

技术介绍

[0002]到目前为止，重金属危害物污染已经成为日益严重的环境污染问题。汞(Hg
2+
)是一种广泛存在的污染物，具有独特的毒理学特性，是一种具有高细胞毒性的腐蚀性致癌物质。由于火山活动、采矿和工业生产的影响，环境中的Hg
2+
污染正在增加。然而Hg
2+
无法自然降解，因此Hg
2+
存在生物积累性，这就会造成了严重的生物和环境问题。到目前为止，已经在较为广泛的土壤、水、食物中检测到Hg
2+
，甚至在部分动物血液和植物生物细胞中也检测到了Hg
2+
。此外，硫化物离子(S2‑
)也是一种广泛存在于天然水和废水系统中的危害物离子，主要由硫磺和硫酸生产、染料和化妆品生产以及废水处理过程中金属沉淀等多种生产过程产生。同时，厌氧细菌对硫酸盐的微生物还原也会生成硫化物。硫化物作为一种有毒污染物，对人类健康和环境都是有害的，因此S2‑
的浓度是一项重要的环境指标。而同时对Hg
2+
和S2‑
在各循环环节的实时监测和检测是一个亟待解决的科学问题。
[0003]目前，对Hg
2+
和S2‑
的定量研究和分析已经取得了很大进展。现有技术中检测Hg
2+
和S2‑
的常用分析方法包括：原子吸收法、荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、表面增强拉曼光谱法(SERS)、化学发光法、局域表面等离子体共振法(LSPR)和电化学方法等。在上述方法中，荧光分析法因其高灵敏度和高选择性而被认为是最有前途的技术。此外，荧光分析法采用的荧光传感方法还是一种简单、快速和有效的分析方法，因为这类方法在分析检测之前不需要进行复杂的样品制备。荧光传感可以构造为“开启”、“关闭”和“比率”响应类型。目前，现有技术已经开发了几种用于测定Hg
2+
和S2‑
的荧光传感器。这些荧光传感器系统的构建主要依赖于荧光纳米材料，包括金属簇(M
‑
NCs)、量子点(QDs)、发光金属有机框架(M
‑
MOFs)等。
[0004]然而，在众多的荧光传感器中，具有独立荧光信号的单发射荧光探针受探针浓度、仪器噪声和样品环境的影响非常大，且不易呈现明显的颜色变化。相比之下，构建基于比率荧光传感的双色荧光探针可以显著增强颜色对比度并提高检测灵敏度。例如，刘伟等人构建了以SiO2为连接层的双发射荧光探针C
‑
dot@SiO2@Q
‑
dots的检测Cu
2+
。李素颖等人构建了具有过氧化物酶活性的N，Fe
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CDs/BSA
‑
Ag
‑
NCs比值荧光复合物，用于检测尿酸和过氧化氢。然而，双发射探头不仅制造工艺复杂，而且颜色变化也很小，为了解决这一问题，开发一种多色荧光传感系统势在必行。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中单发射荧光探针受探针浓度、仪器噪声和样品环境的影响非常大，且不易呈现明显的颜色变化，双发射探头不仅制造工艺复杂，而且颜色变化也很小的技术问题，提供了一种探针，该探针通过下述方法制备得到：
[0006]将柠檬酸和半胱胺盐酸盐溶于超纯水中，得到溶液A。溶液A经过灭菌处理后，于150
‑
180℃下加热处理3
‑
6h，冷却后经纯化得到蓝色发射碳量子点。
[0007]将镉盐、锌盐和稳定剂溶于超纯水中，得到溶液B。调节溶液B的pH至8
‑
9，得到溶液C。将溶液C在惰性气体的环境中冰浴鼓泡脱气25
‑
45min，并在剧烈搅拌下加入碲氢化钠前驱液，在92
‑
96℃下回流22
‑
28h，得绿色发射碲化锌镉量子点。
[0008]将镉盐、锌盐和稳定剂溶于超纯水中，得到溶液B。调节溶液B的pH至8
‑
9，得到溶液C。将溶液C在惰性气体的环境中冰浴鼓泡脱气25
‑
45min，并在剧烈搅拌下加入碲氢化钠前驱液，在92
‑
96℃下回流160
‑
170h，得红色发射碲化锌镉量子点。
[0009]将上述蓝色发射碳量子点、绿色发射碲化锌镉量子点、红色发射碲化锌镉量子点混合后得到所述探针。
[0010]进一步的，所述溶液A中柠檬酸的质量浓度为：40
‑
45g/L。所述溶液A中半胱胺盐酸盐的质量浓度为：45
‑
50g/L。
[0011]进一步的，所述镉盐为氯化镉，所述锌盐为氯化锌，所述稳定剂为三巯基丙酸。
[0012]进一步的，所述溶液B中镉盐的质量浓度为450
‑
460mg/L，所述溶液B中锌盐的质量浓度为400
‑
410mg/L，所述溶液B中稳定剂的质量浓度为1
‑
2g/L。
[0013]进一步的，所述调节溶液B的pH至8
‑
9的方法为：向溶液B中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，至溶液B的pH调节至8
‑
9。
[0014]进一步的，所述蓝色发射碳量子点、绿色发射碲化锌镉量子点、红色发射碲化锌镉量子点混合时，蓝色发射碳量子点、绿色发射碲化镉量子点和红色发射碲化镉量子点体积比为，蓝色发射碳量子点：绿色发射碲化镉量子点：红色发射碲化镉量子点＝14
‑
18:100:12
‑
16。
[0015]此外，本专利技术还提供了一种基于深度学习的危害物检测方法，包括：
[0016]S1.获取荧光图像信息，并将荧光图像分为训练集和测试集。
[0017]S2.在训练集中，标记所有试管，并将训练集标注为VOC2007格式。
[0018]S3.利用YOLO v3算法进行预测，提取标注为VOC2007格式的训练集中的试管位置和试管颜色的RGB信号值。
[0019]S4.对预测后的荧光图像进行分割和特征提取，完成YOLO v3算法的训练。
[0020]S5.利用YOLO v3算法提取测试集中的试管位置和试管颜色的RGB信号值，并生成线性关系。
[0021]S6.根据线性关系得到Hg2+和S2
‑
的浓度。
[0022]同时，本专利技术还提供了一种基于深度学习的危害物检测装置，包括智能终端、暗盒和便携拍摄装置。
[0023]所述智能终端用于接收数据、储存数据和分析数据。所述智能终端采用上述基于深度学习的危害物检测方法对接收的数据进行数据分析。
[0024]所述暗盒包括：不透明箱体，箱体一侧设置有安装便携拍摄装置的放置槽。箱体在放置槽另一侧可拆卸安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种探针，其特征在于，该探针通过下述方法制备得到：将柠檬酸和半胱胺盐酸盐溶于超纯水中，得到溶液A；溶液A经过灭菌处理后，于150
‑
180℃下加热处理3
‑
6h，冷却后经纯化得到蓝色发射碳量子点；将镉盐、锌盐和稳定剂溶于超纯水中，得到溶液B；调节溶液B的pH至8
‑
9，得到溶液C；将溶液C在惰性气体的环境中冰浴鼓泡脱气25
‑
45min，并在剧烈搅拌下加入碲氢化钠前驱液，在92
‑
96℃下回流22
‑
28h，得绿色发射碲化锌镉量子点；将镉盐、锌盐和稳定剂溶于超纯水中，得到溶液B；调节溶液B的pH至8
‑
9，得到溶液C；将溶液C在惰性气体的环境中冰浴鼓泡脱气25
‑
45min，并在剧烈搅拌下加入碲氢化钠前驱液，在92
‑
96℃下回流160
‑
170h，得红色发射碲化锌镉量子点；将上述蓝色发射碳量子点、绿色发射碲化锌镉量子点、红色发射碲化锌镉量子点混合后得到所述探针。2.根据权利要求1所述探针，其特征在于，所述溶液A中柠檬酸的质量浓度为：40
‑
45g/L；所述溶液A中半胱胺盐酸盐的质量浓度为：45
‑
50g/L。3.根据权利要求1所述探针，其特征在于，所述镉盐为氯化镉，所述锌盐为氯化锌，所述稳定剂为三巯基丙酸。4.根据权利要求3所述探针，其特征在于，所述溶液B中镉盐的质量浓度为450
‑
460mg/L，所述溶液B中锌盐的质量浓度为400
‑
410mg/L，所述溶液B中稳定剂的质量浓度为1
‑
2g/L。5.根据权利要求1所述探针，其特征在于，所述调节溶液B的pH至...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁志伟，饶含兵，陈茂婷，刘涛，王妍媖，孙萌萌，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：