特定离子检测方法、系统、计算机可读存储介质及设备与流程

本发明属于离子检测技术领域，涉及一种检测方法和系统，特别是涉及一种特定离子检测方法、系统、计算机可读存储介质及设备。

背景技术：

随着现代社会日新月异的发展，各种离子的检测在食品、农业、医疗等多个行业有着很大的需求。例如钙离子，因为钙离子的浓度对于苹果的贮存有着重要的影响，所以在苹果采摘后检测钙离子的浓度对于苹果行业有着特殊的价值。另外，在乳制品行业，对于牛奶钙含量的检测也有着广泛的需求。在医疗行业，对于钙离子的迅速有效的检测在针对肝肾功能差的患者的心脏手术中有着重要的意义。

现有的检测技术有钙离子选择性电极，电感耦合等离子体质谱等。钙离子选择性电极需要配合电解液使用，而且测量精度不高。电感耦合等离子质谱测量精度高，但是测量周期长。

因此，如何提供一种特定离子检测方法、系统、计算机可读存储介质及设备，以解决现有技术无法准确，快速检测出待测溶液中特定离子的浓度信息等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

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特定离子检测方法、系统、计算机可读存储介质及设备，用于解决现有技术无法准确，快速检测出待测溶液中特定离子的浓度信息的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种特定离子检测方法，应用于控制特定离子检测传感器的控制器，所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子；所述特定离子检测方法包括：输出针对所述控制器的充电指令；待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流；

输出针对所述控制器的放电指令；待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。

于本发明的一实施例中，所述特定离子检测传感器包括：特定离子选择电极、以及对电极；所述对电极与所述特定离子选择电极的极性相反；所述特定离子选择电极与所述对电极之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道；所述特定离子选择电极与待检测溶液接触的表面与贴敷有一特定离子选择性薄膜的一面相贴敷；所述特定离子选择性薄膜用于从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相同的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。

于本发明的一实施例中，所述充电指令和放电指令是以预设周期循环，且间隔地输出至所述控制器。

于本发明的一实施例中，所述根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息的步骤包括：对所述第一检测电流和所述第二检测电流分别做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值；取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值；根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。

于本发明的一实施例中，所述第一检测电流的幅值与所述特定离子检测传感器在充电过程中产生的离子电流的幅值相等；所述第二检测电流与所述特定离子检测器在放电过程中产生的离子电流的幅值相等。

于本发明的一实施例中，在获取到所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息之后，所述特定离子检测方法还包括：根据所述特定离子电量的平均值与待检测溶液中的浓度信息，绘制特定离子浓度信息与特定离子电量对应的曲线图。

本发明另一方面提供一种特定离子检测系统，应用于控制特定离子检测传感器的控制器，所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子；包括：指令输出模块，用于输出针对所述控制器的充电指令或放电指令；采集模块，用于在所述控制器对所述特定离子检测传感器充电过程后，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流，和在所述特定离子检测传感器放电过程后，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；处理模块，用于根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。

于本发明的一实施例中，所述指令输出模块以预设周期循环，且间隔地输出所述充电指令和放电指令至所述控制器。

于本发明的一实施例中，所述处理模块包括：第一计算单元，用于对所述所述第一检测电流和所述第二检测电流做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值；第二计算单元，用于取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值；第三计算单元，用于根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。

本发明又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所述特定离子检测方法。

本发明最后一方面提供一种设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行所述特定离子检测方法。

如上所述，本发明的特定离子检测方法、系统、计算机可读存储介质及设备，具有以下有益效果：

本发明所述的特定离子检测方法、系统、存储有所述特定离子检测方法的计算机可读存储介质及设备可以利用电化学的方法结合固态电极直接测量液态物质中各特定离子的浓度，数据准确稳定，测量范围大，测量精度高。

附图说明

图1显示为本发明的特定离子检测传感器于一实施例中的原理结构示意图。

图2a显示为本发明的特定离子检测方法于一实施例中的流程示意图。

图2b显示为本发明的特定离子检测方法中s26的流程示意图。

图3显示为本发明的所采集的第一检测电流与第二检测电流的示意图。

图4显示为本发明的特定离子检测系统于一实施例中的原理结构示意图。

元件标号说明

1特定离子检测传感器

11第一集电器

12第二集电器

13测量器

131特定离子选择电极

132对电极

4特定离子检测系统

41指令输出模块

42采集模块

43循环模块

44处理模块

s21～s26步骤

s261～s263步骤

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。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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。

实施例一

本实施例提供一种特定离子检测方法，应用于控制特定离子检测传感器的控制器，所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子；所述特定离子检测方法包括：

输出针对所述控制器的充电指令；

待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流；

输出针对所述控制器的放电指令；

待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；

根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。

以下将结合图示对本实施例所提供的特定离子检测方法进行详细描述。所述特定离子检测方法应用于控制特定离子检测传感器的控制器。所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子。用于接收所述检测指令，并根据该检测指令，吸附待检测溶液中特定离子。

请参阅图1，显示为特定离子检测传感器于一实施例中的原理结构示意图。如图1所示，所述特定离子检测传感器包括第一集电器11、第二集电器12及测量器13。

所述控制器用于在接收到所述充电指令后，对测量器施加于所述测量器13上持续一定时间长度的恒定电压(在本实施例中，该恒定电压的电压值在0.01v到1.2v之间，时间长度为1至100秒之间)。在本实施例中，所述控制器电性连接于设于所述测量单元中特定离子选择电极的第一集电器11、以及设于设于所述测量单元中所述对电极上的第二集电器12，以形成所述控制单元与测量器间的连接。

所述第一集电器11设置于特定离子选择电极131的外侧，所述第二集电器12设置于对电极132的外侧。

所述测量器13包括：特定离子选择电极131、以及对电极132；所述对电极132与所述特定离子选择电极131的极性相反。

所述特定离子选择电极131与所述对电极132之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道；所述特定离子选择电极131与待检测溶液接触的表面与贴敷有一特定离子选择性薄膜；所述特定离子选择性薄膜用于从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相同的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。

请参阅图2a，显示为特定离子检测方法于一实施例中的流程示意图。如图2a所示，所述特定离子检测方法具体包括以下几个步骤：

s21，输出针对所述控制器的充电指令。在本实施例中，所述充电指令发送至控制器后，控制器将0.2v的直流电压施加在所述第一集电器11和第二集电器12上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，产生离子电流，吸附的离子被储存在特定离子选择电极的双电层中，相应的在第一集电器11和第二集电器12之间产生电子转移，产生电子电流，即产生所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的充电电流的电流方向相反，并迅速衰减。

s22，待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的幅值与所述特定离子检测传感器在充电过程中产生的离子电流的幅值相等。

s23，输出针对所述控制器的放电指令。在本实施例中，所述放电指令发送至所述控制器后，控制器将0v的电压施加在所述第一集电器11和第二集电器12上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子从阴极上脱附，阴离子从阳极上脱附，产生离子电流，在第一集电器11和第二集电器12之间产生电子转移，产生电子电流，即产生所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的放电电流的电流方向相反，并迅速衰减。

s24，待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流与所述特定离子检测器在放电过程中产生的离子电流的幅值相等。

s25，以预设周期循环，且间隔地输出所述充电指令和放电指令至所述控制器，循环执行s21至s24。请参阅图3，显示为所采集第一检测电流与第二检测电流的示意图。如图3所示，所述第一检测电流为i1，所述第二检测电流为i2，横轴表示时间轴，纵轴为电流幅值，时间轴与第一检测电流的曲线所围成的阴影面积与时间轴与第二检测电流的曲线所围成的阴影面积相等，因为充放点的电荷量相同。

s26，根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。请参阅图2b，显示为s26的具体流程示意图。如图2b所示，所述s26具体包括以下几个步骤：

s261，对所述第一检测电流i1和所述第二检测电流i2分别做时间的积分(如公式所示)，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值。

∫idt＝q公式(1)

s262，取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值。

例如，|q1|＝|q2|＝|q3|＝|q4|；

s263，根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息用c表示。

例如，运用上述检测方法可以针对已知的一系列离子浓度测量其电量值，并制作出离子浓度相对于电量的标准曲线。对于离子浓度未知的溶液，则可将其测量得到的电量值带入该标准曲线，得到对应的离子浓度。

本实施例还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上述特定离子检测方法。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。

本实施例所述的特定离子检测方法及存储有所述特定离子检测方法的计算机可读存储介质可以利用电化学的方法结合固态电极直接测量液态物质中各特定离子的浓度，数据准确稳定，测量范围大，测量精度高。

实施例二

本实施例提供一种特定离子检测系统，包括：

指令输出模块，用于输出针对所述控制器的充电指令或放电指令；

采集模块，用于待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流，和待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；

处理模块，用于根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。

以下将结合图示对本实施例所提供的特定离子检测系统进行详细描述。需要说明的是，应理解以下检测系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。

请参阅图4，显示为特定离子检测系统于一实施例中的原理结构示意图。如图4所示，所述特定离子检测系统4包括指令输出模块41、采集模块42、循环模块43及处理模块44。

所述指令输出模块41用于输出针对所述控制器的充电指令。在本实施例中，所述充电指令发送至控制器后，控制器将0.2v的直流电压施加在所述第一集电器和第二集电器上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，产生离子电流，吸附的离子被储存在特定离子选择电极的双电层中，相应的在第一集电器和第二集电器之间产生所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的充电电流的电流方向相反，并迅速衰减。

与所述指令输出模块41耦合的采集模块42用于待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的幅值与所述特定离子检测传感器在充电过程中产生的离子电流的幅值相等。接着所述指令输出模块41再输出针对所述控制器的放电指令。在本实施例中，所述放电指令发送至所述控制器后，控制器将0v的电压施加在所述第一集电器和第二集电器上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子从阴极上脱附，阴离子从阳极上脱附，产生离子电流，在第一集电器和第二集电器之间产生所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的放电电流的电流方向相反，并迅速衰减。所述放电电流与所述特定离子检测传感器所产生的离子电流相等。

所述采集模块42待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流与所述特定离子检测器在放电过程中产生的离子电流的幅值相等。

与所述指令输出模块41和采集模块42耦合的循环模块43用于令所述指令输出模块41以预设周期循环，且间隔地输出所述充电指令和放电指令至所述控制器，并循环调用所述采集模块42。

与所述采集模块42和循环模块43耦合的处理模块44根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。

具体地，所述处理模块44包括第一计算单元441、第二计算单元442及第三计算单元443。

所述第一计算单元441用于对所述所述第一检测电流和所述第二检测电流做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值。

所述第二计算单元442用于取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值。

所述第三计算单元443用于根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。

实施例三

本实施例提供一种设备，包括：处理器、存储器、收发器、通信接口和系统总线；存储器和通信接口通过系统总线与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于和其他设备进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使x装置执行如实施例一所述特定离子检测方法的各个步骤。

上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(peripheralpomponentinterconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称eisa)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

综上所述，本发明所述的特定离子检测方法、系统、存储有所述特定离子检测方法的计算机可读存储介质及设备可以利用电化学的方法结合固态电极直接测量液态物质中各特定离子的浓度，数据准确稳定，测量范围大，测量精度高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

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。