微流控技术作为一种较新的技术,由于其集成化与微型化的特点,能够大大缩短检测时间,减少检测成本,在快速检测领域受到越来越多的关注与研究。微流控芯片中溶液成分浓度的检测一直是微流控技术的重点和难点之一,传统的检测方法需要内置电极、加高压或磁场等,由于微米至毫米量级的流道和反应池,给宏观检测器件的置入带来了困难,而光学、色谱等微型检测器尚处于研究中,因此难以将微流控快检仪微型化,给微流控的普及和推广带来了困难。随着计算机视觉技术的发展,在微流控芯片中采用图像处理的方法对溶液浓度成分进行检测,对微流控芯片没有任何破坏和改动,不会对溶液造成污染,仅需添加光学摄像头即可完成对溶液的检测,是一种新的研究思路。本文结合图像分析处理方法与微流控技术,定量分析基于生化显色反应原理的样品浓度快速检测方法,并开展了食品中亚硝酸盐的含量微流控芯片中快速检测的应用研究。具体内容如下:(1)首先以食品亚硝酸盐检测为应用背景,基于盐酸萘乙二胺法设计一种二级笔状的微流控芯片;对流体驱动方式进行考察,研究PMMA微流控芯片材料的激光加工方法与键合工艺;最后,制作用于亚硝酸盐检测的微流控芯片。(2)对亚硝酸盐检测系统进行了整体设计,为保证光照强度、摄像头的高度与角度、微流控芯片位置,将芯片检测系统设计为一个密封的暗箱,并对暗箱内部结构进行了详细的设计。(3)使用Sobel边缘检测方法进行了芯片流道边缘的检测,采用图像边缘投影法准确定位芯片边缘;根据背景区域的灰度值均值和标准方差动态确定前景图像二值化阈值,避免了采用固定阈值可能导致的不佳分割效果;最后,采用图像形态学运算消除孤立点以及细小线条,经带通滤波处理,提取显色区域并计算特征值,为实验验证垫定了基础。(4)根据设计的微流控芯片与搭建的图像采集系统,进行了芯片中的亚硝酸盐实验研究。实验结果表明:在15～30℃范围内,温度对最终结果的影响不大;芯片厚度为2mm时:最佳初级、显色反应时间分别为210s和150s,检测时间约为10min;线形范围在0.5～10mg/L之间,检出限为0.8mg/L;加标回收率为94.1%～108.0%;样品消耗量与试剂消耗量分别为分光光度法的1/4与1/3,是比色卡法的1/30与1/24。本文搭建的平台以及方法成本低,检测时间短,重复性好,可以满足亚硝酸盐的现场快速检测需求。图[37]表[16]参[71]。