超低范围亚硫酸盐测量的制作方法

1.本技术总体上涉及测量含水或液体样品中的亚硫酸根离子，并且更特别地，涉及低浓度的亚硫酸根离子的测量。


背景技术：

2.在许多行业如制药和其他制造领域中，确保水质至关重要。此外，确保水质对于依赖水生存的人类、动物和植物的健康和福祉至关重要。典型地被测量的一种元素是亚硫酸盐。水中过多的亚硫酸盐可能对人类或动物有害，它可以引起水具有不好味道或气味增加，并且它可以导致更高的成本。因此，检测水或其他液体溶液中亚硫酸盐的存在和浓度是至关重要的。


技术实现要素：

3.综上所述，一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的亚硫酸盐的方法，其包括：制备半花菁(hemicyanine)指示剂；将半花菁指示剂引入到含有一定量的亚硫酸盐的溶液中，其中所述半花菁指示剂与亚硫酸盐反应并且引起溶液的荧光的变化；和通过测量荧光的强度来测量溶液中的亚硫酸盐的量。
4.另一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的亚硫酸盐的测量装置，其包括：处理器；和存储指令的存储设备，所述指令能够由所述处理器执行以：制备半花菁指示剂；将半花菁指示剂引入到含有一定量的亚硫酸盐的溶液中，其中所述半花菁指示剂与亚硫酸盐反应并且引起溶液的荧光的变化；和通过测量荧光的强度来测量溶液中的亚硫酸盐的量。
5.另一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的亚硫酸盐的方法，其包括：制备半花菁指示剂，其中所述半花菁指示剂包含亚胺(iminium)阳离子和磺酸根阴离子；将半花菁指示剂引入到含有一定量的亚硫酸盐的溶液中，其中所述半花菁指示剂与亚硫酸盐反应并且引起溶液的荧光的变化，其中所述荧光的变化基于亚硫酸盐与半花菁指示剂的α，β
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不饱和亚胺基团的反应；和通过测量荧光的强度来测量溶液中的亚硫酸盐的量，其中荧光强度与溶液中的亚硫酸盐的浓度相关联。
6.前述内容是概述并因此可以包含细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员要理解的是，该概述仅是示例性的，而不意图以任何方式成为限制性的。
7.参考以下结合附图的描述，以便更好地理解实施方案以及其他和进一步的特征及其优点。本发明的范围将在随附的权利要求书中指出。
附图说明
8.图1示出了计算机电路系统的一个示例。
9.图2示出了一种示例性亚硫酸盐测量系统的流程图。
10.图3示出了一种用于检测亚硫酸盐的示例性半花菁指示剂的合成方案。
11.图4示出了一种用于检测亚硫酸盐的半花菁指示剂的化学方程式。
12.图5示出了一种使用半花菁指示剂的示例性荧光强度测量。
具体实施方式
13.将容易理解的是，如本文中的附图中总体上描述和示出的实施方案的部件可以以除了所描述的示例性实施方案之外的各种不同的配置进行布置和设计。因此，如附图所示，对示例性实施方案的以下更详细的描述并不意图限制所要求保护的实施方案的范围，而仅代表示例性实施方案。
14.在整个说明书中，对“一个实施方案(one embodiment)”或“一个实施方案(an embodiment)”(等)的提及意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书中各处出现的短语“在一个实施方案中(in one embodiment)”或“在实施方案中(in an embodiment)”等不一定都指同一个实施方案。
15.此外，在一个或多个实施方案中，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供了大量具体细节以给出对实施方案的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节的一个或多个的情况下，或者利用其他方法、组分、材料等来实践多个实施一个或多个。在其他情况下，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作。以下描述仅意图通过示例的方式，并且简单地举例说明了某些示例性实施方案。
16.水中亚硫酸盐测量的常规方法可能有一些局限性。例如，亚硫酸盐测量可以用于确定水的质量。高浓度的亚硫酸盐可能对动物、人类和/或植物是有害的。因此，作为另一个实例，用户或实体可能希望水体中的亚硫酸盐低于特定阈值，因此，用户可以测量亚硫酸盐以确定亚硫酸盐的量是否低于该阈值。
17.用于水中亚硫酸盐测量的标准是碘量滴定。碘滴定法可以检测在0
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500百万分率(ppm)范围内的亚硫酸盐。另一种亚硫酸盐检测方法可以是hpt 430方法(可从欧洲的hach company获得)，其亚硫酸盐检测范围可以在0.1
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5ppm的范围内。然而，这些方法无法检测在超低范围(ulr)内的亚硫酸盐。ulr范围可以根据十亿分率(ppb)来衡量。
18.用于测量亚硫酸盐的其他方法可以用于检测低亚硫酸盐浓度。然而，这些方法也有局限性。例如，可以使用乙酰丙酸酯方法。虽然可以达到大约200ppb的检测水平，但是乙酰丙酸酯方法需要共溶剂。共溶剂可以是dmso(dmso＝二甲亚砜)，这对于一些应用可能不是优选的。此外，乙酰丙酸酯可能存在水解的问题。亚硫酸盐检测方法的另一个实例可以是α，β
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不饱和羰基与相关探针的使用。而且虽然检测水平可能为大约10ppb，但是助溶剂如dmf(dmf＝n，n
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二甲基甲酰胺)可能是必需的，这并不适合所有应用。因此，目前使用碘量滴定、hpt 430方法和其他提到的方法来进行亚硫酸盐测量的方法、系统和试剂盒受限制，因为它们无法在不使用有机助溶剂的情况下检测在ppb范围内的亚硫酸盐。再者，如果使用额外的试剂，如溶剂，则需要额外的步骤和/或有毒且昂贵的化学品。
19.因此，一个实施方案提供了一种用于测量处于超低范围(ulr)浓度的亚硫酸盐的系统和方法。在一个实施方案中，所述方法可以不使用传统碘量滴定和hpt 430方法。在一个实施方案中，所述方法可以检测在大约0
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800十亿分率(ppb)的浓度范围内的亚硫酸盐。在一个实施方案中，所述方法可以使用荧光法。用于给出荧光信号的指示剂可以是半花菁指示剂。在一个实施方案中，荧光可以与亚硫酸盐的ulr检测相关联。半花菁指示剂可以包
含阳离子和阴离子。阳离子可以是亚胺。阴离子可以是磺酸根。在一个实施方案中，荧光强度可以与溶液中亚硫酸盐的浓度或量相关联。
20.通过参考附图将最好地理解所示出的示例性实施方案。以下描述仅旨在通过示例的方式，并且仅示出了某些示例性实施方案。
21.尽管关于用于根据本文描述的多个不同实施方案中的任何一个的亚硫酸盐测量的仪器，可以在信息处理设备中使用各种其他的电路、电路系统或部件，但是在图1中示出了示例。设备电路系统100可以包括在例如特定计算平台(例如移动计算、桌面计算等)的芯片设计方案上的测量系统。软件和一个或多个处理器被组合在单个芯片101中。处理器包括如本领域中众所周知的内部算术单元、寄存器、高速缓冲存储器、总线、i/o端口等。虽然内部总线等取决于不同的供应商，但是基本上所有外围设备(102)都可以附接到单个芯片101。电路系统100将处理器、存储器控制和i/o控制器集线器全部组合到单个芯片101中。而且，这种类型的系统100典型地不使用sata或pci或lpc。例如，常见的接口包括sdio和i2c。
22.存在电源管理芯片103，例如电池管理单元bmu，其管理例如经由可再充电电池104供应的功率，该可再充电电池可以通过与电源(未示出)的连接进行充电。在至少一种设计中，单个芯片(诸如101)用于供应类似bios的功能和dram存储。
23.系统100典型地包括wwan收发器105和wlan收发器106中的一者或多者，以用于连接到各种网络，诸如电信网络和无线互联网设备，例如接入点。另外，通常包括设备102，例如发射和接收天线、振荡器、pll等。系统100包括用于数据输入和显示/渲染的输入/输出设备107(例如定位成远离用户易于访问的单波束系统的计算位置)。系统100典型地还包括各种存储设备，例如闪速存储器108和sdram 109。
24.从前述内容可以理解，一个或多个系统或设备的电子部件可以包括但不限于至少一个处理单元、存储器以及与包括用于处理单元的存储器在内的各种部件联接的通信总线或通信装置。系统或设备可以包括或可以访问各种设备可读介质。系统存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器诸如只读存储器(rom)和/或随机存取存储器(ram)形式的设备可读存储介质。作为示例而非限制，系统存储器还可以包括操作系统、应用程序、其他程序模块和程序数据。所公开的系统可以在实施方案中用于执行含水样品的亚硫酸盐的测量。
25.参考图2，示出了一种用于检测溶液中的亚硫酸盐的示例性系统和方法。在一个实施方案中，可以制备半花菁指示剂，可以将半花菁指示剂引入到含亚硫酸盐的溶液中。在一个实施方案中，半花菁指示剂可以包含阳离子和阴离子。阳离子可以是亚胺。阴离子可以是磺酸根。在一个实施方案中，在存在亚硫酸盐的情况下，半花菁指示剂可以引起半花菁指示剂的荧光强度的变化。荧光强度的变化可以与溶液中的亚硫酸盐的浓度相关联。半花菁指示剂可以是水溶性的。备选地或另外地，半花菁指示剂可以在另一种溶剂中是可溶的。
26.在201处，在一个实施方案中，可以制备半花菁指示剂。在一个实施方案中，半花菁指示剂可以包含阳离子和阴离子。阳离子可以是亚胺。阴离子可以是磺酸根。参考图3，示出了半花菁指示剂的一种示例性反应。在一个实施方案中，可以反应可以在溶剂的存在下进行。溶剂可以是乙醇。在一个实施方案中，半花菁指示剂的合成反应可以包括哌啶。合成反应可以是回流反应。合成反应可能需要热和/或使用冷凝容器。在一个实施方案中，半花菁指示剂可以检测在大约0
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800ppb的超低范围内的亚硫酸盐。在一个实施方案中，溶液可
以几乎是水而没有任何有机共溶剂。
27.在202处，在一个实施方案中，可以将半花菁指示剂引入溶液中。溶液可以含有亚硫酸盐。溶液可以是含水样品，该含水样品包括来自天然水体、储水箱、处理水箱、管道等的样品。溶液可以是连续流、静置量的液体或其任何组合。在一个实施方案中，可以将溶液引入到半花菁指示剂中，例如测量设备的测试腔室中。将溶液引入到测量设备中可以包括由用户手动地或使用机械手段例如重力流、泵、压力、流体流等将溶液放置或引入到测试腔室中。例如，可以使用泵将用于亚硫酸盐测试的水样品引入测量腔室或测试腔室。在一个实施方案中，阀等可以控制溶液进入或离开一个或多个腔室(如果存在的话)的流入和流出。
28.参考图4，半花菁指示剂的荧光强度的变化可以在存在亚硫酸盐的情况下发生。例如，在不存在亚硫酸盐的情况下，半花菁指示剂处于非荧光状态。非荧光状态可以基于半花菁指示剂的分子内电荷转移。作为另一个实例，在存在亚硫酸盐的情况下，半花菁指示剂可以处于荧光状态。荧光状态可以基于亚硫酸盐与半花菁指示剂的α，β
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不饱和亚胺基团的反应。亚硫酸盐的溶液中的半花菁指示剂可以具有与溶液中的亚硫酸盐的量相关联的荧光强度。例如，在溶液中，半花菁指示剂的某一部分可以是荧光的，而半花菁指示剂的另一部分可以是非荧光的。
29.附加地或备选地，测量设备可以存在于或被引入到一定量的溶液中。然后将测量设备暴露于可以执行测量的一定量的溶液中。系统可以是流通式系统，其中溶液和/或试剂被自动地混合和测量。一旦样品与测量系统接触，该系统就可以测量样品的亚硫酸盐，如在本文中进一步详细讨论的。在一个实施方案中，测量设备可以包括可以在其中执行一个或多个方法步骤的一个或多个腔室。
30.在一个实施方案中，可以维持溶液的ph。例如，可以将ph调节或滴定至约7.5的ph。半花菁指示剂可以为该指示剂的大约350μl水饱和溶液。在一个实施方案中，可以添加缓冲液。缓冲液可以在75mm的浓度。盐水可以以0
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25mm的浓度范围添加。在一个实施方案中，可以调节半花菁指示剂与亚硫酸盐的反应时间。反应时间可以基于反应温度进行调节。例如，反应时间可以为在25摄氏度下大约4分钟。作为另一个实例，反应时间可以在20摄氏度下为10分钟。检测亚硫酸盐的大致范围为0
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800ppb。
31.在203处，在一个实施方案中，所述系统和方法可以确定亚硫酸盐浓度是否可以被确定。在一个实施方案中，含水溶液中的亚硫酸盐的存在可以引起半花菁指示剂的波长的偏移。对于半花菁指示剂的这种荧光强度的偏移和剂量响应曲线的实例可以在图5中示出。因此，含亚硫酸盐的溶液的荧光强度可以与该含水溶液中的亚硫酸盐的浓度相关联。可以对于一系列亚硫酸盐浓度、对于不同的半花菁指示剂、对可能影响吸收或荧光值的任何不同条件(例如，温度、样品含量、浊度、粘度、测量设备、含水样品腔室等)等等产生荧光曲线。
32.附加地或备选地，亚硫酸盐浓度测量可以以由用户设置的周期间隔或设备中的预编程频率进行。通过设备进行的亚硫酸盐的测量可以获得实时数据，并且几乎没有人参与测量过程。可能需要以未指定的时间间隔来清洁荧光室。可以将编程的校准曲线输入到设备中。
33.腔室、容器、池、腔室等可以含有含水样品、至少一种半花菁指示剂和相关试剂如缓冲液、试剂、盐水等。设备可以包含一个或多个试剂瓶，该一个或多个试剂瓶包含必要的试剂。在一个或多个瓶子中包含的试剂可以被泵馈送或重力馈送。可以对试剂的流量进行
计量，以确保将合适的量输送到测量池。含水样品可以通过压力入口、容器等馈送。含水样品可以通过泵馈送或重力馈送被引入测量腔室。采样设备可以与含水流串联或并联。该设备可以具有用以确保含水样品、半花菁指示剂和相关试剂的合适混合的系统。
34.荧光强度或亚硫酸盐浓度可以是在设备上以显示、打印、存储、音频、触觉反馈等形式的输出。备选地或附加地，输出可以通过有线、无线、光纤、近场通信等被发送到另一设备。一个实施方案可以使用警报来警告测量结果或浓度在可接受水平之外。一个实施方案可以使用系统来切断水输出或使水从具有不可接受水平的分析物的源分流。例如，分析物测量设备可以使用联接到电致动阀等的继电器等。
35.在205处，在一个实施方案中，如果不能确定亚硫酸盐的浓度，则所述系统可以继续测量亚硫酸盐。另外地或备选地，该系统可以输出警报、记录事件等。
36.如果可以确定亚硫酸盐的浓度，则所述系统可以在204处提供亚硫酸盐浓度的测量值。系统可以连接到通讯网络。系统可以提醒用户或网络。无论是否确定了亚硫酸盐测量结果，都可以出现此警报。警报可以是音频、视觉、数据的形式，将数据存储到存储设备，通过连接或无线系统发送输出，打印该输出等。系统可以记录诸如测量位置、校正动作、地理位置、时间、日期、测量周期数等的信息。警报或日志可以是自动化的，这意味着系统可以自动输出是否需要更正。系统还可以具有相关联的警报、限制或预定阈值。例如，如果亚硫酸盐浓度达到阈值。警报或日志可以被实时分析、存储以备后用，或者上述处理(被实时分析和存储以备后用)的任何组合。
37.因此，本文描述的多个实施方案代表对常规亚硫酸盐测量技术的技术改进。使用如本文所描述的技术，一个实施方案可以使用半花菁指示剂来测量溶液中的亚硫酸盐。这与具有以上提及的局限性的传统技术形成对比。这样的技术提供了一种更快且更准确的用于测量含水溶液或液体溶液中的亚硫酸盐的方法。
38.本领域技术人员要理解的是，各个方面可以体现为系统、方法或设备程序产品。因此，各方面可以采取完全硬件实施方案或包括软件的实施方案的形式，这些软件在本文中通常都可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取在一个或多个设备可读介质中体现的设备程序产品的形式，一个或多个设备可读介质具有与其一起体现的设备可读程序代码。
39.应该注意的是，本文所述的各种功能可以使用存储在设备可读存储介质诸如非信号存储设备上的指令来实施，其中，由处理器执行指令。在本文件的上下文中，存储设备不是信号，并且“非暂时性”包括除信号介质以外的所有介质。
40.用于执行操作的程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合来编写。程序代码可以完全在单个设备上执行，部分地在单个设备上作为独立软件包执行，部分地在单个设备上并且部分地在另一设备上执行，或者完全在另一设备上执行。在一些情况下，设备可以通过任何类型的连接或包括局域网(lan)或广域网(wan)在内的任何类型的网络进行连接，或者连接可以通过其他设备(例如通过使用互联网服务提供商的互联网)、通过无线连接例如近场通信或通过硬线连接(诸如通过usb连接)进行。
41.在本文中参考附图描述示例性实施方案，这些附图示出了根据各种示例性实施方案的示例方法、设备和产品。要理解的是，动作和功能可以至少部分地由程序指令来实施。可以将这些程序指令提供给设备(例如手持式测量设备)的处理器，或其他可编程数据处理
设备，以产生机器，使得经由设备的处理器执行的指令实施指定的功能/动作。
42.注意，本文提供的值应解释为包括通过使用术语“约”指示的等效值。等效值对于本领域普通技术人员将是明显的，但是至少包括通过对最后一个有效数字进行常规四舍五入而获得的值。
43.本公开内容虽然已经出于说明和描述的目的被呈现，但是并不旨在是穷举的或限制性的。对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变型将是明显的。示例性实施方案被选择和描述以便解释原理和实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实施方案的公开内容，这些修改适合于预期的特定用途。
44.因此，尽管本文已经参考附图描述了示例性实施方案，但是要理解，该描述不是限制性的，并且在不脱离本发明的范围或精神的情况下，本领域的技术人员可以在其中进行各种其他改变和修改。