基于图像传感器的组合催化分析软件的开发及应用

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组合化学是近二十年来发展起来的一种快速合成和筛选大量化合物的新方法。将组合化学概念引入催化研究领域,形成了一门新兴技术—组合催化学。组合催化学离不丌高通量反应器和检测系统。要获取大量的反应信息,就必须发展高通量检测技术。高通量检测技术是阻碍组合化学发展的瓶颈因素之一。在商业化的组合化学仪器应用了一些检测技术,但仍存在设备昂贵、检测速度慢、分析样品量有限等缺点,不能适合组合催化研究的需要。为了解决实验室创建的组合催化反应系统中数据信息量巨大、采集难度高的问题,本文设计了基于光学检测图像传感器的数据采集和快速分析软件,实现高通量组合催化系统中大批量样品浓度、温度等属性的自动分析。该软件具有光学图像采集、反应属性数据库存储、定性定量分析、数据显示及导出等功能。本文对光学成像检测软件系统的设计进行了描述,论述了此系统的各组成情况及各模块的相互关系,高通量反应系统各部分的组成,对软件的丌发进行了分析,通过对图像的采集、图像的分析、反应数据的存储、数据的显示等方面的软件设计,描述了软件的基本需求。整个软件主要在Visual Studio平台下实现,采用了C++语言进行丌发。同时在图像获取方面使用了VHPD1394库。软件的主要功能包括图像的采集、生成采集数据点模板,采集反应数据,存储数据。数据的管理使用微软的使用广泛、性能稳定的SQL Server数据库。每次实验的数据软件都会自动保存,并且可以方便的导入至Excel软件中进行图像的显示,结果的显示可以使用多种方式。系统的各个功能模块均经过测试,达到了预期的效果。利用图像分析技术应用在组合化学中,使高通量数据分析成为可能,并且实现了高通量的数据采集和数据的定量分析。使催化剂高通量筛选技术得以实现。图像分析技术为高通量筛选技术提供了技术的保障。本软件用在组合催化研究中,可以节约大量时间,实现了高通量的数据分析,对组合催化研究发挥了一定的作用。本文研究设计了组合催化分析软件能够对具有气体和液体参加的催化反应进行研究分析。本文论述了组合催化软件的设计和开发,并将此软件实际应用在三个不同的组合催化系统研究中:在基于荧光成像组合光催化中的应用、在高通量漫反射比色检测组合催化系统中的应用、在基于红外热成像组合催化中的应用。在这三个系统的应用中,都是先使用图象传感器对孔板反应器进行图像扫描,然后对扫描获得的图像进行数据分析,得到指定孔洞反应的参数情况。本软件通过在多种组合催化系统中的应用,证明了本软件效率高,运行稳定,结果准确。本软件将机器视觉检测技术、高通量反应技术、图像处理技术等多种技术相结合,为高通量反应的快速、灵敏检测提供了很好的解决方案。将通过高通量反应得到的评价结果与通过传统研究方法得到的结果相比较,两者结果基本一致。本软件界面友好、操作方便、经济合理,已在多种高通量组合反应检测系统中应用。本软件能够同时对2-100个有机、无机样品进行检测,在复合材料、颜料、涂料等快速筛选领域都有较好的应用价值。
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