研究目的
开发一种全光学pH传感器系统，通过强度比率荧光信号实现快速可靠的pH测定，从而在生物制药过程监测和一次性生物生产等特定应用中与基于电极的pH计竞争。
研究成果
该光学pH传感器系统在精度（0.03 pH单位）、响应时间（t90 < 90秒）和稳定性（无显著漂移）方面表现出与商用pH电极相当的性能。适用于生物制药监测等领域，标志着光学传感技术的重大进步。
研究不足
操作pH范围限制在4.6-7.6之间，比商用pH电极（pH 0-14）更窄。响应时间略慢于某些电极（t90可达88秒）。该传感器可能存在与电极相当的轻微漂移，若需更广范围则需加入额外染料。
1：实验设计与方法选择：
该传感器系统包含固定在不同基质（pH响应染料采用ORMOSIL，参比染料采用聚苯乙烯）上的聚碳酸酯基底，其中含有pH响应型三棱烯染料和参比用并四苯染料。通过比率荧光信号降低硬件波动影响。
2：样本选择与数据来源：
在多种缓冲溶液（如柠檬酸盐、磷酸盐、邻苯二甲酸盐、HEPES）中测试传感器性能以评估pH响应。
3：实验设备与材料清单：
包括用于激发的蓝绿色LED（505 nm）、用于检测的光纤光谱仪、带滤光片（550 nm短通和560 nm长通）的光纤、控制硬件的过程控制?？椋≒CB），以及特定染料（DAOTA和TDI）。
4：实验流程与操作步骤：
通过半毛细作用沉积溶胶-凝胶材料至微结构化聚碳酸酯基底，经固化与冲洗制备光学传感器。硬件设置采用光纤传输光并收集荧光光谱，进行时间响应、校准、精度及稳定性测试。
5：数据分析方法：
根据特定波长（pH染料585 nm，参比染料667 nm）的荧光强度计算比率信号，利用校准曲线和评估函数确定pH值及精度。
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获取完整内容-
LED
505 nm
Excitation light source for the dyes
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Fiber Spectrometer
Detection and analysis of fluorescence spectra
-
Optical Fiber
400 μm
Transmission of excitation light and collection of emission light
-
Filter
550 nm short-pass
Filtering excitation light
-
Filter
560 nm long-pass
Filtering emission light
-
Process Control Block
PCB
Control of light source and spectrometer, data output
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