智能移动设备在电化学检测分析中的应用

包宇，王伟，关怡然，王昭，牛利

(中国科学院长春应用化学研究所现代分析技术工程实验室，吉林长春 130022)

智能移动设备在电化学检测分析中的应用

包宇，王伟，关怡然，王昭，牛利*

(中国科学院长春应用化学研究所现代分析技术工程实验室，吉林长春 130022)

智能移动设备近年来发展迅速，市场占有率急剧增长。面向不同研究领域，与多种传感技术相结合的移动检测系统常见诸报道。该文综述了智能移动设备硬件和软件的迅速发展，以及为了满足日益增长的移动分析检测需求所开发的基于智能移动设备的分析检测方法，特别是智能移动设备在电化学检测分析中的应用。

智能移动设备；智能手机；电化学检测

0 引言

分析检测是人们认识世界的重要手段，能否及时、快速地获取被测对象的信息，对经济和社会发展至关重要。随着科学技术的进步，用于移动检测的方法和设备都取得了长足的进步。通过内置的传感器可直接检测不同的物理量，如三轴加速度计、三轴磁强计、气压计和光传感器等等，还可以通过无线界面（如蓝牙、WiFi和近场通讯）与其它设备（无线传感器节点、数据采集板卡等）进行通信。基于这些先进的技术，使得智能移动设备正在成为移动检测系统的一个重要组成部分。智能移动设备的市场也正在连续不断地扩展，预计到2016年，智能移动设备总量将超过20亿，占所有移动设备数量的76%［1］。

与此相关的传感应用也在不断向着多样化发展，从局域传感应用到全球传感（借助互联网）网络［2］。目前，有很多研究者致力于将智能移动设备作为传感装置的探索，将其应用于不同的分析检测领域。已经有一些商业化分析应用产品研制成功，并投入市场。例如Runtastic公司的心率检测应用，通过智能手机上的摄像头采集皮肤颜色变化来监测人的心率［3］；华盛顿大学医学中心开发了一款iPhone应用程序，可以运用呼吸的音频算法来测量肺活量［4］；在iOS设备底部连接便携式的酒精传感器件，可以准确地检测呼出气体中的酒精含量［5］；根据反射式光学技术检测手指的血容量随着心脏功能的变化，可以获得用户心率、血液氧含量和呼吸频率等方面的信息［6］。手机等移动设备也可作为光学显微镜使用［7］。其它方面的应用，例如紫外线强度测试仪［8］、皮肤含水量测试仪［9］、空气监测仪［10］、超声波成像系统［11］、智能家用血压计［12］等也有了广泛的研究探索和应用。另外，一些基于光学和电学的智能移动设备分析应用基础探索也正在广泛地进行。

1 智能移动设备发展迅速

近年来，智能手机、平板电脑等智能移动设备发展迅速。截至到2013年底，全球智能手机拥有量已超过14亿，正在使用中的平板电脑也已超过2．8亿台，分别达到了全球人口的22%和6%［13］。而在2009年，这一数字分别是2．6亿和不足1千万台。早在2010年第四季度，全球智能手机和平板电脑的出货量就已经超越个人电脑。2013年第二季度，全球智能手机和平板电脑的保有量已超过个人电脑，成为人们使用最多的电子设备之一。在2013年，中国智能手机用户数量也已达到3．54亿，超越美国成为世界上智能手机用户最多的国家［14］。

在这些智能设备中，作为运算核心的嵌入式应用处理器主频已经超过了1GHz，核芯数量也由单核发展到双核和四核，甚至八核。这些嵌入式应用处理器通常具有自动调节执行频率的功能，以避免电量消耗过快。大存储空间也已成为当前智能设备的标准配置，它们通常具有1GB或更多的程序运行空间，例如4GB以上的程序存储空间。大部分设备还支持通过外置存储卡的方式扩展存储空间。这些设备都具有多色彩（26万色以上）和大尺寸的（4英寸以上，分辨率超过QVGA）显示屏幕，以及完整的音频输出功能。

当前的智能移动设备，通常具有多种无线网络通信功能，例如第三代或第四代的数字通信技术（3G或4G）、无线局域网（W iFi）、蓝牙（Bluetooth）、近场通讯（NFC）等。有线数据接口则包括USB、HDMI、音频接口等。这些无线或有线的通信方式使得智能设备可以通过多种方式与外围设备或网络中的其他主机进行数据交换。其中的USB接口和音频接口不仅可以作为数据通信接口，更可以同时为外围设备提供电力供应［15］。

越来越多的传感器被集成到现代智能设备中，从早期的GPS接收器、FM接收器、照相机等，到重力传感器、陀螺仪、加速度传感器、气压传感高度计、温度湿度传感器、指纹传感器、前置摄像头、环境光传感器、红外接近传感器、降噪麦克风等。以三星公司出产的Galaxy S4智能手机为例，如图1所示：在机身内放置了1300万像素的主相机、200万像素的前置相机、环境光强度传感器、距离传感器、红外线传感器、加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪、气压传感器、温度湿度传感器、主麦克风、背景噪声麦克风等。上述各种传感器都对第三方应用开放。

图1 三星Galaxy S4智能手机硬件构成［16］Fig．1 Hardware description of SansungGalaxy S4

操作系统是现代智能设备的重要组成部分，它一方面实现硬件的管理和驱动，另一方面要为应用软件提供运行环境以及文件管理、内存管理、电源管理等服务，同时还要为应用软件开发者提供友好的开发环境。2013年智能设备操作系统的市场占有率情况如图2所示，三大操作系统Android、iOS、Windows（包括Windows Phone、WindowsRT）占据了智能手机96%和平板电脑几乎100%的市场份额。Android系统因其具有开源、免费的特点，市场份额最高。iOS紧随其后，Windows由于在移动市场起步较晚，份额较小，但增长速度却是三大系统中最快的。这三种操作系统都提供了完整的应用软件开发环境，使得开发者可以在其基础之上快速地进行应用开发。

强大的运算能力、大量的存储空间、远近兼备的数据通信功能、多种传感器的集成，完整的软件开发环境以及持久的电力供应和便携的特性，使得智能移动设备已经超越个人电脑，成为新一代个人数据中心。近年来，越来越多的研究者将传统的分析检测技术与智能移动设备相结合，设计开发出多种多样的移动分析检测方法。

图2 智能移动设备操作系统市场占有率［17］，（A）智能手机（B）平板电脑Fig．2 Market share of different operating systems：Smartphone（A）and Tablet（B）

2 增长中的移动分析检测需求

移动分析检测在当今社会愈来愈融入人们的生活，大到电磁信号远程监控及地震预报［18］，小到水质中K+［19］、NH4+［20］的检测及抗体［21］、过敏原［22］、蛋白［23］及其它与健康有关的检测［24～25］，移动分析检测都发挥着重要的作用。随着被测样品的多样化和对在线快速检测—即检测结果时效性的要求，与传统意义上将样品带回实验室，采用大型精密仪器进行分析检测的方式不同，新的移动分析检测技术是在被测样品现场进行实时检测。这种需求随着人们对粮食、水质、环境、保健和国土安全关注程度的增长而日渐扩大。如图3所示：以智能移动设备作为核心的移动检测系统已经广泛应用于诸如运动、城市环境、教育、现场测量、科学实验、安全、医药、食品等多种测量领域。

依照其实现方式的不同，可将基于智能移动设备的分析检测方法分为三类：一是以智能移动设备内置的传感器为基础，配合相关的应用，直接对一些物理量或人体特征进行检测，例如光强、气压、温度、心率等［3，26～27］；二是以智能移动设备内置的传感器为基础，配合相关的检测附件，如光学镜头［5］、外部光源［21］、流通体系［23］等，再加上相关的应用软件和数据处理算法，对被测对象进行检测，如便携式的荧光显微镜［24］、紫外光强度检测［8］、皮肤含水量检测［9］等；第三种是采用独立的外部便携式检测设备，两者之间通过有线或者无线的通信方式传递数据，或将智能移动设备内置的传感器与外部传感器相结合，实现更加复杂的检测功能［20］。无论是采取哪种方式，新型的、高效的微型化传感器件都是移动分析检测设备的重要组成部分。近年来，研究者们在传感器的微型化、移动化方面开展了大量的研究。

图3 智能手机测量系统的不同应用领域［28］Fig．3 App lication of smart phone sasmea surement systems

3 智能移动设备与多种传感器的结合

通常情况下，一个移动检测系统由4部分组成：（i）转换器（将能量由一种形式转换成另一种形式）；（ii）信号处理装置（将转换器的输出转换成一种适于处理的形式）；（iii）模数转换器（将电模拟信号转换成数字信号）；（iv）数字接口（将测量值传输至应用处理器）［29］。同时，还需要特定的应用软件，来实现对传感器测试参数的设定、数据采集过程的控制以及数据的转换、过滤和存储等功能。更进一步的是通过智能移动设备的无线网络连接，构建出由传感元件——智能移动设备——中央服务器所构成的分布式传感网络。每一个智能移动设备都作为网络中的一个节点，与中央服务器保持通信，实时地传输检测数据并接受来自服务器的控制参数信息。

Daponte等［28］按照传感的物理原理，将智能移动设备传感器分为光学传感器［23～24，30］（目前应用最广泛）、热传感器、声学传感器、磁传感器和机械传感器。除此之外，还有一类非常重要的电化学传感器。

Chen等［31］报道了一种可以检测室内和室外环境中有毒排放物的可佩戴式传感器。这种传感器是利用音叉的共振频率来实时监测不同环境中的挥发性有机化合物（VOC）浓度，并且每三分钟给出一组环境毒物的数据。检测单元由三个单独的部分组成，如图4所示，分别是样品采集和调节单元、传感器阵列单元和检测电路单元。样品采集和调节单元是在取样和净化之间循环的，每个循环给出一个数据。传感器阵列是由微加工的音叉组成的，这种设计可以使之能通过电路板上的管脚很容易进行撤换、变化或调节。音叉的表面修饰了一层基于分子印迹聚合物的高比表面传感材料，该材料对总烃（芳香族化合物、烷烃及衍生物和氯化的烷烃及衍生物）具有高的选择性。检测电路是基于一个优化的高分辨频率计数器（噪音低于0．2mHz的），将高比表面材料与低噪音计数器两者结合可以大大提高传感器的灵敏度，检测限可达μL/m3量级。该传感器对芳香族化合物、烷烃及衍生物和氯化烷烃及衍生物具有高特异性和灵敏度，检测分辨率低至4μL/m3，检测范围在4μL/m3到1 000μL/L之间。在不同的环境条件下，用气相色谱和质谱比对该传感器的性能，如图5所示，其总体准确度高于81%。

Gallegos等［32］用智能手机的相机作为光谱仪，报道了一种免标记的光子晶体生物传感器。他们设计并搭建了一个特制的支架，将智能手机的相机、光子晶体和其它一系列光学部件的光学界面对齐，可以用于准确和重复地检测光子晶体传感器共振波长的移动。外部的宽带光通过一个小孔入射，然后依次通过透镜和偏振器，得到平行的偏振光，再入射到光子晶体生物传感器上，得到窄波长的共振反射光，最后通过柱面透镜来增加光强，用智能手机的相机进行数据采集检测分析，如图6所示。用一个定制的应用软件将相机所采集的图像转换成光子晶体在可见波长范围的透射光谱。通过曲线拟合来进行分析，可得到0．009 nm的光子晶体振动波长准确度。该检测系统被成功地用于检测固定化的蛋白质单分子层，以及选择性地检测与功能化光子晶体成键的不同浓度的抗体。

图4 佩戴式挥发性有机化学物传感器。（A）传感器的组成和图片，图中女士佩戴了一个离呼吸区域较近的传感器，并将手机作为使用界面；（B）手机上的用户界面，显示了从监控检测电路获得的数据；（C）传感器在1 Hz分辨率时的响应［31］Fig．4 Wearable VOCsensor．（A）Sensor components，and pictures．Itshowsa person wearing the detection unit near the breathing zone while holding thephone that actsasuser interface，as wellasa view of both VOCsensor components．（B）User interface on the phone，disp laying the data received from themonitor．（C）Robustness test：the plotshows thesensor response（at1－Hz data resolution）during x－，y－，and z－acceleration eventsd etected with an accele rometerat tached to the VOC sensor［31］

4 智能移动设备在电化学分析中的应用

电化学分析方法具有检测灵敏度高、选择性好、设备简单、操作方便和应用范围广等优点，并且许多方法便于自动化，可用于连续、自动及遥控测量，在生产、科研和医药卫生等各个领域有着广泛的应用。基于电化学传感器的移动检测系统的诸多优点，可以将其应用于气体监测［31］、小分子检测分析［1］和离子检测分析［20］等应用领域。

电化学传感器在工作时，通常需要持续的外部电源供应。智能移动设备大多具有可多次使用的锂聚合物电池，可以通过耳机通讯接口和Micro－USB数据接口（iOS设备为其独有的复合接口）来为外部传感器提供电源。

Kuo等［15］对通过智能设备耳机接口进行供电和数据通信的可行性进行了研究，他们利用耳机接口的一个声道输出固定频率（22 kHz）的正弦波形，通过外部电路进行交流－直流转换和稳压、滤波等，得到稳定的直流电源供应，其功率最大可达7．4mW，此时的供电效率为47%。双向的数据通信则利用耳机接口的另一个声道和麦克风通道，实现了8．82 kbps的双向通信速率。

图5 VOC传感器的校准和确认。使用选择离子流管质谱（SIFT－MS）和空气质量部门（AQDX）作为标准来校准和传感器认证。（A）使用二甲苯样品，在实验室内将研制的VOC传感器与SIFT－MS进行对比，两者的测试结果有很好的相关性，斜率是1．05，仅3%的误差；（B）在室外环境中，用AQDX对VOC传感器进行认证，从图中能看到分别用VOC传感器和AQDX测得的3个样品中总烃含量，检测结果基本一致；（C）在室内环境中，用SIFT－MS来确认VOC传感器，图中是分别用VOC传感器和SIFT－MS测得的室内不同区域的总烃含量，检测结果也基本一致［31］Fig．5 Calibration and validation of the VOC sensor．The sensorwas calibrated and validated using the SIFT－MS and AQDX asstandards forcomparison．（A）Intra－laboratory sensor calibrationand validationwith SIFT－MS，using artificialsamplesofxylenes（n=3）．The VOCsensor showsgood correlationwith the SIFT－MS，with a slopeof1．05，error of3%at95%CI．（B）VOC sensor validationwith AQDX for outdoor environments．Comparative plotof total hydrocarbon readings from the ASUVOCsensorversus the results from ADQX．Thenumberof timeseach sample wasanalyzed isshown in theplot．These testssampled outdoor locationsand show results thatare in agreement．（C）VOC sensor validation with SIFT－MS for indoor environments．Comparativep lotof totalhydrocarbon readings from the ASUVOCsensorversus the results from SIFT－MSin samples taken from variousindoor testing locations

图6 （A）智能手机支架的光学部件示意图；（B）将光子晶体生物传感芯片插入到检测槽中的支架照片Fig．6（A）Schematic of theopticalcomponentswithin thesmartphone cradle．（B）Photoof the cradlewith a PCbiosensor slide inserted into the detection slot

Delaney等［1］报道了一种通过手机电位控制的低成本纸基微流控传感器。该传感器应用了手机播放声音的功能，在手机上安装合适的软件，使耳机插座上可以通过声音来控制施加到纸基微流控传感器上的电位，如图7所示。采用FuncGen应用程序来研究耳机插座激发电化学发光（ECL）反应的可能性，通过数字示波器来检测低频正弦波的最大振幅和方波信号，发现最大的有效峰电压接近1．77V，这个电位足以激发Ru（bpy）32+/共反应物的电化学发光反应，也就是氧化具有电化学发光活性的分子。如图8（A）所示，在上图中，采用手机产生ECL反应所需的电位，在下图中，采用恒电位仪施加电位，并使用普通的光电倍增管来检测ECL反应的发光强度。从图中能很明显地看出，光电信号随着激发电位涨落，并随着扩散层中共反应物的消耗逐渐降低。上下图中ECL反应的光电信号随电位的变化非常相似，说明手机可以用于ECL检测的电位控制。另外，手机摄像头可以在视频模式下检测ECL反应的发光强度。如图8（B）所示，该传感器能成功地用于检测L－脯氨酸的浓度，检测限能达到100 μmol/L，可用于高脯氨酸血症的诊断分析。

López等［20］报道了一种无线传感器网络的实际应用，用于渔场pH、NH4+和温度的检测。采用一种可以获得池塘pH值和NH4+浓度的离子敏感场效应晶体管作为传感器，检测芯片如图9所示。利用电位检测法，通过设备临界电位的变化来检测pH值的变化，并设计了信号放大电路来作为有关信号的输出界面，来获得传感器件的电信号响应。

图7 基于电化学发光分析的系统示意图。耳机插座可以为纸基微流控传感器提供工作电位，电化学发光的强度由手机摄像头在视频模式进行检测。电化学发光反应过程的激发和检测都可以由应用软件来控制，并能将结果通过e－mail进行传输。在手机顶端的黑色塑料套可以将传感器固定在摄像头的附近，并屏蔽周围杂散光的影响［1］Fig．7 Arrangementused formobile phonebased ECL sensing．Theaudio jack supplies the potential to the paper microfluidic sensor，while the resultantem ission is detected by the camera in videomode．Both the excitation and detection processesare controlled by asoftwareapplicationwhich can also transmit the resultsviae－mail．Theblack plastic sleeve surrounding the top of the phoneholds the sensoradjacent to the cameraand blocksambient light

Lillehoj等［33］报道了一种基于智能手机的电化学检测系统，可以用于生物分子的快速、定量检测。该检测系统包括用于信号处理和数据分析的嵌入电路和用于流体流动和生物传感的一次性微流控芯片。如图10（A）所示：外部嵌入式微处理器，一方面与运行Android系统的智能手机通过USB接口相连接，另一方面与便携式的恒电位仪模块通过UART接口相连接，实现电力的供应和数据通信。通过在智能手机上运行相应的向导式应用程序，可以实现电化学聚合、电脉冲混合信号以及安培检测等不同功能。图10（B）和（C）展示了研究者采用由微流控体系构成的生物检测器，整个芯片尺寸仅25mm×15mm，与手机的SIM卡相当，芯片表面有一层聚二甲基硅氧烷亲水层，以便于液体流动。如图10（C）所示，微流控芯片的最后一部分是一个作为毛细管泵和废液储存库的蛇形通道，这一部分可以用于3，3’，5，5’－四甲基联苯胺/过氧化氢（TMB/H2O2）基底清洗和下一步电流检测的酶反应空间。研究者将系统用于人体血液中Pf HRP2抗体浓度的检测，其检测限可达16 ng/mL，如图10（D）和图10（E）所示。

图8 （A）对比手机（上图）和传统恒电位仪（下图）产生电位信号激发的ECL反应发光强度；（B）使用纸基微流控ECL传感器检测2－丁基氨乙醇（DBAE）和L－脯氨酸的标准曲线，智能手机既能通过耳机插头用于电化学激发，又将内置摄像头作为发光信号检测器［1］Fig．8（A）Comparison of ECL responsesproduced using voltageexcitation signalproduced by phone（uppergraph）and a conventionalpotentiostat（lowergraph）．（B）Calibration curves for（a）DBAEand（b）L－prolineusing paper microfluidic ECL sensors，where amobile phonewasused for both electrochemicalexcitation（via theaudio socket）and detection of the luminescentsignal（via thebuilt－in camera）

图9 （A）通过硅微电子技术制得的芯片实验室干涉图像［20］；（B）由三个节点组成的无线网络通讯测试Fig．9（A）Interferometric imageof the Lab－on－Chip fabricated by siliconmicroelectronics technology;（B）Wireless communication performance for threenodesof the network

Li等［34］报道了一种智能化学传感网络，系统由一个具有小型化、低成本、低功耗、高速度等特点的纳米传感器阵列作为主要检测元件，由运行相应软件的智能手机作为供电和控制设备，获取具有威胁性的化学物质的信息，并通过智能手机的通信网络将采集到的信息发送到远程的中央服务器上。传感器结构如图11（A）所示，在多通道的硅基叉指电极表面覆盖一薄层的碳纳米管材料，电极之间的电阻率会随着待测气体的吸附和脱附而变化；如图11（B）和（C）所示。传感器与检测电路组装在一起后，连接在智能手机上，即可通过应用软件控制进行分析和采集。监控网络中的29台移动传感装置分布在美国东西部的不同地区。其中18台分布在加利福尼亚州，2台在田纳西州，9台在华盛顿特区。29台设备同时工作，实现了较大范围的联动监控，检测数据连同地理位置信息一起发送到中央服务器，进而在地图上实时地显示监测结果。

Liu等［35］报道了一种基于智能手机的便携式细菌传感器，该传感器是带有预富集功能的微流控阻抗传感器。通过对检测样品中的细菌进行预富集，将检测限降低到每毫升10个细菌细胞。细菌检测系统由一个Android手机、一个蓝牙接口、一个微控制器、一块阻抗分析芯片和一个自制的传感器组成，通过电化学阻抗测量来定量地检测细菌的浓度。阻抗分析芯片和微控制器一起来完成电化学阻抗的检测和分析，应用Android应用程序来控制传感器和记录检测结果。图12（A）是基于Randles模型的等效电路，细菌在相互交叉电极之间的分布情况会影响界面电子转移动力学，进而增加或降低电解质的电子转移电导率。图12（B）是自制传感器的设计示意图，通过两个过滤层达到将样品中细菌预富集的目的。图12（C）是使用自制的电化学阻抗传感器对不同浓度细菌进行测试的结果。

图10 （A）组装的电化学监测系统样机照片，箭头所指为微流控芯片；（B）微流控芯片与手机SIM卡的尺寸对比图片；（C）微流控芯片放大图，流体通路用染料填充以增加其结构的可视化。（D）人血清中Pf HRP2抗体的电化学检测，在2 200mV电位差下，随着Pf HRP2抗体浓度增加的电流响应，（E）Pf HRP2抗体检测的浓度分布曲线，电流值是电流测试最后15 s的平均值，每一个误差条代表三次独立测试结果的平均值±标准偏差Fig．10（A）Photograph of theassembled prototype device．Thearrow indicates themicrofluidic chip．（B）Photograph of the chip and amobile phone SIM card forcomparison．（C）An enlarged imageof the chipwith labeled components．The channelsare filled with dye for improved visualization of the fluidic network．（D）Electrochemicaldetection of Pf HRP2 antigen in human serum．Representativeamperometricmeasurementsofincreasing Pf HRP2 antigen concentrationsat2 200mV．（E）Concentration profile for Pf HRP2 antigen detection．Valuesareaveraged over the final15 sofamperometricmeasurements．Each bar represents themean standard deviation of three separate measurements

一些商业公司，也推出了基于智能移动设备和电化学传感原理的便携式检测设备。Agamatrix公司推出了一款可用于iPhone和iPod touch的血糖仪［36］，主体模块只有U盘大小，使用一次性试纸检验血糖水平。这款设备采用了“动态电化学（Dynamic Electrochemistry）”技术，可以排除干扰信号，使血糖测量更接近真实值。使用时将检测模块插入iPhone或iPod touch的相应接口，启动应用软件，即可实现血糖测量、上传数据、趋势图显示等功能；iHealth Lab公司开发了可以通过蓝牙与智能手机进行通信的血压计和血糖仪［37］，用户可以通过相应的应用程序进行血压和血糖的测量、记录、跟踪比较等。

图11 （A）硅基材料的64通道传感器模块图片；（B）传感器与智能手机组装图；（C）在地图上的分布显示结果Fig．11（A）Imagesofminiaturizedmodules：a silicon based 64－channelsensorchip on aboard;（B）The intergration of sensormodule and cellphone;（C）A cloud displays phone－sensorson Google Maps

图12 （A）电化学阻抗谱（EIS）的传感原理，Randles等效电路图、典型的Nyquist图和EIS细菌传感器的横截面图；（B）EIS细菌传感器的3D示意图；（C）EIS细菌传感器对不同浓度细菌的测试结果Fig．12（A）Electrochemical Impedance Spectroscopic（EIS）sensingprinciple，Rand lesequivalentcircuitof EIS，a typicalNyquistplot forEISand Cross－sectionalview of the integrated EISbacteria sensor;（B）3Dmodelof the EIS bacteria sensor package;（C）Two methods of concentration measurement using EIS bacteria sensor

5 展望

检测分析是人类认识世界的重要手段之一，它无处不在，与我们的日常生活密切相关，能够随时随地进行快速准确的检测，是人们一直追求的目标。如图13所示，智能移动设备的快速发展，为移动检测的发展提供了一个契机，越来越多的传统分析方法被迁移到智能移动平台上来，其中光学检测方法和电化学分析方法是其中的先行者，受到了较多研究者的关注，也取得了很多成果。目前智能移动设备都内置了数字照相机，因此在光学分析方法中的应用探索相对广泛，而与电化学传感器的结合则刚刚起步，应用相对较少。随着研究的进一步深入，必将有越来越多微型的、低功耗的、高灵敏度的、适用于移动检测的电化学传感器件涌现出来，传感器件与智能移动设备之间的接口方式也会越来越简洁、高效、通用，让分析检测变得更加便捷和智能化，让人们的生活更加美好。

图13 以智能移动设备为核心的移动分析检测技术及其应用Fig．13 Analytical techniquesbased on smartdevices

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Appli cations of smart mobile devices in electrochem icalsensing

Bao Yu，WangWei，Guan Yi-ran，Wang Zhao，Niu Li*
（Engineering Laboratory forModern Analytical Techniques，Changchun Institute of App lied Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Changchun 130022，China）

Smartmobile devices，containing different sensor technologies，have been developing rapid ly in recent years，with theirmarketshare increasing sharply．And they can be used as stand－alonemeasurement instrumentson awide range of application domains．Here，the evolution of smartmobile devices，including hardware and software developments，is presented．In order to solve the increasingmobile analysis testing requirements，the analysis and determ ination methods which are available on smartmobile devices，are developed and discussed．Measurements applicationsofsmartmobile deviceswhich combined electrochemical techniquesarealso reviewed．

smartmobile devices;smartphones;electrochemicalsensing

国家自然科学基金委杰出青年基金（21225524）项目资助

*通讯联系人，Tel：（0431－85262425），E－mail：lniu＠ciac．ac．cn