[發明專利]生物氣溶膠監測預警方法

在審

• 申請號: 201310363382.X
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103630466A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 祁志美;逯丹鳳;趙湛;杜利東;童朝陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所;中國人民解放軍防化研究院第四研究所
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，包括：

步驟A，將生物氣溶膠過濾后轉化為水溶液樣品，所述生物氣溶膠中的生物粒子被轉移到所述水溶液樣品中；

步驟B，通電開啟表面質量敏感傳感器；

步驟C，將去離子水注入所述表面質量敏感傳感器的樣品池中，監測所述表面質量敏感傳感器輸出信號隨時間的變化，當所述表面質量敏感傳感器輸出信號達到穩定后，記錄信號值作為初始信號值；

步驟D，將所述水溶液樣品注入所述樣品池中取代原有的去離子水，所述水溶液樣品中的生物粒子在非特異性吸附作用下富集在所述表面質量敏感傳感器敏感芯片的敏感表面，從而引起敏感芯片表面的質量變化，進而使得表面質量敏感傳感器輸出信號產生變化；以及

步驟E，當所述表面質量敏感傳感器輸出信號在給定時間內相對于初始信號值的變化量大于某一閾值時，所述表面質量敏感傳感器激活信號檢測與預警模塊，發送報警信息。

2.根據權利要求1所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，所述敏感芯片的敏感表面經過了化學處理，以增強對生物粒子的非特異性吸附，進而增強所述表面質量敏感傳感器靈敏度。

3.根據權利要求2所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，所述化學處理為以下處理類型中的一種或多種：硅烷化處理、疏水化處理、羥基化處理、氨基化處理、羧基化處理、醛基化處理、親水性處理和表面電荷改性處理。

4.根據權利要求1所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，所述表面質量敏感傳感器為以下傳感器中的一種：表面等離子體共振傳感器、光波導消逝波傳感器、石英晶體微天平傳感器和微懸臂梁傳感器。

5.根據權利要求4所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，所述表面等離子體共振傳感器，其敏感芯片由玻璃棱鏡以及依次沉積于玻璃棱鏡底面的數納米厚鉻膜或鈦膜，以及數十納米厚金膜組成，所述敏感芯片的敏感表面為所述金膜表面；或

所述敏感芯片由玻璃棱鏡以及通過耦合液緊貼于玻璃棱鏡底面的玻璃基片組成，在與貼合面相對的玻璃基片另一面覆蓋有數納米厚鉻膜或鈦膜，以及數十納米厚金膜，所述敏感芯片的敏感表面為金膜表面。

6.根據權利要求5所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，所述玻璃棱鏡為半球形棱鏡、半圓柱體形棱鏡或三角形棱鏡。

7.根據權利要求5或6所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，所述表面等離子體共振傳感器，包括：光源、敏感芯片、光探測器和樣品池；

所述樣品池緊密覆蓋在所述敏感芯片的敏感表面上，所述光源發出的p偏振光折射進入所述玻璃棱鏡，并在與所述鉻膜或鈦膜形成的界面處發生全發射，借助全反射產生的消逝場在所述金膜表面激發表面等離子體共振，反射光折射出玻璃棱鏡被所述光探測器探測；

所述步驟D具體包括：所述水溶液樣品被注入樣品池內，其中的生物粒子經非特異性吸附作用富集在所述敏感芯片的敏感表面上，進而影響沿金膜表面傳播的表面等離子體波的特性。

8.根據權利要求7所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于，所述光探測器為：

線性CCD探測器或線性陣列式光電二極管探測器，用于測量共振角；

CCD光纖光譜儀，用于測量共振波長；或

光強探測器，用于測量反射光強度。

9.根據權利要求4所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于：所述光波導消逝波傳感器，其敏感芯片由平面光波導、三維光波導、光纖中的一種或幾種組成。

10.根據權利要求9所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于：所述光波導消逝波傳感器，其敏感芯片是光纖，該光纖按預設弧度固定于一承載件上，該光纖中間彎曲段的芯層經側邊拋光而裸露，該裸露的芯層表面形成敏感芯片的敏感表面。

11.根據權利要求9所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于：所述光波導消逝波傳感器的敏感芯片，包括鉀離子交換玻璃光波導及沉積在鉀離子交換玻璃光波導局部表面上的高折射率梯度薄膜；

所述敏感芯片的敏感表面為高折射率梯度薄膜的表面。

12.根據權利要求11所述的生物氣溶膠監測預警方法，其特征在于：所述高折射率梯度薄膜的材料為：二氧化鈦、五氧化二鉭、二氧化錫、三氧化二鋁、二氧化鋅、三氧化鎢、二氧化鋯、以及它們的混合物。