[發(fā)明專利]生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310363382.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN103630466A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祁志美;逯丹鳳;趙湛;杜利東;童朝陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所;中國(guó)人民解放軍防化研究院第四研究所
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及生物氣溶膠的過(guò)濾與溶液化技術(shù)，生物粒子非特異性吸附富集技術(shù)，表面等離子體共振傳感技術(shù)，光波導(dǎo)傳感技術(shù)，特別涉及一種生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法。

背景技術(shù)

生物氣溶膠是指一切含有生物性粒子的氣固、氣液混合物微粒在空氣中的懸浮體系。如果其中包含有細(xì)菌、病毒以及致敏花粉、霉菌孢子、蕨類孢子和寄生蟲卵等致病微生物，則被稱為有毒生物氣溶膠。有毒生物氣溶膠除具有一般氣溶膠的特性以外，還具有傳染性、致死性、致傷性和致敏性等特點(diǎn)，除了存在于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境外，也可能存在于太空倉(cāng)、潛艇、航天器等密閉腔室、醫(yī)院和實(shí)驗(yàn)室等易感染環(huán)境中。在太空倉(cāng)、潛艇、航天器等密閉腔室中很多環(huán)節(jié)均可產(chǎn)生生物氣溶膠，尤其是集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中生物氣溶膠，嚴(yán)重影響工作人員的人生安全。由于有毒生物氣溶膠具有釋放效率高，覆蓋面積大，能進(jìn)入無(wú)核生化防護(hù)設(shè)施的建筑工事內(nèi)部，不易被人和儀器所察覺(jué)，可直接經(jīng)呼吸道侵入人體，可通過(guò)其他傳染媒介間接使人感染，而且被感染速度快，故而以生物氣溶膠方式施放生物戰(zhàn)劑的武器具有巨大的殺傷力，因此對(duì)有毒生物氣溶膠的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)對(duì)于生化武器的預(yù)警和防范具有十分重要的意義。

目前，現(xiàn)有技術(shù)缺乏能夠?qū)τ卸旧餁馊苣z，尤其是低濃度有毒生物氣溶膠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警的方法。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，以實(shí)現(xiàn)低濃度有毒生物氣溶膠的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法。該方法包括：步驟A，將生物氣溶膠過(guò)濾后轉(zhuǎn)化為水溶液樣品，生物氣溶膠中的生物粒子被轉(zhuǎn)移到水溶液中，制備出包含生物離子的水溶液樣品；步驟B，通電開啟表面質(zhì)量敏感傳感器；步驟C，將去離子水注入表面質(zhì)量敏感傳感器的樣品池中，監(jiān)測(cè)表面質(zhì)量敏感傳感器輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化，當(dāng)表面質(zhì)量敏感傳感器輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定后，記錄信號(hào)值作為初始信號(hào)值；步驟D，將水溶液樣品注入樣品池中取代原有的去離子水，水溶液樣品中的生物粒子在非特異性吸附作用下富集在表面質(zhì)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(zhì)量變化，進(jìn)而使得表面質(zhì)量敏感傳感器輸出信號(hào)發(fā)生變化；以及步驟E，當(dāng)表面質(zhì)量敏感傳感器輸出信號(hào)在給定時(shí)間內(nèi)相對(duì)于初始信號(hào)值的變化量大于某一閾值時(shí)，表面質(zhì)量敏感傳感器激活信號(hào)檢測(cè)與預(yù)警模塊，發(fā)送報(bào)警信息。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明方法所需設(shè)備體積小、重量輕，成本低，制作容易；

(2)本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、靈敏、快速；

(3)與生物粒子相比，化學(xué)小分子重量輕，非特異性吸附較弱，吸附在敏感表面的化學(xué)小分子易被共存的生物粒子取代，因此本發(fā)明方法能夠有效抑制氣溶膠中化學(xué)小分子的干擾；

由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明方法能夠?qū)Φ蜐舛扔卸旧餁馊苣z進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警，并且還能夠和后續(xù)的基于特異性生物分子相互作用的識(shí)別性探測(cè)方法相結(jié)合，對(duì)生物氣溶膠產(chǎn)生監(jiān)測(cè)預(yù)警后進(jìn)一步對(duì)氣溶膠所含的生物粒子進(jìn)行識(shí)別性探測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法中表面等離子體共振傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的流程圖；

圖3A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例以濃度為10μM的細(xì)胞色素c水溶液作為生物氣溶膠轉(zhuǎn)化后的水溶液樣品測(cè)得的表面等離子體共振傳感器對(duì)細(xì)胞色素c分子非特異性吸附的光譜響應(yīng)曲線；圖3B為傳感器的共振波長(zhǎng)隨細(xì)胞色素c分子非特異性吸附時(shí)間的變化曲線。

圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例生物氣溶膠監(jiān)測(cè)預(yù)警方法中光波導(dǎo)干涉計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例以濃度為1μM的牛血清蛋白(BSA)水溶液作為生物氣溶膠轉(zhuǎn)化后的水溶液樣品測(cè)得的光波導(dǎo)干涉計(jì)傳感器對(duì)BSA分子非特異性吸附的響應(yīng)曲線；

圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例以濃度為50nM的丁酰膽堿酯酶(BuChE)水溶液作為生物氣溶膠轉(zhuǎn)化后的水溶液樣品測(cè)得的光波導(dǎo)干涉計(jì)傳感器對(duì)BuChE分子非特異性吸附的響應(yīng)曲線；

圖7A為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例以濃度為2μM的羊抗人抗體蛋白質(zhì)水溶液作為生物氣溶膠轉(zhuǎn)化后的水溶液樣品測(cè)得的光波導(dǎo)干涉計(jì)傳感器對(duì)羊抗人抗體分子非特異性吸附的響應(yīng)曲線；圖7B為抗體在光波導(dǎo)芯片表面非特異性吸附引起的相位差變化與吸附時(shí)間的關(guān)系曲線。