[發明專利]一種區域范圍內空氣微生物在線監測的方法和系統

在審

• 申請號: 201710357352.6
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107543805A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 王興國;吳慧云;黃健;梁眉華;袁光明;楊洋;姚飛;呂菊星
• 申請（專利權）人: 蘇州江南航天機電工業有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/71;C12M1/34;C12M1/36;C12Q1/04
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司32293
• 代理人: 楊淑霞

技術領域

本發明涉及空氣微生物在線監測技術領域，具體涉及用于區域范圍內空 氣微生物在線監測技術方法。

背景技術

空氣微生物包括空氣中的細菌、真菌、病毒等，雖然在大氣氣溶膠中所 占比例很小，但它對人類健康影響巨大。目前世界上至少有100多種致病微 生物能夠經氣溶膠傳播，占傳染途徑首位。這些致病微生物通過呼吸道感染 人群，有些種類的微生物在極低量情況下仍可使人感染，甚至致人死亡。醫 院是空氣微生物感染的重災區之一，關于空氣傳播微生物感染事件的報告不 斷增多。另外，生物恐怖襲擊嚴重威脅著人類的安全，其中生物氣溶膠是生 物戰劑最主要的施放方式，在短時間內就能引起大氛圍的污染。因此，加強 空氣微生物監測對于減少呼吸道疾病傳播和相關感染事件發生意義重大。

目前，空氣微生物監測主要采樣微生物采樣和分離培養方法，缺點是步 驟繁瑣、耗時長、分辨能力差，無法滿足實時在線監測空氣微生物的要求。 微生物粒子中含有的氨基酸、NAD(P)H及核黃素等有機分子在特定波長光激 發下會發出的特有熒光。通過檢測不同熒光波段的光譜強度，可實現空氣微 生物濃度測定和種類分辨本發明基于上述激光誘導熒光原理，提出了一種區 域范圍內空氣微生物在線監測技術方法，能夠為空氣微生物監測提供新的手 段。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種區域范圍內空氣微生物在線監測 的系統和方法，用于克服現有技術存在的問題。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種區域范圍內空氣微生物在線監測的系統，包括：激光器(1)和設置于激 光器(1)前方的反射鏡(2)，該反射鏡下方又設置一與其平行的出射鏡(3)， 其中，還設置有系統控制模塊(9)，所述激光器(1)發射激光束，激光束經 反射鏡(2)和出射鏡(3)反射后導向目標區域；其中，目標區域的后向散 射熒光信號由接收望遠鏡(4)接收，該接收望遠鏡(4)設置于出射鏡(3) 的后方，此外，還設置有多路分光模塊(6)、PMT光電探測器(7)、數據采 集與實時顯示模塊(8)和探測信號處理與分析模塊(10)，所述激光器(1) 和接收望遠鏡(4)共軸，即出射光束的光軸與接收望遠鏡的光軸重合；其中， 熒光信號經光纖(5)導入多路分光模塊(6)進行分光，然后目標波段的多 個熒光信號分別由對應波段的PMT光電探測器轉換成電信號，所述數據采集 與實時顯示模塊(8)對電信號進行實時采集與顯示，所述探測信號處理與分 析模塊(10)對采集到的數據進行處理與分析，判斷是否存在可疑微生物氣 溶膠。

優選的是，激光發射、PMT光電探測、數據采集與顯示和探測信號處理 與分析均由系統控制模塊(9)控制。

優選的是，所述系統控制模塊(9)向激光器(1)發出觸發信號，激光 器(1)發射激光脈沖；所述接收望遠鏡(4)接收熒光信號、多路分光模塊 (6)對熒光信號進行分光后，系統控制模塊(9)向PMT光電探測器(7) 發出觸發信號，開啟PMT光電探測器(7)進行目標波段熒光信號光電轉換 并產生電信號，然后系統控制模塊(9)觸發數據采集與實時顯示模塊(8) 進行數據采集、讀出和顯示，其中，在數據采集結束后，系統控制模塊(9) 向激光器(1)發出觸發信號，進行下一次激光脈沖發射。

優選的是，激光發射波長為355nm、激光脈沖能量10mJ、脈沖重復頻率 20Hz，接收望遠鏡口徑50mm、光學反射率85％，光纖信號耦合效率75％。

一種區域范圍內空氣微生物在線監測的方法，包括：

步驟1)激光器(1)發射激光束，激光束經反射鏡(2)和出射鏡(3)反 射后導向目標區域，目標區域的后向散射熒光信號由接收望遠鏡(4)接收， 該接收望遠鏡(4)設置于出射鏡(3)的后方，所述激光器(1)和接收望遠 鏡(4)共軸，即出射光束的光軸與接收望遠鏡的光軸重合；

步驟2)熒光信號經光纖(5)導入多路分光模塊(6)進行分光，然后目標 波段的多個熒光信號分別由對應波段的PMT光電探測器轉換成電信號；

步驟3)數據采集與實時顯示模塊(8)對電信號進行實時采集與顯示，探 測信號處理與分析模塊(10)對采集到的數據進行處理與分析，判斷是否存 在可疑微生物氣溶膠。

優選的是，激光發射、PMT光電探測、數據采集與顯示和探測信號處理 與分析均由系統控制模塊(9)控制。

優選的是，進一步包括：