[發明專利]一種大氣微生物激光探測報警系統

在審

• 申請號: 201710609741.3
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107462555A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 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
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司32293
• 代理人: 韓鳳

技術領域

本發明涉及微生物檢測技術領域，尤其涉及一種基于355nm紫外激光誘導生 物輔酶熒光探測空氣微生物的系統。

背景技術

空氣微生物對人類健康及環境安全存在著巨大的威脅，研究表明世界上至少 有100多種致病微生物能夠經空氣傳播，如結核桿菌、流感病毒等。上述致病微 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；醫院病房、手術室、方艙式工作場所、艦船、潛艇等場所空氣微生 物含量超標對工作人員身體健康具有重要影響，極易致病并傳播。近年來，爆發 的SARS疫情、H7N9疫情等突發公共衛生事件均是致病微生物空氣傳播導致。

目前，空氣微生物的檢測過程主要通過傳統的“采樣+分離培養”方法，即 首先通過采樣器采集空氣樣本，之后洗脫濾膜并進行微生物培養，最后進行實驗 室檢測鑒定，該方法存在著操作步驟繁瑣、周期長、分辨能力差等缺點。因此， 技術實現大氣微生物非接觸探測及在線報警技術方法對公共安全、衛生防疫、環 境監測等均具有重大意義。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明目的之一在于提出了一種基于355nm 激光的大氣微生物非接觸探測報警技術方法，具有實時、穩定可靠、靈敏度高等 優點，可應用于公共安全、衛生防疫、環境監測等領域。

一種大氣微生物激光探測報警系統，包括：

激光輸出裝置：產生355nm脈沖激光束誘導微生物體內NAD(P)H和核黃素分 別產生熒光信號；

采集裝置：用于接收并傳輸熒光信號；

探測裝置：用于將熒光信號轉換為電信號；

收集裝置：用于匯總電信號；

處理裝置，用于處理與分析電信號。

優選的，一種大氣微生物激光探測報警系統，包括計算機、激光器和接收望 遠鏡，所述計算機向所述激光器發出觸發信號，所述接收望遠鏡接收熒光信號； 熒光信號通過光纖傳輸至準直鏡、濾光片到達PMT光電探測器；所述計算機觸發 所述PMT光電探測器將熒光信號轉換生成電信號；所述計算機觸發數據采集卡收 集數據并對數據進行分析，當結果達到閾值時，閃光蜂鳴器發生報警，所述激光 器、計算機、PMT光電探測器、數據采集卡、閃電蜂鳴器之間均為電連接。

優選的，所述光纖將熒光信號分成兩路光信號，第一路光信號用于檢測 NAD(P)H；第二路光信號用于檢測核黃素。

優選的，第一路光信號經過的濾光片為450nm，第二路光信號經過的濾光片 為540nm。

優選的，所述激光器產生的激光束經過兩塊反射鏡后射向目標區域。

優選的，所述激光器射出的激光束的光軸與所述接收望遠鏡的光軸重合。

一種大氣微生物激光探測報警系統通過檢測熒光信號及其強度判斷大氣是 否存在微生物及其濃度。

細菌、真菌和病毒等微生物是由各種無機和有機分子組成的復雜混合物，它 們的熒光光譜是由各類熒光物質的熒光光譜疊加而成。研究表明，NAD(P)H和核 黃素等輔酶是細菌和真菌進行新陳代謝活動所必需的物質，采用特定波長激光激 發微生物時，可形成誘導熒光，且不同物質的誘導熒光波長不同。表1所列為 NAD(P)H和核黃素對應的激發波長、誘導熒光波長信息，NAD(P)H誘導熒光波長 集中在440-470nm，核黃素誘導熒光波長集中在520-560nm。通過檢測上述兩種 物質熒光信號及強度，可對空氣微生物是否存在及濃度進行測量。

表1 生物粒子中輔酶激發與出射波長信息

以355nm脈沖激光激發大氣微生物，誘導微生物體內NAD(P)H和核黃素分別 產生440-470nm和520-560nm波長范圍的熒光信號，通過檢測熒光信號及其強度 判別大氣是否存在微生物及其濃度，實現空氣微生物的非接觸探測及在線報警。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果在于：

本發明提出一種用于空氣微生物非接觸探測及在線報警系統，滿足了目前特 定區域對空氣微生物進行實時在線、快速有效探測及報警的應用需求。

本發明基于355nm激光的大氣微生物非接觸探測報警系統，通過合理選擇元 器件技術參數和型號，能夠實現未知區域大氣晨昏和夜晚(能見度不低于5km) 150m范圍內的空氣微生物氣溶膠探測和報警；該系統重量輕，便于移動和布置， 具有實時、穩定可靠、靈敏度高等優點，可應用于公共安全、衛生防疫、環境監 測等領域，具有廣闊的市場前景。

附圖說明