[發明專利]一種基于激光誘導熒光的生物氣溶膠實時檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 201810285910.7
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108375530A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 張玉貴;周斌;孫子健;成政;梅建軍;牛潛
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/06;G01N21/64
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本發明公開了一種基于激光誘導熒光的生物氣溶膠實時檢測方法及裝置，其主要部件包括光路、與光路相交的氣路、與光路連接的信號處理系統。光路包括激光發射光路、散射光接收光路和熒光接收光路；氣路用于采樣被測粒子；信號處理系統用于分析和處理信號，包括散射光處理系統和熒光處理系統。本發明基于激光誘導熒光的原理，可同時實現對空氣中微生物顆粒物以及非生物顆粒物的粒徑、濃度的實時監測。通過單個粒子在激光照射下產生的散射光和熒光信號判斷被檢測顆粒的粒徑大小和生物屬性，并對采樣氣流中的粒子進行計數，實現空氣微生物濃度的自動化檢測，操作簡便，監測實時性強、靈敏度高、準確度高。

技術領域

本發明屬于空氣微生物和顆粒物監測領域，具體涉及一種生物氣溶膠實時監測方法及其裝置，可監測空氣中細菌、真菌等微生物顆粒物的濃度、數量、粒徑等。

背景技術

空氣中可以存活的微生物主要有：(一)細菌和病毒。室內主要的細菌和病毒有溶血性鏈球菌、綠色鏈球菌、肺炎雙球菌、流感病毒、腦膜炎球菌、結核桿菌、麻疹病毒等。這些細菌和病毒可依附在空氣中的塵埃上進行傳播。人們通過說話、咳嗽、打噴嚏等活動，可以將口腔、咽喉、氣管、肺部的病原微生物通過飛沫噴入空氣，傳播給別人。室內空氣中，特別在通風不良、人員擁擠的環境中可有較多的致病微生物存在。(二)軍團菌。軍團菌屬于革蘭氏陰性桿菌，又稱作軍團桿菌，是水及潮濕空氣中常見的一群微生物，其存在的環境是天然淡水源。它的最適宜生存溫度為35℃，pH值為6.9～7.0軍團桿菌廣泛存在于土壤和水體中，抵抗力較強，在自然環境中(例如自來水中)至少可以存活1年以上，在蒸餾水中也能存活100天左右。軍團桿菌病的爆發時間一般是在仲夏和初秋，且易發生在封閉式中央空調房間內。除空氣中原有的一些微生物外，也存在來自由人體、動物、土壤和植物碎屑攜帶的細菌和病毒的某些病原微生物。許多病毒如流感、非典型性肺炎等病毒可以通過空氣、唾液傳播。(三)真菌。室內空氣中的含毒素真菌包括葡萄穗霉、曲霉菌、灰黃青霉和鐮刀菌類；致病真菌包括煙曲霉菌、組織胞漿菌和隱球酵母菌。真菌需要養分、水分和真菌孢子，方可大量繁殖，通過空氣傳播。真菌是自然界分布最廣的一類生物體，在亞洲、非洲的溫、濕度較高的地區，適合真菌生長。人們受真菌的感染，易患腳氣、皮炎、皮癬、濕疹等癥。有些真菌能通過其毒性代謝物霉菌毒素致癌。(四)塵螨。塵螨普遍存在于人類居住和工作的環境中，適宜在空氣流通情況差，溫度、濕度適合，且密閉的環境中生存，對環境的抵抗力很弱。塵螨是一種極強的變應原，能引起呼吸道過敏和皮膚過敏，主要癥狀是哮喘、過敏性皮炎、過敏性鼻炎、蕁麻疹等。微生物能產生各種休眠體，可在空氣中長時間存活，并借助空氣介質擴散和傳輸，從而導致各種傳染病的爆發與蔓延，造成嚴重危害。

微生物顆粒物在空氣中主要以氣溶膠的形式存在，其含有多種有機分子，其中主要的熒光物質為色氨酸、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、核黃素等。生物體的這些代謝物在紫外光或藍紫光照射下會發出本征熒光，其中，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)發射譜范圍主要在480～600nm之間，其中490～530nm是最強信號；核黃素發射光譜范圍主要在500～620nm之間，其中530～560nm是最強信號。不同的微生物顆粒物所含的成分往往不同，如細菌、真菌、孢子中往往含有上述各種有機分子，而病毒、毒素中一般僅含有氨基酸成分。所以，不同的微生物顆粒物呈現不同的光吸收與發光特性。

生物氣溶膠的監測適用于對如醫藥工業潔凈室、醫院潔凈手術室等需要高潔凈度的環境空氣質量的的空間的評價以及對人流密集場所、流感高發區諸如列車車廂、車站候車大廳、商場、養殖場等地的環境空氣質量的評價和預警。

現有的微生物檢測方法主要是浮游菌采樣培養法：通過浮游菌采樣器收集懸浮在空氣中的活性微生物顆粒物于培養皿的培養基上，在適宜的條件下讓其繁殖到可見的菌落進行計數，以培養皿中的菌落數來判定潔凈環境內的活微生物數，并以此來評定潔凈室(或潔凈區)的微生物顆粒物潔凈度。