[发明专利]生物气溶胶监测预警方法

权利要求书

1.一种生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，包括：

步骤A，将生物气溶胶过滤后转化为水溶液样品，所述生物气溶胶中的生物粒子被转移到所述水溶液样品中；

步骤B，通电开启表面质量敏感传感器；

步骤C，将去离子水注入所述表面质量敏感传感器的样品池中，监测所述表面质量敏感传感器输出信号随时间的变化，当所述表面质量敏感传感器输出信号达到稳定后，记录信号值作为初始信号值；

步骤D，将所述水溶液样品注入所述样品池中取代原有的去离子水，所述水溶液样品中的生物粒子在非特异性吸附作用下富集在所述表面质量敏感传感器敏感芯片的敏感表面，从而引起敏感芯片表面的质量变化，进而使得表面质量敏感传感器输出信号产生变化；以及

步骤E，当所述表面质量敏感传感器输出信号在给定时间内相对于初始信号值的变化量大于某一阈值时，所述表面质量敏感传感器激活信号检测与预警模块，发送报警信息。

2.根据权利要求1所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，所述敏感芯片的敏感表面经过了化学处理，以增强对生物粒子的非特异性吸附，进而增强所述表面质量敏感传感器灵敏度。

3.根据权利要求2所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，所述化学处理为以下处理类型中的一种或多种：硅烷化处理、疏水化处理、羟基化处理、氨基化处理、羧基化处理、醛基化处理、亲水性处理和表面电荷改性处理。

4.根据权利要求1所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，所述表面质量敏感传感器为以下传感器中的一种：表面等离子体共振传感器、光波导消逝波传感器、石英晶体微天平传感器和微悬臂梁传感器。

5.根据权利要求4所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，所述表面等离子体共振传感器，其敏感芯片由玻璃棱镜以及依次沉积于玻璃棱镜底面的数纳米厚铬膜或钛膜，以及数十纳米厚金膜组成，所述敏感芯片的敏感表面为所述金膜表面；或

所述敏感芯片由玻璃棱镜以及通过耦合液紧贴于玻璃棱镜底面的玻璃基片组成，在与贴合面相对的玻璃基片另一面覆盖有数纳米厚铬膜或钛膜，以及数十纳米厚金膜，所述敏感芯片的敏感表面为金膜表面。

6.根据权利要求5所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，所述玻璃棱镜为半球形棱镜、半圆柱体形棱镜或三角形棱镜。

7.根据权利要求5或6所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，所述表面等离子体共振传感器，包括：光源、敏感芯片、光探测器和样品池；

所述样品池紧密覆盖在所述敏感芯片的敏感表面上，所述光源发出的p偏振光折射进入所述玻璃棱镜，并在与所述铬膜或钛膜形成的界面处发生全发射，借助全反射产生的消逝场在所述金膜表面激发表面等离子体共振，反射光折射出玻璃棱镜被所述光探测器探测；

所述步骤D具体包括：所述水溶液样品被注入样品池内，其中的生物粒子经非特异性吸附作用富集在所述敏感芯片的敏感表面上，进而影响沿金膜表面传播的表面等离子体波的特性。

8.根据权利要求7所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于，所述光探测器为：

线性CCD探测器或线性阵列式光电二极管探测器，用于测量共振角；

CCD光纤光谱仪，用于测量共振波长；或

光强探测器，用于测量反射光强度。

9.根据权利要求4所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于：所述光波导消逝波传感器，其敏感芯片由平面光波导、三维光波导、光纤中的一种或几种组成。

10.根据权利要求9所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于：所述光波导消逝波传感器，其敏感芯片是光纤，该光纤按预设弧度固定于一承载件上，该光纤中间弯曲段的芯层经侧边抛光而裸露，该裸露的芯层表面形成敏感芯片的敏感表面。

11.根据权利要求9所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于：所述光波导消逝波传感器的敏感芯片，包括钾离子交换玻璃光波导及沉积在钾离子交换玻璃光波导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为高折射率梯度薄膜的表面。

12.根据权利要求11所述的生物气溶胶监测预警方法，其特征在于：所述高折射率梯度薄膜的材料为：二氧化钛、五氧化二钽、二氧化锡、三氧化二铝、二氧化锌、三氧化钨、二氧化锆、以及它们的混合物。