[发明专利]生物气溶胶监测预警方法

说明书

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，涉及生物气溶胶的过滤与溶液化技术，生物粒子非特异性吸附富集技术，表面等离子体共振传感技术，光波导传感技术，特别涉及一种生物气溶胶监测预警方法。

背景技术

生物气溶胶是指一切含有生物性粒子的气固、气液混合物微粒在空气中的悬浮体系。如果其中包含有细菌、病毒以及致敏花粉、霉菌孢子、蕨类孢子和寄生虫卵等致病微生物，则被称为有毒生物气溶胶。有毒生物气溶胶除具有一般气溶胶的特性以外，还具有传染性、致死性、致伤性和致敏性等特点，除了存在于战场环境外，也可能存在于太空仓、潜艇、航天器等密闭腔室、医院和实验室等易感染环境中。在太空仓、潜艇、航天器等密闭腔室中很多环节均可产生生物气溶胶，尤其是集中空调通风系统中生物气溶胶，严重影响工作人员的人生安全。由于有毒生物气溶胶具有释放效率高，覆盖面积大，能进入无核生化防护设施的建筑工事内部，不易被人和仪器所察觉，可直接经呼吸道侵入人体，可通过其他传染媒介间接使人感染，而且被感染速度快，故而以生物气溶胶方式施放生物战剂的武器具有巨大的杀伤力，因此对有毒生物气溶胶的实时在线监测对于生化武器的预警和防范具有十分重要的意义。

目前，现有技术缺乏能够对有毒生物气溶胶，尤其是低浓度有毒生物气溶胶进行现场监测预警的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种生物气溶胶监测预警方法，以实现低浓度有毒生物气溶胶的现场监测预警。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种生物气溶胶监测预警方法。该方法包括：步骤A，将生物气溶胶过滤后转化为水溶液样品，生物气溶胶中的生物粒子被转移到水溶液中，制备出包含生物离子的水溶液样品；步骤B，通电开启表面质量敏感传感器；步骤C，将去离子水注入表面质量敏感传感器的样品池中，监测表面质量敏感传感器输出信号随时间的变化，当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，将水溶液样品注入样品池中取代原有的去离子水，水溶液样品中的生物粒子在非特异性吸附作用下富集在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发生变化；以及步骤E，当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，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。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明生物气溶胶监测预警方法具有以下有益效果：

(1)本发明方法所需设备体积小、重量轻，成本低，制作容易；

(2)本发明方法简单、灵敏、快速；

(3)与生物粒子相比，化学小分子重量轻，非特异性吸附较弱，吸附在敏感表面的化学小分子易被共存的生物粒子取代，因此本发明方法能够有效抑制气溶胶中化学小分子的干扰；

由于具有上述优点，本发明方法能够对低浓度有毒生物气溶胶进行现场实时在线监测与预警，并且还能够和后续的基于特异性生物分子相互作用的识别性探测方法相结合，对生物气溶胶产生监测预警后进一步对气溶胶所含的生物粒子进行识别性探测。

附图说明

图1为根据本发明实施例生物气溶胶监测预警方法中表面等离子体共振传感器结构示意图；

图2为根据本发明实施例生物气溶胶监测预警方法的流程图；

图3A为根据本发明实施例以浓度为10μM的细胞色素c水溶液作为生物气溶胶转化后的水溶液样品测得的表面等离子体共振传感器对细胞色素c分子非特异性吸附的光谱响应曲线；图3B为传感器的共振波长随细胞色素c分子非特异性吸附时间的变化曲线。

图4为根据本发明另一实施例生物气溶胶监测预警方法中光波导干涉计传感器结构示意图；

图5为根据本发明另一实施例以浓度为1μM的牛血清蛋白(BSA)水溶液作为生物气溶胶转化后的水溶液样品测得的光波导干涉计传感器对BSA分子非特异性吸附的响应曲线；

图6为根据本发明另一实施例以浓度为50nM的丁酰胆碱酯酶(BuChE)水溶液作为生物气溶胶转化后的水溶液样品测得的光波导干涉计传感器对BuChE分子非特异性吸附的响应曲线；

图7A为根据本发明另一实施例以浓度为2μM的羊抗人抗体蛋白质水溶液作为生物气溶胶转化后的水溶液样品测得的光波导干涉计传感器对羊抗人抗体分子非特异性吸附的响应曲线；图7B为抗体在光波导芯片表面非特异性吸附引起的相位差变化与吸附时间的关系曲线。