[发明专利]利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料领域，具体涉及一种利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置及方法。

背景技术

科学家用PM2.5表示每立方米空气中粒径小于2.5μm的大气颗粒物质（particulate matter）的含量，该值越高，就代表空气污染越严重。PM2.5粒径小、表面积大，能在空气中长时间滞留，富集有毒重金属、酸性物质、有机污染物、细菌和病毒等，并易避开气管纤毛等过滤机制进入下呼吸道，沉积在肺泡，引起各种呼吸系统疾病及心血管、神经、免疫系统的变化。

PM2.5是细菌的载体，因此，检测PM2.5的携菌情况，对控制大气污染、防治呼吸道传染病具有重要意义。通过检验PM2.5中细菌的种类及数量，可以判断大气的污染情况；目前国内外尚无简便且准确度较高的用于检测PM2.5中细菌的装置或方法，现有的检测和鉴定方法一般是采用非特异性的快速显微镜直接进行观察或利用生化检测程序进行检测：前者虽然快速便捷、但是精度差且主观性较强，得出的检测结果不够准确；后者检测精度较高，但是过程复杂、耗材量大且检测周期长。

太赫兹光谱具有独特的生物探测特性，可探测到其它电磁波段无法探测到的生物大分子内部重要信息，其光子能量分布覆盖了生物大分子空间构象的能级范围，且具有频带宽，包含的生物大分子信息丰富，特异性强，光子能量低，对生物分子无电离损伤等特点，特别适合用于探测细菌的光谱信息。

由于不同细菌表层细胞壁的肽聚糖支架均相同，只是其中包含的四肽侧链组成及连接方式随菌种不同而显示出差异，且大气颗粒物上含有太赫兹波的散射信息，因此，可以通过接收太赫兹光在粒径小于2.5μm的PM2.5颗粒上的散射信息，准确获取细菌表层细胞壁主要成分肽聚糖的太赫兹指纹谱；故本研究采用太赫兹光谱技术检测PM2.5是否携带细菌，为环境标准的制定提供参考，并为进行环境干预提供线索。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于检测PM2.5中细菌的装置及方法，通过太赫兹光谱的探测特性，探测出不同细菌表层细胞壁的光谱信息，为环境干预提供线索。

为达到上述目的，本发明提供一种利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，包括支架、对应设置在支架上的太赫兹光源及太赫兹探测器、上下分布并设置在太赫兹光源及太赫兹探测器之间的金属挡板和样品透视板，所述金属挡板上对应设有光源孔。

进一步，所述样品透视板包括基板与覆盖在基板上的盖板，所述基板上设有用于放置检测样品的凹槽。

进一步，所述支架上还设有用于放置样品透视板的拖环。

进一步，所述基板与盖板均为采用环烯烃共聚物材料制成的圆形透明薄板，所述基板的直径为50-100mm，厚度为0.1-2mm，所述盖板的直径为50-100mm，厚度为0.05-1mm。

进一步，所述基板的凹槽内设有用于携带PM2.5的Teflon滤膜，所述Teflon滤膜的直径为30-70mm，厚度为0.01-0.3mm。

进一步，所述装置外部还设有透明的外罩。

本发明还提供一种利用太赫兹光谱检测装置检测PM2.5中细菌的方法，包括以下步骤：

a、采样：利用PM2.5采样器将PM2.5捕集在Teflon滤膜上；

b、检测：利用太赫兹光谱检测装置采集Teflon滤膜上的PM2.5光谱信息，并对其进行除噪处理，提取除噪后光谱信息；

c、分析：将除噪后的光谱信息与标准光谱信息进行分析比对。

进一步，所述步骤c中的标准光谱信息是对纯肽聚糖进行光谱检测获得的光谱信息。

本发明的有益效果在于：

（1）构成样品透视板的基板与盖板采用环烯烃共聚物材料制成，具有低太赫兹吸收、低折射率，高透光率特点，优于现有的由石英、聚乙烯等材料制备的用于太赫兹光谱检测的样品透视装置，提高了检测精度。

（2）利用太赫兹光谱独特的生物探测特性来检测PM2.5中是否携带细菌，操作简单，准确度高，既缩短了检测周期，又节约了检测成本，优于现有的检测方法。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为太赫兹光谱检测装置的立体图；

其中：1－支架、2－太赫兹光源、3－太赫兹探测器、4－金属挡板、5－样品透视板、6－光源孔、7－拖环、8－外罩、51－基板、52－盖板、53－Teflon滤膜。