[发明专利]一种基于激光诱导荧光的生物气溶胶实时检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于激光诱导荧光的生物气溶胶实时检测方法及装置，其主要部件包括光路、与光路相交的气路、与光路连接的信号处理系统。光路包括激光发射光路、散射光接收光路和荧光接收光路；气路用于采样被测粒子；信号处理系统用于分析和处理信号，包括散射光处理系统和荧光处理系统。本发明基于激光诱导荧光的原理，可同时实现对空气中微生物颗粒物以及非生物颗粒物的粒径、浓度的实时监测。通过单个粒子在激光照射下产生的散射光和荧光信号判断被检测颗粒的粒径大小和生物属性，并对采样气流中的粒子进行计数，实现空气微生物浓度的自动化检测，操作简便，监测实时性强、灵敏度高、准确度高。

技术领域

本发明属于空气微生物和颗粒物监测领域，具体涉及一种生物气溶胶实时监测方法及其装置，可监测空气中细菌、真菌等微生物颗粒物的浓度、数量、粒径等。

背景技术

空气中可以存活的微生物主要有：(一)细菌和病毒。室内主要的细菌和病毒有溶血性链球菌、绿色链球菌、肺炎双球菌、流感病毒、脑膜炎球菌、结核杆菌、麻疹病毒等。这些细菌和病毒可依附在空气中的尘埃上进行传播。人们通过说话、咳嗽、打喷嚏等活动，可以将口腔、咽喉、气管、肺部的病原微生物通过飞沫喷入空气，传播给别人。室内空气中，特别在通风不良、人员拥挤的环境中可有较多的致病微生物存在。(二)军团菌。军团菌属于革兰氏阴性杆菌，又称作军团杆菌，是水及潮湿空气中常见的一群微生物，其存在的环境是天然淡水源。它的最适宜生存温度为35℃，pH值为6.9～7.0军团杆菌广泛存在于土壤和水体中，抵抗力较强，在自然环境中(例如自来水中)至少可以存活1年以上，在蒸馏水中也能存活100天左右。军团杆菌病的爆发时间一般是在仲夏和初秋，且易发生在封闭式中央空调房间内。除空气中原有的一些微生物外，也存在来自由人体、动物、土壤和植物碎屑携带的细菌和病毒的某些病原微生物。许多病毒如流感、非典型性肺炎等病毒可以通过空气、唾液传播。(三)真菌。室内空气中的含毒素真菌包括葡萄穗霉、曲霉菌、灰黄青霉和镰刀菌类；致病真菌包括烟曲霉菌、组织胞浆菌和隐球酵母菌。真菌需要养分、水分和真菌孢子，方可大量繁殖，通过空气传播。真菌是自然界分布最广的一类生物体，在亚洲、非洲的温、湿度较高的地区，适合真菌生长。人们受真菌的感染，易患脚气、皮炎、皮癣、湿疹等症。有些真菌能通过其毒性代谢物霉菌毒素致癌。(四)尘螨。尘螨普遍存在于人类居住和工作的环境中，适宜在空气流通情况差，温度、湿度适合，且密闭的环境中生存，对环境的抵抗力很弱。尘螨是一种极强的变应原，能引起呼吸道过敏和皮肤过敏，主要症状是哮喘、过敏性皮炎、过敏性鼻炎、荨麻疹等。微生物能产生各种休眠体，可在空气中长时间存活，并借助空气介质扩散和传输，从而导致各种传染病的爆发与蔓延，造成严重危害。

微生物颗粒物在空气中主要以气溶胶的形式存在，其含有多种有机分子，其中主要的荧光物质为色氨酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、核黄素等。生物体的这些代谢物在紫外光或蓝紫光照射下会发出本征荧光，其中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)发射谱范围主要在480～600nm之间，其中490～530nm是最强信号；核黄素发射光谱范围主要在500～620nm之间，其中530～560nm是最强信号。不同的微生物颗粒物所含的成分往往不同，如细菌、真菌、孢子中往往含有上述各种有机分子，而病毒、毒素中一般仅含有氨基酸成分。所以，不同的微生物颗粒物呈现不同的光吸收与发光特性。

生物气溶胶的监测适用于对如医药工业洁净室、医院洁净手术室等需要高洁净度的环境空气质量的的空间的评价以及对人流密集场所、流感高发区诸如列车车厢、车站候车大厅、商场、养殖场等地的环境空气质量的评价和预警。

现有的微生物检测方法主要是浮游菌采样培养法：通过浮游菌采样器收集悬浮在空气中的活性微生物颗粒物于培养皿的培养基上，在适宜的条件下让其繁殖到可见的菌落进行计数，以培养皿中的菌落数来判定洁净环境内的活微生物数，并以此来评定洁净室(或洁净区)的微生物颗粒物洁净度。