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原文传递基于本征荧光漂白特性的生物气溶胶监测装置和方法

专利名称：	基于本征荧光漂白特性的生物气溶胶监测装置和方法
摘要：	一种基于本征荧光漂白特征的生物气溶胶监测装置和方法，装置主要由荧光粒子计数单元、粒子浓缩富集单元、荧光光谱检测单元、气体动力单元和控制单元构成，所述的粒子浓缩富集单元由撞击式惯性冲击器、富集板、清洁毛刷和旋转台构成；所述的荧光光谱检测单元由激发光源、聚焦镜组、滤光片、荧光聚焦镜组、光陷阱和光谱仪组成。本发明根据气溶胶粒子的荧光漂白特性区分气溶胶粒子的种类，不仅可以区分荧光粒子和非荧光粒子，还能有效排除非生物荧光粒子的干扰，减少乃至消除误报率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海镭慎光电科技有限公司
发明人：	张佩;鲁晨阳;王光辉;朱菁;黄惠杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910648416.7
公开号：	CN110411995A
代理机构：	上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	张宁展
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	201821 上海市嘉定区叶城路1288号6幢J832室
主权项：	1.一种生物气溶胶监测装置，其特征在于，该装置由荧光粒子计数单元(1)、粒子浓缩富集单元(2)、荧光光谱检测单元(3)、气体动力单元(4)和控制单元(5)构成，所述的粒子浓缩富集单元(2)由撞击式惯性冲击器(21)、富集板(22)、清洁毛刷(23)、带有狭缝的圆形平台(24)、位置传感器(25)和转台驱动电机(26)构成，所述的富集板(22)的中心位于所述的撞击式惯性冲击器(21)的中轴线上时称为初始富集位置；所述的荧光光谱检测单元(3)由激发光源(31)、激发光聚焦镜组(32)、滤光片(33)、荧光聚焦镜组(34)、光陷阱(35)和光谱仪(36)组成；当所述的富集板(22)的中心位于荧光聚焦镜组(34)的焦点位置时，称为荧光光谱检测单元(3)的光敏感区，所述的激发光源(31)发出的激发光经所述的激发光聚焦镜组(32)后形成一个激发光斑，照射在所述的富集板(22)中心上的多粒子样品富集区域，激发光经富集板(22)玻璃面反射后的光沿反射方向聚焦后进入所述的光陷阱(35)，所述的多粒子样品富集区域产生的荧光依次经所述的荧光聚焦镜组(34)、滤光片(33)达到所述的光谱仪(36),此时，所述的激发光聚焦镜组(32)的中轴线、光陷阱(35)光路的中轴线与富集板(22)的中垂线在同一平面内，且两条中轴线沿富集板(22)的中垂线呈对称关系；所述的气体动力单元(4)包含一个电磁阀和气泵，所述的电磁阀用于荧光粒子计数单元或粒子浓缩富集单元二选一与气泵连通；所述的控制单元(5)分别与所述的荧光粒子计数单元(1)、气体动力单元(4)、位置传感器(25)、转台驱动电机(26)、激发光源(31)、光谱仪(36)相连。 2.根据权利要求1所述的生物气溶胶监测装置，其特征在于，所述的激发光源(31)为紫外激光器或紫色波段激光器。 3.利用权利要求1所述的生物气溶胶监测装置对生物气溶胶的监测方法，其特征在于该方法的步骤如下： 1)荧光粒子计数单元(1)对气溶胶粒子的浓度实时预检：在所述的控制单元(5)的控制下，所述的富集板(22)被定位到所述的初始富集位置，所述的气体动力单元(4)的A路打开的同时B路保持关闭，气溶胶粒子直接进入所述的荧光粒子计数单元(1)后，经由气体动力单元(4)排出；所述的荧光粒子计数单元(1)对气溶胶粒子的浓度进行监测并将浓度值传送给所述的控制单元(5)，当荧光粒子浓度增加量超过预警限值时，执行步骤2)； 2)所述的富集板(22)对多粒子样品的富集：在所述的控制单元(5)的控制下，所述的气体动力单元(4)的A路关闭且B路开启，气溶胶粒子依次经过所述的荧光粒子计数单元(1)和撞击式惯性冲击器(21)，其中直径大于切割粒径的粒子被收集到所述的富集板(22)上形成一个多粒子样品富集区域，直径小于切割粒径的粒子随气流从所述的惯性冲击器(21)出口流出，最后经所述的气体动力单元(4)排出，按照设定时间完成多粒子富集； 3)荧光光谱检测单元(3)完成光漂白前后多粒子样品的荧光光谱采集：在所述的控制单元(5)的控制下，所述的转台驱动电机(26)驱动带有狭缝的圆形平台(24)带动所述的富集板(22),使所述的富集板(22)的多粒子富集区域到达荧光光谱检测单元(3)的光敏感区；所述的激发光源(31)发出的激发光经聚焦镜组(32)后在所述的光敏感区形成一个覆盖富集区域的光斑，所述的富集板(22)的反射光经聚焦镜组进入所述的光陷阱(35)，富集区域的多粒子样品在激发光的照射下产生本征荧光，该本征荧光依次经所述的荧光聚焦镜组(34)和滤光片(33)后聚焦到所述的光谱仪(36)的探测面，该光谱仪(36)将采集的初始荧光光谱,即光漂白前的荧光光谱并传输给所述的控制单元(5)；激发光持续照射多粒子样品一定时间T后，所述的光谱仪(36)再次采集的荧光光谱,即光漂白后的荧光光谱并传送给控制单元(5)，所述的控制单元根据所述的光漂白前后两次的荧光光谱计算波峰偏移量和荧光光强相对变化量，并据此判断荧光粒子是否为香烟燃烧物、培养基以及其他干扰物成分，从而确定是否发出生物气溶胶报警信息； 4)富集板(22)清理后回到初始富集位置,包括下列步骤： ①完成光谱采集后，所述的富集板(22)在所述的控制单元(5)的的控制下，所述的转台驱动电机(26)驱动带有狭缝的圆形平台(24)带动所述的富集板(22),使所述的富集板(22)到达清洁毛刷(23)的清理范围，所述的清洁毛刷(23)对所述的富集板(22)进行清理，所述的富集板(22)到达指定位置后，所述的清洁毛刷(23)自动完成清洁过程； ②在所述的控制单元(5)的控制下，所述的富集板(22)再次回到荧光光谱检测单元(3)的光敏感区，由荧光光谱检测单元(3)检测所述的富集板(22)富集区域的背景光谱， ③所述的控制单元(5)根据背景光谱判断富集板(22)是否清理干净，如清理干净，进入下一步，否则，返回步骤①； 5)所述的控制单元(5)控制下，所述的富集板(22)回到初始富集位置，等待下次富集指令。
所属类别：	发明专利