多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，包括：气溶胶气流产生单元，用于产生气溶胶粒子气体；激光检测单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对所述气溶胶气流产生单元输出的部分气溶胶粒子气体进行激光照射并检测，获取所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号；总流量控制排气单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对气溶胶气流产生单元输出的未经激光检测单元的气溶胶粒子以及经过激光检测单元的气溶胶粒子进行过滤并排放；分析单元，用于根据所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号，可准确确定所述气溶胶粒子的类别。

Multi channel fluorescence spectrum detection device for bioaerosol particles

The invention discloses a detection device for a multi-channel fluorescence spectrum biological aerosol particle, including an aerosol flow generating unit for generating aerosol particles gas, and a laser detection unit corresponding to the aerosol flow generating unit for partial gas soluble colloidal gas output to the aerosol gas abortion unit. The body carries out the laser irradiation and detects the scattered light signal and the intrinsic fluorescence signal of the aerosol particles, the total flow control exhaust unit, corresponding to the aerosol generation unit, for the aerosol particles of the unlaser detection unit output of the aerosol air generation unit and the laser detection unit. The aerosol particles are filtered and discharged, and the analysis unit is used to accurately determine the categories of the aerosol particles according to the scattered light signals and the intrinsic fluorescence signals of the aerosol particles.

【技术实现步骤摘要】
多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置
本专利技术涉及气溶胶粒子检测
，特别是涉及一种多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置。
技术介绍
具有生命的气溶胶粒子(包括细菌、真菌、病毒等微生物粒子)和活性粒子(花粉、孢子等)以及由有生命活性的机体所释放到空气中的各种质粒被统称为生物气溶胶。所有这些自然产生的或有意释放的空气传播颗粒都会严重影响人类的健康。传统的微生物和花粉监测在样品采集和分析之间需要耗费大量的时间。近年来，为了实时和连续地表征大气颗粒、气体、体液或细菌代谢物，在开发使用激光或其他光源诱导生物粒子本征荧光的监测系统方面进行了大量的努力。生物来源的样品通常在紫外光激发下显示两个特征发射带。第一个带与蛋白质有关，在280nm处最大激发，荧光光谱的发射峰值在340nm处。第二个带显示在约330nm处最大激发，荧光的发射最大值在450nm，归因于生物粒子中的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)，其被认为是微生物代谢活性的指标。最初，基于本征荧光检测技术的空气粒子检测是为军事应用而开发的，用于检测流动空气中的单个粒子。最近，许多报道已经描述了连续的实时荧光流量检测器的民用应用，包括在教室和医院环境中监测花粉或确定空气质量。基于本征荧光技术的生物检测器的优点是对单个颗粒的实时和连续的表征。因此，激光诱导荧光方法具有改善大气颗粒物监测的巨大潜力。目前常用的生物气溶胶检测装置使用单一激光束进行荧光激发。然后在一个或两个发射带中读取发射的信号，检测的气溶胶颗粒的特征是具有空气动力学直径和荧光强度。现有技术还提供了一种检测装置是应用两个激发波长(相当于蛋白质和NADH的最大吸收)分别检测激发荧光的峰值波长，通过两者的比值来对粒子种类标定，除了荧光信息之外，每个颗粒也根据其大小和形状来表征。然而上述检测技术由于单一的宽荧光带检测，生物气溶胶粒子种类的分类是十分有限的，有些只能用来区分生物与非生物气溶胶粒子，无法实现精细分类；检测过程中容易受到包括烟尘、烟草烟雾以及纸尘等荧光发射峰与生物粒子类似的干扰物的影响；检测设备不够紧凑，不能够集成到一些动态检测设备中去，影响了操作范围和潜在的应用能力；对于粒子数据的分析分类方法不够简洁高效，精度不够高，不能实时直观的输出粒子的分析分类结果；只对单一成分的生物气溶胶有不错的检测性能，对于混合气溶胶的检测分类性能不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，可实现对生物气溶胶粒子的准确分类。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，所述检测装置包括：气溶胶气流产生单元，用于产生气溶胶粒子气体；激光检测单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对所述气溶胶气流产生单元输出的部分气溶胶粒子气体进行激光照射并检测，获取所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号；总流量控制排气单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对气溶胶气流产生单元输出的未经激光检测单元的气溶胶粒子以及经过激光检测单元的气溶胶粒子进行过滤并排放；分析单元，用于根据所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号，确定所述气溶胶粒子的类别。可选的，所述气溶胶气流产生单元包括：第一气泵，用于吸入包含气溶胶粒子的空气；流量采样头，用于以第一设定采气流量接收从第一气泵流出的气溶胶粒子；过滤鞘气流产生装置，与所述流量采样头连接，并与所述总流量控制排气单元对应设置，用于以第二设定采气流量吸收流量采样头输出的一部分气溶胶粒子气体，并输出至所述总流量控制排气单元；喷嘴，与所述流量采样头连接，并与所述总流量控制排气单元对应设置，用于以第三设定采气流量吸收流量采样头输出的一部分气溶胶粒子气体，并呈单粒子直线排队射出。可选的，所述激光检测单元包括：光源，用于发射激光光束，并照射在所述气溶胶粒子气体，使得气溶胶粒子气体中的单粒子在受到激光光束的照射后，产生对应所述单粒子的散射光和本征荧光；散射光检测模块，用于检测各单粒子的散射光的光信号，获得对应的单粒子的散射光的电信号；荧光检测模块，用于检测各单粒子的本征荧光的光信号，获得对应的单粒子的本征荧光的电信号；数据传输模块，分别与所述散射光检测模块、荧光检测模块及分析单元，用于将各粒子的散射光的电信号和本征荧光的电信号，传输至所述分析单元。可选的，所述散射光检测模块包括：第一光电倍增管，设置在与所述光源发射的激光光束的轴线呈35°～55°的位置处，并与所述数据传输模块连接，用于将各单粒子的散射光的光信号转化为对应的电信号，并发送至所述数据传输模块；第一带通滤光片，设置在所述第一光电倍增管的前方，用于过滤单粒子受到激光照射后产生的光信号中的本征荧光的光信号；第二光电倍增管，设置在与所述光源发射的激光光束的轴线呈125°～145°的位置处，并与所述数据传输模块连接，用于将各单粒子的散射光的光信号转化为对应的电信号，并发送至所述数据传输模块；第二带通滤光片，设置在所述第二光电倍增管的前方，用于过滤单粒子受到激光照射后产生的光信号中的本征荧光的光信号。可选的，所述荧光检测模块包括：球面镜，设置在与所述光源发射的激光光束的轴线呈90°的位置处，用于将单粒子受到激光照射后产生光信号反射；长通滤光片，正对所述球面镜设置，用于过滤反射后的光信号中的散射光的光信号，以获得本征荧光的光信号；光电倍增管探测器，对应所述长通滤光片设置，并与所述数据传输模块连接，用于将经过长通滤光片的单粒子的本征荧光的光信号转化为对应的电信号，并发送至所述数据传输模块。可选的，所述光电倍增管探测器为多通道线阵光电倍增管探测器或面阵光电倍增管阵列；其中，所述多通道线阵光电倍增管探测器的探测通道8-64个，覆盖范围从275nm～695nm，配置分为多个窄波段，用于检测单粒子的本征荧光的光谱信号；所述面阵光电倍增管阵列的探测通道4-64个，均匀分成上、下两部分检测通道，其中上部分检测通道的覆盖范围从300nm～420nm，下部分检测通道的覆盖范围从420nm～695nm，上、下部分检测通道为独立式激活，当光源更换为266nm波长紫外激光时，激活上部分检测通道，当光源使用375nm波长时，激活下部分检测通道。可选的，所述激光检测单元还包括：消杂滤光片，设置在所述光源发射的激光光束的光路上，所述光源发射出的激光光束经过所述消杂滤光片消除残余光后照射到各单粒子上。可选的，所述激光检测单元还包括：防反射涂层窗口，设置在所述光源发射的激光光束的光路上，用于在所述光源发出的激光光束中未照射各单粒子的激光通过时，阻挡气溶胶粒子通过；激光光阱，对应所述防反射涂层窗口设置，用于吸收通过所述防反射涂层窗口的未照射各单粒子的激光。可选的，所述分析单元包括：电子模块，与所述激光检测单元连接，用于对所述散射光信号和本征荧光信号进行预处理；分类模块，与所述电子模块连接，用于采用主成分分析法，根据预处理后的散射光信号和本征荧光信号，对对应的单粒子进行分类。可选的，所述分析单元还包括：图像形成模块，用于根据所述分类模块的分类结果确定粒子的二维主成分分析结果散点图。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置通过气溶胶气流产生单元及激光检测单元，可准确确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：气溶胶气流产生单元，用于产生气溶胶粒子气体；激光检测单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对所述气溶胶气流产生单元输出的部分气溶胶粒子气体进行激光照射并检测，获取所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号；总流量控制排气单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对气溶胶气流产生单元输出的未经激光检测单元的气溶胶粒子以及经过激光检测单元的气溶胶粒子进行过滤并排放；分析单元，用于根据所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号，确定所述气溶胶粒子的类别。

【技术特征摘要】
1.一种多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：气溶胶气流产生单元，用于产生气溶胶粒子气体；激光检测单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对所述气溶胶气流产生单元输出的部分气溶胶粒子气体进行激光照射并检测，获取所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号；总流量控制排气单元，对应所述气溶胶气流产生单元设置，用于对气溶胶气流产生单元输出的未经激光检测单元的气溶胶粒子以及经过激光检测单元的气溶胶粒子进行过滤并排放；分析单元，用于根据所述气溶胶粒子的散射光信号和本征荧光信号，确定所述气溶胶粒子的类别。2.根据权利要求1所述的多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，其特征在于，所述气溶胶气流产生单元包括：第一气泵，用于吸入包含气溶胶粒子的空气；流量采样头，用于以第一设定采气流量接收从第一气泵流出的气溶胶粒子；过滤鞘气流产生装置，与所述流量采样头连接，并与所述总流量控制排气单元对应设置，用于以第二设定采气流量吸收流量采样头输出的一部分气溶胶粒子气体，并输出至所述总流量控制排气单元；喷嘴，与所述流量采样头连接，并与所述总流量控制排气单元对应设置，用于以第三设定采气流量吸收流量采样头输出的一部分气溶胶粒子气体，并呈单粒子直线排队射出。3.根据权利要求1所述的多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，其特征在于，所述激光检测单元包括：光源，用于发射激光光束，并照射在所述气溶胶粒子气体，使得气溶胶粒子气体中的单粒子在受到激光光束的照射后，产生对应所述单粒子的散射光和本征荧光；散射光检测模块，用于检测各单粒子的散射光的光信号，获得对应的单粒子的散射光的电信号；荧光检测模块，用于检测各单粒子的本征荧光的光信号，获得对应的单粒子的本征荧光的电信号；数据传输模块，分别与所述散射光检测模块、荧光检测模块及分析单元，用于将各粒子的散射光的电信号和本征荧光的电信号，传输至所述分析单元。4.根据权利要求3所述的多通道荧光谱生物气溶胶粒子的检测装置，其特征在于，所述散射光检测模块包括：第一光电倍增管，设置在与所述光源发射的激光光束的轴线呈35°～55°的位置处，并与所述数据传输模块连接，用于将各单粒子的散射光的光信号转化为对应的电信号，并发送至所述数据传输模块；第一带通滤光片，设置在所述第一光电倍增管的前方，用于过滤单粒子受到激光照射后产生的光信号中的本征荧光的光信号；第二光电倍增管，设置在与所述光源发射的激光光束的轴线呈125°～145°的位置处，并与所述数据传输模块连接，用于将各单粒子的散射光的光信号转化为对应的电信号，并发送至所述数据传输模块；第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赟，金怀洲，金尚忠，胡孔新，陈义，杨宇，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33