【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物环境检测的，尤其涉及一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置及其使用方法。
技术介绍
1、环境生物安全是当今世界各国共同关注的重要方向，重大传染病之所以难防难控就是因为传染病病源体可通过空气气溶胶来传播，尤其是在医院、学校、酒店、地铁、公交、电梯等密闭公共场所。这些带传染病病原体的气溶胶一般由人体的呼气、打喷嚏、说话、排泄物所产生的生物气溶胶所致，气溶胶可滞留在密闭空间内，或者沉积在环境物品表面，或者随空气流动而导致多人感染。因此，针对环境生物气溶胶的检测与日常监测是呼吸道传染病防控的重要手段。
2、目前，环境生物气溶胶的检测方法还主要依赖于核酸检测的金标准方法，即先现场采集/富集、后送样检测，整个过程耗时较长，且检测的整体成本较高，这就导致该方法难以广泛推广。另外，基于核酸检测的仪器其尺寸无法真正实现个人随身携带使用，比如针对个人使用的便携式一体化检测仪器。因此，亟待发展小尺寸的环境生物气溶胶检测系统，以满足轻量化、便携化、高灵活性的使用需求，比如在小型空间(电梯、卫生间、公共交通等环境)中的生物气溶胶现场、实时检测与监测。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置及其使用方法，旨在解决现有技术中如何减小检测装置的体积使其便于携带实时检测，同时根据环境需求可以检测不同类别的环境气溶胶并提高检测特异性和准确度。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种微型便携式环境生物气溶胶检测装
3、所述固定器包括：上盖以及通过固定螺栓连接的固定底座，所述上盖和所述固定底座上均设有凹槽，分别用于安装所述采样单元和所述制冷单元；
4、所述采样单元包括：采样头以及对称分布在所述采样头两侧的进气钢针和出气钢针，沿所述采样头轴线方向开设有探头通道，所述所述探头通道下末端设置有密封圈，且所述探头通道下端还开设有进气接口和出气接口，并分别与所述进气钢针和所述出气钢针连接；
5、所述制冷单元上安装有固定片，所述固定片中心开设有通孔并通过所述密封圈与所述采样头连接，且所述通孔下方设置有sers芯片。
6、本专利技术一个较佳实施例中，所述探头通道上方还设有一微型拉曼光谱仪，且所述微型拉曼光谱仪的拉曼探头与所述探头通道滑动连接。
7、需要说明的是，微型拉曼光谱仪通过数据线与手机app连接，通过手机进行光谱检测，并将结果显示在手机上。
8、本专利技术一个较佳实施例中，所述sers芯片的衬底为硅片或玻璃片，且所述sers芯片的表面涂覆有金纳米材料或银纳米材料。
9、需要说明的是sers芯片为一次性芯片，且其表面的纳米材料可进行生物化学修饰，以实现对环境气溶胶中病原体的特异性结合，进而提高检测特异性和准确度。
10、本专利技术一个较佳实施例中，所述通孔直径小于所述密封圈直径，且所述密封圈直径大于所述探头通道下末端直径，通过设置相互接触的三者大小不一，以确保其在连接时的密封性，提高水化层形成速率。
11、本专利技术一个较佳实施例中，所述sers芯片尺寸大于所述通孔尺寸，且所述sers芯片设置在所述通孔下方。
12、本专利技术一个较佳实施例中，所述进气钢针和所述出气钢针分别与若干微气泵连接，且若干微气泵为进气泵和抽气泵，可以在芯片表面快速形成流通空气和水化层。
13、本专利技术一个较佳实施例中，所述制冷单元底部还设有散热风扇，且所述散热风扇、所述制冷单元和若干所述微气泵均与一便携电源连接。
14、其中便携电源为5v便携电源，散热风扇为5v散热风扇。
15、本专利技术一个较佳实施例中，所述采样单元与所述固定器的连接方式为卡接，所述制冷单元与所述固定器的连接方式为卡接。
16、本专利技术中还提供了一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置的使用方法，包括以下步骤：
17、s1、仪器对位：将芯片放置在固定片下并与制冷单元形成采样区，使用固定螺栓将上盖与底座固定，并确保密封圈与固定片贴合无间隙，此时采样头对准sers芯片，将微型拉曼光谱仪的探头伸入采样头的探头通道中并固定微型拉曼光谱仪；
18、s2、数据调节：启动微气泵，调整气体流量并抽气3-30min，在进出气接口间和芯片表面形成流动空气，同时启动制冷单元，调节电流来控制芯片表面的温度，并在芯片表面富集形成多层水化层；
19、s3、光谱检测：通过光谱仪对芯片表面进行光谱采集，并将结果显示在显示器上。
20、本专利技术一个较佳实施例中，步骤s1中的芯片为一次性sers芯片，且芯片表面的纳米材料可进行生物化学修饰。
21、本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：
22、(1)采用一次性高增强性sers传感芯片，利用制冷单元将环境气溶胶通过冷凝作用捕获并富集到sers芯片表面，在sers芯片表面形成一层水化层，在该水化层液相体系中，环境气溶胶中的病原体与sers芯片上的纳米材料进行结合，然后通过微型拉曼光谱仪进行光谱分析，从而鉴别出环境气溶胶中的病原体类别；同时可通过对sers芯片上的纳米材料进行生物化学修饰，实现对环境气溶胶中病原体的特异性结合，以提高检测特异性及准确度。
23、(2)通过在sers芯片上方的采样头两侧开设进出气接口，并通过进气钢针和出气钢针分别与进气泵和抽气泵连接，在表面形成单向快速流动的空气，持续不断的提供新鲜空气；配合芯片底部的制冷单元使用，在芯片的上表面形成一层水化层，而不断更新的新鲜空气可以进一步提高水化层形成的速率。
24、(3)本专利技术中利用表面增强拉曼光谱技术，对空气中的病原体进行检测，由于检测环境生物气溶胶需要一定的浓度，本专利技术利用制冷单元，将与空气中水分结合的气溶胶进行冷却沉降；同时密封圈和探头会使芯片周围腔室形成一个相对密闭的环境，调节进气速率大于出气速率，使腔室压力增大，进一步促使气溶胶冷凝沉降在芯片表面，避免了现有技术中对于气溶胶的检测需要现场采集/富集、后送样检测的漫长过程，在5-20min内即可测出环境中是否存在病原体。
25、(4)本专利技术中采用微型拉曼光谱仪并配备5v便携电源，使得整体体积远小于实验室器材大小，便于个人随身携带，具有轻量化、便携化、高灵活性的优点，同时检测方法和操作简单，适用于各种环境，即使家庭自用也可以轻易检测。
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1.一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，包括固定器以及分别安装在所述固定器上下两端的采样单元和制冷单元，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述探头通道上方还设有一微型拉曼光谱仪，且所述微型拉曼光谱仪的拉曼探头与所述探头通道滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于，所述SERS芯片的衬底为硅片或玻璃片，且所述SERS芯片的表面涂覆有金纳米材料或银纳米材料。
4.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述通孔直径小于所述密封圈直径，且所述密封圈直径大于所述探头通道下末端直径。
5.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述SERS芯片尺寸大于所述通孔尺寸，且所述SERS芯片设置在所述通孔下方。
6.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述进气钢针和所述出气钢针分别与若干微气泵连接。
7.根据权利要求6所述的一种微型便携
8.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述采样单元与所述固定器的连接方式为卡接，所述制冷单元与所述固定器的连接方式为卡接。
9.一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置的使用方法，基于权利要求1-8任一所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：步骤S1中的芯片为一次性SERS芯片，且芯片表面的纳米材料可进行生物化学修饰。
...【技术特征摘要】
1.一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，包括固定器以及分别安装在所述固定器上下两端的采样单元和制冷单元，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述探头通道上方还设有一微型拉曼光谱仪，且所述微型拉曼光谱仪的拉曼探头与所述探头通道滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于，所述sers芯片的衬底为硅片或玻璃片，且所述sers芯片的表面涂覆有金纳米材料或银纳米材料。
4.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述通孔直径小于所述密封圈直径，且所述密封圈直径大于所述探头通道下末端直径。
5.根据权利要求1所述的一种微型便携式环境生物气溶胶检测装置，其特征在于：所述sers芯片尺寸大于所述通孔尺寸，且所述sers芯片设置在所述通孔下方。
【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，张涛，刘聪，杨君维，石金华，李志锋，
申请(专利权)人：苏州谱安纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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