用于检测生物材料的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检测气流中生物材料的方法，在该方法中：借助多个采样装置（12）将气流（16）馈入，朝向气流（16）发出光束（17），产生用于描绘颗粒（14）的荧光的荧光信号（24），产生用于描绘颗粒（14）的光的散射的散射信号（32），将荧光信号（24）和散射信号（32）转换成离散值，并定义告警值，将离散值累积记录为配置有所选择的维度的至少二维的一测量空间中的碰撞点，从所述测量空间中预先选择至少一个指标区（56，58，60），根据每个预先选择的指标区（56，58，60）上积累的碰撞点以指标频率计算累积指标，通过使用预先选择的标准根据所述指标来定义用于显示出存在所选择的生物材料的告警值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测气流中的生物材料的方法，该气流包含生物材料和/或生物惰性材料的颗粒（particle），在该方法中：-借助多个取样装置将气流馈入腔体中并在取样后从腔体中馈出，-通过光源朝向气流发出光束，以激发气流中的颗粒以产生荧光，-借助第一测量装置测量被光束碰撞的每个颗粒发出的荧光，并产生用于描绘颗粒的荧光的荧光信号，-借助第二测量装置测量被光束碰撞的每个颗粒散射的光，并产生用于描绘颗粒的光散射的散射信号，-以采样频率将荧光信号和散射信号转换成离散值，以及-基于所述离散值来定义（define）告警值。本专利技术还涉及一种对应的用于检测生物材料的装置。
技术介绍
生物战剂是具有大规模杀伤力的危险武器，由于例如恐怖组织，它成为一种重大威胁。生物战剂经常扩散成难以检测的气溶胶颗粒（aerosol particle）。就此而言，气溶胶是指空气以及悬浮在空气中的颗粒。专利公开文件US 5,701,012中示出了战剂检测方面的现有技术，该公开文件中公开了一种利用生物材料的荧光的装置。在该装置中，通过激光束激发被引导到该装置的每个颗粒，此后使用测量装置来测量颗粒发出的荧光。将每个颗粒的荧光值一次一个地与内部数据库相比较，基于此来进行关于颗粒的生物活性的确定。在根据该美国专利的装置中，基于单独的颗粒进行确定。然而，实现用来确定单独颗粒的荧光脉冲的区分和峰值的电子电路要求高而且昂贵。此<br>外，在空气具有高颗粒含量的情况下，所谓的重合现象（coincidence phenomenon）变为可能，因而导致单独颗粒的测量出现问题。于是，基于同时存在于检测腔体中的数个颗粒来形成信号。在这种情况下，基于荧光的单独颗粒的生物活性评价可能有误，因为荧光可能不是必然来源于单个颗粒。从现有技术中还已知US 7,738,099B2，该文件公开了一种装置，通过该装置能够测量颗粒散射的光以及颗粒发出的荧光。在该情况中也测量每个脉冲的峰值，基于该峰值来检测可能的生物颗粒。为了工作，这种方案需要复杂的用来测量和分析脉冲峰高的电子部件，它在颗粒含量大的情况下的运行较脆弱。
技术实现思路
本专利技术旨在创造一种比现有技术更简单的用于检测生物材料的方法。本专利技术还旨在创造一种比现有技术更简单且更优的用于检测生物材料的装置。根据本专利技术的方法和装置尤其适用于检测/识别生物颗粒。根据本专利技术的方法的特有特征在所附的权利要求1中记载，该装置的特有特征在所附的权利要求12中记载。通过用于检测气流中的生物材料的方法来实现本专利技术，气流包含生物材料和/或生物惰性材料的颗粒，在该方法中：将离散值累积记录为配置有所选择的维度的至少二维测量空间中的碰撞点，从所述测量空间中预先选择至少一个指标区。以有规律的间隔根据积累的碰撞点来计算针对每个预先选择的指标区的累积指标，以及通过使用预先选择的标准根据所述指标来定义（define）用于显示出存在所选择的生物材料的告警值。在该方法中，借助多个采样装置将所述气流馈入腔体并在采样后从所述腔体中导出，通过光源朝向所述气流发出光束，以便激发所述气流中的所述颗粒以产生荧光。借助测量装置测量被所述光束碰撞的每个颗粒发出的荧光，并且产生用于描绘所述颗粒的荧光的荧光信号，相应地借助第二测量装置测量被所述光束碰撞的每个颗粒散射光，并产生用于描绘所述颗粒的光散射的散射信号。以采样频率将所述荧光信号和所述散射信号转换成离散值以用于分类和分析，并且基于所述离散值来定义告警值。由于该方法极其简单，因而可以不需要定义荧光和散射信号的单个峰值而实施该方法。这意味着该方法对于重合现象的耐受性（tolerate）远好于现有技术，甚至可以修正由于它造成的测量误差。优选的是，有至少两个指标区，最优选的是有至少三个指标区。使用更多的指标区将减少该方法和装置的不准确以及错误告警，尤其是在烟囱气和其他杂质可能干扰检测的艰难的户外条件下。优选的是，将所述指标与与每个指标之间的相对条件以及至少一些指标的绝对条件相比较，基于比较结果，当满足所述条件时，给出告警。指标的比较是简单而且快速的。优选的是，测量空间是存储器。因而，将离散值记录在存储器中直接作为碰撞点，而无需不必要的中间阶段。优选的是，使用与气流垂直的光源来发出光束。该光源可以布置为使用恒定频率。优选的是，该装置布置为连续地/以恒定采样频率显示荧光信号和散射信号。用于连续荧光和散射信号的处理方法可以被简单地应用。通过连续显示，针对生物颗粒和背景颗粒的特定区域，获得了大致与正确的颗粒含量相对应的数据点数量。该采样频率可以是100kHz～2MHz，优选的是300～800kHz。根据一个实施例，在至少二维存储器中，所述多个维度是颗粒的荧光以及被颗粒散射的光。这些维度是根据离散值直接获得的，无需计算操作。根据第二实施例，在至少二维存储器中，所述多个维度是颗粒散射的光以及颗粒的荧光与被颗粒散射的光的到达（arrival）的乘积。计算累积指标的间隔可以是0.1～10秒，优选的是0.8～1.5秒。然后，在存储器中积累的数据量将维持合理，并且能够快速进行计算。根据一个实施例，在计算指标时使用离散值的相互关系。因而，当产生结果时，将使用的信号值相乘，这样，至少消除了至少第二信号的长期平均值（或所谓的DC分量）。例如，在将两个信号相乘之前，通过对于所讨论的信号进行所谓的高通滤波，以一种简单以及像这样已知的方式来进行这种消除。根据第二实施例，使用离散值的平均乘积来计算指标。这种处理方法的结果可以容易地进一步布置为用于实际算法的地图，或者可以将它们积分以形成容易处理的参数，例如，相互关系系数、散射的时间积分或者荧光的时间积分。此外，也可以使用根据荧光信号和散射信号计算出的其他导出值来计算指标。这种导出值可以是信号之间的相互关系值，或者可以是信号的相互比率。例如，通过将荧光信号的值除以散射信号的值将获得一个数，该数描绘颗粒中包含的生物材料的量。根据一个实施例，该分析装置布置为基于信号形成分类地图，以检测生物材料。该分类地图的译出简单而且快速。当告警值超过预先选择的标准时，告警及显示装置优选地给出告警。可以按照如下阶段以三个步骤给出告警：在所述气流中检测生物材料，当所述告警值超过所述预先选择的标准时，告警及显示装置给出告警，从所述气流中取出样品以进行更详细的分析。根据本专利技术的装置的目的可以通过使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.07 FI 20105645;2010.07.08 US 61/399,1221.一种用于检测气流中的生物材料的方法，所述气流（16）包含生物
材料和/或生物惰性材料的颗粒（14），在该方法中：
-借助采样装置（12）将所述气流（16）馈入腔体（18）并在采样后从所
述腔体（18）中导出，
-通过光源向所述气流（16）发出光束（17），以便激发所述气流（16）
中的所述颗粒（14）以产生荧光，
-借助第一测量装置（23）测量被所述光束（17）碰撞的每个颗粒（14）
发出的荧光，并且产生用于描绘所述颗粒（14）的荧光的荧光信号（24），
-借助第二测量装置（30）测量被所述光束（17）碰撞的每个颗粒（14）
散射的光，并产生用于描绘所述颗粒（14）的光散射的散射信号（32），
-以采样频率将所述荧光信号（24）和所述散射信号（32）转换成离散值，
以及
-基于所述离散值定义告警值，
其特征在于，在所述方法中：
-将所述离散值累积记录为配置有所选择的维度的至少二维测量空间中
的碰撞点，
-从所述测量空间中预先选择至少一个指标区（56，58，60）,
-以指标频率根据在每个预先选择的指标区（56，58，60）上积累的碰撞
点来计算累积指标，
-使用预先选择的标准，根据所述指标来定义用于显示出存在所选择的生
物材料的告警值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在至少两个指标区，
优选的是存在至少三个指标区（56，58，60）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述指标与每个
指标之间的相对条件以及至少一些所述指标的绝对条件相比较，基于比较结
果，当满足所述条件时，给出告警。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所
述采样频率是100kHz～2MHz，优选的是300～800kHz。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所

\t述指标频率是0.1～10秒，优选的是0.8～1.5秒。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在
至少二维存储器中，所述维度是所述颗粒的荧光和被所述颗粒散射的光。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在
至少二维存储器中，所述维度是被所述颗粒散射的光、以及所述颗粒的荧光
与被所述颗粒散射的光的乘积。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述离散值之间的
相互关系来计算所述指标。
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【专利技术属性】
技术研发人员：考科·延凯，约尔马·凯斯基宁，马蒂·普特基兰塔，桑波·萨里，卡特娅·本特松，
申请(专利权)人：环境学有限公司，
类型：
国别省市：