检测微型系统的开发技术方案

本发明专利技术涉及检测室内环境中的真菌污染的装置，其包括：浓缩模块(MC)；包含色谱微柱的分离模块(MS)；以及检测模块(MD)，其特征在于包含位于检测模块(MD)上游的至少一个第一电磁阀(E3)，该第一电磁阀能够将包含靶分子的流引导向检测模块(MD)，或者当所述流不包含靶分子时，能够引导由第一过滤装置(Tx1)过滤的流，以便清洁检测模块(MD)。本发明专利技术还涉及该装置的控制接口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于检测室内环境中的真菌污染的装置及其用途，以及实施这种装置检测室内环境中的真菌污染的方法。
技术介绍
在工业化国家，人们有超过90 %的时间在封闭空间中度过，在封闭空间中暴露于众多的物理、化学和生物污染物。由于觉察到这些复合污染潜在地导致健康风险，政府当局在国家环境准则(Grenelle2environmental code)中引入了室内环境中的空气质量的监测法则。该法则包括用于在容纳脆弱人群(儿童、老人等)的设施和公共场所(学校、公共交通工具、博物馆等)中测量和提供信息的系统的实施方式。因此，世界卫生组织(WHO)在其2009年发表的报告“WHO室内空气质量指南:潮湿和霉菌”中指出:霉菌能够引发过敏、感染、中毒或刺激。这些微生物除了能影响健康以外，还可以作用于建筑物的实际结构，对建筑物的结构和装饰特征产生永久性的破坏,这也是文物保护专家普遍担忧的现象。在工业化国家的许多住所都观察到了潮湿和/或霉菌问题，这一现象加剧了这些微生物的问题。因此，基于问卷或视觉观察的研究显示了非常高比例的住所存在污染。欧洲的研究因此报道具有可见霉菌的住所比例可达到25% (Brunekreef, 1992 ；Pirhonen,1996)。在北美洲进行的研究显示污染率在14%到38%之间(Dales，1991)。而当考虑了在墙壁中检测到高度潮湿的住所时，这一比例达到80% (Miller, 1988 ；Koskinen, 1999)。在法国，政府当局资助了一个由建筑物科学和技术中心(Centre Scientifiqueet Technique du Batiment (CSTB))管理的室内空气质量观测所(Observatoire de IaQualitede l’Air Interieur (OQAI)) 由OQAI实施的国家房屋运动的结果在2007年底公布，构成了法国住所的空气质量的首份报告。这次测量活动特别显示出住所的霉菌污染涉及到数值是37%-42%的很大比例的法国家庭，其中2% (即超过610000处住所)具有超过Im2的被污染的表面积(Moularat, 2008)。在这些环境中的各种生物污染物之中，小型真菌(霉菌)是世界范围内众多团队(北美洲、北欧国家、比利时、意大利、澳大利亚、法国等)的研究焦点。室内环境是指建筑物内部没有持续空气流通的受限空间。在住所、博物馆、教堂、洞穴、古迹、行政办公建筑、学校和医院中能找到室内环境的示例。室内环境中霉菌的存在并不是对健康没有影响的。事实上，大量的研究已经证明:有霉菌建筑中的居住者会出现一些症状；并且同样，霉菌对它们聚集生长处的材料和结构有降解作用。事实上，真菌产生的酶和/或酸还能使它们的基片退化。从它们生长的最初开始，真菌便释放出挥发性分子(挥发性有机化合物，V0C)，这些挥发性分子或者是真菌的代谢产物，或者是由真菌产生的酶或酸降解它们的生长附着材料而产生。VOC通过壁扩散，并且在隐藏性污染的情况下，在空气本身中能检测到V0C。但是，室内环境中存在的VOC还可以来自其它来源，例如建筑材料、家庭用品或者人类活动。与室内环境中存在的所有VOC相比， 起源于真菌的VOC浓度特别是在早期污染阶段中是相对较低的。在这样的背景下，本申请人用超过十年时间开展了多种研究活动，特别是在控制霉菌在基层上的生长和其生长的早期检测方面。按照传统惯例，环境的真菌污染的检测是通过视觉检查，或者通过培养存在于空气中、表面上或灰尘中的微生物。因此，这些通常的方法基本不可能检测到隐藏污染(例如在隔离物背后、在建筑结构中或者通风系统中的生长)或者还没有明显生长迹象的新近污染。以早期检测真菌生长为目的，本申请人的工作是基于:真菌生长最初几小时会释放出特异性的微生物挥发性有机化合物(MVOC)，MVOC会扩散到环境中，并且构成一种生化印记。检测这种生化印记是真菌活性的预兆。因此，为了检测所有的污染情况，在专利申请FR2913501中，本申请人开发了一种基于识别包含这种印记的化学示踪剂的技术，并且该技术使污染指数的计算能够得到发展。专利申请FR2913501提出一种基于对存在于环境空气中的VOC的分析而通过确定真菌污染指数检测室内环境中的真菌污染的方法。该方法即便在隐藏污染的情况下也能够在生长早期检测真菌生长，但是采用传统分析方法，如气相色谱法与质谱仪的结合。这些方法要求样品的采集与实验室相关联，在实验室中，样品将经受浓缩、分离和分析等漫长的步骤。这些用于检测室内环境中的真菌污染的步骤需要合格的技术人员的介入，并且是相当耗时且高成本的。因此，这些分析技术无法实现快速和连续测定。因此，目前可用的解决方案无法满足对真菌污染的早期检测和连续监测的需求。专利申请号1059636的专利申请描述了根据本专利技术所述的微型系统的主要原理。 本申请人公司组织开发了用于检测室内环境中的真菌污染的装置，该装置使能用较短测定时间对环境空气进行快速的现场分析，并且因此能连续检测污染。本专利技术所述装置的另一个优势是其能够在不需要专业技术人员的介入的情况下被使用。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及用于检测室内环境中的真菌污染的装置，其包括:预浓缩模块；包含色谱微柱的分离模块；和包含传感器阵列的检测模块。因此，本申请人开发出适用于现场测定的化学微型传感器的自含式系统。该系统将实验室分析集成到被开发的所述系统中，由缺少实验室分析阶段产生了时间效益，除此之外，该装置能实现连续监测公众聚集环境，如博物馆、学校、医院等。特别地，预浓缩模块位于本装置的其它模块的上游。当色谱柱的分辨率过低，或者由于靶分子的低浓度而限制所使用的检测器的灵敏度时，色谱系统的使用需要使用预浓缩器。预浓缩基于积聚的原理。当使用预浓缩器时，待分析的流——特别如气体——通过预浓缩模块，并且靶分子在样品收集阶段期间积聚在吸附材料上。当然，吸附材料的选择取决于所寻求的靶分子，以便靶分子可以被捕集在所述材料上，然后被解吸(例如热解吸)，并且注入色谱柱，以便进行分离和随后分析。这样，释放的靶分子在柱出口能形成具有更高浓度的靶分子的脱附峰。因此，这种预浓缩模块增加了柱分离的效益，而高浓度峰增加了分析的灵敏度。在本申请的解释中，术语“预浓缩模块”和“浓缩模块”必须被认为是同义。优选地，浓缩模块包含预浓缩微结构。这类微结构能使生产出的装置更小，优选为便携和易于操控。另外，这类微结构不仅允许在解吸期间的更低的能耗，而且由更低的热质和更小的死体积带来了更好的加热效率。室内环境中霉菌的存在与否不能由检测单一的真菌VOC来推断。因此，本专利技术人设计了一种装置，其使用的检测真菌污染的原理是基于检测某些靶VOC。本专利技术的所述装置由此可以特别地检测能够由真菌污染的发展导致的靶VOC的阵列的存在。所述靶VOC特别地包括:(I)与真菌种类及其基片无关地发射V0C，以及该VOC仅由真菌种类发射，例如1-辛烯-3-醇、I，3-辛二烯和甲基-2-乙基己酸酯；(2)与真菌种类及所述基片无关地发射、但也可以具有其它生物学起源的V0C，例如2-甲基呋喃、3-甲基呋喃、3-甲基-1- 丁醇、2-甲基-1- 丁醇和α -菔烯；(3)根据真菌种类和/或所述基片发射的V0C，例如2-庚烯、二甲基硫、4-庚酮、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测室内环境中的真菌污染的装置，包括：预浓缩模块MC；分离模块MS，其包括位于所述预浓缩模块MC下游的色谱微柱；以及检测模块MD，其包括位于所述分离模块MS下游的传感器阵列；流生成装置，优选为至少一个泵P；其特征在于所述装置包括位于所述检测模块MD上游的至少一个第一电磁阀E3，所述第一电磁阀使能将包含靶分子的流引导向所述检测模块MD，或者当所述流不包含靶分子时，所述第一电磁阀能引导由第一过滤装置Tx1过滤的流，使所述检测模块MD能被清洁。

【技术特征摘要】
2011.12.28 FR 11/041261.用于检测室内环境中的真菌污染的装置，包括: 预浓缩模块MC ； 分离模块MS，其包括位于所述预浓缩模块MC下游的色谱微柱；以及 检测模块MD，其包括位于所述分离模块MS下游的传感器阵列； 流生成装置，优选为至少一个泵P ; 其特征在于所述装置包括位于所述检测模块MD上游的至少一个第一电磁阀E3，所述第一电磁阀使能将包含靶分子的流引导向所述检测模块MD，或者当所述流不包含靶分子时，所述第一电磁阀能引导由第一过滤装置Txl过滤的流，使所述检测模块MD能被清洁。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述第电磁阀放置在所述分离模块MS和所述检测模块MD之间。3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于还包括位于所述分离模块上游的至少一个第二电磁阀E2，当流包含靶分子或当所述流被过滤装置Tx2过滤时，所述第二电磁阀使所述流能被引导向所述分离模块MS，或者当所述流不包含靶分子时，所述第二电磁阀使所述流能被引导向外部。4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述第二电磁阀被放置在所述浓缩模块MC和所述分离模块MS之间。5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于还包括位于所述浓缩模块MC上游的至少一个第三电磁阀Ε1，所述第三电磁阀El使能将样品收集流引导向所述浓缩模块MC，或者当所述流不包含靶分子时，能够引导被过滤装置Τχ2过滤的流，使所述浓缩模块能被清洁。6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于至少一个所述过滤装置包含吸附聚合物，优选为基于2，6- 二亚苯基的聚合物。7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于所述浓缩模块MC和/或分离模块MS包含能够吸附所述靶分子的材料，所述靶分子与相应的解吸装置相关联。8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于能够吸附所述靶分子的材料是吸附聚合物，优选为珠状聚合物，在所述浓缩模块中优选为基于2，6-二苯并呋喃，而在所述分离模块中优选为基于聚二甲硅氧烷PDMS，并且所述解吸装置包含加热电阻器，该加热电阻器提供在所述浓缩模块和/或分离模块上。9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于还包括控制接口，该控制接口包含控制卡C.Com，该控制卡使能控制，优选地自动控制所述电磁阀、洗脱装置、特别是加热电阻器以及流生成装置、特别是所述泵中的至少一个。10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于所述控制接口优选地通过处理卡C.Tr连接到所述检测模块，以便从所述检测模块接收数据。11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于所述处理卡和检测模块配置为使得测定包含靶分子的流和被过滤的流之间的电阻率的差。12.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于所述检测模块包含选自以下组中物质的导电聚合物，所述组包括:PED0T-PSS、二溴二芴、掺杂辛烷磺酸盐的聚吡咯、掺杂高氯酸锂的聚吡咯或其它任何聚吡咯衍生物、聚噻吩或聚苯胺。13.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·某乐拉特，Y·岳柏林，E·罗宾，
申请(专利权)人：科学和技术中心，
类型：发明
国别省市：