[发明专利]一种大气微生物激光探测报警系统

说明书

技术领域

本发明涉及微生物检测技术领域，尤其涉及一种基于355nm紫外激光诱导生 物辅酶荧光探测空气微生物的系统。

背景技术

空气微生物对人类健康及环境安全存在着巨大的威胁，研究表明世界上至少 有100多种致病微生物能够经空气传播，如结核杆菌、流感病毒等。上述致病微 生物通过呼吸道感染人群，有些种类的微生物在极低量情况下仍可使人感染，甚 至致人死亡；医院病房、手术室、方舱式工作场所、舰船、潜艇等场所空气微生 物含量超标对工作人员身体健康具有重要影响，极易致病并传播。近年来，爆发 的SARS疫情、H7N9疫情等突发公共卫生事件均是致病微生物空气传播导致。

目前，空气微生物的检测过程主要通过传统的“采样+分离培养”方法，即 首先通过采样器采集空气样本，之后洗脱滤膜并进行微生物培养，最后进行实验 室检测鉴定，该方法存在着操作步骤繁琐、周期长、分辨能力差等缺点。因此， 技术实现大气微生物非接触探测及在线报警技术方法对公共安全、卫生防疫、环 境监测等均具有重大意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明目的之一在于提出了一种基于355nm 激光的大气微生物非接触探测报警技术方法，具有实时、稳定可靠、灵敏度高等 优点，可应用于公共安全、卫生防疫、环境监测等领域。

一种大气微生物激光探测报警系统，包括：

激光输出装置：产生355nm脉冲激光束诱导微生物体内NAD(P)H和核黄素分 别产生荧光信号；

采集装置：用于接收并传输荧光信号；

探测装置：用于将荧光信号转换为电信号；

收集装置：用于汇总电信号；

处理装置，用于处理与分析电信号。

优选的，一种大气微生物激光探测报警系统，包括计算机、激光器和接收望 远镜，所述计算机向所述激光器发出触发信号，所述接收望远镜接收荧光信号； 荧光信号通过光纤传输至准直镜、滤光片到达PMT光电探测器；所述计算机触发 所述PMT光电探测器将荧光信号转换生成电信号；所述计算机触发数据采集卡收 集数据并对数据进行分析，当结果达到阈值时，闪光蜂鸣器发生报警，所述激光 器、计算机、PMT光电探测器、数据采集卡、闪电蜂鸣器之间均为电连接。

优选的，所述光纤将荧光信号分成两路光信号，第一路光信号用于检测 NAD(P)H；第二路光信号用于检测核黄素。

优选的，第一路光信号经过的滤光片为450nm，第二路光信号经过的滤光片 为540nm。

优选的，所述激光器产生的激光束经过两块反射镜后射向目标区域。

优选的，所述激光器射出的激光束的光轴与所述接收望远镜的光轴重合。

一种大气微生物激光探测报警系统通过检测荧光信号及其强度判断大气是 否存在微生物及其浓度。

细菌、真菌和病毒等微生物是由各种无机和有机分子组成的复杂混合物，它 们的荧光光谱是由各类荧光物质的荧光光谱叠加而成。研究表明，NAD(P)H和核 黄素等辅酶是细菌和真菌进行新陈代谢活动所必需的物质，采用特定波长激光激 发微生物时，可形成诱导荧光，且不同物质的诱导荧光波长不同。表1所列为 NAD(P)H和核黄素对应的激发波长、诱导荧光波长信息，NAD(P)H诱导荧光波长 集中在440-470nm，核黄素诱导荧光波长集中在520-560nm。通过检测上述两种 物质荧光信号及强度，可对空气微生物是否存在及浓度进行测量。

表1 生物粒子中辅酶激发与出射波长信息

以355nm脉冲激光激发大气微生物，诱导微生物体内NAD(P)H和核黄素分别 产生440-470nm和520-560nm波长范围的荧光信号，通过检测荧光信号及其强度 判别大气是否存在微生物及其浓度，实现空气微生物的非接触探测及在线报警。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：

本发明提出一种用于空气微生物非接触探测及在线报警系统，满足了目前特 定区域对空气微生物进行实时在线、快速有效探测及报警的应用需求。

本发明基于355nm激光的大气微生物非接触探测报警系统，通过合理选择元 器件技术参数和型号，能够实现未知区域大气晨昏和夜晚(能见度不低于5km) 150m范围内的空气微生物气溶胶探测和报警；该系统重量轻，便于移动和布置， 具有实时、稳定可靠、灵敏度高等优点，可应用于公共安全、卫生防疫、环境监 测等领域，具有广阔的市场前景。

附图说明