利用太赫茲光譜檢測(cè)pm2.5中細(xì)菌的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，包括支架、對(duì)應(yīng)設(shè)置在支架上的太赫茲光源及太赫茲探測(cè)器、上下分布并設(shè)置在太赫茲光源及太赫茲探測(cè)器之間的金屬擋板和樣品透視板，所述金屬擋板上對(duì)應(yīng)設(shè)有光源孔；樣品透視板采用環(huán)烯烴共聚物材料，提高了檢測(cè)精度，整體裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作；本發(fā)明還公開了利用該裝置的方法，通過采樣、檢測(cè)及對(duì)比分析步驟檢測(cè)PM2.5中是否含有細(xì)菌，準(zhǔn)確度高，檢測(cè)周期短，節(jié)約了檢測(cè)成本。
【專利說明】利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測(cè)試或分析材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]科學(xué)家用PM2.5表示每立方米空氣中粒徑小于2.5 μ m的大氣顆粒物質(zhì)(particulate matter)的含量,該值越高,就代表空氣污染越嚴(yán)重。PM2.5粒徑小、表面積大，能在空氣中長(zhǎng)時(shí)間滯留，富集有毒重金屬、酸性物質(zhì)、有機(jī)污染物、細(xì)菌和病毒等，并易避開氣管纖毛等過濾機(jī)制進(jìn)入下呼吸道，沉積在肺泡，引起各種呼吸系統(tǒng)疾病及心血管、神經(jīng)、免疫系統(tǒng)的變化。
[0003]PM2.5是細(xì)菌的載體，因此，檢測(cè)PM2.5的攜菌情況，對(duì)控制大氣污染、防治呼吸道傳染病具有重要意義。通過檢驗(yàn)PM2.5中細(xì)菌的種類及數(shù)量，可以判斷大氣的污染情況；目前國(guó)內(nèi)外尚無簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確度較高的用于檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置或方法，現(xiàn)有的檢測(cè)和鑒定方法一般是采用非特異性的快速顯微鏡直接進(jìn)行觀察或利用生化檢測(cè)程序進(jìn)行檢測(cè):前者雖然快速便捷、但是精度差且主觀性較強(qiáng)，得出的檢測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確；后者檢測(cè)精度較高，但是過程復(fù)雜、耗材量大且檢測(cè)周期長(zhǎng)。
[0004]太赫茲光譜具有獨(dú)特的生物探測(cè)特性，可探測(cè)到其它電磁波段無法探測(cè)到的生物大分子內(nèi)部重要信息，其光子能量分布覆蓋了生物大分子空間構(gòu)象的能級(jí)范圍，且具有頻帶寬，包含的生物大分子信息豐富，特異性強(qiáng)，光子能量低，對(duì)生物分子無電離損傷等特點(diǎn)，特別適合用于探測(cè)細(xì)菌的光譜信息。
[0005]由于不同細(xì)菌表層細(xì)胞壁的肽聚糖支架均相同，只是其中包含的四肽側(cè)鏈組成及連接方式隨菌種不同而顯示出差異，且大氣顆粒物上含有太赫茲波的散射信息，因此，可以通過接收太赫茲光在粒徑小于2.5 μ m的PM2.5顆粒上的散射信息，準(zhǔn)確獲取細(xì)菌表層細(xì)胞壁主要成分肽聚糖的太赫茲指紋譜；故本研究采用太赫茲光譜技術(shù)檢測(cè)PM2.5是否攜帶細(xì)菌，為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考，并為進(jìn)行環(huán)境干預(yù)提供線索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置及方法，通過太赫茲光譜的探測(cè)特性，探測(cè)出不同細(xì)菌表層細(xì)胞壁的光譜信息，為環(huán)境干預(yù)提供線索。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，包括支架、對(duì)應(yīng)設(shè)置在支架上的太赫茲光源及太赫茲探測(cè)器、上下分布并設(shè)置在太赫茲光源及太赫茲探測(cè)器之間的金屬擋板和樣品透視板，所述金屬擋板上對(duì)應(yīng)設(shè)有光源孔。
[0008]進(jìn)一步，所述樣品透視板包括基板與覆蓋在基板上的蓋板，所述基板上設(shè)有用于放置檢測(cè)樣品的凹槽。
[0009]進(jìn)一步，所述支架上還設(shè)有用于放置樣品透視板的拖環(huán)。
[0010]進(jìn)一步，所述基板與蓋板均為采用環(huán)烯烴共聚物材料制成的圓形透明薄板，所述基板的直徑為50-100mm,厚度為0.所述蓋板的直徑為50-100mm,厚度為0.05_lmm。
[0011]進(jìn)一步,所述基板的凹槽內(nèi)設(shè)有用于攜帶PM2.5的Teflon濾膜,所述Teflon濾膜的直徑為30-70mm，厚度為0.01-0.3mm。
[0012]進(jìn)一步，所述裝置外部還設(shè)有透明的外罩。
[0013]本發(fā)明還提供一種利用太赫茲光譜檢測(cè)裝置檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的方法，包括以下步驟:
[0014]a、采樣:利用PM2.5采樣器將PM2.5捕集在Teflon濾膜上；
[0015]b、檢測(cè):利用太赫茲光譜檢測(cè)裝置采集Teflon濾膜上的PM2.5光譜信息，并對(duì)其進(jìn)行除噪處理，提取除噪后光譜信息；
[0016]C、分析:將除噪后的光譜信息與標(biāo)準(zhǔn)光譜信息進(jìn)行分析比對(duì)。
[0017]進(jìn)一步，所述步驟c中的標(biāo)準(zhǔn)光譜信息是對(duì)純肽聚糖進(jìn)行光譜檢測(cè)獲得的光譜信
肩、O
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019](I)構(gòu)成樣品透視板的基板與蓋板采用環(huán)烯烴共聚物材料制成，具有低太赫茲吸收、低折射率，高透光率特點(diǎn)，優(yōu)于現(xiàn)有的由石英、聚乙烯等材料制備的用于太赫茲光譜檢測(cè)的樣品透視裝置，提高了檢測(cè)精度。
[0020](2)利用太赫茲光譜獨(dú)特的生物探測(cè)特性來檢測(cè)PM2.5中是否攜帶細(xì)菌，操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，既縮短了檢測(cè)周期，又節(jié)約了檢測(cè)成本，優(yōu)于現(xiàn)有的檢測(cè)方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為太赫茲光譜檢測(cè)裝置的立體圖；
[0024]其中:1 一支架、2 —太赫茲光源、3 —太赫茲探測(cè)器、4 一金屬擋板、5 —樣品透視板、6 —光源孔、7 —拖環(huán)、8 —外罩、51 —基板、52 —蓋板、53 — Teflon濾膜。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0026]如圖所示，本實(shí)施例中所述的利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，包括支架1、對(duì)應(yīng)設(shè)置在支架I上的太赫茲光源2及太赫茲探測(cè)器3、上下分布并設(shè)置在太赫茲光源2及太赫茲探測(cè)器3之間的金屬擋板4和樣品透視板5，所述金屬擋板4上對(duì)應(yīng)設(shè)有光源孔6。
[0027]本實(shí)施例中，太赫茲光源2、金屬擋板4、樣品透視板5及太赫茲探測(cè)器3從上到下依次設(shè)置，其中的樣品透視板5是放置在一個(gè)拖環(huán)7上，拖環(huán)7與太赫茲光源2、金屬擋板4及太赫茲探測(cè)器3 —樣均固定在支架I上；其中的金屬擋板4主要是為阻擋太赫茲光源2，防止太赫茲光束向周圍散射，因此可為銅、鐵、鋁、鎂等任一金屬材質(zhì)，本實(shí)施例中采用銅材質(zhì)。
[0028]本實(shí)施例中的樣品透視板5包括基板51與覆蓋在基板51上的蓋板52，所述基板51上設(shè)有用于放置檢測(cè)樣品的凹槽；操作時(shí)，將待檢樣品放置在凹槽內(nèi)，蓋上蓋板52即可，操作方便快捷。
[0029]在本實(shí)施例中，所述基板51與蓋板52均為采用環(huán)烯烴共聚物材料制成的圓形透明薄板，基板51的直徑為55mm,厚度為0.1mm,蓋板52的直徑為55mm,厚度為0.05mm ;環(huán)烯經(jīng)共聚物(簡(jiǎn)稱 COPs (Cyclo Olefin Polymers)或 COCs (Cyclo Olefin Copolymers))具有低太赫茲吸收、低折射率和高透光率的優(yōu)良性質(zhì)，適合作為樣品承載裝置或檢測(cè)樣品的透視裝置，能夠減小承載材質(zhì)在檢測(cè)過程中對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響因素。
[0030]若基板51的直徑為100mm，厚度為2mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的蓋板52可選用直徑為100mm，厚度為Imm這樣的規(guī)格；當(dāng)然，在滿足硬度要求的情況下，基板51與蓋板52的厚度應(yīng)盡量設(shè)置得較薄，當(dāng)基板51的直徑為90mm，厚度為1.3mm,對(duì)應(yīng)蓋板52的直徑為90mm，厚度為
0.6mm時(shí)即可達(dá)到檢測(cè)所需的硬度要求時(shí)，應(yīng)盡量選用該種薄型規(guī)格的基板51與蓋板52。
[0031]在本實(shí)施例中，基板51的凹槽內(nèi)設(shè)有用于攜帶PM2.5的Teflon濾膜53，所述Teflon濾膜53的直徑大小在30_70mm之間，厚度在0.01-0.3mm之間，具體的Teflon濾膜
53尺寸根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，其中，Teflon濾膜53的直徑與厚度選擇應(yīng)與基板51上的凹槽尺寸相對(duì)應(yīng)，當(dāng)Teflon濾膜53的直徑較大，厚度較厚時(shí)，基板51的直徑也應(yīng)較大，厚度也應(yīng)較厚。
[0032]本實(shí)施例中，檢測(cè)裝置外部還設(shè)有透明的玻璃外罩8，保證裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)恒濕，避免因空氣流動(dòng)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，當(dāng)然，透明的塑料外罩8同樣可達(dá)到此目的。
[0033]本發(fā)明還敘述了利用太赫茲光譜檢測(cè)裝置檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的方法，包括以下步驟:
[0034]a、采樣:利用PM2.5采樣器將PM2.5捕集在Teflon濾膜53上；
[0035]b、檢測(cè):將含有PM2.5的Teflon濾膜53放置到基板51上的凹槽處，蓋上蓋板52，開啟太赫茲光源2照射Teflon濾膜53，同時(shí)設(shè)置在下方的太赫茲探測(cè)器3采集Teflon濾膜53上的PM2.5光譜信息，對(duì)該光譜信號(hào)進(jìn)行除噪處理，去除大氣塵埃、化學(xué)小分子等背景物質(zhì)太赫茲光譜信號(hào)，提取除噪后光譜信息；
[0036]C、分析:將除噪后的光譜信息與標(biāo)準(zhǔn)光譜信息進(jìn)行分析比對(duì)，若除噪后的光譜信息中含有標(biāo)準(zhǔn)光譜信息，則說明含有PM2.5的Teflon濾膜53上含有細(xì)菌；其中的標(biāo)準(zhǔn)光譜信息是純肽聚糖的光譜信息，因?yàn)榧?xì)菌表層是細(xì)胞壁，細(xì)胞壁的主要成分是肽聚糖，不同細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖支架相同，因此，通過與肽聚糖光譜信息的比對(duì)即可得到結(jié)果，過程簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高。
[0037]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，其特征在于:包括支架、對(duì)應(yīng)設(shè)置在支架上的太赫茲光源及太赫茲探測(cè)器、上下分布并設(shè)置在太赫茲光源及太赫茲探測(cè)器之間的金屬擋板和樣品透視板，所述金屬擋板上對(duì)應(yīng)設(shè)有光源孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，其特征在于:所述樣品透視板包括基板與覆蓋在基板上的蓋板，所述基板上設(shè)有用于放置檢測(cè)樣品的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，其特征在于:所述支架上還設(shè)有用于放置樣品透視板的拖環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，其特征在于:所述基板與蓋板均為采用環(huán)烯烴共聚物材料制成的圓形透明薄板，所述基板的直徑為50-100mm,厚度為0.所述蓋板的直徑為50-100mm,厚度為0.05_lmm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，其特征在于:所述基板的凹槽內(nèi)設(shè)有用于攜帶PM2.5的Teflon濾膜，所述Teflon濾膜的直徑為30_70mm，厚度為 0.01-0.3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的裝置，其特征在于:所述裝置外部還設(shè)有透明的外罩。
7.一種利用權(quán)力要求1-6項(xiàng)所述的太赫茲光譜檢測(cè)裝置來檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的方法，其特征在于包括以下步驟: a、采樣:利用PM2.5采樣器將PM2.5捕集在Teflon濾膜上； b、檢測(cè):利用太赫茲光譜檢測(cè)裝置采集Teflon濾膜上的PM2.5光譜信息，并對(duì)其進(jìn)行除噪處理，提取除噪后光譜信息； C、分析:將除噪后的光譜信息與標(biāo)準(zhǔn)光譜信息進(jìn)行分析比對(duì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用太赫茲光譜檢測(cè)PM2.5中細(xì)菌的方法，其特征在于:所述步驟c中的標(biāo)準(zhǔn)光譜信息是對(duì)純肽聚糖進(jìn)行光譜檢測(cè)獲得的光譜信息。
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK103616337SQ201310698563
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】湯明杰, 魏東山, 趙晗, 施長(zhǎng)城, 杜春雷, 崔洪亮, 常天英, 張明焜 申請(qǐng)人:重慶綠色智能技術(shù)研究院