RU2495426C1

RU2495426C1 - Method of detecting biological particles in aerosol

Info

Publication number: RU2495426C1
Application number: RU2012120384/15A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Осин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ИММУНОСКРИН" (ЗАО "ИММУНОСКРИН")
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2013-10-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: aerosol particles are deposited on the surface of a substrate. The surface with the deposited sample is irradiated with a light source. Fluorescence and phosphorescence of the sample are then detected at multiple wavelengths while picking up the phosphorescence signal with time delay between excitation and reception of the emission signal. Biological particles are determined from the ratio of the fluorescence and phosphorescence signals. During deposition, concentration of aerosol particles on the surface of the substrate is controlled based on the scattering signal level of the surface of the substrate with particles, which is compared with a given threshold of the scattering level, determined based on resolution of the optical signal detecting system which is taken as equivalent to the maximum dimension of the detected particles. Upon achieving the given level of scattering, particle deposition is stopped and fluorescence and phosphorescence of each particle is detected separately.

EFFECT: method increases selectivity of analysing hazardous particles of a biological aerosol in the presence of non-biological particles.

5 cl, 4 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к детектированию, классификации и идентификации биологических и не биологических частиц в окружающей среде, в частности к мультиспектральным системам измерения вредных аэрозольных частиц.The invention relates to the detection, classification and identification of biological and non-biological particles in the environment, in particular to multispectral systems for measuring harmful aerosol particles.

Существует острая необходимость анализа биологических аэрозолей, в которые входят бактерии, вирусы, грибы, пыльца, биологически активные протеины и другие биологические материалы. Некоторые инфекционные заболевания, например, туберкулез, грипп, пневмония, распространяются воздушно-капельным путем, а такие особо опасные патогены как сибирская язва, бруцеллез, чума, туляремия, возбудители геморрагических лихорадок и многие другие способны распространяться через воздух.There is an urgent need for the analysis of biological aerosols, which include bacteria, viruses, fungi, pollen, biologically active proteins and other biological materials. Some infectious diseases, such as tuberculosis, influenza, pneumonia, spread by airborne droplets, and especially dangerous pathogens such as anthrax, brucellosis, plague, tularemia, causative agents of hemorrhagic fevers and many others can spread through the air.

В связи с террористическими угрозами применения биологического оружия, которое включает в себя патогены, передающиеся аэрозольным способом, продолжает оставаться весьма актуальной задачей создание быстрых способов обнаружения и идентификации биоаэрозолей.In connection with the terrorist threats of using biological weapons, which includes pathogens transmitted by aerosol methods, the creation of quick methods for the detection and identification of bioaerosols continues to be a very urgent task.

Способы контроля воздушных биологических частиц играют все большую роль в таких областях, как эпидемиология, генный анализ ДНК, в сельском хозяйстве, мониторинге пищи и воды и т.д. Поэтому задачей является своевременное выявление и определение нежелательных концентраций потенциально опасных биопатогенов в воздухе, размеры которых находятся в пределах 1-10 мкм. Мониторинг таких аэрозолей должен занимать минимальное время, в особенности при актах терроризма или военных действий. Биологически опасные частицы такие, как бактерии, вирусы и токсины, содержат множество флуорофоров эндогенной природы: триптофан, флавины, фенилаланин, тирозин и другие протеины, которые могут быть использованы для различения или характеристики частиц, что исключает необходимость проведения иммунологических способов измерения и позволяет проводить детектирование и идентификацию частиц в режиме реального времени.Ways to control airborne biological particles are playing an increasingly important role in areas such as epidemiology, DNA gene analysis, agriculture, food and water monitoring, etc. Therefore, the task is the timely detection and determination of undesirable concentrations of potentially dangerous biopathogens in the air, the sizes of which are in the range of 1-10 microns. Monitoring of such aerosols should take a minimum of time, especially with acts of terrorism or military operations. Biologically hazardous particles, such as bacteria, viruses, and toxins, contain many endogenous fluorophores: tryptophan, flavins, phenylalanine, tyrosine and other proteins that can be used to distinguish or characterize particles, which eliminates the need for immunological measurement methods and allows detection and particle identification in real time.

Одна из ключевых проблем в выявлении и идентификации частиц аэрозоля биологической природы заключается в том, что их выявление необходимо проводить в присутствии мешающих примесей - частиц аэрозоля не биологической природы того же дисперсного состава. При этом концентрация частиц мешающих примесей может превышать концентрацию биологического аэрозоля в сотни и тысячи раз.One of the key problems in the identification and identification of aerosol particles of a biological nature is that their identification must be carried out in the presence of interfering impurities — aerosol particles of a non-biological nature of the same dispersed composition. In this case, the concentration of particles of interfering impurities can exceed the concentration of biological aerosol by hundreds and thousands of times.

Известен способ измерения опасных биологических агентов в воздухе (ЕР №2239557, класс МПК G01N 15/02), обладающий высокой специфичностью и селективным выделением частиц, имеющих в своем составе эпитопы патогенов для биоспецифического связывания с соответствующими маркерами. Способ основан на осаждении из воздуха образца, содержащего частицы биоаэрозоля, на полимерный субстрат, проведении биоспецифической реакции с частицами биоаэрозоля или их компонентами, облучении продуктов реакции ультрафиолетовым излучением и измерение эмиссии люминесценции меток.A known method of measuring hazardous biological agents in the air (EP No. 2239557, IPC class G01N 15/02), which has high specificity and selective isolation of particles containing pathogen epitopes for biospecific binding with appropriate markers. The method is based on the deposition from the air of a sample containing bioaerosol particles onto a polymer substrate, conducting a biospecific reaction with bioaerosol particles or their components, irradiating the reaction products with ultraviolet radiation and measuring the luminescence emission of the labels.

Недостатком способа является необходимость проведения биоспецифической реакции, что требует наличия дорогих реагентов и длительного времени проведения анализа (до 30-60 минут),The disadvantage of this method is the need for a biospecific reaction, which requires expensive reagents and a long analysis time (up to 30-60 minutes),

Известны система и способ детектирования биологических флуоресцентных частиц (патент США №5895922, класс НКИ 250/491.2). Система позволяет детектировать в реальном времени вредные биоаэрозоли в диапазоне размеров вдыхаемых частиц от 0,5 до 15 мкм и установить их природу: биологические или не биологические. Способ основан на подаче непрерывного потока воздуха таким образом, чтобы каждая частица попадала в измерительный объем последовательно, облучении каждой частицы лазерным источником света на длине волны 320-360 нм для возбуждения флуоресценции биологических молекул, детектировании флуоресценции частиц на длине волны 400-500 нм, при этом интенсивность флуоресценции частиц сравнивают с заранее установленным значением и определяют частица биологическая или не биологическая. Для более точной классификации частиц дополнительно измеряют размер частиц.A known system and method for detecting biological fluorescent particles (US patent No. 5895922, class NCI 250 / 491.2). The system allows real-time detection of harmful bioaerosols in the size range of respirable particles from 0.5 to 15 microns and their nature: biological or non-biological. The method is based on supplying a continuous stream of air so that each particle enters the measuring volume sequentially, irradiating each particle with a laser light source at a wavelength of 320-360 nm to excite fluorescence of biological molecules, detecting fluorescence of particles at a wavelength of 400-500 nm, this, the fluorescence intensity of the particles is compared with a predetermined value and a biological or non-biological particle is determined. For a more accurate classification of particles, particle size is additionally measured.

Недостатком способа является сложность системы формирования потока частиц через измерительный объем, неоднозначность получения результатов исследований, так как не каждая частица попадает в зону освещения частиц источником света.The disadvantage of this method is the complexity of the system for forming a particle stream through the measuring volume, the ambiguity of obtaining research results, since not every particle enters the zone of illumination of particles by a light source.

Известны система и способ для сбора и анализа частиц биологического аэрозоля (заявка США №2005/0147533, класс НКИ 422/730). Способ включает осаждение частиц аэрозоля на не флуоресцирующую поверхность, при этом может быть произведена дискриминация частиц по массе, облучение осажденных частиц ультрафиолетовым источником излучения на двух и более длинах волн, измерение эмиссии люминесценции частиц на двух и более длинах волн, при этом детектор может содержать одну и более детектирующих зон, пикселей. Характеристики частиц определяют по их интегральным сигналам в том или ином спектральном диапазоне.A known system and method for collecting and analyzing particles of biological aerosol (US application No. 2005/0147533, class NCI 422/730). The method includes the deposition of aerosol particles on a non-fluorescent surface, which may discriminate the particles by mass, irradiate the deposited particles with an ultraviolet radiation source at two or more wavelengths, measure the luminescence emission of particles at two or more wavelengths, while the detector may contain one and more detecting zones, pixels. Particle characteristics are determined by their integrated signals in a particular spectral range.

Недостатком способа является измерение интегрального сигнала от подложки с частицами, что не позволяет точно идентифицировать биологические и не биологические частицы отдельно.The disadvantage of this method is the measurement of the integral signal from the substrate with particles, which does not allow to accurately identify biological and non-biological particles separately.

Известны способ и устройство для детектирования и дискриминации части в потоке (заявка США №2010/0053614, класс НКИ 356/34). Способ включает отбор и направление частиц через измерительный объем системы, облучение частиц одним или несколькими источниками излучения на двух и более длинах волн. Измерение эмиссии флуоресценции или рассеяния частиц детектором осуществляют детектором, чувствительным к положению частиц в измерительном объеме, например. Charge Coupled Device (CCD) Geiger-mode avalanche photodiode (GM-APD) array. При этом измерение эмиссии флуоресценции частиц измеряют на двух и более длинах волн и в системе обработки информации определяют природу частицы.A known method and device for detecting and discriminating parts in a stream (US application No. 2010/0053614, class NCI 356/34). The method includes selecting and directing particles through the measuring volume of the system, irradiating the particles with one or more radiation sources at two or more wavelengths. The measurement of fluorescence emission or particle scattering by a detector is carried out by a detector that is sensitive to the position of the particles in the measuring volume, for example. Charge Coupled Device (CCD) Geiger-mode avalanche photodiode (GM-APD) array. In this case, the measurement of particle fluorescence emission is measured at two or more wavelengths and the nature of the particle is determined in the information processing system.

Недостатком способа является необходимость использования крайне сложной оптической и механической систем для направления источника излучения в необходимое пространство измерительного объема.The disadvantage of this method is the need to use extremely complex optical and mechanical systems to direct the radiation source into the required space of the measuring volume.

Известен способ, описанный в изобретении "Ультрафиолетовый спектральный флуоресцентный сенсор и способ" (заявка США №2005/0070025, класс НКИ 436/178). Способ используется для детектирования патогенов в аэрозоле, который включает следующие операции: сбор и осаждение образцов из воздуха на фильтр или другой подходящий субстрат, при этом осаждают частицы только в диапазоне размеров 1-10 мкм. Освещают последовательно и/или одновременно поверхность с частицами на одной из множества выбранных длин волн для возбуждения эмиссии флуоресценции белков (триптофана, тирозина, фенилаланина, флавинов, хлорофилла); детектируют последовательно или одновременно эмиссию флуоресценции осажденных частиц на нескольких длинах волн, каждая из которых соответствует длине волны возбуждения; каждую из частиц идентифицируют по эмиссии флуоресценции на нескольких длинах волн и по размерам. В способе может быть использован один или несколько детекторов, каждый из которых детектирует эмиссию флуоресценции на одной из множества выбранных дли волн; частицы аэрозоля идентифицируют по сочетанию нескольких значений эмиссии флуоресценции частиц, полученной при возбуждении на нескольких длинах волн, путем сравнения измеренных значений эмиссии флуоресценции с заранее установленными значениями и с учетом дифференцирования частиц по размерам.The known method described in the invention "UV spectral fluorescent sensor and method" (US application No. 2005/0070025, class NCI 436/178). The method is used to detect pathogens in an aerosol, which includes the following operations: collection and deposition of samples from air onto a filter or other suitable substrate, while particles are deposited only in the size range of 1-10 μm. Illuminate sequentially and / or simultaneously the surface with particles at one of the many selected wavelengths to excite the emission of fluorescence of proteins (tryptophan, tyrosine, phenylalanine, flavins, chlorophyll); detecting sequentially or simultaneously fluorescence emission of the deposited particles at several wavelengths, each of which corresponds to the excitation wavelength; each of the particles is identified by emission of fluorescence at several wavelengths and sizes. The method may use one or more detectors, each of which detects fluorescence emission at one of a plurality of selected wavelengths; aerosol particles are identified by a combination of several values of particle fluorescence emission obtained by excitation at several wavelengths, by comparing the measured values of fluorescence emission with predetermined values and taking into account the differentiation of particles by size.

Способ не позволяет достоверно идентифицировать опасные биологические частицы и отличить биологические частицы от не биологических при наличии в пробе частиц иной природы, но со сходным спектральным составом эмиссии флуоресценции.The method does not allow reliable identification of hazardous biological particles and to distinguish biological particles from non-biological ones in the presence of particles of a different nature, but with a similar spectral composition of fluorescence emission.

Наиболее близким к заявляемому является способ, описанный в изобретении «Способ и устройство для детектирования биоаэрозолей» (заявка США №2008/0254502, класс НКИ 435/54). Способ используют для детектирования патогенов в аэрозоле, который включает следующие операции: сбор и осаждение образца из воздуха на фильтр или другой подходящий субстрат; добавление веществ, препятствующих доступу кислорода и веществ, усиливающих короткую флуоресценцию и фосфоресценцию (например, соли тяжелых металлов и другие соединения), освещение последовательно и/или одновременно поверхности с образцом на одной из множества выбранных длин волн для возбуждения эмиссии флуоресценции белков (триптофана, тирозина, фенилаланина, флавинов, хлорофилла), детектирование последовательно или одновременно эмиссии флуоресценции и фосфоресценции образца на нескольких длинах волн, каждая из которых соответствует длине волны возбуждения и излучения фосфоресценции с выделением сигнала с задержкой во времени между актами возбуждения и эмиссии. В способе может быть использован один или несколько детекторов, например, фотоумножителей, каждый из которых детектирует эмиссию флуоресценции и фосфоресценции на одной из множества выбранных длин волн. О наличии частиц биологической природы в образце судят по сочетанию нескольких значений эмиссии флуоресценции и фосфоресценции от образца, путем сравнения измеренных значений эмиссии с заранее установленными значениями.Closest to the claimed is the method described in the invention "Method and device for the detection of bioaerosols" (US application No. 2008/0254502, class NCI 435/54). The method is used to detect pathogens in an aerosol, which includes the following operations: collecting and sedimenting a sample from air onto a filter or other suitable substrate; the addition of substances that impede the access of oxygen and substances that enhance short fluorescence and phosphorescence (for example, heavy metal salts and other compounds), sequentially and / or simultaneously illuminate the surfaces with the sample at one of the many selected wavelengths to excite the emission of protein fluorescence (tryptophan, tyrosine , phenylalanine, flavins, chlorophyll), the detection of sequentially or simultaneously emission of fluorescence and phosphorescence of a sample at several wavelengths, each of which corresponds to It emits the wavelength of excitation and phosphorescence emission with the release of a signal with a time delay between the acts of excitation and emission. One or more detectors, for example, photomultipliers, each of which detects emission of fluorescence and phosphorescence at one of a plurality of selected wavelengths, can be used in the method. The presence of particles of biological nature in the sample is judged by a combination of several values of fluorescence emission and phosphorescence from the sample, by comparing the measured emission values with predetermined values.

Способ не позволяет выявить опасные биологические частицы в отобранном образце частиц аэрозоля и отличить биологические частицы от не биологических при наличии в образце множества частиц не биологической природы как со сходным, так и отличающимся от биологических частиц спектральным составом эмиссии, так как при осуществлении способа регистрируют интегральный сигнал эмиссии от всего образца на подложке.The method does not allow to identify hazardous biological particles in the selected sample of aerosol particles and to distinguish biological particles from non-biological if there are many particles of a non-biological nature in the sample, both with a similar and different spectral emission composition, since the integral signal is recorded during the implementation of the method emissions from the entire sample on the substrate.

Задачей является создание способа обнаружения опасных частиц биоаэрозоля в присутствии большого количества частиц иной, не биологической, природы.The objective is to create a method for detecting dangerous particles of bioaerosol in the presence of a large number of particles of a different, non-biological, nature.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является получение флуоресцентных и фосфоресцентных характеристик от каждой отдельной частицы в исследуемом образце, что повышает селективность анализа.The technical result achieved by using the invention is to obtain fluorescent and phosphorescent characteristics from each individual particle in the test sample, which increases the selectivity of the analysis.

Технический результат достигается предлагаемым изобретением.The technical result is achieved by the invention.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе детектирования биологических частиц в аэрозоле, включающем осаждение частиц образца на поверхность субстрата, облучение последовательно или одновременно поверхности с осажденным образцом источником света по крайней мере на одной длине волны, детектирование последовательно или одновременно на нескольких длинах волн эмиссии флуоресценции и фосфоресценции образца с выделением сигнала фосфоресценции с задержкой во времени между актом возбуждения и актом приема сигнала эмиссии и определение биологических частиц по соотношению сигналов флуоресценции и фосфоресценции, в процессе осаждения контролируют концентрацию частиц аэрозоля на поверхности субстрата по уровню сигнала рассеяния поверхности субстрата с частицами, который сравнивают с заданным предельным значением уровня рассеяния, определяемого с учетом разрешающей способности оптической системы детектирования сигналов флуоресценции, которую принимают эквивалентной максимальному размеру искомых частиц, при достижении заданного уровня рассеяния осаждение частиц прекращают и детектируют эмиссию флуоресценции и фосфоресценции от каждой частицы отдельно.The essence of the invention lies in the fact that in a method for detecting biological particles in an aerosol, including the deposition of sample particles on the surface of a substrate, irradiating sequentially or simultaneously surfaces with a deposited sample by a light source at least at one wavelength, detecting sequentially or simultaneously at several emission wavelengths fluorescence and phosphorescence of the sample with the release of the phosphorescence signal with a time delay between the act of excitation and the act of receiving the emission signal and op the separation of biological particles by the ratio of fluorescence and phosphorescence signals, during the deposition process, the concentration of aerosol particles on the surface of the substrate is controlled by the level of the scattering signal of the substrate with particles, which is compared with a predetermined limit value of the scattering level, determined taking into account the resolution of the optical system for detecting fluorescence signals, which take equivalent to the maximum size of the desired particles, upon reaching a given level of scattering precipitated e is stopped and the particles detected fluorescence emission and phosphorescence separately from each particle.

Технический результат достигается тем, что эмиссию каждой частицы регистрируют с пространственным разрешением не более чем 10×10 мкм.The technical result is achieved in that the emission of each particle is recorded with a spatial resolution of not more than 10 × 10 μm.

Технический результат достигается также тем, что эмиссию фосфоресценции от каждой частицы регистрируют в стробоскопическом режиме с задержкой во времени между актом возбуждения и приемом сигнала эмиссии от 0 до 1 с.The technical result is also achieved by the fact that the emission of phosphorescence from each particle is recorded in a stroboscopic mode with a time delay between the act of excitation and the reception of the emission signal from 0 to 1 s.

Технический результат достигается также и тем, что для детектирования сигналов флуоресценции и фосфоресценции частиц на субстрате используют CCD камеру, совмещенную с электронно-оптическим преобразователем.The technical result is also achieved by the fact that for the detection of fluorescence and phosphorescence signals of particles on a substrate, a CCD camera combined with an electron-optical converter is used.

Технический результат достигается также тем, что измеряют частицы в диапазоне размеров от 1 мкм до 10 мкм.The technical result is also achieved by measuring particles in the size range from 1 μm to 10 μm.

Авторам не известны технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, как предлагаемое изобретение, следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию новизны.The authors are not aware of technical solutions having the same set of features as the invention, therefore, the invention meets the novelty criterion.

Известны технические решения, в которых частицы аэрозоля облучают источником света на различных длинах волн и измеряют эмиссию флуоресценции на нескольких длинах волн (патент США №5895922, заявки США №2005/0147533, №2005/0070025, №2008/0254502). При этом в заявке США №2008/0254502 дискриминацию образцов биологически опасных частиц от не биологических частиц осуществляют за счет соотношения сигналов флуоресценции и фосфоресценции путем сравнения с заранее установленными значениями, при этом измеряют интегральные сигналы флуоресценции и фосфоресценции от совокупности частиц на поверхности субстрата. При наличии в пробах аэрозоля большого количества частиц не биологической природы, маскирующих флуоресценцию и фосфоресценцию биологических частиц, способ не позволяет достоверно определять биологически опасные частицы. В предлагаемом изобретении за счет осаждения определенного количества частиц на субстрате и выбора разрешающей способности оптической измерительной системы, которую принимают эквивалентной максимальному размеру искомых частиц, создается возможность детектировать сигналы от каждой отдельной частицы и по соотношению сигналов флуоресценции и фосфоресценции выявлять биологически опасные частицы в присутствии большого количества не биологических частиц. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию уровня техники.Known technical solutions in which aerosol particles are irradiated with a light source at different wavelengths and measure fluorescence emission at several wavelengths (US patent No. 5895922, US application No. 2005/0147533, No. 2005/0070025, No. 2008/0254502). Moreover, in the application US No. 2008/0254502, the discrimination of samples of biohazardous particles from non-biological particles is carried out due to the ratio of fluorescence and phosphorescence signals by comparison with predetermined values, while the integral signals of fluorescence and phosphorescence from the aggregate of particles on the surface of the substrate are measured. If there are a large number of particles of non-biological nature in the aerosol samples that mask the fluorescence and phosphorescence of biological particles, the method does not allow reliable determination of biologically hazardous particles. In the present invention, by depositing a certain number of particles on a substrate and choosing the resolution of the optical measuring system, which is taken to be equivalent to the maximum size of the desired particles, it is possible to detect signals from each individual particle and to identify biohazardous particles in the presence of a large amount by the ratio of fluorescence and phosphorescence signals no biological particles. Therefore, the present invention meets the criteria of the prior art.

Изобретение может быть использовано для своевременного и быстрого детектирования биологических аэрозолей, содержащих потенциально опасные бактерии, вирусы, споры в таких областях, как эпидемиология, сельское хозяйство, мониторинге пищи, воды, в лабораториях и на предприятиях, а также при мониторинге окружающей воздушной среды в связи с угрозами биотерроризма. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию промышленной применимости.The invention can be used for timely and fast detection of biological aerosols containing potentially dangerous bacteria, viruses, spores in areas such as epidemiology, agriculture, monitoring of food, water, in laboratories and at enterprises, as well as in monitoring the environment in connection with with threats of bioterrorism. Therefore, the present invention meets the criterion of industrial applicability.

Фиг.1. Устройство детектирования частиц аэрозоля на поверхности субстрата предлагаемым способом, содержащее субстрат 1 для адсорбции частиц аэрозоля, блок 2 подготовки аэрозоля и осаждения, источник света 3 с длиной волны эмиссии 280 нм, источник света 4 с длиной волны эмиссии 350 нм, фотоприемник 5 для регистрации сигнала рассеяния с поверхности субстрата, коллиматор 6 светового потока рассеяния, детектор 7 - CCD камера с электронно-оптическим преобразователем, оптическая система 8 для приема сигнала эмиссии флуоресценции и фосфоресценции, светофильтры 9, блок 10 термостабилизации поверхности субстрата, блок 11 обработки сигналов рассеяния, флуоресценции и фосфоресценции.Figure 1. A device for detecting aerosol particles on a substrate surface by the proposed method, comprising a substrate 1 for adsorption of aerosol particles, an aerosol preparation and deposition unit 2, a light source 3 with an emission wavelength of 280 nm, a light source 4 with an emission wavelength of 350 nm, a photodetector 5 for signal registration scattering from the surface of the substrate, the light scattering collimator 6, the detector 7 is a CCD camera with an electron-optical converter, an optical system 8 for receiving a fluorescence and phosphorescence emission signal, a light filter ry 9, block 10 thermal stabilization of the surface of the substrate, block 11 processing signals of scattering, fluorescence and phosphorescence.

Фиг.2. Графики зависимости уровня сигналов рассеяния субстрата от количества осажденных частиц аэрозоля, где 12 - кривая рассеяния частиц со средним медианным размером 1,5 мкм, 13 - кривая рассеяния частиц со средним медианным размером 7 мкм, 14 - уровень сигналов рассеяния, оптимальный для анализа люминесцентных характеристики отдельных частиц на поверхности субстрата.Figure 2. Graphs of the dependence of the level of scattering signals of the substrate on the amount of deposited aerosol particles, where 12 is the scattering curve of particles with an average median size of 1.5 microns, 13 is the scattering curve of particles with an average median size of 7 microns, 14 is the level of scattering signals optimal for the analysis of luminescent characteristics individual particles on the surface of the substrate.

Фиг.3. Диаграмма распределения нормированных значений сигналов эмиссии для частиц аэрозоля биологической и не биологической природы: оси координат для диаграммы распределения нормированных значений сигналов эмиссии флуоресценции: 15 - для соотношения сигналов I_400nm/I_350nm, 16 - для соотношения сигналов I_440nm/I_350nm, 17 - для соотношения сигналов I_460nm/I_350nm, 18 - для соотношения сигналов I_450nm/I_400nm, 19 - для соотношения сигналов I_550nm/I_400nm, 20 - для соотношения сигналов I_650nm/I_400nm; для диаграммы распределения нормированных значений сигналов эмиссии фосфоресценции: 21 - для соотношения сигналов I_450nm/I_400nm, 22 - для соотношения сигналов I_550nm/I_400nm и 23 - для соотношения сигналов I_650nm/I_400nm; на фиг.3 показаны частицы аэрозоля биологической природы 24 - диагностикум туляремийный, частицы не биологической природы 25 - пыль дорожная среднерусская, 26 - антраценовый дым.Figure 3. Distribution diagram of normalized emission signal values for aerosol particles of a biological and non-biological nature: coordinate axes for the distribution diagram of normalized emission fluorescence emission signals: 15 - for a signal ratio I _400nm / I _350nm , 16 - for a signal ratio I _440nm / I _350nm , 17 - for the signal ratio I _460nm / I _350nm , 18 for the signal ratio I _450nm / I _400nm , 19 for the signal ratio I _550nm / I _400nm , 20 for the signal ratio I _650nm / I _400nm ; for the distribution diagram of normalized values of phosphorescence emission signals: 21 - for the ratio of signals I _450nm / I _400nm , 22 - for the ratio of signals I _550nm / I _400nm and 23 - for the ratio of signals I _650nm / I _400nm ; figure 3 shows particles of an aerosol of biological nature 24 - tularemia diagnosticum, particles of a non-biological nature 25 - road dust Central Russian, 26 - anthracene smoke.

Фиг.4. Диаграмма определения частиц биологической и не биологической природы в аэрозоле при заданных значениях концентраций частиц в единице объема осаждаемого аэрозоля: диагностикум туляремийный 27, пыль 28, антраценовый дым 29; выявленное содержание частиц в аэрозоле: частицы диагностикума туляремийного 30, пыль 31 и антраценовый дым 32.Figure 4. Diagram for determination of particles of a biological and non-biological nature in an aerosol for given values of particle concentrations per unit volume of the deposited aerosol: tularemia diagnosticum 27, dust 28, anthracene smoke 29; detected particle content in aerosol: particles of tularemia diagnosticum 30, dust 31 and anthracene smoke 32.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

На поверхность субстрата 1 (фиг.1) с низким собственным уровнем люминесценции и рассеяния света, например, полимерную пленку толщиной 5 мкм, покрытую слоем металла толщиной 0,5 мкм, осаждают любым известным способом частицы аэрозоля, при этом предварительно удаляют частицы размером меньше 1 мкм и больше 10 мкм с помощью фильтров с заданным диаметром пор или с помощью виртуального импактора 2. Поверхность субстрата освещают светом от источников 3 или 4, например, светодиодов, на одной из длин волн возбуждения эмиссии 280 нм или 350 нм, и регистрируют фотоприемником 5 сигнал светорассеяния под углом 90° к падающему световому потоку. Падающий и отраженный световые потоки коллимируют путем использования коллиматора 6. Осаждение осуществляют до тех пор, пока уровень сигнала рассеяния 14 (фиг.2) не достигнет определенного заранее заданного значения которое устанавливают для получения определенной концентрации частиц на субстрате. Заданное значение уровня сигнала рассеяния устанавливают по результатам предварительно полученного калибровочного графика, показанного на фиг.2, который связывает величину сигнала рассеянного света с концентрацией частиц на субстрате для аэрозоля дисперсного состава со средним медианным размером частиц в диапазоне от 1,5 мкм до 7 мкм, который соответствует респирабельной фракции частиц в диапазоне от 1 мкм до 10 мкм. Из калибровочного графика видно, что количество частиц, которое должно быть адсорбировано для последующего достоверного анализа флуоресцентных характеристик каждой отдельной частицы, не должно превышать разрешающую способность оптической системы измерения, которая принимается эквивалентной максимальному размеру анализируемых частиц, т.е. в поле измерения будет находиться только одна частица, что обеспечивает независимое измерение характеристик каждой отдельной частицы на субстрате.On the surface of the substrate 1 (Fig. 1) with a low intrinsic level of luminescence and light scattering, for example, a 5 μm thick polymer film coated with a 0.5 μm thick metal layer, aerosol particles are deposited by any known method, while particles smaller than 1 are previously removed microns and more than 10 microns using filters with a given pore diameter or using a virtual impactor 2. The surface of the substrate is illuminated with light from sources 3 or 4, for example, LEDs, at one of the emission wavelengths of 280 nm or 350 nm, and recorded 5 otopriemnikom light scattering signal at 90 ° to the incident light flux. The incident and reflected light fluxes are collimated by using a collimator 6. Precipitation is carried out until the scattering signal level 14 (FIG. 2) reaches a certain predetermined value that is set to obtain a certain concentration of particles on the substrate. The set value of the scattering signal level is set according to the results of a previously obtained calibration graph shown in FIG. 2, which relates the value of the scattered light signal to the particle concentration on the dispersed aerosol substrate with an average median particle size in the range from 1.5 μm to 7 μm, which corresponds to a respirable fraction of particles in the range from 1 μm to 10 μm. It can be seen from the calibration graph that the number of particles that must be adsorbed for the subsequent reliable analysis of the fluorescence characteristics of each individual particle should not exceed the resolution of the optical measurement system, which is assumed to be equivalent to the maximum size of the analyzed particles, i.e. only one particle will be in the measurement field, which provides independent measurement of the characteristics of each individual particle on the substrate.

Графики зависимости уровня сигналов рассеяния субстрата от количества осажденных частиц аэрозоля и их размеров показаны на фиг.2, где 12 - кривая рассеяния частиц со средним медианным размером 1,5 мкм, 13 - кривая рассеяния частиц со средним медианным размером 7 мкм. Выделенное значение уровня 14 сигналов рассеяния является оптимальным для последующего анализа люминесцентных характеристик отдельных частиц аэрозоля на поверхности субстрата.Graphs of the dependence of the level of the scattering signals of the substrate on the number of deposited aerosol particles and their sizes are shown in figure 2, where 12 is the scattering curve of particles with an average median size of 1.5 microns, 13 is a scattering curve of particles with an average median size of 7 microns. The distinguished value of the level of 14 scattering signals is optimal for the subsequent analysis of the luminescent characteristics of individual aerosol particles on the surface of the substrate.

Прекращение отбора аэрозоля при достижении заданного уровня обеспечивает получение репрезентативной выборки отобранной пробы частиц аэрозоля (порядка 1000-5000 частиц/мм²), при этом создаются условия для выделения сигнала эмиссии от каждой частицы. При использовании в оптической системе детектирования CCD камеры с разрешающей способностью 10×10 мкм, совмещенной с электронно-оптическим преобразователем, создается возможность получить не более одной частицы на площадке субстрата площадью 100 мкм² (детектируемая микрозона 10×10 мкм). Как видно из калибровочного графика на фиг.2, отбор пробы прекращают, когда количество частиц, адсорбированных на поверхности субстрата для последующего анализа, не превышает 10³-10⁴ частиц/мм². Это достигается при уровне 14 сигнала рассеяния, равном 2-3% от максимального значения, при этом обеспечивается условие, при котором в поле измерения оптической системы детектирования находится не более одной частицы дисперсного диапазона 1-10 мкм на площадке 100 мкм² и достигается полное покрытие субстрата частицами аэрозоля. При этом плотность частиц на субстрате не превышает разрешающей способности оптической системы, которую принимают эквивалентной максимальному размеру анализируемых частиц. После достижения сигналом рассеяния заданного уровня осаждение частиц прекращают и регистрируют сигналы эмиссии флуоресценции и фосфоресценции от отдельных частиц аэрозоля на поверхности субстрата. Известно, что биологические частицы (микроорганизмы, вирусы, белки) имеют не только флуоресценцию длительностью 10^-9 сек., но и фосфоресценцию длительностью до 1 сек. Поэтому в процессе измерений анализируют как сигналы флуоресценции, так и сигналы фосфоресценции.The termination of the aerosol sampling upon reaching a predetermined level provides a representative sample of the selected aerosol particle sample (of the order of 1000-5000 particles / mm ² ), while conditions are created for separating the emission signal from each particle. When a CCD camera with a resolution of 10 × 10 μm combined with an electron-optical converter is used in the optical detection system, it is possible to obtain no more than one particle on a substrate area of 100 μm ² (detectable microzone 10 × 10 μm). As can be seen from the calibration graph in figure 2, the sampling is stopped when the number of particles adsorbed on the surface of the substrate for subsequent analysis does not exceed 10 ³ -10 ⁴ particles / mm ² . This is achieved at a scattering signal level 14 equal to 2–3% of the maximum value, while the condition is ensured that in the measurement field of the optical detection system there is no more than one particle of the dispersed range 1–10 μm at a site of 100 μm ² and full coverage is achieved substrate by aerosol particles. In this case, the density of particles on the substrate does not exceed the resolution of the optical system, which is assumed to be equivalent to the maximum size of the analyzed particles. After the scattering signal reaches a predetermined level, the particle deposition is stopped and the emission signals of fluorescence and phosphorescence from individual aerosol particles on the surface of the substrate are recorded. It is known that biological particles (microorganisms, viruses, proteins) have not only fluorescence lasting 10 ^-9 seconds, but also phosphorescence lasting up to 1 second. Therefore, in the process of measurement, both fluorescence signals and phosphorescence signals are analyzed.

Регистрацию сигналов эмиссии осуществляют при возбуждении по крайней мере в двух спектральных областях: 280 нм от источника света 3 и 350 нм от источника света 4. При этом регистрируют сигналы флуоресценции без задержки во времени между импульсом возбуждения и приемом сигнала эмиссии и сигналы фосфоресценции с временной задержкой между импульсом возбуждения и приемом сигнала эмиссии с выделением стробов эмиссии фосфоресценции в заданном интервале времени. Регистрацию эмиссии флуоресценции и фосфоресценции осуществляют с помощью CCD камеры, совмещенной с электронно-оптическим преобразователем 7 (фиг.1), который обеспечивает регистрацию сигналов эмиссии фосфоресценции в стробоскопическом режиме с выделением сигнала с задержкой между импульсом возбуждения и приемом сигнала эмиссии от 0 до 1 с.The registration of emission signals is carried out upon excitation in at least two spectral regions: 280 nm from the light source 3 and 350 nm from the light source 4. In this case, fluorescence signals are recorded without a time delay between the excitation pulse and the reception of the emission signal and phosphorescence signals with a time delay between the excitation pulse and the reception of the emission signal with the release of phosphorescence emission gates in a given time interval. The registration of fluorescence and phosphorescence emission is carried out using a CCD camera, combined with an electron-optical converter 7 (Fig. 1), which provides registration of phosphorescence emission signals in a stroboscopic mode with signal separation with a delay between the excitation pulse and the emission signal reception from 0 to 1 s .

Сигналы эмиссии флуоресценции регистрируют в отдельных спектральных областях с помощью оптической системы 8 и системы светофильтров 9, обеспечивающих при возбуждении на длине волны с максимумом 280 нм регистрацию на длинах волн 350 нм, 400 нм, 440 нм, 460 нм, а при возбуждении на длине волны с максимумом 350 нм регистрацию на длинах волн 400 нм, 450 нм, 550 нм и 650 нм.Fluorescence emission signals are recorded in separate spectral regions using an optical system 8 and a light filter system 9, which, upon excitation at a wavelength with a maximum of 280 nm, ensure registration at wavelengths of 350 nm, 400 nm, 440 nm, 460 nm, and when excited at a wavelength with a maximum of 350 nm registration at wavelengths of 400 nm, 450 nm, 550 nm and 650 nm.

Сигналы эмиссии фосфоресценции регистрируют в спектральных диапазонах 400 нм, 450 нм, 550 нм, 650 нм в стробоскопическом режиме с выделением стробов эмиссии с задержкой между актом возбуждения и приемом сигнала эмиссии 100 микросекунд при возбуждении на длине волны с максимумом 280 нм. Выбор измерения областей эмиссии обусловлен получением максимального количества информации для оценки флуоресценции биологических молекул: белков - триптофана, фенилаланина, тирозина, никотинамидов и флавинов.Phosphorescence emission signals are recorded in the spectral ranges of 400 nm, 450 nm, 550 nm, 650 nm in stroboscopic mode with emission strobe emission with a delay between the act of excitation and reception of the emission signal of 100 microseconds when excited at a wavelength with a maximum of 280 nm. The choice of measuring the emission regions is determined by obtaining the maximum amount of information for evaluating the fluorescence of biological molecules: tryptophan, phenylalanine, tyrosine, nicotinamide and flavin proteins.

Абсолютные уровни сигналов флуоресценции и фосфоресценции зависят от количественного состава флуоресцирующих соединений в частицах и при прочих равных условиях пропорциональны объему частиц. Поэтому для более достоверного выявления искомых биологических частиц на фоне частиц не биологической природы определяют соотношение абсолютных уровней сигналов флуоресценции и фосфоресценции на различных длинах волн.Absolute levels of fluorescence and phosphorescence signals depend on the quantitative composition of the fluorescent compounds in the particles and, ceteris paribus, are proportional to the volume of the particles. Therefore, for a more reliable identification of the desired biological particles against particles of a non-biological nature, the ratio of the absolute levels of fluorescence and phosphorescence signals at different wavelengths is determined.

Для обеспечения стабильных температурных условий регистрации сигналов флуоресценции и фосфоресценции используют блок 10 термостабилизации субстрата, что повышает достоверность измерения характеристик частиц при изменяющихся условиях окружающей среды. Поступающие от фотоприемника 5 сигналы рассеяния и от фотоприемника 7 сигналы флуоресценции обрабатывают в блоке 11. Сигналы флуоресценции и фосфоресценции сравнивают с характеристиками частиц биологической и не биологической природы, находящимися в базе данных блока 11. О наличии биологического материала в частице аэрозоля судят по соотношению сигналов флуоресценции и фосфоресценции в выделенных спектральных диапазонах, которые сравнивают с предварительно полученными контрольными данными соотношения этих сигналов для частиц биологической и не биологической природы.To ensure stable temperature conditions for the registration of fluorescence and phosphorescence signals, use the block 10 thermal stabilization of the substrate, which increases the reliability of measuring the characteristics of particles under changing environmental conditions. The scattering signals coming from photodetector 5 and the fluorescence signals from photodetector 7 are processed in block 11. The fluorescence and phosphorescence signals are compared with the characteristics of particles of biological and non-biological nature, which are in the database of block 11. The presence of biological material in the aerosol particle is judged by the ratio of the fluorescence signals and phosphorescence in the selected spectral ranges, which are compared with the previously obtained control data of the ratio of these signals to particles biologist cal and biological nature.

В таблице 1 представлены данные по соотношению уровней сигналов флуоресценции для аэрозолей, состоящих из одного вида материала, биологической или не биологической природы. Результаты получены для массива частиц более 1000 с диапазоном дисперсного состава от 1 до до 10 мкм при возбуждении на длине волны 280 нм в максимуме поглощения триптофанилов белков. Сигналы нормированы относительно эмиссии флуоресценции на длине волны 350 нм, которая является максимумом флуоресценции триптофанилов белков. Интервал нормированных значений указан для диапазона, охватывающего 99% частиц данного вида.Table 1 presents data on the ratio of the levels of fluorescence signals for aerosols consisting of one type of material, biological or non-biological in nature. The results were obtained for a particle array of more than 1000 with a dispersion range from 1 to 10 μm when excited at a wavelength of 280 nm at the maximum absorption of tryptophanyl proteins. The signals are normalized relative to fluorescence emission at a wavelength of 350 nm, which is the maximum fluorescence of tryptophanyls of proteins. The range of normalized values is indicated for the range covering 99% of particles of this type.

В таблице 2 представлены нормированные данные по флуоресценции для тех же аэрозолей, что и в таблице 1, но при возбуждении на длине волны 350 нм, т.е. в области поглощения никотинамидов и флавинов.Table 2 presents the normalized fluorescence data for the same aerosols as in table 1, but when excited at a wavelength of 350 nm, i.e. in the field of absorption of nicotinamides and flavins.

В таблице 3 представлены нормированные данные по фосфоресценции для тех же аэрозолей, что и в таблицах 1 и 2, при возбуждении на длине волны 280 нм и регистрации в режиме временного разрешения с задержкой 100 мкс и длительностью стробов эмиссии фосфоресценции 500 мкс. Отсутствие числовых значений в таблице в строке 8 указывает на то, что сигнал фосфоресценции имеет низкую интенсивность и не поддается достоверной обработке.Table 3 presents the normalized phosphorescence data for the same aerosols as in Tables 1 and 2, when excited at a wavelength of 280 nm and recorded in the time resolution mode with a delay of 100 μs and a duration of 500 μs phosphorescence emission gates. The absence of numerical values in the table in line 8 indicates that the phosphorescence signal has a low intensity and cannot be reliably processed.

На фиг.3 на основании данных таблиц 1, 2 и 3 в логарифмическом масштабе представлены диаграммы распределения нормированных значений сигналов эмиссии в следующих координатах: 15 - для соотношения сигналов I_400nm/I_350nm, 16 - для соотношения сигналов I_440nm/I_350nm, 17 - для соотношения сигналов I_460nm/I_350nm, 18 - для соотношения сигналов I_450nm/I_400nm, 19 - для соотношения сигналов I_550nm/I_400nm, 20 - для соотношения сигналов I_650nm/I_400nm; для диаграммы распределения нормированных значений сигналов эмиссии фосфоресценции: 21 - для соотношения сигналов I_450nm/I_400nm, 22 - для соотношения сигналов I_550nm/I_400nm и 23 - для соотношения сигналов I_650mn/I_400nm; частицы аэрозоля биологической природы 24 - диагностикум туляремийный, частицы не биологической природы 25 - пыль дорожная среднерусская, 26 - антраценовый дым.In Fig. 3, on the basis of the data in tables 1, 2 and 3, the distribution diagrams of the normalized values of emission signals in the following coordinates are presented on a logarithmic scale: 15 - for the signal ratio I _400nm / I _350nm , 16 - for the signal ratio I _440nm / I _350nm , 17 - for the signal ratio I _460nm / I _350nm , 18 - for the ratio of signals I _450nm / I _400nm , 19 - for the ratio of signals I _550nm / I _400nm , 20 - for the ratio of signals I _650nm / I _400nm ; for the distribution diagram of normalized values of phosphorescence emission signals: 21 - for the ratio of signals I _450nm / I _400nm , 22 - for the ratio of signals I _550nm / I _400nm and 23 - for the ratio of signals I _650mn / I _400nm ; aerosol particles of biological nature 24 - tularemia diagnosticum, particles of non-biological nature 25 - road dust Central Russian, 26 - anthracene smoke.

Из сравнения диаграмм 24, 25, и 26 видно, что диаграмма распределения нормированных значений для частиц диагностикума туляремийного 24 существенно отличается от диаграмм частиц пыли 25 и частиц антраценового дыма 26. Идентификация частиц различной природы основана на различиях в их спектрах эмиссии и соотношении сигналов эмиссии, соответственно, их селекцию можно осуществить и отличить биологические частицы от не биологических на основе анализа диаграмм распределения нормированных значений сигналов эмиссии.A comparison of diagrams 24, 25, and 26 shows that the distribution diagram of normalized values for particles of the tularemia diagnosticum 24 differs significantly from the diagrams of dust particles 25 and anthracene smoke particles 26. The identification of particles of different nature is based on differences in their emission spectra and the ratio of emission signals, accordingly, their selection can be carried out and biological particles can be distinguished from non-biological ones based on the analysis of distribution diagrams of normalized emission signal values.

На фиг.4 показаны результаты идентификации частиц на поверхности субстрата в пробе, отобранной из модельного аэрозоля, представляющего заданную смесь частиц диагностикума туляремийного 27, пыли среднерусской 28 и антраценового дыма 29. Модельный аэрозоль состоит из заданных значений концентраций каждого из компонентов 27, 28, 29, т.е. заданного числа частиц в единице объема. В результате эксперимента выявлены концентрации диагностикума туляремийного 30, в присутствии пыли среднерусской 31 и антраценового дыма 32. Из данных фиг.4 следует, что предлагаемый способ обеспечивает выявление частиц биологической природы в присутствии существенно большего числа частиц не биологической природы.Figure 4 shows the results of the identification of particles on the surface of the substrate in a sample taken from a model aerosol representing a given mixture of particles of the tularemia diagnosticum 27, Central Russian dust 28 and anthracene smoke 29. The model aerosol consists of preset concentrations of each of the components 27, 28, 29 , i.e. a given number of particles per unit volume. As a result of the experiment, the concentrations of the tularemia diagnosticum 30 in the presence of Central Russian dust 31 and anthracene smoke 32 were detected. From the data of Fig. 4 it follows that the proposed method enables the detection of particles of a biological nature in the presence of a significantly larger number of particles of non-biological nature.

Интервал соотношений сигналов эмиссии флуоресценции от аэрозольных частиц различной природы (для вероятности 0,99) при возбуждении на длине волны 280 нм.The range of ratios of fluorescence emission signals from aerosol particles of various nature (for a probability of 0.99) when excited at a wavelength of 280 nm.

Таблица 1Table 1 № п/пNo. p / p Испытуемый материалTest material I_400nm/I_350nm I _400nm / I _350nm I_440nm/I_350nm I _440nm / I _350nm I_460nm/I_350nm I _460nm / I _350nm 1one Вакцина противооспеннаяAnti-inflammatory vaccine 0,289±0,030.289 ± 0.03 0,139±0,020.139 ± 0.02 0,1±0,020.1 ± 0.02 22 БифидобактеринBifidobacterin 0,28±0,030.28 ± 0.03 0,11±0,020.11 ± 0.02 0,07±0,020,07 ± 0,02 33 Диагностикум туляремийныйDiagnosticum tularemia 0,27±0,030.27 ± 0.03 0,25±0,020.25 ± 0.02 0,23±0,020.23 ± 0.02 4four Пыль дорожная среднерусская (Саратов)Central Russian road dust (Saratov) 1,3±0,21.3 ± 0.2 1,7±0,21.7 ± 0.2 1,7±0,21.7 ± 0.2 55 Пыль дорожная (С.-Петербург)Road dust (St. Petersburg) 1,0±0,21.0 ± 0.2 1,1±0,21.1 ± 0.2 1,0±0,21.0 ± 0.2 66 Пыль дорожная южнорусская (Астрахань)Southern Russian road dust (Astrakhan) 1,2±0,21.2 ± 0.2 1,4±0,21.4 ± 0.2 1,5±0,21.5 ± 0.2 77 Антраценовый дымAnthracene smoke 70±3,570 ± 3,5 35±2,235 ± 2.2 28±1,828 ± 1.8 88 Меламинформальдегидные латексы с нафталеномMelamine formaldehyde latexes with naphthalene 0,1±0,020.1 ± 0.02 0,05±0,010.05 ± 0.01 0,03±0,010.03 ± 0.01

Интервал соотношений сигналов эмиссии флуоресценции от аэрозольных частиц различной природы (для вероятности 0,99) при возбуждении на длине волны 350 нм.The range of ratios of fluorescence emission signals from aerosol particles of various nature (for a probability of 0.99) when excited at a wavelength of 350 nm.

Таблица 2table 2 № п/пNo. p / p Испытуемый материалTest material I_450nm/I_400nm I _450nm / I _400nm I_550nm/I_400nm I _550nm / I _400nm I_650nm/I_400nm I _650nm / I _400nm 1one Вакцина противооспеннаяAnti-inflammatory vaccine 2,5±0,32.5 ± 0.3 0,9±0,20.9 ± 0.2 0,3±0,20.3 ± 0.2 22 БифидобактеринBifidobacterin 2,0±0,22.0 ± 0.2 1,0±0,21.0 ± 0.2 0,3±0,20.3 ± 0.2 33 Диагностикум туляремийныйDiagnosticum tularemia 3,5±0,33.5 ± 0.3 1,4±0,21.4 ± 0.2 0,3±0,20.3 ± 0.2 4four Пыль дорожная среднерусская (Саратов)Central Russian road dust (Saratov) 1,3±0,21.3 ± 0.2 0,5±0,060.5 ± 0.06 0,1±0,020.1 ± 0.02 55 Пыль дорожная (С-Петербург)Road dust (St. Petersburg) 1,2±0,21.2 ± 0.2 0,6±0,070.6 ± 0.07 0,2±0,030.2 ± 0.03 66 Пыль дорожная южнорусская (Астрахань)Southern Russian road dust (Astrakhan) 1,3±0,21.3 ± 0.2 0,7±0,080.7 ± 0.08 0,1±0,020.1 ± 0.02 77 Антраценовый дымAnthracene smoke 0,4±0,030.4 ± 0.03 0,05±0,010.05 ± 0.01 0,01±0,0050.01 ± 0.005 88 Меламинформальдегидные латексы с нафталеномMelamine formaldehyde latexes with naphthalene -- --

Интервал соотношений сигналов эмиссии фосфоресценции от аэрозольных частиц различной природы (для вероятности 0,99) при возбуждении на длине волны 280 нм.The range of ratios of phosphorescence emission signals from aerosol particles of various nature (for a probability of 0.99) when excited at a wavelength of 280 nm.

Таблица 3Table 3 № п/пNo. p / p Испытуемый материалTest material I_450nm/I_400nm I _450nm / I _400nm I_550nm/I_400nm I _550nm / I _400nm I_650nm/I_400nm I _650nm / I _400nm 1one Вакцина противооспеннаяAnti-inflammatory vaccine 1,6±0,21.6 ± 0.2 1,0±0,21.0 ± 0.2 0,8±0,20.8 ± 0.2 22 БифидобактеринBifidobacterin 1,5±0,21.5 ± 0.2 1,1±0,21.1 ± 0.2 0,8±0,20.8 ± 0.2 33 Диагностикум туляремийныйDiagnosticum tularemia 1,8±0,21.8 ± 0.2 1,3±0,21.3 ± 0.2 0,9±0,20.9 ± 0.2 4four Пыль дорожная среднерусская (Саратов)Central Russian road dust (Saratov) 1,0±0,21.0 ± 0.2 1,0±0,21.0 ± 0.2 4,7±0,44.7 ± 0.4 55 Пыль дорожная (С-Петербург)Road dust (St. Petersburg) 1,0±0,21.0 ± 0.2 1,0±0,21.0 ± 0.2 6,0±0,56.0 ± 0.5 66 Пыль дорожная южнорусская (Астрахань)Southern Russian road dust (Astrakhan) 1,0±0,21.0 ± 0.2 1,0±0,21.0 ± 0.2 2,5±0,32.5 ± 0.3 77 Антраценовый дымAnthracene smoke 15±215 ± 2 0,5±0,050.5 ± 0.05 -- 88 Меламинформальдегидные латексы с нафталеномMelamine formaldehyde latexes with naphthalene -- -- --

Claims

1. A method for detecting biological particles in an aerosol, including the deposition of sample particles on the surface of a substrate, irradiating sequentially or simultaneously surfaces with a deposited sample by a light source at least at one wavelength, detecting sequentially or simultaneously at several wavelengths of emission of fluorescence and phosphorescence of a sample with emission the phosphorescence signal with a time delay between the act of excitation and the act of receiving the emission signal and the determination of biological particles by the ratio сигналов fluorescence and phosphorescence signals, characterized in that during the deposition process, the concentration of aerosol particles on the surface of the substrate is controlled by the level of the scattering signal of the substrate with particles, which is compared with a predetermined limit value of the scattering level, determined taking into account the resolution of the optical system for detecting fluorescence signals, which take equivalent to the maximum size of the desired particles, upon reaching a given level of scattering, the deposition of particles is stopped and The emission of fluorescence and phosphorescence from each particle is detected separately.

2. The method for detecting biological particles in an aerosol according to claim 1, characterized in that the emission of each particle is recorded with a spatial resolution of not more than 10 × 10 μm.

3. The method for detecting biological particles in an aerosol according to claim 1, characterized in that the phosphorescence emission from each particle is recorded in a stroboscopic mode with a time delay between the act of excitation and the reception of the emission signal from 0 to 1 s.

4. The method for detecting biological particles in an aerosol according to claim 1, characterized in that for the detection of signals of fluorescence and phosphorescence of particles on a substrate, a CCD camera combined with an electron-optical converter is used.

5. The method for detecting biological particles in an aerosol according to claim 1, characterized in that the particles are measured in the range from 1 to 10 microns.