CN102933952A - 用于检测生物材料的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

用于检测生物材料的方法及装置

技术领域

本发明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。

本发明还涉及一种对应的用于检测生物材料的装置。

背景技术

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（aerosolparticle）。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。此外，在空气具有高颗粒含量的情况下，所谓的重合现象（coincidencephenomenon）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。

发明内容

本发明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。本发明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。根据本发明的方法和装置尤其适用于检测/识别生物颗粒。

根据本发明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发明，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。

根据本发明的装置的目的可以通过使用该装置来检测空气中的生物材料来实现，该空气包含作为颗粒的生物材料和/或生物惰性材料，该装置包括：分类装置和存储器，其中所述分类装置布置为将离散值累积记录为配置有至少二维所选择的维度的存储器中的碰撞点。在该装置中，分析装置布置为以指标频率根据积累的碰撞点计算针对每个预先选择的指标区的指标，所述分析装置布置为使用预先选择的标准根据所述指标来定义显示出存在所选择的生物材料的告警等级。换句话说，单独的存储器位置用作碰撞点计数器，即以采样频率来增加单个存储器位置的内容。所讨论的存储器位置与所述离散信号值相对应。

该装置还包括：采样装置，用于将气流馈入腔体并在采样后将所述气流从所述腔体导出；光源，聚焦在气流上，布置为发出光束以激发所述气流中的颗粒从而产生荧光；以及测量装置，用于测量被光束碰撞的颗粒发出的荧光并产生用于描绘荧光的荧光信号。该装置还包括：第二测量装置，用于测量被光束碰撞的颗粒散射的光，并产生用于描绘散射光的散射信号；至少一个AD转换器，用于以采样频率采样荧光信号和散射信号作为离散值；以及分析装置，用于检测生物材料。

根据本发明的装置的所选择的多个维度可以是10×10～30×30，优选的是15×15～20×20。优选的是，该装置还包括告警及显示装置，用于基于所述告警值发出告警。

优选的是，告警及显示装置布置为将告警值与多个条件相比较，所述多个条件包括在至少两个不同的时间段确定的指标的检查。

根据一个实施例，该装置包括软件装置，该软件装置包括至少两个软件计时器，这两个软件计时器用于确定用来检查指标的不同长度的两个时间段。

根据本发明的装置的实施是经济节约的，因为可以使用该装置进行采样和记录，而无需难以实现的电子和/或逻辑来确定单独的信号的峰值或者一些其他的用于描绘它们的变量（就像现有技术中的装置的情况那样）。通过根据本发明的装置，可以以相当大的样品流范围来进行测量，但是样品流的量级不会影响测量结果。换句话说，装置的样品流的精确耗时的测量以及调节都是不必要的。

尽管实质上同时测量荧光和散射这两种信号，但是在不影响最终结果的情况下信号的采样频率可以是变化的，甚至是随机的。因而，该装置容易在硬件和软件这两个层面上实施。

根据本发明的装置在生物气溶胶颗粒检测方面结实耐用（robust）而且灵敏，在该装置的帮助下，可以不断地监测并警告有害的生物气溶胶颗粒。其结实耐用的结构允许该装置在广泛的条件下使用。

附图说明

在下文中，参照用于描绘本发明的一些实施例的附图来更详细地描述本发明，其中：

图1示出借助从颗粒测量的荧光和散射信号在现有技术的装置中进行的处理的原理，

图2示出根据本发明的装置的简单框图和示意性图形，

图3示出根据本发明的装置的激光束的典型光束分布（profile），

图4以荧光-散射坐标的对数集示出由根据本发明的装置测量的峰值和连续采样点，

图5示出根据本发明的装置的分类地图（classification map）。

具体实施方式

图1示出使用根据现有技术的装置测量的荧光信号24和散射信号32。在两种曲线中，各单独的峰（例如峰90）表示该装置检测到的各单独的颗粒。高的散射峰是由大的颗粒造成的，而较小的峰是由小的颗粒造成的。在荧光曲线图中的高峰描绘包含具有大量荧光的物质的颗粒。图1中所示多个曲线中，曲线SC是指散射，FL是指荧光，THD是指触发水平66，即在该水平以上测量信号。在现有技术的装置中，基于荧光和散射信号的峰值测量来检测生物颗粒。假设单独的峰值表示单独的生物颗粒。只有当峰值超过触发水平66时才测量峰值。

然而，该过程中的问题是：如果空气的颗粒含量大，则所谓的重合现象的几率增大，导致单独颗粒的测量出现问题。例如，在信号峰88处，由同时存在于检测腔体中的数个颗粒形成该信号。然而信号峰值测量仅将其处理为单个峰值。如果这种峰是在荧光信号中，则单独颗粒的生物活性评价可能有误，因为荧光不是必然来源于单个颗粒。换句话说，在重合情况下，可能有数个颗粒同时存在于检测腔体中，使得来自多个颗粒的各单独的脉冲不再能够彼此清晰地区分开来，而是经常部分重叠。

图2示出根据本发明的装置的一个实施例。该装置10包括测量单元11，该测量单元11包含采样装置15、光源、分光装置28、第一测量装置23和第二测量装置30。光源未示出，因为光源17是从视点（view）到平面（或反之亦然）与图2的平面相正交地延伸。仅标记出了光束17。根据该图，采样装置12可以包括富集器（concentrator）40、吸流连接部42以及保护空气连接部44，借助其对空气样品进行处理以用于测量。气流首先被引入虚拟冲击器型（virtual-impactor-type）富集器40。在富集器40中是吸流连接部42，该吸流连接部42将气流16减小为初始气流的十分之一。同时，强烈旋转的吸入流增大了气流16中较大颗粒的浓度。

富集后的样品被导入不透光(light-tight)的光学腔体即腔体18中，在该腔体18中测量散射和荧光。流到光学腔体18的气流16来自狭窄的上喷嘴48的端部并且被来自保护空气连接部44的洁净保护空气包围，使得该腔体保持洁净。颗粒14形成的流经由该光学腔体自由传播并且在下喷嘴50处终止，该颗粒14形成的流从该下喷嘴50逸出。在上喷嘴48和下喷嘴50之间进行颗粒14的光学测量。在光学腔体中，当散射光以及由光束诱导的可能的荧光出现时，颗粒14形成的流与光束17碰撞。该光束优选的是二极管激光类型，其波长是405nm。从现在开始，名称激光束源也可以用于光源。该激光束源可以布置为使用恒定频率。该激光束可以是UV激光束，其功率可以是例如200mW。

为使得来自颗粒14的光的强度足够，借助椭球面镜46来以相对大的立体角将该光收集到光电倍增管（PMT），即收集到第一测量装置23和第二测量装置30，如从图2中能够看到的。椭球面镜46的收集角可以是例如立体角的四分之一，以及光学放大倍率9。优选地，在光电倍增管之前有分光装置28，该分光装置28包括分束镜（dichroidic mirror）52，其将散射光反射到第二光电倍增管（PMT SC），即反射到第二测量装置30。反射后的光的波长可以小于440nm。波长可以大于440nm的长波长光穿过分束镜52并且继续传播到测量荧光的光电倍增管（PMT FL），即传播到第一测量装置23。第一测量装置23可以用来测量例如来自442nm到600nm波长带的荧光，第二测量装置30可以用来测量来自405nm波长的散射。在第一测量装置23中，还可以有属于分光装置28的高通滤波器54，该高通滤波器54仅通过波长大于442nm的荧光。因而，荧光和散射光能够彼此分开。

激光束的处理在优化装置性能方面具有重要作用。在激光束被引入腔体之前，使激光束成形为合适的形状和尺寸。首先通过所谓的准直透镜将激光束准直以变为平行光。然后，当将获得非常平坦宽广的光束分布时，通过柱面镜将光束聚焦在颗粒流上。在柱面镜之后还有两个间隙限制器，这两个间隙限制器防止杂散辐射进入腔体。在图中未示出使激光束成形以及收集激光束所需的装置，但它们可以是技术上广泛使用的装置。图3示出了颗粒流处的典型的光束分布62，本实施例中其尺寸是大约2000×100μm。以该光束形状优化了与光束碰撞的颗粒数量以及激光强度。

进一步参照图2，除了测量单元11之外，装置10还包括至少一个信号放大器70、至少一个A/D转换器68、分类装置36、分析装置92和告警及显示装置74。在如图2所示的实施例中，对于荧光信号24和散射信号32这二者均有单独的信号放大器70和A/D转换器68。

图2中所示实施例的分类装置36包括A/D转换器68和存储器22。该装置10优选地布置为连续地显示信号。这意味着连续地测量荧光和散射信号而不单独地检查它们。在光电倍增管中有可调放大器电压（增益），借此可以放大光电倍增管的输出信号。此外，根据图2，在测量装置23和30之后可以是信号放大器70。

在图2的实施例中，以采样频率将来自测量装置23和30的连续荧光信号24和散射信号32显示为离散值。采样频率可以是100kHz～2MHz，优选的是300～800kHz。根据优选的实施例，同时测量的离散值基于测量电压的大小来接收坐标值，基于此将单独的碰撞点（hit point）记录在配置有预先选择的多个维度的测量空间中。在该实施例中，术语测量空间是指存储器22中的各单独存储位置76。测量空间的一个维度，即存储器的坐标轴，可以是荧光和其他散射。使用测量装置23和30测量的所有信号借助A/D转换器68被转换成离散值并被存储在存储器22中。在该方法中，数字化地进行生物材料检测。

图4以对数图示出了图1中以采样频率测量的连续荧光和散射信号的显示出的离散值。在该图中，单独的碰撞点86示出了特定时刻的荧光和散射信号的离散值。该图还示出了测量的峰值84。从这样的表示中可以看出如何由背景颗粒形成基准水平82。实际上，图4中的图形示出了与图5中的图形相同的内容，但是在图5中，图中的碰撞点是彼此相关的，而且轴的间隔不同。

分析装置92包括检查框72，检查框72是由基于通过经验方式预先定义的条件来划分的至少两个指标区（index area）构成的。在本例中，有三个指标区56、58和60。所述指标区是根据所显示的生物颗粒的特性来定义的。当借助在存储器22中积累的碰撞点针对指标区56、58和60来计算用于描绘每个指标区56、58和60的指标时，按照有规律的间隔（例如，一秒的间隔）使用检查框72来检查存储器22。例如，可以通过记录在存储器位置中的碰撞点的算术和（arithmetical sum）来计算指标。有规律的间隔也可以称作指标频率，可以是0.1到10秒，优选的是0.8到1.5秒。当具有相似表面积和整体维度的检查框72将存储器22的所有存储位置包含于其指标区56、58和60内时，检查框72设置在存储器22的顶部适当的位置。此外，检查框包括用于描绘基准水平的位置77，该位置77位于指标区56、58和60之外，而且不用于指标的计算。

优选的是，将用于描绘每个指标区56、58和60的指标与每个指标的相对条件（relative condition）相比较，并与至少一些指标的绝对值比较。实际上，这意味着可以将每个指标与指标特定边界值相比较，并且相对地与其他指标的值相比较。此外，可以基于同一指标区的先前指标来监测每个指标，并且可以监测该指标随时间的发展变化。

根据一个实施例，为了检测生物材料，分析装置92布置为基于信号形成根据图5的分类地图37。当将获得分类地图37时，由测量装置测量的颗粒含量数据存储在存储器中，并且检查框位于存储器的顶部。检查框的一或多个指标区形成分类地图中的至少一个指标区，在本例中是至少三个指标区56、58和60。使用至少两个指标区并且优选地使用三个指标区可以减少方法和装置的不准确，并避免错误告警，因为在该方法中，可以产生更多指标区的比较并进而产生多个用于告警的条件。在空气样品可能包含例如烟囱气、沙子或其他杂质的艰难测量条件下这尤为重要。

用于小于1μm的第一指标区56的碰撞点将特别地来自于包含小于1μm的小颗粒的空气样品，用于第二非荧光指标区58的碰撞点将特别地来自于包含非荧光物（即，大于1μm的生物惰性颗粒）的空气样品，用于第三告警指标区60的碰撞点将来自于包含生物颗粒的空气样品。在碰撞位置78处积累的基准水平主要是由光电倍增管的噪声以及非常小（小于200nm）的背景颗粒形成的。大于这一尺寸的颗粒与背景噪声区别开来并且位于指标区56、58或60中的任意一个。

在图5的分类地图37中，将进入存储器22的特定存储位置76的碰撞点相对地以五个等级（five-step scale）示出。借助于该等级，可以消除仅有少量碰撞点的存储器位置，这样将更清楚地看到包含的碰撞点最多的存储器位置。预先选择的测量空间的维度可以是10×10到30×30，优选的是15×15到20×20。当使用该存储器22时，对应的维度是指存储器22中存储器位置76的数量。

根据一个实施例，可以在滑动定义的（sliding defined）时间段将进入指标区的碰撞点记录在单独的存储器中。该时间段的长度可以是例如10分钟。也可以在滑动定义的时间段将自指标区计算出的指标记录在单独的存储器中。当仅仅记录指标时，待存储的数据量远小于在记录期间进入指标区的碰撞点。在分类地图中示出的变量可以是例如颗粒的荧光以及颗粒散射的光，或者颗粒的荧光以及颗粒散射的光的到达（arrival）以及颗粒散射的光。

代替直接测量的信号值和/或除了直接测量的信号值之外，可以使用从直接测量的信号值推导出的变量。这种变量的一个例子是两个信号之间的相互关系（或者作为另一种术语是交叉相互关系(cross-correlation)）。这简单地来说意味着累加值，该值是通过将这些信号的值相乘并将结果与时间相关地（temporally）累加（或平均）而获得的。在这种情况下，至少第二输出信号应该是使得它不包含所谓的DC分量（换句话说，信号的时间平均值为0）。例如，通过高通滤波（高通滤波原则上将可以在AD转换之前以模拟方式进行或者可以在其之后以数字方式进行）或者通过以计算的方法（以其他方式）从信号中去除平均值，可以实现这种DC分量的消除。如果该相互关系不是实时计算的，则可以之后以计算的方法从累加的相互关系结果中去除信号的DC分量。

根据一个实施例，该分析装置可以布置为使用该相互关系来将信号分类。借助这些，可以形成各种分类地图，该分类地图提供的信息可以被利用。通过使用通用的数学运算来处理信号，经由测量空间的碰撞点形成了这些分类地图。根据另一个实施例，为了将信号分类，分析装置还可以布置为使用信号的到达。

通过如图2所示的分析装置92，将定义的告警等级传输至告警及显示装置74，其将该告警等级与预先选择的标准相比较。可以基于一个或数个条件来产生每个标准。当满足该标准时，告警及显示装置74发起告警过程。还可以基于实时测量信息来自动改变预先选择的标准。

可以以如下应用示例的方式形成根据本发明的装置的告警过程。该告警及显示装置基于不同长度的至少两个时间段检查根据记录数据而定义的指标。更具体而言，通过滑动平均值，该告警及显示装置基于记录数据检查两个不同时间段t的指标。可以以秒来度量第一时间段，例如10秒，在该时间段检查指标的平均值，它是自指标区56、58和60计算出的。例如，用名称（56a）、（58a）和（60a）来标记这些指标，每个名称指代对应的指标区（（56a）与指标区56对应，诸如此类地分别对应）。可以以分钟来度量第二时间段，例如10分钟，在该时间也检查指标的平均值，其是自指标区56、58和60计算出的。例如用名称（56b）、（58b）和（60b）来标记这些指标。

如果满足了预先定义的条件A，则该告警及显示装置给出警告。条件A例如可以是[(60a)>(60-b)+p]，在该情况中p指代通过经验方式定义的常数。当满足条件A时，指标（60b）的值稳定不动（frozen）。该装置然后进入警告状态，它保持该状态直到：

（a）当装置返回基准状态时，警告的条件A不再有效，

（b）当指标（56a）和（58b）的值相应地稳定不动时，实现了一些例外（即条件B或条件C），当q秒时间窗口重新打开并且警告状态维持时，重新设定警告的持续时间，或者

（c）当达到告警时，条件A对于特定时间生效。

这里，条件B例如可以是[(56a)>(56b)*s]，条件C例如可以是[(58a)>(58b)*v]，其中s和v是通过经验方式定义的常数。

例如，当针对预先定义的时间r警告已经生效而没有例外（条件B或条件C）时，告警发生。该时间例如可以是10秒。该告警可以生效直到：

（a）当返回到基准状态时，条件A无效，或者

（b）当返回到基准状态时，实现了一些例外（即条件B或条件C）。

可以根据需要调整这些条件，在本例中，可以利用测量装置的放大率变化。在告警期间，该装置可以自动地从气流中提取样品以进行更准确的分析。

以上描述的告警算法还可以被独立使用，例如与脉冲高度方法或对应方法相关联地使用。根据本发明的装置可以包括软件装置，该软件装置包括至少两个软件计时器，以确定用于检查指标的不同长度的两个时间段。

根据一个实施例，该装置可以以三个步骤运行，即通过根据本发明的方法，它监测气流以检测生物材料，当告警等级超过预先选择的标准时它给出告警，然后它从气流中取出样品以进行更详细的分析。还可以在该装置中添加数据库，在分析物质后该数据库给出关于生物制剂的准确数据。

可以在该装置的制造中将使用时损耗的组件最少化，以允许该装置以不需要监管和维修的方式运行较长的时间。该装置可以用作永久安装在建筑物中的监视装置，或者可以以便携形式使用，在这种情况下可以使用该装置来检查数个不同区域。可以应用该装置的地点包括有众多人群的机场、港口、铁路以及地铁站以及类似的地方。

根据本发明的装置可以是模块化的，并且其他的分析器或者装置能够连接到它。通过外部控制单元，或者更优选的是借助于接口软件，可以实现对根据本发明的装置的控制。

根据本发明的方法使用的采样频率非常高，从而使得以指标频率来产生相当数量的碰撞点。这意味着，基于以指标频率在指标区积累的碰撞点形成的指标的计算将需要根据本发明装置的分析装置具有非常大的计算能力。然而，使用相对便宜的组件可以实现足够的计算能力。

根据本发明的装置的一个实施例的基本数据如下列出。示出的基本数据给出了实施例的仅一个示例的基本数据，而不是仅限于这些数据。

检测方法：        UV荧光和弹性散射

颗粒尺寸：        0.5到10μm

灵敏度：          100ACPLA

10响应时间：      <30秒

空气样品流量：    2升（l）每分钟

光源：            波长405nm的CW激光

二次空气混合：    二次空气混合

兼容组件：        可丢弃37-mm三部分过滤器、盒式37-mm过滤器（例如

                  可消耗PTFE以及胶质过滤器）

数据连接：        RS-232、RS-485、以太网、USB

电源：            输入85～264VAC，9～36VDC

功率消耗：        50W

大气湿度范围：    0%到90%（未密封）

温度范围：        运行：-35～+50℃

                  储存：-40～+70℃

环境要求：        设计为符合MIL-STD-810F以及MIL-STD-4-61F

尺寸：            57cm×44cm×19.5cm（H×W×D）

Claims (15)

1.一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。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，分析装置基于所述荧光信号（24）和所述散射信号（32）形成分类地图（37）以检测生物材料。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其特征在于，按照如下阶段以三个步骤给出告警：

-在所述气流（16）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（74）给出告警，以及

-从所述气流（16）中取出样品以进行更详细的分析。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的方法，其特征在于，告警及显示装置（74）将所述告警值与所述条件相比较，所述条件包括在不同长度的至少两个时间段定义的指标的检查。

12.一种用于从空气中检测生物材料的装置，所述空气包含生物材料和/或惰性生物材料的颗粒（14），该装置（10）包括：

-采样装置，用于将气流（16）馈入腔体（18）并在采样后将所述气流（16）从所述腔体（18）导出，

-光源，指向所述气流（16），布置为发出光束以激发所述气流（16）中的颗粒（14）以产生荧光，

-第一测量装置（23），用于测量被来自所述光源的光束碰撞的所述颗粒（14）发出的荧光，并产生用于描绘所述荧光的荧光信号，

-第二测量装置（30），用于测量被所述颗粒（14）散射的光，并产生用于描绘被散射的光的散射信号（32），

-至少一个AD转换器，用于以采样频率将所述荧光信号（24）和所述散射信号（32）采样为离散值，

-分析装置，用于检测生物材料，

其特征在于，所述装置（10）还包括分类装置（36）和存储器（22），其中所述分类装置（36）布置为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存储器（22）中的碰撞点，并且在该装置（10）中，所述分析装置（92）布置为以所述采样频率计算对于所述存储器（22）的每个预先选择的指标区（56、58、60）积累的碰撞点的指标，所述分析装置（92）布置为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等级。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述所选择的维度是10×10～30×30，优选的是15×15～20×20。

14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括告警及显示装置（74），用于基于所述告警值给出告警。

15.根据权利要求12到14中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置（10）包括软件装置，所述软件装置包括至少两个软件计时器，用于确定用来检查所述指标的不同长度的两个时间段。

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