CN103616337A - 利用太赫兹光谱检测pm2.5中细菌的装置及方法 - Google Patents

利用太赫兹光谱检测pm2.5中细菌的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103616337A
CN103616337A CN201310698563.8A CN201310698563A CN103616337A CN 103616337 A CN103616337 A CN 103616337A CN 201310698563 A CN201310698563 A CN 201310698563A CN 103616337 A CN103616337 A CN 103616337A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bacterium
tera
terahertz
detect
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310698563.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103616337B (zh
Inventor
汤明杰
魏东山
赵晗
施长城
杜春雷
崔洪亮
常天英
张明焜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS
Original Assignee
Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS filed Critical Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS
Priority to CN201310698563.8A priority Critical patent/CN103616337B/zh
Publication of CN103616337A publication Critical patent/CN103616337A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103616337B publication Critical patent/CN103616337B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，包括支架、对应设置在支架上的太赫兹光源及太赫兹探测器、上下分布并设置在太赫兹光源及太赫兹探测器之间的金属挡板和样品透视板，所述金属挡板上对应设有光源孔；样品透视板采用环烯烃共聚物材料，提高了检测精度，整体装置结构简单，便于操作；本发明还公开了利用该装置的方法，通过采样、检测及对比分析步骤检测PM2.5中是否含有细菌，准确度高，检测周期短，节约了检测成本。

Description

利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置及方法
技术领域
本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料领域，具体涉及一种利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置及方法。
背景技术
科学家用PM2.5表示每立方米空气中粒径小于2.5μm的大气颗粒物质（particulate matter）的含量，该值越高，就代表空气污染越严重。PM2.5粒径小、表面积大，能在空气中长时间滞留，富集有毒重金属、酸性物质、有机污染物、细菌和病毒等，并易避开气管纤毛等过滤机制进入下呼吸道，沉积在肺泡，引起各种呼吸系统疾病及心血管、神经、免疫系统的变化。
PM2.5是细菌的载体，因此，检测PM2.5的携菌情况，对控制大气污染、防治呼吸道传染病具有重要意义。通过检验PM2.5中细菌的种类及数量，可以判断大气的污染情况；目前国内外尚无简便且准确度较高的用于检测PM2.5中细菌的装置或方法，现有的检测和鉴定方法一般是采用非特异性的快速显微镜直接进行观察或利用生化检测程序进行检测：前者虽然快速便捷、但是精度差且主观性较强，得出的检测结果不够准确；后者检测精度较高，但是过程复杂、耗材量大且检测周期长。
太赫兹光谱具有独特的生物探测特性，可探测到其它电磁波段无法探测到的生物大分子内部重要信息，其光子能量分布覆盖了生物大分子空间构象的能级范围，且具有频带宽，包含的生物大分子信息丰富，特异性强，光子能量低，对生物分子无电离损伤等特点，特别适合用于探测细菌的光谱信息。
由于不同细菌表层细胞壁的肽聚糖支架均相同，只是其中包含的四肽侧链组成及连接方式随菌种不同而显示出差异，且大气颗粒物上含有太赫兹波的散射信息，因此，可以通过接收太赫兹光在粒径小于2.5μm的PM2.5颗粒上的散射信息，准确获取细菌表层细胞壁主要成分肽聚糖的太赫兹指纹谱；故本研究采用太赫兹光谱技术检测PM2.5是否携带细菌，为环境标准的制定提供参考，并为进行环境干预提供线索。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于检测PM2.5中细菌的装置及方法，通过太赫兹光谱的探测特性，探测出不同细菌表层细胞壁的光谱信息，为环境干预提供线索。
为达到上述目的，本发明提供一种利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，包括支架、对应设置在支架上的太赫兹光源及太赫兹探测器、上下分布并设置在太赫兹光源及太赫兹探测器之间的金属挡板和样品透视板，所述金属挡板上对应设有光源孔。
进一步，所述样品透视板包括基板与覆盖在基板上的盖板，所述基板上设有用于放置检测样品的凹槽。
进一步，所述支架上还设有用于放置样品透视板的拖环。
进一步，所述基板与盖板均为采用环烯烃共聚物材料制成的圆形透明薄板，所述基板的直径为50-100mm，厚度为0.1-2mm，所述盖板的直径为50-100mm，厚度为0.05-1mm。
进一步，所述基板的凹槽内设有用于携带PM2.5的Teflon滤膜，所述Teflon滤膜的直径为30-70mm，厚度为0.01-0.3mm。
进一步，所述装置外部还设有透明的外罩。
本发明还提供一种利用太赫兹光谱检测装置检测PM2.5中细菌的方法，包括以下步骤：
a、采样：利用PM2.5采样器将PM2.5捕集在Teflon滤膜上；
b、检测：利用太赫兹光谱检测装置采集Teflon滤膜上的PM2.5光谱信息，并对其进行除噪处理，提取除噪后光谱信息；
c、分析：将除噪后的光谱信息与标准光谱信息进行分析比对。
进一步，所述步骤c中的标准光谱信息是对纯肽聚糖进行光谱检测获得的光谱信息。
本发明的有益效果在于：
（1）构成样品透视板的基板与盖板采用环烯烃共聚物材料制成，具有低太赫兹吸收、低折射率，高透光率特点，优于现有的由石英、聚乙烯等材料制备的用于太赫兹光谱检测的样品透视装置，提高了检测精度。
（2）利用太赫兹光谱独特的生物探测特性来检测PM2.5中是否携带细菌，操作简单，准确度高，既缩短了检测周期，又节约了检测成本，优于现有的检测方法。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为太赫兹光谱检测装置的立体图；
其中：1－支架、2－太赫兹光源、3－太赫兹探测器、4－金属挡板、5－样品透视板、6－光源孔、7－拖环、8－外罩、51－基板、52－盖板、53－Teflon滤膜。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本实施例中所述的利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，包括支架1、对应设置在支架1上的太赫兹光源2及太赫兹探测器3、上下分布并设置在太赫兹光源2及太赫兹探测器3之间的金属挡板4和样品透视板5，所述金属挡板4上对应设有光源孔6。
本实施例中，太赫兹光源2、金属挡板4、样品透视板5及太赫兹探测器3从上到下依次设置，其中的样品透视板5是放置在一个拖环7上，拖环7与太赫兹光源2、金属挡板4及太赫兹探测器3一样均固定在支架1上；其中的金属挡板4主要是为阻挡太赫兹光源2，防止太赫兹光束向周围散射，因此可为铜、铁、铝、镁等任一金属材质，本实施例中采用铜材质。
本实施例中的样品透视板5包括基板51与覆盖在基板51上的盖板52，所述基板51上设有用于放置检测样品的凹槽；操作时，将待检样品放置在凹槽内，盖上盖板52即可，操作方便快捷。
在本实施例中，所述基板51与盖板52均为采用环烯烃共聚物材料制成的圆形透明薄板，基板51的直径为55mm，厚度为0.1mm，盖板52的直径为55mm，厚度为0.05mm；环烯烃共聚物（简称COPs(Cyclo Olefin Polymers)或COCs(Cyclo Olefin Copolymers)）具有低太赫兹吸收、低折射率和高透光率的优良性质，适合作为样品承载装置或检测样品的透视装置，能够减小承载材质在检测过程中对检测结果的影响因素。
若基板51的直径为100mm，厚度为2mm时，对应的盖板52可选用直径为100mm，厚度为1mm这样的规格；当然，在满足硬度要求的情况下，基板51与盖板52的厚度应尽量设置得较薄，当基板51的直径为90mm，厚度为1.3mm，对应盖板52的直径为90mm，厚度为0.6mm时即可达到检测所需的硬度要求时，应尽量选用该种薄型规格的基板51与盖板52。
在本实施例中，基板51的凹槽内设有用于携带PM2.5的Teflon滤膜53，所述Teflon滤膜53的直径大小在30-70mm之间，厚度在0.01-0.3mm之间，具体的Teflon滤膜53尺寸根据检测的实际情况进行选择，其中，Teflon滤膜53的直径与厚度选择应与基板51上的凹槽尺寸相对应，当Teflon滤膜53的直径较大,厚度较厚时，基板51的直径也应较大,厚度也应较厚。
本实施例中，检测装置外部还设有透明的玻璃外罩8，保证装置内部实现恒湿，避免因空气流动对测量产生影响，当然，透明的塑料外罩8同样可达到此目的。
本发明还叙述了利用太赫兹光谱检测装置检测PM2.5中细菌的方法，包括以下步骤：
a、采样：利用PM2.5采样器将PM2.5捕集在Teflon滤膜53上；
b、检测：将含有PM2.5的Teflon滤膜53放置到基板51上的凹槽处，盖上盖板52，开启太赫兹光源2照射Teflon滤膜53，同时设置在下方的太赫兹探测器3采集Teflon滤膜53上的PM2.5光谱信息，对该光谱信号进行除噪处理，去除大气尘埃、化学小分子等背景物质太赫兹光谱信号，提取除噪后光谱信息；
c、分析：将除噪后的光谱信息与标准光谱信息进行分析比对，若除噪后的光谱信息中含有标准光谱信息，则说明含有PM2.5的Teflon滤膜53上含有细菌；其中的标准光谱信息是纯肽聚糖的光谱信息，因为细菌表层是细胞壁，细胞壁的主要成分是肽聚糖，不同细菌细胞壁的肽聚糖支架相同，因此，通过与肽聚糖光谱信息的比对即可得到结果，过程简单，准确度高。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，其特征在于：包括支架、对应设置在支架上的太赫兹光源及太赫兹探测器、上下分布并设置在太赫兹光源及太赫兹探测器之间的金属挡板和样品透视板，所述金属挡板上对应设有光源孔。
2.根据权利要求1所述的利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，其特征在于：所述样品透视板包括基板与覆盖在基板上的盖板，所述基板上设有用于放置检测样品的凹槽。
3.根据权利要求1所述的利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，其特征在于：所述支架上还设有用于放置样品透视板的拖环。
4.根据权利要求2所述的利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，其特征在于：所述基板与盖板均为采用环烯烃共聚物材料制成的圆形透明薄板，所述基板的直径为50-100mm，厚度为0.1-2mm，所述盖板的直径为50-100mm，厚度为0.05-1mm。
5.根据权利要求2所述的利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，其特征在于：所述基板的凹槽内设有用于携带PM2.5的Teflon滤膜，所述Teflon滤膜的直径为30-70mm，厚度为0.01-0.3mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的装置，其特征在于：所述装置外部还设有透明的外罩。
7.一种利用权力要求1-6项所述的太赫兹光谱检测装置来检测PM2.5中细菌的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、采样：利用PM2.5采样器将PM2.5捕集在Teflon滤膜上；
b、检测：利用太赫兹光谱检测装置采集Teflon滤膜上的PM2.5光谱信息，并对其进行除噪处理，提取除噪后光谱信息；
c、分析：将除噪后的光谱信息与标准光谱信息进行分析比对。
8.根据权利要求7所述的利用太赫兹光谱检测PM2.5中细菌的方法，其特征在于：所述步骤c中的标准光谱信息是对纯肽聚糖进行光谱检测获得的光谱信息。
CN201310698563.8A 2013-12-18 2013-12-18 利用太赫兹光谱检测pm2.5中细菌的装置及方法 Active CN103616337B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310698563.8A CN103616337B (zh) 2013-12-18 2013-12-18 利用太赫兹光谱检测pm2.5中细菌的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310698563.8A CN103616337B (zh) 2013-12-18 2013-12-18 利用太赫兹光谱检测pm2.5中细菌的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103616337A true CN103616337A (zh) 2014-03-05
CN103616337B CN103616337B (zh) 2016-03-02

Family

ID=50167043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310698563.8A Active CN103616337B (zh) 2013-12-18 2013-12-18 利用太赫兹光谱检测pm2.5中细菌的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103616337B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103954543A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 中国石油大学(北京) 一种pm2.5监测仪及其方法
CN105486625A (zh) * 2016-01-28 2016-04-13 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 基于太赫兹时域光谱技术进行细胞计数的装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102305767A (zh) * 2011-05-17 2012-01-04 中国计量学院 基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置
CN102645404A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 中国科学院上海应用物理研究所 适用于太赫兹时域光谱测量的液体样品架及其方法
CN102706804A (zh) * 2012-05-23 2012-10-03 中国科学院上海应用物理研究所 液体样品池
CN202794017U (zh) * 2012-08-21 2013-03-13 中国科学院上海应用物理研究所 液体样品池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102645404A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 中国科学院上海应用物理研究所 适用于太赫兹时域光谱测量的液体样品架及其方法
CN102305767A (zh) * 2011-05-17 2012-01-04 中国计量学院 基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置
CN102706804A (zh) * 2012-05-23 2012-10-03 中国科学院上海应用物理研究所 液体样品池
CN202794017U (zh) * 2012-08-21 2013-03-13 中国科学院上海应用物理研究所 液体样品池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103954543A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 中国石油大学(北京) 一种pm2.5监测仪及其方法
CN105486625A (zh) * 2016-01-28 2016-04-13 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 基于太赫兹时域光谱技术进行细胞计数的装置及方法
CN105486625B (zh) * 2016-01-28 2018-08-21 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 基于太赫兹时域光谱技术进行细胞计数的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103616337B (zh) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203259533U (zh) 一种空气质量自动监测控制系统
CN207300999U (zh) 一种挥发性有机化合物分析装置
CN1687765A (zh) 便携式气体检测仪
WO2018121205A1 (zh) 质谱分析系统及其工作方法、应用以及进样装置
WO2017165567A1 (en) Metal oxide-based chemical sensors
CN109073612A (zh) 光电离检测器自动化零级校准
CN103278489B (zh) 荧光氧气传感器
US20120327408A1 (en) Integrated device capable of performing chemical separation and light scattering
CN107389387A (zh) 便携式痕量汞分析仪
CN103674946A (zh) 基于纳米纤维气体富集的色敏气体传感阵列及其制备方法
CN103616337B (zh) 利用太赫兹光谱检测pm2.5中细菌的装置及方法
CN112903655A (zh) 一种基于拉曼光谱技术的单个微/纳米塑料的检测方法
CN105021578A (zh) 流体荧光定量检测装置及方法
CN101349641A (zh) 一种动态监测有机污染物的紫外光电方法和装置
CN203324188U (zh) 荧光氧气传感器
CN207832620U (zh) 一种扬尘检测系统
CN103630510A (zh) 一种气相反应体系中定性测定羟基自由基的方法
CN105486625B (zh) 基于太赫兹时域光谱技术进行细胞计数的装置及方法
CN109406735A (zh) 一种可自动校准的便携式甲醛检测仪及其使用方法
CN2700877Y (zh) 便携式质谱仪中的膜进样与相对真空紫外光电离装置
CN1952654A (zh) 基于场致电离效应的气体检测装置及检测方法
Zhang et al. Rapid Detection of SARS-CoV-2 Spike RBD Protein in Body Fluid: Based on Special Calcium Ion-Mediated Gold Nanoparticles Modified by Bromide Ions
US11567023B2 (en) Molecular detection apparatus and molecular detection method
KR20150012535A (ko) 탄소입자 시료채취용 필터 팩 및 이를 이용한 탄소질량 측정방법
CN104502481A (zh) 一种检测粮食和饲料中呕吐霉素和玉米赤霉烯酮的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: CHONGQING INSTITUTE OF GREEN AND INTELLIGENT TECHN

Free format text: FORMER OWNER: CHONGQING INSTITUTE OF GREEN AND INTELLIGENT TECHNOLOGY

Effective date: 20140911

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140911

Address after: 400714 Chongqing Road, Beibei District, No. 266

Applicant after: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of the Chinese Academy of Sciences

Address before: The town of Chongqing District of Beibei city and 400714 water park founder Road No. 266

Applicant before: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant