CN112268886A - 针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置及方法，所述装置包括：激光器、光束扫描元件、样品采集元件、微流控芯片和拉曼光谱检测平台；激光器包括激光发生源、分光元件和倍频元件；激光发生源射出光束经分光元件形成两束分光束，一束形成拉曼光谱检测平台的激发光源；样品被微流控芯片的纳米管组件按尺度由大到小进行吸附阻隔形成以尺度大小分类的细菌病毒区域；激发光源照射每一细菌病毒区域以获取其微生物识别信息；另外一束经倍频元件形成紫外激光光束，紫外激光光束流向光束扫描元件。本发明实现了细菌病毒的快速检测、消杀、消杀效果复查的闭环流程，确保杀毒灭菌的有效性，消杀效率高、快速，有的放矢且安全性高。
Description
技术领域
本发明属于杀菌消毒装置技术领域，更具体地，涉及针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置及方法。
背景技术
针对现有人们关心的食品环境安全与公共卫生问题，食品环境恶劣、公共卫生差造成细菌病毒滋生和感染，引起的疾病和疫情对我国社会与经济造成深远影响，暴露出了公共卫生领域在技术、设备等方面的不足。现亟需一种快速检测与消杀集成技术来进行科学疾病预防，构建新形势下的食品安全体系和公共卫生安全体系。
现代社会中超市、菜场等场所的食品环境问题与医院、车站、机场、商场等大型公共场所的卫生安全问题与人民生命健康息息相关，对此类场所的细菌病毒的检测与消杀是关键一环。现在对公共场所的卫生安全排查工作量大，缺少对细菌病毒的检测手段，现有的检测技术一般采用现场取样、实验室提取加特异性检测的“离线”检测模式，实时性差，对未知细菌病毒的特异性检测难度大；且现有的公共场所的细菌病毒消杀无法做到有的放矢，具有盲目性；消杀手段低效且多具有有害残留，具有不安全性；消杀后无法确定是否有效，具有不确定性。
在大范围疫情的情况下需要对人员排查时，排查流程复杂增加了医务人员的负担和感染风险，需要简单快速自动化检测的检测手段；现有的细菌病毒检测需要了解相应细菌病毒DNA/RNA特性，才可进行相应细菌病毒的RT-PCR检测，无法做到新型细菌病毒的预防。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置及方法。实现了细菌病毒的快速检测、消杀、消杀效果复查的闭环流程，确保杀毒灭菌的有效性，通过激光进行快速检测和消杀，消杀效率高、快速，能够有的放矢(根据检测结果是否满足要求可选择性地选择消杀或不消杀操作)且消杀后不会产生有害残留，安全性高，为新形势下的食品安全体系和公共卫生安全体系提供了技术支撑。
本发明提供了一种针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，包括：
激光器、光束扫描元件、样品采集元件、微流控芯片和拉曼光谱检测平台；
所述激光器包括激光发生源、分光元件和倍频元件；所述激光发生源射出光束经所述分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；由所述样品采集元件于待杀毒区域采集到的样品流经所述微流控芯片并被所述微流控芯片的纳米管组件按尺度由大到小进行吸附阻隔，以形成以尺度大小分类的细菌病毒区域；所述激发光源照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取微生物识别信息；所述两束分光束中的另外一束分光束经所述倍频元件形成紫外激光光束，所述紫外激光光束流向所述光束扫描元件以实现所述待杀毒区域的病毒细菌的消杀。
可选地，所述激光器还包括反射镜组，以将所述分光束导向所述拉曼光谱检测平台并形成所述激发光源。
可选地，所述纳米管组件包括外壳和纳米管；多个所述纳米管平行设置于所述外壳的内部空间，样品于所述纳米管组件的流经方向与所述纳米管的轴线方向呈角度设置；所述纳米管组件沿样品于所述纳米管组件的流经方向设有多个细菌病毒吸附阻隔区域，且前一个所述细菌病毒吸附阻隔区域中相邻设置的两个所述纳米管之间的间距小于后一个所述细菌病毒吸附阻隔区域中相邻设置的两个所述纳米管之间的间距。
可选地，所述外壳对应每一所述细菌病毒吸附阻隔区域设有一壳段，至少两个所述壳段的轴线呈角度设置；和/或，所述纳米管包覆有用于表面增强拉曼光谱检测信号的基底层。
可选地，所述拉曼光谱检测平台包括平台主体、瑞利滤光片、光栅、CCD探测器、机器学习处理算法模块、拉曼光谱数据库模块；所述瑞利滤光片、所述光栅、所述CCD探测器、所述机器学习处理算法模块、所述拉曼光谱数据库模块均设于所述平台主体；所述激发光源照射一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述平台主体以形成对应的带有细菌病毒特征光谱的表面增强散射光，所述表面增强散射光经所述瑞利滤光片将瑞利散射光滤掉后，再经过所述光栅分光后由所述CCD探测器获取所述表面增强散射光对应的精细光谱分布，所述机器学习处理算法模块根据所述拉曼光谱数据库模块的拉曼光谱数据库和所述精细光谱分布获取微生物识别信息。
可选地，所述激光发生源产生波段为532nm-785nm的激光束，所述波段为532nm-785nm的激光束经所述分光元件形成两束波段为532nm-785nm的激光束分光束，所述两束波段为532nm-785nm的激光束分光束中的其中一束激光束分光束经所述倍频元件形成波段为266nm-355nm的紫外激光光束；所述两束波段为532nm-785nm的激光束分光束中的另外一束激光束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源。
可选地，所述光束扫描元件为振镜、双光楔、声光扫描器、光学相控阵器件中的一种或多种。
可选地，所述样品采集元件包括气体样品采集元件，所述气体样品采集元件包括气体收集头、循环冷却系统和输送系统，由所述气体收集头收集到的气体经所述循环冷却系统冷凝以形成冷凝液，所述输送系统将所述冷凝液送入所述微流控芯片；和/或，
所述样品采集元件包括表面采集元件，所述表面采集元件包括表面取样组件、溶剂收容组件和运送系统，由所述表面取样组件收集到的表面样品被所述溶剂收容组件提供的溶剂所溶解以形成待测溶液，所述运送系统将所述待测溶液送入所述微流控芯片；和/或，
所述样品采集元件包括组织采集元件，所述组织采集元件包括组织采样组件、组织溶解组件和运输系统，由所述组织采样组件采集到的组织样品被所述组织溶解组件所溶解以形成组织溶解液，所述运输系统将所述组织溶解液送入所述微流控芯片。
本发明还公开了一种一种针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化方法，包括步骤：
S1，采集样品：由样品采集元件于待杀毒区域采集到的样品流经微流控芯片并被所述微流控芯片的纳米管组件按尺度由大到小进行吸附阻隔，以形成以尺度大小分类的细菌病毒区域；
S2，获取微生物识别信息：激光发生源射出光束经分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；所述激发光源照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取微生物识别信息；
当所述微生物识别信息满足消杀条件时，执行步骤：
S3，消杀病毒细菌：所述两束分光束中的另外一束分光束经所述倍频元件形成紫外激光光束，所述紫外激光光束经所述光束扫描元件朝向所述待杀毒区域照射以消杀病毒细菌。
可选地，所述步骤S2具体包括步骤：
S21，激光发生源射出光束经分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；
S22，所述激发光源逐一照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取每一所述细菌病毒区域所对应的拉曼光谱信息；
S23，判断拉曼光谱数据库是否包含所述拉曼光谱信息；
当所述拉曼光谱数据库包含所述拉曼光谱信息时，执行步骤：
S24，基于所述拉曼光谱信息与拉曼光谱数据库的对比结果获取每一所述细菌病毒区域所对应的微生物识别信息；
当所述拉曼光谱数据库不包含所述拉曼光谱信息时，执行步骤：
S25，生成提示信息。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.本发明中，利用激光器、光束扫描元件结合纳米尺度的微流控芯片、拉曼光谱检测平台检测解决现有技术检测效率低、消杀安全性差的问题，本发明可实现细菌病毒的快速检测、消杀、消杀效果复查的闭环流程，确保杀毒灭菌的有效性，使得消杀效果能够快速被设备自身确定是否有效，若消杀效果有效则可停止消杀，若消杀效果未满足相关要求，则能够及时采取进一步消杀措施等杀毒手段以确保消杀有效；更优的，本发明能够实现快速自动化和智能化检测和消杀，无需人为手动参与采样、检测、消杀、消杀效果确认，大大减少了检测人员的工作量以及病菌感染风险；更优的，通过不同尺度间隔的纳米管实现对样品尺度进行分类，通过拉曼光谱信息可直接获取并确认细菌病毒的微生物识别信息，无需预先了解其DNA/RNA的特异性，可用于排查新型或者正在出现的细菌病毒；结合上述可知，本发明无需人为手动参与整个检测和消杀过程，从而避免了检测人员接触新型或者正在出现且具有致病性的细菌病毒，同时，还可通过微生物识别信息确认样品中的细菌病毒是否为已知病毒或新型病毒(当为新型病毒时，后续可采取对应的安全措施进行实验室检测，避免出现致病感染等不良现象，能够及时发现、及早采取措施，避免情况朝向更糟的方向发展)，大大提高了检测人员的人身安全；本发明通过激光进行快速检测和消杀，保证了操作的安全性，激光器开光即工作，关光无危害，消杀效率高、快速，能够有的放矢(根据检测结果是否满足要求可选择性地选择消杀或不消杀操作)且消杀后不会产生有害残留，安全性高，为新形势下的食品安全体系和公共卫生安全体系提供了技术支撑。
2.本发明中，通过反射镜组实现形成拉曼光谱检测平台的激发光源的路径改变和延展，从而提高拉曼光谱检测平台与激光器的协调性，提高产品的多样化和个性化，从而使得本发明满足不同的应用场景，实用性和适用性大大提高。
3.本发明中，不同细菌病毒吸附阻隔区域的相邻设置的两个纳米管之间的间距大小变化有利于根据大小(即尺度)对细菌病毒进行选择性捕获，样品于细菌病毒吸附阻隔区域的流向为折线型，有利于纳米管与细菌病毒的充分接触，同时延长了样品在细菌病毒吸附阻隔区域停留时间，进一步保证了细菌病毒于细菌病毒吸附阻隔区域的吸附阻隔的高效率和效果；更优的，基底层可增强拉曼光谱检测信号；更优的，进一步对微流控芯片经过表面散射所形成的表面增强散射光进行瑞利散射光过滤、分光而确保每一细菌病毒区域的光谱分布更为精细；以上措施均保证了检测结果的精确性、科学性、可靠性和可信度；确保检测结果。
4.本发明中，光束扫描元件的实现方式多种多样，使得本发明适用性和实用性更广，增加产品多样化，满足不同消杀要求；根据消杀要求，可通过激光光束引起的光化学效应和/或光压效应实现细菌病毒的不同强度消杀，具体可通过激光发生源实现激光光束的波段的调整，从而调整本发明的消杀峰值功率；同时，光束扫描元件还可根据应用场景的大小进行设置，确保本发明消杀范围、效率等与其所应用的场景相适配。更优的，不同波段激光束的消杀阈值与其造价成本存在差异，因此，本发明还可根据应用需求形成多种适合于不同消费层级的客户的需求，提高本发明的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置的一种实施例结构示意图；
图2为本发明的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化方法的一种实施例流程示意图；
图3为本发明的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化方法的一种实施例流程示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-激光器、11-激光发生源、12-分光元件、13-倍频元件、14-反射镜、2-光束扫描元件、3-样品采集元件、4-微流控芯片、5-拉曼光谱检测平台。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的一种实施例中，如图1所示，一种针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，包括：激光器1、光束扫描元件2、样品采集元件3、微流控芯片4和拉曼光谱检测平台5；激光器1包括激光发生源11、分光元件12和倍频元件13；激光发生源11射出光束经分光元件12形成两束分光束，两束分光束中的其中一束分光束形成拉曼光谱检测平台5的激发光源；由样品采集元件3于待杀毒区域采集到的样品流经微流控芯片4并被微流控芯片4的纳米管组件按尺度由大到小进行吸附阻隔，以形成以尺度大小分类的细菌病毒区域；激发光源照射每一细菌病毒区域并经过表面散射后进入拉曼光谱检测平台5以获取微生物识别信息；两束分光束中的另外一束分光束经倍频元件13形成紫外激光光束，紫外激光光束流向光束扫描元件2直接照射外部的待消毒区域杀灭细菌病毒以实现待杀毒区域的病毒细菌的消杀。
可选地，纳米管组件包括外壳和纳米管；多个纳米管平行设置于外壳的内部空间，样品于纳米管组件的流经方向与纳米管的轴线方向呈角度(垂直或夹角为锐角，即样品于纳米管组件的流经方向不与纳米管的轴线方向平行)设置；纳米管组件沿样品于纳米管组件的流经方向设有多个细菌病毒吸附阻隔区域，且前一个细菌病毒吸附阻隔区域中相邻设置的两个纳米管之间的间距小于后一个细菌病毒吸附阻隔区域中相邻设置的两个纳米管之间的间距。
示例性的，纳米管组件沿样品于纳米管组件的流经方向设有4个细菌病毒吸附阻隔区域，沿样品的流经方向依次为第一细菌病毒吸附阻隔区域、第二细菌病毒吸附阻隔区域、第三细菌病毒吸附阻隔区域、第四细菌病毒吸附阻隔区域，则位于第一细菌病毒吸附阻隔区域且相邻设置的两个纳米管之间的间距大于位于第二细菌病毒吸附阻隔区域且相邻设置的两个纳米管之间的间距，位于第二细菌病毒吸附阻隔区域且相邻设置的两个纳米管之间的间距大于位于第三细菌病毒吸附阻隔区域且相邻设置的两个纳米管之间的间距，位于第三细菌病毒吸附阻隔区域且相邻设置的两个纳米管之间的间距大于位于第四细菌病毒吸附阻隔区域且相邻设置的两个纳米管之间的间距。于样品采集元件3出的样品先流入第一细菌病毒吸附阻隔区域形成最大尺寸的微生物的吸附阻隔，然后样品继续依次流入第二细菌病毒吸附阻隔区域、第三细菌病毒吸附阻隔区域、第四细菌病毒吸附阻隔区域而实现尺度由大到小的依次吸附阻隔，激发光源将对每一细菌病毒吸附阻隔区域进行照射以形成与每一细菌病毒吸附阻隔区域的微生物识别信息。在实际应用中，细菌病毒吸附阻隔区域的数量、沿样品流经方向的尺寸、每一细菌病毒吸附阻隔区域的相邻设置的两个纳米管之间的间距可根据实际应用场景进行设置，使得对应每一细菌病毒吸附阻隔区域的微生物在相邻设置的两个纳米管之间的间隙流动时能够实现其吸附阻隔，又不影响较小尺度的样品流向下一个细菌病毒吸附阻隔区域即可。优选地，相邻设置的两个纳米管之间的间距为20纳米至10微米之间任一数值，纳米管沿轴线方向的高度优选为20-140微米。
可选地，外壳对应每一细菌病毒吸附阻隔区域设有一壳段，至少两个壳段的轴线呈角度设置；外壳的锯齿状或波浪状构造有利于纳米管与样品(特别是细菌病毒)的接触。
可选地，纳米管包覆有用于表面增强拉曼光谱检测信号的基底层。优选地，基底层为金纳米颗粒包覆纳米管形成，或为银纳米颗粒包覆纳米管形成，或为铂纳米颗粒包覆纳米管形成、铜纳米颗粒包覆纳米管形成等，当然也可由其他金属或非金属物包覆纳米管形成。纳米管可为碳纳米管或氮掺杂碳纳米管形成。
可选地，拉曼光谱检测平台5包括平台主体、瑞利滤光片、光栅、CCD探测器、机器学习处理算法模块、拉曼光谱数据库模块；瑞利滤光片、光栅、CCD探测器、机器学习处理算法模块、拉曼光谱数据库模块均设于平台主体；激发光源照射一细菌病毒区域并经过表面散射后进入平台主体以形成对应的带有细菌病毒特征光谱的表面增强散射光，表面增强散射光经瑞利滤光片将瑞利散射光滤掉后，再经过光栅分光后由CCD探测器获取表面增强散射光对应的精细光谱分布，机器学习处理算法模块根据拉曼光谱数据库模块的拉曼光谱数据库和精细光谱分布获取微生物识别信息。值得说明的是，拉曼光谱数据库可为事先针对不同种类的细菌病毒的拉曼光谱进行统计而形成的数据库，其获取可通过存储、云端调用或本地调用实现。机器学习处理算法为只要能通过拉曼光谱数据库和精细光谱分布得到微生物识别信息即可。优选地，本文中的微生物识别信息包括细菌病毒的组成信息及其对应的浓度等。
可选地，激光发生源11产生波段为532nm-785nm的激光束，波段为532nm-785nm的激光束经分光元件12形成两束波段为532nm-785nm的激光束分光束，两束波段为532nm-785nm的激光束分光束中的其中一束激光束分光束经倍频元件13形成波段为266nm-355nm的紫外激光光束；两束波段为532nm-785nm的激光束分光束中的另外一束激光束分光束形成拉曼光谱检测平台5的激发光源。优选地，激光发生源11产生的激光束被分光元件12经过能量分光比为7-9:1-3分为一高能量分光束和一低能量分光束，其中，高能量分光束流向倍频元件13，而低能量分光束则作为激发光源。优选地，倍频元件13形成波段为290nm-355nm的紫外激光光束。优选地，倍频元件13形成波段为的紫外激光光束。优选地，倍频元件13采用BBO非线性晶体。
可选地，光束扫描元件2为振镜、双光楔、声光扫描器、光学相控阵器件中的一种或多种。优选地，本实施例的光束扫描元件2为振镜，其响应频率快且损伤阈值高。
可选地，样品采集元件3包括气体样品采集元件3，气体样品采集元件3包括气体收集头、循环冷却系统和输送系统，由气体收集头收集到的气体经循环冷却系统冷凝以形成冷凝液，输送系统将冷凝液送入微流控芯片4。优选地，气体收集头收集到的气体通过进气通管实现与循环冷却系统的热交换而形成气态和液态，液态被输送系统送入微流控芯片4的输入口而流向纳米管组件实现分级吸附阻隔，气态则可通过气体导管通路流向外环境(大气环境)。优选地，气体收集头为喇叭状结构以加快其收集气体的速度。实现气体样品于本发明的流动可通过压差(如泵压或泵吸或风机吹送等)或自重或毛细管现象等方式实现。
在本发明的另一实施例中，在上述任一实施例的基础上，倍频元件13形成波段为200nm-290nm的紫外激光光束。优选地，倍频元件13形成波段为220nm-270nm的紫外激光光束。优选地，倍频元件13形成波段为240nm-260nm的紫外激光光束。
在本发明的另一实施例中，在上述任一实施例的基础上，激光器1还包括反射镜组，以将分光束导向拉曼光谱检测平台5并形成激发光源。值得说明的是，反射镜组的反射镜14的数量以及布置位置具体可根据实际产品的构造进行设置。
在本发明的另一实施例中，在上述任一实施例的基础上或与上述实施例不同的是，本实施例的样品采集元件3包括表面采集元件，表面采集元件包括表面取样组件、溶剂收容组件和运送系统，由表面取样组件收集到的表面样品被溶剂收容组件提供的溶剂所溶解以形成待测溶液，运送系统将待测溶液送入微流控芯片4。值得说明的是，表面取样组件优选为刷头或触头，这样使得本发明适用于各种需要对表面进行检测和消杀的物品。同样的，实现表面样品于本发明的流动可通过压差(如泵压或泵吸或风机吹送等)或自重等方式实现。当然，为了避免表面样品内的大颗粒物封堵纳米管组件，表面样品进入纳米管组件之前可进行过滤处理。
在本发明的另一实施例中，在上述任一实施例的基础上或与上述实施例不同的是，本实施例的样品采集元件3包括组织采集元件，组织采集元件包括组织采样组件、组织溶解组件和运输系统，由组织采样组件采集到的组织样品被组织溶解组件所溶解以形成组织溶解液，运输系统将组织溶解液送入微流控芯片4。值得说明的是，组织采样组件优选为探针或针管等具有抽吸(或切割)等功能的部件，这样可以提取组织样品并实现将其与组织溶解液混合。同样的，实现组织样品于本发明的流动可通过压差(如泵压或泵吸或风机吹送等)或自重等方式实现。当然，为了避免表面样品内的大颗粒物封堵纳米管组件，表面样品进入纳米管组件之前可进行过滤处理。
在本发明的另一实施例中，如图2所示，一种针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化方法，其适用于上述任一实施例所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，包括步骤：
S1，采集样品：由样品采集元件于待杀毒区域采集到的样品流经微流控芯片并被所述微流控芯片的纳米管组件按尺度由大到小进行吸附阻隔，以形成以尺度大小分类的细菌病毒区域；
S2，获取微生物识别信息：激光发生源射出光束经分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；所述激发光源照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取微生物识别信息；
S4，判断所述微生物识别信息是否满足消杀条件；
当所述微生物识别信息满足消杀条件时，执行步骤：
S3，消杀病毒细菌：所述两束分光束中的另外一束分光束经所述倍频元件形成紫外激光光束，所述紫外激光光束经所述光束扫描元件朝向所述待杀毒区域照射以消杀病毒细菌。
本实施例中，工作人员可根据微生物识别信息判断是否需要进行消杀动作，或者本发明通过预先设定的消杀条件与微生物识别信息自动判断是否需要进行消杀动作。当然，当微生物识别信息不满足消杀条件时，则无需进行消杀操作。消杀条件可根据本发明具体的应用场景进行设置。
在本发明的另一实施例，如图3所示，在上述实施例的基础上，所述步骤S2具体包括步骤：
S21，激光发生源射出光束经分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；
S22，所述激发光源逐一照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取每一所述细菌病毒区域所对应的拉曼光谱信息；
S23，判断拉曼光谱数据库是否包含所述拉曼光谱信息；
当所述拉曼光谱数据库包含所述拉曼光谱信息时，执行步骤：
S24，基于所述拉曼光谱信息与拉曼光谱数据库的对比结果获取每一所述细菌病毒区域所对应的微生物识别信息；
当所述拉曼光谱数据库不包含所述拉曼光谱信息时，执行步骤：
S25，生成提示信息。
本实施例中，当拉曼光谱数据库包含有拉曼光谱信息时，说明检测到的细菌病毒为已知细菌病毒，则可以直接获取该拉曼光谱信息所对应的细菌病毒组成以及对应的浓度；当拉曼光谱数据库不包含有拉曼光谱信息时，说明检测到的细菌病毒为未知细菌病毒或未录入拉曼光谱数据库的现有细菌病毒，则工作人员可根据提示信息采取对应的措施，经过试验进一步判断该细菌病毒的特性，以及时发现新型细菌病毒或现有细菌病毒，并可通过更新拉曼光谱数据库，从而使得本发明的拉曼光谱数据库更为全面。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于，包括：
激光器、光束扫描元件、样品采集元件、微流控芯片和拉曼光谱检测平台；
所述激光器包括激光发生源、分光元件和倍频元件；所述激光发生源射出光束经所述分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；由所述样品采集元件于待杀毒区域采集到的样品流经所述微流控芯片并被所述微流控芯片的纳米管组件按尺度由大到小进行吸附阻隔，以形成以尺度大小分类的细菌病毒区域；所述激发光源照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取微生物识别信息；所述两束分光束中的另外一束分光束经所述倍频元件形成紫外激光光束，所述紫外激光光束流向所述光束扫描元件以实现所述待杀毒区域的病毒细菌的消杀。
2.如权利要求1所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于：
所述激光器还包括反射镜组，以将所述分光束导向所述拉曼光谱检测平台并形成所述激发光源。
3.如权利要求1所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于：
所述纳米管组件包括外壳和纳米管；多个所述纳米管平行设置于所述外壳的内部空间，样品于所述纳米管组件的流经方向与所述纳米管的轴线方向呈角度设置；所述纳米管组件沿样品于所述纳米管组件的流经方向设有多个细菌病毒吸附阻隔区域，且前一个所述细菌病毒吸附阻隔区域中相邻设置的两个所述纳米管之间的间距小于后一个所述细菌病毒吸附阻隔区域中相邻设置的两个所述纳米管之间的间距。
4.如权利要求3所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于：
所述外壳对应每一所述细菌病毒吸附阻隔区域设有一壳段，至少两个所述壳段的轴线呈角度设置；和/或，
所述纳米管包覆有用于表面增强拉曼光谱检测信号的基底层。
5.如权利要求1所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于：
所述拉曼光谱检测平台包括平台主体、瑞利滤光片、光栅、CCD探测器、机器学习处理算法模块、拉曼光谱数据库模块；所述瑞利滤光片、所述光栅、所述CCD探测器、所述机器学习处理算法模块、所述拉曼光谱数据库模块均设于所述平台主体；
所述激发光源照射一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述平台主体以形成对应的带有细菌病毒特征光谱的表面增强散射光，所述表面增强散射光经所述瑞利滤光片将瑞利散射光滤掉后，再经过所述光栅分光后由所述CCD探测器获取所述表面增强散射光对应的精细光谱分布，所述机器学习处理算法模块根据所述拉曼光谱数据库模块的拉曼光谱数据库和所述精细光谱分布获取微生物识别信息。
6.如权利要求1所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于：
所述激光发生源产生波段为532nm-785nm的激光束，所述波段为532nm-785nm的激光束经所述分光元件形成两束波段为532nm-785nm的激光束分光束，所述两束波段为532nm-785nm的激光束分光束中的其中一束激光束分光束经所述倍频元件形成波段为266nm-355nm的紫外激光光束；所述两束波段为532nm-785nm的激光束分光束中的另外一束激光束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源。
7.如权利要求1所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于：
所述光束扫描元件为振镜、双光楔、声光扫描器、光学相控阵器件中的一种或多种。
8.如权利要求1-7任意一项所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于：
所述样品采集元件包括气体样品采集元件，所述气体样品采集元件包括气体收集头、循环冷却系统和输送系统，由所述气体收集头收集到的气体经所述循环冷却系统冷凝以形成冷凝液，所述输送系统将所述冷凝液送入所述微流控芯片；和/或，
所述样品采集元件包括表面采集元件，所述表面采集元件包括表面取样组件、溶剂收容组件和运送系统，由所述表面取样组件收集到的表面样品被所述溶剂收容组件提供的溶剂所溶解以形成待测溶液，所述运送系统将所述待测溶液送入所述微流控芯片；和/或，
所述样品采集元件包括组织采集元件，所述组织采集元件包括组织采样组件、组织溶解组件和运输系统，由所述组织采样组件采集到的组织样品被所述组织溶解组件所溶解以形成组织溶解液，所述运输系统将所述组织溶解液送入所述微流控芯片。
9.一种针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化方法，其适用于所述权利要求1-8任意一项所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化装置，其特征在于，包括步骤：
S1，采集样品：由样品采集元件于待杀毒区域采集到的样品流经微流控芯片并被所述微流控芯片的纳米管组件按尺度由大到小进行吸附阻隔，以形成以尺度大小分类的细菌病毒区域；
S2，获取微生物识别信息：激光发生源射出光束经分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；所述激发光源照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取微生物识别信息；
当所述微生物识别信息满足消杀条件时，执行步骤：
S3，消杀病毒细菌：所述两束分光束中的另外一束分光束经所述倍频元件形成紫外激光光束，所述紫外激光光束经所述光束扫描元件朝向所述待杀毒区域照射以消杀病毒细菌。
10.如权利要求9所述的针对病毒细菌的激光快速检测与消杀一体化方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：
S21，激光发生源射出光束经分光元件形成两束分光束，所述两束分光束中的其中一束分光束形成所述拉曼光谱检测平台的激发光源；
S22，所述激发光源逐一照射每一所述细菌病毒区域并经过表面散射后进入所述拉曼光谱检测平台以获取每一所述细菌病毒区域所对应的拉曼光谱信息；
S23，判断拉曼光谱数据库是否包含所述拉曼光谱信息；
当所述拉曼光谱数据库包含所述拉曼光谱信息时，执行步骤：
S24，基于所述拉曼光谱信息与拉曼光谱数据库的对比结果获取每一所述细菌病毒区域所对应的微生物识别信息；
当所述拉曼光谱数据库不包含所述拉曼光谱信息时，执行步骤：
S25，生成提示信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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