CN114371140B - 一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置 - Google Patents
一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114371140B CN114371140B CN202111414536.4A CN202111414536A CN114371140B CN 114371140 B CN114371140 B CN 114371140B CN 202111414536 A CN202111414536 A CN 202111414536A CN 114371140 B CN114371140 B CN 114371140B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultraviolet light
- air
- concentration
- bacteria
- viruses
- 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.)
- Active
Links
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 54
- 241000700605 Viruses Species 0.000 title claims abstract description 53
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 46
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims abstract description 23
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims abstract description 23
- 229920002477 rna polymer Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 11
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 5
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003570 air Substances 0.000 description 106
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 22
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 22
- ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J ATP(4-) Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)[C@H]1O ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J 0.000 description 16
- ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N Adenosine triphosphate Natural products C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1C1OC(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)C(O)C1O ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 10
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 10
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002777 nucleoside Substances 0.000 description 3
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 3
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 2
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108060001084 Luciferase Proteins 0.000 description 2
- 239000005089 Luciferase Substances 0.000 description 2
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091028664 Ribonucleotide Proteins 0.000 description 2
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 2
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 210000004940 nucleus Anatomy 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002336 ribonucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000002652 ribonucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 2
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 2
- 238000000825 ultraviolet detection Methods 0.000 description 2
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 description 2
- ASJSAQIRZKANQN-CRCLSJGQSA-N 2-deoxy-D-ribose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)CC=O ASJSAQIRZKANQN-CRCLSJGQSA-N 0.000 description 1
- 230000002407 ATP formation Effects 0.000 description 1
- 206010003591 Ataxia Diseases 0.000 description 1
- IGXWBGJHJZYPQS-SSDOTTSWSA-N D-Luciferin Chemical compound OC(=O)[C@H]1CSC(C=2SC3=CC=C(O)C=C3N=2)=N1 IGXWBGJHJZYPQS-SSDOTTSWSA-N 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N D-ribofuranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H]1O HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N 0.000 description 1
- 230000004543 DNA replication Effects 0.000 description 1
- CYCGRDQQIOGCKX-UHFFFAOYSA-N Dehydro-luciferin Natural products OC(=O)C1=CSC(C=2SC3=CC(O)=CC=C3N=2)=N1 CYCGRDQQIOGCKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 1
- BJGNCJDXODQBOB-UHFFFAOYSA-N Fivefly Luciferin Natural products OC(=O)C1CSC(C=2SC3=CC(O)=CC=C3N=2)=N1 BJGNCJDXODQBOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000032087 Hereditary Leber Optic Atrophy Diseases 0.000 description 1
- 108010033040 Histones Proteins 0.000 description 1
- 102000006947 Histones Human genes 0.000 description 1
- 208000026350 Inborn Genetic disease Diseases 0.000 description 1
- 208000006877 Insect Bites and Stings Diseases 0.000 description 1
- 201000000639 Leber hereditary optic neuropathy Diseases 0.000 description 1
- 208000006136 Leigh Disease Diseases 0.000 description 1
- 208000017507 Leigh syndrome Diseases 0.000 description 1
- DDWFXDSYGUXRAY-UHFFFAOYSA-N Luciferin Natural products CCc1c(C)c(CC2NC(=O)C(=C2C=C)C)[nH]c1Cc3[nH]c4C(=C5/NC(CC(=O)O)C(C)C5CC(=O)O)CC(=O)c4c3C DDWFXDSYGUXRAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010058799 Mitochondrial encephalomyopathy Diseases 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 208000007014 Retinitis pigmentosa Diseases 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- 241000726445 Viroids Species 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 238000003390 bioluminescence detection Methods 0.000 description 1
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 1
- 230000033077 cellular process Effects 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 108091006090 chromatin-associated proteins Proteins 0.000 description 1
- 108010045512 cohesins Proteins 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000016361 genetic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 210000003470 mitochondria Anatomy 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 201000001119 neuropathy Diseases 0.000 description 1
- 230000007823 neuropathy Effects 0.000 description 1
- 150000003833 nucleoside derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000003835 nucleoside group Chemical group 0.000 description 1
- -1 nucleoside triphosphate Chemical class 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 208000033808 peripheral neuropathy Diseases 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 210000004777 protein coat Anatomy 0.000 description 1
- 238000001243 protein synthesis Methods 0.000 description 1
- 125000000561 purinyl group Chemical group N1=C(N=C2N=CNC2=C1)* 0.000 description 1
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 1
- 235000011178 triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001226 triphosphate Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 235000013618 yogurt Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明涉及一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置，包括空气检测腔，空气检测腔设有进气口及出气口；空气检测腔内设有紫外光发射端及接收端，紫外光发射端及接收端连接有逻辑控制模块，逻辑控制模块连接有输出模块；逻辑控制模块分别或同时控制紫外光发射端发射波长为320nm及260nm既定光强的紫外光，分别采集与波长320nm、260nm紫外光对应的紫外光接收端接收到的光强，将波长320nm紫外光的光强衰减作为修正因子，将波长260nm紫外光光强衰减作为检测病毒和细菌含有核糖核酸的计算因子，计算得出空气检测腔内空气中的核糖核酸的浓度，通过输出模块输出空气中的核糖核酸浓度。本发明通过紫外法来鉴定核酸的纯度和含量，能够达到检测空气中细菌和病毒浓度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及空气消毒净化技术领域，尤其涉及一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置。
背景技术
随着人们对健康越来越关注，除了衣食住行之外，对于与呼吸息息相关的空气也有更高的要求，在家里希望能够呼吸到森林氧吧一样的空气，希望自己的生存空间有更洁净更安全的空气。为此，有很多专有的或者民用的空气净化装置或者设备孕育而生，有用来去除空气中的颗粒物的，有杀灭空气中的细菌和病毒的，等等。
同样人们除了希望空气净化装置或者设备，在净化空气的同时，还能看到净化的效果。这方面，去除颗粒物的，有成熟的检测技术，无论是专业设备，还是民用空气净化设备，都可以方便的装配，因此市面上大多数空气净化器都可以实时看到颗粒物的净化效果。但是对于细菌和病毒，很多民用空气消毒净化设备，很难让用户看到实时的消毒净化的效果。
现有应用于病毒和细菌浓度的检测方法，通常都是采用ATP生物荧光检测技术，需要将ATP检测试剂与待检测样品混合后，进行一系列化学反应后，ATP释放的能量发出荧光，发光强度与ATP的量成正比。仪器可读出荧光强度，输出为RLU值，反应出ATP的量，进而可推算出样品中菌体含量范围。这种检测技术只适用于细菌，另外采用这种检测技术的设备，最快也需要十几秒才能完成检测，而且这种检测技术不适用于空气中的病毒和细菌浓度检测。
再者，一些专业的检测机构，会对空气消毒净化设备厂家提供的设备，在实验室模拟空气中不同微生物的环境，在使用空气消毒净化设备一段时间后，微生物的浓度变化数据，但是这种方式并不能满足用户实时看到消毒净化的效果诉求。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置，通过紫外法来鉴定核酸的纯度和含量，从而达到检测空气中细菌和病毒浓度的目的。
本发明提供了一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置，包括空气检测腔，所述空气检测腔设有进气口及出气口，所述进气口、出气口错开布置；
所述空气检测腔内设有紫外光发射端及紫外光接收端，所述紫外光发射端及紫外光接收端连接有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块连接有输出模块；
所述逻辑控制模块用于分别或同时控制紫外光发射端发射波长为320nm既定光强的紫外光，以及波长为260nm既定光强的紫外光，分别采集与波长320nm紫外光对应的紫外光接收端接收到320nm紫外光的光强，以及与波长260nm紫外光对应的接收端接收到260nm紫外光的光强，将波长320nm紫外光的光强衰减作为修正因子，将波长260nm紫外光光强衰减作为检测病毒和细菌含有核糖核酸的计算因子，通过计算得出空气检测腔内空气中的核糖核酸的浓度；
所述输出模块用于输出空气中的核糖核酸浓度，即空气中细菌和病毒浓度。进一步地，所述核糖核酸的浓度计算公式为：
c＝A/kl
式中，c为空气中的核糖核酸浓度；A为检测腔内空气的吸光度，k为摩尔消光系数，l为紫外光发射端和紫外光接收端的距离；A＝lg(1/T)＝lg(I0/I)，T为透光率，I为只有核酸存在时的接收光强；
I＝I0–Ic，I0为260nm和320nm的紫外光发射强度，Ic为由核酸吸收的光强，Ic＝Ib-Ia，Ib为320nm紫外光接收端接收到的光强，Ia为260nm紫外光接收端接收到的光强。
进一步地，所述空气检测腔内设有两组紫外光发射端及紫外光接收端，其中一组用于发射及接收260nm紫外光，另一组用于发射及接收320nm紫外光，用于在所述逻辑控制模块控制下，同时发射260nm紫外光及320nm紫外光。
进一步地，所述空气检测腔内设有一组紫外光发射端及紫外光接收端，用于在所述逻辑控制模块控制下，分时发射260nm紫外光及320nm紫外光。
借由上述方案，通过检测空气中细菌和病毒浓度的装置，具有如下技术效果：
1)可以方便的检测空气中的病毒和细菌浓度，不限于细菌和病毒。采用紫外线检测技术，无需检测试剂，也无需担心试剂的储藏问题，以及试剂与待检测物的温度等环境要求。
2)可以快速进行检测，瞬间检测出空气中的病毒和细菌浓度。
3)该装置结构小巧，可以装配到任何需要检测空气中病毒和细菌浓度的设备和仪器上。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明一实施例中设有两组紫外光发射端及紫外光接收端的检测空气中细菌和病毒浓度的装置；
图2是本发明一实施例中设有一组紫外光发射端及紫外光接收端的检测空气中细菌和病毒浓度的装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
术语解释：
细菌(学名：Bacteria)是指生物的主要类群之一，属于细菌域。也是所有生物中数量最多的一类，据估计，其总数约有5×10^30个。细菌的形状相当多样，主要有球状、杆状，以及螺旋状。细菌也对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，可以通过各种方式，如接触、消化道、呼吸道、昆虫叮咬等在正常人体间传播疾病，具有较强的传染性，对社会危害极大。另一方面，人类也时常利用细菌，例如乳酪及酸奶和酒酿的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌也有着广泛的运用。
病毒(Biologicalvirus)是一种个体微小，结构简单，只含一种核酸(DNA或RNA)，必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。
病毒是一种非细胞生命形态，它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成，病毒没有自己的代谢机构，没有酶系统。因此病毒离开了宿主细胞，就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质。它的复制、转录、和转译的能力都是在宿主细胞中进行，当它进入宿主细胞后，它就可以利用细胞中的物质和能量完成生命活动，按照它自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。
三磷酸腺苷(ATP)是一种仅在线粒体内形成的三磷酸核苷。这是一种高能分子，被称为所有生命系统的能量货币。包含在ATP的磷酸键中的化学能量驱动着大多数的细胞过程。诸如Leber遗传性视神经病变、Leigh综合征、神经病、共济失调以及色素性视网膜炎等遗传疾病都会影响线粒体内的ATP生成。
ATP是生物的直接能量供体，生命活动所需的能量最终都以ATP的形式来提供。每种生物体内的ATP含量一般都在某一范围内。荧光素是一种在氧气存在的情况下，能氧化发出荧光的分子。ATP拭子配有裂解液和反应液两种溶液，样品首先与裂解液接触，裂解液中将使样品中的菌体裂解，释放出体内的ATP。再与反应液混合，反应液中的荧光素酶催化荧光素与氧气的反应，利用ATP释放的能量发出荧光，发光强度与ATP的量成正比。仪器可读出荧光强度，输出为RLU值，反应出ATP的量，进而可推算出样品中菌体含量范围。
脱氧核糖核酸(英文DeoxyriboNucleicAcid，缩写为DNA)是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。DNA携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。
DNA由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。DNA分子结构中，两条多脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕，构成双螺旋结构。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面，碱基朝向里面。两条多脱氧核苷酸链反向互补，通过碱基间的氢键形成的碱基配对相连，形成相当稳定的组合。脱氧核糖核酸(DNA)是生物细胞内携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息的一种核酸，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。
DNA中的核苷酸中碱基的排列顺序构成了遗传信息。该遗传信息可以通过转录过程形成RNA，然后其中的mRNA通过翻译产生多肽，形成蛋白质。在细胞分裂之前，DNA复制过程复制了遗传信息，这避免了在不同细胞世代之间的转变中遗传信息的丢失。在真核生物中，DNA存在于细胞核内称为染色体的结构中。在没有细胞核的其它生物中，DNA要么存在于染色体中要么存在于其它组织(细菌有单环双链DNA分子，而病毒有DNA或RNA基因组)。在染色体中，染色质蛋白如组蛋白、共存蛋白和凝聚蛋白将DNA在一个有序的结构中。这些结构指导遗传密码和负责转录的蛋白质之间的相互作用，有助于控制基因的转录。
核糖核酸(缩写为RNA，即RibonucleicAcid)，存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体。RNA由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种，即A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、U(尿嘧啶)，其中，U(尿嘧啶)取代了DNA中的T。核糖核酸在体内的作用主要是引导蛋白质的合成。
细菌和病毒体内的DNA和RNA都有吸收紫外光的性质，这两种核酸在波长260nm处有最高吸收峰。吸收紫外光的性质是嘌呤环和嘧啶环的共轭双键系统所具有的，所以嘌呤和嘧啶以及一切含有它们的物质，不论是核苷、核苷酸或核酸都有吸收紫外光的特性。
本发明旨在通过紫外线发射装置和接收装置，检测经过装置的空气的透光率，通过朗伯-比尔定律的计算公式，推算出装置内空气中核酸的浓度，由此得到空气中细菌和病毒的浓度。
嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键，使碱基、核苷、核苷酸和核酸在240～290nm的紫外波段有一强烈的吸收峰，因此核酸具有紫外吸收特性。DNA紫外吸收在260nm附近有最大吸收值，在230nm处为吸收低谷，其吸光度(absorbance)以A260表示，A260是核酸的重要性质，RNA吸收曲线与DNA无明显区别，因此测定A260，即可利用朗波－比尔光吸收定律计算出空气中核酸(DNA+RNA)的大致浓度。但空气中除了细菌和病毒外，还有其他气态或者固态微粒存在，而核酸在320nm处的吸光度约为0，因此A320可用于检测空气中其他微粒所造成的光强损失用以修正其他微粒对A260造成的干扰和影响。
朗伯—比尔(Lambert－beer)光吸收定律：A＝lg(I0/I)＝kcl＝lg(1/T)
式中A称为吸光度(absorbance)。I0是入射光的强度，I是接收光的强度，T＝I/I0为透射比(transmittance)，又称为透光率或透过率，用百分数表示。l是光在溶液中经过的距离(一般为发射端和接收端的距离)。c是吸收溶液的浓度。由上式可以看出：吸光度A与物质的吸光系数k和物质的浓度“c”成正比。
k＝A/(cl)，称为吸收系数(absorptivity)。DNA/RNA在空气中的摩尔消光系数k可以通过实验测得(在实验室的测试箱中释放已知浓度的RNA/RNA，因为I也是已知的，通过测量A260，即可测算出相应的k值)。
根据上述原理，本实施例提供了一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置，包括空气检测腔，空气检测腔设有进气口及出气口；空气检测腔内设有紫外光发射端及紫外光接收端，紫外光发射端及紫外光接收端连接有逻辑控制模块，逻辑控制模块连接有输出模块；待检测空气通过进气口进入空气检测腔内部，在空气检测腔内部经过紫外光照射检测之后，从出气口排出。为避免待检测空气在空气检测腔内流动过快，影响检测结果，进气口和出气口不在同一个直线方向，错开布置。
逻辑控制模块用于分别或同时控制紫外光发射端发射波长为320nm既定光强的紫外光，以及波长为260nm既定光强的紫外光，分别采集与波长320nm紫外光对应的紫外光接收端接收到320nm紫外光的光强，以及与波长260nm紫外光对应的接收端接收到260nm紫外光的光强，将波长320nm紫外光的光强衰减作为修正因子，将波长260nm紫外光光强衰减作为检测病毒和细菌含有核糖核酸的计算因子，通过计算得出空气检测腔内空气中的核糖核酸的浓度；
输出模块用于通过装置定义的通讯协议和支持的通讯方式，输出空气中的核糖核酸浓度，即空气中细菌和病毒浓度。
实施例1
参图1所示，采用两组紫外光发射端11和紫外光接收端12，顶部的两个是发射端，底部的两个是接收端，分别发射和接收260nm、320nm紫外光，可同时测量A260和A320，待检测空气通过进气口13进入空气检测腔14内部，在空气检测腔14内部经过紫外光照射检测之后，从出气口15排出，发射端使用同样强度I0分别发射260nm和320nm的紫外光，260nm紫外光接收端接收到的光强为Ia，320nm紫外光接收端接收到的光强为Ib，则由核酸吸收的光强Ic＝Ib-Ia，因而在排除其他微粒的干扰，只有核酸存在时的接收光强I＝I0–Ic；根据朗波－比尔光吸收定律A＝lg(1/T)＝lg(I0/I)，可计算出装置内空气的吸光度A。
然后，根据朗波－比尔光吸收定律A＝kcl，已知A、k、l，即可计算出空气中的核酸浓度c，即c＝A/kl。
譬如，两组紫外光发射端的光强I0都为170Uw/cm2，320nm紫外光接收端的光强Ib为150Uw/cm2，260nm接收端光强Ia为130Uw/cm2，则可计算出核酸吸收的光强Ic＝20Uw/cm2，因而在排除其他微粒的干扰，只有核酸存在时的接收光强I＝170-20＝150Uw/cm2，继而可以计算出吸光度A＝0.054358，假设发射端和接收端的距离l＝1cm，在实验室中测定的摩尔消光系数k＝0.02mL/μg·cm，则该测量的空气核酸浓度c＝A/kl＝2.72μg/ml。我们即可获知当前空气中的细菌和病毒DNA浓度为2.72μg/ml。
市场上某型号空气消毒机除了能够吸附空气中的颗粒物、甲醛、甲苯、TVOC等之外，还有杀灭一些病毒和细菌的能力，装配使用了设有两组紫外光发射和接收装置的检测空气中病毒和细菌浓度的装置之后，由于空气消毒机通过将空气吸入，使经过的空气经过其内部，从而进行消毒过滤净化，这样以来空气消毒机内部空气流动过快，如果将检测空气中病毒和细菌浓度的装置安装在其内部，势必导致检测结果的不准确。如果将其安装在空气消毒机上不受空气流动的位置，而且确保与周围空气自然接触，这样以来该结构的风道设计，既能保证周围空气在自然状态下进入待检测装置，又可避免空气消毒机工作中对检测结果的影响，实现了实时检测空气消毒机所在环境中的DNA浓度，用户可以一目了然的知晓环境中的细菌和病毒的情况，便可手动或者设置自动策略来消杀和清除所处环境中的细菌和病毒；在空气消毒机工作过程中，也可以直接看到空气消毒机消除病毒和细菌的效果。
实施例2
参图2所示，采用一组紫外光发射端21和紫外光接收端22，待检测空气通过进气口23进入空气检测腔24内部，在空气检测腔24内部经过紫外光照射检测之后，从出气口25排出，通过时分控制，先发射和接收320nm的紫外光，再发射和接收260nm的紫外光来测量A260和A320。计算方法同实施例1。
由于一种检测空气中病毒和细菌浓度的装置结构小巧，可以应用于多种环境，可以方便的装配在多种仪器设备上，譬如一些药品生产工厂，采用装配有一组紫外光发射和接收装置的检测仪器，这种环境空气本身就是自然流动，且无其他干扰源，采用该结构的风道设计，一方面减少不可预见的空气流动对检测结果的影响，另一方面由于体积更小，可以是装配其的检测设备更小巧轻便，实时检测工厂生产车间的病毒和细菌浓度，检测到病毒和细菌浓度变化时，即使提醒工厂工作人员，主动或与相关的自动除菌杀毒设备联动，及时进行处理。
该检测空气中细菌和病毒浓度的装置，具有如下技术效果：
1)可以方便的检测空气中的病毒和细菌浓度，不限于细菌和病毒。采用紫外线检测技术，无需检测试剂，也无需担心试剂的储藏问题，以及试剂与待检测物的温度等环境要求。
2)可以快速进行检测，瞬间检测出空气中的病毒和细菌浓度。
3)该装置结构小巧，可以装配到任何需要检测空气中病毒和细菌浓度的设备和仪器上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置，其特征在于，包括空气检测腔，所述空气检测腔设有进气口及出气口，所述进气口、出气口错开布置；
所述空气检测腔内设有紫外光发射端及紫外光接收端，所述紫外光发射端及紫外光接收端连接有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块连接有输出模块；
所述逻辑控制模块用于分别或同时控制紫外光发射端发射波长为320nm既定光强的紫外光，以及波长为260nm既定光强的紫外光，分别采集与波长320nm紫外光对应的紫外光接收端接收到320nm紫外光的光强，以及与波长260nm紫外光对应的接收端接收到260nm紫外光的光强，将波长320nm紫外光的光强衰减作为修正因子，将波长260nm紫外光光强衰减作为检测病毒和细菌含有核糖核酸的计算因子，通过计算得出空气检测腔内空气中的核糖核酸的浓度；
所述输出模块用于输出空气中的核糖核酸浓度，即空气中细菌和病毒浓度；
所述核糖核酸的浓度计算公式为：
c＝A/kl
式中，c为空气中的核糖核酸浓度；A为检测腔内空气的吸光度，k为摩尔消光系数，l为紫外光发射端和紫外光接收端的距离；A＝lg(1/T)＝lg(I0/I)，T为透光率，I为只有核酸存在时的接收光强；
I＝I0–Ic，I0为260nm和320nm的紫外光发射强度，Ic为由核酸吸收的光强，Ic＝Ib-Ia，Ib为320nm紫外光接收端接收到的光强，Ia为260nm紫外光接收端接收到的光强；
所述空气检测腔内设有两组紫外光发射端及紫外光接收端，其中一组用于发射及接收260nm紫外光，另一组用于发射及接收320nm紫外光，用于在所述逻辑控制模块控制下，同时发射260nm紫外光及320nm紫外光。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111414536.4A CN114371140B (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111414536.4A CN114371140B (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114371140A CN114371140A (zh) | 2022-04-19 |
| CN114371140B true CN114371140B (zh) | 2022-09-09 |
Family
ID=81138703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111414536.4A Active CN114371140B (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114371140B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4503149A (en) * | 1983-06-06 | 1985-03-05 | Conoco Inc. | Method of microbial assay |
| WO1992018847A1 (en) * | 1991-04-12 | 1992-10-29 | Servomex (Uk) Ltd. | Method and apparatus for determining the concentration of a particular constituent of a fluid |
| US5892581A (en) * | 1996-09-27 | 1999-04-06 | Hitachi, Ltd. | Absorptivity detecting apparatus, chromatographic apparatus, method of detecting absorptivity and method of chromatography |
| CN101292875A (zh) * | 2008-06-06 | 2008-10-29 | 天津市先石光学技术有限公司 | 利用基准波长测量成分浓度的方法 |
| TW200900680A (en) * | 2007-01-30 | 2009-01-01 | Spectrasensors Inc | Background compensation by multiple-peak measurements for absorption spectroscopy-based gas sensing |
| CN107340238A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-11-10 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种容器 |
| CN109323997A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-12 | 宁波万泽微测环境科技股份有限公司 | 应用于总磷测定的浊度补偿模型的建立方法 |
| CN110087541A (zh) * | 2016-12-26 | 2019-08-02 | 三菱电机株式会社 | 生物体物质测定装置 |
| CN110998296A (zh) * | 2017-06-16 | 2020-04-10 | 住友化学株式会社 | 分析测试装置 |
| CN112304888A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | Tcl集团股份有限公司 | 一种水质检测方法、系统及存储介质 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101329253B (zh) * | 2007-06-18 | 2010-12-08 | 北京安控科技股份有限公司 | 生物需氧量检测方法及检测装置 |
| CN212439522U (zh) * | 2020-03-13 | 2021-02-02 | 浙江维尔科技有限公司 | 一种可自动控制紫外照射剂量的紫外消毒设备 |
| CN111471589A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-07-31 | 华中科技大学 | 一种红外定量pcr核酸检测装置 |
| JP7436020B2 (ja) * | 2020-04-30 | 2024-02-21 | 株式会社四国総合研究所 | ガス濃度測定装置およびガス濃度測定方法 |
-
2021
- 2021-11-25 CN CN202111414536.4A patent/CN114371140B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4503149A (en) * | 1983-06-06 | 1985-03-05 | Conoco Inc. | Method of microbial assay |
| WO1992018847A1 (en) * | 1991-04-12 | 1992-10-29 | Servomex (Uk) Ltd. | Method and apparatus for determining the concentration of a particular constituent of a fluid |
| US5892581A (en) * | 1996-09-27 | 1999-04-06 | Hitachi, Ltd. | Absorptivity detecting apparatus, chromatographic apparatus, method of detecting absorptivity and method of chromatography |
| TW200900680A (en) * | 2007-01-30 | 2009-01-01 | Spectrasensors Inc | Background compensation by multiple-peak measurements for absorption spectroscopy-based gas sensing |
| CN101292875A (zh) * | 2008-06-06 | 2008-10-29 | 天津市先石光学技术有限公司 | 利用基准波长测量成分浓度的方法 |
| CN110087541A (zh) * | 2016-12-26 | 2019-08-02 | 三菱电机株式会社 | 生物体物质测定装置 |
| CN107340238A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-11-10 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种容器 |
| CN110998296A (zh) * | 2017-06-16 | 2020-04-10 | 住友化学株式会社 | 分析测试装置 |
| CN109323997A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-12 | 宁波万泽微测环境科技股份有限公司 | 应用于总磷测定的浊度补偿模型的建立方法 |
| CN112304888A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | Tcl集团股份有限公司 | 一种水质检测方法、系统及存储介质 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于光纤传感技术的双波长参考测量煤矿瓦斯的研究;周孟然等;《矿业安全与环保》;20071210(第06期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114371140A (zh) | 2022-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103201390B (zh) | 检测生物活性的方法 | |
| Qiao et al. | Greater than 3-log reduction in viable coronavirus aerosol concentration in ducted ultraviolet-C (UV–C) systems | |
| Rockey et al. | UV disinfection of human norovirus: evaluating infectivity using a genome-wide PCR-based approach | |
| Seeley et al. | The effect of temperature on the ecology of aquatic bacteriophages | |
| Liang et al. | Rapid inactivation of biological species in the air using atmospheric pressure nonthermal plasma | |
| Hutchinson | The lesions produced by ultraviolet light in DNA containing 5-bromouracil | |
| Silverman et al. | Systematic review and meta-analysis of the persistence of enveloped viruses in environmental waters and wastewater in the absence of disinfectants | |
| Fisher et al. | Simulated sunlight action spectra for inactivation of MS2 and PRD1 bacteriophages in clear water | |
| Shen et al. | Pneumococcal quorum sensing drives an asymmetric owner–intruder competitive strategy during carriage via the competence regulon | |
| US20130210048A1 (en) | Method of detecting a biological activity | |
| Ghernaout et al. | Environmental engineering for stopping viruses pandemics | |
| CN103964541A (zh) | 一种紫外线自动消毒装置 | |
| CN114371140B (zh) | 一种检测空气中细菌和病毒浓度的装置 | |
| Snelling et al. | Efficacy of single pass UVC air treatment for the inactivation of coronavirus, MS2 coliphage and Staphylococcus aureus bioaerosols | |
| ES2152913T3 (es) | Medio para el analisis cualitativo y cuantitativo de las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra. | |
| Abkar et al. | COVID-19 pandemic lesson learned-critical parameters and research needs for UVC inactivation of viral aerosols | |
| EP3423116B1 (en) | Ethylene oxide treatment indicator, label and method of use | |
| Wei et al. | Microbial characterizations of water using tea polyphenols as a disinfectant for effluent treatment after the ultrafiltration process | |
| Filipić et al. | Cold plasma within a stable supercavitation bubble–A breakthrough technology for efficient inactivation of viruses in water | |
| Singh et al. | Assessment of SARS-CoV-2 surrogate inactivation on surfaces and in air using UV and blue light-based intervention technologies | |
| CN101864495A (zh) | 一种甲型流感病毒的恒温扩增检测试剂盒及其检测方法 | |
| Holtkamp et al. | Ultraviolet C (UVC) Standards and Best Practices for the Swine Industry | |
| CN113670871A (zh) | 一种空气中微生物的三磷酸腺苷浓度在线检测方法 | |
| CN106282303A (zh) | 一种检测生活饮用水消毒方法时效性的方法 | |
| Cheng et al. | Inactivation of Enveloped Viruses (Coronavirus, H5N1 Virus) and Disinfection of the Air with Legionella-X 100 Via Ultraviolet Germicidal Irradiation (UVGI) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |