CN116601476A - 空气监测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气监测系统，该系统包括一种捕获空气污染物、特别是生物颗粒、特别是病毒、更特别是SARS‑CoV‑2的设备，以及与所述系统相关的方法，该方法用于在空气中取样并检测它们，而且也用于通过经由微生物复合添加剂的生物氧化来消化所捕获的生物颗粒。本发明还涉及包括所述设备和至少一种测试、优选抗原测试盒的部件套件，以及它们在检测空气中的所述生物颗粒中的用途。

Description

空气监测系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及空气监测系统和方法，特别地涉及用于对空气中的生物颗粒进行取样和检测的系统和方法。本发明还涉及包括所述系统的部件套件和它们在检测空气中的所述生物颗粒中的用途。
背景技术
目前，我们对传染病爆发，特别是严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2)(一种引起COVID-19的冠状病毒株)的应对主要取决于患者检测，例如通过血液和拭子取样，借助于分子测试，如检测病毒遗传物质的RT-PCR测试、检测病毒表面上的特定蛋白质的抗原测试和/或寻找病毒抗体的抗体测试。然而，在这样做时，只有在疾病爆发已经发生之后才能检测到该疾病，其后果(取决于疾病的严重程度)可能与大流行一样严重。2019年12月就是这种情况，当时SARS-CoV-2传播并引起了COVID-19卫生紧急事件爆发，这场大流行影响了超过5150万人，其中在231个国家中有超过130万人死亡。
因此，期望提供不依赖于患者检测并且能够在潜在爆发实际发生之前就识别出它们的系统和方法，从而起到预防性监测系统的作用。
由于众所周知的是，生物颗粒可以通过灰尘和水滴散布到空气中，并且(致病性)微生物如藻类、原生动物、酵母菌、霉菌和病毒(包括流感、SARS、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、口蹄疫疾病等等)已经从空气样品中分离出来并且可以在远距离上传播，本发明的发明人认为空气监测可以用作用于传染病爆发的早期检测和预警系统。
最新的2020年研究提供的证据表明，SARS-CoV-2也广泛分布在空气中，并且其空气传播距离可达到4米(Guo Z.，Wang Z.，Zhang S.等人：医院病房中的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2的气溶胶和表面分布(Aerosol and surface distribution of severeacute respiratory syndrome coronavirus 2in hospital wards)，中国武汉，2020.Emerg.Infect.Dis.2020；26(7):1583-1591.DOI:10.3201/eid2607.200885)。
本领域还已知各种空气或气溶胶取样系统，诸如例如空气直接冲击琼脂或其他固相表面，直接过滤如表面空气系统(SAS)，配备过滤器如聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(PC)、纤维素或明胶过滤器的取样器、如Anderson冲击器和离心收集如Reuter离心系统(RCS)的取样器。然而，这些取样系统中的大多数不适用于生物颗粒或生物气溶胶的分析(回收、定量和/或识别)，主要是因为当它们在空气中悬浮存在时它们不能可靠地维持它们的存活力或它们的遗传物质。所有这些取样器，特别是基于过滤器方法，实际上对生物颗粒(尤其是病毒)都具有非常大的破坏性。例如，过滤器对生物气溶胶施加强烈的机械应力和干燥，并且需要样品洗脱以进行进一步处理，这极大地影响分析的灵敏度(例如PCR或测序)。此外，冲击器(impactor)或撞击滤尘器(impingers)可能不适用于对像病毒一样小的生物颗粒进行取样，因为它们的收集效率会随着颗粒尺寸的减小而降低。另外，据发明人所知，这些系统都没有被证明在冠状病毒(如SARS-CoV-2)的取样和/或检测上是有效和可靠的。
本领域已知的空气或气溶胶取样系统的另一个限制在于这样的事实，在取样或检测之后，它们不能用于破坏潜在有害的生物颗粒，因此必须作为有害物质进行处理或处置。
因此，由于用于空气或气溶胶取样和/或收集的现有系统和方法不适用于生物颗粒，并且在处理后可能影响可从中提取的定量和定性数据，因此仍然需要改进的空气监测系统和方法，特别是用于空气中的生物颗粒、特别是病毒、更特别是SARS-CoV-2的取样和/或检测。
另一项最近的研究(Lednicky J.A.，Lauzardo M.，Fan Z.H.等人：在有COVID-19患者的病房的空气中的可行的存活SARS-CoV-2(Viable SARS-CoV-2in the air of ahospital room with COVID-19patients).Int.J.Infect.Dis.2020；100:476–482.DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijid.2020.09.025)表明实际上患有COVID-19的呼吸道征象的患者如何产生气溶胶，这些气溶胶充当病毒的传播源，从而再次显示对空气质量的高度重视。因此，还期望提供这样的系统和方法，其不仅适合于对空气中的生物颗粒进行取样和检测，也适合在环境中的空气再循环之前灭活和/或消化和/或破坏它们。
术语汇编
除非另有说明，否则在本说明书的上下文中使用的术语必须如与本发明相关的领域的技术人员通常理解的那样进行解释。
在本说明书的上下文中，术语“生物颗粒”、“生物气溶胶”和“初次生物气溶胶颗粒”(PBAP)可互换使用以描述源自生物有机体(包括微生物和生物材料细菌的碎片)的固体空气传播颗粒。因此，这些术语可以是指生物来源的任何空气传播复合物，诸如例如任何完整的空气传播细胞、它们的空气传播组分部分和/或离解的空气传播遗传物质，包括细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质(detritus)、过敏原、原生动物、寄生虫和一般微生物，以及生物来源的其他颗粒和/或细胞碎片(包含核酸、蛋白质和毒素)。
因此，根据本说明书，在提及本发明的任何一个实施方案时，术语“生物颗粒”、“生物气溶胶”或“PBAP”也可以解释为表示以下中的一种或多种：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包括核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒(FLU A)、甲型流感病毒H1亚型(Flu A-H1或Flu A-H1pdm09或猪流感病毒)、甲型流感病毒H3亚型(Flu A-H3)；乙型流感病毒(FLU B)；呼吸道合胞病毒A型(RSV A)或B型(RSV B)；腺病毒(ADV)；肠道病毒(HEV)；副流感病毒1、2、3或4(PV1、PV2、PV3、PV4)和/或偏肺病毒(PMV)。
有时，这些术语也用于包括大气中由生物有机体释放的气态分子冷凝而形成的二次颗粒。如已知的，生物气溶胶是在人类、农作物和牲畜之间传播疾病的一种手段。它们也可以引起过敏反应并且影响室内空气质量。
本说明书上下文中的术语“生物传感器”如本领域通常已知的那样进行解释。简而言之，生物传感器是一种通过产生通常与反应中的分析物的浓度成比例的可检测信号来测量生物或化学反应的设备。典型的生物传感器包含以下组件：生物受体，其是一种可以特异性地识别感兴趣的分析物并且可以在生物受体与分析物相互作用时产生信号(以光、热、pH、电荷或质量变化等的形式)的分子(例如酶、细胞、适体、脱氧核糖核酸(DNA)和抗体)；换能器，为将生物识别事件转换为可测量和可检测信号(例如光的或电的)的元件；电子器件，其可以包括执行信号调节的电子电路，如信号从模拟形式到数字形式的放大和转换，被配置为处理经转换的信号从而将其准备用于显示，以及显示单元，其可以由用户解释系统(如计算机的液晶显示器或生成用户可理解的数字或曲线的直接打印机)组成。这部分通常由硬件和软件的组合组成，其以用户友好的方式生成生物传感器的结果。显示器上的输出信号可以是数字、图形、表格或图像，这取决于最终用户的要求(还参见EssaysBiochem.2016Jun 30；60(1):1–8，2016年6月30日在线发布.doi:10.1042/EBC20150001)。
措辞“包含某些特征”解释为意指设备/部件套件/方法/产品包括那些特征，但不排除其他特征的存在，而如果使用措辞“由某些特征组成”，则除所述措辞后的特征外，设备/部件套件/方法/产品中不存在其他特征。然而，在本说明书的上下文中，术语“包括”也可以解释为意指“由……组成”。
发明内容
旨在识别潜在的爆发和/或对传染病爆发提供更迅速的反应，本发明的发明人在大量实验后发现，诸如在国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的设备，可以有利地用作生物颗粒或(生物)气溶胶取样和/或检测系统，并开发出了能够克服本领域已知的那些系统的缺点的空气监测系统和方法。
为此，在最近因SARS-CoV-2引发的卫生紧急事件期间，在米兰的一些卫生设施中安装了诸如在国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的设备，以处理与它们的定位相邻的空间(并且特别是所谓的“COVID-19”部门中)的室内空气。除了证实它们的空气净化功能外，如从以下详细描述和实施例中将是明显的那样，所述设备被证明是有效的空气生物监测系统，特别是关于生物颗粒和生物气溶胶，更特别是关于病毒。
因此，本发明涉及使用在以下详细描述中更好地描述的设备或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的设备用于检测和/或监测空气中存在生物颗粒的用途，特别是通过测试所述设备的一个或多个收集装置的液体和/或所述设备的入口空气进行。
本发明还涉及一种用于检测和/或监测空气中存在生物颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
-提供如以下详细描述中所述的设备，或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备；
-任选地收集来自所述设备的一个或多个收集装置的液体的样品；和
-测试所述液体的样品中一种或多种生物颗粒的存在。
如将根据下面的详细描述是明显的那样，测试可以根据本领域已知的适合生物样品的定性和/或定量分析的任何方法(诸如但不限于基于PCR的测定、核酸测序、蛋白质表达测定、免疫测定或层析(体内或体外的生物测定))在原位进行和/或在所要求的专门的实验室进行。
然而，在快速反应是最重要的情况下，例如在大流行期间，优选快速测试，如本领域已知的快速测试盒。
因此，本发明还涉及部件套件，其包括以下详细描述中所定义的设备或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备，和被配置为检测存在一种或多种生物颗粒的测试，其中所述测试优选是测试盒，更优选是抗原测试盒，更优选是免疫层析测试盒或侧向层析盒。
根据本发明的任一实施方案的部件套件还可以包括被配置成从所述设备收集液体的样品的装置，诸如例如但不限于：移液管、气体活塞式移液管、电子移液管、外置活塞式移液管、容量移液管、刻度移液管、巴斯德移液管等。
本发明还涉及抗原测试盒、优选地免疫层析测试盒或侧向层析盒、更优选地IgA和/或IgM和/或IgG测试盒的用途，其用于检测如以下详细描述中所定义的或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备的一个或多个收集装置的液体中生物颗粒的存在。
此外，测试所述设备内的液体和/或空气的另一种有效方式是借助于一个或多个生物传感器。
因此，本发明还涉及一种用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法，该方法包括以下步骤：
-提供如以下详细描述中所述的设备，或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备；和
-测试来自所述设备的收集装置的液体的样品中一种或多种生物颗粒的存在。
优选地，其中所述设备的收集装置配备有一个或多个生物传感器，并且其中所述测试通过使液体的样品与所述一个或多个生物传感器接触来进行。
虽然本发明的空气监测系统和方法不能具体识别哪些个体已被感染，但是与患者测试相比它们具有若干优势。例如，生物颗粒，诸如SARS-CoV-2的那些，可以在患者出现症状前几天到几周在空气中被检测到，因此甚至可以在个体患者测试和住院之前预测传染病爆发；一个空气样品可以提供关于数千人的平均感染率的群体范围的数据；持续监测空气可以用于确立当前爆发的趋势，识别新的爆发和感染流行率。通过本发明的系统和方法对生物颗粒、尤其是对COVID-19进行空气监视或空气监测，也是一种具有成本效益的调查整个社区的传播动态的方式；从缺少医疗保健的人那里收集数据，以提供有关疾病流行率的近实时信息；并检测是否存在感染，甚至是在无症状患者(其在COVID-19的情况下为大多数)的情况下；它还可以在社区传播达到指数级增长之前有利于社会疏远干预，并且如果人们在出现爆发之前接受治疗例如接种疫苗，则可以防止疾病传播。
通过本发明的系统和方法监测空气中生物颗粒的另一个益处在于，它没有用于了解疾病传播发生、增加或减少的传统指标的偏差。例如，在COVID-19大流行的初期，一个关键指标是累计的确诊病例数，后来更多地关注住院、死亡、测试阳性率和血清学数据。然而，这些指标是有偏差的，例如，因为病例数取决于获得诊断的机会、住院和死亡滞后于传播数周，而测试阳性率取决于测试方案的协议(protocol)和可用性。当依靠通过本发明的系统和方法的空气监视时，这些偏差是不存在的。
即使本领域已知在国际专利申请号PCT/US2019/016440中描述的设备可以用作空气净化系统，但是据发明人所知，从未表明它也可以有效消化和/或破坏病毒，诸如例如冠状病毒。现在发明人惊奇地发现，所述设备不仅在检测病毒上有效，还在消化和/或破坏病毒上有效，诸如例如但不限于冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
因此，本发明还涉及如以下详细描述中所公开的设备或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备和/或根据本发明的任一实施方案的部件套件的用途，其用于净化空气中的生物颗粒，优选病毒，诸如但不限于冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒，更优选地SARS-CoV-2，以及大气中包括的挥发性有机化合物(VOC)、灰尘、过敏原和其他无机物质，从而允许不含生物颗粒和其他污染物、特别是不含冠状病毒例如SARS-CoV-2的空气的再循环。
通过考虑以下附图以及随附的详细描述和实施例，本发明的其他优点、方面和特征将变得更加明显。应当理解，这些详细描述和具体实施例虽然表明了本发明的优选实施方案，但仅意于用于举例说明的目的，并不旨在用于限制本发明的范围。
附图说明
图1A-1C示出了本发明一个实施方案的生物技术空气净化器的俯视图(图1A)、侧视图(图1B)及透视图(图1C)。
图2A-2B示出了图1的生物载体过滤器(bio support filter)和箱的部分的内部视图。
图3A-3D示出了图1的生物载体过滤器和箱的内部细节。
图4是本发明的一个实施方案的同心圆生物载体形状的俯视图。
图5是本发明的一个实施方案的多层垂直生物载体形状的俯视图。
图6是本发明的一个实施方案的螺旋形生物载体形状的俯视图。
图7示出了本发明的实施方案的生物技术空气净化器模型范围的透视图。
图8是本发明的一个实施方案的系统概图。
图9A-9B是本发明的一个实施方案的空气质量监测系统的前视图(图9A)和侧视图(图9B)。
图10示出了本发明的一个实施方案的空气监测系统的图表和细节的系统架构。
图11是本发明的一个实施方案的过滤器的内部构造的照片。
图12是图4的同心圆生物载体形状的俯视图，其示出了气流的方向。
图13是污染指数的图表。
图14是实时空气质量数据的图表。
图15-16是与系统一起工作的软件应用的照片。
图17A示出了一种设备，其配备有用于待监测的气流的入口端口和出口端口并且实施根据本发明的用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法。所述入口端口和出口端口可以配备有一个或多个生物传感器(未显示)。
图17B示出了如在PCT/US2019/016440中描述的实施根据本发明的一个实施方案的用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法的空气净化设备。
图18是设备分布到1000sqm的医院的高频出入区域(流动率为约1300人/天)中的示意图。
图19是填充有标准平板计数琼脂(PCA)的培养皿的照片。
图20A-20C是颗粒计数结果的图表，其显示每立方米的颗粒(取决于它们的粒径)数量显著减少。
图21A-21B示出了快速测试盒的结果。
本公开内容现在将参考附图提供更详细和具体的描述。附图和附图的具体描述以及所讨论的任何具体或可选实施方案意图结合本公开内容的整体来阅读。
具体实施方式
在PCT/US2019/016440中公开的设备
将国际专利申请号PCT/US2019/016440的内容通过引用并入本文。因此，即使设备的主要特征如以下所报告，但是所述申请中公开的任一实施方案均被本说明书涵盖。
总体而言，PCT/US2019/016440公开了一种生物空气净化器，其通过“电分子电荷吸引(electric molecular charge attraction)”捕获空气污染物而没有尺寸和类型的限制，然后借助于微生物复合添加剂通过生物氧化消化所捕获的污染物。该设备有利地还包括空气质量监测装置，其用于评估通过该设备净化的空气的质量并计算相关破坏率(表示为“纯净空气指数”)。收集的数据可以方便地传输到云端，然后传输到专门软件以进行分析。空气质量监测允许实时播送数个空气质量参数。例如，不同的污染物可以单独地用传感器诸如但不限于湿度传感器、温度传感器、和恶臭气体传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、NO2传感器、VOC传感器、生物传感器等进行检测。
根据一个优选实施方案，空气净化器设备包括或结合空气质量监测系统，其可以可操作地连接或配备有“卫星”设备(例如室内/室外、独立式、潜水式和/或安装在小型无人机上等)以便跟踪与云端(IoT)交换的数据相关联的监测地图。
在某些优选实施方案中，这样的空气质量监测系统可以通过空气净化器设备的净化装置独立地操作或与其连接。
优选地，借助于由咨询平台支持的专用算法，可以向用户提供有助于保证纯净空气区域认证的具体空气质量警报。
根据本发明的一个有利方面，提供了一种用于检测和监测空气质量参数、特别是生物颗粒的存在的方法。
所述方法将在本说明书的其余部分中，特别是参考图17A和17B进行举例说明，该图17A和17B示出了结合本发明的发明原理的两个实施方案。
图17A示出了一种设备，其配备有用于待监测的气流的入口端口和出口端口并且实施根据本发明的用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法。入口端口和/或出口端口可以配备生物传感器。
图17B示出了如PCT/US2019/016440中所述的空气净化设备，其实施根据本发明的用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法。
首先参考图17A的实施方案，气流通过空气进口并且优选地借助于传送装置例如风扇而传送到设备内部。
所述设备还包括用于吸入的空气的冷凝装置和用于收集所述经冷凝的空气的液相的箱。
优选地，设备还包括用于吸入的气流的检测室。图17A中所示的实施方案提供了在检测室和箱之间串联的流体连通，即通过空气入口吸入的气流首先穿过检测室，其次穿过冷凝装置，以通过空气出口从设备中排出。
可选地，检测室和箱的顺序可以颠倒，例如通过提供这样的一种设备，其中检测室被配置为使在所述箱内未被冷凝的吸入的气流的一部分随后穿过检测室。
在其他实施方案中(未示出)，设备在检测室和箱之间设置有平行流体连通。
所述检测室可操作地连接到用于检测空气质量参数(例如与穿过所述检测室的吸入气流相关联的空气质量参数)的单元。所述检测室与设备的气流出口流体连通。
箱被配置为在其内接收冷凝液体并获得冷凝液体样品，优选从空气中捕获的水，以便允许测试所述液体样品。
在一个优选实施方案中，所述空气质量参数借助于对收集在箱中和/或从箱中收集的液体样品的测试、分析和/或测定而获得。
所述测试、分析和/或测定优选选自(但不限于)由以下各项组成的组：分子测试，如基于核酸的测试，优选地PCR、RT-PCR或RT-PCR多重测试和/或DNA测序、抗原测试和/或抗体测试，优选地酶联免疫吸附测定(ELISA)、化学发光免疫测定(CIA)、侧向层析测定、免疫层析测定如免疫层析测试盒或侧向层析测试盒，或其组合。根据一个实施方案，所述测试、分析和/或测定是抗原测试和/或PCR测试，优选免疫层析和/或RT-PCR多重测定。
在一个或多个实施方案中，空气质量监测系统包括借助于以上提及的测试、分析和/或测定中的一种或多种的被动(passive)生物监测数据。
在优选实施方案中，空气质量参数与由用户手动输入到设备中的快速抗原测试相关联。
在另一实施方案中，所述空气质量参数借助于设置在所述设备内(例如对应于空气入口/出口和/或箱内)的一个或多个生物传感器实时获得，其中所述一个或多个生物传感器被配置为与入口空气和/或收集在箱中的液体样品接触。
根据图17B中所示的实施方案，参考了在PCT/US2019/016440中和在本说明书中公开的空气净化器设备如下。
在一个优选实施方案中，空气净化器设备可以优选地还包括移动装置(未示出)，其被配置为允许该设备在表面上移动。优选地，所述移动装置包括该设备安装在其上的支撑平台。该平台可以配备有机动轮。
优选地，空气净化器设备包括、结合或关联有空气质量监测系统(包括一个或多个用于检测空气质量参数的传感器或生物传感器)。
在一个优选实施方案中，所述传感器可以是以上提及的用于检测空气质量参数的卫星设备。
当空气净化器设备与空气质量监测系统相关联时，后者优选地被配置为向所述移动装置提供关于哪里是最严重污染区域的信号。
例如，根据所检测到的空气质量参数，将设备从第一污染区域移动到第二污染区域。优选地，所述空气质量参数还包括可更新参数，例如由空气质量监测系统调节的设备在所述第一或第二污染区域的停留时间和/或空气净化器设备在所述第一和第二污染区域之间移动的优先级逻辑。
根据一个优选实施方案，所述可更新参数是借助于由空气质量监测系统和/或空气净化器设备实施的人工智能算法而获得的。
在某些优选实施方案中，所述移动装置配备有传感器或生物传感器，(其允许空气净化器设备可以但不限于避开障碍物、识别人)、语音命令通信、电池、定向系统、与包括用于检测空气质量参数的其它传感器的远程卫星设备的通信系统。例如，所述移动装置包括重量传感器、相机和/或地理定位器等。
在一个优选实施方案中，图17A中所示的设备结合有空气质量监测系统和如图17B中所示的空气净化器设备。
根据这个实施方案，空气净化器设备因此包括被配置为在其内接收液体的第一箱(如在以下描述中详细描述的)，以便获得液体样品。
有利地，本发明提供的用于检测和监测空气质量参数的方法可以包括以下步骤：收集容纳在第一箱中的所述液体的样品并测试它是否存在一种或多种生物颗粒。
优选地，空气净化器设备可以被配置为在其内接收冷凝液体以及获得从空气中捕获的冷凝液体(优选水)的样品，以便允许测试所述液体样品。
因此，空气净化器设备还可以包括冷凝装置和第二箱，其意图作为冷凝器，即被配置为在其内接收冷凝液体的箱。
有利地，因此可以将从空气中捕获的冷凝液体的样品收集到所述第二箱或冷凝器中，并且测试所述冷凝液体的样品中是否存在一种或多种生物颗粒。
优选地，所述第一箱与第二箱是流体连通的，并且本发明的方法通过允许单次或两次取样而提供用于收集和测试所述液体的样品和/或所述冷凝液体的样品，如将在以下描述中阐明的。
在某些实施方案中，空气净化器设备的所述冷凝装置可以包括珀尔帖池(Peltiercell)。有利地，珀尔帖池与冷凝器相关联并且相对于不存在珀尔帖池的空气净化器设备的实施方案允许更低的消耗。
此外，彼此分开但连通的箱的提供允许用通过冷凝器收集的冷凝液体再填充设备的第一箱。例如，冷凝器的冷凝液体可以供给设备的第一箱。
在某些实施方案中，提供了生物空气净化器，其由以下组件中的一个或多个组成：第一箱，优选水箱301(图1)，顶部装有水-板310的可抽取式永久性生物载体过滤器300，该水-板具有圆周孔309，其允许通过重力分配从水箱转移到生物载体过滤器的水(图3)，潜水泵307，其带有用于在设备内分配水的相关管道305和T形出口303，或通过摇动设备(便携版)来保持水的保水生物载体材料，以及固定在可抽取式过滤器300的中央芯管308顶部的通风孔204。通风孔204的作用是从芯管308中抽取空气并迫使在生物载体过滤器元件(图4)周围流动，目的是将氧气(其对于被捕获的污染物通过生物氧化的消化是必需的)提供给附着在生物载体过滤器的微生物复合添加剂。通风孔204的作用还在于在设备周围生成湍流以更好地吸引响应于通风的较大颗粒。
这种设备可以用于处理室外和室内环境、城市、工业、医疗、企业和住宅应用中的空气污染。
在第一个方面，空气净化设备包括：
用于容纳液体的箱；
生物载体过滤器，其被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，该生物质添加剂被配置为经由生物氧化来消化通过空气通道的空气中的污染物；
管道系统，其被配置为将液体从箱输送到生物载体过滤器，由此为生物质添加剂提供足以消化污染物并冲掉由生物氧化产生的难消化物质的水分；
用于允许污染的空气进入设备的一个或多个空气入口；和
用于排放经净化的空气的一个或多个空气出口。
在一个或多个实施方案中，生物载体过滤器被成形为包括为一个或多个同心通道、一个或多个垂直通道或螺旋形的形式的空气通道。
在一个或多个实施方案中，设备还包括电子控制单元，该电子控制单元包括用于IOT远程控制的通信模块，和/或空气质量监测系统。
在一个或多个实施方案中，空气质量监测系统包括一个或多个用于检测空气质量参数的传感器。
在一个或多个实施方案中，空气质量参数选自VOC传感器、一个或多个污染传感器(如粒状物质传感器)、温度传感器、湿度传感器、灰尘传感器、气体传感器、气味传感器、放射性传感器及其组合。另外，可以添加任何空气质量传感器和其他类型的传感器，包括定位、用于预测性维护的功能部件远程检测、水质和污染破坏率传感器。
在一个或多个实施方案中，空气质量监测系统包括用于传输与一种或多种空气质量相关联的数据的接入点。在一个或多个实施方案中，所传输的数据包括针对颗粒的维持率和破坏率、定位以及用于与设备例如Alexa或语音控制设备进行语音通信的技术的数据，并且包括将数据和参数传输到基于云端的服务器以经由专用软件进行进一步分析。
在一个或多个实施方案中，设备还包括用于粗污染物吸引和内部微生物复合物的氧化以增强所捕获的污染物的生物氧化的通气孔。
在一个或多个实施方案中，管道系统包括泵和附接至泵的一个或多个管道，其中该泵被配置为从箱中抽取液体并经由一个或多个管道将液体分配到生物载体过滤器中。
在一个或多个实施方案中，生物载体过滤器包括液体从管道排放到其上的板，其中液体经由板内的孔从板流入到生物载体过滤器中。
在一个或多个实施方案中，板包括生物质添加剂设置在其上的防护网。
在一个或多个实施方案中，设备还包括用于从箱中释放液体的出口龙头。
在一个或多个实施方案中，设备还包括用于自动液体填充的电动阀。
在一个或多个实施方案中，设备还包括用于为箱提供地面支撑的箱支撑底座。
在一个或多个实施方案中，设备还包括用于评估箱内的液体液位的液位传感器。
在一个或多个实施方案中，设备还包括用于遮盖该设备的内部水敏感组件的顶盖。
在一个或多个实施方案中，设备被配置为净化空气中粒径小于0.5微米的污染物。
在一个或多个实施方案中，空气通过由“电荷吸引”使悬浮颗粒着地(grounding)来进行净化。
在另一个方面，PCT/US2019/016440公开了一种净化空气的方法，该方法包括：
提供具有生物质添加剂的空气净化设备，该生物质添加剂被配置为消化污染的空气中的污染物；
提供空气质量监测系统，该空气质量监测系统包括一个或多个空气质量传感器，该空气质量传感器与空气净化设备通信并且被配置为检测一个或多个空气质量参数；
检测和收集与一个或多个空气质量参数相关的数据；并且将一个或多个空气质量参数显示在专用仪表板软件。
在一个或多个实施方案中，该方法还包括确定用于一个或多个空气质量参数的相对分析的基线。
在一个或多个实施方案中，该方法还包括利用附于空气净化设备的接入点将所收集的数据传输到基于云端的服务器。
在一个或多个实施方案中，该方法还包括使用软件来分析一个或多个空气质量参数和/或提供该分析的输出。
在一个或多个实施方案中，生物质添加剂是非致病性、非基因修饰的微生物聚生体添加剂和/或被配置为转化水中的污染物和二氧化碳和元素碱(如果存在的话)。
设备的详细描述
本说明书公开了一种用于净化空气的设备。该设备基于具有微生物的生物质添加剂，其可以通过生物氧化来消化空气污染物。该设备包括填充有水的箱和用于容纳生物质添加剂的生物载体过滤器。箱经由泵和相关管道为生物载体过滤器中的微生物供应水分，并且通风孔为生物载体过滤器供应氧气，以增强捕获的污染物通过生物氧化的消化过程，同时还吸引粗颗粒。生物载体过滤器包括一个或多个污染的空气可以在其中通过并与微生物接触的空气通道。
当与其他已知设备和解决方案相比时，所公开的设备是独特的且有利的，因为它为各种污染物提供了独特的即插即用解决方案，而不管粒径或类型。该设备被配置为净化空气中的污染物，包括但不限于致病细菌和病毒、挥发性有机化合物、恶臭气体、油雾、霉菌和孢子、包括小于0.5微米的颗粒的细灰尘、重金属、化学化合物、碳氢化合物、黑碳等。
所述单元(unit)是独特的，因为：1)它使用水和非致病性、非GMO细菌聚生体进行操作；2)所有污染物都被该单元通过由内部生物载体形状和特性自然产生的势能场触发的“分子电荷”吸引并捕获；3)一旦污染被该单元捕获，单元内的细菌通过生物氧化完全破坏所捕获的污染物，将化合物自然转化为水和二氧化碳，诸如例如：2C6H6+15O2变为12CO2+6H2O；4)不存在会饱和而损害效率的膜，并且没有需要更换的滤芯、滤芯的灯；以及5)该单元依靠自来水、空气和非-GMO、非致病性细菌的无害混合物来破坏大负荷的空气污染，而不会将其转化为有害副产品。
类似地，当与其他已知过程和解决方案相比时，所公开的方法是独特的，因为它：1)将所述单元与单独的空气质量传感器组合，该空气质量传感器独立地检测空气污染物而不干扰单元操作；2)具有集成的定位和操作传感器系统以用于连接到IoT的远程协助和预测性维护，以及3)具有基于每个单元大小的可操作时间计算碳足迹当量的方法，从而提供特定的纯净空气指数计算系统。
这个当量根据单元的大小进行估算和比较，并且实现了每个单元276到6000棵树木的污染去除效率。在一个或多个实施方案中，本文公开的设备实现了每个单元至少约276棵树木的污染去除效率。例如，该设备实现了每个单元至少约276、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、2500或3000、高达6000棵树木的污染去除效率。
所公开的设备和系统是独特的，因为它在结构上不同于其他已知设备或解决方案。更具体地说，该设备由于存在以下各项而是独特的：水、通过通风强制空气流过生物过滤器(从而利用细菌消化空气污染)以及IoT空气监测系统。
一个实施方案包括由以下组件组成的设备：a)顶盖105(具有任选的电子-电气控制-数据通信)；b)通风孔204；c)具有防护网格203的水板310；d)生物载体过滤器300；e)泵307及相关管路305、303；f)箱301；g)箱支撑底座(任选用叉车搬运的)103；h)水出口龙头104或电动阀106；i)水进口龙头106或电动阀，其是从外盖可接近以连接到水管(总水管)的进口阀；j)具有温度传感器的箱热涂层；k)附接至盖105的网格203的生物质添加剂分配器；l)内部网络摄像头；m)水位传感器(机械-光学或超声波)306；和n)温度-湿度-pH传感器。
这些组件任选地按如下连接：头部元件/顶盖包含所有可能对水敏感的电子和电气元件(固定在具有适当接线的容器中)，并且可以与单元的所有其他组件分开。通风孔可以是固定到生物载体核心元件并连接以对顶盖元件供电的单独元件。生物载体可以通过箱元件完全移除和提取。泵和带有用于水流调节的水龙头的相关管道、水位传感器和pH传感器连接到生物载体，并且可以通过快速电缆连接器与电子电源脱离；并且箱与箱底座相连，并且任选地设置有水龙头以释放水。
还应该注意的是，该单元可以连接到总水管以进行自动再填充。不需要空气管道或风帽。
与所公开的设备相关的方法可以包括以下步骤：安装空气质量监测系统200以用于收集数据的基线期；安装并开启生物空气净化器；通过相关软件仪表板来检测空气质量改善800；在APP中的地图上显示所安装的单元网络中的结果。
设备还可以具有元件和特征的以下变体中的一种或多种：生物载体形状可以是但不限于两个或更多个同心圆(图4)；两个或更多个垂直多层(图5)；和螺旋形(corkscrew)(图6)。
生物载体形状可以由不同材料制成，这包括但不限于：食品级塑料、活性炭载体/海绵、吸收性天然或合成织物、不锈钢或上述材料的任意组合。
可以通过以下技术来实现将水传输到单元内部/到单元：a)水可以通过箱底部上的潜水泵抽出，并通过管道传输到放置在生物载体顶部上的具有孔的水板，以保持其恒定地潮湿；并且b)水可以经由水板上的简单运动而通过重力分布在生物载体上。在该系统中，水通过箱底部上的泵吸入，向上通过T形管道到达在水板上排出的两个或更多个T形出口。然后水填充水板，流过水板孔并沿着生物载体的侧面润湿附着至生物过滤器表面的微生物添加剂(其表面也暴露在从通风孔中产生的气流)，通过重力回到箱(见图11)。
单元内部部件的氧气供应可以通过一个或多个通风孔经由抽吸(空气出口)提供，并通过图3所示的相关方便定位的空气循环孔(空气入口)强制进入生物载体中。
如图4所示的，气流(生物载体物切线暴露于氧气)和水流(在生物过滤器内部/周围发生的将未消化的剩余成分向下轻轻冲洗到水箱的底部)的组合是该技术的关键方面之一。气流和水流的组合生成了“理想的生态系统”(基于计算的气流和水流合并循环，这提供了选定微生物的特定聚生体，从而充当生物载体上的“固定化细胞”，以通过生物氧化性能大大地增强污染物消化。图12示出了气流进入箱的方向。
在系统的某些实施方案中，微生物被设计为在30天后死亡，并且需要每30天将其添加到水中(单剂量瓶倒入芯管中)。水会因生物氧化作用而蒸发，并且(如果手动的话)水箱必须定期重新填充(平均每7天)。
覆盖单元的外部材料可以是但不限于铝、钢、皮革、木材、织物、塑料等中的一种或多种。
系统中的操作单元特征可以包括以下中的一个或多个：操作的电子控制，诸如但不限于a)用于自动再填充的电动阀106；b)PH水传感器；c)通过机械、光学、超声或湿度传感器306的水位控制；d)经由GSM、LoRaWAN、WIFI、以太网201将远程控制数据传输到云端(IoT)或区块链网络。
类似地，相关方法还可以包括以下步骤中的一个或多个：连接到APP以用于：a)单元和空气质量传感器的远程控制；b)基于操作时间的污染破坏计算；c)单元需求的通知，如添加剂添加和清理日历；d)在地理地图上的位置；e)通过视频实时连接售后服务团队；以及f)用于为辅助和其他有用或通信内容提供服务的单元的增强现实技术。
现在参考附图，图1A-1C示出了如本文所公开的设备的一个示例性实施方案的外部视图。设备100由放置在底座103上且顶部装有盖子105的箱301组成。空气从顶部和侧面空气入口102被强力吸入到内部生物载体过滤器300(图3中所示)。净化后的空气从顶部出口101离开设备100。箱301可以通过配备有自动电子阀106并连接到总水管的水入口用自来水填充，或者通过防护网格203(图2B)直接倒在内部水板310上(图3D)。水可以通过放置在单元底部的水龙头104排出。单元100被设计为保持连续操作(24/7)。
设备100的内部部分如图2A-2D中所示。
打开顶盖105，可以接近控制板201，其包括电子控制组件和通风孔204。控制板201包括通信模块以远程控制设备的操作，并具有在工业环境中要集成到现有PLC的倾向。生物载体过滤器300放置在单元箱301内。空气质量监测器200可以与单元设备并联连接以检测和跟踪空气污染减少性能和动态。需要将预剂量的微生物添加剂(任选为液体形式)定期添加到设备100(通过每30天将其直接倒在内部防护网格203上)。箱301可以用自来水填充，直到达到最高液位202。
在图3A-3D中，示出了生物载体过滤器300的详细图示。生物载体过滤器300放置在单元箱301内，并且通风孔204(图2中所示)安装并设置在过滤器300的中央芯管308上。箱301和生物载体过滤器300是设备100的两个单独的组件。箱301具有空气进口孔102以用于生物载体物的最佳通风。生物载体过滤器300组件配备有潜水泵307和相关管道305、用于在生物载体过滤器300上分配水的水板310、以及用于在生物载体过滤器300内部和整个生物载体过滤器300中实现最佳流体动力学流动的方便成形的孔304。水从箱301的底部向上泵送到管道305而到水板310，并通过T形连接管303均匀分布，并向下返回(通过重力)通过孔309润湿生物载体300。生物载体过滤器300可以额外地配备有水位传感器306，其可以是机械的、光学的或超声的。箱301可以进一步配备有另外的滴水边界302，一旦生物载体过滤器300插入到箱301中，该箱的侧面就可以充当用于使生物质添加剂粘附和变得活跃的另外的表面。
图5-7示出了生物载体过滤器300内的空气通路的可能形状。生物载体过滤器中的空气通道的一种可能形状是一个或多个同心圆。空气从固定在生物过滤器的内部芯管上的通风孔吸入，其从外部空气进口孔贯穿整个生物载体层上的孔强力吸入空气(图5)。
生物载体的另一种可能形状是垂直多层。空气从固定在生物过滤器的侧芯管上的通风孔吸入，其从外部空气进口孔贯穿由整个生物载体制成的层强力吸入空气(图6)。
生物载体的另一种可能形状是螺旋形运动。空气从固定在生物过滤器的侧芯管上的通风孔吸入，其从相对侧上的外部空气进口孔贯穿由整个生物载体制成的层强力吸入空气(图7)。
图8示出了展示各种形状和尺寸的空气净化设备701、702、703、704、705、706和707。设备可以以不同的尺寸和形状生产，以更好地适应任何种类应用和环境。这些单元可用于城市环境(例如，设备701)、工业(例如，设备702和703)、公司环境(例如，设备705)、医疗环境(例如，设备704)、用于个人使用(例如，设备707)和住所(例如，设备706)。根据尺寸和/或形状，这些单元适用于覆盖宽范围的区域。例如，单元可覆盖至少40平方米的面积。单元可以覆盖在至少40平方米和直至70m直径范围内的区域。例如，这些单元旨在用于：城市环境701并且可以包括外部坚固材料如不锈钢或塑料，这样的单元可以为外部元素如叶子和碎屑提供保护网，并且可以覆盖50-70m直径的区域。在另一个示例性实施方案中，这些单元可以用于工业场所，这样的单元可以配备有操作的电子控制和顶盖105保护，并且可以覆盖大约500平方米的区域。在另一个示例性实施方案中，这些单元可以用于医疗环境，这样的单元可以配备有自动水再填充系统和电子触摸屏控制，并且可以覆盖70-150平方米。在又一个示例性实施方案中，这些单元可以用于公司705，因此可以配备有一旦水位低于最低水平就自动关闭的单元，并且可以覆盖70-150平方米。在又一个示例性实施方案中，这些单元可以用于在适合台面的住所706，并且可以覆盖40-90平方米。在又一个示例性实施方案中，单元可以用于个人707，并且包括用于在汽车、婴儿车、火车、飞机、地铁、办公室等中的个人保护的便携式单元。设备用于净化设备周围的紧邻区域，而不管它是在室外或密闭区域中。这是有利的，因为它在狭小空间以及其中空气停滞并且需要改善空气质量的空间中工作。
根据预期的使用领域，这些单元可以在外部由任何可能的材料制成。
图9-11示出了设备的实施方案，其包括由独立的空气监测系统200组成的设备100，该空气监测系统从特定传感器收集数据并将它们发送到云端，其中软件控制仪表板800可以从任何移动设备或计算机访问以进行确认设备100的性能的询问。系统在一个区域中的存在通过在入口门801上以特定标志为特征向访客发信号通知，并包括在WEB和APP公共MAP中显示已安装系统的位置和纯净空气指数(Pure Air Index)性能计算，以用于营销和可持续性目的。
空气质量监测系统200通过包括各种传感器909、910、911、912而可以检测许多不同的参数，这包括但不限于：VOC、NO2、CO、CO2、恶臭气体、PM2.5、PM1、氡、放射性、温度、湿度等。空气质量监测系统200可以通过GSM、WIFI、以太网和LoRaWAN传播数据。数据通过互联网907发送到接入点908，并存储在云端服务器906上，并通过仪表板905查阅，其中软件发布各种形式的可能数据集合902、903、904。
在某些实施方案中，系统的组件是单独安装的。本说明书涉及一种设备和与该设备相关联的方法。关于设备，它是一种生物空气净化器，其通过“电分子电荷吸引”捕获空气中污染物而不受大小和类型限制，然后借助于微生物复合添加剂通过生物氧化而消化所捕获的污染物。单元可以与定制开发的空气质量多传感器硬件组合使用，后者将所收集的数据发送到云端，然后其通过专有的仪表板软件进行查询。这种设备可以用于处理室外和室内环境、城市、工业、医疗、企业和住宅应用中的空气污染。设备的核心部分是电动生物反应器，其中空气和水由于泵和风扇而循环，生物非-GMO、非致病性吞噬污染的定期添加到生物反应器的复合物和包括连接到云端的各种空气质量传感器的设备中。设备包括监测设备，其被设置用于实时控制数个空气质量参数，然后由云端中的软件详细说明，以通过交互式仪表板进行咨询，该交互式仪表盘显示周期、分别用传感器检测的不同的污染物，诸如(但不限于)湿度、温度、PM1、PM2.5、恶臭气体、一氧化碳、二氧化碳、NO2、挥发性有机化合物、氡、放射性等。基于每个单元的生物氧化的最大破坏潜力乘以运行时间的算法释放出一个影响系数，以比较用户/位置之间的污染破坏效率。第二个核心部分是生物反应器的安装，该生物反应器是一个独立的单元，其位于靠近空气污染排放源或在待处理区域的中央。生物空气净化器和便于定位的监测器的组合可以检测由每个单元或单元簇产生的洁净空气区的作用速率，以及空气污染传播到单元并被破坏的动力学。关于设备，还应注意的是，设备的内部组件是吞噬污染的细菌找到通过生物氧化进行污染破坏的理想条件的地方。为了实施所述方法，遵循以下核心步骤：监测设备的设置是系统的第一步，安装其以便检测现有空气污染状况的基线；第二步是生物反应器的安装，该生物反应器是位于靠近空气污染排放源或在待处理区域的中央的独立单元。通过系统(生物反应器+空气监测器)处理的区域中的空气质量的改善和一般状况的持续检测用于为所处理的空间提供“认证的”空气质量水平以及相关的纯净空气指数(显示每日和自安装以来累积的破坏率)。最终，在这些步骤结束时，可以为更安全、低浓度暴露区域确保新的空气质量标准。该系统可以包含在用于公司的可持续性报告及其针对碳足迹参数的效率措施中。
图13-14示出了污染指数和实时空气质量数据的图表a。
图15-16是与系统一起工作的软件应用的照片。
已经以各种细节示出和描述了不同的特征、变型和多个不同的实施方案。在本申请中有时就特定实施方案描述的内容仅用于举例说明目的，而不旨在限制或暗示所设想的内容仅是一个特定实施方案或多个具体实施方案。应当理解，本公开内容不限于任何单个具体实施方案或列举的变型。本领域技术人员会想到许多修改、变型和其他实施方案，并且它们旨在并且实际上被本公开内容所涵盖。实际上预期的是，本公开内容的范围应当由如本领域的技术人员依赖于提交时存在的完整公开内容所理解的本公开内容的适当法律解释和构造(包括等同物)来确定。
本发明的空气监测系统和方法
从以上提及的国际申请中仅知晓生物反应器可以用作空气净化设备，因为其内含有的生物质添加剂总体地能够消化空气污染物。然而，其中没有关于其用于检测和/或消化生物颗粒、更不用说病毒如SARS-CoV-2的任何暗示。
如上所提及的，在COVID-19爆发期间由发明人进行的实验的背景下，以下更好定义的设备，或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备，被证实作为空气监测系统也出人意料地有用，特别是用于对分散在空气中的生物颗粒或生物气溶胶进行取样和检测。
更特别地，发明人认识到，通过分析在国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的设备的收集装置(下文中也称为“生物反应器”或“AIRcel”)中存在的液体，借助于本领域已知的任何技术，除了如上所定义的其他生物颗粒(特别是病毒)之外，还出人意料地可以检测出SARS-CoV-2的存在。
不希望受任何理论的束缚，发明人认为生物反应器内的生物质添加剂不会立即消化生物颗粒或试剂，而是存在滞后时间，其中它们在箱液体中仍然是有活力的和/或可检测到的。该设备最初吸引/包含颗粒和相关大气颗粒物，因此它在包含阶段以非选择性形式起作用，而它通过随后消化所捕获的生物污染物和挥发性化合物与生物质添加剂中所含有的助剂成分的联合而生物学地起作用。为了通过快速测试或PCR来生物检测在捕获后和完全破坏前的水箱中是否存在无害灭活病毒株和病原体的RNA痕迹，关于该国际申请中已经提到的添加剂，已开发出不同的生物质添加剂制剂，其允许更长的完全消化阶段，否则目标污染物在捕获后将难以检测。
本发明的设备的生物质添加剂是非致病性、非基因修饰的微生物聚生体添加剂。根据一个实施方案，该聚生体可以包含需氧和/或厌氧物种、真菌和酵母的稳定可变混合物，它们都为天然来源和来自特定选择的菌株，优选选自包括但不限于以下各项的组：芽孢杆菌物属sp(spp)、乳杆菌属spp、放线菌属spp、变形杆菌属spp(Proteobacteria spp)、蓝藻菌属spp(Cianobacteria spp)、异常球菌属spp、Clorobacteriacee、Spirochaetalea和/或它们的混合物。根据一个实施方案，生物质添加剂还可以包含一种或多种助剂成分，其优选地选自包括但不限于以下各项的组：石英、无烟煤、碳酸盐、硅酸盐、金属离子和盐、蛋白质提取物、酶、氨基酸、一般天然提取物及其混合物。本发明的生物质添加剂允许更长的消化时间，其中助剂成分能够将目标污染物封锁并灭活至少3天。
除此之外，发明人还发现，通过对国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的设备进行改造，特别是通过增加被配置为在其内接收从空气中冷凝的液体的箱，可以提高所述设备的效率。第一个优点在于，避免或减少了补充设备水箱的需要(即，设备在箱中冷凝更大量的水，从而降低湿度并限制设备内的水消耗)。其次，由于生物颗粒，特别是病毒，可同时具有水分液滴(由冷凝器捕获)和粒状物质(由设备通过分子电荷吸引捕获)作为载体，所以该方法的灵敏度由于以下事实而显著增加——即根据本发明的设备不仅能够吸引粒状物质(由设备通过分子电荷吸引捕获)，而且还能够以更有效的方式吸引水分液滴(由冷凝器捕获)。
因此，本发明还涉及一种设备，包括：
-收集装置(例如一个或多个箱)，其被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，其被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，该生物质添加剂被配置为经由生物氧化消化通过空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，其被配置为将液体从收集装置输送到生物载体过滤器，由此为生物质添加剂提供足够的水分以消化所述污染物；
-用于允许污染的空气进入设备的一个或多个空气入口；和用于排放经净化的空气的一个或多个空气出口。
根据一个实施方案，所述设备的收集装置包括被配置为在其内接收液体的第一箱和/或被配置为在其内接收从空气中捕获的冷凝液体的第二箱。所述设备的第一箱和第二箱也可以是流体连通的。
换句话说，本发明还涉及根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备，其进一步包括被配置为在其内接收从空气中捕获的冷凝液体的第二箱(例如冷凝器)。
同时，本发明涉及一种用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法，该方法包括以下步骤：
■提供如本文所述的设备，或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备；
■任选地收集来自所述设备的收集装置的液体的样品；和
■测试所述液体的样品中一种或多种生物颗粒的存在。
所述生物颗粒可以选自例如由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片。所述病毒可以选自例如包括但不限于以下各项的组：冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
特别地，根据一个实施方案，本发明涉及一种用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法，该方法包括以下步骤：
■提供一种设备，该设备包括：
-收集装置，其被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，其被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，该生物质添加剂被配置为经由生物氧化消化通过空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，其被配置为将液体从收集装置输送到生物载体过滤器，由此为生物质添加剂提供足够的水分以消化污染物；
-用于允许污染的空气进入设备的一个或多个空气入口；和用于排放经净化的空气的一个或多个空气出口；
■收集来自所述设备的收集装置的液体的样品；和
■测试所述液体的样品中一种或多种生物颗粒的存在。
所述设备的收集装置可以包括被配置为在其内接收液体的第一箱和被配置为在其内接收从空气中捕获的冷凝液体的第二箱。因此，本发明还涉及一种方法，包括：
■收集来自第一箱的液体的样品和/或来自第二箱的冷凝液体的样品；和
■测试所述液体的样品和/或冷凝液体的样品中生物颗粒的存在。
所述设备的第一箱和第二箱也可以是流体连通的。
因此，本发明还涉及一种方法，包括：
■收集所述液体的样品和冷凝液体的样品的混合物；和
■测试所述混合物中生物颗粒的存在。
如上已提及的，所述生物颗粒可以选自例如由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片。所述病毒可以选自例如包括但不限于以下各项的组：冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
根据本发明的任一实施方案，所述收集步骤可以连续地或间断地、和/或手动地(例如借助于移液管)或自动地(例如借助于探针)进行。
根据本发明的任一实施方案，所述收集步骤可以为：
-简单取样，其意指液体样品可以是从所述设备的第一箱收集的液体的样品(其也可以包含生物质添加剂)或者是从所述设备的第二箱收集的冷凝液体的样品；或者
-双重取样，其意指液体样品可以是：
1.从所述设备的第一箱收集的液体的样品(其也可以包含生物质添加剂)和从所述设备的第二箱收集的冷凝液体的样品，二者单独、一起或一个接一个地被测试，或者
2.当第一箱和第二箱流体连通时，从所述设备的第一箱收集的液体的样品(其也可以包含生物质添加剂)和从所述设备的第二箱收集的冷凝液体的样品的混合物。
如上已经解释的，由于病毒，特别是SARS-CoV-2病毒，可以同时存在于水滴(由冷凝器捕获)和粒状物质(由生物质添加剂的分子电荷吸引捕获)上，因此双重取样增加了在测试样品时检测到病毒的机会。
根据本发明实施方案的任一个实施方案，所述取样是通过关闭设备(例如在取样前10分钟)、借助于无菌探头从设备的内部水板(或箱)收集液体样品、以及将所收集的液体样品插入到无菌测试管(例如无菌Falcon管，50mL)中来进行的。当液体样品未被立即测试(例如借助于免疫层析测试盒)而是将其送到实验室进行进一步分析(例如RT-PCR分析)时，所述取样还可以包括对所述测试管的表面进行消毒(例如使用过氯化钠、1.050ppm游离氯、Amuchina漂白湿巾)并将该管插入到干燥、无菌且密封良好的塑料袋中以便运输。
根据本发明的一个优选实施方案，液体的样品在取样后立即进行测试。例如，液体的样品可以从放置在设备的内部水板上的水再循环出口或利用移液管从设备的第一和/或第二箱中收集，然后将其转移到无菌容器中以用于实验室PCR测试和/或通过在快速测试盒中滴几滴以立即使用(在15分钟内提供结果)。
然而，在不可能这样做的情况下，可以将样品例如储存在干燥、无菌且密封良好的塑料袋中。这样，样品在环境温度可稳定长达8小时并且在2-8℃可稳定长达24小时。
根据本发明的任一实施方案，所述方法还可以包括以下步骤：将所收集的样品通过向样品中加入收集液和/或保护剂；和/或通过冷冻样品来处理。对于生物分子类型分析，优选冷冻样品。
所述收集液可以是本领域已知的可用于处理和/或保存生物颗粒的任何收集液，并且优选地选自由以下各项组成的组：无菌蒸馏水、生理盐水、磷酸盐缓冲盐水(PBS)、营养肉汤、蛋白胨水、达尔伯克改良伊格尔培养基(Dulbecco's Modified Eagle's Medium，DMEM)或其混合物，并且是优选的。
所述保护剂可以是本领域已知的可用于处理和/或保存生物颗粒的任何保护剂并且优选地选自由以下各项组成的组：抗生素(优选链霉素和/或青霉素)、消泡剂(优选异戊醇)、一般灭活剂(inactivant)及其混合物。
根据本发明的任一实施方案，所述测试步骤通过使液体样品进行本领域已知的可用于检测生物颗粒的存在的一种或多种测试、分析和/或测定来进行。
测试可以根据本领域已知的适用于生物样品的定性和/或定量分析的任何方法如基于PCR的测定、核酸测序、蛋白质表达测定、免疫测定、质谱、体内或体外生物测定、化学分析、ATP测定、微阵列分析、闪烁计数和使用Geiger计数器等在原位进行和/或要求专门的实验室进行。
根据一个实施方案，所述测试步骤通过一种或多种测试和/或分析和/或测定进行，优选选自包括但不限于以下各项的组：分子测试，如基于核酸的测试，优选PCR、RT-PCR或RT-PCR多重测试，和/或DNA/RNA测序、抗原测试和/或抗体测试，优选酶联免疫吸附测定(ELISA)、化学发光免疫测定(CIA)、侧向层析测定、免疫层析测定如免疫层析测试盒或侧向层析测试盒或其组合。根据一个实施方案，所述测试、分析和/或测定优选选自抗原测试盒，如免疫层析测试盒和/或PCR分析，优选RT-PCR多重测定。
根据一个优选实施方案，所述测试步骤通过从本文公开的设备的一个或多个箱收集液体的样品(例如，借助于移液管)，并通过将收集的样品的液滴添加到抗原测试盒的测试孔中来进行。这样获得的结果可以通过进一步使相同的液体样品进行RT-PCR分析来确认。
根据本发明的任一实施方案，所述方法还可以包括以下步骤：发信号通知一种或多种生物颗粒的存在，优选地其中所述发信号通知通过向设备提供测试(诸如例如抗原测试盒)和光学传感器来进行，该传感器与该测试通信并且被配置为检测和辨别测试的结果。事实上，可以连接光学传感器以检测配备有UV LED和数据传输系统的化学发光的结果。发信号通知还可以通过为设备提供一个或多个生物传感器(诸如例如基于抗体的生物传感器)来进行，该生物传感器被配置为与一种或多种生物颗粒相互作用并产生可检测信号(例如光学信号或电信号)。
发信号通知步骤还可以包括将结果显示在专用仪表板软件上和/或使用附于传感器上的接入点将结果传输到基于云端的服务器和/或使用软件分析结果(任选地提供分析的输出)。
如上已提及的，所述测试可以根据本领域已知的适合于生物样品(诸如例如以上定义的那些)的定性和/或定量分析的任何方法在原位进行和/或要求专门的实验室进行。
然而，在快速反应是最为重要的情况下，例如在大流行期间，优选快速测试，如称为快速测试盒的那些。
因此，本发明还涉及部件套件，其包括如本文所述或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备，和测试，该测试被配置为检测一种或多种生物颗粒的存在，诸如例如以上所定义的那些。还可以提供用于基于唾液的抗原快速测试的套件，以用于经常出现在单元上的生物检测已测试呈阳性的区域的人类，以立即评估可能的人类感染源。
更详细地，本发明的部件套件可以包括：
一种设备，该设备包括：
-收集装置，其被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，其被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，该生物质添加剂被配置为经由生物氧化而消化通过空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，其被配置为将液体从收集装置输送到生物载体过滤器，由此为生物质添加剂提供足够的水分以消化污染物；
-用于允许污染的空气进入设备的一个或多个空气入口；和用于排放经净化的空气的一个或多个空气出口；
和测试，其被配置为检测一种或多种生物颗粒(如上文所定义的那些)的存在。
如上已提及的，所述测试以及被配置为检测包含在设备的收集装置中的液体中一种或多种生物颗粒的存在的任何其他传感器或生物传感器，也可以提供在设备内，例如在所述设备的收集装置内，和/或对应于生物载体过滤器。
根据一个实施方案，测试盒是对于以下病毒中的一种或多种病毒特异的IgA和/或IgG和/或IgM测试盒：冠状病毒、特别是β-冠状病毒，更特别是SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒，更优选SARS-CoV-2。根据一个优选实施方案，测试盒是SARS-CoV-2IgA和/或IgG和/或IgM测试盒。
根据本发明的任一实施方案的部件套件还可以包括被配置为从所述设备收集液体的样品的装置，优选地其中所述收集装置选自包括但不限于以下各项的组：移液管、气体活塞式移液管、电子移液管、外置活塞式移液管、容量移液管、刻度移液管、巴斯德移液管等。
本发明还涉及根据本文公开的任一实施方案的设备或部件套件，其用于通过测试所述设备的一个或多个收集装置的液体来检测和/或监测空气中生物颗粒的存在，其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
有利地，当设备中提供的测试是生物传感器时，可以跳过液体的样品的收集步骤。因此，本发明还涉及一种用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法，该方法包括以下步骤：
■提供一种设备，该设备包括：
-收集装置，其被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，其被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，该生物质添加剂被配置为经由生物氧化而消化通过空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，其被配置为将液体从收集装置输送到生物载体过滤器，由此为生物质添加剂提供足够的水分以消化污染物；
-用于允许污染的空气进入设备的一个或多个空气入口；和用于排放经净化的空气的一个或多个空气出口；和
■测试来自所述设备的收集装置的液体的样品中一种或多种生物颗粒的存在。
如上已解释的，所述设备的收集装置可以包括被配置为在其内接收液体的第一箱和被配置为在其内接收从空气捕获的冷凝液体的第二箱，相应地该方法可以包括以下步骤：
■测试来自第一箱的液体的样品和/或来自第二箱的冷凝液体的样品中生物颗粒的存在。
此外，所述设备的第一箱和第二箱可以是流体连通的，并且该方法可以包括：
■测试所述液体的样品和冷凝液体的样品的混合物中生物颗粒的存在。
当所述设备的收集装置或所述设备的生物载体过滤器配备有一个或多个生物传感器时，所述测试步骤可以通过使收集装置内存在的一个或多个液体的样品和从生物载体过滤器漏出的液体分别与所述一个或多个生物传感器接触来进行。此外，所述设备的一个或多个空气入口也可以配备一个或多个生物传感器，并且所述测试还可以包括使入口空气与所述一个或多个生物传感器接触，优选地其中所述一个或多个生物传感器包括被配置为与一种或多种生物颗粒特异性地相互作用的生物受体。生物受体的实例是酶、细胞、适体、脱氧核糖核酸(DNA)、抗体或其混合物。
存在于设备的空气入口的一个或多个生物传感器可以检测和/或监测空气中生物颗粒(例如细菌或病毒)的存在，同时一个或多个生物传感器接触设备内(例如在设备的收集装置内)的液体，可以检测和监测有效捕获和破坏或灭活。
适用于本发明的方法的生物传感器是本领域公知的，特别是来自EssaysBiochem.2016年6月30日；60(1):1–8，2016年6月30日在线发表.doi:10.1042/EBC20150001和Chen S，Cheng YF.用于细菌检测的生物传感器(Biosensors for bacterialdetection).Int J Biosen Bioelectron.2017；2(6):197–199.DOI:10.15406/ijbsbe.2017.02.00048。所述生物传感器可以是使用一次后即更换的单发工具或者是长期监测工具。特别适用于本发明的生物传感器是那些能够特异性地检测生物颗粒，如本文定义的那些，尤其是细菌(铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa)、产气荚膜梭菌(Clostridium Perfringens)、沙门氏菌(Salmonella)等)和病毒(Sars-CoV-2、H1N1等)的生物传感器。
当设备配备有一个或多个生物传感器时，所述方法还可以包括发信号通知一种或多种生物颗粒的存在的步骤，其中所述发信号通知通过为一个或多个生物传感器提供被配置为产生可检测信号的换能器来进行，优选地其中所述可检测信号是光信号或电信号，更优选地其中所述可检测信号与生物颗粒-生物受体相互作用的量成比例。
任选地，所述发信号通知还可以包括将结果显示在专用仪表盘软件上和/或利用附于传感器的接入点将结果传输到基于云端的服务器和/或使用软件分析结果，任选地提供分析的输出。
根据一个优选实施方案，所述发信号通知步骤包括开启生物反应器设备的表面或显示器上的一个或多个灯。
此外，本发明还涉及如本文公开的任一实施方案中所定义的设备的用途，其用于通过测试如本文定义的设备的一个或多个收集装置的液体以及任选的入口空气来检测和/或监测空气中生物颗粒的存在，其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
根据本发明的任一实施方案，设备的生物质添加剂是非致病性、非基因修饰的微生物聚生体添加剂。
根据一个实施方案，聚生体可以包含需氧和/或厌氧物种、真菌和酵母的稳定的可变混合物，它们都是天然来源和来自特定选择的菌株，其优选地选自包括但不限于以下各项的组：芽孢杆菌属sp(spp)、乳杆菌属spp、放线菌属spp、变形杆菌属spp(Proteobacteriaspp)、蓝藻菌属spp(Cianobacteria spp)、异常球菌属spp、Clorobacteriacee、Spirochaetalea和/或其混合物。
根据一个实施方案，生物质添加剂还可以包含一种或多种助剂成分，其优选地选自包括但不限于以下各项的组：石英、无烟煤、碳酸盐、硅酸盐、金属离子和盐、蛋白质提取物、酶、氨基酸、一般天然提取物及其混合物。
根据本发明的任一实施方案，设备的生物载体过滤器可以成形为包括空气通道，该空气通道为例如但不限于一个或多个同心通道、一个或多个垂直通道或螺旋形的形式。
根据本发明的任一实施方案，设备还包括电子控制单元，该电子控制单元包括用于IOT远程控制的通信模块，和/或空气质量监测系统，优选地其中该空气质量监测系统包括：用于检测空气质量参数的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器优选地选自VOC传感器、粒状物质传感器、一氧化碳传感器、CO2、NO2、SO2、甲醛、氡、放射性(以及更多)温度传感器、湿度传感器、恶臭气体传感器、气体传感器及其组合。空气质量传感器还与放置在空气净化设备内的水质传感器相结合，如电导率、浊度、溶解氧、溶解CO2(以及更多)。更多传感器可以提供有关组件系统故障、地理定位、操作时间跟踪的信息。
将从传感器收集的数据发送到云端，并且参数的相互关系可以通过通过IoT网托管仪表板咨询的特定算法、机器学习和AI进行分析和过滤。
根据本发明的任一实施方案，空气质量监测系统还包括接入点，其用于将与空气质量参数相关联的数据传输到基于云端的服务器以经由专用软件进行进一步分析。
根据本发明的任一实施方案，设备还包括通气孔以产生穿过生物载体过滤器的气流，以向微生物添加剂供氧并捕获除通过电分子电荷吸引已被吸引的细小颗粒之外的较大颗粒。
根据本发明的任一实施方案，设备的管道系统包括泵和附接至该泵的一个或多个管道，其中该泵被配置为从箱抽取液体并经由一个或多个管道将该液体分配到生物载体过滤器中。
根据本发明的任一实施方案，设备的生物载体过滤器包括板，将液体从水箱收集在该板上，从管道排出，其中液体经由板内的孔从板流入到生物载体过滤器中并向下回到水箱中。
根据本发明的任一实施方案，该板包括防护网格，在其顶部上设置有生物质添加剂。
根据本发明的任一实施方案，设备还包括用于从箱中释放液体的出口龙头。
根据本发明的任一实施方案，设备还包括用于自动液体填充的电动阀和/或用于为箱提供地面支撑的箱支撑底座，和/或用于评估箱内的液体液位的液位传感器和/或用于遮盖设备的内部水敏感组件的顶盖。
根据本发明的任一实施方案，设备被配置为通过经由“电荷吸引”使悬浮颗粒着地而净化空气中粒径小于0.5微米的污染物。
即使本领域已知国际专利申请号PCT/US2019/016440中描述的设备可以用作空气净化系统，但是从未表明它也可以有效地消化和/或破坏生物颗粒或生物气溶胶如病毒。
因此，本发明还涉及根据本发明的任一实施方案或根据国际专利申请号PCT/US2019/016440中公开的任一实施方案的设备或部件套件的用途，其用于净化空气中的生物颗粒，优选为一种或多种病毒，其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒，更优选SARS-CoV-2。
特别地，本发明涉及一种设备用于净化空气中的生物颗粒的用途，该设备包括：
-收集装置，其被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，其被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，该生物质添加剂被配置为经由生物氧化来消化通过空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，其被配置为将液体从收集装置输送到生物载体过滤器，由此为生物质添加剂提供足够的水分以消化污染物；
-用于允许污染的空气进入设备的一个或多个空气入口；和用于排放经净化的空气的一个或多个空气出口，
其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
本发明还涉及包括设备和测试的部件套件用于净化空气中的生物颗粒的用途，该设备包括：
-收集装置，其被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，其被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，该生物质添加剂被配置为经由生物氧化来消化通过空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，其被配置为将液体从收集装置输送到生物载体过滤器，由此为生物质添加剂提供足够的水分以消化污染物；
-用于允许污染的空气进入设备的一个或多个空气入口；和用于排放净化后的空气的一个或多个空气出口；
和测试，所述测试优选抗原测试盒、免疫层析测试盒或侧向层析盒，更优选IgA和/或IgM和/或IgG测试盒，用于纯化空气中的生物颗粒，其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒，优选地其中所述测试是对所述设备的一个或多个收集装置的液体的样品进行的。
本发明还涉及抗原测试盒、优选地免疫层析测试盒或侧向层析盒、更优选地IgA和/或IgM和/或IgG测试盒的用途，其用于检测如本文所定义的设备或如根据国际专利申请号PCT/US2019/016440公开的任一实施方案所定义的设备的一个或多个收集装置(例如一个或多个箱)中的液体的生物颗粒的存在，其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
根据一个优选实施方案，所述测试盒是SARS-CoV-2IgA和/或IgG和/或IgM测试盒。
SARS-CoV-2IgA和/或IgG和/或IgM测试盒是用于定性检测SARS-CoV-2抗原的快速免疫层析测试盒。与样品接触的测试线的SARS-CoV-2抗体涂覆区域与测试SARS-CoV-2抗体涂覆颗粒发生反应。然后混合物通过毛细作用在膜上向上迁移，并与测试线区域中的SARS-CoV-2抗体发生反应。如果样品含有SARS-CoV-2抗原，则作为反应的结果，在测试线区域中将出现彩色线；重要的是要明确，对于测试可见的第一个反应是必须一直可见的对照线C。如果样品不含用于SARS-CoV-2的抗原，则在T测试线区域中将不会出现彩色线，只在位置C处的线表示阴性结果。这个测试的结果(图21A-21B)涉及在从设备的箱中收集的液体的样品中SARS-CoV-2抗原的检测。如上已解释的，还可以通过使相同样品进行RT-PCR分析来确认阳性结果。
根据一个实施方案，本发明还涉及使用抗原测试盒、优选SARS-CoV-2IgA和/或IgG和/或IgM测试盒，以用于检测如本文所定义的设备的箱的液体中病毒的存在，其中所述使用包括以下步骤：
-从本文公开的设备的箱中收集液体的样品，例如，借助于移液管进行；
-从箱中取出移液器，并将两滴或三滴(约100μL)插入到盒的孔(S)中(图21B)；和
-等待，优选地约15分钟，以发生通过毛细作用的色谱反应。
已经如此描述了用于实施本发明的多个实施方案，可以容易地理解其优点和目标。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可以并且能够做出根据以上描述的变型。因此，本发明不受所描述的实施方案的限制，这些实施方案仅以示例的方式给出而不是以限制的方式给出。
实施例
在Saronno医院对空气所带污染物的技术测试历史
研究目标是在欧洲实施本发明的设备(以Aircel生物反应器的名称推广)的首次应用，其目的是获得意大利卫生和环境管理局的验证，以便继续进行进一步的应用，并验证在高频出诊的医院环境中的系统效率。这个研究涉及作为系统提供商的U-Earth、作为医院对应方的ASL(卫生局)以及ARPA Lombardia(环境局)，以进行监测活动和数据验证。该研究中的所有参与者都受保密的约束。
研究大纲包括将一台Aircel 600和四台Aircel 85安装到1000sqm(流动率为约1300人/天)的高频出诊的医院区域。将这些单元放置在探访室、中央预约处和100人的等候区(图18)。为了验证系统的有效性，进行了为期一个月的室内空气质量的监测活动。
还对处理过的水质进行了监测活动，以评估所捕获的污染物的下场。该试验是在整个手术时间内进行的，其中没有密封室内环境(门和窗打开或关闭—仅取决于工作人员/患者的需要)。密闭度问题和取样方法涉及如下表I(a)所示的对介质和污染物及所使用的方法的调查。
表I.(a)显示调察的介质、污染物和方法
调察的介质 污染物 方法
空气 细菌和病毒 SAS(表面空气表面)和培养皿分析
空气 颗粒物(0.3-0.5；0.5-1.0；2；3-5) AEROTRAK粒子计数器
水 细菌和病毒 微生物分析
水 化学污染物(金属，TOC，电导率) 标准化学分析
对于污染物取样和分析，依照ISO 14644-1:1999(0,3；0,5；1；2；3；5微米)，使用AEROTRAKTM便携式空气所带粒子计数器(ISO 21501-4:2007)用于无尘室颗粒分类。使用的另一台仪器是SAS Super IAQ表面空气系统，其在固定时间段期间将已知体积的空气传送到填充有标准板计数琼脂(PCA)的培养皿上(图19)。然后培养样品，并在典型间隔后对形成的菌落进行计数。
在细菌和病毒计数方面，结果显示等候区域中的细菌和病毒计数减少了大约90％、在中央预约处减少了95％以上，并且探访室中平均减少了90％。
颗粒计数结果显示出所检查的粒径的不同类别，获得了每立方米的颗粒数量的显著的减少，如下表(表Ib)以及图20A-20C的图表所示。
表I.(b)粒径、监测区域、每立方米的平均减少量和最大减少量
重要注意的是，在系统运行5个月后，还检查了处理过的水中的致病细菌计数，并将结果与医院供应的自来水进行比较，发现如下：在单个样品中曾发现的葡萄球菌(Staphylococcus)和假单胞菌(Pseudomonas)，后来再也没有发现。这证明细菌被Aircel系统捕获并由其内包含的生物质添加剂(U-Ox)消化，这也得到了卫生和环境管理局的理解和认可。未能发现军团杆菌(Legionella)、肠道病毒(Enterovirus)、大肠埃希菌(Escherichia Coli)、肠杆菌(Enterobacteria)、肠球菌(Enterococcus)和沙门氏菌(Salmonella)。已经在AIRcel处理过的水中追踪了源自颗粒物降解的污染物，使来自参考自来水的浓度增加到一个数量级，或者在某些情况下甚至增加一个数量级以上。受工作条件影响最大的水质参数确定如下：电导率、TOC、氟化物、氯化物、Ca、Mg、K、Cu、Fe、Mn、As。
总体而言，该研究证明了所述系统在总活菌计数方面的有效性，其中浓度降低了90％以上，并且颗粒物浓度的降低取决于粒径(较小的颗粒减少得更快)。同样重要要注意的是，准确的设备维护可以显著提高系统效率；随着工作时间增加，将需要进行清理以将性能保持在这样的高的水平，因为由氧化产生的残留物质将会限制系统的自净化能力。医院/医疗环境应用的展望包括使用甲醛的区域，因为甲醛是室内环境中的主要致癌物。VOC(例如在牙科诊所，用于降低麻醉气体浓度)，并且当然还要特别注意空气所带的细菌。由于无法在COVID-19危机期间在医院病房测试所有的污染物，并且为了更好地了解在该危机期间在米兰医院在SARS nCoV-2测试期间出现的技术的捕获和破坏动态，提供了涉及在Saronno医院对VOC、颗粒物和空气所带的细菌的COVID前验证(pre-COVID validation)的结果。在 意大利的Multimedica、San Raffaele和Sacco医院对于SARS-CoV-2的技术测试
在过去进行的大量先前现场测试活动实际上已证实了使用AIRcels的显著能力，尤其是在空气所带污染的情况下。取样程序在COVID-19大流行高峰期间在米兰的3家医院由实验室Clodia和U-earth进行，具体旨在检测在设备内部循环的水中的SARS-CoV-2的痕迹，以证实所捕获的病毒在后续测试运行中被破坏。在此期间，由于限制进入COVID-19区域且接触传染的风险高，无法进行空气质量取样。然而，医院工作人员提取了水样品并送到在Bolzano的实验室Clodia以进行SARS-CoV-2和一般的β冠状病毒二者的提取。在这种情况下，AIRcel的有效性也得到了确认，这允许我们可以首先在医院内放置的一些设备中检测到β冠状病毒的存在，并且随后证明其已被破坏。
材料和方法
所使用的SARS-CoV-2的检测系统基于传统的RT-PCR，其涉及放射性同位素标记以检测SARS nCoV-2病原体的遗传物质。它基于生物分子测定并且对于mRNA检测敏感。自2019年12月以来，目标序列已被确定并公开，因此检测试剂盒的制造商能够在2020年的前几个月内销售可用于识别导致大流行的目标序列的产品。
先前已经在AIRcel空气净化器上进行的实验活动期间证明了SARS-CoV-2的捕获和破坏，这些实验基于对致病菌、VOC和细粒状物质的现场阳性测试，以及基于一系列在Bolzano的研究中心的实验室测试。事实上，为了验证AIRcel生物反应器的处理能力，利用微生物菌株(包括病原体)进行了大量测试，实践证明“纯净空气区”的构思可以应用于涉及冠状病毒紧急情况的医院场所。
多重实时PCR试剂盒
在从设备内再循环的水中取出的许多样品中，β-冠状病毒利用多重平台(XABT)多重实时PCRRotor Gene(Qiagen)来检测，其是一种基于能够同时检测一组扩展的β冠状病毒的多重平台的用于检测2019-nCov的特别SARS-CoV-2检测试剂盒。事实上，这种试剂盒由两种由A管和B管标识的不同反应混合物组成。第一个对于目标SARS-CoV-2基因ORF1ab+N是特异性的，而第二个包含通用的β-冠状病毒E基因。为了证明其有效性，将该试剂盒利用极其多样化类型的样品进行了测试：除了经典的颊部或口咽样品外，还提取了粪便样品以及来自AIRcel生物反应器的溶质样品。
AIRcel溶质测试
为了测试来自AIRcels生物反应器的溶质，使用了由QIAGEN(Hilden Germany)供应的QIAGEN病原体提取试剂盒，总共68个样品在2020年4月至2020年6月的三个不同测试阶段使用Q6600 QIAGEN的Rotor-Gene热循环仪进行了处理。因此，AIRcel空气净化器的检测系统主要基于逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)，这使其能够检测SARS nCoV-2病毒的痕迹。
当由Xabt Beijing Applied Biological Technologies Co.Ltd.提供的PCR-RT多重协议(protocol)进行处理时，针对特定靶标已测试为阳性的样品进行了另一阶段的实验，以测试一种用于检测SARS-CoV-2抗原的新型快速诊断试剂盒。
然后比较阳性和阴性样品以验证该快速试剂盒的灵敏度及其用途，因为CE IVD验证仅要求其用于诊断目的的用途。利用快速试剂盒(抗原)的结果与利用PCR RT获得的那些结果一致。通过将从AIRcel水箱中提取的溶质直接输入用于执行测试的层析载体的测试面板盒中，测试了与鼻咽拭子验证的协议所预见的基本相同的数量，结果示于图21A-21B。
结果与讨论
下表(表II a、b和c)中呈现的结果表明，68个样品中有19个样品明显存在目标β冠状病毒E基因，而在7个样品中检测到目标ORF1ab+N。
在Sesto San Giovanni(Multimedica)医院，将这些单元放置在COVID-19透析室和探访室中。
在San Raffaele医院中，将这些单元放置在ER和COVID重症监护专用病房，对于最严重的病例，配备了所有适当的通风要求(污染很可能发生在对插管患者应用呼吸机期间)。
在Sacco医院，测试结果表明在40个样品的15个样品中检测到ORF1ab+N和/或E基因。
将AIRcel生物反应器也放置在其他COVID-19治疗区域(包括San Giuseppe医院)中，其中将这些单元被放置在产科、ER和食堂区域中。
表II.(a)测试结果表明在Multimedica医院中，在4个样品中检测到ORF1ab+N和/或E基因
(b)测试结果表明在San Raffaele医院中，在所有6个样品中均检测到ORF1ab+N和/或E基因
(c)测试结果表明在Sacco医院中，40个样品中有15个样品检测到ORF1ab+N和/或E基因。
SR6
SARS CoV-2 未检测到 未检测到 -
β冠状病毒E基因 未检测到 检测到 -
SR7
SARS CoV-2 未检测到 检测到 -
β冠状病毒E基因 未检测到 检测到 -
SR8
SARS CoV-2 未检测到 未检测到 -
β冠状病毒E基因 检测到 检测到 -
SR9
SARS CoV-2 未检测到 未检测到 -
β冠状病毒E基因 未检测到 检测到 -
SR10
SARS CoV-2 未检测到 未检测到 -
β冠状病毒E基因 未检测到 检测到 -
对样品的进一步测试：生物质添加剂的功效
实验室内测试活动确认检测来自医院的阳性样品。为了最充分利用处理SARS-CoV-2RNA的独特机会，对所获得的样品进行了进一步的实验活动和相关测试。从对两个病毒目标测试呈阳性的医院单位选择并收集了十二个水样，每个100ml，并将它们在等体积的样品上用1ml本发明的生物质添加剂(U-ox微生物添加剂，由需氧和厌氧物种、真菌和酵母(既来自天然来源，也来自特定选择的菌株)的稳定可变混合物制成，并与助剂成分混合，该助剂成分诸如但不限于：石英、无烟煤、碳酸盐、硅酸盐、金属离子和盐、蛋白质提取物、酶、氨基酸和一般天然提取物)处理，以测试体外的短期降解能力。在12个样品中的5个样品中，在过夜的时间段之后没有再发现病毒的痕迹。
通风和颗粒行为
在空气所带的病原体和通风方面，2020年4月的最新研究显示这样的证据，即SARS-CoV-2在空气中广泛传播，并且医院病房中的空气传播距离可能达到4米(Guo Z.，Wang Z.，Zhang S.等人：医院病房中的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2的气溶胶和表面分布(Aerosol and surface distribution of severe acute respiratory syndromecoronavirus 2in hospital wards),Wuhan,China,2020.Emerg.Infect.Dis.2020；26(7):1583-1591.DOI:10.3201/eid2607.200885)。同时地，WHO建议每人的通风率为至少288m3/h，以控制医疗保健环境中的伺机性空气传播(WHO在医疗保健环境中的感染控制的自然通风(WHO Natural ventilation for infection control in health-care settings).2009年；于2020年3月27日访问的https://www.who.int/water_sanitation_health/publications/natural_ventilation/en)。要达到这样高的通风率，自然或机械通风系统是必需的。然而，自然通风取决于天气条件和建筑结构，使得很难始终达到这样的通风率。值得注意的是，在这种严重的大流行期间，这些接收和治疗COVID-19患者的医院的现有通风系统通常提供较低的通风率(低于建议的最低通风率)。即使在通风系统以最佳速度运行的地方，也仍然经常存在空气所带的细菌和病毒引起医院感染的情况。为了遏制病毒的传播并降低传播和感染速率，空气净化器可以充当辅助措施，以减少没有足够通风的医院房舍内的室内空气污染。此外，之前的另一项研究已证明，空气净化器可以显著减少卫生保健工作人员在牙科诊所暴露于气溶胶和飞沫(Chen C.，Zhao B.，Cui W.等人：空气净化器在控制牙科诊所的室内环境中从患者口腔排放的飞沫/气溶胶颗粒扩散方面的有效性(Theeffectiveness of an air cleaner in controlling droplet/aerosol particledispersion emitted from a patient’s mouth in the indoor environment of dentalclinics).J.R.Soc.Interface.2010；7(48):1105–1118.DOI:10.1098/rsif.2009.0516)。
然而，通过利用通风来捕获空气污染物的大多数空气净化器似乎不是完全有效的。进行了五个实验(UtrupL.J.，Werner K.和Frey A.H.：最小化室内空气中的致病菌，包括孢子(Minimizing pathogenic bacteria,including spores,in indoor air)。J.Environ.Health.2003；66(5):19-26,29.PMID:14679721)以评估气溶胶化细菌和孢子如何像粒状污染物一样对室内的主要电动力作出反应。它们中的大多数因太小而无法对重力和通风作出反应，因而仍然悬浮在空气中，引起潜在的传染。这个概念也是更好地了解病毒的可能的传播动态的关键。
结果表明了系统捕获病毒液滴并在反应器内将其破坏的能力。这准许AIRcels成熟地包括作为对于它们安装的区域的生物监测的有效支持。这不仅对于经典污染物是有效的而且对于造成当前大流行的病毒是有效的，尤其是当与以上公开的空气质量监测系统配对时，对于VOC、恶臭气体、PM1、PM2.5和CO2历史跟踪(在云端)是有效的。对安装在战略位置的AIRcel“哨兵”的定期控制，实际上可以为激活预防性措施以限制受影响区域形成有效支持，同时不会导致完全封锁居住区域或者工业、商业或卫生活动的政策。这种有用的和实际应用的空气生物监测-捕获-破坏系统与允许通过处理由本文中公开的空气质量监测系统和方法连续获取的数据来检测微粒的开发技术及其在AIRcel再循环水中病毒的RNA痕迹的检测和发信号通知中的用途相关联。因此，已经表明，本发明的病毒检测方法提供了早期预警，其可以快速(在24小时内)确认被检测的病毒靶标的存在。
结论
这项研究已表明，Aircel生物反应器能够监测、捕获和消化SARS nCoV-2病毒和β-冠状病毒。同样重要的是要注意，可以定期、按计划安排对放置的AIRcels执行这种检查活动。连续监测活动实际上可以提供有关生物反应器随时间变化的生物活性的有用数据，以评价设备中存在的微生物群落如何与病毒相互作用。在这项研究中，AIRcel生物反应器已展现了一种分析方法，以通过有效的生物监测来维持空气质量并量化病毒靶标的存在，并使得SARS nCoV-2和β-冠状病毒被捕获和破坏。
使用AIRcels作为环境监测工具，尤其是如果与最终随空气净化器一起供应的SARS Cov2抗原的快速检测系统结合使用，通过提供进行不仅对空气质量进行预防性诊断的可能性并且还提供冠状病毒的实际存在的可能性，然后将在需要时通过将样品发送到参考实验室利用RT-PCR技术进行最终确认，为用户提供了有效的支持。检测AIRcels水箱(例如在学校)中灭活的SARS-Cov-2的存在，同时降低悬浮的病毒负荷，也可以有效地告知可能存在需要进一步测试的阳性个体(例如在选定的教室中)。

Claims (22)

1.一种用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法，所述方法包括以下步骤：
■提供一种设备，包括：
-收集装置，被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，所述生物质添加剂被配置为经由生物氧化消化通过所述空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，被配置为将所述液体从所述收集装置输送到所述生物载体过滤器，由此为所述生物质添加剂提供足以消化所述污染物的水分；
-一个或多个空气入口，用于允许污染的空气进入所述设备中；和一个或多个空气出口，用于排放经净化的空气；
■收集来自所述设备的所述收集装置的液体的样品；和
■测试所述液体的样品中一种或多种生物颗粒的存在。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述设备的所述收集装置包括被配置为在其内接收液体的第一箱和被配置为在其内接收从所述空气捕获的冷凝液体的第二箱，并且其中所述方法包括：
■收集来自所述第一箱的液体的样品和/或来自所述第二箱的冷凝液体的样品；和
■测试所述液体的样品和/或所述冷凝液体的样品中生物颗粒的存在。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述设备的所述第一箱和所述第二箱流体连通，并且其中所述方法包括：
■收集所述液体的样品和所述冷凝液体的样品的混合物；和
■测试所述混合物中生物颗粒的存在。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述测试通过使所述液体的样品进行一种或多种测试和/或分析和/或测定来进行，所述一种或多种测试和/或分析和/或测定优选地选自由以下各项组成的组：分子测试、PCR、RT-PCR或RT-PCR多重测试、DNA/RNA测序、抗原测试、抗体测试、酶联免疫吸附测定(ELISA)、化学发光免疫测定(CIA)、侧向层析测定、免疫层析测定、特别是免疫层析测试盒、侧向层析测试盒及其组合，优选地选自免疫层析测试盒和/或RT-PCR多重测定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
■发信号通知一种或多种生物颗粒的存在，优选地其中所述发信号通知通过为所述设备提供光学传感器来进行，所述光学传感器与所述测试通信连接并且被配置为检测和辨别所述测试的结果，
更优选地其中所述发信号通知还包括将所述结果显示在专用仪表板软件和/或利用附在所述传感器上的接入点将所述结果传输到基于云端的服务器和/或利用所述软件分析所述结果，任选地提供所述分析的输出。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物颗粒选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，优选病毒，更优选地选自由以下各项组成的组中的病毒：冠状病毒、特别是β-冠状病毒，更特别是SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒，更优选SARS-CoV-2。
7.部件套件，包括如前述权利要求中任一项所定义的设备和测试，
其中所述测试优选是抗原测试盒、免疫层析测试盒或侧向层析盒，更优选IgA和/或IgM和/或IgG测试盒，更优选冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒IgA和/或IgG和/或IgM测试盒，并且其中所述测试是针对所述设备的一个或多个收集装置的液体的样品进行的。
8.根据权利要求7所述的部件套件，其中所述设备的生物质添加剂是非致病性、非基因修饰的微生物聚生体添加剂，所述微生物聚生体添加剂包含需氧和厌氧物种、真菌和酵母，优选地选自由以下各项组成的组：芽孢杆菌属sp(spp)、乳杆菌属spp、放线菌属spp、变形杆菌属spp、蓝藻菌属spp、异常球菌属spp、Clorobacteriacee、Spirochaetalea和/或其混合物，任选地与助剂成分掺混，所述助剂成分优选地选自由以下各项组成的组：石英、无烟煤、碳酸盐、硅酸盐、金属离子和盐、蛋白质提取物、酶、氨基酸、天然提取物及其混合物。
9.如前述权利要求中任一项所定义的设备或者根据权利要求7或8所述的部件套件的用途，其用于通过测试如前述权利要求中任一项所定义的设备的一个或多个收集装置的液体来检测和/或监测空气中生物颗粒的存在，其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
10.如前述权利要求中任一项所定义的设备或者根据权利要求7或8所述的部件套件用于净化空气中的一种或多种病毒的用途，其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒，更优选SARS-CoV-2。
11.抗原测试盒、优选免疫层析测试盒或侧向层析盒、更优选IgA和/或IgM和/或IgG测试盒的用途，其用于检测如前述权利要求中任一项所定义的设备的一个或多个收集装置的液体中生物颗粒的存在，其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
12.一种用于检测和/或监测空气中生物颗粒的存在的方法，所述方法包括以下步骤：
■提供一种设备，包括：
-收集装置，被配置为在其内接收液体；
-生物载体过滤器，被配置为容纳生物质添加剂并且包括空气通道，所述生物质添加剂被配置为经由生物氧化消化通过所述空气通道的空气中的污染物；
-管道系统，被配置为将所述液体从所述收集装置输送到所述生物载体过滤器，由此为所述生物质添加剂提供足以消化所述污染物的水分；
-一个或多个空气入口，用于允许污染的空气进入所述设备中；和一个或多个空气出口，用于排放经净化的空气；
■测试来自所述设备的所述收集装置的液体的样品中一种或多种生物颗粒的存在。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述设备的所述收集装置包括被配置为在其内接收液体的第一箱和被配置为在其内接收从所述空气捕获的冷凝液体的第二箱，并且其中所述方法包括：
■测试来自所述第一箱的液体的样品和/或来自所述第二箱的冷凝液体的样品中生物颗粒的存在。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述设备的所述第一箱和所述第二箱流体连通，并且其中所述方法包括：
■测试所述液体的样品和所述冷凝液体的样品的混合物中生物颗粒的存在。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中所述设备的所述收集装置配备有一个或多个生物传感器，并且其中所述测试通过使一个或多个所述液体的样品与一个或多个所述生物传感器接触来进行。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中所述设备的所述生物载体过滤器配备有一个或多个生物传感器，并且其中所述测试通过接触从所述生物载体过滤器漏出的所述液体来进行。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述设备的所述一个或多个空气入口配备有一个或多个生物传感器，并且其中所述测试还通过使入口空气与所述一个或多个生物传感器接触来进行。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中所述一个或多个生物传感器包括被配置为与一种或多种生物颗粒特异性地相互作用的生物受体，优选地其中所述生物受体选自酶、细胞、适体、脱氧核糖核酸(DNA)、抗体或其混合物。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
■发信号通知一种或多种生物颗粒的存在，其中所述发信号通知通过为所述一个或多个生物传感器提供换能器来进行，所述换能器被配置为产生可检测信号，优选地其中所述可检测信号是光信号或电信号，更优选地其中所述可检测信号与生物颗粒–生物受体相互作用的量成比例。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述发信号通知还包括将结果显示在专用仪表板软件和/或利用附在所述传感器上的接入点将所述结果传输到基于云端的服务器和/或利用所述软件分析所述结果，任选地提供所述分析的输出。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物颗粒选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，优选病毒，更优选地选自由以下各项组成的组中的病毒：冠状病毒、特别是β-冠状病毒，更特别是SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒，更优选SARS-CoV-2。
22.如权利要求12-21中任一项所定义的设备的用途，其用于通过测试一个或多个收集装置的液体来检测和/或监测空气中以及任选地如前述权利要求中任一项所定义的设备的入口空气中生物颗粒的存在，其中所述生物颗粒优选地选自由以下各项组成的组：细菌细胞和孢子、病毒、花粉、真菌、藻类、腐质、过敏原、原生动物、寄生虫和/或包含核酸、蛋白质和毒素的细胞碎片，并且其中所述病毒优选地是冠状病毒、β-冠状病毒、SARS-CoV-2；甲型流感病毒、甲型流感病毒H1亚型、甲型流感病毒H3亚型；乙型流感病毒；呼吸道合胞病毒A型或B型；腺病毒；肠道病毒；副流感病毒1、2、3或4和/或偏肺病毒。
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