空气微生物快速采样-实时检测一体化技术研究

With the gradual deterioration of air pollution, the public are paying more attention to the air microbial pollution. Besides, the biological terrorism attacks will threaten the state security and social stability. Thus, the research of an integration technology for rapid sampling and real-time detection of airborne micro-organisms is of important social significance and science values. In this project, we utilize the wetted wall hydrocyclone sampling technology and employs microfluidic chip as enrichment method, the nanomaterial-based optical sensor array as classification platform, and the hyperspectral imaging technology as detection techniques. Furthermore, the imaging processing algorithm, spectrum processing method and machine learning will be used to manipulate image data. At last, we will develop an easy-accessible and efficient integration detection platform for airborne micro-organisms. While the maximum sampling rate is 1000 L/min and the enrichment efficiency of micro-fluidic chip 10-1000 times, all of the detection steps will complete within 30 min, realizing the real-time monitoring of airborne micro-organisms.

随着人口密度的增加和空气污染的不断加剧，空气微生物污染已经成为人们重点关注的对象。此外，恐怖分子有意制造病毒袭击也会对国家安全和社会稳定带来威胁。因此，研究一种可用于公共场所空气中微生物快速采样-实时检测一体化装置具有非常重要的现实意义和科研价值。本项目将利用湿壁旋流技术和微流控技术对空气样品进行采样和富集，通过纳米金光化学传感器阵列和高光谱成像技术对样品进行高灵敏度的快速检测，构建空气中微生物实时快速采样-检测平台，并结合相应的图像处理算法、光谱处理算法和机器学习算法对数据进行处理，最终建立一种快速、操作方便、高效灵敏的空气中微生物气溶胶一体化检测设备。拟实现基于最大1000 L/min的采样流速及微流控芯片10-1000倍的富集效率，并在0.5小时内完成采样和检测任务，对微生物的检测精度达到10-1000 CFU每立方米。最终实现对于空气中微生物的实时监控。

随着人口密度的增加和空气污染的不断加剧，空气微生物污染已经成为人们重点关注的对 象。此外，恐怖分子有意制造病毒袭击也会对国家安全和社会稳定带来威胁。因此，研究一种可用于公共场所空气中微生物快速采样-实时检测一体化装置具有非常重要的现实意义和科研价值。本项目利用湿壁旋流技术和微流控技术构建空气微生物采样装置对空气样品进行采样和富集，通过纳米金表面增强拉曼光化学传感器和高光谱成像技术对样品进行高灵敏度的快速检测，构建空气中微生物实时快速 采样-检测平台，并结合相应的图像处理算法、光谱处理算法和机器学习算法对数据进行处理 ，最终建立一种快速、操作方便、高效灵敏的空气中细菌一体化检测技术。基本实现了最大500 L/min的采样流速及，并在1小时内完成采样和检测任务，对空气中模式菌株的检测精度达到1000 CFU每立方米。该技术最终可实现对于空气中微生物的实时监控。