Новости космоса и технологий. » Химия » Высокочувствительный триггер позволяет быстро обнаруживать биологические агенты

Высокочувствительный триггер позволяет быстро обнаруживать биологические агенты

Опубликовал: Admin, 21-09-2020, 01:01, Химия, 159, 0

Высокочувствительный триггер позволяет быстро обнаруживать биологические агенты

Любое закрытое или открытое пространство может быть уязвимо для распространения вредных биологических агентов, переносимых по воздуху. Бесшумные и почти невидимые, эти биоагенты могут вызывать тошноту или убивать живые существа, прежде чем будут предприняты шаги по смягчению их воздействия. Места, где собираются толпы, являются основными целями для ударов биологической войны, спланированных террористами, но просторы полей или леса могут стать жертвами воздушной биологической атаки. Раннее предупреждение о подозрительных биологических аэрозолях может ускорить меры реагирования на выбросы биологических агентов; чем раньше начнется очистка и лечение, тем лучше будет результат для пострадавших участков и людей.

Исследователи из лаборатории Линкольна из Массачусетского технологического института разработали высокочувствительный и надежный спусковой механизм для американских военных. система раннего предупреждения для боевых биологических агентов.

«Триггер является ключевым механизмом в системе обнаружения, потому что его постоянный мониторинг окружающего воздуха в определенном месте выявляет наличие Частиц В виде аэрозоля, которые могут быть опасными агентами», - говорит Шейн Тиск, главный исследователь биоаэрозолей лаборатории триггер, детектор аэрозолей с быстрым агентом (RAAD) и член технического персонала лаборатории передовых материалов и микросистем.

Триггер подает сигнал система обнаружения для сбора образцов частиц, а затем для запуска процесса идентификации частиц как потенциально опасных биоагентов. RAAD продемонстрировал значительное снижение количества ложных срабатываний при сохранении производительности обнаружения, которая соответствует или превосходит лучшие современные развернутые системы. Кроме того, ранние испытания показали, что RAAD значительно повысил надежность по сравнению с применяемыми в настоящее время системами.

RAAD процесс

RAAD определяет наличие боевых биологических агентов посредством многоступенчатого процесса. Во-первых, аэрозоли втягиваются в детектор совместными усилиями аэрозоль циклон, который использует высокоскоростное вращение для отсеивания мелкие частицы и аэродинамическую линзу, которая фокусирует частицы в конденсированный (т.е. обогащенный) объем или пучок аэрозоля. Аэродинамическая линза RAAD обеспечивает более эффективное обогащение аэрозоля, чем любой другой концентратор воздух-воздух.

Затем, ближний инфракрасный (NIR) лазерный диод создает структурированный триггерный луч, который определяет присутствие, размер и траекторию отдельной аэрозольной частицы. Если частица достаточно велика, чтобы отрицательно повлиять на дыхательные пути - примерно от 1 до 10 микрометров, - активируется ультрафиолетовый (УФ) лазер с длиной волны 266 нанометров, чтобы осветить частицу, и собирают индуцированную многополосным лазером флуоресценцию.

Процесс обнаружения продолжается как встроенное логическое решение, называемое «спектральным триггером», использующее рассеяние от данных ближнего ИК-излучения и УФ-флуоресценции для прогнозирования, соответствует ли состав частицы составу опасного биоагента. «Если частица кажется опасной, то спектроскопия искрового пробоя позволяет испарить частицу и собрать атомную эмиссию, чтобы охарактеризовать элементарный состав частицы», - говорит Тиск.

Спектроскопия искрового пробоя - последний этап измерений. Эта система спектроскопии измеряет содержание элементов в частице, и ее измерения включают создание высокотемпературной плазмы, испарение аэрозольной частицы и измерение атомной эмиссии из термически возбужденных состояний аэрозоля.

Этапы измерения - структурированный пусковой пучок, флуоресценция с УФ-возбуждением и спектроскопия искрового пробоя - объединены в многоуровневую систему, которая обеспечивает семь измерений для каждой интересующей частицы. Из сотен частиц, поступающих в процесс измерения каждую секунду, небольшое подмножество частиц отбирается для измерения на всех трех этапах. Алгоритм RAAD ищет в потоке данных изменения временных и спектральных характеристик набора частиц. Если обнаруживается достаточное количество частиц, похожих на угрозу, RAAD выдает сигнал тревоги о наличии биологической аэрозольной угрозы.

Достоинства конструкции РААД

«Поскольку RAAD предназначен для работы 24 часа в сутки, семь дней в неделю в течение длительного времени, мы включили ряд функций и технологий, чтобы повысить надежность системы и упростить обслуживание RAAD», - говорит Брэд Перкинс, другой сотрудник компании. команда разработчиков RAAD. Например, как поясняет Перкинс, вся вентиляционная установка представляет собой модуль, который монтируется снаружи RAAD, чтобы упростить обслуживание элементов, которые, скорее всего, потребуют замены, таких как фильтры, воздухообменник. концентратор воздуха и насосы, которые изнашиваются в процессе эксплуатации.

Чтобы повысить надежность обнаружения, команда RAAD решила использовать воздух для оболочки с угольным фильтром, с фильтром HEPA и осушенный воздух для продувки (сжатый воздух, который выталкивает посторонние газы) вокруг оптических компонентов. Такой подход гарантирует, что загрязнители из наружного воздуха не оседают на оптических поверхностях RAAD, потенциально вызывая снижение чувствительности или ложные срабатывания.

RAAD прошел более 16000 часов полевых испытаний, в ходе которых он продемонстрировал чрезвычайно низкий уровень ложных срабатываний, беспрецедентный для биологического триггера с таким высоким уровнем чувствительности. «Что отличает RAAD от конкурентов, так это количество, разнообразие и точность измерений, сделанных на каждой отдельной аэрозольной частице», - говорит Тиск. Эти многократные измерения отдельных аэрозольных частиц по мере их прохождения через систему позволяют триггеру точно отличать боевые биологические агенты от окружающего воздуха с высокой скоростью. Поскольку RAAD не называет конкретный обнаруженный биоагент, необходимо провести дальнейшие лабораторные испытания образца, чтобы определить его точную идентичность.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии