Báo động sinh học là thiết bị cốt lõi để giám sát an toàn sinh học, độ nhạy phát hiện của nó liên quan chặt chẽ đến công nghệ kiểm tra kích thước hạt. Đối với các tình huống ứng dụng khác nhau (chẳng hạn như trinh sát tác nhân chiến tranh sinh học, giám sát chất gây ô nhiễm môi trường), cần áp dụng phương pháp kiểm tra kích thước hạt chính xác để đảm bảo nhận dạng chính xác các hạt sol khí. Sau đây triển khai phân tích từ ba mặt nguyên lý kiểm tra, lựa chọn kỹ thuật và quy tắc thao tác.

　　I. Nguyên tắc cốt lõi của kiểm tra kích thước hạt

Báo động sinh học sử dụng dữ liệu phân phối kích thước hạt để đánh giá sự hiện diện của mối đe dọa sinh học bằng cách lấy mẫu không khí. Kích thước hạt của vật chất hạt ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian lơ lửng, phạm vi khuếch tán và đặc tính lắng đọng của nó trong không khí. Ví dụ, các hạt có đường kính dưới 5μm có thể xâm nhập sâu vào phổi và trở thành chất mang truyền có nguy cơ cao. Do đó, thử nghiệm kích thước hạt cần phải bao phủ một phạm vi rộng từ kích thước nano đến micron để đối phó với sự khác biệt về kích thước giữa các tác nhân chiến tranh sinh học khác nhau như vi rút, bào tử vi khuẩn.

　　B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

1. Phương pháp phân tích kích thước hạt laser: Dựa trên lý thuyết tán xạ Mie, đường kính thể tích tương đương được tính toán bằng cách đo góc và cường độ tán xạ của hạt đối với laser. Phương pháp này phù hợp với các hạt 0,1-3500 μm, tốc độ kiểm tra nhanh (đo duy nhất<1 phút) và có thể phân tích động lực học của aerosol trong thời gian thực. Ví dụ, thiết bị báo động aerosol sinh học BM3001 sử dụng công nghệ này, kết hợp với phương pháp huỳnh quang cảm ứng ánh sáng cực tím (UV-LIF), để phát hiện gấp đôi kích thước hạt và hoạt tính sinh học.

2. Phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS): sử dụng các đặc tính chuyển động Brown của hạt để đảo ngược kích thước hạt bằng cách tán xạ tần số dao động cường độ ánh sáng. Phương pháp này đặc biệt nhạy cảm với các hạt nano từ 0,4nm đến 10μm và phù hợp để phát hiện bình xịt virus. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng DLS dễ gây nhiễu đa tán xạ cho các mẫu nồng độ cao và cần được kiểm tra sau khi pha loãng.

Phương pháp kính hiển vi điện tử: Quan sát trực tiếp hình dạng và kích thước hạt thông qua kính quét (SEM) hoặc kính truyền (TEM). Phương pháp này cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao (độ phân giải<1nm) nhưng yêu cầu xử lý trước mẫu như sấy khô, mạ và mất nhiều thời gian hơn để phát hiện đơn (>30 phút) và phù hợp để xác minh kích thước hạt cấp phòng thí nghiệm.

　　III. Quy tắc hoạt động và chiến lược tối ưu hóa

1. Thu thập mẫu và pha loãng: Sử dụng bộ lấy mẫu đặc biệt để thu thập bình xịt, tránh nhiễu môi trường. Đối với các mẫu có nồng độ cao, cần pha loãng theo tỷ lệ 10-100 lần để tránh quá tải dụng cụ.

2. Hiệu chuẩn&Xác minh: Hiệu chuẩn thường xuyên với các hạt tiêu chuẩn như microsphere PSL, đảm bảo sai số đo kích thước hạt<5%. So sánh kết quả kiểm tra của các phương pháp khác nhau, thiết lập cơ chế kiểm tra chéo.

3. Khả năng thích ứng môi trường: Trong môi trường nhiệt độ cao, độ ẩm cao hoặc trường điện từ mạnh, cần áp dụng các biện pháp bảo vệ (chẳng hạn như thiết bị hút ẩm sưởi ấm, hộp che chắn điện từ) để giảm nhiễu thử nghiệm từ các yếu tố bên ngoài.

Thông qua công nghệ kiểm tra kích thước hạt chính xác, báo động sinh học có thể cho phép cảnh báo sớm và nhận dạng chính xác các mối đe dọa sinh học, cung cấp bảo đảm vững chắc cho an toàn công cộng. Trong tương lai, cùng với sự kết hợp giữa công nghệ nano và trí tuệ nhân tạo, độ chính xác và hiệu quả của kiểm tra kích thước hạt sẽ được nâng cao hơn nữa.