توسط دوروتی رایان ، آزمایشگاه MIT Lincoln 28 نوامبر سال 2020
ردیاب آئروسل سریع و حساس ساخته شده در آزمایشگاه لینکلن دقت بسیار خوبی در شناسایی ذرات بیولوژیکی سمی معلق در هوا نشان داده است.
این ردیاب در هر فضای بسته یا بازی می تواند در برابر پراکندگی عوامل بیولوژیکی مضر در هوا عمل کند. مکانیزم آن قبل از اقداماتی برای کاهش اثرات مواد ضد بیوژن ، این مواد بیولوژیکی می توانند موجودات را تقریباً نابود کنند. اماکنی که مردم در آن تجمع می یابند ، اهداف اصلی حملات بیولوژیکی است که توسط تروریست ها مهندسی شده است ، اما مزارع یا جنگل ها می تواند توسط یک حمله زیستی هوایی قربانی شوند. هشدار زودهنگام در مورد آئروسل های بیولوژیکی مشکوک می تواند سرعت واکنش در انتشار عوامل بیولوژیکی را کاهش دهد و هرچه پاکسازی و درمان زودتر آغاز شود ، نتیجه بهتری برای سایتها و افراد آسیب دیده بدست می اید.
محققان آزمایشگاه MIT Lincoln محرک بسیار حساس و قابل اعتمادی را برای سیستم هشدار سریع ارتش ایالات متحده برای عوامل جنگ بیولوژیکی ایجاد کرده اند.
Shane Tysk ، محقق اصلی بیوآئروسول آزمایشگاه ، می گوید: “ماشه ، مکانیسم اصلی در سیستم تشخیص است زیرا نظارت مداوم آن بر هوای محیط در محل حضور ذرات آئروسل را که ممکن است عامل تهدید باشند ، افزایش می دهد.
این ماشه سیستم شناسایی را بکار می گیرد تا نمونه های ذره ای را جمع آوری کرده و سپس فرایند را برای شناسایی ذرات به عنوان ماده بیوژن بالقوه خطرناک آغاز کند. با حفظ عملکرد تشخیصی که با بهترین سیستم های امروزی مطابقت دارد یا از آن فراتر می رود ، کاهش قابل توجهی در نرخ تشخیص کاذب را نشان داده است. علاوه بر این ، آزمایش اولیه نشان داده است که RAAD به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان را در مقایسه با سیستم های مستقر شده در حال حاضر بهبود داده است.
سیستم RAAD
تصویر فوق سیستم RAADو ماژول های مختلف آن را نشان می دهد که برای دسترسی آسان برای تعمیر و نگهداری یا تعویض در کناره سیستم نصب شده اند.
فرآیند RAAD
RAAD از طریق یک فرآیند چند مرحله ای حضور عوامل جنگ بیولوژیکی را تعیین می کند. ابتدا ، آئروسل ها با استفاده از یک ترکیب سیکلون آئروسل که با استفاده از چرخش با سرعت بالا ذرات کوچک را از بین می برد و یک لنز آیرودینامیکی ، ذرات را به یک حجم متراکم (یعنی غنی شده) یا پرتو متصل می کند که به داخل ردیاب کشیده می شوند. لنزهای آیرودینامیکی RAAD غنی سازی آئروسل را کارآمدتر از سایر تغلیظ کننده های هوا به هوا را فراهم می کند.
سپس ، یک دیود لیزر نزدیک به مادون قرمز (NIR) یک پرتو ماشه ای ساختاریافته ایجاد می کند که وجود ، اندازه و مسیر حرکت یک ذره آئروسل را تشخیص می دهد. اگر ذره به اندازه کافی بزرگ باشد تا بر دستگاه تنفسی تأثیر منفی بگذارد – تقریباً 1 تا 10 میکرومتر – لیزر فرابنفش (UV) 266 نانومتری برای روشنایی ذره فعال می شود و فلورسانس ناشی از لیزر چند بانده جمع می شود.
روند تشخیص به عنوان یک تصمیم منطقی تعبیه شده ادامه می یابد ، با استفاده از پراکندگی از نور NIR و داده های فلورسانس UV برای پیش بینی اینکه آیا به نظر می رسد ترکیب ذرات با ترکیب بیوژن مانند تهدید مطابقت دارد یا خیر، به عنوان “ماشه طیفی” نامیده می شود . تایسک می گوید: “اگر ذره شبیه یک ذره تهدید کننده باشد ، طیف سنجی تجزیه ناشی از جرقه فعال می شود تا ذره را بخار کرده و انتشار اتمی را برای توصیف محتوای اصلی ذره جمع آوری کند.”
طیف سنجی شکست ناشی از جرقه آخرین مرحله اندازه گیری است. این سیستم طیف سنجی محتوای اولیه ذره را اندازه گیری می کند و اندازه گیری های آن شامل ایجاد یک پلاسمای دمای بالا ، بخار شدن ذره آئروسل و اندازه گیری انتشار اتمی از حالت های برانگیخته آئروسل است.
مراحل اندازه گیری – پرتو ماشه ای ساختاری ، فلورسانس ناشی از اشعه ماورا بنفش و طیف سنجی شکست ناشی از جرقه – در یک سیستم طبقه بندی شده است که هفت اندازه گیری را بر روی هر ذره مورد نظر فراهم می کند. از صدها ذره ای که در هر ثانیه وارد فرآیند اندازه گیری می شوند ، زیرمجموعه کوچکی از ذرات برای اندازه گیری در هر سه مرحله پایین انتخاب می شوند.
