생물학적 제제용 급속 에이전트 에어로졸 검출기

밀폐되거나 개방된 모든 공간은 유해한 공기 중 생물학적 인자의 ​​분산에 취약할 수 있습니다. 조용하고 거의 보이지 않는 이 생물 작용제는 효과를 완화하기 위한 조치를 취하기 전에 생물을 병들게 하거나 죽일 수 있습니다. 군중이 모이는 장소는 테러리스트가 조작한 생물전 공격의 주요 표적이지만 넓은 들판이나 숲은 공중 생물 공격으로 희생될 수 있습니다.

연구원들은 매우 민감하고 신뢰할 수 있는 트리거인 RAAD(Rapid Agent Aerosol Detector)를 개발했습니다.

생물학전 에이전트에 대한 미군의 조기 경보 시스템. 방아쇠는 한 위치의 주변 공기를 지속적으로 모니터링하여 위협 요소가 될 수 있는 에어로졸 입자의 존재를 포착하기 때문에 핵심 메커니즘입니다. 트리거는 감지 시스템에 신호를 보내 입자 표본을 수집한 다음 잠재적으로 위험한 생물 작용제로서 입자를 식별하는 프로세스를 시작합니다.

RAAD는 다단계 프로세스를 통해 생물무기의 존재를 확인합니다. 첫째, 에어로졸은 고속 회전을 사용하여 작은 입자를 제거하는 에어로졸 사이클론과 입자를 응축된(즉, 농축된) 부피 또는 빔으로 집중시키는 공기역학적 렌즈의 결합된 기관에 의해 검출기로 끌어당겨집니다. 에어로졸. 그런 다음 근적외선(NIR) 레이저 다이오드가 개별 에어로졸 입자의 존재, 크기 및 궤적을 감지하는 구조화된 트리거 빔을 생성합니다. 입자가 호흡기에 악영향을 미칠 만큼 충분히 크면(약 1~10마이크로미터) 266나노미터 자외선(UV) 레이저가 활성화되어 입자를 조명하고 다중 대역 레이저 유도 형광이 수집됩니다.

탐지 프로세스는 "스펙트럼 트리거"라고 하는 내장된 논리 결정으로 계속 진행되며 NIR 빛과 UV 형광 데이터의 산란을 사용하여 입자의 구성이 위협형 생물 작용제의 구성과 일치하는 것으로 나타나는지 예측합니다. 입자가 위협적인 것 같으면 스파크 유도 파괴 분광법을 사용하여 입자를 기화시키고 원자 방출을 수집하여 입자의 원소 함량을 특성화할 수 있습니다.

스파크 유도 파괴 분광법은 마지막 측정 단계입니다. 이 분광기 시스템은 입자의 원소 함량을 측정하며 그 측정에는 고온 플라즈마 생성, 에어로졸 입자 기화 및 에어로졸의 열 들뜬 상태로부터의 원자 방출 측정이 포함됩니다. 측정 단계는 관심 있는 각 입자에 대해 7가지 측정을 제공하는 계층화된 시스템에 통합됩니다. 초당 측정 프로세스에 들어가는 수백 개의 입자 중 작은 하위 집합이 세 단계 모두에서 측정을 위해 선택됩니다. RAAD 알고리즘은 데이터 스트림에서 입자 세트의 시간 및 스펙트럼 특성의 변화를 검색합니다. 충분한 수의 위협 유사 입자가 발견되면 RAAD는 생물학적 에어로졸 위협이 존재한다는 경보를 발령합니다.

탐지 신뢰성을 개선하기 위해 RAAD 팀은 광학 부품 주변에 탄소 여과, HEPA 여과 및 제습 외피 공기와 퍼지 공기(외부 가스를 밀어내는 압축 공기)를 사용하기로 결정했습니다. 이 접근 방식은 외부 공기의 오염 물질이 RAAD의 광학 표면에 침착되지 않도록 하여 감도 감소 또는 오경보의 원인이 될 수 있습니다.