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公司动态

阻断新冠病毒在空气中的传播 — 生物气溶胶消杀机技术浅析

背景:大量证据表明,新冠肺炎患者在咳嗽、喷嚏等呼吸活动过程中会产生大量携带新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的生物气溶胶,吸入SARS-CoV-2是新冠肺炎(COVID-19)的主要传播途径。新冠病毒在气溶胶中可以保持活性,在通风不良的室内空气中积聚,有可能导致超级传播事件。气溶胶是指固体或液体颗粒物均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系。生物气溶胶是含有生物性粒子的气溶胶,包括细菌、病毒以及致敏花粉等,具有传染性和致敏性。生物气溶胶可在空气中悬浮较长时间(图1),并可扩散至50米及以上的范围造成远距离传播。因此,为了阻断新冠病毒的传播,针对生物气溶胶的预警、采样、消杀工作具有重要意义,采用这些手段可以在做到早发现、早定性、早消杀,尽量减少人员受新冠病毒暴露的可能性。 图1 飞沫与飞沫核的传播产生与传播(图片来源:中国疾病控制预防中心) 01—气溶胶与呼吸道感染病不仅是SARS-CoV-2,气溶胶还可以传染多种呼吸道感染病。研究表明,非典病毒、中东呼吸系统综合征冠状病毒、流感病毒、麻疹病毒、鼻病毒等都可以通过气溶胶传播。而目前城市中的人类大部分活动都是在室内进行的,室内的体积有限并且与外部空气对流交换少,因此在室内由生物气溶胶引发的疾病越来越多。阻断空气中的潜在有害生物气溶胶的传播,对于疾病传播防控具有重要意义。 02— 生物气溶胶如何消杀目前各地为了尽快复工复产及消除疫情传播,都把公共空间的消毒视为常态化防控工作中重要的一环。除了物品表面的消毒工作,封闭、半封闭空间的生物气溶胶也需要科学消毒。消毒方法可以分为高、中、低水平消毒。高水平消毒指可以杀灭各种微生物,对细菌芽胞杀灭达到消毒效果的方法:这类消毒方法应能杀灭一切细菌繁殖体(包括结核分枝杆菌)、病毒、真菌及其抱子和绝大多数细菌芽胞。中水平消毒:是可以杀灭和去除细菌芽胞以外的各种病原微生物的消毒方法。低水平消毒法:只能杀灭细菌繁殖体(分枝杆菌除外)和亲脂病毒的化学消毒剂及通风换气、冲洗等机械除菌法。 传统消杀手段与存在的问题空气中细菌和病毒的消杀技术,大体上可分为物理和化学方法两大类,包括药物杀灭、过滤截留、紫外线、臭氧及光催化技术等。1、 药物杀灭 针对气溶胶消杀,目前使用得最多的是传统的喷洒方法,常用的化学试剂有84消毒液,二氧化氯,次氯酸钠,过氧乙酸,双氧水等。喷洒化学消杀药剂,剂量大时消杀见效快,但是往往具有异味大、刺激性强等缺点;而将剂量下降时所需的消毒时间则会延长,并且低浓度持续缓释技术也将额外带来仪器成本。另外,化学消毒剂消耗量大、人力物力成本高,不适宜人群密集场所,在舒适、经济、安全、效率等方面使用化学药物喷洒空气和物表的消杀方法很难全面满足。图2 化学消毒剂喷洒(图片来源:襄阳消防助力古隆中景区开展防疫消杀)2、过滤消毒 空气过滤消毒指用物理阻留的方法去除空气中的病原体,包括细菌、病毒和孢子等。针对不同病原体的尺寸,通常用不同孔径滤材对生物气溶胶进行过滤,其过滤效率与滤材的孔径密切相关。通常孔径越小,过滤效率越高。空气净化器大多采用此技术,在处理PM2.5、PM10等空气污染物的同时即可处理生物气溶胶。该技术的优点是在室温下就可以去除空气中的病原体,操作简易;缺点是只能起到过滤的作用,并不能杀灭微生物,而过滤膜上可能还存在湿度和其他营养物质,在温度合适时,反而可能成为微生物繁殖的温床,造成二次污染。3、紫外线消毒 紫外线消毒指利用波长 220~300 nm 的紫外线破坏微生物机体细胞中的 DNA 或 RNA 的分子结构,将各种细菌、病毒、寄生虫以及其他病原体直接杀死。这是最常用的密闭空间内生物气溶胶消杀技术。紫外线消毒速度快、效率高,并且几乎对所有的细菌、病毒都能有效灭活。紫外杀灭病原体的作用取决于照射剂量、空气的水分含量、空气运动模式以及密闭空间的大小。常规应用紫外线消毒需要无死角照射并且达到照射剂量才能达到杀菌消毒的效果,但是紫外线对人体的皮肤、眼睛均有害,可能造成红肿、发炎、疼痛,增加癌变风险,无死角直接照射不能应用于有人员活动的场所。目前使用该技术的消杀机使用紫外线向无人区域(房间顶部、底部等区域)进行照射,虽然显著降低了对人的危害,但是难以覆盖全部区域,需要等待生物气溶胶随机扩散到照射区域才能实现消杀,因而降低了效率。4、臭氧消毒 臭氧是一种强氧化剂,可直接氧化胞内有机物,遇到水蒸气可以产生强氧化性的羟基等自由基间接氧化病原体,从而达到杀菌消毒目的。臭氧消毒为溶菌级方法,杀菌彻底,具有杀菌广谱、高效的特点,对所有细菌和病毒都有明显的杀灭效果。但是臭氧对人体也有伤害,国标规定室内臭氧1小时的平均浓度不超过0.16 mg/m3,低于通常臭氧消杀的浓度。因此虽然臭氧在应用于室内消毒取得很好效果,但是杀菌时无法人机共存,杀菌后还需采取有效措施消除臭氧残留。5、光催化消杀技术 光催化杀菌技术是利用光催化剂在光的作用下产生活性氧物种(ROS)和自由基氧化微生物达到杀灭效果。如光触媒还原技术:光照下二氧化钛的表面形成电穴和游离电子,结合空气中的水和氧气,生成强氧剂分解空气中的有害气体和部分无机物。其缺点为需要光照射和经常喷涂,作用时间短,消毒效能有限。可见,不同的消杀方法均存在一定的局限性,在消毒的连续性、人机共存性、实时性上需要具体结合应用场景加以应用。而对于办公、公共交通、医院等大人流密集且不便无人消杀的场景,还需要采用其他方法或者复合方法联用进行连续实时消杀,确保在这些场所的人们的健康安全。 等离子体消杀技术:杀灭空气中病毒的新技术与常见的生物气溶胶消杀技术相比(表1),等离子体技术消毒杀菌效果显著,消杀过程对人体无伤害,适用范围广泛,被认为是一种相对理想的空气杀菌消毒技术。其原理包括几个方面(图3):(1)持续不断产生的高浓度正负离子,在微生物表面产生的剪切力大于细胞膜表面张力,壁膜受到破坏,导致死亡。(2)当电场强度过高时,被加速的高速粒子会将微生物表面击穿从而起到破坏微生物的作用。(3)等离子体中,含有大量原子氧、自由基等活性物质,与细菌体内蛋白质、核酸、脂质层发生反应,致细菌/病毒死亡。此外,当细胞结合了正负离子而带电后,更容易被滤膜、口罩等吸附材料通过静电作用而被吸附,从而进一步降低空气中的生物气溶胶浓度。但是高压放电产生等离子时,有可能会产生臭氧等副产物,如何优化离子发生量并降低臭氧产量是研发高水平等离子消杀设备需要攻克的问题。 图3 等离子体除菌技术原理图(图片来源:陕西科技传媒网)多种消毒技术的对比表1 等离子体技术与其他消杀技术实用性对比 需求 技术优势消杀技术等离子体过滤紫外线药物臭氧光催化为高水平消毒法√❌√√√√气溶胶消杀适用性√√√√√❌可24小时持续消杀√√√❌√√可人机共存性√√❌❌❌❌无需耗材√❌√❌√❌不具有金属腐蚀性√√√❌❌√不会造成二次污染√❌√√√√综合各种消毒技术的原理与特征,等离子消杀手段在对生物气溶胶的消杀具有较为全面的技术优势。 实时空气消杀机结合以上的技术分析,适用于空气中生物气溶胶消杀的空气消毒机应采用大功率等离子体释放技术,可以实现99%以上的生物气溶胶灭火率,实现“高效杀灭”的特性。同时配备初中高效复合过滤系统,有效吸附净化甲醛、乙醛、苯、二甲苯、异味、PM2.5、PM10、过敏原等有害物质,实现“1+1>2”的效果,使一台空气消杀机具备“广谱适用”的功能特点。使用等离子消杀和过滤膜吸附的设备可人机共存,克服了传统消杀方法有刺激性、臭氧超标、紫外辐照的问题,有害物质在反应后主要生成氧气、二氧化碳、水,对人体无害,设备消杀时“安全环保”。同时考虑到气溶胶长期悬浮在空气中,采用这两种技术的消杀机可持续对室内生物气溶胶消杀,因此可以实现“持续保障”。此外,由于空气消毒机使用环境往往人流量大,空气消杀机应与生物气溶胶探测设备联动,动态调整功率与启停状态,做到全天候的动态防护。 03—生物气溶胶消杀效果为验证等离子体消杀技术在日常环境中对生物气溶胶消杀的优越性,我们进行了空气消毒模拟现场试验,实验采用安德森采样的菌落单位计数法评价某款实用了等离子消杀技术和高效过滤技术的空气消毒机的综合消杀效果。结果显示(表1)等离子体空气消毒机30min就可将病原体全部杀死,远超国标要求的消毒作用时间(2h),证明了等离子空气消毒机具有高效杀菌性,可在短时间内将实验舱内的细菌全部消除杀灭。表2 等离子体空气消毒机对白色葡萄球菌的杀灭效果消毒时间/min对照组试验组存活菌落数(CFU/m3)自然衰亡率(%)存活菌落数(CFU/m3)杀灭率(%)030247-14841-302204927.10100%601795140.650100%901484150.930100% 04—生物气溶胶消杀系统应用在新冠病毒肆虐的三年时间里,对人的安全防护(口罩、面罩、医用防护服)已经被广为接受,成为保障人员健康的有利手段。而针对环境中生物气溶胶的传播,也需要建立起生物气溶胶的预警、采集检测与消杀的防控系统,特别是在人员密集场所及高级别保障区域。只有对新冠病毒传播链条中的人与环境同时控制管理,才能保护每个人的身体健康,保障社会的稳定运行。 

应用实例

2022.06.30

检测空气中新冠气溶胶的“拭子” ——生物气溶胶采样器

新冠病毒确认可通过气溶胶传播2019年末以来,新冠病毒的爆发性疫情对世界范围产生了巨大影响。该病毒也从最早的原始毒株不断变异,其主流毒株的传染性也逐渐增强。经过广泛的科学论证,普遍认为目前世界范围内流行的奥密克戎毒株既可以通过常见的飞沫、黏膜接触等传播,也可以通过气溶胶形式进行传播。2020年10月20日,世界卫生组织(WHO)认定气溶胶可以传播新冠病毒,在接下来的六个月里,通过官方文件确认了气溶胶可以携带病毒,并留在空气中。在我国2022年颁布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第九版)》中,也明确说明了传播途径包括“在相对封闭的环境中经气溶胶传播”。 01生物气溶胶什么是气溶胶?气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。其中,包含生物性物质的气溶胶,例如病毒、细菌、真菌、花粉、过敏原、立克次体、衣原体、动植物源性蛋白、各种菌类毒素和它们的碎片和分泌物等,被称作生物气溶胶。生物气溶胶主要来源于土壤、植被、水体等源排放和动物(包含人类)、医院、养殖场、垃圾填埋场、污水处理厂等源排放。生物气溶胶在传染病、公共卫生、大气环境、食品安全、生态环境、气候变化、生物反恐、疾病检测以及环境与健康等方面均有重要影响。生物气溶胶颗粒形成后,便可在较长时间内悬浮于空气之中并且保持感染活性,因此可持续产生感染风险。 根据科学研究,新冠病毒的粒径约为0.1μm,而新冠病毒也可能附着于其他气溶胶颗粒上,常见的生物气溶胶颗粒的直径范围在0.01~10μm之间,因此粒径范围在0.1-10μm之间的生物气溶胶均可能含有新冠病毒。而对于生物气溶胶的检测也构成了对流行病学调查、风险评估等工作的重要组成部分。不同于污染区域的表面采样或者对人筛查使用的鼻咽拭子采样,要实现对漂浮在空气中看不到摸不着的生物气溶胶进行检测,必须首先经过特殊的生物气溶胶采样器对生物气溶胶进行富集。 新型冠状病毒(图源:新型冠状病毒国家科技资源服务系统) 02捕获生物气溶胶 生物气溶胶是传播病毒细菌的方式,要如何对它进行捕获并进一步检测它呢?生物气溶胶采样器可以实现。生物气溶胶在空气中看不到、摸不着、闻不到,几乎无影无踪,在空气中直接对生物气溶胶进行详细生化指标测试极为困难,因此在很长一段时间内,人们对于空气中的生物气溶胶的性质知之甚少。为了研究空气中的生物气溶胶,就需要开发气溶胶采集器,通过物理方法将空气中微生物富集到采样载体上,以便于我们对空气环境中浓度低、颗粒小的微生物进行充分的分析研究。对于生物病原体的采集,要求采样器具有高效的采样效率、合理的粒径采集区间、优秀的工作稳定性与可靠性,且需要能够充分保持被采样物质的生物学特征,例如活性、核酸片段等信息,以用于后续细胞生物学和分子生物学方法的进一步研究。 03新冠病毒的气溶胶采样 疫情以来,大家对于核酸PCR检测已经再熟悉不过了,通过核酸PCR检测,能够发现人体中是否存在新冠病毒。对于人体新冠病毒的检测,通过咽拭子采样,其有严格的标准采样动作要求。同样,对空气中新冠病毒检测采样也有着严格的要求。 ①便于核酸PCR检测。对于空气中的细菌和真菌分析多采用传统的营养基培养计数法,但由于新冠病毒必须在生物体细胞内进行繁殖,不能在营养基上直接培养,因此针对新冠病毒筛查的气溶胶富集采样方法不应使用传统方法。核酸PCR检测是针对病毒含有的核酸进行检测分析,不需要培养病毒,并且具有非常高的灵敏度,因此适用于新冠病毒的检测。②采样方法不破坏病毒核酸。由于PCR检测的是新冠病毒的RNA核酸,因此采样方法应不破坏生物的分子结构和生物活性。③采样后样品体积小。PCR检测方法对于样品量体积需求低,往往只有200μL,为了更灵敏地检出可能存在的新冠病毒,气溶胶采集器的采样载体应尽可能做到体积小、采集效率高,液体采样基的采样后体积或者用于在洗脱固体采样基后得到的洗脱液体积宜小于1mL。④对于小直径气溶胶颗粒采样效率高,采样颗粒直径覆盖范围广。根据前文论述,粒径范围在0.1-10μm之间的气溶胶均可能含有新冠病毒,因此针对新冠病毒的气溶胶采样器应有效采集以上粒径范围的生物气溶胶。⑤采样流量大、可连续采样时间长。新冠病毒在空气中处于气溶胶状态时浓度往往较低。为了进一步提高生物气溶胶检测的灵敏度与覆盖范围,提高采样的时效性与可靠性,具有大流量采样能力和长时间采样可靠性的采样器,更适合实际应用场景的使用。⑥具有生物安全性设计。新冠病毒具有非常强的感染能力,对环境的采样载体应具有良好的生物安全性设计,采样之后采样载体能够充分密封保存,采样设备便于灭活洗消和更换耗材与一次性部件,避免采样载体或者误操作等因素造成对操作人员的潜在危险。⑦环境适应性好。我国由于地跨多个地理纬度,各地大气、温度环境各不相同。作为环境采样装置,应具有较好的温度、湿度、气压适应能力,尤其可以在低于零度的环境中使用,使用固体采样基的采集器在这方面具有优势。⑧结构简单,使用方便,采样载体易于保存。对于实际应用场景的采样,往往需要由一线防疫人员经过简单的训练即可正确操作使用,因此可靠、简单的结构搭配易于保存的固体采样载体更有利于生物气溶胶检测的广泛使用。 04不同类型的采样器及特点自然界中含有大量微生物气溶胶,其中粒径为0.1~10.0μm的微生物气溶胶与人类健康关系密切。空气中针对不同应用场景、不同目标微生物的气溶胶的采样方法种类繁多。根据采样原理的不同,国标GB/T 38517-2020中罗列出了多种常见的生物气溶胶采样器类型,主要分为撞击式采样器、冲击式采样器、过滤式采样器、离心式采样器、静电吸附采样器、自然沉降采样器等,以及基于这些原理的大流量采样器。 撞击式采样器撞击式采样器是一种利用惯性作用,通过喷嘴、喷口或裂隙的加速作用把生物气溶胶粒子采集到固体介质表面的气溶胶采样装置。撞击式采样器通常分为筛孔式和狭缝式,主要区别为气溶胶通过的喷嘴、喷口或裂隙形状不同,不同形状对应的采样流量也不同。安德森采样器是最常见的筛孔式采样器,使用层叠的带有不同孔径的筛孔收集不同粒径范围的气溶胶颗粒,工作流量一般为28.3L/min。作为一种可靠的空气微生物采样器,国际微生物会议和美国政府工业卫生学家协会推荐为标准空气微生物采样器,也是应用最广泛的空气微生物采样器。其通过直接将空气浮游菌采集到营养琼脂平皿上,采样后可直接进行培养,对在培养基上形成的菌落数进行计数即可以反推出采样时的浮游菌数量。但是这种采样器不能长时间工作,否则气流的冲击会造成营养琼脂平皿的过度失水。安德森采样器适用于对于医院、超净间、公共场所、制药车间等场所的浮游菌检测和相关科学研究。由于病毒必须在细胞内繁殖,使用琼脂平皿的安德森采样器不能有效地培养出病毒斑迹,同时为了适配比浮游菌颗粒更小的病毒气溶胶颗粒,对于包括新冠病毒在内的病毒采样往往使用经过特殊空气动力学设计、具有更大流量、采集颗粒能力更强的狭缝式撞击式采样器。撞击式采样原理图冲击式采样器冲击式采样器是一种利用气流对液体的冲击、清洗或雾化等原理,能够使具有足够大惯性的生物气溶胶粒子撞击液体并进入液体介质中的气溶胶采样装置。通常可以分为全玻璃液体冲击式采样器、气旋冲击式采样器等。这类采样器的最大特点是可将空气中的微生物直接富集到液体中,方便后续的试验分析,经常用于野外环境的采样和现场快速检测。但其采样流量小,多适用于高浓度的生物气溶胶采样,且采样液体积有限,随着采样的进行,液体会挥发,不能用于长时间、大流量的冲击采样。 冲击式采样器原理图过滤式采样器过滤式采样器又叫滤膜式采样器,是一种当生物气溶胶粒子通过各种滤材时,由于滤材小孔对粒子的阻留或/和滤材对粒子的静电吸引阻留作用,将粒子捕获在滤材上的采样装置。过滤采样被认为是最简单且有效的采样方式,其结构相对简单,通常由采样滤膜载体和气泵组成,可根据使用的需求,灵活调整采样流量。此类采样器具有采样效率高、流量可调节范围广、操作简单等特点,但受滤膜材质的影响,过滤式采样器采样效率在长时间工作后可靠性会下降,不适宜用于超过30min的长时间采样。 离心式采样器离心式采样器是一种让气体以高速旋转所产生的离心力将生物气溶胶粒子与气流分开并撞击到固体介质表面上或富集到液体介质里的采样装置。此类采样器也称之为气旋式采样器,多采用液体为采样介质,因其结构的差异又有湿壁气旋式和干壁气旋式之分。湿壁气旋采样器采样过程中,生物气溶胶颗粒接触湿的采样管内壁,进而进入采样液中。此种采样器的特点是采样效率高,采完后的液体样品可以直接用于后续试验分析,但也受到采样液易挥发、采样过程不稳定及易污染等缺点的限制。干壁气旋采样器采用旋风分离的方法,将生物气溶胶样品撞击进入采样液中,其能在一定程度上减少采样液挥发等问题,但对于0.5μm 以下粒子(例如病毒) 的采样效率往往较低。离心式采样器常用于环境中细菌、真菌、孢子等生物颗粒的采集与后续分析工作。 旋风分离技术原理静电吸附采样器:静电吸附采样器是一种使用多种方法使生物气溶胶粒子带上电荷,在电场的作用下通过静电吸附收集生物气溶胶粒子的采样装置。目前常用的带电方式是电极高压放电,但是该方法有可能造成生物体活性降低和结构破坏。静电富集采样往往被集成于长期连续工作的纸带式收集与监测系统之中。 自然沉降采样器自然沉降采样器是一种利用生物气溶胶粒子在重力作用自然下沉降到采样面(即微生物营养琼脂平皿表面)的采样器。其特点是等待菌体自行沉降,所需采样时间较长,采样效率低,且不能采集到长期漂浮在环境中的浮游菌。但是这种方法所需仪器设备少,可在部分场景下替代安德森采样器,常用于洁净间、医院等场所的辅助例行检查。类似于安德森采样器,其采用的培养基也不能用于培养病毒。 自然沉降采样 针对不同种类采样器的工作原理和特点,结合对新冠病毒采样的要求,下表对各类采样器对新冠病毒气溶胶采样的适用性进行了比较。 狭缝式撞击采样器安德森采样器冲击式采样器过滤式采样器离心式采样器静电吸附采样器自然沉降采样器采样后便于核酸PCR检测√❌√√√√❌不破坏病毒核酸√√√❌√❌√采样样品体积小√❌❌❌❌√❌采样效率高,采集粒径覆盖广√√√√❌√❌采样流量大√❌❌√√√❌可长时间连续稳定采样√❌❌❌❌❌√生物安全性设计√❌❌√√√❌环境适应性好√√❌√❌√√结构简单,使用方便,采样载体易于保存√√❌√❌√√综合对含有新冠病毒气溶胶的采样需求,狭缝式撞击式采样原理的采样器具有最好的适应性。 本节相关技术原理图片部分来自文献《Methods for Sampling of Airborne Viruses》,MICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY REVIEWS, Sept. 2008, p. 413–444  05 BC500生物气溶胶采样器 BC500生物气溶胶采样器是基于狭缝式撞击式采样原理进行设计开发的一款高效、便携、全天候的大流量生物气溶胶采样器。该设备配备生物性气溶胶采样载体及洗脱液,可以满足以上对生物气溶胶颗粒采样的多方面要求,适用于如细菌、病毒、真菌、芽孢等生物气溶胶颗粒的富集采样。该设备可以单独使用,也可与生物气溶胶报警器联合使用,实现监控、报警、采样一体化操作,满足多种生物气溶胶采样的要求。其特点包括: l参考最新国标设计:《GB/T 39990-2021 颗粒 生物气溶胶采样器 技术条件》;l设备联动采样:可以和生物气溶胶报警器联用,在生物气溶胶报警器报警同时,触发启动生物气溶胶采样器自动实施;l采样效率高:对于小粒径气溶胶颗粒采样效率高;l环境适应性好:采样性能不受环境温湿度变化影响;l生物安全性高:采集后可保持密封状态,设备整体便于洗消;l人机工程设计:生物气溶胶采样载体便于安装,设备可单手携带、一键操作、移动采样;l运输方便:标配携行箱,适应铁路、水运、公路、空运等运输方式。 

应用实例

2022.06.20

华泰诺安获评专精特新“小巨人”企业——专注并深耕于智能传感器及设备研发

近日,北京市经济和信息化局公示了2021年度第二批北京市专精特新“小巨人”企业名单。华泰诺安凭借其在创新引领、行业影响力、突破关键核心技术、高质量发展等方面的突出成绩,入选北京市专精特新“小巨人”企业名单。2021年,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》提出,提升产业链供应链现代化水平,推动中小企业提升专业化优势,培育专精特新“小巨人”企业和制造业单项冠军企业。《“十四五”促进中小企业发展规划》进一步明确,加快培育主营业务突出、竞争能力强、成长性好、专注于细分市场、具有较强创新能力的专精特新“小巨人”企业,并推动向制造业单项冠军企业发展。专精特新“小巨人”企业是“专精特新”中小企业中的佼佼者,为专注于细分市场、创新能力强、市场占有率高、掌握关键核心技术、质量效益优的企业,集中于新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、生物医药等中高端产业,是提升产业链、供应链稳定性和竞争力的关键环节。专精特新已经成为中小企业高质量发展的鲜明的政策导向。 华泰诺安——十年磨剑,砥砺前行 华泰诺安是集研发、生产与销售为一体的国家高新技术企业,为客户提供便捷、快速、准确的物质探测、检测、监测的技术及服务是我们的使命。通过具有创新的自主研发,公司的发展以智能传感器技术为核心,在光学、材料科学与工程、人工智能算法及应用、数据处理、机电系统集成等方面拥有大量自主知识产权。公司的业务范围涵盖国土安全、环保、消防、交通运输、海关诸多领域,业绩持续稳定健康发展。公司拥有多年市场销售经验。自成立以来,公司销售额逐年稳定增长,为公司成长提供了动力保障。未来在加强与国内外优秀企业互利共赢的基础上,公司将致力于为石油、石化、化工、医疗、健康、制药等更多领域做出更大的贡献。 高度重视产学研,积极参与国家重大科技项目公司拥有能够承担高水平技术研发、实验与生产的设施条件,并与众多科研院所及高等学校有着广泛的合作。承担或参与了科技部、市科委等各级科研项目和课题10余项,其中国家重点研发计划课题3项,北京市重大专项3项,完成重大成果转化3项。公司已取得“ISO质量管理体系认证”、“高新技术企业”、“北京市研发机构”、“北京市专精特新中小企业”等资质。 不断提升创新能力和专业化水平公司在荧光纳米气体检测、离子迁移谱、拉曼光谱、红外光谱、生物气溶胶类检测等领域中,已成功研发产品近40款,申请技术专利323项,在数据分析、算法处理、仪器设计等方面具有独到技术。产品获得了工信部成果登记1项、北京市新技术新产品认证5项。 深耕智能传感器及装备市场,掌握核心技术手持式化学物质识别仪,先进的光路设计和智能算法,有效提升手持式拉曼光谱仪的性能指标。  痕量爆炸物探测器,利用荧光传感方法测量爆炸物,增强爆炸物探测器的灵敏度。   生物气溶胶报警器,利用LIF技术,并设计研发了集报警、采样、分析、消杀等功能于一体的生物气溶胶监测系统。  多功能智能化有毒有害因子监测系统,多传感器融合技术与信息技术结合的应用。 面向客户,服务社会公司一直致力于为客户提供最先进的检测产品,可为反恐、应急、环保、海关、安保等提供检测、监测及防护的整体解决方案;参与了2015年天津8.12爆炸事故现场危险化学品的标记工作,2017年“一带一路”、“金砖峰会”、“十九大”,2018年“进博会”,2019年博鳌亚洲论坛、世园会、国庆70周年,2021年建党100周年,2022年央视春晚、北京冬奥会等安保工作,为多项国家级重要活动提供了反恐、安检装备和技术支持,确保各大活动顺利圆满举行,社会经济效益显著。 着眼未来科技,加强前沿技术的研发、成果转化和产业化未来,公司将一如既往地依托政府产业群发展契机,立足于高精尖产业布局的中间环节,有力拉动上游半导体、新材料、高端元器件的产业的发展,推动高端元器件产业和高精尖专用仪器装备制造产业的发展。

企业动态

2022.02.23

激光诱导荧光法在生物气溶胶监测中的应用

2019年至今,新冠肺炎疫情席卷全球。目前学术界已经形成了基本共识,新冠病毒能够通过飞沫与气溶胶传播,这引起了人们极大的担忧与关注。那么到底什么是气溶胶呢?如何监测气溶胶呢? 1 什么是生物气溶胶气溶胶气溶胶是指固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系,液体物质的气溶胶通常称为雾,固体物质的气溶胶通常称为烟。气溶胶颗粒能较长时间悬浮于空气中,例如大众所熟知的PM2.5,是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的细颗粒物,这些气溶胶颗粒具有表面积大,活性强,大气中的停留时间长,易附带微生物、重金属等有害物质等特点。生物气溶胶含有生物性粒子的气溶胶称为生物气溶胶,生物性粒子主要包括细菌、真菌、病毒以及致敏花粉、霉菌孢子、蕨类孢子和寄生虫卵等。生物气溶胶具有明确的传染性与致敏性,同时结合气溶胶颗粒的长浮空时间与易吸入性,会导致“病从鼻入”,对于人体健康有很大影响。在与传染病的不懈斗争中,多种传染性疾病被证明可通过气溶胶的形式传播,尽管生物气溶胶在总气溶胶颗粒中的比例较低,但是生物气溶胶进入呼吸系统深处仍会带来一系列的不适与病症,导致咳嗽、哮喘、支气管炎等病症的发生。例如,肺型炭疽可通过吸入炭疽芽孢所致,肺结核病症可通过吸入结核杆菌所致,新冠肺炎病症可由吸入含有新冠病毒的气溶胶和飞沫致病。2 生物气溶胶如何发现传统的监测手段鉴于自然界气溶胶的来源与组成非常复杂,不同成分对于人的健康影响程度不同,其中生物气溶胶占总气溶胶浓度一般小于1%,但是其危害大,所以需要对其进行监测。但是不同于总气溶胶浓度便于实时监测,目前对于生物气溶胶的浓度的实时监测由于其浓度低、干扰多、实时动态变化值跨度大等原因,仍面临不少困难。因此,传统的监测手段仍需要较长时间的采集与培养。当前主要监测手段包含通过富集采样后进行培养的菌落单位计数法(其所用到设备为安德森采样器,是浮游菌检测的金标方法,但培养时间约为48小时,时效性较差),特异性抗体抗原荧光检测法和酶链式反应(PCR)法(用于筛查特定种类的生物颗粒,需要在实验室进行数小时的前处理和反应)。经过新冠疫情,政府、社会、普通民众都对生物气溶胶的检测监测意识不断提高,常见方法尚不能满足现场生物气溶胶的快速实时监测与检测需求。激光诱导荧光法激光诱导荧光法首先应用在军事领域,可以实时监测目标环境中的生物气溶胶。该方法能提供一种近乎实时的区分生物与非生物气溶胶的方法,这种方法避免了需要对样本着色和培养的弊端,具有更好的实时性和实用性。其检测原理如图1所示。当生物气溶胶颗粒经过紫外/紫光激光照射时,除了发生与激光波长相同的米散射,还会产生生物颗粒的特异荧光信号,因此通过光电检测器件统计发射荧光的脉冲数量,即可计算出生物气溶胶颗粒的浓度。 图1 激光诱导荧光法检测生物气溶胶的原理图实时监测设备北京华泰诺安探测技术有限公司自主研发的生物气溶胶报警器BM3001(图2)采用了激光诱导荧光法技术原理,适用于多种室内外环境空气中的生物气溶胶粒子监测和报警。该设备集成多项智能传感器技术和深度学习算法,并依据国家相关标准判断室内空气生物污染风险,可以连续和实时地监测空气中生物气溶胶的浓度变化,并对浓度达到报警阈值的生物气溶胶进行报警,从而指导室内空气净化和消杀设备的开启和关闭。它可以单独使用,也可以与生物气溶胶采样器联合使用,实现采样、监测、报警一体化操作。 图2  BM3001生物气溶胶报警器 3 生物气溶胶监测效果实验验证为验证激光诱导荧光法在日常环境中对生物气溶胶监测的适用性,实验对比了在同一时间地点使用安德森采样的菌落单位计数法与使用BM3001激光诱导荧光法的监测结果。为验证室内人员数量及人员活动对生物气溶胶浓度的影响,实验选择了工作时段的室内办公室环境。菌落单位计数法:对室内办公室环境空气中的浮游菌进行了89次采样,每次采样时长10分钟,经过2天的培养与统计计算,培养法所得的空气中浮游菌浓度随时间的分布如图3上图所示。激光诱导荧光法:利用BM3001对环境空气进行实时监测,监测结果如图3下图所示。菌落单位计数法实验结果表明在9:00(对应上班高峰)、12:00(对应午餐高峰)、17:00(对应下班高峰)时菌落浓度较高,这一现象说明了人员较为集中、活动较多的时段菌落浓度高。激光诱导荧光法监测的数据也在这些时间点产生了明显的生物气溶胶数量上升,并且相对于安德森采样产生了时间分辨率更高的数据,对于瞬时出现的浓度波动可以快速响应,因此可以对环境中生物气溶胶进行精确测定及进一步的趋势判断。 图3 培养法所得浮游菌浓度和生物气溶胶颗粒数在时间的分布图为了进一步验证生物气溶胶报警器对于生物气溶胶的监测能力,其生物气溶胶的粒径分布的统计结果也被进一步分析。安德森采样对应的浮游菌粒径的分布(图4)和生物气溶胶报警器测得的环境空气中总生物气溶胶的粒径分布(图5)一致,可以观察到在空气中占多数的生物气溶胶的粒径约为1-3μm,这也符合常见单个细菌的尺寸大小。 图4 安德森采样对应的浮游菌粒径的分布  图5 生物气溶胶报警器所测得的总生物气溶胶的粒径分布实验结论通过以上实验研究可以看出,使用激光诱导荧光原理发展的实时生物气溶胶报警设备可对环境中的生物气溶胶浓度进行实时监测,且监测到的生物气溶胶粒子浓度与采用安德森采样器采集后培养所得的结果有强相关性,可以高精度高频率地监测环境中生物气溶胶的粒径信息和浓度变化。因此,基于该技术的生物气溶胶实时探测设备可被用于监测环境中生物颗粒数浓度变化。 4 生物气溶胶监测的场景及作用针对于人员密集场所(公共交通站厅、公共交通工具内、医院、办公室、大型集会等场所)及高级别保障区域,生物气溶胶的监测对于防范可能的大规模传播以及病症溯源能起到重要的作用。有了对环境中生物气溶胶浓度的实时监测,便可为动态人员限流调控提供依据,也可以联动空间环境净化设备、空间除菌设备及空间消杀系统的开启和关闭,实现对疫情的高效、科学、智能化防控。 

应用实例

2022.01.19

便携拉曼查获越南女游客象牙制品

    2019年2月11日,昆明海关所属河口海关在河口口岸利用手持拉曼光谱仪查获一起象牙制品入境案。    当日下午4点左右,三名越南籍女性游客完成移民局验证检查步入海关作业监管区域,其中一名女性游客随身佩戴的手串引起了现场值班关员的关注。通过技术初步鉴定,结果显示为象牙。关员随后发现其佩戴的耳环和被衣服遮盖的项链疑似为象牙制品。经现场清点项链45克,手串27.6克,耳环7.7克,共80.3克。目前,该案在进一步调查中。           近年来,华泰诺安公司提供的手持式拉曼光谱仪产品在国防、公安、反恐、海关查验领域得到广泛应用,并作出过突出贡献。采用MicroCam®专利拉曼光谱技术的CR2000产品,可以检测化学战剂、爆炸物及易制爆、易制毒、易燃易爆化学品、危险化学品、珠宝玉石、药品及农药、日常化学品等,标准拉曼谱图库约8000种。随着海关缉私、货物查验的需求增加,相信便携式、手持式拉曼光谱检测技术将得到更为广阔的应用。

厂商

2019.02.24

华泰诺安亮相海关展

潜心磨砺,华泰诺安携拉曼新科技亮相上海2018年8月15日,2018中国智慧海关与口岸建设展览会(2018 SCE CHINA)在上海新国际博览中心盛大开幕。作为全力参与海关监管设备设计制造、信息化系统建设的高科技企业,北京华泰诺安探测技术有限公司(以下简称华泰诺安公司)紧随中国海关总署对全国海关系统“大数据、进系统、全透明、可监控”的建设思路,展示了成熟完善的核生化爆毒检测监测解决方案,带来了令人耳目一新的拉曼光谱检测“黑科技”及手持式拉曼光谱仪云服务平台。海关总署领导仔细听取产品介绍手持式拉曼光谱仪是一把威力巨大的检测利器,华泰诺安公司基于多年研发、制造拉曼光学系统的经验,在拉曼检测技术方面深度创新,在手持式拉曼光谱仪的基础上开发了多款功能强大的检测系统,如显微拉曼系统及穿透拉曼系统。这些系统可配合手持式拉曼光谱仪主机使用,检测效果堪比传统的实验室(台式)设备,同时兼具轻巧灵活,便于携带、可现场取得检测结果等优点,大大提高了手持设备的可检测范围和检测效率。目前国际上有类似功能的产品屈指可数,华泰诺安公司通过技术创新,实现了让顾客选择更加经济灵活的检测系统,最大程度增强手持拉曼设备检测能力的目标,做到了世界首创。核生化有害因子监测系统客户现场咨询华泰诺安产品客户现场咨询华泰诺安产品    随着云计算与高速无线通信技术的快速发展,便携式检测终端迎来了网络化、智能化的发展方向。华泰诺安公司自主研发的手持式拉曼光谱仪云服务平台—华泰威视®数据管理平台,结合多年手持式拉曼光谱仪设计制造经验,能为国内各海关提供专属监管物项识别仪管理系统,助力智慧海关的建设,实现设备数字化管理、业务全透明上报、云端智能识别等关键监管功能。基于对客户信息安全的高度重视与负责,当前部署的系统已通过公安部门信息系统安全等级保护三级认证备案,获得了国家对非银行机构民用数据系统的最高安全保护等级认证。华泰威视®数据管理平台华泰诺安公司通过多年的潜心磨砺,实现了顶级小型化拉曼设备及增强系统设计制造技术、人工智能云计算技术与物联网网络技术的完美跨界融合,是公司高科技研发力量的充分体现,也是业界领先技术的最佳证明。

厂商

2018.08.15

华泰诺安携便携拉曼参加城市安全发展高端对话暨应急产业交流会

2018年6月26日上午,以“感知控险 智创安全”为主题的无锡城市安全发展高端对话暨应急产业交流会在梁溪区日航饭店隆重拉开帷幕。本次大会由无锡市梁溪区人民政府、无锡市政府安全生产委员会办公室主办,并获得工信部全国应急产业联盟、上海航天技术研究院、中科院物联网研究发展中心等单位积极支持。国家应急管理部领导、无锡市区两级领导、高校及科研院所城市安全相关领域专家、全国应急产业联盟及相关行业领域重点单位领导、相关政府安委会成员单位负责人、重点企业负责人、新闻媒体记者约200人出席大会。 无锡城市安全发展高端对话现场  梁溪区人民政府区长秦咏薪致辞本次交流大会从2018年6月25日延续到27日,为期三天。为强化城市运行安全保障,积极贯彻落实国务院《关于推进城市安全发展的意见》文件要求,大会邀请包括华泰诺安在内的全国城市安全领域多位主流企业的权威专家,交流探讨依托无锡成熟的物联网产业基础,加快实现感知全覆盖,提高防控风险能力,推动城市安全管理的系统化、智能化发展,为建设国内首批安全发展示范城市奠定基础,营造城市安全发展“共建共创、共治共享”的良好格局。市政府安委会常务副主任、市安监局局长周爱明致辞上午9:00,活动正式拉开序幕,梁溪区人民政府区长秦咏薪和市政府安委会常务副主任、市安监局局长周爱明先后致辞。8位嘉宾共同启动“2018无锡城市安全发展高端对话暨应急产业交流会”仪式,共商发展大计、共绘安全蓝图。 8位嘉宾共同启动“2018无锡城市安全发展高端对话暨应急产业交流会”仪式 会议第二阶段,先后由国家应急管理部办公厅樊劭作《打造城市安全的亮丽名片》的演讲,深入解读《关于推进城市安全发展的意见》文件;上海航天技术研究院科技委常委、卫星总设计师陈筠力作题为《雷达卫星在城市公共安全监测中的应用》的专题报告;同济大学教授戴慎志作题为《我国大城市安全防灾规划趋势》的发言;工信部全国应急产业联盟执行副秘书长宋烜懿概述我国应急产业发展;高分辨率对地观测系统上海数据应用中心总工程师赖健畅谈高分遥感卫星数据在城市环境安全中的应用;中科院物联网研究发展中心智能安防研发中心主任王江阐释基于物联网技术的立体化城市安全保障体系。北京华泰诺安探测技术有限公司鲁豪东以《物质探测与感知》为题,在介绍国际与国内应急产业发展形势的基础上,分享了公司在天津812爆炸事件应急处置方面的一些作法,分析了当前经济发展与民生福祉对城市公共安全的新需求,并结合企业研发能力介绍了新一代智能传感器技术的国产化突破。华泰诺安作为工信部公布的首批应急产业重点联系企业,凭借雄厚的仪器研发实力,也将在应急企业、行业、产业的结合发展方面取得更多突破。 北京华泰诺安探测技术有限公司代表鲁豪东做报告 大会期间,主办方还组织了会议专家、国内外相关行业代表及安监、经信、科技、环保、人才等部门的负责同志参与城市安全发展新技术运用研讨暨产业对接会,意在吸引集聚相关产业项目和人才,交流研讨成功经验和先进技术,进一步加强城市安全发展研究,加强安全风险管控,全力推动城市安全发展和应急产业发展。北京华泰诺安、上海机电研究所、中科融通物联科技等单位参加了展示。华泰诺安的便携拉曼光谱仪等产品,凭借其快速准确的物质识别优势,为城市安全提供了一种物质鉴别方法,可对传统的X光机等基于图像感知的方法进行有效补充,引起了现场专家的关注。无锡安监局领导在交流会外场观看华泰诺安产品展示

厂商

2018.06.28

北京华泰诺安技术有限公司

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