生物剤用ラピッドエージェントエアロゾル検出器

密閉されているか開いているかを問わず、あらゆる空間は有害な空中浮遊生物剤の拡散に対して脆弱である可能性があります。静かでほとんど見えないこれらのバイオエージェントは、その影響を軽減するための措置を講じる前に、生物を病気にしたり殺したりする可能性があります。群衆が集まる場所は、テロリストによって設計された生物兵器ストライキの主要な標的ですが、野原や森林の広がりは、空中生物攻撃によって犠牲になる可能性があります。

研究者は、Rapid Agent Aerosol Detector（RAAD）を開発しました。これは、高感度で信頼性の高いトリガーです。

生物兵器エージェントに対する米軍の早期警報システム。トリガーは、ある場所の周囲の空気を継続的に監視することで、脅威となる可能性のあるエアロゾル化された粒子の存在を検出するため、重要なメカニズムです。トリガーは、検出システムに合図して粒子標本を収集し、粒子を潜在的に危険なバイオエージェントとして識別するプロセスを開始します。

RAADは、多段階のプロセスを通じて生物兵器の存在を判断します。最初に、エアロゾルは、高速回転を使用して小さな粒子を選別するエアロゾルサイクロンと、粒子を凝縮した（つまり、濃縮された）ボリュームまたはビームに集束させる空力レンズの組み合わせによって検出器に引き込まれます。エアロゾルの。次に、近赤外線（NIR）レーザーダイオードは、個々のエアロゾル粒子の存在、サイズ、および軌道を検出する構造化されたトリガービームを作成します。粒子が気道に悪影響を与えるほど大きい場合（約1〜10マイクロメートル）、266ナノメートルの紫外線（UV）レーザーが活性化されて粒子を照射し、マルチバンドレーザー誘起蛍光が収集されます。

検出プロセスは、「スペクトルトリガー」と呼ばれる組み込みロジックの決定として続行され、NIR光およびUV蛍光データからの散乱を使用して、粒子の組成が脅威のようなバイオエージェントの組成に対応するように見えるかどうかを予測します。粒子が脅威のように見える場合は、火花誘起破壊分光法を使用して粒子を気化し、原子発光を収集して粒子の元素含有量を特徴付けることができます。

火花誘起破壊分光法は、最後の測定段階です。この分光システムは、粒子の元素含有量を測定し、その測定には、高温プラズマの生成、エアロゾル粒子の気化、およびエアロゾルの熱励起状態からの原子放出の測定が含まれます。測定ステージは、対象の各粒子で7つの測定を提供する階層型システムに統合されています。毎秒測定プロセスに入る数百の粒子のうち、粒子の小さなサブセットが3つの段階すべてで測定するためにダウンセレクションされます。 RAADアルゴリズムは、データストリームを検索して、粒子セットの時間的およびスペクトル特性の変化を探します。十分な数の脅威のような粒子が見つかった場合、RAADは生物学的エアロゾルの脅威が存在することを警告します。

検出の信頼性を向上させるために、RAADチームは、カーボンフィルター、HEPAフィルター、除湿の被覆空気を使用し、光学部品の周囲の空気（外部ガスを押し出す圧縮空気）をパージすることを選択しました。このアプローチにより、外気からの汚染物質がRAADの光学面に付着して、感度の低下や誤警報が発生する可能性がなくなります。