专利名称：检测微型系统的开发的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测室内环境中的真菌污染的装置及其用途，以及实施这种装置检测室内环境中的真菌污染的方法。
背景技术：
在工业化国家，人们有超过90 %的时间在封闭空间中度过，在封闭空间中暴露于众多的物理、化学和生物污染物。由于觉察到这些复合污染潜在地导致健康风险，政府当局在国家环境准则(Grenelle2environmental code)中引入了室内环境中的空气质量的监测法则。该法则包括用于在容纳脆弱人群(儿童、老人等)的设施和公共场所(学校、公共交通工具、博物馆等)中测量和提供信息的系统的实施方式。因此，世界卫生组织(WHO)在其2009年发表的报告“WHO室内空气质量指南:潮湿和霉菌”中指出:霉菌能够引发过敏、感染、中毒或刺激。这些微生物除了能影响健康以外，还可以作用于建筑物的实际结构，对建筑物的结构和装饰特征产生永久性的破坏,这也是文物保护专家普遍担忧的现象。在工业化国家的许多住所都观察到了潮湿和/或霉菌问题，这一现象加剧了这些微生物的问题。因此，基于问卷或视觉观察的研究显示了非常高比例的住所存在污染。欧洲的研究因此报道具有可见霉菌的住所比例可达到25% (Brunekreef, 1992 ；Pirhonen,1996)。在北美洲进行的研究显示污染率在14%到38%之间(Dales，1991)。而当考虑了在墙壁中检测到高度潮湿的住所时，这一比例达到80% (Miller, 1988 ；Koskinen, 1999)。在法国，政府当局资助了一个由建筑物科学和技术中心(Centre Scientifiqueet Technique du Batiment (CSTB))管理的室内空气质量观测所(Observatoire de IaQualitede l’Air Interieur (OQAI)) 由OQAI实施的国家房屋运动的结果在2007年底公布，构成了法国住所的空气质量的首份报告。这次测量活动特别显示出住所的霉菌污染涉及到数值是37%-42%的很大比例的法国家庭，其中2% (即超过610000处住所)具有超过Im2的被污染的表面积(Moularat, 2008)。在这些环境中的各种生物污染物之中，小型真菌(霉菌)是世界范围内众多团队(北美洲、北欧国家、比利时、意大利、澳大利亚、法国等)的研究焦点。室内环境是指建筑物内部没有持续空气流通的受限空间。在住所、博物馆、教堂、洞穴、古迹、行政办公建筑、学校和医院中能找到室内环境的示例。室内环境中霉菌的存在并不是对健康没有影响的。事实上，大量的研究已经证明:有霉菌建筑中的居住者会出现一些症状；并且同样，霉菌对它们聚集生长处的材料和结构有降解作用。事实上，真菌产生的酶和/或酸还能使它们的基片退化。从它们生长的最初开始，真菌便释放出挥发性分子(挥发性有机化合物，V0C)，这些挥发性分子或者是真菌的代谢产物，或者是由真菌产生的酶或酸降解它们的生长附着材料而产生。VOC通过壁扩散，并且在隐藏性污染的情况下，在空气本身中能检测到V0C。但是，室内环境中存在的VOC还可以来自其它来源，例如建筑材料、家庭用品或者人类活动。与室内环境中存在的所有VOC相比， 起源于真菌的VOC浓度特别是在早期污染阶段中是相对较低的。在这样的背景下，本申请人用超过十年时间开展了多种研究活动，特别是在控制霉菌在基层上的生长和其生长的早期检测方面。按照传统惯例，环境的真菌污染的检测是通过视觉检查，或者通过培养存在于空气中、表面上或灰尘中的微生物。因此，这些通常的方法基本不可能检测到隐藏污染(例如在隔离物背后、在建筑结构中或者通风系统中的生长)或者还没有明显生长迹象的新近污染。以早期检测真菌生长为目的，本申请人的工作是基于:真菌生长最初几小时会释放出特异性的微生物挥发性有机化合物(MVOC)，MVOC会扩散到环境中，并且构成一种生化印记。检测这种生化印记是真菌活性的预兆。因此，为了检测所有的污染情况，在专利申请FR2913501中，本申请人开发了一种基于识别包含这种印记的化学示踪剂的技术，并且该技术使污染指数的计算能够得到发展。专利申请FR2913501提出一种基于对存在于环境空气中的VOC的分析而通过确定真菌污染指数检测室内环境中的真菌污染的方法。该方法即便在隐藏污染的情况下也能够在生长早期检测真菌生长，但是采用传统分析方法，如气相色谱法与质谱仪的结合。这些方法要求样品的采集与实验室相关联，在实验室中，样品将经受浓缩、分离和分析等漫长的步骤。这些用于检测室内环境中的真菌污染的步骤需要合格的技术人员的介入，并且是相当耗时且高成本的。因此，这些分析技术无法实现快速和连续测定。因此，目前可用的解决方案无法满足对真菌污染的早期检测和连续监测的需求。专利申请号1059636的专利申请描述了根据本发明所述的微型系统的主要原理。
本申请人公司组织开发了用于检测室内环境中的真菌污染的装置，该装置使能用较短测定时间对环境空气进行快速的现场分析，并且因此能连续检测污染。本发明所述装置的另一个优势是其能够在不需要专业技术人员的介入的情况下被使用。
发明内容
因此，本发明涉及用于检测室内环境中的真菌污染的装置，其包括:预浓缩模块；包含色谱微柱的分离模块；和包含传感器阵列的检测模块。因此，本申请人开发出适用于现场测定的化学微型传感器的自含式系统。该系统将实验室分析集成到被开发的所述系统中，由缺少实验室分析阶段产生了时间效益，除此之外，该装置能实现连续监测公众聚集环境，如博物馆、学校、医院等。特别地，预浓缩模块位于本装置的其它模块的上游。当色谱柱的分辨率过低，或者由于靶分子的低浓度而限制所使用的检测器的灵敏度时，色谱系统的使用需要使用预浓缩器。预浓缩基于积聚的原理。当使用预浓缩器时，待分析的流——特别如气体——通过预浓缩模块，并且靶分子在样品收集阶段期间积聚在吸附材料上。当然，吸附材料的选择取决于所寻求的靶分子，以便靶分子可以被捕集在所述材料上，然后被解吸(例如热解吸)，并且注入色谱柱，以便进行分离和随后分析。这样，释放的靶分子在柱出口能形成具有更高浓度的靶分子的脱附峰。因此，这种预浓缩模块增加了柱分离的效益，而高浓度峰增加了分析的灵敏度。在本申请的解释中，术语“预浓缩模块”和“浓缩模块”必须被认为是同义。优选地，浓缩模块包含预浓缩微结构。这类微结构能使生产出的装置更小，优选为便携和易于操控。另外，这类微结构不仅允许在解吸期间的更低的能耗，而且由更低的热质和更小的死体积带来了更好的加热效率。室内环境中霉菌的存在与否不能由检测单一的真菌VOC来推断。因此，本发明人设计了一种装置，其使用的检测真菌污染的原理是基于检测某些靶VOC。本发明的所述装置由此可以特别地检测能够由真菌污染的发展导致的靶VOC的阵列的存在。所述靶VOC特别地包括:(I)与真菌种类及其基片无关地发射V0C，以及该VOC仅由真菌种类发射，例如
1-辛烯-3-醇、I，3-辛二烯和甲基-2-乙基己酸酯；(2)与真菌种类及所述基片无关地发射、但也可以具有其它生物学起源的V0C，例如2-甲基呋喃、3-甲基呋喃、3-甲基-1- 丁醇、2-甲基-1- 丁醇和α -菔烯；(3)根据真菌种类和/或所述基片发射的V0C，例如2-庚烯、二甲基硫、4-庚酮、
2(5Η)-呋喃酮、3-庚醇和茴香醚(甲氧基苯)。靶VOC还可以包括不属于上述类别(I)、⑵或(3)，但是在真菌污染的存在的评估中涉及到的V0C，例如2-乙基己醇。特别地，根据本发明所述装置的预浓缩模块能使环境空气中存在的靶VOC的浓度高至检测模块可检测的 浓度。可以通过本领域技术人员已知的任何方法得到VOC浓度，特别是积聚在吸附材料上的VOC浓度。因此，预浓缩模块有利地包含吸附材料，其能够积聚靶VOCo吸附材料的结构通常具有使其比表面积(specific surface)能被优化的形状。优选地，吸附材料具有粒子的形式，该粒子通常具有50-200 μ m的尺寸，20-50m2/g的比表面积，
l-5cm3/g的孔隙率，以及50-500nm的平均孔尺寸。吸附材料优选地选自活性炭、硅胶、沸石和多孔合成树脂，例如以商标Tenax 、Carbograph 或者Chromosorb⑧销售的这些材料。预浓缩模块还有利地包含加热系统，该加热系统能使吸附在所述吸附材料上的VOC解吸。特别地，模块连续地位于前一个的下游。根据第一方面，根据本发明所述的装置包括流生成装置，优选为位于检测模块上游的泵和至少一个第一电磁阀，该流生成装置使能向着检测模块引导包含靶分子的流，或者当所述流不包含靶分子时，该流生成装置引导由使能清洁检测模块的第一过滤装置滤过的流。有利地，相同的流在包含靶分子时被引导入检测模块，或者当不包含靶分子时被向着第一过滤装置引导。靶分子，特别是靶VOC的存在与否的判断优选地根据模块中分离所述靶分子的保留时间来执行。这些保留时间可以按照测定标准进行估算。有利地，所述第一电磁阀放置在分离模块和检测模块之间。根据另一方面，所述装置也包括位于分离模块上游的至少一个第二电磁阀，当所述流包含靶分子或当所述流通过过滤装置滤过时，第二电磁阀使所述流能被引导向分离模块；或者当所述流不包含靶分子时，第二电磁阀使所述流能被引导向外部。有利地，所述第二电磁阀放置在浓缩模块和分离模块之间。这样，在靶分子保留期间，例如靶分子在浓缩模块中时，分离模块未群集有样品采集的其它分子。而且，被过滤的流可以连续通过浓缩模块和分离模块。优选地，该装置也包括位于浓缩模块的上游的至少一个第三电磁阀，该第三电磁阀能使样品收集流引导向浓缩模块，或者引导由过滤装置过滤的流，使至少所述浓缩模块被清洁。被过滤的流在分析过程中起载体气体(vector gas)作用。这样，在样品采集阶段之外，装置可由被过滤的流清洁。优选地，提供相同的过滤装置以生成用来清洁浓缩模块和分离模块的被过滤的空气流。根据有利的方面，第一和/或第二过滤装置包括吸附聚合物。特别地，第一和/或第二过滤装置的吸附聚合物能够吸附挥发性或半挥发性分子。因而，通过这种过滤装置能降低靶分子分析中的背景噪声并且清洁不同的模块。例如，这样的吸附材料包括基于2，6-苯并呋喃的多孔聚合树脂。也可使用包含活性炭的过滤装置。有利地，浓缩和/或分离模块包括能够吸附或吸收与相应的解吸装置相关联的所述靶分子的材料。优选地，能够吸附或吸收所述靶分子的材料是吸附聚合物，如2，6- 二亚苯基，优选地，在浓缩模块的情况下是聚合物颗粒，而在分离模块的情况下是聚二甲基硅氧烷(PDMS)凝胶，并且所述解吸装置包括在所述浓缩和/或分离模块上提供的加热电阻器。根据另一个感兴趣的方面，装置还包括控制卡，其使能控制，优选地自动控制下述装置中的至少一个:所述电磁阀，洗脱装置并且特别是加热电阻器，以及流生成装置，特别是至少一个泵。优选地，控制 卡连接到检测模块以便从其接收数据。系统的检测和控制模块的信号处理卡也可以是分离的。有利地，控制卡和检测模块被配置以测量包含靶分子的流和被过滤的流之间的电阻率的差异。特别是，检测模块包含所谓的“惠斯通电桥”组件，该组件与放大组件相关联。本发明还涉及用于如上所述的检测装置的控制卡，该控制卡配置成控制，优选地自动控制所述电磁阀，以便完成至少以下之一:引导包含靶分子的流朝向检测模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导以使能清洁检测模块的第一过滤装置过滤的流；当所述流包含靶分子或当所述流通过第二过滤装置被过滤时，引导所述流朝向分离模块；或者当所述流不包含靶分子时，引导所述流朝向外部；或者将样品收集流引导向浓缩模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导由使能清洁浓缩模块的第三过滤装置过滤的流。优选地，控制卡配置成同样控制，优选地自动控制流生成装置，特别地是至少一个栗。有利地，控制卡配置成同样控制，优选地自动控制洗脱装置，特别地是加热电阻器，以便使靶分子解吸。本发明还涉及使用检测装置检测室内环境中的真菌污染的方法。所述检测装置包括:预浓缩模块；
分离模块，其包括位于预浓缩模块下游的色谱微柱；以及检测模块，其包括位于分离模块下游的传感器阵列；流生成装置，优选为至少一个泵，所述方法包括以下步骤:浓缩，其中靶分子保留在预浓缩模块中，优选地保留一定的浓缩时间；传感器清洁，其中被过滤的流通过预浓缩模块、分离模块或检测模块中的至少一个；分析，其中靶分子进入检测模块，优选地进入一定的分析时间。更一般地，本发明涉及使用一种检测装置检测室内环境中的真菌污染的方法，所述检测装置包括:预浓缩模块；分离模块，其包括位于预浓缩模块下游的色谱微柱；以及检测模块，其包括位于分离模块下游的传感器阵列；流生成装置，其优选为是至少一个泵，所述方法包括以下步骤中的至少一个:
传感器清洁，其中被过滤的流通过预浓缩模块、分离模块和检测模块中的至少一个。根据有利的方面，所述方法在所述浓缩和分析步骤之前和/或之后包括至少一个禁用步骤(12，13，10)，其中至少所述流生成装置被禁用，所述方法的步骤优选为连续执行，以便检测室内环境中的真菌污染。优选地，检测方法包括以下步骤:控制，优选地自动控制至少一个电磁阀，以便执行以下操作中的至少一个:引导包含靶分子的流朝向检测模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导由能清洁检测模块的第一过滤装置过滤的流；当所述流包含靶分子或当所述流通过第二过滤装置被过滤时，将流引导向分离模块；或者当所述流不包含靶分子时，将所述流引导向外部；或者引导样品收集流朝向浓缩模块，或者当所述流不包含靶分子时，引导由使能清洁浓缩模块的第三过滤装置过滤的流。优选地，所述检测方法也包含以下步骤:控制，优选地自动控制流生成装置，特别地是至少一个泵，以便实现所述流引导。有利地，所述检测方法还包含以下步骤:控制，优选地自动控制洗脱装置，特别地是加热电阻器，以便使靶分子解吸。本发明还涉及计算机程序，其可加载在控制单元的存储器中，该计算机程序包含软件代码部分，当该软件代码部分由控制单元执行时，该软件代码部分用于根据本发明执行检测处理。因此，如上所述的控制卡可以例如包含这种计算机程序。介电层的“接合”是指，例如S.Mir，Chariot的书中(Chariot，2002)描述的可得到封闭空腔的“接合”技术之一。特别地，平板之间的“接合”(“水焊接(water bonding)”)是能够把硅或不同材料(如玻璃)的基片焊接到一起从而得到能够形成封闭空腔的3D结构的技术。为本领域技术人员公知的两种技术是例如阳极焊接和熔焊。
根据一个有利的方面，根据本发明所述的装置包含聚合物传感器。事实上，化学传感器被用于有机污染物的连续测定。但是，这种传感器对于检测在真菌生长中发射的VOC的浓度水平不够灵敏，或者对区分这些真菌VOC和其它来源(如建筑或装饰材料)的VOC的选择性不足。检测模块优选地包含导电聚合物，该导电聚合物选自包含以下物质的组:PED0T-PSS、二溴二芴、掺杂辛烷磺酸盐的聚吡咯、掺杂高氯酸锂或其它任何聚吡咯衍生物的聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺。可替换地，在本发明所述装置中，预浓缩模块包含微型预浓缩器。这种微型预浓缩器有利地具有0.1-1cm3的有效体积，优选地是0.1-0.5cm3，更优选地是0.1-0.3cm3。微型预浓缩器由基片板组成，例如硅板，在所述基片板的表面上蚀刻有凹槽，吸附材料位于凹槽中。第二板由与基片板相同或者不同(例如玻璃板)的材料制成，该第二板接合到包含凹槽的蚀刻的基片板的表面并且包含微型预浓缩器。基片板具有例如2-20cm2的表面。所述凹槽有利地具有3-10cm的长度，100-1000 μ m的宽度，100-500 μ m的深度，以及0.01-0.5mm2的横截面。凹槽的横截面可以具有多种形状，例如矩形、半圆形或者圆形。有利地，预浓缩模块还包括强制循环系统，其能迫使环境空气通过预浓缩模块。分离模块包含色谱微柱，色谱微柱有利地具有0.01-0.25mm2的横截面。微柱的长度也必须被选择以便最优化地分离V0C。大于Im的长度是有利的，优选地在l-50m之间。选择较长的长度能提高柱的效益，并且由此获得更好的VOC的分离。所述微柱包括固定相，本领域技术人员能通过选择固定相来优化VOC的分离。固定相有利地属于聚硅氧烷族(例如聚二甲硅氧烷(PDMS))。也可以使用其它不同的固定相，这些相可以是支链烃、聚乙二醇和聚丙二醇、聚酯、聚(芳醚砜)、或者具有特异的选择性的固定相。所述微柱包含例如基片板，如硅板，在所述基片板的表面上蚀刻有凹槽，固定相位于凹槽中。第二板由与基片相同或者不同的材料制成(例如玻璃板)，该第二板接合到包含凹槽的蚀刻的基片板的表面并且包含微柱。所述基片板通常具有2-20cm2的表面。所述凹槽有利地具有超过Im的长度，优选地是l-50m，宽度100-500 μ m,深度100-500 μ m,以及0.01-0.25_2的横截面。凹槽的横截面可以具有多种形状，例如矩形、半圆形或者圆形。可用不同的方法产生所述凹槽，以便使其体积最小并且从而使该结构的尺寸最小，例如以平行环路(线圈)的方式产生。根据本发明所述装置的另一个实施例，分离模块还包含用来选择靶VOC的系统，该系统优选地包含电磁阀和可编程单元，可编程单元使所述电磁阀能够被控制。该选择系统直接连接到微柱的出口。对于给定的固定相和微柱长度，每种VOC的保留时间是特定的。因此，通过提供每种靶VOC的保留时间，可编程单元可以被预编程，以便选择系统将相应于每种靶VOC的保留时间的洗脱部分选择性地引导向检测模块，而其余的洗脱部分将从分析电路中除去。所述洗脱部分可以在洗脱过程中被依次地送入检测模块，或者被存储并且然后一起送入检测模块。与存在于环境空气中所有VOC的总浓度相比，主要包含真菌VOC的靶VOC的浓度十分低。因此，靶VOC的这种选择性的分离能够防止形成背景噪声和/或滞后现象和/或防止检测模块中传感器的饱和， 该饱和将不利地影响靶VOC的检测。根据本发明所述装置的检测模块包含传感器阵列，该传感器阵列有利地从聚合物类型的电化学传感器中选择。该传感器优选地包含聚合物层或与真菌VOC具有亲和性的聚合物的混合物层。按照它们的化学性质，VOC可以被分类为不同的族:脂肪族V0C、醇、酮、酯、醚、醛、芳香族V0C、氯化V0C、含氮VOC或者含硫V0C。化学传感器能够检测具有确定官能团的化合物。这些传感器能够检测和识别存在的VOC属于某确定的族，但是不能区分属于相同族的VOC。在具体的实施例中，传感器阵列包含专用于每种VOC族的传感器。在这种情况下，传感器阵列的响应使传感器能够断定给定洗脱部分是否存在VOC，但是其本身不足以确定检测到的VOC的性质。然而，传感器阵列的响应使传感器能够确定检测到的VOC所属的一个或更多个族，并且从关于所考虑的洗脱部分的保留时间的知识可以知道哪些靶VOC可以存在于所述洗脱部分中。这样，将保留时间和传感器阵列提供的信息结合起来就能够推断靶VOC存在与否。在另一个实施例中，该阵列包含一组传感器，该组传感器使能获得专用于每种靶VOC的总体印记。我们所述的总体印记是指阵列中所有传感器的响应的组合。在这种情况下，虽然阵列中的每个传感器并非专用于单个靶V0C，但是多个传感器的组合响应能够具体地识别每种靶V0C。由此，可以从传感器阵列提供的信息来推断靶VOC存在与否。在另一个实施例中，传感器阵列包含专用于每种靶VOC的传感器。在这种情况下，传感器阵列包含和靶VOC —样多的传感器，并且从每个专用传感器的响应能独立地断定其所专用的靶VOC存在与否。有利地，检测模块还包含受限室，该受限室包含传感器阵列。该室能够限制传感器的敏感层，使他们只暴露于待分析的样品。该受限室有益地由在分析条件下不发射或低VOC发射的材料制成，比如不锈钢或聚四氟乙烯(PTFE)，以便防止污染待分析样品。在一个具体 的实施例中，本发明的装置还包含信息处理模块，如控制卡。信息处理模块能够解释每个传感器发射的信号，并且能够推断每个靶VOC存在与否。优选地，该信息处理模块优选地确定真菌污染存在与否。例如通过计算专利申请FR2913501中定义的真菌污染指数可以做出这种判断。传统的检测和/或识别方法采用复杂的设备，例如质谱仪、红外光谱仪、火焰电离检测器、或者热导检测器，这些都很难小型化。这种装置的优势在于能够被小型化，并且其使用不需要专业技术人员的介入。因此，本发明的装置在其尺寸上具有优势，这一优势能够极大地缩短连续测定之间的时间间隔和/或测定的响应时间。以本发明的装置进行的测定的持续时间一般是10-180分钟(min)，并且优选地是30-120分钟。因此，该装置提供了实现以多次测定之间的短时间间隔监测真菌污染的有效策略的可能。这样，我们可以设想一种警报程序，用来寻找和治理生长最早阶段的污染。此外，环境空气控制系统，比如空气调节单元可以隶属于本发明所述的装置，以防止或限制真菌生长。具体地说，本发明还涉及一种由本发明的装置实现的用于检测室内环境中的真菌污染的方法，该方法包括:收集室内环境中的VOC样品；分离收集到的VOC ；以及
检测真菌VOC的存在。本发明的所述方法包括靶分子样品的收集，优选地是室内环境中的VOC。为了这样做，本发明所述的装置被设置在室内环境中，并且由预浓缩模块和环境空气之间的接触实现样品收集。由使得环境空气通过预浓缩模块的强制手段执行样品收集。环境空气穿过样品收集模块的流速是例如lO-lOOOmL/min。样品的收集持续5_60分钟。所述收集优选地由VOC在吸附材料上的吸附执行。在这种情况下，本发明的方法还包含解吸被吸附的VOC的步骤。这通过本领域技术人员公知的条件下的热解吸来实现。本发明的方法还包括分离靶分子，特别是分离收集到的V0C。收集的VOC的分离由分离模块执行。具体地说，收集的VOC通过色谱微柱上的洗脱而被分离。最佳分离参数，t匕如所述柱的温度或移动相的流速是按照柱的形状、固定相的性质和载体气体的性质来确定的，而这些技术是本领域技术人员公知的。在根据本发明所述的方法的实施例中，靶VOC选自由分离模块收集的V0C。该步骤由选择系统在色谱微柱上的样品洗脱期间执行。为此，需要执行以下步骤。对于给定的色谱系统，每个靶VOC以不同的已知速率洗脱。因此，给定的保留时间被指定到靶V0C。选择系统以这些值被编程。选择系统之后能够选择具有相应于靶VOC的保留时间的洗脱部分。然后，这些洗脱部分被选择性地送入检测模块。而不相应于预编程的值的洗脱部分被除去。因此，检测模块只检测靶VOC存在与否。将残余洗脱部分从分析电路中除去防止了滞后现象和/或检测模块的传感器的饱和，这种饱和可能是因为存在浓度通常比真菌VOC高得多的非靶V0C。靶VOC优选为选自以下:1-辛烯-3-醇、1，3_辛二烯、甲基-2-乙基己酸酯、2-甲基呋喃，3-甲基呋喃，3-甲基-1-丁醇，2-甲基-1-丁醇、α-菔烯、2-庚烯、二甲硫、4-庚酮、2 (5Η)-呋喃酮、3-庚醇、茴香醚和2-乙基己醇及其混合物。有利地 ，本发明所述的方法还包括确定真菌污染指数，例如，通过使用如专利申请FR2913501定义的方法。根据本发明所述的方法优选地连续使用。有利地，测定周期的持续时间是10-180分钟，并且优选为30-120分钟。
本发明其它的特征、细节和优点将通过结合附图的以下描述变得清楚，所述
了:图1:根据本发明的优选的可替代方式所述的检测装置的图示；图2:预处理微结构的对准模式的图示；图3:生产色谱微柱的三个掩模层的图示；图4:生产预浓缩微结构的三个掩模层的图示；图5:用于生产预处理微型模块的处理的图形表不；图6:用于生产检测模块的叉指式电极的处理的图形表示；图7:用于生产包含检测模块的叉指式电极的芯片的掩模的图示；图8:用于确认浓缩模块的包含8种示踪剂(Hewlett Packard (惠普)-SIM模式)的腔的发射色谱图9:用于确认分离模块的自注入5yL包含8种示踪剂的乙醇(HP)储备溶液得到的色谱图；图1OA:用于处理检测模块的传感器信息的“惠斯通电桥”组件和放大组件；图1OB:用于处理检测模块的传感器信息的放大组件；图1OC:聚吡咯/辛烷磺酸盐膜(0.3M)对水和乙醇中的8种MVOC的响应的图示；图1OD:聚吡咯/辛烷磺酸盐膜(0.3M)和聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PED0T-PSS)膜的响应的图示；以及图1OE:PED0T-PSS膜的响应的图示；图1OF:PED0T-PSS膜对受阻醇的响应的图示；图11:包含检测装置和控制接口的分析系统的示意图；图12:分析系统的各元件状态的图形表示；图13:检测装置的控制接口的图示，以及图14:分析系统的操作的流程图。为了更清楚，在所有附图中，相同或相似的元件用相同的参考标记表示。
具体实施例方式参考图1 ，根据本发明的优选可替代方式的所述装置包括浓缩模块MC、分离模块MS和检测模块MD，这些模块连续地位于前一个的下游。该装置还包括电磁阀E1，其具有位于浓缩模块上游的a和b两个位置。电磁阀El在a位置时能使空气样品进入；而当它在b位置时，通过Tenax导管Tx2能使被过滤的空气进入。该装置还包括位于浓缩模块和分离模块之间的电磁阀Ε2，该电磁阀Ε2具有a和b两个位置，并且当电磁阀E2在b位置时，使得气流的取向是从浓缩模块MC流向分离模块MS，而当电磁阀E2在a位置时，使得该气流向着装置外部排放。在这种情况下，气流由位于浓缩模块和电磁阀E2之间的泵P产生。该装置还包括位于分离模块MS和检测模块MD之间的电磁阀E3。该电磁阀E3具有a和b两个位置，并且当电磁阀E3处于a位置时，使得气流的取向是从分离模块MS直接流向检测模块MD,而当电磁阀E3处于b位置时,使得气流的取向是通过Tenax导管Txl流向检测模块MD。以下的实施例的示例描述了本发明，而不以任何方式限制本发明的范围。示例1:所述装置的第一实施例预浓缩模块包括微型预浓缩器，其通过DRIE工艺被蚀刻在硅板上。所述微型预浓缩器由20个6cm长的凹槽组成，其矩形横截面宽500 μ m、长250 μ m，并且具有0.15cm3的
有效体积。所述凹槽中填充有基于2，6_ 二苯醚(名为TENAX TA)的树脂颗粒，该颗粒具有平均直径120 μ m,比表面积35m2/g，孔隙率2.4cm3/g,和平均孔尺寸200nm。微型预浓缩器被玻璃板封闭，所述玻璃板接合到包括第一板的凹槽的表面。色谱微柱通过DRIE工艺蚀刻在硅板上。微柱由5m长的凹槽构成，具有的矩形横截面宽150 μ m、长200 μ m。凹槽以平行回路(或线圈)形式产生，具有圆弧形式的转弯，以防止形成死角。微柱内部存在固定PDMS(聚二甲基硅氧烷)相(Sylgard : 184，Dow corning
公司销售)。微柱被第二玻璃板封闭，所述第二玻璃板接合到包括第一板的凹槽的表面。检测模块包含由四个聚合物传感器组成的传感器阵列。聚合物传感器对沉积在叉指式电极对上的真菌VOC(分别是PEDOT-PSS、聚吡咯/辛烷磺酸钠、聚吡咯/高氯酸锂、和聚二芴)具有亲合力。传感器阵列设置在不锈钢封闭腔中并且用聚四氟乙烯(PTFE)密封。不同的兀件通过NanoPort 连接器彼此链接并且链接到循环系统。示例2:第一实施例的微件柃准为了所述校准，用质谱仪替代示例I所述装置的传感器阵列。表I列出了分析链的实验参数。表1:GC/MS的特征参数表
权利要求
1.用于检测室内环境中的真菌污染的装置，包括: 预浓缩模块MC ； 分离模块MS，其包括位于所述预浓缩模块MC下游的色谱微柱；以及 检测模块MD，其包括位于所述分离模块MS下游的传感器阵列； 流生成装置，优选为至少一个泵P ; 其特征在于所述装置包括位于所述检测模块MD上游的至少一个第一电磁阀E3，所述第一电磁阀使能将包含靶分子的流引导向所述检测模块MD，或者当所述流不包含靶分子时，所述第一电磁阀能引导由第一过滤装置Txl过滤的流，使所述检测模块MD能被清洁。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述第电磁阀放置在所述分离模块MS和所述检测模块MD之间。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于还包括位于所述分离模块上游的至少一个第二电磁阀E2，当流包含靶分子或当所述流被过滤装置Tx2过滤时，所述第二电磁阀使所述流能被引导向所述分离模块MS，或者当所述流不包含靶分子时，所述第二电磁阀使所述流能被引导向外部。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述第二电磁阀被放置在所述浓缩模块MC和所述分离模块MS之间。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于还包括位于所述浓缩模块MC上游的至少一个第三电磁阀Ε1，所述第三电磁阀El使能将样品收集流引导向所述浓缩模块MC，或者当所述流不包含靶分子时，能够引导被过滤装置Τχ2过滤的流，使所述浓缩模块能被清洁。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于至少一个所述过滤装置包含吸附聚合物，优选为基于2，6- 二亚苯基的聚合物。
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于所述浓缩模块MC和/或分离模块MS包含能够吸附所述靶分子的材料，所述靶分子与相应的解吸装置相关联。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于能够吸附所述靶分子的材料是吸附聚合物，优选为珠状聚合物，在所述浓缩模块中优选为基于2，6-二苯并呋喃，而在所述分离模块中优选为基于聚二甲硅氧烷PDMS，并且所述解吸装置包含加热电阻器，该加热电阻器提供在所述浓缩模块和/或分离模块上。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于还包括控制接口，该控制接口包含控制卡C.Com，该控制卡使能控制，优选地自动控制所述电磁阀、洗脱装置、特别是加热电阻器以及流生成装置、特别是所述泵中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于所述控制接口优选地通过处理卡C.Tr连接到所述检测模块，以便从所述检测模块接收数据。
11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于所述处理卡和检测模块配置为使得测定包含靶分子的流和被过滤的流之间的电阻率的差。
12.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的检测装置，其特征在于所述检测模块包含选自以下组中物质的导电聚合物，所述组包括:PED0T-PSS、二溴二芴、掺杂辛烷磺酸盐的聚吡咯、掺杂高氯酸锂的聚吡咯或其它任何聚吡咯衍生物、聚噻吩或聚苯胺。
13.一种包含用于根据权利要求9-12中任一权利要求所述的检测装置的控制卡的控制接口，所述控制接口配置为控制，优选地自动控制所述电磁阀(E1、E2、E3)，以便执行以下操作中的至少一个: 将包含靶分子的流引导向所述检测模块，或者当所述流不包含所述靶分子时，引导被所述第一过滤装置过滤的流，使所述检测模块能被清洁； 当所述流包含靶分子或当所述流被所述第二过滤装置过滤时，将所述流引导向所述分离模块，或当所述流不包含所述靶分子时，将所述流引导向外部； 或者将样品收集流引导向所述浓缩模块，或者当所述流不包含所述靶分子时，引导被第三过滤装置过滤的流，使所述浓缩模块能被清洁。
14.根据权利要求13所述的控制接口，其配置为还控制，优选地自动控制所述流生成装置，特别是至少一个泵。
15.根据权利要求13或14所述的控制接口，其配置为还控制，优选地自动控制所述洗脱装置，特别是所述加热电阻器，以便使所述靶分子解吸。
16.用于使用检测装置检测室内环境中的真菌污染的方法，所述检测装置包括: 预浓缩模块； 分离模块，其包括位于所述预浓缩模块下游的色谱微柱；以及 检测模块，其包括位于所述分离模块下游的传感器阵列； 流生成装置，优选为至少一个泵； 所述方法包括以下步骤: 浓缩(20)，其中靶分子被保留在所述预浓缩模块中，优选地保留浓缩时间； 传感器清洁(30)，其中被过滤的流经过所述预浓缩模块、分离模块或检测模块中的至少一个； 分析(40)，其中所述靶分子进入所述检测模块中优选地持续分析时间。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于在所述浓缩和分析步骤之前和/或之后包括至少一个禁用步骤(12，13，10)，其中至少所述流生成装置被禁用，所述方法的步骤优选为连续执行，以便检测室内环境中的真菌污染。
18.根据权利要求16-17所述的方法，其特征在于包含以下步骤:控制，优选地自动控制至少一个电磁阀，以便执行以下操作中的至少一个: 将包含靶分子的流引导向所述检测模块，或者当所述流不包含所述靶分子时，引导被第一过滤装置过滤的流，使所述检测模块能被清洁； 当所述流包含靶分子或当所述流被第二过滤装置过滤时，将所述流引导向所述分离模块；或者当所述流不包含所述靶分子时，将所述流引导向外部； 或者将样品收集流引导向所述浓缩模块，或者当所述流不包含所述靶分子时，引导被第三过滤装置过滤的流，使所述浓缩模块能被清洁。
19.根据权利要求16-18中任一权利要求所述的方法，其特征在于还包含以下步骤:控制，优选地自动控制所述流生成装置，特别是所述泵，以便实现所述流的方向。
20.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于还包含以下步骤:控制，优选地自动控制所述洗脱装置，特别是加热电阻器，以便使靶分子解吸。
21.一种能够被加载到包括软件代码部分的控制单元的存储器中的计算机程序，当所述软件代码部分由控制单元执行时，该软件代码部分用于执行根据权利要求16-20中任一权利要求所述的方法。
22.根据权利要求13-15中任一权利要求所述的控制接口，其包括根据权利要求21所述的计算机程序。
全文摘要
本发明涉及检测室内环境中的真菌污染的装置，其包括浓缩模块(MC)；包含色谱微柱的分离模块(MS)；以及检测模块(MD)，其特征在于包含位于检测模块(MD)上游的至少一个第一电磁阀(E3)，该第一电磁阀能够将包含靶分子的流引导向检测模块(MD)，或者当所述流不包含靶分子时，能够引导由第一过滤装置(Tx1)过滤的流，以便清洁检测模块(MD)。本发明还涉及该装置的控制接口。
文档编号C12M1/36GK103215183SQ20121059927
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者S·某乐拉特, Y·岳柏林, E·罗宾 申请人:科学和技术中心