Detektor Aerosol Agen Cepat untuk Agen Biologi
Setiap ruang, tertutup atau terbuka, dapat rentan terhadap penyebaran agen biologis udara yang berbahaya. Diam dan hampir tidak terlihat, bioagen ini dapat membuat sakit atau membunuh makhluk hidup sebelum langkah-langkah dapat diambil untuk mengurangi efeknya. Tempat-tempat di mana orang banyak berkumpul adalah target utama serangan biowarfare yang direkayasa oleh teroris, tetapi hamparan ladang atau hutan dapat menjadi korban serangan hayati dari udara.
Para peneliti telah mengembangkan Rapid Agent Aerosol Detector (RAAD), pemicu yang sangat sensitif dan andal untuk
Sistem peringatan dini militer AS untuk agen perang biologis. Pemicunya adalah mekanisme kunci karena pemantauan terus-menerus terhadap udara sekitar di suatu lokasi mendeteksi keberadaan partikel aerosol yang mungkin menjadi agen ancaman. Pemicu memberi isyarat pada sistem deteksi untuk mengumpulkan spesimen partikel dan kemudian memulai proses untuk mengidentifikasi partikel sebagai bioagen yang berpotensi berbahaya.
RAAD menentukan keberadaan agen perang biologis melalui proses multistep. Pertama, aerosol ditarik ke dalam detektor oleh agen gabungan dari siklon aerosol yang menggunakan rotasi kecepatan tinggi untuk memisahkan partikel kecil, dan lensa aerodinamis yang memfokuskan partikel ke dalam volume yang kental (yaitu, diperkaya), atau balok, dari aerosol. Kemudian, dioda laser inframerah-dekat (NIR) menciptakan sinar pemicu terstruktur yang mendeteksi keberadaan, ukuran, dan lintasan partikel aerosol individu. Jika partikel cukup besar untuk mempengaruhi saluran pernapasan — kira-kira 1 hingga 10 mikrometer — laser ultraviolet (UV) 266 nanometer diaktifkan untuk menerangi partikel dan fluoresensi yang diinduksi laser multiband dikumpulkan.
Proses deteksi berlanjut sebagai keputusan logika tertanam, yang disebut sebagai "pemicu spektral," menggunakan hamburan dari cahaya NIR dan data fluoresensi UV untuk memprediksi apakah komposisi partikel tampaknya sesuai dengan bioagen mirip ancaman. Jika partikel tampak seperti ancaman, maka spektroskopi penguraian percikan yang diinduksi diaktifkan untuk menguapkan partikel dan mengumpulkan emisi atom untuk mengkarakterisasi kandungan unsur partikel.
Spektroskopi kerusakan yang diinduksi percikan api adalah tahap pengukuran terakhir. Sistem spektroskopi ini mengukur kandungan unsur partikel dan pengukurannya melibatkan pembuatan plasma suhu tinggi, penguapan partikel aerosol, dan pengukuran emisi atom dari keadaan tereksitasi termal aerosol. Tahapan pengukuran diintegrasikan ke dalam sistem berjenjang yang menyediakan tujuh pengukuran pada setiap partikel yang diinginkan. Dari ratusan partikel yang memasuki proses pengukuran setiap detik, sebagian kecil partikel diseleksi ke bawah untuk pengukuran di ketiga tahap. Algoritma RAAD mencari aliran data untuk perubahan karakteristik temporal dan spektral dari kumpulan partikel. Jika partikel mirip ancaman ditemukan dalam jumlah yang cukup, RAAD akan mengeluarkan alarm bahwa ada ancaman aerosol biologis.
Untuk meningkatkan keandalan pendeteksian, tim RAAD memilih untuk menggunakan udara selubung berfilter karbon, berfilter HEPA, dan terdehumidifikasi serta membersihkan udara (udara terkompresi yang mendorong keluar gas asing) di sekitar komponen optik. Pendekatan ini memastikan bahwa kontaminan dari udara luar tidak mengendap ke permukaan optik RAAD, yang berpotensi menyebabkan pengurangan sensitivitas atau alarm palsu.
