韓 軍，許林軍

盡管1972年以來(lái)已有162個(gè)國(guó)家簽署了《禁止生物武器公約》，但是隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)核生化恐怖襲擊以及大規(guī)模殺傷性武器技術(shù)日益擴(kuò)散的擔(dān)憂，特別是“非典”、“禽流感”及“炭疽郵件”事件引起了全球范圍內(nèi)的恐慌，國(guó)際社會(huì)對(duì)生物戰(zhàn)劑的檢測(cè)技術(shù)給予了空前的重視，各軍事技術(shù)強(qiáng)國(guó)都加快了對(duì)生物戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè)預(yù)警裝備的發(fā)展步伐［1］。

對(duì)可疑生物戰(zhàn)劑病原微生物或細(xì)菌、毒素進(jìn)行檢測(cè)和鑒別，是判斷是否使用生物戰(zhàn)劑的主要依據(jù)［2］。在生物戰(zhàn)劑現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域，近年來(lái)國(guó)外重點(diǎn)開(kāi)展了生物氣溶膠連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，研制出固定式生物氣溶膠報(bào)警系統(tǒng)、點(diǎn)源式生物源毒劑綜合探測(cè)系統(tǒng)，基本建立起對(duì)生物氣溶膠的連續(xù)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)手段。一些發(fā)達(dá)國(guó)家將化學(xué)偵察技術(shù)拓展到生物檢測(cè)領(lǐng)域，集中研究能識(shí)別生物戰(zhàn)劑的探測(cè)器，能觀察和判斷云團(tuán)的遠(yuǎn)距離探測(cè)器、氣溶膠粒子篩選器，以免疫測(cè)定為基礎(chǔ)的探測(cè)器、基因探測(cè)器以及表面聲波傳感器等。美國(guó)在生物戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)，已研制出生物戰(zhàn)劑檢測(cè)樣機(jī)，如氣溶膠觀察儀、激光雷達(dá)生物戰(zhàn)劑偵察儀、生物發(fā)光生物戰(zhàn)劑偵察儀、化學(xué)發(fā)光生物戰(zhàn)劑警報(bào)器和粒子顏色生物戰(zhàn)劑報(bào)警器等［3］。

總體看，國(guó)外對(duì)生物戰(zhàn)劑的偵察報(bào)警技術(shù)目前主要集中在現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)與遠(yuǎn)距離遙測(cè)生物氣溶膠領(lǐng)域［4］。其中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的重點(diǎn)是解決對(duì)生物氣溶膠的預(yù)警和對(duì)生物戰(zhàn)劑特異性排查。目前成型的生物戰(zhàn)劑檢測(cè)裝備主要有3種類(lèi)型:(1)具有氣溶膠監(jiān)測(cè)和生物特異性檢測(cè)功能的綜合性生物戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備;(2)只具有氣溶膠監(jiān)測(cè)功能的生物氣溶膠報(bào)警設(shè)備;(3)只具有生物戰(zhàn)劑特異性檢測(cè)功能的生物戰(zhàn)劑特異性快速檢測(cè)設(shè)備及其配套的生物氣溶膠采樣設(shè)備［5-8］。3類(lèi)生物偵察監(jiān)測(cè)裝備的基本性能見(jiàn)表1。

1 綜合性生物戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備

綜合性生物戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備兼具氣溶膠監(jiān)測(cè)和生物特異性檢測(cè)功能，它集生物氣溶膠檢測(cè)設(shè)備、氣溶膠粒子采樣設(shè)備和生物戰(zhàn)劑特異性快速檢測(cè)設(shè)備于一體，便于安裝在車(chē)輛、船舶等平臺(tái)上，具備自動(dòng)監(jiān)測(cè)鑒別生物戰(zhàn)劑氣溶膠的能力。綜合性生物戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備體積較大，技術(shù)較復(fù)雜，成本較高。國(guó)外比較成熟的主要有美軍裝備的生物戰(zhàn)劑綜合檢測(cè)系統(tǒng)(BIDS)、斯瑞克核生化偵察車(chē)(Stryker NBCRV)、聯(lián)合生物戰(zhàn)劑點(diǎn)源探測(cè)系統(tǒng)(JBPDS)等。法軍裝備的MAB型生物偵檢儀一般與CORIOLIS MS型生化氣體取樣器和KIM型戰(zhàn)地生化分析儀聯(lián)合使用，使其具備對(duì)生物氣溶膠報(bào)警、采樣和特異性檢驗(yàn)的綜合功能。

1.1 BIDS BIDS是美軍裝備的一種機(jī)動(dòng)生物戰(zhàn)劑偵察、檢測(cè)和鑒定系統(tǒng)，由5個(gè)部分組成:車(chē)輛、掩體、輔助設(shè)備、動(dòng)力、生物檢測(cè)設(shè)備。BIDS系統(tǒng)集成了紫外熒光生物粒子計(jì)數(shù)器、大流量空氣微生物采樣器、閾值工作站、流式細(xì)胞儀、生化質(zhì)譜儀和生物偵檢器等多項(xiàng)技術(shù)，采用模塊化設(shè)計(jì)，使用悍馬車(chē)底盤(pán)。其P3I-BIDS型可在30 min內(nèi)同時(shí)偵檢8種生物戰(zhàn)劑，已經(jīng)裝備到美軍(防)化學(xué)分隊(duì)。

1.2 Stryker NBCRV 美軍近期裝備的Stryker NBCRV，主要用于對(duì)固定場(chǎng)所，如港口、機(jī)場(chǎng)等進(jìn)行生化偵檢、警報(bào)與取樣，裝備有第2代化學(xué)生物質(zhì)譜儀、聯(lián)合生物定位探測(cè)系統(tǒng)和聯(lián)合部隊(duì)輕型遠(yuǎn)距離化學(xué)制劑探測(cè)器，可在機(jī)動(dòng)中探測(cè)5 km范圍內(nèi)的毒劑和生物戰(zhàn)劑。

1.3 JBPDS 這是由美國(guó)陸軍部研制開(kāi)發(fā)的一種新的快速檢測(cè)技術(shù)平臺(tái)，是新一代核化生偵察車(chē)和P3I-BIDS的關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)。JBPDS有2種配置:一種用于車(chē)載，重量為142.9 kg;另一種是輕便型的，重量為96.6 kg，可拆分成兩部分?jǐn)y帶。JBPDS系統(tǒng)具備在20 min內(nèi)同時(shí)偵檢10種生物戰(zhàn)劑的能力，可在戰(zhàn)場(chǎng)上進(jìn)行定點(diǎn)生物探測(cè)，并可獨(dú)立作業(yè)或加入警報(bào)網(wǎng)?？蛇b控操作，具有收集、偵測(cè)、鑒定、警報(bào)4項(xiàng)功能。

1.4 MAB型生物偵檢儀及其配套設(shè)備 法國(guó)產(chǎn)的MAB型生物偵檢儀使用火焰燃燒分光光度法檢測(cè)空氣中生物戰(zhàn)劑。如果空氣中特定粒子的濃度快速增加或濃度達(dá)到一定程度，MAB將發(fā)出警報(bào)，并分析粒子的濃度、辨別種類(lèi)(孢子、細(xì)菌、毒素)，同時(shí)可觸發(fā)提取器開(kāi)始取樣。MAB型生物偵檢儀一般與XH-BSA生物采樣器和KIM型戰(zhàn)地生化分析儀配套使用，也可以單獨(dú)使用。MAB主要由探測(cè)器和警報(bào)顯示盒兩部分組成，可固定在野外、室內(nèi)或移動(dòng)使用，現(xiàn)已裝備于法國(guó)、加拿大、美國(guó)、英國(guó)、日本、西班牙、意大利等20多個(gè)國(guó)家的部隊(duì)。

1.5 XH-BSA型野戰(zhàn)生物氣體取樣器 法國(guó)產(chǎn)的XH-BSA型野戰(zhàn)生物氣溶膠取樣器是一種加固型取樣器，可捕獲生物氣溶膠，如炭疽、瘟疫等。完成取樣收集后，使用者即可取出反應(yīng)瓶進(jìn)行后續(xù)分析(免疫分析、聚合酶鏈反應(yīng)、培植等)。

表1 國(guó)外生物偵察監(jiān)測(cè)裝備基本性能匯總

1.6 XH-BIF野戰(zhàn)生物識(shí)別儀 法國(guó)產(chǎn)的XH-BIF野戰(zhàn)生物識(shí)別儀可識(shí)別炭疽、瘟疫、肉毒桿菌毒素A/B/E、蓖麻毒素等，具有使用方便、堅(jiān)固耐用、便于攜帶的特點(diǎn)，其檢測(cè)卡的有效期2年。

2 生物氣溶膠報(bào)警設(shè)備

生物氣溶膠報(bào)警設(shè)備的原理是利用生物粒子生命體新陳代謝產(chǎn)物如VB2、NAPH、NADPH等在特定紫外光激發(fā)下發(fā)出特定波長(zhǎng)的熒光進(jìn)行檢測(cè)，其最佳激發(fā)波長(zhǎng)為270～300 nm，VB2熒光波長(zhǎng)為450 nm左右，NAPH及NADPH熒光波長(zhǎng)為340 nm左右。由于一些無(wú)機(jī)礦物質(zhì)在紫外光激發(fā)下也會(huì)發(fā)出熒光，因此生物氣溶膠報(bào)警設(shè)備通過(guò)采集特定粒徑范圍的粒子來(lái)排除干擾物(通常人工釋放的生物氣溶膠粒徑范圍在0.5～20 μm)。通過(guò)對(duì)特定粒徑生物離子的熒光特性進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)空氣中生物粒子濃度的突然增加，當(dāng)設(shè)備檢測(cè)到空氣中生物粒子濃度增加速度超過(guò)閾值就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。

2.1 Bio100型生物氣溶膠探測(cè)器 Bio100生物氣溶膠探測(cè)器是依維公司(Environics)研制開(kāi)發(fā)的一款檢測(cè)設(shè)備，是一種可持續(xù)工作的傳感器，用于探測(cè)空氣中潛在的有害生物威脅，主要包括炭疽、野兔熱、病毒及毒素。當(dāng)檢測(cè)到生物氣溶膠濃度異常升高后，該設(shè)備可自動(dòng)采集微粒樣本用于鑒定分析。Bio100探測(cè)器檢測(cè)的氣溶膠顆粒直徑為1～10 μm。

2.2 Bio200生物報(bào)警采樣系統(tǒng)(Bio200 BAS) Bio200 BAS是依維公司研制開(kāi)發(fā)的另一款生物氣溶膠檢測(cè)設(shè)備，用于測(cè)定氣體中有害生物氣溶膠。該設(shè)備有1個(gè)背景氣溶膠探測(cè)系統(tǒng)，用于消除環(huán)境中潛在分散的無(wú)毒氣溶膠引起的誤報(bào)。

2.3 VeroTect生物戰(zhàn)劑報(bào)警器 這是由Biral公司研制生產(chǎn)的一款生物氣溶膠粒徑/形狀/濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備，該設(shè)備集氣溶膠粒徑、形狀分析技術(shù)與氣溶膠熒光檢測(cè)技術(shù)于一體，采用特制的氙燈為激發(fā)光源，激發(fā)波長(zhǎng)280 nm，熒光檢測(cè)波長(zhǎng)分別為330～420 nm和420～650 nm。

2.4 AP4C-FB型生物和化學(xué)偵檢儀 法國(guó)產(chǎn)的AP4C-FB型生物和化學(xué)偵檢儀是一種固定安裝的偵檢儀，通常使用在建筑物的通風(fēng)口、重大基礎(chǔ)設(shè)施與艦船上。

2.5 AirSentinel 1000B生物氣溶膠檢測(cè)器 該檢測(cè)器能夠連續(xù)檢測(cè)有害生物氣溶膠大小并計(jì)數(shù)，因此可以檢測(cè)有害生物氣溶膠的濃度變化，響應(yīng)時(shí)間2 min。當(dāng)檢測(cè)到空氣中生物氣溶膠濃度變化異常時(shí)能夠自動(dòng)采集樣品，以用于后續(xù)的免疫法和PCR方法分析［9］。

2.6 C-FLAPS生物氣溶膠探測(cè)系統(tǒng) 該系統(tǒng)由加拿大Dycor Technologies公司和美國(guó)TSI Incorporated公司共同研發(fā)。C-FLAPS系統(tǒng)基于熒光激光空氣動(dòng)力學(xué)粒徑技術(shù)，其核心FLAPSⅢ(3317)熒光氣溶膠粒子傳感器已在多個(gè)國(guó)家國(guó)防研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行過(guò)多次比較性測(cè)試和評(píng)估試驗(yàn)，可安裝于軍事監(jiān)測(cè)車(chē)、艦艇平臺(tái)、野外保護(hù)站點(diǎn)等。

3 生物戰(zhàn)劑特異性快速檢測(cè)設(shè)備及其配套的采樣設(shè)備

對(duì)采集生物戰(zhàn)劑氣溶膠樣品的現(xiàn)場(chǎng)快速特異性檢測(cè)，目前較為成熟的是膠體金層析技術(shù)和上轉(zhuǎn)發(fā)光技術(shù)等免疫學(xué)方法［10］。膠體金層析技術(shù)是以微孔膜為固相載體，包被已知抗原或抗體，加入待測(cè)樣本后，經(jīng)微孔膜的滲濾作用或毛細(xì)管虹吸作用，使標(biāo)本中的抗體或抗原與膜上包被的抗原或抗體結(jié)合，再通過(guò)膠體金標(biāo)記物(或其他)指示劑與之反應(yīng)形成紅色的可見(jiàn)結(jié)果。目前常見(jiàn)的有2種形式:一種是側(cè)向橫流形式，又稱為免疫層析試驗(yàn);另一種是穿流形式，又稱免疫滲濾試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)常簡(jiǎn)稱滴金免疫滲濾試驗(yàn)，可適用于各種微生物的檢測(cè)。上轉(zhuǎn)發(fā)光技術(shù)是指對(duì)上轉(zhuǎn)發(fā)光材料(upconve ring phosphor，UCP)進(jìn)行一系列的表面修飾與活化后，將其作為生物標(biāo)記物與多種生物活性分子相連接，在紅外光照射下，以其獨(dú)特的上轉(zhuǎn)磷光指示生物活性分子之間高靈敏、特異性的識(shí)別技術(shù)，適用于各種微生物與毒素的檢測(cè)。

3.1 RAMP生物快速檢測(cè)系統(tǒng) 該系統(tǒng)由加拿大Response公司制造，配置了炭疽桿菌、天花病毒、蓖麻毒素和肉毒毒素的檢測(cè)試劑盒。

3.2 艾德文生物戰(zhàn)劑檢測(cè)條 美國(guó)生產(chǎn)的該檢測(cè)條可用于對(duì)環(huán)境中采集的生物樣品進(jìn)行初步排查，將熒光染色乳膠顆粒上特殊抗體和樣品結(jié)合，一次性檢測(cè)樣品中的鼠疫、蓖麻、炭疽、兔熱、肉毒、SEB共6種生物戰(zhàn)劑。

3.3 XH-BIF野戰(zhàn)生物識(shí)別儀 這是法國(guó)產(chǎn)的野戰(zhàn)生物識(shí)別儀，可識(shí)別炭疽、瘟疫、肉毒桿菌毒素A/B/E、蓖麻毒素等。

3.4 XH-BIM型移動(dòng)生物偵檢儀 這是美國(guó)產(chǎn)的移動(dòng)生物偵檢儀，可檢測(cè)炭疽、鼠疫、蓖麻毒素、天花、兔熱病菌、肉毒桿菌毒素、葡萄球菌腸毒素B、布魯氏菌等;只需15 min，既可屏幕顯示，也可儲(chǔ)存于系統(tǒng)記憶及RFID芯片中，結(jié)果可以打印。

4 展望

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)步，生物戰(zhàn)劑偵察監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備正呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展。下一步將會(huì)在以下幾個(gè)方面進(jìn)行拓展:(1)在生物氣溶膠粒子的采集技術(shù)上，將利用現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)，提高對(duì)特定粒徑生物粒子的分離、采集效率，減少干擾粒子進(jìn)入光電檢測(cè)通道的幾率;(2)開(kāi)展對(duì)目標(biāo)生物粒子熒光特征和其他物化特征的研究，采用生物、化學(xué)、物理學(xué)等復(fù)合檢測(cè)方法，提高對(duì)目標(biāo)生物粒子的識(shí)別率，降低誤報(bào)率;(3)進(jìn)一步拓展對(duì)生物粒子快速進(jìn)行廣譜特異性自動(dòng)鑒別技術(shù)，逐漸增加鑒別生物戰(zhàn)劑的種類(lèi)，提高全譜鑒別的速度，降低誤檢率和漏檢率，延長(zhǎng)生物檢測(cè)部件的存儲(chǔ)壽命;(4)生物戰(zhàn)劑檢測(cè)與鑒定方法開(kāi)始向自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展［11］，以進(jìn)一步優(yōu)化生物報(bào)警設(shè)備的結(jié)構(gòu)，提升裝備的信息化水平，減小體積、重量，提高可靠性及環(huán)境適應(yīng)性，降低裝備的采購(gòu)和運(yùn)行成本。

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