Автономная система обнаружения - Autonomous detection system
Автономные системы обнаружения (ADS), также называемые системами обнаружения биологической опасности или автономными системами обнаружения патогенов, предназначены для мониторинга воздуха в окружающей среде и обнаружения присутствия в воздухе химикаты, токсины, патогены, или другой биологические агенты способный вызвать болезнь или смерть человека. Эти системы постоянно контролируют воздух и отправляют в реальном времени оповещения в соответствующие органы в случае совершения биотерроризм или же биологическая война.
История
в Соединенные Штаты, была разработана система ADS (BDS) для Почтовая служба США после сибирская язва паника 2001 года. Первые системы обнаружения в почтовых службах США были установлены в 2006 году. Чтобы противостоять таким проблемам в будущем, федеральное правительство США создало программу под названием BioWatch который работает более чем в 21 городе США. В 2001 году Соединенные Штаты впервые испытали на себе последствия биотерроризма, когда конверты со спорами сибирской язвы были отправлены через почтовую службу США нескольким получателям, в том числе двум сенаторам США. В дополнение к 5 смертельным случаям и 17 случаям заражения сибирской язвой, возникшие в результате, были существенные экономические затраты и значительные операционные проблемы в области общественного здравоохранения и здравоохранения, от федерального уровня до уровня сообщества.[1]
BioWatch
Программа BioWatch финансируется и контролируется Министерством внутренней безопасности (DHS). Программа BioWatch состоит из трех основных компонентов: отбор проб, анализ и ответ, каждый из которых обрабатывается тремя различными агентствами. Агентство по охране окружающей среды (EPA) занимается компонентом отбора проб - датчиками, которые собирают частицы в воздухе. Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) координируют анализ и лабораторные испытания образцов. Местные власти несут ответственность за реакцию общественного здравоохранения на положительные результаты. Федеральное бюро расследований (ФБР) назначается ведущим агентством правоохранительных органов при обнаружении биотерроризма. (Ши и Листер, 2003 г.)
Структура
В форме почтового ящика на колесах.[2]
Механизм
APDS контролирует воздух на предмет трех типов биологических агентов угрозы: бактерий, вирусов и токсинов. Автономное обнаружение способно (1) быстро обрабатывать и точно анализировать пробы аэрозоля с высокой степенью достоверности; (2) автоматизация и интеграция основных функций системы в детектор, включая сбор проб аэрозоля, подготовку, анализ и отчет о результатах анализа; (3) работа в предполагаемых помещениях и на открытом воздухе; и (4) распространение и архивирование результатов анализа и операционных данных системы через сеть C3, известную как Служба оперативной поддержки BioWatch Gen-3.
APDS работает непрерывно, система может обнаруживать низкие концентрации биоагенты это может остаться незамеченным системой, которая срабатывает только тогда, когда общее количество частиц в воздухе велико. APDS собирает образцы, готовит их к анализу и тестированию на наличие нескольких биологических агентов. Эта автоматизация снижает затраты и персонал, который потребуется для ручного анализа образцов.
Когда APDS собирает пробы воздуха, он сначала пропускает их через иммуноанализ детектор. Если этот детектор дает положительный результат, APDS выполняет второй анализ на основе нуклеиновая кислота усиление и обнаружение. Наличие двух различных систем анализа увеличивает надежность системы и сводит к минимуму возможность ложных срабатываний.
Детектор иммуноанализа включает жидкие матрицы, мультиплексный анализ, в котором используются полистирольные шарики (микрошарики) малого диаметра, покрытые тысячами антитела. Каждый микрошарик окрашен уникальной комбинацией красителей, излучающих красный и оранжевый. Количество агентов, которые можно обнаружить в образце, ограничивается только количеством наборов цветных шариков. Когда образец подвергается воздействию шариков, биоагент, если присутствует, связывается с шариком с соответствующим антителом. Затем к образцу добавляется второе флуоресцентно меченное антитело, в результате чего получается высоко флуоресцентная мишень для анализа потока. Подготовка образца и выполнение этого первого анализа занимает менее 30 минут.
Анализы нуклеиновой кислоты требуют амплификации одной или нескольких целевых последовательностей нуклеиновой кислоты. Короткие цепи одноцепочечной ДНК синтезируются в известных последовательностях и прикрепляются к пятнам в массиве заданным образом.[3] Обнаружение этих пятен, содержащих гибридизованную ДНК-мишень, позволяет определить последовательность ДНК в неизвестной мишени. РНК легко гибридизуется с образованием двухцепочечных структур с комплементарной последовательностью (A-T, C-G, G-C, U-A). Таким образом, массивы одноцепочечной ДНК можно использовать для обнаружения РНК посредством гибридизации.
ТАБЛИЦА 1.1 Приоритетный список агентов биологической угрозы Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC)а
| Болезнь (Организм) | Тип агентаб |
| Категория Аc | |
| Сибирская язва (Bacillus anthracis) | B |
| Ботулизм (токсин Clostridium botulinum) | Т |
| Чума (Yersinia pestis) | B |
| Оспа (крупная оспа) | V |
| Туляремия (Francisella tularensis) | B |
| Вирусные геморрагические лихорадки (филовирусы, например, Эбола и Марбург, и аренавирусы, например, Ласса и Мачупо) | V |
| Категория Bd | |
| Бруцеллез (виды Brucella) | B |
| Эпсилон-токсин (из Clostridium perfringens) | Т |
| Угрозы безопасности пищевых продуктов (например, виды Salmonella, Escherichia coli O157: H7, Shigella) | B |
| Сап (Burkholderia mallei) | B |
| Мелиоидоз (Burkholderia pseudomallei) | B |
| Пситтакоз (Chlamydia psittaci) | B |
| Ку-лихорадка (Coxiella burnetii) | B |
| Рициновый токсин (от Ricinus communis - клещевина) | Т |
| Стафилококковый энтеротоксин B | Т |
| Сыпной тиф (Rickettsia prowazekii) | B |
| Вирусный энцефалит (альфавирусы, такие как Венесуэльская лошадь энцефалит, энцефалит восточных лошадей, энцефалит западных лошадей) | V |
| Угрозы безопасности воды (например, Vibrio cholerae, Cryptosporidium parvum) | B |
| Категория Cе | |
| Возникающие инфекционные заболевания, такие как Вирус нипах и хантавирус | V |
| а Доступно на http://www.cdc.gov. По состоянию на август 2003 г. б B = бактерия; V = вирус; Т = токсин. c Категория A включает агентов наивысшего приоритета, которые представляют риск для национальной безопасности, поскольку они могут легко передаваться или передаваться от человека к человеку; приводят к высокому уровню смертности и могут серьезно повлиять на здоровье населения; может вызвать общественную панику и разлад в обществе; и требуют особых действий по обеспечению готовности общественного здравоохранения. d Агенты категории B занимают второе место по приоритету и включают агентов, которые относительно легко распространяются; приводят к умеренным показателям заболеваемости и низкой смертности; и требуют особого улучшения диагностических возможностей CDC и усиленного надзора за заболеваниями. е Агенты категории C являются третьими по приоритету и включают новые патогены, которые могут быть разработаны для массового распространения в будущем из-за их доступности; простота производства и распространения; и потенциал для высоких показателей заболеваемости и смертности и серьезных последствий для здоровья. | |
Research Internationals продает автономные и портативные системы для использования в почтовых отделениях, называемые ASAP II. ASAP II обеспечивает обнаружение в реальном времени агентов биологического оружия, химических агентов и токсичных промышленных химикатов, взрывчатых веществ в виде твердых частиц и паров, а также ядерных материалов. Система может быть настроена в соответствии с потребностями почтового отделения.
ASAP II - это автоматизированная система обнаружения и идентификации химических, биологических и ядерных материалов. Система может обнаруживать и идентифицировать от четырех (модуль RAPTOR) до восьми (модуль BioHawk) биоагентов в реальном времени. Периодически или по запросу в модули отправляется концентрированная проба, и в течение пятнадцати минут эти системы идентифицируют присутствие любых биоагентов и уведомляют оператора в случае обнаружения опасного агента.
Системы должны находиться в помещении с отрицательным давлением на столе с нисходящей тягой, они могут обрабатывать тысячи почтовых отправлений в час. Модуль отбора проб воздуха в системе втягивает воздух в стол с направлением вниз для анализа. Отбор проб продолжается до тех пор, пока пакет почты не будет завершен, это может быть несколько минут часов или дней.[4]
Заявление
Система может быть адаптирована для ситуаций, когда экологические или клинические патогены требуют мониторинга. Например, APDS может проверить плесень или же грибковый споры в зданиях или воздушно-капельное распространение инфекционных материалов в больницах. Он также может выявлять вспышки заболеваний в центрах перевозки скота или на откормочных площадках.
Автоматизированные системы обнаружения почтовых отделений
Система BioAlert
Research International производит и продает систему обнаружения частиц TacBio. Система непрерывно отбирает воздух и контролирует уровни аэрозольных частиц или биочастиц.
Он не определяет тип обнаруженных биочастиц, но уведомляет дежурного в почтовом отделении, если присутствуют избыточные частицы или биочастицы. Это система раннего предупреждения, которая дает руководителю почтового отделения достаточно времени, чтобы заметить потенциальную угрозу и проверить наличие биологических агентов или угроз, передающихся по воздуху, прежде чем почта будет доставлена получателю.
Ручные и автономные системы
Система химического обнаружения ChemPRO 100 - это портативный химический детектор для полевого обнаружения и классификации боевых отравляющих веществ. Если приходит почта с неопознанным веществом, этот ручной детектор можно использовать для немедленной идентификации химического вещества.
Закаленные мобильные следы взрывчатых частиц проверяют широкий спектр взрывчатых веществ и наркотиков за секунды. Система будет идентифицировать взрывчатые вещества в упаковках или конвертах, которые часто не обнаруживаются рентгеновскими аппаратами. Этот портативный детектор расширяет диапазон целевых взрывчатых веществ, которые вы можете идентифицировать в одном образце, для более быстрого и всестороннего досмотра. Как уже отмечалось, эта система также обнаруживает широкий спектр наркотиков. Система проверяет наличие взрывчатых веществ и наркотиков одновременно в одной пробе для более быстрой и всесторонней проверки.[4]
Источники
- «Реагирование на обнаружение аэрозольной Bacillus anthracis с помощью автономных систем обнаружения на рабочем месте». Центры по контролю и профилактике заболеваний. 30 апреля 2004 г.. Получено 11 сентября 2020.
- «Вопросы и ответы: что такое система обнаружения биологической опасности USPS®?» (PDF). UPS. 2013. Получено 11 сентября 2020.
Рекомендации
- ^ «Обнаружение биоаэрозолей, когда время имеет решающее значение - Новости Министерства энергетики США». EurekAlert! Новости науки. 1 ноября 2004 г.. Получено 11 сентября 2020.
- ^ Пайк, Джон (1 января 1970). «Автономная система обнаружения патогенов (APDS)». GlobalSecurity.org. Получено 11 сентября 2020.
- ^ «US5667972A - Метод секвенирования геномов путем гибридизации олигонуклеотидных зондов». Патенты Google. 5 июня 1995 г.. Получено 11 сентября 2020.
- ^ а б Крюк-Барнард, я; Norris, S .; Альпер, Дж. (2009). Эффективность национальных систем бионаблюдения: BioWatch и система общественного здравоохранения: промежуточный отчет. IOM (Институт медицины) и NRC (Национальный исследовательский совет), Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. ISBN 9780309132053.
внешняя ссылка
- Hindson et al. Автономная система обнаружения патогенов. Отчет подготовлен для 2-й совместной конференции по обнаружению точек для химической и биологической защиты; Вильямсбург, Вирджиния; 3 марта 2004 г.