Exposure to bio-aerosols such as mold spores and pollen can lead to adverse health effects. There is a need for a portable and cost-effective device for long-term monitoring and quantification of various bio-aerosols. To address this need, we present a mobile and cost-effective label-free bio-aerosol sensor that takes holographic images of flowing particulate matter concentrated by a virtual impactor, which selectively slows down and guides particles larger than ~6 microns to fly through an imaging window. The flowing particles are illuminated by a pulsed laser diode, casting their inline holograms on a CMOS image sensor in a lens-free mobile imaging device. The illumination contains three short pulses with a negligible shift of the flowing particle within one pulse, and triplicate holograms of the same particle are recorded at a single frame before it exits the imaging field-of-view, revealing different perspectives of each particle. The particles within the virtual impactor are localized through a differential detection scheme, and a deep neural network classifies the aerosol type in a label-free manner, based on the acquired holographic images. We demonstrated the success of this mobile bio-aerosol detector with a virtual impactor using different types of pollen (i.e., bermuda, elm, oak, pine, sycamore, and wheat) and achieved a blind classification accuracy of 92.91%. This mobile and cost-effective device weighs ~700 g and can be used for label-free sensing and quantification of various bio-aerosols over extended periods since it is based on a cartridge-free virtual impactor that does not capture or immobilize particulate matter.


翻译:需要一种便携式且具有成本效益的设备,用于长期监测和量化各种生物气溶胶。为了解决这一需要,我们需要一种具有成本效益的便携式设备,用于长期监测和量化各种生物气溶胶。为了解决这一需要,我们提供了一种无标签的生物气溶胶感应器,该感应器通过虚拟撞击器对流动的颗粒物质进行全息图像,有选择地放慢速度,引导大于~6微米的颗粒通过成像窗口飞行。流微粒通过脉冲激光二极管照亮,将其内线性全息图投放到一个没有镜头的 CMOS 图像传感器上。光化包含三个短脉冲,一个脉冲内流粒子的微小变化,而同一粒子的三重全息图则记录在一个框架内,然后离开成像场,揭示每个粒子的不同视角。虚拟冲击器中的颗粒可以通过一个差异检测仪表仪表,一个深度的神经网络以无胶溶胶的不透析法方式将胶质化为一种无标签- Oloboral-roal-momomotoal imalal imalalalalal imalalalalalalalalalal suder suder suffact subism subismal subismal laismal sub laism lais lais lais lais subild lais la_以不同式的、使用一种不同式的胶压式的胶解式和已制式的胶片状图性胶片状图片状图。

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