一种生物气溶胶高特异性在线监测方法及系统

技术领域

本发明属于气溶胶监测技术领域，具体涉及一种生物气溶胶高特异性在线监测方法及系统。

背景技术

生物气溶胶是一类由病毒、细菌、花粉、细胞碎屑等物质组成，可长时间悬浮在空气中的颗粒物，粒径一般小于100微米。生物气溶胶广泛的存在于空气中，不仅可以传播烈性传染病，还能引发过敏、哮喘、肺功能减退等急慢性疾病，对公共卫生安全造成严重影响。此外，生物气溶胶也是生物武器最常用的攻击方式，对国家安全构成了极大威胁。因此，实时监测生物气溶胶对于维护人民生命健康、疫情防控、军事预警等具有重要现实意义。

传统气溶胶监测方案可分为：基于分子特征的离线抽样监测和基于物理特征的在线连续监测。第一类方案需首先使用惯性、静电等方式将气溶胶采样到溶液、胶带等介质中，再通过荧光标记成像、聚合酶链式反应(PCR)等传统生化手段分析其分子特征。这类方案得益于成熟的生化分析手段，具有极高的生物特异性，适用于病毒、细菌等气溶胶的检测；但也受制于传统生化分析仪器较长的检测周期，单次检测耗时4小时以上，无法实现连续监测，限制了其在生物预警等领域的应用。

为了实现气溶胶的在线连续监测，科研人员开发了基于物理特征的第二类方案。其原理类似于“流式细胞术”：首先将气溶胶颗粒聚焦在气道中央并依次通过检测区域，再使用质谱、荧光等手段获得单气溶胶颗粒的质荷比、形貌、光谱等物理特征信息，最后通过分类算法快速识别气溶胶的种类。这类方案可在数秒内完成单气溶胶颗粒的检测，具有在线连续监测能力，但生物特异性较差，仅适用于粒径较大且特征迥异的气溶胶颗粒，无法监测更引发关注的病毒、细菌等气溶胶。

从以上分析可看出，基于分子特征识别的离线监测方案特异性高，但不具备连续监测能力，而基于物理特征识别的在线监测方案可连续监测，但特异性较差。融合物理和分子特征识别的监测方案有望兼具二者的优点，实现高特异性的在线监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种生物气溶胶高特异性在线监测方法及系统，用于解决气溶胶在线监测准确率低、特异性差的技术问题，为生物安全预警网络的建设提供理论和技术支撑。

本发明采用以下技术方案：

一种生物气溶胶高特异性在线监测系统，包括：

进样模块，用于利用空气动力学聚焦将气溶胶颗粒汇聚至气道的中央；

物理特征识别模块，用于获得气溶胶颗粒的物理特征信息；

气液转移模块，用于将选定的气溶胶颗粒从气相可控、可追踪地转移至液相缓冲液中；

分子特征识别模块，用于使用生化检测体系获得生物气溶胶的分子特征；

自适应识别分析模块，用于建立融合物理和分子特征的生物气溶胶识别机制及其神经网络分类模型。

具体的，物理特征识别模块包括：

散射信号检测模块，使用透镜组、滤光片对信号进行处理，再使用光电倍增管检测散射信号，使用光栅和EMCCD对荧光信号进行检测；

结构光时变扫描模块，用于在紫外光源照射下投影出预设的结构光场图案，再使用光栅和EMCCD对紫外结构光激发的荧光信号进行检测。

具体的，气液转移模块中，使用声表面波器件进行能量转换，通过声表面波器件在气溶胶颗粒上施加向上的声学压力，使气溶胶颗粒从气相转移至液相缓冲液中，气液转移模块中对气溶胶颗粒赋予时序编及加入样品中的校准粒子，通过对气溶胶颗粒及校准粒子进行编码实现气溶胶颗粒追踪。

进一步的，校准粒子由均匀分布的荧光物质和反应酶构成，校准粒子中的反应酶包括用于后序生化反应中识别的特定反应酶。

进一步的，触发气液转移后，对气溶胶颗粒编码为(Pi，ti)，Pi为颗粒的顺序编号，ti为颗粒气液转移的时间点，每完成设定数量的普通气溶胶颗粒转移后，转移一个编码为(Cj，tj)的校准粒子。

具体的，分子特征识别模块利用快速光热PCR技术对目标物质的特征核酸序列进行放大。

进一步的，生化检测体系的反应试剂中加入反应底物用于和校准粒子中的反应酶相互作用产生荧光定位信号，配合每个气溶胶颗粒的时序编码，实现气溶胶颗粒的定位追踪。

具体的，自适应识别分析模块用于提取物理特征识别模块中获得的气溶胶颗粒物理特征信号的特征向量，带入神经网络分类模型识别气溶胶的种类，将生化检测结果和物理特征向量带入神经网络分类模型中进行自适应迭代学习，对分类模型进行迭代训练，直到识别置信度达到预设值，通过比较识别置信度与设定阈值获得最终检测结果。

进一步的，当物理特征识别的置信度高于阈值时，将识别结果作为最终的检测结果；当识别置信度低于阈值时，将进行气液转移和快速即时检测获得该溶胶颗粒的分子特征信号，并再通过分析方法获得最终检测结果。

第二方面，本发明实施例提供了一种生物气溶胶高特异性在线监测方法，包括以下步骤：

S1、利用空气动力学聚焦将气溶胶颗粒汇聚至气道中央；

S2、依次进行由散射信号检测模块和结构光时变扫描模块组成的物理特征识别，并将识别信号传入神经网络分类模型；

S3、比较置信度于设定阈值，当置信高于阈值时，输出检测结果，当低于阈值时，触发气液转移信号，进入基于生化检测的分子特征识别模块；

S4、基于快速光热PCR技术将生化分析数据作为结果输出，并将生化检测结果和对应物理特征向量送入神经网络分类模型进行自适应迭代学习，实现气溶胶颗粒识别。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

一种生物气溶胶高特异性在线监测系统，高效融合了生物气溶胶物理特征识别的高效性和分子特征识别的高特异性，可在单颗粒层面上建立气溶胶物理和分子特征之间的关联；具有可持续扩展的气溶胶特征信号，通过增加纳米光学器件的尺寸来获得更大的结构光场和更多的物理特征数量，从而进一步提高系统的识别准确率；具有更精准且有自适应学习能力的气溶胶分类模型。

进一步的，物理特征识别模块旨在识别生物气溶胶颗粒的米式散射信号和结构光时变扫描信号，其中米式散射信号模块中使用长波长激光光源，通过CCD相机或PMT等探测生物气溶胶粒子的散射信号，从而获得气溶胶粒子的粒径及形貌等信息；结构光时变扫描模块中，使用紫外光等短波长光源用于激发荧光，通过纳米光学器件对紫外光源进行空间调制以在气道中产生特定的结构光场，当生物气溶胶颗粒穿过该光场，气溶胶内部不同位置的荧光分子将被选择性的激发，从而发出时变的荧光强度和光谱信号，再综合分析已知的结构光场信息和时变荧光强度和光谱信号，得出荧光物质的种类、浓度以及在气溶胶中的分布状态，以用于气溶胶的特征识别。该方法的好处是可以通过增加纳米光学器件的尺寸来获得更大的结构光场和更多的物理特征数量，从而进一步提高系统的识别准确率。

进一步的，气液转移系统中使用在压电材料上图形化叉指电极形成的声表面波器件进行能量转换，通过该器件在气溶胶颗粒上施加一个向上的声学压力，使其从气相转移至液相缓冲液中。在气液转印过程中对气溶胶颗粒赋予时序编码包括系统的时序信号图及加入样品中的校准粒子，其中校准粒子由均匀分布的荧光物质和辣根过氧化物酶(HRP)等可用于后序生化反应中识别的特定反应酶构成，校准粒子将呈现较宽的散射波形、非时变的荧光强度等有别于普通气溶胶颗粒的特征。该过程的好处是可在单颗粒层面上建立气溶胶物理和分子特征之间的关联，并对气溶胶颗粒赋予时许编码用于后序追踪。

进一步的，分子特征识别系统中利用快速光热PCR技术对目标物质的特征核酸序列进行放大，以获得较高的信噪比，实现快速生化检测。快速光热PCR技术中利用用微流控技术将气溶胶颗粒封装于液滴中使用金壳粒子作为光热转换单元，利用金壳粒子在LED光源照射下的光热效应，在金表面周围产生局部热量，用于核酸分子的扩增，大幅提升PCR热循环效率。此外在分子特征识别系统中的反应试剂中加入发光氨等反应底物，其可与上述校准粒子中的反应酶相互作用，产生特定的荧光定位信号，配合每个气溶胶颗粒的时序编码，实现气溶胶颗粒的定位追踪。

综上所述，本发明通过自适应识别机制在时间维度上融合物理和分子特征识别，避免对相似气溶胶颗粒重复进行相对耗时的分子特征识别，通过精准训练机制来保证物理特征识别在真实场景中的识别准确率，从而在多数情况下仅依赖物理特征即可完成生物气溶胶的准确检测，在最大程度上兼顾物理特征识别在速度上和分子特征识别在特异性上的优势。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为监测系统整体设计示意图；

图2为时变结构光扫描模块示意图，其中，(a)为，生物气溶胶在结构光中的检测原理图，(b)为结构光的生成方法示意图，(c)为检测光路设计图；

图3为生物气溶胶的可控转移和追踪技术示意图，其中，(a)为原理图，(b)为时序信号图，(c)为气液转移气溶胶颗粒的时序编码图，(d)为加工的声表面波器件图；

图4为快速生化检测体系示意图，其中，(a)为微流控芯片设计原理图，(b)为快速光热PCR反应的原理示意图；

图5为自适应识别和精准训练机制的示意流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明提供了一种生物气溶胶高特异性在线监测方法及系统，高效融合物理特征识别的高效性和分子特征识别的高特异性，基于结构光时变扫描的生物气溶胶物理检测、气溶胶颗粒的可控气液转移和追踪技术、适用于气溶胶在线监测的快速生化检测以及生物气溶胶的自适应识别和精准训练机制；通过利用紫外结构光扫描和快速光热PCR技术分别获得气溶胶的物理和分子特征，通过可控气液转移在单颗粒层面上建立气溶胶物理和分子特征的关联，探索基于此关联的气溶胶自适应识别和精准训练机制，并研制一套兼具物理和分子特征识别优点的原理样机。本发明有助于解决气溶胶在线监测准确率低、特异性差的问题，为生物安全预警网络的建设提供重要的理论和技术支撑。

请参阅图1，本发明一种生物气溶胶高特异性在线监测系统，利用紫外结构光扫描和快速光热PCR技术分别获得气溶胶的物理和分子特征，通过可控气液转移技术在单颗粒层面上建立气溶胶物理和分子特征的关联，探索基于此关联的气溶胶自适应识别和精准训练机制，并基于此提出一套兼具物理和分子特征识别优点的生物气溶胶高特异性在线监测系统；能够用于实现生物气溶胶高特异性在线监测方法，具体的，生物气溶胶高特异性在线监测系统包括进样模块、物理特征识别模块、气液转移模块、分子特征识别模块和自适应识别分析模块。

其中，进样模块用于利用空气动力学聚焦将气溶胶颗粒汇聚至气道的中央；

物理特征识别模块用于获得气溶胶颗粒的质荷比、形貌、光谱等物理特征信息；

气液转移模块用于将选定的气溶胶颗粒从气相可控、可追踪地转移至液相缓冲液中；

分子特征识别模块用于使用合适的生化检测体系，来快速获得生物气溶胶的分子特征；

自适应识别分析模块用于建立高效融合物理和分子特征的生物气溶胶识别机制及其神经网络分类模型。

物理特征识别模块由散射信号检测模块和结构光时变扫描模块组成。

其中，散射信号检测模块中，准直的激光光源波长为488nm/532nm，散射光线探测探头为CCD相机、PMT等；

结构光时变扫描模块中，紫外光源的波长为266nm/351nm，使用纳米光学器件对紫外光源进行空间调制以在气道中产生特定的结构光场。

结构光时变扫描模块中，将对结构光生成芯片透光/阻光单元的尺寸、占空比等参数进行合理设计，使其在紫外光源照射下投影出预设的结构光场图案；

结构光时变扫描模块中，使用透镜组、滤光片对荧光信号进行处理，再使用光电倍增管(PMT)检测荧光强度信号，使用光栅和EMCCD对荧光光谱信号进行检测。

气液转移模块，使用声表面波器件进行能量转换，通过该器件在气溶胶颗粒上施加一个向上的声学压力，使其从气相转移至液相缓冲液中；

气液转移模块中还具备将单气溶胶颗粒和生化反应试剂混合形成液滴的功能；声表面器件的加工使用MEMS表面加工工艺，在压电材料上图形化叉指电极。

气液转移模块中对气溶胶颗粒赋予时序编码及加入样品中的校准粒子。

校准粒子由均匀分布的荧光物质和反应酶构成，校准粒子将呈现较宽的散射波形、非时变的荧光强度等有别于普通气溶胶颗粒的特征；其中校准粒子中的反应酶包括辣根过氧化物酶(HRP)等可用于后序生化反应中识别的特定反应酶。

气液转移模块中气溶胶颗粒追踪技术通过对气溶胶颗粒及校准粒子进行编码实现。触发气液转移后对气溶胶颗粒编码为(Pi，ti)，其中Pi为颗粒的顺序编号，ti为颗粒气液转移的时间点，每完成特定数量(例如5个)普通气溶胶颗粒的转移后，将转移一个编码为(Cj，tj)的校准粒子，用于校准定位追踪转移的气溶胶颗粒。

分子特征识别模块，利用快速光热PCR技术对目标物质的特征核酸序列进行放大，以获得较高的信噪比，实现快速生化检测。

快速光热PCR技术中利用微流控技术将气溶胶颗粒封装于液滴中使用金壳粒子作为光热转换单元，利用金壳粒子在LED光源照射下的光热效应，在金表面周围产生局部热量，用于核酸分子的扩增，大幅提升PCR热循环效率。

分子特征识别模块中在反应试剂中加入发光氨等反应底物，其可与校准粒子中的反应酶相互作用，产生特定的荧光定位信号，配合每个气溶胶颗粒的时序编码，可实现气溶胶颗粒的定位追踪。

自适应识别分析模块，将物理特征识别模块中获得的气溶胶颗粒物理特征信号(即散射和结构光时变扫描信号)，提取其中的特征向量，带入神经网络分类模型来识别气溶胶的种类；将生化检测结果和其物理特征向量带入神经网络分类模型，进行自适应迭代学习，对分类模型进行迭代训练，直到识别置信度达到预设值。

当物理特征识别的置信度高于阈值时，即将识别结果作为最终的检测结果。

当识别置信度低于阈值时，将进行气液转移和快速即时检测来获得该气溶胶颗粒的分子特征信号，并再通过分析算法，获得最终检测结果。

本发明再一个实施例中，本发明提供一种生物气溶胶高特异性在线监测方法，包括以下步骤：

S1、利用空气动力学聚焦将气溶胶颗粒汇聚至气道中央；

S2、依次进行由散射信号检测模块和结构光时变扫描模块组成的物理特征识别，并将识别信号传入神经网络分类模型；

S3、比较置信度于设定阈值，当置信高于阈值时，输出检测结果，当低于阈值时，触发气液转移信号，进入基于生化检测的分子特征识别模块；

S4、基于快速光热PCR技术的生化检测模块将生化分析数据作为结果输出，并将生化检测结果和其物理特征向量送入神经网络分类模型，使其进行自适应迭代学习。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，图2a中，首先在气道中生成特定的紫外结构光场，当气溶胶颗粒穿过该光场，气溶胶内部不同位置的荧光分子将被选择性的激发，从而发射出时变的荧光强度和光谱信号：在(i)位置时，左上和右上荧光分子的空间位置与紫外结构光部分重叠，因此激发出红色和黄色的自发荧光，而下方荧光分子附近无紫外光源，将处于静默状态。

自发荧光的强度与荧光分子的浓度相关；自发荧光的波长与荧光分子的种类相关，例如在266nm光源激发下，络氨酸将发出310nm的荧光，核酸物质将发出325nm的荧光，NADH将发出455nm的荧光等。

类似的，当气溶胶移动至(ii)和(iii)位置时，由于气溶胶附近的局部结构光场发生了改变，不同荧光分子的激发状态也随之改变，发射出不同的强度和光谱信号。综合分析已知的结构光场信息，和这些时变荧光强度和光谱信号，计算出荧光物质的种类、浓度以及在气溶胶中的分布状态，以用于气溶胶的特征识别；采用如图2b所示的方法生成结构光场。

具体的，将使用纳米光学设计和加工技术，制备透光和阻光单元伪随机分布的结构光生成芯片。当非相干紫外光源(例如紫外LED)照射在该芯片上时，将投影出预设的结构光场图案。如图2c在设计结构光生成芯片时，将合理的设计透光/阻光单元的尺寸、占空比等，并使用Zemax、RSoft等软件进行仿真优化。

在荧光信号的检测光路中，将首先使用透镜组、滤光片对信号进行处理，再使用光电倍增管(PMT)检测荧光强度信号，使用光栅和EMCCD检测荧光光谱信号。

请参阅图3，本发明的分子特征识别模式和物理特征识别模式中分类模型的训练均需要将气溶胶颗粒从气相可控、可追踪的转移至液相做生化分析。图3a中拟使用声表面波器件，对选定的气溶胶颗粒施加一个声学压力，将其转移至溶液环境中，并对其赋予时序编码用于后续追踪。图3b所示为时序信号示意图。本发明中每个气溶胶颗粒在经过“散射信号检测”和“结构光时变扫描”模块后，会获得其流速信息，并产生散射和荧光信号用于气溶胶识别。当识别置信度低于预设阈值时，根据气溶胶的运动速度，在合适延时后产生转移信号(图3b中方波)，从而触发气溶胶的气液转移。图3c所示转移的气溶胶颗粒将被编码为(Pi，ti)，其中Pi为颗粒的顺序编号，ti为颗粒气液转移的时间点。为了避免可能发生的时序错误，本发明拟在待测气溶胶样品中混入一定比例的校准粒子。校准粒子由均匀分布的荧光物质和反应酶构成，将呈现出有别于普通气溶胶颗粒的特征，例如较宽的散射波形、非时变的荧光强度等。校准粒子中的反应酶(例如辣根过氧化物酶HRP)将用于后序生化反应中的识别。在每完成特定数量(例如5个)普通气溶胶颗粒的转移后，将转移一个校准粒子，编码为(Cj，tj)，以用于校准定位转移的气溶胶颗粒，气液转移模块所涉及的关键加工技术为声表面波器件的加工，使用MEMS表面加工工艺，在压电材料上图形化叉指电极，图3d为前期加工的叉指换能器实物图。

请参阅图4，图4a所示，本发明拟使用微流控技术将气溶胶颗粒封装于5nL的液滴中，并使用图4b所示的金壳粒子在LED光源照射下的光热效应，在金表面周围(体积：～5pL)产生局部热量，用于核酸分子的扩增。目前，类似基于光热效应的PCR技术已有相关报道：可在2.5秒内完成升温，在4秒内完成降温，在5分钟内完成40个热循环周期。对比于传统的PCR技术所加热的溶液体积较大(～100μL)，造成升温和散热过程较慢，完成1次40个热循环的PCR检测一般耗时1小时，本发明将极大的提升PCR热循环效率，有望在10分钟之内完成单气溶胶颗粒的分子特异性检测。

此外，如图2a所示，本发明将在反应试剂中加入发光氨等反应底物，其可与校准粒子中的反应酶相互作用，产生特定的荧光定位信号，并且配合每个气溶胶颗粒的时序编码，完成气溶胶颗粒的定位追踪，从而建立其物理特征和分子特征的关联，使得分类模型的精准训练和“物理+分子”特征的融合识别成为可能。

请参阅图5，为生物气溶胶的识别流程；首先将获得气溶胶颗粒的物理特征信号(即散射和结构光时变扫描信号)，提取其中的特征向量，并带入分类模型来识别气溶胶的种类；当识别置信度高于设定阈值时，当前基于物理特征识别的可信度较高，即将识别结果作为最终的检测结果；当识别置信度低于阈值时，将进行气液转移和快速即时检测来获得该气溶胶颗粒的分子特征信号，再通过分析算法，获得最终的检测结果。

此外，为了提高系统再次遇到类似气溶胶颗粒的识别准确率并且避免重复进行相对耗时的分子特征识别，将此次检测结果和其物理特征向量带入神经网络分类模型，进行自适应迭代学习。在建立分类模型时，将系统设置为训练模式：在每次完成基于物理特征的分类识别后，开始进行分子特征检测，并将物理特征信号和基于分子特征信号的检测结果作为输入，对分类模型进行迭代训练，直到识别置信度达到预设值。

综上所述，本发明一种生物气溶胶高特异性在线监测方法及系统，与传统生物气溶胶监测系统相比，具有以下优势：

(1)可持续扩展气溶胶物理特征的数量：本发明使用纳米光学器件对单个激发光源进行空间调制，在气溶胶颗粒行进方向上构建时变的结构光场，产生用于检测的特征荧光信号，本发明可以通过增加纳米光学器件的尺寸来获得更大的结构光场和更多的物理特征数量，从而进一步提高系统的识别准确率。

(2)可在单颗粒层面上建立气溶胶物理和分子特征之间的关联：本发明通过可控的气液转移和追踪技术，关联了单气溶胶颗粒的物理和分子特征，为气溶胶分类模型的自适应识别和精准训练奠定基础，可在最大程度上兼具物理和分子特征检测的优点。

(3)更精准且具有自适应学习能力的气溶胶分类模型：本发明通过使用实际场景中已关联的气溶胶物理和分子特征，建立精准的分类模型训练数据集。此外，当分类模型遇到未知目标时(置信度<阈值)系统将自动触发分子特征检测，并将检测结果和对应物理特征用于分类模型的自适应迭代学习。以上精准训练和自适应学习机制可提高系统在不同场景下的识别准确率。

(4)“物理+分子”双特征特异性检测机制：本发明实行“优先物理特征识别”、“按需分子特征识别”的方式，极大的拓宽了系统适用范围。此外，本发明在分子特征识别后，还对物理特征识别的分类算法进行自适应迭代学习，提高再次遇到类似气溶胶颗粒时物理特征识别的准确率，避免重复进行相对耗时的分子特征识别，从而在最大程度上兼具物理和分子特征识别在速度和特异性上的优势。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。