“48小时→3小时” 利用人工智能快速检测室内空气质量

by Jeong Ilwoong

Published 05 Mar.2025 15:14(KST)

一种在将室内空气质量测定时间从48小时缩短到3小时以内的同时，又能确保高精度的技术已被开发出来。

韩国研究财团5日表示，由世宗大学的 Jung Jaehee 教授、Go Hyunsik 研究员与全南大学的 Heo Gijun 教授参与的联合研究团队，开发出一项在3小时以内即可以95%以上的准确度监测室内空气中细菌浓度的技术。

该技术是将高浓缩空气悬浮微生物采样技术与基于机器学习的图像分析技术相结合的方式开发而成的。

（自左起）世宗大学研究员 Shin Jae-hak、研究员 Kim In-ho、教授 Jung Jaehee，全南大学教授 Heo Gi-jun，延世大学研究员 Ko Hyun-sik（前世宗大学）。世宗大学教授 Jung Jaehee 提供

韩国现行的《室内空气质量管理法》将世界卫生组织（WHO）推荐的“培养微生物菌落计数法”作为标准试验方法。该试验方法是将空气中的微生物捕集到半固体营养培养基上，培养48小时以上，使其繁殖形成菌落后，再以肉眼计数菌落浓度。

这种方法虽具有可以进行精确计数的优点，但在测定室内空气质量时需要48小时（2天）以上，且人力消耗大（劳动密集型），一直被视为亟待克服的缺点。

迄今为止，为解决这些问题，已开发出多种基于生化分析法的技术，但与既有标准试验法相比，结果差异较大，难以适用于现行制度，存在局限。

为此，联合研究团队在以标准培养法为基础的同时，结合多种技术，着手开发能够大幅缩短检测速度的系统。

基于人工智能的浮游微生物实时探测技术概略示意图。世宗大学 Jung Jaehee 教授提供

首先，为了精确探测空气中极低浓度的微生物，研究团队利用颗粒的惯性力，实现了可将空气中细菌连续浓缩至最多1千万倍的技术。

此外，通过依次进行空气中浓缩（一次）和从空气到液相的颗粒浓缩（二次）的过程，达成了世界顶尖水平的浓缩性能。

通过这一技术，联合研究团队成功在3小时以内，以95%以上的准确度，将空气中细菌的菌落计数浓度测定到30CFU/㎥水平。CFU/㎥表示每1立方米空气中所含的菌落形成单位（Colony-forming unit，CFU，即菌落计数）的数量。从统计学上看，有效数字的合理范围为30～300CFU/㎥，而每1立方米空气中菌落数低于300的培养皿，在细菌数量测定中出现误差的可能性较高。

尤其是此次联合研究团队开发的系统，由于在配备小型显微镜平台的便携式培养器中即可同时进行培养和高分辨率图像生成，因此不受场所限制即可实时分析微生物。同时，借助基于机器学习的图像分析技术，还具备可实时测定微生物群落信息的优势。

Jung Jaehee 教授表示：“此次技术是从样本采集到数据分析的全流程自动化系统，集成了气溶胶颗粒采样技术、可进行大面积观测的显微镜平台以及基于机器学习的图像分析技术等，被评价为为克服现有标准培养法缺点的设备开发奠定了基础。”