一种采集空气中微生物的装置及其采集方法

文档序号:1827039 发布日期:2021-11-12 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 一种采集空气中微生物的装置及其采集方法 (Device and method for collecting microorganisms in air ) 是由 陈晖� 潘亮 于 2021-08-09 设计创作,主要内容包括:本发明涉及空气环境监测技术领域,尤其为一种采集空气中微生物的装置及其采集方法,包括底座、加热池、蠕动泵、冷凝增长池和气泵,所述蠕动泵的右侧连通有入管,所述加热池内腔的底部安装有若干个加热偶,所述加热池的顶部连通有蒸汽输送管,所述蒸汽输送管的表面安装有阀门;本发明采用增加空气的湿度再降温的方式达到过饱和状态,促使空气中的微生物粒径增长,并在经过小孔时随惯性撞击在采集器上,从而完成对微生物的高效采集,且该装置具备设计简单、成本低廉、使用方便的优点,解决了目前对空气中微生物的采集,大都采用平板法,传统的平板法仅能够采集到可沉降微生物,且效率低下的问题。(The invention relates to the technical field of air environment monitoring, in particular to a device for collecting microorganisms in air and a collection method thereof, wherein the device comprises a base, a heating pool, a peristaltic pump, a condensation growth pool and an air pump, wherein the right side of the peristaltic pump is communicated with an inlet pipe, the bottom of an inner cavity of the heating pool is provided with a plurality of heating couples, the top of the heating pool is communicated with a steam conveying pipe, and the surface of the steam conveying pipe is provided with a valve; the device disclosed by the invention achieves a supersaturated state by increasing the humidity of air and then cooling, promotes the particle size of microorganisms in the air to increase, and impacts a collector along with inertia when passing through a small hole, so that the microorganisms are efficiently collected.)

一种采集空气中微生物的装置及其采集方法

技术领域

本发明涉及空气环境监测技术领域,具体为一种采集空气中微生物的装置及其采集方法。

背景技术

新冠病毒疫情暴发以来,科学家已经证实生物气溶胶是该病毒的主要传播途径之一。在人类面对类似已知和未知的病毒时,对空气中病毒、细菌、微生物等生物气溶胶的检测就非常必要。空气中微生物的粒径范围很广,从数十纳米至数十微米。传统平板法只能采集到可沉降微生物(大于数微米),且效率低下。为了更快速可靠地采集全部粒径范围的空气中微生物,尤其是针对数十纳米粒径的超细小空气中微生物,需要设计特别的装置进行采样。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采集空气中微生物的装置,具备设计简单、成本低廉、使用方便的优点,能高效采集空气中的微生物用于深入研究。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种采集空气中微生物的装置,包括底座、加热池、蠕动泵、冷凝增长池和气泵,所述蠕动泵的右侧连通有入管,所述加热池内腔的底部安装有若干个加热偶,所述加热池的顶部连通有蒸汽输送管,所述蒸汽输送管的表面安装有阀门,所述气泵的一侧连通有输气管,所述气泵的另一侧连通有采集口,所述蒸汽输送管和输气管的另一端均与冷凝增长池相连通,所述冷凝增长池的底部连通有竖管,所述竖管的底部连通有采集箱,所述采集箱的正面铰接有箱门,所述采集箱内腔的上方设置有横板,所述横板的表面贯穿开设有小孔洞,所述采集箱的内部且位于横板的下方设置有撞击板,所述撞击板的顶部设置碳膜铜网,所述冷凝增长池的表面设置有铜管,所述铜管的两端分别连通有进水管和出水管,所述进水管和出水管的表面设置有输水控制机构,所述冷凝增长池表面的下方设置有支撑机构。

为能够对冷却用水的输送进行控制,优选的,所述输水控制机构包括水泵、第一电磁阀和第二电磁阀,所述水泵和第一电磁阀均安装在进水管的表面,所述第二电磁阀安装在出水管的表面。

为了对冷凝增长池进行辅助支撑和固定,优选的,所述支撑机构包括固定环、支撑杆和支撑板,所述固定环栓接在冷凝增长池表面的下方,所述支撑杆的一端与固定环栓接,所述支撑板栓接在支撑杆的另一端,所述支撑板与底座栓接。

为了将空气排出该装置,优选的,所述撞击板表面的两侧贯穿开设有透气孔,所述采集箱的右侧连通有排气通道,所述排气通道的内部安装有风机。

为了能够对铜管进行辅助固定,优选的,所述冷凝增长池的表面栓接有若干个固定件,所述铜管呈螺旋状,且铜管与固定件相固定,所述冷凝增长池的材质为不锈钢。

为了确保空气能够从撞击板与横板之间流动,优选的,所述小孔洞的孔径为0.02-0.1μm,所述小孔洞与撞击板之间的距离为0.2-5mm,所述冷凝增长池的内径为50-80mm,冷凝增长池的长度为300-600mm。

一种采集空气中微生物的装置的采集方法,其采集方法包括如下步骤:

步骤A:将入管外接纯水源,并使用蠕动泵将超纯水以0.5-2ml/min流速引入加热池,开启加热偶对超纯水进行加热升温,加热至100℃产生水蒸气,开启阀门,使水蒸气经过蒸汽输送管进入冷凝增长池的内部;

步骤B:开启气泵,其使外界的空气连同微生物经过采集口、气泵和输气管进入冷凝增长池的内部,此时进入冷凝增长池的空气与水蒸气接触,空气的湿度和温度上升;

步骤C:开启水泵和第一电磁阀,并向进水管的内部投放温度较低的冷却用水,此时冷却用水经过进水管进入铜管的内部,随后空气中的热量经过冷凝增长池传递给铜管,铜管中的冷却用水吸热,其使冷凝增长池内部空气的温度大幅度下降;

步骤D:微生物在空气的湿度增加再降温的情况下达到过饱和状态,空气中的微生物粒径增长,之后微生物随着气流穿过小孔洞在惯性的作用下撞到撞击板表面的碳膜铜网,从而完成对微生物的采集捕获,同时空气经过透气孔和排气通道排出。

为了确保水的纯度,优选的,所述步骤A中,引入超纯水的电导率≥18ΜΩ。

为了对空气的流速进行控制,优选的,所述步骤B中,气泵引入气体的流速为500-1500ml/min。

为了确保对空气的冷却效果,优选的,所述步骤C中,冷却用水的温度为0-15℃。

与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

本发明采用增加空气的湿度再降温的方式达到过饱和状态,促使空气中的微生物粒径增长,并在经过小孔时随惯性撞击在采集器上,从而完成对微生物的高效采集,且该装置具备设计简单、成本低廉、使用方便的优点,解决了目前对空气中微生物的采集,大都采用平板法,传统的平板法仅能够采集到可沉降微生物,且效率低下的问题。

附图说明

图1为本发明的结构立体示意图;

图2为本发明的结构立体示意图;

图3为本发明加热池的结构正视剖面图;

图4为本发明的局部结构正视剖面;

图5为本发明图4中A处局部结构放大图;

图6为本发明方法的流程示意图。

图中:1、底座;2、加热池;3、蠕动泵;4、冷凝增长池;5、气泵;6、入管;7、加热偶;8、蒸汽输送管;9、阀门;10、输气管;11、采集口;12、竖管;13、采集箱;14、横板;15、小孔洞;16、撞击板;17、碳膜铜网;18、铜管;19、进水管;20、出水管;21、输水控制机构;211、水泵;212、第一电磁阀;213、第二电磁阀;22、支撑机构;221、固定环;222、支撑杆;223、支撑板;23、排气通道;24、风机;25、固定件;26、箱门;27、透气孔。

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,所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-5所示,一种采集空气中微生物的装置,包括底座1、加热池2、蠕动泵3、冷凝增长池4和气泵5,蠕动泵3的右侧连通有入管6,加热池2内腔的底部安装有若干个加热偶7,加热池2的顶部连通有蒸汽输送管8,蒸汽输送管8的表面安装有阀门9,气泵5的一侧连通有输气管10,气泵5的另一侧连通有采集口11,蒸汽输送管8和输气管10的另一端均与冷凝增长池4相连通,冷凝增长池4的底部连通有竖管12,竖管12的底部连通有采集箱13,采集箱13的正面铰接有箱门26,采集箱13内腔的上方设置有横板14,横板14的表面贯穿开设有小孔洞15,采集箱13的内部且位于横板14的下方设置有撞击板16,撞击板16的顶部设置碳膜铜网17,冷凝增长池4的表面设置有铜管18,铜管18的两端分别连通有进水管19和出水管20,进水管19和出水管20的表面设置有输水控制机构21,冷凝增长池4表面的下方设置有支撑机构22,该装置采用增加空气的湿度再降温的方式达到过饱和状态,促使空气中的微生物粒径增长,并在经过小孔时随惯性撞击在采集器上,从而完成对微生物的高效采集,且该装置具备设计简单、成本低廉、使用方便的优点,解决了目前对空气中微生物的采集,大都采用平板法,传统的平板法仅能够采集到可沉降微生物,且效率低下的问题。

请参阅图1所示,输水控制机构21包括水泵211、第一电磁阀212和第二电磁阀213,水泵211和第一电磁阀212均安装在进水管19的表面,第二电磁阀213安装在出水管20的表面,通过水泵211、第一电磁阀212和第二电磁阀213的设置,水泵211能够用于输送冷却用水,第一电磁阀212则能够对进水管19的开合进行控制,而第二电磁阀213则能够对出水管20的开合进行控制,它们的配合使用能够对冷却用水的输送进行控制。

请参阅图1和2所示,支撑机构22包括固定环221、支撑杆222和支撑板223,固定环221栓接在冷凝增长池4表面的下方,支撑杆222的一端与固定环221栓接,支撑板223栓接在支撑杆222的另一端,支撑板223与底座1栓接,通过固定环221、支撑杆222和支撑板223的设置,固定环221能够将支撑杆222固定在冷凝增长池4的表面,支撑板223能够将支撑杆222固定在底座1的表面,它们的配合使用能够对冷凝增长池4进行辅助支撑和固定,增加冷凝增长池4的稳定性。

请参阅图4和5所示,撞击板16表面的两侧贯穿开设有透气孔27,采集箱13的右侧连通有排气通道23,排气通道23的内部安装有风机24,通过透气孔27、排气通道23和风机24的设置,空气能够穿过透气孔27和排气通道23排出,而风机24则能够增加排出空气的流速。

请参阅图1和2所示,冷凝增长池4的表面栓接有若干个固定件25,铜管18呈螺旋状,且铜管18与固定件25相固定,冷凝增长池4的材质为不锈钢,通过固定件25的设置,其用于对铜管18进行辅助固定,而设计铜管18呈螺旋状,其使能够增加铜管18与冷凝增长池4的接触面积,提升冷却换热效果。

请参阅图4和5所示,小孔洞15的孔径为0.02-0.1μm,小孔洞15与撞击板16之间的距离为0.2-5mm,冷凝增长池4的内径为50-80mm,冷凝增长池4的长度为300-600mm,通过设计小孔洞15与撞击板16之间的距离为0.2-5mm,其保证了横板14与撞击板16之间的距离,以便空气进流动,同时保证了空气中的大部分微生物不会偏离撞向透气孔27而直接排出。

一种采集空气中微生物的装置的采集方法,其采集方法包括如下步骤:

步骤A:将入管6外接纯水源,并使用蠕动泵3将超纯水以0.5-2ml/min流速引入加热池2,开启加热偶7对超纯水进行加热升温,加热至100℃产生水蒸气,开启阀门9,使水蒸气经过蒸汽输送管8进入冷凝增长池4的内部;

步骤B:开启气泵5,其使外界的空气连同微生物经过采集口11、气泵5和输气管10进入冷凝增长池4的内部,此时进入冷凝增长池4的空气与水蒸气接触,空气的湿度和温度上升;

步骤C:开启水泵211和第一电磁阀212,并向进水管19的内部投放温度较低的冷却用水,此时冷却用水经过进水管19进入铜管18的内部,随后空气中的热量经过冷凝增长池4传递给铜管18,铜管18中的冷却用水吸热,其使冷凝增长池4内部空气的温度大幅度下降;

步骤D:微生物在空气的湿度增加再降温的情况下达到过饱和状态,空气中的微生物粒径增长,之后微生物随着气流穿过小孔洞15在惯性的作用下撞到撞击板16表面的碳膜铜网17,从而完成对微生物的采集捕获,同时空气经过透气孔27和排气通道23排出。

在步骤A中,引入超纯水的电导率≥18ΜΩ,此种设计确保了水的程度,防止水的纯度不足而造成装置的内部易产生水垢,导致装置内部堵塞。

在步骤B中,气泵5引入气体的流速为500-1500ml/min,此种设计确保了空气的流速,确保微生物撞击过程中的惯性。

在步骤C中,冷却用水的温度为0-15℃,此种设计确保了冷却用水的温度,提升对空气的冷却效果。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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