RU192340U1

RU192340U1 - Sensor for detecting microorganisms in the air

Info

Publication number: RU192340U1
Application number: RU2019114625U
Authority: RU
Inventors: Елена Ивановна Гаврикова
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2019-09-13

Abstract

Полезная модель относится к устройствам анализа воздуха на наличие в нем микроорганизмов или любых биологических объектов, содержащих ДНК.Задачей полезной модели является повышение эффективности работы устройства.Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство предусматривает увеличение турбулентности тока воздуха внутри сферы.Поставленная задача и указанный технический результат достигаются благодаря тому, что известное устройство, состоящее из корпуса-сферы с отверстиями для входа и выхода воздуха, магистрали с изогнутым патрубком на конце, насоса, ультрафиолетового фотодиода, фотоэлектронного умножителя, отгороженного от ультрафиолетового фотодиода металлической перегородкой, не пропускающей ультрафиолетовые лучи, блока питания, блока цифровой обработки сигнала и блока сигнализации, согласно полезной модели дополнительно содержит электродвигатель, а металлическая перегородка выполнена в форме диска, который является ступицей осевой крыльчатки с лопастями, приводимой во вращение электродвигателем, при этом радиус диска превышает габариты фотоэлектронного умножителя.Таким образом, предлагаемая конструкция датчика для определения микроорганизмов в воздухе позволяет повысить эффективность обнаружения микроорганизмов в воздухе закрытых помещений.The invention relates to devices for analyzing the air for the presence of microorganisms or any biological objects containing DNA in it. the result is achieved due to the fact that the known device, consisting of a housing-sphere with holes for air inlet and outlet, the main and with a curved nozzle at the end of the pump, an ultraviolet photodiode, a photomultiplier, fenced off from the ultraviolet photodiode with a metal partition that does not allow ultraviolet rays, a power supply unit, a digital signal processing unit and an alarm unit, according to a utility model, additionally contains an electric motor, and the metal partition is made in the shape of the disk, which is the hub of the axial impeller with blades, driven into rotation by an electric motor, while the radius of the disk exceeds gab Rita photoelectron umnozhitelya.Takim, the proposed sensor design for the detection of microorganisms in the air increases the efficiency of detection of microorganisms in indoor air.

Description

Полезная модель относится к устройствам анализа воздуха на наличие в нем микроорганизмов или любых биологических объектов, содержащих ДНК.The utility model relates to air analysis devices for the presence of microorganisms or any biological objects containing DNA in it.

Известно устройство для анализа воздуха на наличие в нем биопримесей, содержащее корпус-сферу из алюминия с отверстиями для входа и выхода воздуха, насос, ультрафиолетовый фотодиод, дающий ультрафиолетовое излучение с длиной волны 260 нм, блок питания, фотоэлектронный умножитель, блок обработки сигнала, сигнализирующее устройство. Внутри сферы установлен фотоэлектронный умножитель для приема ультрафиолетовых лучей (ФЭУ), отгороженный от фотодиода металлической перегородкой, не пропускающей ультрафиолетовые лучи (патент РФ №2672787) [1].A device is known for analyzing air for the presence of bioimpurities in it, comprising a housing made of aluminum with openings for air inlet and outlet, a pump, an ultraviolet photodiode giving ultraviolet radiation with a wavelength of 260 nm, a power supply unit, a photoelectronic multiplier, a signal processing unit, which signals device. Inside the sphere, a photomultiplier tube for receiving ultraviolet rays (PMTs) is installed, fenced off from the photodiode by a metal partition that does not transmit ultraviolet rays (RF patent No. 2672787) [1].

Недостатком указанного устройства является недостаточная эффективность работы, связанная с тем, что ФЭУ имеет достаточно большие размеры, что является препятствием для циркуляции анализируемого воздуха внутри сферы (Загрубский А.А., Цыганенко Н.М., Чернова А.П. Детекторы излучения / А.А. Загрубский, Н.М. Цыганенко, А.П. Чернова // Санкт Петербург, - 2007 г., - 68 с.) [2].The disadvantage of this device is the lack of efficiency associated with the fact that the PMT is large enough, which is an obstacle to the circulation of the analyzed air inside the sphere (Zagrubsky A.A., Tsyganenko N.M., Chernova A.P. Radiation detectors / A .A. Zagrubsky, N.M. Tsyganenko, A.P. Chernova // St. Petersburg, - 2007, - 68 p.) [2].

Задачей полезной модели является повышение эффективности работы устройства.The objective of the utility model is to increase the efficiency of the device.

Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство предусматривает увеличение турбулентности тока воздуха внутри сферы.The technical result is achieved by the fact that the proposed device provides for an increase in the turbulence of the air flow inside the sphere.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются благодаря тому, что известное устройство, состоящее из корпуса-сферы с отверстиями для входа и выхода воздуха, магистрали с изогнутым патрубком на конце, насоса, ультрафиолетового фотодиода, фотоэлектронного умножителя, отгороженного от ультрафиолетового фотодиода металлической перегородкой, не пропускающей ультрафиолетовые лучи, блока питания, блока цифровой обработки сигнала и блока сигнализации, согласно полезной модели дополнительно содержит осевую крыльчатку с лопастями и электродвигатель, а металлическая перегородка выполнена в форме диска, который является ступицей осевой крыльчатки, приводимой во вращение электродвигателем, при этом радиус диска превышает габариты фотоэлектронного умножителя.The task and the specified technical result are achieved due to the fact that the known device, consisting of a housing-sphere with holes for air inlet and outlet, a trunk with a curved pipe at the end, a pump, an ultraviolet photodiode, a photomultiplier tube fenced off from an ultraviolet photodiode by a metal partition, does not transmitting ultraviolet rays, a power supply, a digital signal processing unit and an alarm unit, according to a utility model, further comprises an axial impeller with the blades and the electric motor, and the metal partition is made in the form of a disk, which is the hub of the axial impeller, driven by rotation of the electric motor, while the radius of the disk exceeds the dimensions of the photomultiplier.

Сущность изобретения представлена на чертеже, где на фиг. 1 изображен предлагаемый датчик для определения микроорганизмов в воздухе, а на фиг. 2 - вид спереди осевой крыльчатки.The invention is presented in the drawing, where in FIG. 1 shows the proposed sensor for detecting microorganisms in the air, and in FIG. 2 is a front view of the axial impeller.

Датчик для определения микроорганизмов в воздухе включает корпус-сферу 3, отполированную изнутри и выполненную из алюминия. С одной стороны корпуса-сферы 3 выполнено отверстие, которое соединено посредством магистрали 2 с насосом 1, который улавливает окружающий воздух и доставляет его в корпус-сферу 3 для анализа. В центре корпуса-сферы 3 установлен УФ фотодиод 4, дающий излучение с длиной волны 260 нм, который соединен посредством проводов с блоком питания 13. Кроме того, внутри корпуса-сферы 3 установлен фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 8 для приема ультрафиолетовых лучей, отделенный от УФ фотодиода 4 металлической ступицей в форме диска 6 осевой крыльчатки 5 с лопастями 7. При этом радиус диска 6 превышает габариты ФЭУ 8 так, чтобы не было прямого попадания УФ-лучей от УФ фотодиода 4 на ФЭУ 8. Осевая крыльчатка 5 закреплена на валу 9 и приводится во вращение электродвигателем 12. УФ-лучи воспринимаются ФЭУ 8, соединенным с блоком цифровой обработки сигнала 14, и блоком сигнализации 15 обнаружения ДНК-содержащих биопримесей в анализируемом воздухе. УФ фотодиод 4, ФЭУ 8 установлены в центре корпуса-сферы 3, путем закрепления их на фиксаторе 10, который, в свою очередь, прикреплен к стенке корпуса-сферы 3. Второе отверстие 11 в корпусе-сфере 3 выполнено с The sensor for detecting microorganisms in the air includes a housing-sphere 3, polished from the inside and made of aluminum. On one side of the casing-sphere 3 a hole is made, which is connected via a line 2 to the pump 1, which traps the surrounding air and delivers it to the casing-sphere 3 for analysis. A UV photodiode 4 is installed in the center of the sphere-body 3, which emits radiation with a wavelength of 260 nm, which is connected via wires to the power supply unit 13. In addition, a photomultiplier tube (PMT) 8 is installed inside the case-sphere 3 for receiving ultraviolet rays, separated from UV photodiode 4 with a metal hub in the form of a disk 6 of the axial impeller 5 with blades 7. Moreover, the radius of the disk 6 exceeds the dimensions of the PMT 8 so that there is no direct UV radiation from the UV photodiode 4 on the PMT 8. The axial impeller 5 is mounted on the shaft 9 and is driven by electric by an electric motor 12. UV rays are perceived by a PMT 8 connected to a digital signal processing unit 14 and an alarm unit 15 for detecting DNA-containing bioimpurities in the analyzed air. UV photodiode 4, PMT 8 are installed in the center of the housing-sphere 3, by fixing them on the latch 10, which, in turn, is attached to the wall of the housing-sphere 3. The second hole 11 in the housing-sphere 3 is made with

противоположной стороны от первого отверстия и служит для возврата проанализированного воздуха из прибора обратно в окружающую среду.opposite side of the first hole and serves to return the analyzed air from the device back to the environment.

Предлагаемый датчик для определения микроорганизмов в воздухе работает следующим образом.The proposed sensor for detecting microorganisms in the air works as follows.

Анализируемый воздух постоянно подается в корпус-сферу 3 с помощью насоса 1 по магистрали 2, с изогнутым патрубком на конце. Изогнутый конец патрубка для воздуха нужен, чтобы создать турбулентность тока воздуха внутри корпуса-сферы 3. Степень поглощения ультрафиолетовых лучей, идущих от фотодиода 4, определяется с помощью ФЭУ 8 за счет поглощения излучения с длиной волны 260 нм молекулами ДНК, содержащимися в биопримесях. Данные о степени поглощения УФ-лучей ДНК-содержащими биопримесями поступают в блок цифровой обработки сигнала 14 от ФЭУ 8. При обнаружении ДНК-содержащих биопримесей в анализируемом воздухе выше фона сигнал подается на блок сигнализации 15 о загрязнении воздуха биопримесями.The analyzed air is constantly supplied to the housing-sphere 3 by means of a pump 1 along line 2, with a curved nozzle at the end. The curved end of the air nozzle is needed to create a turbulence in the air flow inside the body-sphere 3. The degree of absorption of ultraviolet rays coming from photodiode 4 is determined using a PMT 8 due to absorption of radiation with a wavelength of 260 nm by DNA molecules contained in bioimpurities. Data on the degree of absorption of UV rays by DNA-containing bioproteins is received in the digital signal processing unit 14 from the PMT 8. When DNA-containing bioproteins are detected in the analyzed air above the background, the signal is sent to the signaling unit 15 about air pollution by bioproteins.

Благодаря турбулентному движению воздуха внутри сферы, создаваемому изогнутым патрубком магистрали 2, увеличению потока воздуха, создаваемого лопастями 7 осевой крыльчатки 5 и многократному отражению УФ-лучей, испускаемых фотодиодом 4 от внутренней поверхности корпуса-сферы 3 на ФЭУ 8, достигается наиболее полное поглощение лучей биопримесями, содержащими ДНК. По возрастанию интегрального поглощения УФ-лучей, во всем объеме сферы выше фонового значения, загрязняющими биопримесями, содержащими ДНК, автоматически определяется наличие биологического загрязнения исследуемого воздуха и об этом подается сигнал. Проанализированный воздух возвращается обратно в окружающую среду через отверстие, которое расположено с противоположной стороны от отверстия для подачи воздуха.Due to the turbulent movement of air inside the sphere created by the curved branch pipe of the line 2, the increase in the air flow generated by the blades 7 of the axial impeller 5 and the multiple reflection of UV rays emitted by the photodiode 4 from the inner surface of the casing-sphere 3 on the PMT 8, the most complete absorption of the rays by bio-impurities is achieved containing DNA. By increasing the integral absorption of UV rays, in the entire volume of the sphere above the background value, contaminating bio-impurities containing DNA, the presence of biological contamination of the studied air is automatically determined and a signal is given about this. The analyzed air is returned back to the environment through an opening that is located on the opposite side of the air supply opening.

Таким образом, предлагаемая конструкция датчика для определения микроорганизмов в воздухе позволяет повысить эффективность обнаружения микроорганизмов в воздухе закрытых помещений.Thus, the proposed sensor design for detecting microorganisms in the air can improve the detection efficiency of microorganisms in indoor air.

Claims

A sensor for detecting microorganisms in the air, consisting of a housing-sphere with openings for air inlet and outlet, a line with a curved nozzle at the end, a pump, an ultraviolet photodiode, a photomultiplier tube fenced off from the ultraviolet photodiode by a metal partition that does not transmit ultraviolet rays, a power supply unit, a digital signal processing unit and a signaling unit for detecting DNA-containing bioimpurities in the analyzed air, which are connected to a photoelectronic multiplier, it further comprises an axial impeller with blades and a motor, and the metal partition wall is formed in a disk shape, which is the hub axial impeller driven by an electric motor, wherein the radius of the disk is greater than the dimensions of the photomultiplier.