CN103389228A - 用于微生物的空气分析的样品收集单元、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于微生物的空气分析的样品收集单元（14），所述样品收集单元具有壳体（16）和样品处理段（17）。所述壳体（16）具有样品进入口（18）、视窗（19）和空气排出口（20）。所述样品处理段（17）具有接合垫（21）、带有测试区域（23）的测试带（22）和吸收区段（25）。所述样品收集单元（14）还具有用以容纳用于溶剂的容器（27）的装置（26）和用于释放溶剂的装置（28）。所述样品收集单元（14）优选地构造为形式为盒（51）的一次性构件。将所述用于溶剂的容器（27）集成在样品收集单元（14）中实现了对相应的样品容纳方法的简化及自动化。

Description

用于微生物的空气分析的样品收集单元、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于微生物的空气分析的样品收集单元、系统和方法。

背景技术

已知用于微生物的分析的空气样品采集系统，所述空气样品采集系统由空气输送单元以及收集头组成。用于此的系统例如由环境分析霍尔巴赫有限公司（Umweltanalytik Holbach GmbH）提供。颗粒收集能够例如借助于缝隙式喷嘴冲击（Schlitzduesenimpaktion）在粘性涂覆过的载物体上实现。在所述颗粒收集之后将所述载物体取下、送到分析位置并且在那里用显微镜进行研究并且确定分离出的微生物并对其计数。

所述空气样品采集系统或者空气分析系统无论是在仪器方面还是在实施过程方面都需要相对较高的成本。

文献DE 102 32 850 A1公开了一种用于气体分析的、移动的分析装置。为了触发分析反应使气体的样品量与分析物形成接触，并且能够借助于热电偶将所述气体的样品量冷凝为液态并随后对其进行分析。

发明内容

本发明提出分别用于微生物的空气分析的、根据权利要求1的样品收集单元、根据权利要求13的系统和根据权利要求14的方法。

据此规定：

一种用于微生物的空气分析的样品收集单元具有壳体和样品处理段。在此所述壳体具有样品进入口、视窗和空气排出口，并且所述样品处理段具有接合垫（Konjugations-Pad）、带有测试区域的测试带和吸收区段。所述样品收集单元还具有用以容纳用于溶剂的容器的装置以及用于释放所述溶剂的装置。

一种用于微生物的空气分析的系统具有样品采集单元和分析单元，其中前述样品收集单元既是所述样品采集单元的部件也是所述分析单元的部件。

此外规定了一种用于微生物的空气分析的方法，所述方法具有以下方法步骤：a）构造具有样品收集单元的样品采集单元，b）在所述样品收集单元中收集颗粒，c）构造具有所述样品收集单元的分析单元，d）在所述样品收集单元中释放溶剂，e）借助于所述溶剂将所述颗粒运送到测试区域中，并且f）分析在所述分析单元中的测试区域中的颗粒。

在本发明的优选的实施方式中，所述样品收集单元构造为盒、尤其构造为一次性盒。

优选的改进是从属权利要求的主题。

根据本发明，通过布置用于溶剂的容器和用于将所述溶剂释放到样品收集单元中的装置能够实现在样品收集单元中分析空气样品。相对于现有技术，使用了更多的标准化构件、尤其是优选设计为盒的样品收集单元，并且省去了目前仍手动实施的方法步骤。

提出了以下方案，即实现自动化地从空气中收集颗粒并且随后将收集到的颗粒转化为液态，以能够例如对溶解的颗粒随后进行分析。还可以实现包括分析的自动化。

在本申请的范围内，“接合垫”这个概念是指一种元件或者装置，其构造用于特定地粘合目标分析物并且为了分析在添加溶剂的情况下释放所述目标分析物。

此外有利的是，用以容纳用于溶剂的容器的装置具有集成到所述样品收集单元中的容器。与传统方法相比，通过这种措施能够简化地处理溶剂容器、在处理溶剂时可靠地进行处理并且降低溶剂量。

此外有利的是，所述容器具有预定断裂位置。所述措施实现了关于机械地添加溶剂的可靠且简化的处理。

此外有利的是，用于释放所述溶剂的装置具有操纵机构，所述操纵机构具有相对于容器可移动的冲杆（Stoessel）或冲头（Dorn）。所述措施同样实现了关于机械地添加溶剂的可靠且简化的处理。

此外有利的是，操纵机构能够从所述样品收集单元之外操纵。通过所述措施能够在收集过程结束之后由使用者直接操作。此外这还能够在时间上不依赖于收集过程而实施。

此外有利的是，所述接合垫具有在溶剂中能够溶解的粘合剂。通过所述措施所述粘合剂暂时将收集到的样品粘合在所述垫上，从而能够通过添加溶剂将样品包括粘合剂从垫上剥离。

此外有利的是，所述样品收集单元具有多个平行的测试带。所述措施实现了对在不同分析物（每个分析物各一个测试带）上的样品的同步研究或者在样品收集单元中的多次应用。

此外有利的是，所述测试带具有参考区域。由此能够将未知样品的结果与参考样品进行对比。

此外有利的是，所述样品进入口、视窗和/或空气排出口具有在使用样品收集单元前可去除的薄膜。由此保护所述样品收集单元在列出的位置上不受污染和损伤直至使用。可选地，也可以设置不透光的薄膜用以保护样品收集单元的感光的内部。

此外有利的是，所述视窗被不透光的密封唇包围。所述措施实现了对外来光的屏蔽。

此外有利的是，所述样品收集单元构造为盒。因此，所述样品收集单元能够更换并且易于处理。

此外有利的是，所述盒具有用于与样品采集单元和/或分析单元卡锁的卡锁机构。由此通过卡锁机构（而非外来盒）的形式实现了单元的相互固定和产品保护。

此外有利的是，所述样品收集单元具有用于释放溶剂的装置，所述装置具有与所述卡锁机构耦接的操纵机构。通过所述措施避免了所述溶解过程的无意的激活，因为所述卡锁机构仅允许在使用分析单元的同时添加溶剂，由此防止在分析单元出故障时出现样品损失。

附图说明

下面根据在附图的示意图中给出的实施例对本发明进行详细阐述。

图1示出了根据本发明的一种实施方式的、具有用于微生物的空气分析的样品收集单元的系统的示意图。

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的、用于微生物的空气分析的方法的流程图。

所述附图应该还表达了对本发明的实施方式的其他理解。其阐明了实施方式并且结合说明书对本发明的原理和方案进行解释。参考附图给出了其他实施方式和所提到的优点中的多个优点。所述附图的元件不必相互符合比例地示出。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的实施方式的、用于微生物的空气分析的系统10。所述系统10具有样品采集单元11和分析单元12。在此样品收集单元14既是样品采集单元11的部件也是分析单元12的部件。

除了样品收集单元14之外，所述样品采集单元11还具有由金属制成的、可选的样品收集头15，所述样品收集头布置在样品收集单元14上并且在所述系统10运行时构成规定的空气进入机构。

所述样品收集单元14具有壳体16和样品处理段17。所述壳体16是由塑料制成的注塑件，所述壳体在此设计为一次性构件。所述壳体16具有样品进入口18、视窗19和空气排出口20。

所述样品处理段17具有形式为冲击垫的接合垫21、带有测试区域23的测试带22、参考区域24和吸收区段25。所述接合垫21紧邻所述测试带布置，替代地所述接合垫是所述测试带的组件。

所述样品处理段17此外还具有用以容纳用于溶剂的容器27的装置26和具有冲杆或冲头29的、用于释放溶剂的装置28。在示出的实施方式中，所述容器27集成在样品收集单元14中。所述容器27可以具有预定断裂位置。所述相对于容器27可移动的冲杆或冲头29是所述用于释放溶剂的装置的操纵机构的部件。所述操纵机构能够从样品采集单元之外操纵。

所述样品处理段17此外还具有液体引导装置33，所述液体引导装置在运行时将溶剂从容器27释放之后通过接合垫21和测试带22引导至其吸收区段25。

所述壳体16在样品进入口18的周围如此成形，即构成具有空气引导缝隙31的空气引导管路30，其布置在接合垫21之上。构建所述空气引导管路30用以容纳可替代的预过滤器32。利用所述预过滤器32能够在分析前将在可选择的尺寸以上的颗粒从空气样品中去除。

所述样品收集单元14的壳体16在安装到样品采集单元11中之前在样品进入口18、视窗19和空气排出口20上、在位置34上具有保护膜。

所述样品采集单元11此外还具有用于形成空气流36的装置35、在此是鼓风扇37。所述装置35能够可选地具有未示出的体积流量计。在示出的实施方式中，在样品收集头15与样品收集单元14之间以及在样品收集单元14与用于形成空气流的装置35之间布置了密封唇40、41，所述密封唇例如能够构造在样品收集单元14上。

为了实施样品采集，首先样品采集单元11由其可多次使用的组件即样品收集头15以及用于形成空气流的装置35并且由样品收集单元14的一次性构件共同组成。在此所述可多次使用的组件即样品收集头15以及用于形成空气流的装置35已经可以形成一种单元，样品收集单元14与所述单元可松开地卡锁。替代地，样品收集头15、样品收集单元14和装置35也可以作为单独的组件借助于卡锁机构彼此连接。

在运行时，利用所述装置35形成空气流36，其中来自空气样品的颗粒根据箭头42打击到接合垫21上并且在那里保持粘附。为此，所述接合垫21设有在溶剂中能够溶解的粘合剂的粘合剂层43。所述空气流36在接合垫21上在侧面转向并且围绕样品处理段17的周围流动并且穿过样品收集单元14的空气排出口20流入到用于形成空气流的装置35中。当足够大的空气量流过样品采集单元11时，样品采集结束。

所述分析单元12具有带有光学发射器和光学接收器的传感器装置44，所述传感器装置布置在样品收集单元14的视窗19之下。所述传感器装置44布置在传感器部件46中，所述传感器部件与样品收集单元14共同组成分析单元12。在所述视窗19周围布置了由橡胶制成的光密封的密封唇45，所述密封唇例如能够紧固在传感器部件46上，用以在分析时遮蔽外界环境的光。

所述传感器装置44用于测试区域23和参考区域24的光学分析。为此，可以将由光学发射器和光学接收器组成的两对机构分别配置到测试区域23和参考区域24上。或者假如所述传感器装置44具有仅一个光学发射器和仅一个光学接收器，则在测量期间要么所述传感器装置在测试区域23与参考区域24之间移动，要么测试带相应于传感器装置44移动，在此所述测试带能够在样品收集单元14中移动或者与样品收集单元14一起移动。

为了实施分析，首先所述分析单元12由其可多次使用的组件即传感器部件46并且由样品收集单元14的一次性构件共同组成，并且传感器部件46以及样品收集单元14借助于卡锁机构彼此连接。

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的、用于微生物的空气分析的方法的流程图。当前其上描述了在图1中的系统10的实施例上微生物的空气分析的实施过程，其中首先将样品收集和分析作为单独的、尽可能在空间上分隔的过程进行说明。

所述方法开始于方法步骤a）构造具有样品收集单元14的样品采集单元11，也就是说样品采集单元11由其可多次使用的组件即样品收集头15以及用于形成空气流的装置35并且由样品收集单元14的一次性构件组成。去除在样品进入口18和空气排出口20上的保护膜。优选的是，所述样品收集单元14是与其他构件卡锁的盒。

现在在方法步骤b）中在样品收集单元14中收集颗粒。空气流中携带的颗粒打击到接合垫21上并且粘附在其粘合剂层43上。

随后在方法步骤c）中构造具有样品收集单元14的分析单元12。为此必要时松开所述样品采集单元11的卡锁机构并且将样品收集单元14运送到分析的位置上。去除在视窗19上的保护层。所述分析单元12由可多次使用的组件即传感器部件46并且由样品收集单元14的一次性构件共同组成，并且传感器部件46以及样品收集单元14借助于卡锁机构彼此连接。

现在在方法步骤d）中在所述样品收集单元中释放溶剂。为此手动地或利用分析单元12的电机或利用与卡锁机构耦接的操纵机构即冲杆或冲头进行操纵，并且使容器在预定断裂位置上断裂。

在方法步骤e）中借助于溶剂将在b）中收集到的颗粒运送到测试带22的测试区域23中。所释放的溶剂被引导至接合垫21并且溶解粘合剂层43。所述颗粒由此进入溶液或悬浊液，所述溶剂作为运送液体容纳颗粒并且将其运送至测试区域23。所述溶剂主要收集在测试带22的吸收区段25中。

现在在方法步骤f）中借助于传感器装置44分析在分析单元12中的测试带22的测试区域23中的颗粒。可以在测试区域23的分析之前或之后进行在测试带22的参考区域24上的参考测量。光学探测能够通过吸收或荧光实现。随后松开所述卡锁机构并且清理所述样品收集单元14。

在说明了作用方式之后，现在提出特别的实施方式。紧凑和模块化的构造实现了本发明的实施方式，在所述实施方式中将多次使用的组件包含在分析装置50中。在图1中，这种分析装置包括样品收集头15、用于形成空气流的装置35和传感器部件46。在所述分析装置50中，插入设计为盒51的样品收集单元14。样品采集和分析能够前后衔接地、要么无需移动样品采集元件14如在分析装置50中一样实现，要么通过简单地换插样品采集单元14实现。

如果所述分析装置如此设计，从而使得在样品采集和分析时所述样品收集单元14的盒51在同一位置上，那么在优选的设计方案中则如此配置所述分析装置，使得所述分析装置的电机相对于容器27移动冲杆或冲头29并且在此使容器断裂并且释放溶剂。优选地，所述分析装置由控制单元控制，从而使得样品收集和分析自动进行。为了随后的样品研究仅需更换盒51并且必要时对样品收集头15在污染方面进行研究。

结合根据本发明的方法，所述实施方式的特征在于，方法步骤c）与方法步骤a）同时进行，并且这两个方法步骤在方法步骤b）之前进行。

如果所述分析装置如此设计，从而使得在样品收集与分析之间换插样品收集单元14，那么优选如此配置所述分析装置，从而在换插时使得自动化的操纵机构相对于容器27移动冲杆或者说冲头29，并且在此使容器断裂并且释放溶剂。所述操纵机构能够有利地与卡锁机构耦接。

在一种特别简单的实施方式中还可以省去所述样品收集头15。此外还可以将一次性构件插入到空气收集系统、例如泵或者鼓风机中。在一种替代的最简实施方式中，所述装置35仅具有用于连接吸尘器的支座。在收集中不能以此对规定的体积流量进行调节，然而所述空气流能够通过流动中的狭窄通道（Engpass）而被限定。

在其上收集颗粒的接合垫21要么由被空气流环流的坚固材料制成，要么由能够被空气流穿流的海绵状材料制成。

在另一种实施方式中，所述容器与溶剂相互独立地被置入到设备中。第二个盒能够有利地包含用于一次或者还用于多次测量的溶剂。

根据另一种实施方式不使用单个的测试带，而是将呈序列的颗粒分离在多个平行的测试带上。在最后的样品收集之后，随后打开一个或多个容器，从所述容器中释放溶剂并且到达测试带上。所述测试带随后被平行或顺序分析。测试带和传感器装置彼此相应地定位，其中，在测试带移动的情况下，要么在样品收集单元中移动所述测试带，要么移动样品收集单元，优选地利用位置卡锁机构与测试带保持间距。所述样品收集单元能够相应地具有多个样品进入口。

尽管根据上述优选的实施例对本发明进行了充分地说明，但其不限于此而是能够以多种方式和方法改进。

Claims (15)

1. 一种用于微生物的空气分析的样品收集单元（14），所述样品收集单元具有壳体（16）和样品处理段（17），其中所述壳体（16）具有样品进入口（18）、视窗（19）和空气排出口（20），其中所述样品处理段（17）具有接合垫（21）、带有测试区域（23）的测试带（22）和吸收区段（25），其特征在于，所述样品收集单元（14）还具有用以容纳用于溶剂的容器（27）的装置（26）和用于释放所述溶剂的装置（28）。

2. 根据权利要求1所述的样品收集单元，其特征在于，所述用以容纳用于溶剂的容器（27）的装置（26）具有集成到所述样品收集单元（14）中的容器（27）。

3. 根据权利要求1或2所述的样品收集单元，其特征在于，所述容器（27）具有预定断裂位置。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的样品收集单元，其特征在于，所述用于释放溶剂的装置（28）具有操纵机构，所述操纵机构具有能够相对于所述容器（27）移动的冲杆或冲头（29）。

5. 根据权利要求4所述的样品收集单元，其特征在于，所述操纵机构能够从所述样品收集单元（14）之外进行操纵。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的样品收集单元，其特征在于，所述接合垫（21）具有能够在溶剂中溶解的粘合剂。

7. 根据权利要求1至6中任一项所述的样品收集单元，其特征在于，所述样品收集单元（14）具有多个平行的测试带（22）。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的样品收集单元，其特征在于，所述测试带（22）具有参考区域（24）。

9. 根据权利要求1至8中任一项所述的样品收集单元，其特征在于，所述样品进入口（18）、视窗（19）和/或空气排出口（20）具有在使用所述样品收集单元（14）前能够去除的薄膜（34）。

10. 根据权利要求1至9中任一项所述的样品收集单元，其特征在于，所述视窗被不透光的密封唇（45）包围。

11. 根据权利要求1至10中任一项所述的样品收集单元，其特征在于，所述样品收集单元（14）构造为盒（51）。

12. 根据权利要求11所述的样品收集单元，其特征在于，所述盒（51）具有用于与样品采集单元（11）和/或分析单元（12）卡锁的卡锁机构。

13. 根据权利要求12所述的样品收集单元，其特征在于，所述样品收集单元（14）具有用于释放溶剂的装置（28），所述用于释放溶剂的装置具有与所述卡锁机构耦接的操纵机构。

14. 一种用于微生物的空气分析的系统（10），所述系统具有样品采集单元（11）和分析单元（12），其中根据权利要求1至13中任一项所述的样品收集单元（14）既是所述样品采集单元（11）的部件，也是所述分析单元（12）的部件。

15. 一种用于微生物的空气分析的方法，所述方法具有以下方法步骤：

a） 制备具有样品收集单元的样品采集单元；

b） 在所述样品收集单元中收集颗粒；

c） 构造具有所述样品收集单元的分析单元；

d） 在所述样品收集单元中释放溶剂；

e） 借助于所述溶剂将所述颗粒运送到测试区域中；并且

f） 分析在所述分析单元中的测试区域中的颗粒。

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