CN107754736B - 微生物气溶胶动态发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境质量检测技术领域，尤其涉及一种微生物气溶胶动态发生装置，包括进气口空气过滤器、单分散发生器、流量控制器、阀门组、气体整流装置、气溶胶测试仓、出气口空气过滤器、气源以及洗消气体发生器；所述进气口空气过滤器的一端分别与所述单分散发生器以及流量控制器的一端连接，单分散发生器和流量控制器的另一端分别与所述阀门组连接，阀门组的一个端口与所述气体整流装置连通，气体整流装置与所述气溶胶测试仓的上部连通，气溶胶测试仓内部分为测试区和标准区两部分，所述气溶胶测试仓的底部通过所述出气口空气过滤器与所述气源连接。利用动态发生方法则可以持续提供浓度稳定的气溶胶样本，降低测试结果的随机性。
Description
技术领域
本发明涉及环境质量检测技术领域，尤其涉及一种微生物气溶胶动态发生装置。
背景技术
微生物气溶胶是指以微生物作为分散质，气体作为分散剂而形成的稳定的分散体系。微生物气溶胶在人居环境中大量存在，人们通常借助微生物采样装置将环境中的微生物气溶胶固定在液相分散剂中或是直接固定在培养基上，进而完成对某一环境中微生物气溶胶危害水平的定量评价。在采样装置的研制、性能评价、参数标定等过程中，气溶胶发生装置应能够提供种类单一、分散均匀、浓度可控的微生物气溶胶样本。
传统的气溶胶发生装置通常是将气溶胶单分散发生器放置于一个密闭空间内，通过内置风扇、扬声器等结构的扩散搅拌作用完成混匀。专利号： 201010101408.X公开了一种粉尘气溶胶发生装置，该装置通过集粉槽和传送带的共同作用控制发生浓度，将粉尘气溶胶发生至密闭的气溶胶检测实验仓中。专利号：201510404938.4公开了一种能够稳定发生粉尘气溶胶的系统，该系统通过两级稀释的方法，将一次发散形成的气溶胶引入安装有扬声器的气溶胶稳定仓，着重对分散气溶胶的分布均匀性进行改善。
上述几种专利的缺点是：i.测试仓内样本浓度会随测试过程变化。原有气溶胶发生装置通常会将发生样本注入一个密闭仓室内，在实验过程中，仓内气溶胶样本浓度会持续降低，测试环境难以实现精准控制。
ii.浓度空间分布不均匀。即便多项专利论述了在气溶胶在发生过程中利用二次稀释、超声震荡等方式保证仓室内气溶胶空间分布的均匀性，但是测试过程中由于测试装置引起的仓内气流定向流动，必然会导致仓室内气溶胶样本的聚集。当有多个测试装置同时在仓内工作时，每个采样点的浓度难以保持一致。
iii.背景气溶胶干扰。传统气溶胶发生装置在单粒子发生、管路传输、混匀的过程中会引入环境气溶胶，即便测试仓具备自净功能，在静态测试环境中发生系统内部各元器件的“发尘”现象也会引入大量背景气溶胶。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种微生物气溶胶动态发生装置，解决现有发生装置无法对所发生的气溶胶样本，特别是微生物气溶胶样本进行准确的状态控制的难题。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种微生物气溶胶动态发生装置，其特征在于，包括进气口空气过滤器、单分散发生器、流量控制器、阀门组、气体整流装置、气溶胶测试仓、出气口空气过滤器、气源以及洗消气体发生器；所述进气口空气过滤器的一端分别与所述单分散发生器以及流量控制器的一端连接，所述单分散发生器和流量控制器的另一端分别与所述阀门组连接，所述阀门组的一个端口与所述气体整流装置连通，所述气体整流装置与所述气溶胶测试仓的上部连通，所述气溶胶测试仓内竖直设置一块隔板，将气溶胶测试仓内部分为测试区和标准区两部分，所述气溶胶测试仓的底部通过所述出气口空气过滤器与所述气源连接。
优选地，所述洗消气体发生器与所述阀门组的一个端口连接。
优选地，所述单分散发生器选使用Collison多孔发生器。
优选地，所述气源为可调风机。
优选地，所述气体整流装置为轴流风机。
优选地，所述洗消气体发生器为气体二氧化氯消毒装置。
本发明的有益效果是:(1)提高了气溶胶样本的稳定性
传统发生测试方法中，测试浓度会随测试过程发生变化。利用动态发生方法则可以持续提供浓度稳定的气溶胶样本，降低测试结果的随机性。
(2)为测试过程提供标准样本对照
本发明提出了将传统的单一测试仓分割为两个可以同步完成气溶胶样本实验的仓室，仓室和管路的对称性可以保证测试区和标准区内的样本状态一致，并且相互独立的结构设计能够避免同步测试过程中的气流扰动，便于对照实验的开展。
(3)模拟气溶胶真实沉降状态
微生物气溶胶动态发生装置通常应设置在低流量工作状态，仅需保证供给的样本流量大于测试装置的采样流量，此时气溶胶测试仓内垂直气流速度较小 (大于沉降流速0-1数量级)，接近真实气溶胶沉降状态。
(4)降低背景气溶胶干扰
在气溶胶动态发生气路中，从入口段即串联高效过滤器，防止大气中的气溶胶干扰物进入测试环境。更为重要的是，由于气溶胶测试仓内的样本始终处于流动状态，可以大幅度地降低由于管路中元器件发尘现象造成的背景干扰。
(5)微生物气溶胶的洗消功能
发生装置中设计有生物洗消旁路，能够在发生微生物气溶胶样本后实现对封闭气路的洗消。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图详细说明本发明的具体工作原理。
如图1所示，一种微生物气溶胶动态发生装置，包括进气口空气过滤器1、单分散发生器2、流量控制器3、阀门组4、气体整流装置5、气溶胶测试仓8、出气口空气过滤器9、气源10以及洗消气体发生器11。各模块之间通过气流管路进行物理连接，微生物气溶胶动态发生装置以气源10为恒压动力源，利用单分散发生器对悬浊液样本进行分散发生形成单分散气溶胶样本，并通过调节流量控制器3控制样本发生浓度。该气源优选使用可调风机来实现，当所需气流流量较大时，也可以使用空气压缩机和恒压储气罐配合实现(连接在气流入口段)。气溶胶样本在定向气流的驱动下顺次经过气流管路的传递段、气体整流装置5和扩散段，其中气体整流装置5可以将由于管路结构变化造成的涡旋湍流整流为垂直向下的层流，最终在气溶胶测试仓8内形成匀速稳定的沉降样本。微生物气溶胶动态发生装置在进气口和出气口分别串联空气过滤器，进气口空气过滤器1用于滤除气源中的杂质，出气口空气过滤器9防止气溶胶样本溢出造成污染。在气流管路传递段和扩散段的连接处设置有气体整流装置，避免气溶胶样本在管路内形成涡旋湍流。气溶胶测试仓内竖直放置密封板，将仓内空间分隔为测试区6和标准区7两部分，其中测试区内可放置被评价设备，诸如微生物采样器、粉尘仪等；标准区内可使用标准设备方法，诸如沉降法、等动力采样计数等，获取测试样本信息用于结果参比。
当发生测试结束之后，为避免发生不同微生物产生的交叉干扰，同时防止样本气流管路被微生物污染，在微生物气溶胶动态发生装置中加入生物洗消旁路以实现对封闭气路的洗消。生物洗消旁路连接有洗消气体发生器11，当测试结束后，将阀门组4全部打开，开启洗消气体发生器11，利用洗消气体发生器发生洗消气体冲洗样本气流流经管路，实现洗消管路的目的。
微生物气溶胶动态发生装置优选放置于具有气体层流的操作间内，更优选是放置于高级别洁净室内，可以在试验测试过程中发生生物性泄露时保护操作者的人身安全。
气路中如图1所示设置进气口空气过滤器1和出气口空气过滤器9，需要满足压力损失小、过滤精度高的特性以保证最终的发生效果。优选使用HEPA实现。
单分散发生器2优选使用Collison多孔发生器实现，当发生生物气溶胶粒径尺寸较大时(2微米以上)，也可以使用临床上常见的药液雾化器来代替。
气流整流装置5优选使用直径略小于管路内径的轴流风机。
洗消气体发生器11优选使用专利201110104819.9中所公开的气体二氧化氯消毒装置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种微生物气溶胶动态发生装置，其特征在于，包括进气口空气过滤器、单分散发生器、流量控制器、阀门组、气体整流装置、气溶胶测试仓、出气口空气过滤器、气源以及洗消气体发生器；所述进气口空气过滤器的一端分别与所述单分散发生器以及流量控制器的一端连接，所述单分散发生器和流量控制器的另一端分别与所述阀门组连接，所述阀门组的一个端口与所述气体整流装置连通，所述气体整流装置与所述气溶胶测试仓的上部连通，所述气溶胶测试仓内竖直设置一块隔板，将气溶胶测试仓内部分为测试区和标准区两部分，所述气溶胶测试仓的底部通过所述出气口空气过滤器与所述气源连接；
所述洗消气体发生器与所述阀门组的一个端口连接；
所述气源为可调风机；
所述气体整流装置为轴流风机；
各模块之间通过气流管路进行物理连接，微生物气溶胶动态发生装置以气源为恒压动力源，利用单分散发生器对悬浊液样本进行分散发生形成单分散气溶胶样本，并通过调节流量控制器控制样本发生浓度；
气溶胶样本在定向气流的驱动下顺次经过气流管路的传递段、气体整流装置和扩散段，其中气体整流装置将由于管路结构变化造成的涡旋湍流整流为垂直向下的层流，最终在气溶胶测试仓内形成匀速稳定的沉降样本。
2.根据权利要求1所述的微生物气溶胶动态发生装置，其特征在于，所述单分散发生器选使用Collison多孔发生器。
3.根据权利要求2所述的微生物气溶胶动态发生装置，其特征在于，所述洗消气体发生器为气体二氧化氯消毒装置。
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