CN112594849A - 一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置 - Google Patents

一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，包括：箱体，箱体的顶部设置有顶面出风口，箱体的底部设置有底面进风口，箱体底部侧面设置有左侧进风口和右侧进风口；安装在箱体内且位于底面进风口上方的初效过滤模网；安装在初效过滤模网上方的负离子静电纤维合成模块；安装在箱体中部且位于负离子静电纤维合成模块上方的EC风机；安装在EC风机上方的化学过滤模块；安装在化学过滤模块上方且位于顶面出风口下方的银铜离子HEPA模块。本净化装置可以实现对实验室内的空气进行循环过滤，可创造一个高洁净度无菌的生物实验室内部环境，同时大大降低了微生物实验室内空气中的细菌病毒等微生物排到室外生物污染外围空气的风险。

Description

一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置
技术领域
本发明涉及空气净化设备技术领域，具体涉及一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置。
背景技术
目前国家对生物细胞研究、生物制药、医疗、食品、化妆品、电子、无菌室等实验室都有相对应空气洁净标准及等级要求，也都强调对空气中的浮游菌、沉降菌等微生物及颗粒洁净度进行监控；由于建造高洁净度等级的洁净实验室成本高，目前大多数国内微生物洁净实验室一般只达到GMP2010标准的C级水平(国际标准ISO14644.1的7级)或D级水平(ISO 14644.1的8级)，达到较高级别B级(ISO的6级)以上的较少。在所有的标准及实际建造洁净室中，对细菌病毒等微生物处理只有用高效过滤器(HEPA)物理过滤气流中的颗粒及微生物要求，再配以紫外灯、臭氧发生器、灭菌锅、消毒液清洗等方式消毒。高效过滤器在物理截拦滤细菌病毒微生物过程中，并不能主动杀死被截拦细菌病毒等微生物，被截拦细菌、病毒在一定环境中滋生并在气流的作用下穿透高效过滤器，有扩散出去可能；工作人员在实验操作过程中存在把实验菌种泄漏到室内空气的可能，工作状态下也无法即时实施紫外灯或臭氧等消毒，危害科研人员的健康。紫外线、臭氧技术杀菌只能在静态无人状况下操作，没法时时杀菌消毒，同时腐蚀仪器设备，有一定的局限性。
在当前新冠肺炎疫情肆虐全球的严峻形式下，各个国家和民众对生物等实验室的安全、健康、环保的要求和关注将提高到一个新的高度，改善提高当前生物、制药、医疗、食品、化妆品等实验洁净室空气中的微生物及颗粒洁净度将成为以后全球发展趋势。目前国内较低洁净度级别(B级以下)的微生物实验洁净室很多，如何经济有效地改善提高并监控洁净室的微生物及颗粒洁净度，未来将形成一个巨大市场需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，可以实现对实验室内的空气进行循环过滤，通过风机压力把洁净室内含有浮悬颗粒、微生物及化学污染物的空气由下往上经初效过滤网、负离子静电纤维杀菌模块、化学过滤模块，银铜离子HEPA过滤模块，洁净空气排出到洁净实验室空气中，高效去除室内空气中细菌、病毒等微生物、颗粒污染物及化学气态污染物等，可以人机共存的动态环境下时时杀灭室内空气中的细菌病毒微生物和颗粒污染物，确保微生物实验室工作人员的健康安全，持续的循环净化可创造一个高洁净度无菌的生物实验室内部环境，同时大大降低了微生物实验室内空气中的细菌病毒等微生物排到室外生物污染外围空气的风险。
为实现上述技术方案，本发明提供了一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，包括：箱体，所述箱体的顶部设置有顶面出风口，所述箱体的底部设置有底面进风口，所述箱体底部侧面设置有左侧进风口和右侧进风口；安装在箱体内且位于底面进风口上方的初效过滤模网；安装在初效过滤模网上方的负离子静电纤维合成模块，所述负离子静电纤维合成模块采用强驻极静电纤维板及高浓度负离子发生器制作而成，所述负离子静电纤维合成模块包括两层蜂窝孔状的驻极静电纤维板，两层驻极纤维板之间放置强负离子发生器；安装在箱体中部且位于负离子静电纤维合成模块上方的EC风机；安装在EC风机上方的化学过滤模块，所述化学过滤模块采用精细加工的均匀多微孔的三氧化二铝为基材，使用强氧化性、强碱性活化剂高锰酸钾、高锰酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠浸注，压铸成细小方孔的化学过滤模块；安装在化学过滤模块上方且位于顶面出风口下方的银铜离子HEPA模块，所述银铜离子HEPA模块通过把纳米银铜材料牢固渗透附着的银铜离子纤维复合在高效过滤材料上制作而成。
在上述技术方案中，具体使用时，只需把本净化装置放置在实验室的各个房间内，对实验室内的空气进行循环过滤，通过EC风机压力把洁净室内含有浮悬颗粒、微生物及化学污染物的空气由下往上经初效过滤网、负离子静电纤维杀菌模块、化学过滤模块，银铜离子HEPA过滤模块，洁净空气排出到洁净实验室空气中，高效去除室内空气中细菌、病毒等微生物、颗粒污染物及化学气态污染物等，可以人机共存的动态环境下时时杀灭室内空气中的细菌病毒微生物和颗粒污染物，确保微生物实验室工作人员的健康安全，持续的循环净化可创造一个高洁净度无菌的生物实验室内部环境，同时大大降低了微生物实验室内空气中的细菌病毒等微生物排到室外生物污染外围空气的风险。
优选的，所述箱体由下左外侧板、上左外侧板、下右外侧板、上右外侧板、上前外板和下前外板通过螺丝组装而成，其中左侧进风口和右侧进风口分别设置在下左外侧板和下右外侧板上，箱体的后端通过门板和密封板密封。
优选的，所述箱体内安装有内框架，所述内框架由方通框架、框架底板、内左板、内前板和内右板通过焊接而成，多个L型支撑条竖直上下并行间隔焊接在内左板和内右板上。
优选的，所述EC风机安装在箱体内部的风机支撑螺柱上，导流圈安装在导流圈安装板上，风机支撑螺柱通过双螺母安装在导流圈安装板上，导流圈安装板紧固在密闭气流内通道的支撑架上。
优选的，主控制线路板通过螺丝固定在线路板安装板上，线路板安装板焊接在上前外板上，亚克力板安装在上前外板上。
优选的，所述箱体的前侧面上设置有显示屏安装板，显示屏通过螺丝固定在显示屏安装板，所述显示屏的外侧安装有亚克力板护罩。
优选的，所述箱体顶部顶面出风口下方安装有散流罩。
优选的，所述箱体的底部设置有移动轮。
本发明提供的一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置的有益效果在于：
1)本发明采用了银铜离子HEPA复合技术、负离子静电纤维合成技术、化学分子气相过滤技术，是目前唯一使用这三种技术综合而成的空气内循环净化设备，其主动捕捉细菌病毒等微生物和颗粒物进行灭杀去除，对空气中悬浮的细菌病毒等微生物、悬浮颗粒及化学气态污染物去除效率高，经权威机构认证，对细菌、病毒的综合灭杀率大于99.99％，对悬浮颗粒物去除率在99.99％以上，对化学污染气体的去除率大于96％，相对比目前市面上常用的空气净化器的物理截拦过滤、杀菌除尘效率及滤芯模块使用寿命，优势明显，无细菌滋生产生二次污染的风险。
2)本发明使用的负离子静电纤维合成模块含两块正电荷驻极静电纤维板和负离子发生器。静电纤维板置于上下，中间放置高浓度负离子发生器，负离子发生器使用抗电磁干扰设计，不会对周围仪器设备产生电磁干扰，释放的负离子使细菌病毒等微生物及颗粒物带负电荷，被带正电荷的细小蜂窝通道的静电纤维板吸附，在强静电电场的作用下主动攻击破坏细胞膜和DNA结构，抑制DNA复制，杀死细菌病毒。驻极静电纤维板呈不规则通孔蜂窝状，保证其具有高比表面积，能更有效地捕捉和承载细小颗粒物以及细菌病毒等微生物，不但风阻小，并能长期稳定呈现强静电正极性能，使用寿命长的特点。
3)银铜离子HEPA模块采用HEPA复合纳米银铜离子纤维材料制成，充分截拦细菌、病毒等微生物和颗粒物，同时释放出银铜离子攻破细胞壁，与DNA结合，破坏DNA蛋白结构，抑制其DNA复制，杀死细菌病毒。银铜离子HEPA模块还能高效过滤去除气流中颗粒物污染物，其在物理截拦微生物、颗粒物的同时，主动杀死细菌病毒等微生物。
4)化学过滤模块采用精细多孔高比表面的三氧化二铝为基材，浸透高含量的强氧化性、强碱性的高锰酸钾、氢氧化钾、碳酸氢钠等活化形成化学过滤媒介，再压制成厚度高细小方孔模块，其风阻小、过滤接触面大的特点，使活化剂与化学气态污染分子化学反应更充分，对低浓度微生物洁净室的室内化学气态污染物去除效率高，更适合气流循环化学净化过程。能高效去除挥发性有机化学气态污染物，比如甲醛、甲苯、二甲苯、苯、乙醇等，也能去除无机酸性挥发性性气体污染物硫化二氧化硫、硫化氢、一氧化氮、二氧化氮、氯气、盐酸雾等。有机化学气态污染物和无机酸性气态污染物在经过滤料微孔时被化学吸附，经氧化还原反应及中和反应，变成水、二氧化碳和无害的无机盐类，达到高效净化去除各种臭味性、有毒性、刺激性、腐蚀性化学气态污染物的目的。其特点是对气相化学分子净化效率高、使用寿命长，不形成危废物质，无二次污染。
5)本发明将网络通信、微电子等诸多技术集成，拥有能够通过智能液晶屏进行触屏操作；无线WIFI随时随地远程控制机器的开、关、风速、定时等各种功能；APP在线监测滤芯的使用寿命等科技化功能。
6)本发明采用合理的风道结构设计，成一定比例的进风口面积和出风口面积，拥有优良风机性能特选EC风机，在常用的微生物洁净实验室20-30m2的空间内每小时的循环换气次数能够达到10次以上，充分保证微生物洁净实验室内对细菌病毒等微生物及悬浮颗粒的过滤效率和空气洁净度。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的内部结构爆炸示意图Ⅰ。
图3为本发明的内部结构爆炸示意图Ⅱ。
图4为本发明的外部结构爆炸示意图。
图中：1、EC风机；2、风机支撑板；3、支撑螺柱；4、导流圈；5、支撑螺母；6、导流圈安装板；7、移动轮；8、压紧螺丝；9、银铜离子HEPA模块；10、封板；11、门扣；12、门板；13、化学过滤模块；14、负离子静电纤维合成模块；15、初效过滤模网；16、塑料插座盒；17、品字插座；18、散流罩；19、密闭气流内通道；20、上左侧外板；21、下左侧外板；22、左侧进风口；23、顶面出风口；24、亚克力板；25、主控制线路板；26、上前外板；27、线路板安装板；28、上右侧外板；29、线路板；30、开关电源；31、下前外板；32、负离子电源板；33、右侧进风口；34、下右侧外板；35、下底板；36、底面进风口；37、支撑架。
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、完整的描述，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。本领域普通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，均属于本发明的保护范围。
实施例：一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置。
参照图1至图4所示，一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，包括：
箱体，所述箱体由下左外侧板21、上左外侧板20、下右外侧板34、上右外侧板28、上前外板26、下前外板31和下底板35通过螺丝组装而成，其中左侧进风口22和右侧进风口33分别设置在下左外侧板21和下右外侧板34上，底面进风口36设置在下底板35，箱体的后端通过门板12和密封板10密封，门板12上设置有门扣11，下底板35的下方安装有塑料插座盒16和品字插座17，便于设备的总体电源连接，线路板29和开关电源30安装在门板12上，所述箱体内安装有内框架，所述内框架由方通框架、框架底板、内左板、内前板和内右板通过焊接而成，并形成密闭气流内通道19，多个L型支撑条竖直上下并行间隔焊接在内左板和内右板上，L型支撑条用于安装支撑各个过滤模块，箱体的底部设置有移动轮7，便于本环保机的整体移动，主控制线路板25通过螺丝固定在线路板安装板27上，而线路板安装板27则焊接在上前外板26上，再把亚克力板24安装在上前外板26，形成平整的触屏表面，外观简约大气；箱体顶部上设置有顶面出风口23，顶面出风口23的下方安装有散流罩18，便于净化后的空气均匀向外排放；
安装在箱体内且位于底面进风口36、左侧进风口22和右侧进风口33上方的初效过滤模网15，初效过滤模网15用于过滤掉空气中大颗粒杂质；
安装在初效过滤模网15上方的负离子静电纤维合成模块14，负离子电源板32安装在门板12上且与负离子静电纤维合成模块14电性连接，所述负离子静电纤维合成模块14采用强驻极静电纤维板及高浓度负离子发生器制作而成，所述负离子静电纤维合成模块14包括两层蜂窝孔状的驻极静电纤维板，两层驻极纤维板之间放置强负离子发生器，实际工作时，通过负离子发生器释放的负离子使经过的细菌、病毒等微生物和颗粒物带负电荷，当其经过带正电荷的静电纤维板时，更容易被吸附在驻极静电纤维孔内，并在强静电场作用下主动攻破细胞壁，破坏DNA结构，抑制DNA的复制，杀死细菌病毒等微生物；负离子静电纤维合成模块14能高效吸附过滤经过的微生物及颗粒物，高效杀死细菌、病毒等微生物；
安装在箱体中部且位于负离子静电纤维合成模块14上方的EC风机1，所述EC风机1安装在箱体内的风机支撑螺柱3上，导流圈4安装在导流圈安装板6上，风机支撑螺柱3用双螺母5安装在导流圈安装板6上，通过螺丝把导流圈安装板6紧固在密闭气流内通道19的支撑架37上，支撑架37与导流圈安装板6间放置防震密封条，组成循环气流顺畅的内循环净化装置，EC风机1用于提供抽吸的动力，使得空气由下向上流动；
安装在EC风机1上方的化学过滤模块13，所述化学过滤模块13采用精细加工的均匀多微孔的三氧化二铝为主要基材，针对微生物洁净室常用的化学消毒液使用后挥发化学分子污染气体和室内空气常见化学污染气体，比如氯气、二氧化氯、双氧水、二氧化硫、氮氧化物、甲醛、有机化学挥发性气态分子，使用强氧化性、强碱性活化剂高锰酸钾、高锰酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠浸注，生成专项去除有机及酸性化学污染分子的过滤媒介，压铸成细小方孔的的化学过滤模块；化学污染气体的净化过程是通过化学吸附的方式，与气态污染物分子发生氧化还原及中和反应，把空气中的各种挥发性有机化学、无机化学气态污染物分解成无害的盐类固体、水和二氧化炭等，不形成危废，也不会产生二次污染。其优点是过滤媒介中包含的活化剂含量高且稳固地渗透附着在媒介均匀的微孔里，相对活性炭，净化气态污染物范围广且去除效率高，使用寿命更长，解决了生物洁净实验室内空气臭味性、有毒性的气态化学分子污染问题；
安装在化学过滤模块13上方且位于顶面出风口23下方的银铜离子HEPA模块9，银铜离子HEPA模块9通过压紧螺丝8紧固在箱体内，所述银铜离子HEPA模块9采用纳米银铜离子与高效过滤复合而成的杀菌过滤技术，通过把纳米银铜材料牢固渗透附着的银铜离子纤维复合在高效过滤材料上，形成银铜离子高效过滤模块，在物理截拦细菌病毒等微生物同时，释放的银铜离子会主动攻击细菌的细胞膜，破坏DNA结构，抑制DNA的复制，杀死细菌病毒等微生物，同时高效过滤气流中颗粒物。
本实施例中的各个模块的下底四周边贴有富有弹性的密封棉条，后面贴有密封棉块，模块则放置在各个对应的支撑架上；各模块的下底两边与左右支撑架、后面与风道后板相互挤压形成密闭，再用螺丝把贴有5MM厚密封棉的封板10固定在内部框架上，各模块前部面与封板10相挤压，也形成密封，最终各模块的上、下、前、后都处于密封状态，滤芯模块之间层层密封，形成密封的气流层层过滤通道。
在上述技术方案中，具体使用时，只需把本净化装置放置在实验室的各个房间内，对实验室内的空气进行循环过滤，室内气体通过EC风机1形成的负压，气流从箱体的底面进风口36、左侧进风口22和右侧进风口33进入，依次通过初效过滤模网15初步过滤气流中的大颗粒污染物、粉尘、毛发等；负离子静电纤维合成模块14吸附并杀灭细菌、病毒等微生物及颗粒物；经EC风机1送风至化学过滤模块13，经化学吸附反应净化去除气流中挥发性机化学气态污染物和无机酸性气态污染物等化学分子，经氧化还原反应和中和反应，变成水、二氧化碳和无害的无机盐类；银铜离子HEPA模块9在物理截拦过滤气流中的颗粒物和微生物同时释放银铜离子攻击杀死细菌病毒，再由散流罩18把气流分散开，从顶面出风口23排出洁净空气。
本发明是通过银铜离子HEPA技术、负离子静电纤维合成技术和化学分子气相过滤技术综合而成的空气内循环空气净化设备，可以高效过滤颗粒污染物，主动杀灭细菌、病毒等微生物，通过氧化还原及中和反应，净化去除室内空气中的臭味性、腐蚀性的化学污染气体，不产生臭氧，不形成危废，不滋生细菌，不造成二次污染。本发明可以在人机共存的工作动态情况下不间断地灭杀微生物实验室浮游室内空气中的细菌、病毒微生物和去除悬浮在空气中的颗粒物，同时提高生物细胞、生物制药、医疗、胚胎实验、食品、化妆品等各微生物实验洁净室的生物洁净度和颗粒洁净度，升级微生物洁净实验室生物及颗粒洁净等级，有效保护室内工作人员的健康，降低了微生物扩散到周边环境的风险，避免了其他消毒杀菌工艺必须要在无人的静态下实施，不能时时杀菌灭病毒的缺陷。
经过在30m2左右、生物洁净度C级和颗粒洁净度C级(GMP2010国标)微生物实验洁净室(10000级)的实验测试，经过30分钟后，该微生物实验洁净室的生物浮游菌洁净度从原来的C级(<100cfu/m3)提升到了A级(<1cfu/m3，实测为零)，悬浮颗粒洁净度从原来的C级(10000级)提升到了B至A级之间(1000级至100级之间)，实验结果看出该发明对提升改造微生物洁净实验室的生物及悬浮颗粒洁净度效果明显，在不需要实施工程改造，只需较小的成本就能够把各种微生物洁净实验室的生物洁净度、颗粒洁净度从低级别实验室提升高级别实验室的要求，提升微生物实验室内外的生物安全性和研发试验环境质量。
经过广东省微生物研究所和广州市微生物研究所等第三方权威机构认证(具体实验数据如表1和表2所示)，对十多种细菌病毒的灭杀效率的测试，本发明对细菌病毒的综合灭杀率全部达到99.99％以上，对颗粒物PM2.5的去除率大于99.99％，对室内化学污染气体的净化去除率达到96％以上，是一款效率极高的杀菌、去除颗粒物和净化化学污染气体的创新性产品，非常适合微生物研究测试的实验室使用，比如细胞研究、生物制药、医疗、胚胎培植、食品、化妆品等多方面实验洁净室。
Figure BDA0002823017510000071
Figure BDA0002823017510000081
Figure BDA0002823017510000082
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于包括：
箱体，所述箱体的顶部设置有顶面出风口，所述箱体的底部设置有底面进风口，所述箱体底部侧面设置有左侧进风口和右侧进风口；
安装在箱体内且位于底面进风口上方的初效过滤模网；
安装在初效过滤模网上方的负离子静电纤维合成模块，所述负离子静电纤维合成模块采用强驻极静电纤维板及高浓度负离子发生器制作而成，所述负离子静电纤维合成模块包括两层蜂窝孔状的驻极静电纤维板，两层驻极纤维板之间放置强负离子发生器；
安装在箱体中部且位于负离子静电纤维合成模块上方的EC风机；
安装在EC风机上方的化学过滤模块，所述化学过滤模块采用精细加工的均匀多微孔的三氧化二铝为基材，使用强氧化性、强碱性活化剂高锰酸钾、高锰酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠浸注，压铸成细小方孔的化学过滤模块；
安装在化学过滤模块上方且位于顶面出风口下方的银铜离子HEPA模块，所述银铜离子HEPA模块通过把纳米银铜材料牢固渗透附着的银铜离子纤维复合在高效过滤材料上制作而成。
2.如权利要求1所述的提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于：所述箱体由下左外侧板、上左外侧板、下右外侧板、上右外侧板、上前外板和下前外板通过螺丝组装而成，其中左侧进风口和右侧进风口分别设置在下左外侧板和下右外侧板上，箱体的后端通过门板和密封板密封。
3.如权利要求1所述的提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于：所述箱体内安装有内框架，所述内框架由方通框架、框架底板、内左板、内前板和内右板通过焊接而成，多个L型支撑条竖直上下并行间隔焊接在内左板和内右板上。
4.如权利要求1所述的提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于：所述EC风机安装在箱体内部的风机支撑螺柱上，导流圈安装在导流圈安装板上，风机支撑螺柱通过双螺母安装在导流圈安装板上，导流圈安装板紧固在密闭气流内通道的支撑架上。
5.如权利要求1所述的提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于：主控制线路板通过螺丝固定在线路板安装板上，线路板安装板焊接在上前外板上，亚克力板安装在上前外板上。
6.如权利要求1所述的提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于：所述箱体的前侧面上设置有显示屏安装板，显示屏通过螺丝固定在显示屏安装板，所述显示屏的外侧安装有亚克力板护罩。
7.如权利要求1所述的提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于：所述箱体顶部顶面出风口下方安装有散流罩。
8.如权利要求1所述的提高微生物洁净实验室空气洁净度的净化装置，其特征在于：所述箱体的底部设置有移动轮。
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