CN112665913A - 一种生物气溶胶自动化采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物气溶胶自动化采样装置，主要包括补液模块、出液模块、采样模块及收集模块；补液模块用于给采样模块补液，出液模块用于将采样模块中采样液输出至收集模块，收集模块用于对采样液进行存储。该装置采用补液模块、出液模块、采样模块及收集模块的组合设计，可实现采集液自动加注，样品液自动输出。

Description

一种生物气溶胶自动化采样装置

技术领域

本发明涉及一种生物气溶胶自动化采样装置，属于气溶胶采样技术领域。

背景技术

湿壁气旋式Coriolis快速收集，并浓缩成液体生物粒子，空气流速高达600lpm，样品以液体形式存在，然后与快速监测微生物方法(RMM)，包括PCR，酶联免疫反应，流式细胞仪。Coriolis RECON采用全新的气旋式采样技术，收集空气中的生物样品，样品溶于液体中，适用于各种类型的实验分析。这种技术优于传统的Anderson法(撞击式空气采样用琼脂平板收集颗粒物样品技术)，流量大，采集效果好。适应任何科学的研究：微生物毒素、病毒、细菌、霉菌、花粉、孢子等。

现有液相大流量便携式全自动生物气溶胶采样器SASS2300是一种高效、便携、多级、湿壁气旋采样器,它可从气溶胶中快速采集生物粒子,并同时转化为液态样本以备后续检测和分析。采样流量超过300升/分；自动采样并形成液体样本；自动补水,可自动连续运行24小时；体积小、重量轻、便携；内置充电池满充后连续运行24小时；可手动、自动或无线遥控操作；用户可自行设定进行无人值守自动运行。

但现有液体相采样器存在如下缺陷：

1-采集液在采集过程中可自动加液，但样品液不能自动出液。

2-现有的采样器通常情况下一次采集一个样品，难以满足在同一地点执行长任务时自动采集多个样品的需求；无法满足在无人车或无人机执行任务时，在多个地点采集不同样品的需求。

3-在前后两次采样之间，样品液存在交叉污染的可能，造成检测结果假阳性。

4-现有采样器采集液量大，大约30ml，导致采集的样品液浓度低，检测结果阳性率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种生物气溶胶自动化采样装置，可实现采集液自动加注，样品液自动输出。

实现本发明的技术方案如下：

一种生物气溶胶自动化采样装置，主要包括补液模块、出液模块、采样模块及收集模块；其中，

所述补液模块包括储液瓶、进液管和加液泵；所述储液瓶通过进液管连接到采样模块，加液泵连接于所述进液管上；

所述出液模块包括出液泵、出液管和钢针滑台；所述采样模块与钢针滑台之间通过出液管连接，出液泵连接于所述出液管上；

所述采样模块包括上盖、涡轮风机、密封圈及采样筒；所述涡轮风机安装于上盖内，密封圈固定于涡轮风机的下端，当上盖盖紧于采样筒上时，采样筒与上盖之间通过硅胶密封圈紧密配合；所述采样筒由直筒、锥筒及底部采集管构成；所述直筒顶部设有进气通道和出气通道，所述采集管上设有进液口和出液口，且进液口位于出液口的上方；

所述收集模块包括密封废液盒、密封收集瓶、收集盘、支撑盘、分度转盘及微动开关传感器；所述支撑盘连接于分度转盘上，收集盘连接于支撑盘上；所述收集盘上设有若干安装槽，所述密封收集瓶设置于所述安装槽上，所述密封废液盒嵌入到收集盘上，且密封废液盒设有废液盒盖的一端位于一安装槽上，所述微动开关传感器用于确定分度盘每一次复位的零点。

进一步地，本发明所述进气通道与采样直筒内壁相切，所述排气通道与采样直筒的内壁相平行。

进一步地，本发明所述进气通道与直筒内壁相切。

进一步地，本发明所述钢针滑台包括滑台、鲁尔接头、钢针安装架及钢针；连接关系：所述鲁尔接头安装于钢针安装架的上方，且上端连接出液管；所述钢针安装于钢针安装架的下方，所述钢针安装架固定于滑台上，且可相对于滑台上下移动。

进一步地，本发明所述滑台上设有接近开关传感器，所述接近开关传感器用于确定滑台每一次向下移动的原点，即每一次滑台向上移动的终点。

进一步地，本发明所述钢针采用镶嵌螺母和梅花螺丝安装于钢针安装架上。

进一步地，本发明所述接近开关传感器安装在滑台侧面。

有益效果

第一、本发明采用补液模块、出液模块、采样模块及收集模块的组合设计，可实现采集液自动加注，样品液自动输出。

第二、本发明通过采样模块结构设计，实现气溶胶富集浓缩与少量液体采集，从而达到大流量、高采集效率。

第三、本发明采样筒、导液管、鲁尔接头、钢针等采样污染部件组合设计，可快速方便拆卸更换，避免交叉污染。

第四、本发明钢针滑台与收集模块的设计相配合使用设计，可重复采集多个样品。

第五、本发明密封收集瓶及密封废液盒，避免气溶胶的挥发及交叉污染。

附图说明

图1为生物气溶胶自动化采样装置的结构图；

图2为钢针滑台的示意图；

图3为采样模块的示意图；

图4为收集模块的示意图；

图5为收集盘的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本实施例一种生物气溶胶自动化采样装置，包括补液模块、出液模块、采样模块及收集模块。

如图1所示，补液模块：包括储液瓶2、进液管和加液泵4；连接关系为：储液瓶通过进液管连接到采样模块，加液泵4连接于所述进液管上，用于将储液瓶中的采集液注入采样模块中，可以通过设置加液泵4的运行速度，来控制采样模块内采集液的体积。

如图1所示，出液模块：包括出液泵3、出液管和钢针滑台5；连接关系为：采样模块与钢针滑台之间通过出液管连接，出液泵3连接于所述出液管上，用于将采样筒中的样品液通过导液管及钢针滑台5上的钢针注入收集瓶中。

如图3所示，本实施例中钢针滑台5：包括滑台12、鲁尔接头14、钢针安装架15及钢针18；连接关系为：所述鲁尔接头14安装于钢针安装架15的上方，且上端连接出液管；所述钢针18安装于钢针安装架15的下方，所述钢针安装架15固定于滑台12上，且可相对于滑台12上下移动；所述滑台上设有接近开关传感器13。本实施例中，所述钢针18较佳采用镶嵌螺母16和梅花螺丝17安装于钢针安装架15上，具体为镶嵌螺母16嵌于钢针安装架里，梅花螺丝17与16镶嵌螺母配合使用固定18钢针；本实施例较佳将接近开关传感器13安装在滑台12侧面；在采样结束后，滑台带动钢针向下移动，钢针扎入收集瓶，出液泵驱动样品液进入收集瓶，出液完毕后，钢针向上移动，从收集瓶中移出。通过控制出液泵的转速和运行时间，可以控制出液的速度和出液的量；接近开关传感器用于确定滑台每一次向下移动的原点，也是每一次滑台向上移动的终点。通过步进电机运行速度和时间，控制钢针向下移动的速度和插入收集瓶的深度。

如图2所示，采样模块：包括上盖7、涡轮风机、密封圈8及采样筒9；连接关系为：涡轮风机安装于上盖7内，密封圈8固定于涡轮风机的下端，当上盖7盖紧于采样筒9上时，采样筒9与上盖之间通过硅胶密封圈3紧密接触；采样筒9由直筒、锥筒及底部采集管构成；所述直筒顶部设有进气通道，所述进气通道与直筒内壁相切，所述上盖7上设有出气通道，所述采集管上设有进液口10和出液口11，且进液口位于出液口的上方。启动涡轮风机排出采样筒里的空气使采样筒内形成负压，环境空气从进气通道进入采样筒，进入采样筒的气体在涡轮分机的作用下进行固气分离，空气中气溶胶富集到采样筒底部的采集管里，富集气溶胶的空气样品在采集管形成气旋，气旋中的颗粒物在旋转过程中切向撞击采集液旋流被采集液捕获。上述过程通过控制涡轮风机的运行速度和时间，可控制采样装置的流量。

如图4所示，收集模块6：包括废液盒盖19、密封废液盒20、密封收集瓶21、收集盘22、支撑盘23、分度转盘24及微动开关传感器25；连接关系为：支撑盘23通过螺母连接于分度转盘24上，收集盘22通过螺母连接于支撑盘23上，微动开关传感器25安装于收集盘22侧面；所述收集盘22上设有若干圆孔，用于放置盖有硅胶盖密闭的密封收集瓶21，密封废液盒20嵌入到收集盘22上，且密封废液盒20设有废液盒盖子的一端位于所述圆孔内。收集模块电源驱动分度盘24转动，分度转盘24带动支撑盘23转动，支撑盘23带动收集盘22转动，收集盘22上的密封收集瓶21与密封废液盒20随之转动，按顺序将密封收集瓶21或密封废液盒20移动到钢针正下方，收集钢针输出的样品液。通过控制分度盘的运行角度、运行速度和循环次数，控制收集瓶或废液盒的收集顺序，通过微动开关传感器确定分度盘每一次复位的零点。如图5所示，其中钢针位置26，废液盒盖中心位置27，定位零点28。

装置工作原理：该设备充电电池或外接电源为动力，储液瓶里的采集液通过加液泵和导液管加到采样筒，涡轮风机启动排出采样筒里的空气形成负压，环境空气从采样筒进风口进入采样筒，采样筒将空气中气溶胶富集到采样筒底部，在采样筒底部将气溶胶采集到液体里；出液泵通过导液管从采样筒里将采集的样品液输出，样品液通过钢针输入到密封的样品液收集瓶里。样品液收集瓶放置于转盘上，钢针和转盘配合，按采样的顺序，将采集的样品液，输送到不同采集瓶。整个工作过程可以设置预约时间、采样时间，循环采样的次数，通过程序自动控制采样，实现无人值守自动化采样。

本实施例中，废液盒采用长方形结构，方便插入收集盘中，在废液盒的端部设计开口，使用硅胶盖对开口进行封盖，避免废液溢出二次形成气溶胶，同时硅胶盖便于钢针插入。

本实施例中，收集瓶的瓶体为玻璃瓶，采用硅胶盖密封，使用时用钢针扎进硅胶盖，把样品液输入到收集瓶中，避免样品液的二次挥发。

本实施例中，收集盘设计成圆形，在圆盘周围平均分布16个孔位，分别放置收集瓶和废液盒；收集盘还可以采用一字或十字滑台设计，在一字或十字滑台上均布孔位，分别放置收集瓶和废液盒。

本实施例中，分度盘采用微动开关确定0度位置，24v步进电机控制旋转角度。

本实施例中，滑台上装配传感器，传感器开关确定0点位置，用步进电机来控制向下行走的距离。

采样装置参数设置：设置加液泵转速、加液泵采样加液时间、加液泵清洗加液时间、风机自检采样时间、出液泵转速、出液泵出液时间、滑台运行速度、滑台运行时间、分度盘运行速度。设置预约时间、采样时间、间隔时间、采样数量。

采样装置的运行过程：

加液采样出液：分度盘复位、仪器等待预约时间、加液泵采样加液、风机采样、分度盘(顺逆时针)运行1号收集瓶到钢针下方、滑台向下移动到钢针插入收集瓶、出液泵启动出液、滑台向上移动钢针从收集瓶移出、分度盘复位。

清洗：加液泵加液、风机运行、废液盒孔位运行到钢针位置、滑台向下移动到钢针插入废液盒、出液泵启动出液、滑台向上移动、钢针从废液盒移出、分度盘复位。清洗次数可以设置。

循环与停机：间隔时间到后，重复加液采样出液和清洗，最后一次采样结束后，仪器停机。

上述参数的设置和采样过程的控制，可通过RS485通讯远程采样或上位机智能控制，可自动化采样或远程控制。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生物气溶胶自动化采样装置，其特征在于，主要包括补液模块、出液模块、采样模块及收集模块；其中，

所述补液模块包括储液瓶、进液管和加液泵；所述储液瓶通过进液管连接到采样模块，加液泵连接于所述进液管上；

所述出液模块包括出液泵、出液管和钢针滑台；所述采样模块与钢针滑台之间通过出液管连接，出液泵连接于所述出液管上；

所述采样模块包括上盖、涡轮风机、密封圈及采样筒；所述涡轮风机安装于上盖内，密封圈固定于涡轮风机的下端，当上盖盖紧于采样筒上时，采样筒与上盖之间通过硅胶密封圈紧密配合；所述采样筒由直筒、锥筒及底部采集管构成；所述直筒顶部设有进气通道和出气通道，所述采集管上设有进液口和出液口，且进液口位于出液口的上方；

所述收集模块包括密封废液盒、密封收集瓶、收集盘、支撑盘、分度转盘及微动开关传感器；所述支撑盘连接于分度转盘上，收集盘连接于支撑盘上；所述收集盘上设有若干安装槽，所述密封收集瓶设置于所述安装槽上，所述密封废液盒嵌入到收集盘上，且密封废液盒设有废液盒盖的一端位于一安装槽上，所述微动开关传感器用于确定分度盘每一次复位的零点。

2.根据权利要求1所述生物气溶胶自动化采样装置，其特征在于，所述进气通道与采样直筒内壁相切，所述排气通道与采样直筒的内壁相平行。

3.根据权利要求1所述生物气溶胶自动化采样装置，其特征在于，所述钢针滑台包括滑台、鲁尔接头、钢针安装架及钢针；连接关系：所述鲁尔接头安装于钢针安装架的上方，且上端连接出液管；所述钢针安装于钢针安装架的下方，所述钢针安装架固定于滑台上，且可相对于滑台上下移动。

4.根据权利要求3所述生物气溶胶自动化采样装置，其特征在于，所述钢针采用镶嵌螺母和梅花螺丝安装于钢针安装架上。

5.根据权利要求1所述生物气溶胶自动化采样装置，其特征在于，所述滑台上设有接近开关传感器，所述接近开关传感器用于确定滑台每一次向下移动的原点，即每一次滑台向上移动的终点。

6.根据权利要求5所述生物气溶胶自动化采样装置，其特征在于，所述接近开关传感器安装在滑台侧面。

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