CN113684117A - 一种空气微生物监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种空气微生物监测装置，包括采样组件，用于根据设定的时间间隔采集空气，并生成不同时间的含有微生物样本的样液；反应组件，将不同时间的微生物样本依次与全新的反应液混合，进行荧光反应；检测组件，用于检测每次荧光反应的荧光强度，并转化为电信号，通过在一段时间内根据设定的时间间隔进行多轮检测，得到持续的监测数据；通过结构简单、高效的采样组件，提高空气微生物的捕获能力；结合空气采集机构、加样机构和加液机构的形状，针对性的设计消毒器，避免了前次检测的残液对当次检测造成影响。

Description

一种空气微生物监测装置
技术领域
本发明涉及空气微生物监测技术领域，具体涉及一种空气微生物监测装置。
背景技术
空气中得微生物种类多样，有细菌、真菌、病毒、噬菌体等，其组成浓度不稳定，主要以气溶胶形式存在，即依附在空气中悬浮的尘埃、颗粒物或小液滴，形成微生物气溶胶。在空气湿度大、通风不良、人群密集的环境中，空气中微生物不仅数量较多，而且存活时间也较长，形成污染空气，可使空气成为传染呼吸道传染病的媒介。
对于空气中微生物指标的监测，如果采用采样培养法，其消耗的时间和人力较多，并且采样后需要专门进行微生物培养，监测周期比较长，操作较为繁琐，难以进行实时监测，另外即使发现空气中微生物指标超标后也不能及时有效的预警。另外，在同等环境下同等剂量的采集液所能捕获的微生物数量会影响到监测精度。
因此，急需一种能够持续高精度监控室内空气微生物指标的设备用于监测室内空气质量。
发明内容
鉴于上述，本发明提出了一种空气微生物监测装置，能够高精度的持续测空气中微生物指标。
本发明提出了一种空气微生物监测装置，包括：
采样组件，用于根据设定的时间间隔采集空气，并生成不同时间的含有微生物样本的样液；
反应组件，将不同时间的微生物样本依次与全新的反应液混合，进行荧光反应；
检测组件，用于检测每次荧光反应的荧光强度，并转化为电信号。
优选的，采样组件包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶，多个采集瓶根据设定的时间间隔依次通过空气采集机构采集空气，并生成样液；
空气采集机构设有长针和短针，采集空气时，长针和短针插入指定采集瓶，长针伸入采集液中注射外部空气，短针位于采集液的液面上方抽取空气，外部空气与采集液混合形成含有微生物样本的样液。
优选的，反应组件包括加样机构、加液机构和多个反应瓶，多个反应瓶根据设定的时间间隔依次进行荧光反应，加样机构用于向指定的反应瓶中注入样液，加液机构用于向指定的反应瓶中注入反应液；
加样机构设有加样注射器，添加样液时，加样注射器先从已采样的指定采集瓶中抽取样液，再将样液注入指定的反应瓶中；
加液机构包括蠕动泵、反应液储罐和加液针头，添加反应液时，存储于反应液储罐中的反应液通过加液针头泵送至指定的反应瓶中。
优选的，还包括消毒组件；
消毒组件用于对空气采集机构进行消毒；或
消毒组件用于对加样机构进行消毒；或
消毒组件用于对加液机构进行消毒。
优选的，还包括消毒组件，消毒组件用于在每次检测前对采样组件和反应组件进行消毒；
消毒组件包括紫外线消毒器或臭氧消毒器或酒精消毒器。
优选的，消毒组件包括酒精消毒器，每次添加样本前，加样注射器先从酒精消毒器中摄入酒精进行消毒。
优选的，消毒组件包括紫外线消毒器，紫外线消毒器内部设有消毒腔；
不工作时，长针和短针收入消毒腔内；
采集空气前，紫外线消毒器提前启动对长针和短针进行消毒。
优选的，还包括检测台和龙门机器人；
检测台设有采样工位和检测工位，龙门机器人横跨于设采样工位和检测工位设置；
龙门机器人设有多条沿龙门移动的可升降机械臂，多条可升降机械臂包括采样机械臂、加样机械臂和加液机械臂；
长针和短针安装在采样机械臂底部；
加样注射器的底部设有加样针头，加样针头安装在加样机械臂底部；
加液针头安装在加液机械臂底部。
优选的，采样组件包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶，多个采集瓶根据设定的时间间隔依次通过空气采集机构采集空气，并生成样液；
采集瓶为上细下粗的椎体，内部装有采集液；
空气采集机构设有长针和短针，长针用于向采集瓶注入外部空气，短针用于排气；
长针的出气端为弯曲状，且长针与气泵连接；
采集空气时，长针和短针插入指定采集瓶，长针喷出的气流呈螺旋状向下与采集液碰撞。
优选的，采样组件包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶，多个采集瓶根据设定的时间间隔依次通过空气采集机构采集空气，并生成样液；
采集瓶为上细下粗的椎体，内部装有采集液；
空气采集机构设有长针、短针和搅拌器，长针用于向采集瓶注入外部空气，短针用于排气，搅拌器用于搅拌采集液；
长针的出气端为弯曲状，且长针与气泵连接；
采集空气时，长针、短针和搅拌器插入指定采集瓶，采集液在搅拌器的旋转作用下螺旋向上运动，同时长针喷出的气流呈螺旋状向下运动与螺旋向上运动的采集液接触。
本发明的有益效果是：通过在一段时间内根据设定的时间间隔进行多轮检测，得到持续的监测数据；通过结构简单、高效的采样组件，提高空气微生物的捕获能力；结合空气采集机构、加样机构和加液机构的形状，针对性的设计消毒器，避免了前次检测的残液对当次检测造成影响。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是空气微生物在线检测设备的立体图。
图2是空气微生物在线检测设备的俯视图。
图3是空气微生物在线检测设备的前视图。
图4是实施例2中采样组件工作状态示意图。
图5是实施例3中采样组件工作状态示意图。
附图标记说明：
10-采集瓶，11-长针，12-短针，13-进气管，14-搅拌器，20-反应瓶，21-加样注射器，22-蠕动泵，23-反应液储罐，24-加液针头，3-龙门机器人，31-采样机械臂，32-加样机械臂，33-加液机械臂，41-紫外线消毒器，42-酒精消毒器，43-废液瓶，5-检测组件，6-第一转动料盘，7-第二转动料盘，100-采样工位，200-反应工位。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
下面结合附图以及实施例对本发明的原理进行详细说明。
实施例1
一种空气微生物监测装置，安装有采样组件、反应组件和检测组件5；
其中采样组件用于根据设定的时间间隔采集空气，并生成不同时间的含有微生物样本的样液；
反应组件用于将不同时间的微生物样本依次与全新的反应液混合，进行荧光反应；
检测组件5用于检测每次荧光反应的荧光强度，并转化为电信号。
本实施例中，空气微生物监测装置的本体是带有检测台的机架，采样组件、反应组件和检测组件安装在机架上；检测台上设有采样工位100和检测工位200，还设有横跨采样工位100和检测工位200的龙门机器人3；
龙门机器人3设有多条沿龙门移动的可升降机械臂，多条可升降机械臂包括采样机械臂31、加样机械臂32和加液机械臂33。
本实施例中采样组件为液体撞击式空气微生物采样器，包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶10，多个采集瓶10根据设定的时间间隔依次通过空气采集机构采集空气，并生成样液；
多个采集瓶10位于第一转动料盘6中，并通过第一转动料盘6推入采样工位100，完成当次检测之后，使用过的采集瓶10被抛弃掉，新的采集瓶10被推入采样工位100。
空气采集机构设有空心的长针11和短针12，长针11和短针12安装在采样机械臂31的底部；长针11通过尾部连接的进气管13与外部联通，短针12则通过软管与气泵连接；
采集空气时，长针11和短针12在采样机械臂31的驱动下插入位于采样工位100待用的指定采集瓶10，长针11伸入采集液中，短针12位于采集液的液面上方抽取指定采集瓶10中的空气产生负压，在负压作用下，外部空气通过长针11注入反应液中，持续一段时间之后，外部空气与采集液混合形成含有微生物样本的样液。
本实施例中，反应组件包括加样机构、加液机构和多个反应瓶20；
多个反应瓶20位于第二转动料盘7中，并通过第二转动料盘7推入反应工位200，完成当次检测之后，使用过的反应瓶20被抛弃掉，新的反应瓶20被推入反应工位200。
其中加样机构安装在加样机械臂32上，用于向指定的反应瓶20中注入样液；
加液机构安装在加液机械臂33上，用于向指定的反应瓶20中注入反应液；
多个反应瓶20根据设定的时间间隔依次进行荧光反应。
加样机构设有加样注射器21，添加样液时，加样注射器21在加样机械臂32控制下先从已采样的指定采集瓶10中抽取样液，再将样液注入指定的反应瓶20中；
加液机构包括蠕动泵22、反应液储罐23和加液针头24，加液针头24安装在加液机械臂33的底部，添加反应液时，加液针头24在加液机械臂33的控制下插入指定反应瓶20中，将存储于反应液储罐23中的反应液通过蠕动泵22泵送到反应瓶20中。
为了进一步提高监测精度，每次检测作业前都需要对采样组件和反应组件进行消毒，由于每次检测都使用新的采集瓶10和反应瓶20，且采集瓶10和反应瓶20在使用前处于消毒后密封的状态，所以对检测结果有影响的主要是进入采集瓶10的长针11和短针12，以及接触样液的加样注射器21和接触反应液的加液针头24。
本实施例的消毒组件可以为紫外线消毒器、臭氧消毒器、酒精消毒器其中的一种或多种。
对长针11和短针12消毒，可以避免上次检测时残留在长针11和短针12的微生物影响本次检测结果，长针11和短针12可以采用紫外线消毒器或臭氧消毒器进行消毒，本实施例中仅采用紫外线消毒器进行示例，臭氧消毒器的效果与紫外线消毒器相近。
紫外线消毒器41安装在检测台上，其内部设有消毒腔，不工作时，采样机械臂31控制长针11和短针12收入消毒腔内，采集空气前，紫外线消毒器提前启动对长针11和短针12进行消毒。
对加样注射器21的消毒，可以避免前次检测残留在加样注射器21的样液影响检测结果，由于加样注射器21工作时会将样液吸入其内部，因此更适合酒精消毒器42进行消毒；酒精消毒器内储存有酒精，消毒时加样注射器21抽取酒精，然后将消毒后的废弃酒精挤入废液瓶43中抛弃。
对加液机构来说，其内部的反应液处于密封状态，需要消毒的主要是加液针头24；为了避免加液针头24受到污染，不工作时加液机械臂33控制加液针头24插入酒精消毒器42中保存，使用前向废液瓶43挤出少量反应液后，再插入反应瓶20中加注反应液。
采样组件除了采用液体撞击式空气微生物采样器之外，还可以采用液体离心式空气微生物采样器，包括旋风分离式采样器和湿壁气旋式采样器。为了清楚的说明采样组件的技术特征，以下用实施例2和实施例3对采样组件进一步说明。
实施例2
本实施例中，采样组件为旋风分离式采样器，包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶10，多个采集瓶10根据设定的时间间隔依次通过空气采集机构采集空气，并生成样液；
采集瓶10为上细下粗的椎体，内部装有采集液；
空气采集机构设有空心的长针11和短针12，长针11用于向采集瓶注入空气，短针12用于排气；
长针11和短针12安装在采样机械臂31的底部；长针11通过尾部连接的进气管13及气泵与外部联通，并且长针11的出气端为弯曲状；
采集空气时，所述长针和短针插入指定采集瓶，在气泵作用下，从长针11喷出的气流在采集瓶中形成螺旋气旋旋转向下运动，把空气中的颗粒富集到最下面撞击进采集瓶里的采集液中。
实施例3
本实施例中，采样组件为湿壁气旋式采样器，包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶10，多个采集瓶10根据设定的时间间隔依次通过空气采集机构采集空气，并生成样液；
采集瓶10为上细下粗的椎体，内部装有采集液；
空气采集机构设有搅拌器14，以及空心的长针11和短针12，搅拌器14用于在采集气体时搅动采集液，长针11用于向采集瓶注入空气，短针12用于排气；
搅拌器14长针11和短针12安装在采样机械臂31的底部；长针11通过尾部连接的进气管13及气泵与外部联通，并且长针11的出气端为弯曲状；
采集空气时，所述长针、短针和搅拌器插入指定采集瓶，搅拌器14在采集液中旋转，在离心力的作用下，使采集液沿采集瓶10的内壁呈漩涡状上升；同时在气泵作用下，从长针11喷出的气流在采集瓶中形成螺旋气旋旋转向下运动，与采集瓶10内壁上同时呈螺旋运动的采集液接触，被采集液捕获，最后汇集到采集瓶中。
该种设计使采集瓶中液体在与气流接触时处于高效螺旋运动状态，有效提高了采集液与气流接触效率，提高了气流中颗粒物的捕获率。同时可以通过调节搅拌器的搅拌速度，调节液体螺旋大小，以匹配不同大小的通气量，以获得最佳采集效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气微生物监测装置，其特征在于，包括：
采样组件，用于根据设定的时间间隔采集空气，并生成不同时间的含有微生物样本的样液；
反应组件，将所述不同时间的微生物样本依次与全新的反应液混合，进行荧光反应；
检测组件，用于检测每次荧光反应的荧光强度，并转化为电信号。
2.如权利要求1所述的空气微生物监测装置，其特征在于，所述采样组件包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶，所述多个采集瓶根据设定的时间间隔依次通过所述空气采集机构采集空气，并生成样液；
所述空气采集机构设有长针和短针，采集空气时，所述长针和短针插入指定采集瓶，所述长针伸入采集液中注射外部空气，所述短针位于采集液的液面上方抽取空气，外部空气与采集液混合形成含有微生物样本的所述样液。
3.如权利要求2所述的空气微生物监测装置，其特征在于，所述反应组件包括加样机构、加液机构和多个反应瓶，所述多个反应瓶根据设定的时间间隔依次进行荧光反应，所述加样机构用于向指定的反应瓶中注入样液，所述加液机构用于向所述指定的反应瓶中注入反应液；
所述加样机构设有加样注射器，添加样液时，所述加样注射器先从已采样的指定采集瓶中抽取样液，再将所述样液注入指定的反应瓶中；
所述加液机构包括蠕动泵、反应液储罐和加液针头，添加反应液时，存储于所述反应液储罐中的反应液通过加液针头泵送至指定的反应瓶中。
4.如权利要求3所述的空气微生物监测装置，其特征在于，还包括消毒组件；
所述消毒组件用于对所述空气采集机构进行消毒；或
所述消毒组件用于对所述加样机构进行消毒；或
所述消毒组件用于对加液机构进行消毒。
5.如权利要求3所述的空气微生物监测装置，其特征在于，还包括消毒组件，所述消毒组件用于在每次检测前对所述采样组件和所述反应组件进行消毒；
所述消毒组件包括紫外线消毒器或臭氧消毒器或酒精消毒器。
6.如权利要求5所述的空气微生物监测装置，其特征在于，所述消毒组件包括酒精消毒器，每次添加样本前，所述加样注射器先从所述酒精消毒器中摄入酒精进行消毒。
7.如权利要求5所述的空气微生物监测装置，其特征在于，所述消毒组件包括紫外线消毒器，所述紫外线消毒器内部设有消毒腔；
不工作时，所述长针和短针收入所述消毒腔内；
采集空气前，所述紫外线消毒器提前启动对所述长针和短针进行消毒。
8.如权利要求3所述的空气微生物监测装置，其特征在于，还包括检测台和龙门机器人；
所述检测台设有采样工位和检测工位，所述龙门机器人横跨于设所述采样工位和检测工位设置；
所述龙门机器人设有多条沿龙门移动的可升降机械臂，所述多条可升降机械臂包括采样机械臂、加样机械臂和加液机械臂；
所述长针和短针安装在所述采样机械臂底部；
所述加样注射器的底部设有加样针头，所述加样针头安装在所述加样机械臂底部；
所述加液针头安装在所述加液机械臂底部。
9.如权利要求1所述的空气微生物监测装置，其特征在于，所述采样组件包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶，所述多个采集瓶根据设定的时间间隔依次通过所述空气采集机构采集空气，并生成样液；
所述采集瓶为上细下粗的椎体，内部装有采集液；
所述空气采集机构设有长针和短针，所述长针用于向所述采集瓶注入外部空气，所述短针用于排气；
所述长针的出气端为弯曲状，且所述长针与气泵连接；
采集空气时，所述长针和短针插入指定采集瓶，所述长针喷出的气流呈螺旋状向下与采集液碰撞。
10.如权利要求1所述的空气微生物监测装置，其特征在于，所述采样组件包括空气采集机构和多个封装有采集液的采集瓶，所述多个采集瓶根据设定的时间间隔依次通过所述空气采集机构采集空气，并生成样液；
所述采集瓶为上细下粗的椎体，内部装有采集液；
所述空气采集机构设有长针、短针和搅拌器，所述长针用于向所述采集瓶注入外部空气，所述短针用于排气，所述搅拌器用于搅拌采集液；
所述长针的出气端为弯曲状，且所述长针与气泵连接；
采集空气时，所述长针、短针和搅拌器插入指定采集瓶，采集液在所述搅拌器的旋转作用下螺旋向上运动，同时所述长针喷出的气流呈螺旋状向下运动与所述螺旋向上运动的采集液接触。
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