CN113817590A - 一种空气微生物在线监测设备和监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种空气微生物在线监测设备，包括多个采集瓶、多个反应瓶、用于向采集瓶注入空气的采样组件、用于将采集瓶中的样液转移到反应瓶的取样组件、用于向反应瓶加注反应液的加液组件、以及用于检测荧光反应强度并转化为电信号的荧光监测组件；空气微生物在线监测设备在一段时间内间隔进行多次检测，并设有第一工位和第二工位，多个采集瓶依次进入第一工位，多个反应瓶依次进入第二工位；本发明还提出了一种空气微生物在线监测方法。本发明通过一段时间内间隔进行多次检测，得到持续的监测数据；每次检测单独采样、单独加液，避免残液干扰监测结果；每次检测对器械进行自动消毒，避免设备本身携带的微生物影响检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及微生物监测技术领域，具体涉及一种空气微生物在线监测设备和监测方法。
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，如果采样培养法，其消耗的时间和人力较多，采样后还需要专门进行微生物培养，监测周期比较长，操作较为繁琐，不能进行实时监测，并且即使发现空气中微生物指标超标后不能及时有效的预警。所以在目前新冠病毒疫情肆虐的大背景下，急需一种能够持续有效监控室内空气微生物指标的设备用于监测室内空气质量，起到早期预警，避免细菌和病毒通过空气传播的目的。
发明内容
鉴于上述，本发明提出了一种空气微生物在线监测设备和监测方法，能够全自动持续测空气中微生物指标。
本发明提出了一种空气微生物在线监测设备，包括：多个用于采集空气样本的采集瓶、多个用于进行荧光反应的反应瓶、用于向采集瓶注入空气的采样组件、用于将采集瓶中的样液转移到反应瓶的取样组件、用于向反应瓶加注反应液的加液组件、以及用于检测荧光反应强度并转化为电信号的荧光监测组件；
空气微生物在线监测设备在一段时间内间隔进行多次检测，并设有用于采集空气样本的第一工位和用于进行荧光反应的第二工位，多个采集瓶依次进入第一工位，多个反应瓶依次进入第二工位。
优选的，还包括为采样组件、取样组件和加液组件消毒的消毒组件。
优选的，采集瓶中装有采集液，采样组件设有长针和短针；
采样组件设有刺入采集瓶顶部的长针和短针，采集瓶中装有采集液，注入空气时，长针用于向采集液中注入空气，短针用于在采集液上方的采集瓶空间形成负压区。
优选的，消毒组件包括紫外线消毒器，紫外线消毒器用于为长针和短针消毒。
优选的，消毒组件包括酒精消毒器；
取样组件设有取样针头，并通过取样针头从酒精消毒器中摄入酒精进行消毒。
优选的，还包括龙门架、第一转动料盘和第二转动料盘；
第一工位和第二工位位于龙门架的下方，采样组件、取样组件和加液组件滑动设置在龙门架上；
第一转动料盘内存储有多个采集瓶，并将多个采集瓶依次推入第一工位；
第二转动料盘内存储有多个反应瓶，并将多个反应瓶依次推入第二工位。
优选的，第一工位设有第一等待区、第一工作区和第一弃料区，还设有第一旋转推块，第一旋转推块周侧设有固定采集瓶的卡槽，并通过旋转将采集瓶从第一等待区推送至第一工作区进行采样和取样，再推送至第一弃料区抛弃。
优选的，第二工位设有第二等待区、第二工作区和第二弃料区，还设有第二旋转推块，第二旋转推块周侧设有固定反应瓶的卡槽，并通过旋转将反应瓶从第二等待区推送至第二工作区进行加样、加液和检测，再推送至第二弃料区抛弃。
本发明还提出了一种空气微生物在线监测方法，实施所述在线监测方法的监测设备包括：
多个用于采集空气样本的采集瓶、多个用于进行荧光反应的反应瓶、用于向所述采集瓶注入空气的采样组件、用于将所述采集瓶中的样液转移到反应瓶的取样组件、用于向所述反应瓶加注反应液的加液组件、以及用于检测荧光反应强度并转化为电信号的荧光监测组件；
实施在线监测方法包括以下步骤：
S1.装有采集液的采集瓶进入第一工位待用，反应瓶进入第二工位待用；
S2.采样组件将外部空气注入采集瓶进行采样；
S3.取样组件从采集瓶中抽取样液，再注入到反应瓶中；
S4.加液组件将反应液注入到反应瓶中；
S5.样液和反应液在反应瓶中进行荧光反应，同时荧光检测组件检测荧光强度并转化为电信号；
S6.本轮检测结束，抛弃使用过的采集瓶和反应瓶；间隔时间t之后，返回步骤S1。
优选的，监测设备还包括：
用于消毒采样组件的紫外线消毒器和用于消毒采样组件的酒精消毒器；
采样组件设有长针和短针；
取样组件设有取样针头；
加液组件设有加液针头，待机时加液针头位于酒精消毒器内保存；
步骤S2进一步包括：
S21.控制长针和短针通过紫外线消毒器消毒；
S22.将长针和短针插入采集瓶，长针伸入采集液中注入外部空气，短针位于液面上抽气形成负压区；
S23.气液混合形成样液，长针和短针退出采集瓶，采样组件复位；
步骤S3进一步包括：
S31.取样组件通过取样针头从酒精消毒器中抽取酒精进行消毒，消毒后打出废弃酒精；
S32.取样组件从采集瓶中抽取样液，再将样液注入到反应瓶中；
S33.取样针头退出反应瓶，取样组件复位；
步骤S4进一步包括：
S41.加液组件的加液针头离开酒精消毒器，打出部分反应液；
S42.加液组件通过加液针头向反应瓶中注入反应液；
S43.加液针头退出反应瓶，加液组件复位。
本发明通过一段时间内间隔进行多次检测，得到持续的空气微生物的监测数据；每次检测单独采样、单独加液，避免前期检测的残液干扰监测结果；每次检测时均通过消毒组件对接触反应物的器械进行自动消毒，避免设备本身携带的微生物影响检测结果。
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是空气微生物在线监测方法的流程图。
图5是采样流程图。
图6是取样流程图。
图7是加液流程图。
附图标记说明：
1-采集瓶，2-反应瓶，3-龙门架，4-采样组件，41-采样机械臂，42-进气管，43-长针，44-短针，5-取样组件，51-取样机械臂，52-取样针头，6-加液组件，61-加液机械臂，62-蠕动泵，63-加液针头，7-荧光监测组件，91-紫外线消毒器，92-酒精消毒器，93-废液瓶，100-第一工位，101-第一等待区，102-第一工作区，103-第一弃料区，110-第一转动料盘，120-第一旋转推块，200-第二工位，201-第二等待区，202-第二工作区，203-第二弃料区，210-第二转动料盘，220-第二旋转推块。
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1-3以及实施例对本发明的原理进行详细说明。
一种空气微生物在线监测设备，包括具有台面的机架，台面上设有用于采集空气样本的第一工位100和用于进行荧光反应的第二工位200。
第一工位100外围设有第一转动料盘110，第一转动料盘110装有多个采集瓶1，并根据系统设定的间隔时间t将采集瓶1依次推入第一工位100；
第二工位200外围设有第二转动料盘210，第二转动料盘210装有多个反应瓶2，并根据系统设定的间隔时间t将反应瓶2依次推入第二工位200。
在第一工位100和第二工位200的上方设有龙门架3，龙门架3上滑动安装有采样组件4、取样组件5和加液组件6；
其中，采样组件4用于向位于第一工位100的采集瓶1注入空气；
取样组件5用于从位于第一工位100的采集瓶取样，并送入位于第二工位200的反应瓶2中，即为反应瓶2加样；
加液组件6用于向位于第二工位200的反应瓶2中注入反应液。
第二工位200还设有荧光监测组件7，荧光监测组件7用于检测荧光强度并转化为电信号，系统根据多轮检测的电信号生成监测周期内的空气微生物在线监测数据。
本实施例中，采样组件4设有采样机械臂41、气泵、进气管42，采样机械臂41底部安装有长针43和短针44；
采集瓶1中预装有采集液，采集时，采样机械臂41带动长针43和短针44从顶部瓶口刺穿采集瓶1的密封塞，直至长针43浸没于采集液中，短针44则位于采集液的液面上方；短针44与气泵连通，气泵工作后，通过短针44形成负压区，外部空气经进气管42、长针43进入采集液中生成气泡，最终形成待检测的样液。
采集液可以采用无菌水，或采用可溶解凝胶类物质。
本实施例还设有电控装置，气泵的工作时间由电控装置控制，并通过空气流量计精确调节进气量。
本实施例中，取样组件5设有取样机械臂51，取样机械臂51底部设有取样针头52，取样时，取样机械臂51控制取样针头52刺入位于第一工位100的采集瓶1中抽取样液100ul，然后转移到第二工位200，将样液注入位于第二工位200的反应瓶2中。
本实施例中，加液组件6设有加液机械臂61和蠕动泵62，加液机械臂61底部设有加液针头63，加液时，加液机械臂61控制加液针头63刺入位于第二工位200的反应瓶2中，通过蠕动泵62注入200ul反应液。
本实施例中，设有紫外线消毒器91和酒精消毒器92；
紫外线消毒器91用于在每次采集作业前对长针43和短针44进行消毒，采样作业前采样机械臂41先控制长针43和短针44进入紫外线消毒器91内消毒，再刺入采集瓶1开始采集外部空气，确保每次检测长针43和短针44没有上次检测的样液残留；
所述紫外线消毒器也可以被臭氧消毒器代替，通过设置于消毒组件中的臭氧发生器产生臭氧，对采样模块的长针43和短针44进行消毒。
为了避免取样组件5内以及取样针头52残留有上次检测的样液，取样组件5利用酒精消毒器92消毒；取样作业前，取样机械臂51控制取样针头52插入酒精消毒器92抽取酒精消毒液，完成后将酒精消毒液打入废液瓶93中，然后再开始取样作业。
本实施例中，第一工位100设有第一等待区101、第一工作区102和第一弃料区103和第一旋转推块120，第一旋转推块120周侧设有固定采集瓶1的卡槽；
第一顺序的采集瓶1被第一转动料盘110推入第一等待区101待用，当检测开始时，第一旋转推块120通过卡槽推动采集瓶1到达第一工作区102进行采样、取样作业，检测结束后，第一旋转推块120通过卡槽推动采集瓶1到达第一弃料区103，第一弃料区103在台面设有漏孔，台面下方设有废料盒，废弃的采集瓶1经漏孔落入废料盒中。
本实施例中，第二工位200设有第二等待区201、第二工作区202和第二弃料区203和第二旋转推块220，第二旋转推块220周侧设有固定反应瓶2的卡槽；
第一顺序的反应瓶2被第二转动料盘210推入第二等待区201待用，当检测开始时，第二旋转推块220通过卡槽推动反应瓶2到达第二工作区202进行加样、加液和检测作业，检测结束后，第二旋转推块220通过卡槽推动反应瓶2到达第二弃料区203，第二弃料区203在台面设有漏孔，废弃的反应瓶2落入废料盒中。
本发明还提出了一种基于上述实施例的监测设备进行的空气微生物在线监测方法，实施所述在线监测方法的监测设备包括：
多个用于采集空气样本的采集瓶、多个用于进行荧光反应的反应瓶、用于向所述采集瓶注入空气的采样组件、用于将采集瓶中的样液转移到反应瓶的取样组件、用于向反应瓶加注反应液的加液组件、以及用于检测荧光反应强度并转化为电信号的荧光监测组件；
如图4所示，实施所述在线监测方法包括以下步骤：
S1.装有采集液的采集瓶进入第一工位待用，反应瓶进入第二工位待用；
S2.采样组件将外部空气注入所述采集瓶进行采样；
S3.取样组件从采集瓶中抽取样液，再注入到反应瓶中；
S4.加液组件将反应液注入到反应瓶中；
S5.样液和反应液在所述反应瓶中进行荧光反应，同时荧光检测组件检测荧光强度并转化为电信号；
S6.本轮检测结束，抛弃使用过的采集瓶和反应瓶；间隔时间t之后，返回步骤S1。
本实施例中，所述时间间隔t为任意间隔时间。
本实施例中，所述监测设备还包括：
用于消毒采样组件的紫外线消毒器和用于消毒采样组件的酒精消毒器；
所述采样组件设有长针和短针；
所述取样组件设有取样针头；
所述加液组件设有加液针头63，待机时所述加液针头63位于所述酒精消毒器内保存；
如图5所示，所述步骤S2进一步包括：
S21.控制长针和短针通过紫外线消毒器消毒；
S22.将长针和短针插入采集瓶，长针伸入采集液中注入外部空气，短针位于液面上抽气形成负压区；
S23.气液混合形成样液，长针和短针退出采集瓶，采样组件复位；
如图6所示，所述步骤S3进一步包括：
S31.取样组件通过取样针头从酒精消毒器中抽取酒精进行消毒，消毒后打出废弃酒精；
S32.取样组件从采集瓶中抽取样液，再将样液注入到所述反应瓶中；
S33.取样针头退出反应瓶，取样组件复位。
如图7所示，所述步骤S4进一步包括：
S41.加液组件的加液针头离开酒精消毒器，打出部分反应液；
S42.加液组件向反应瓶中注入反应液；
S43.加液针头退出反应瓶，加液组件复位。
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)
1.一种空气微生物在线监测设备，其特征在于，
包括：多个用于采集空气样本的采集瓶、多个用于进行荧光反应的反应瓶、用于向所述采集瓶注入空气的采样组件、用于将所述采集瓶中的样液转移到反应瓶的取样组件、用于向所述反应瓶加注反应液的加液组件、以及用于检测荧光反应强度并转化为电信号的荧光监测组件；
所述空气微生物在线监测设备在一段时间内间隔进行多次检测，并设有用于采集空气样本的第一工位和用于进行荧光反应的第二工位，所述多个采集瓶依次进入第一工位，所述多个反应瓶依次进入第二工位。
2.如权利要求1所述的空气微生物在线监测设备，其特征在于，还包括为所述采样组件、取样组件和加液组件消毒的消毒组件。
3.如权利要求2所述的空气微生物在线监测设备，其特征在于，所述采集瓶中装有采集液，所述采样组件设有长针和短针；
所述采样组件设有刺入采集瓶顶部的长针和短针，采集瓶中装有采集液，注入空气时，长针用于向采集液中注入空气，短针用于在采集液上方的采集瓶空间形成负压区。
4.如权利要求3所述的空气微生物在线监测设备，其特征在于，消毒组件包括紫外线消毒器，所述紫外线消毒器用于为所述长针和短针消毒。
5.如权利要求2所述的空气微生物在线监测设备，其特征在于，所述消毒组件包括酒精消毒器；
所述取样组件设有取样针头，并通过所述取样针头从所述酒精消毒器中摄入酒精进行消毒。
6.如权利要求1所述的空气微生物在线监测设备，其特征在于，还包括龙门架、第一转动料盘和第二转动料盘；
所述第一工位和第二工位位于所述龙门架的下方，所述采样组件、取样组件和加液组件滑动设置在所述龙门架上；
所述第一转动料盘内存储有多个采集瓶，并将所述多个采集瓶依次推入所述第一工位；
所述第二转动料盘内存储有多个反应瓶，并将所述多个反应瓶依次推入所述第二工位。
7.如权利要求6所述的空气微生物在线监测设备，其特征在于，所述第一工位设有第一等待区、第一工作区和第一弃料区，还设有第一旋转推块，所述第一旋转推块周侧设有固定所述采集瓶的卡槽，并通过旋转将所述采集瓶从所述第一等待区推送至所述第一工作区进行采样和取样，再推送至所述第一弃料区抛弃。
8.如权利要求6所述的空气微生物在线监测设备，其特征在于，所述第二工位设有第二等待区、第二工作区和第二弃料区，还设有第二旋转推块，所述第二旋转推块周侧设有固定所述反应瓶的卡槽，并通过旋转将所述反应瓶从所述第二等待区推送至所述第二工作区进行加样、加液和检测，再推送至所述第二弃料区抛弃。
9.一种空气微生物在线监测方法，其特征在于，实施所述在线监测方法的监测设备包括：
多个用于采集空气样本的采集瓶、多个用于进行荧光反应的反应瓶、用于向所述采集瓶注入空气的采样组件、用于将所述采集瓶中的样液转移到反应瓶的取样组件、用于向所述反应瓶加注反应液的加液组件、以及用于检测荧光反应强度并转化为电信号的荧光监测组件；
实施所述在线监测方法包括以下步骤：
S1.装有采集液的采集瓶进入第一工位待用，反应瓶进入第二工位待用；
S2.采样组件将外部空气注入所述采集瓶进行采样；
S3.取样组件从所述采集瓶中抽取样液，再注入到所述反应瓶中；
S4.加液组件将反应液注入到反应瓶中；
S5.样液和反应液在所述反应瓶中进行荧光反应，同时荧光检测组件检测荧光强度并转化为电信号；
S6.本轮检测结束，抛弃使用过的采集瓶和反应瓶；间隔时间t之后，返回步骤S1。
10.如权利要求9所述的空气微生物在线监测方法，其特征在于，所述监测设备还包括：
用于消毒采样组件的紫外线消毒器和用于消毒采样组件的酒精消毒器；
所述采样组件设有长针和短针；
所述取样组件设有取样针头；
所述加液组件设有加液针头，待机时所述加液针头位于所述酒精消毒器内保存；
所述步骤S2进一步包括：
S21.控制长针和短针通过紫外线消毒器消毒；
S22.将长针和短针插入采集瓶，长针伸入采集液中注入外部空气，短针位于液面上抽气形成负压区；
S23.气液混合形成样液，长针和短针退出采集瓶，采样组件复位；
所述步骤S3进一步包括：
S31.取样组件通过取样针头从酒精消毒器中抽取酒精进行消毒，消毒后打出废弃酒精；
S32.取样组件从采集瓶中抽取样液，再将样液注入到所述反应瓶中；
S33.取样针头退出反应瓶，取样组件复位；
所述步骤S4进一步包括：
S41.加液组件的加液针头离开酒精消毒器，打出部分反应液；
S42.加液组件通过加液针头向反应瓶中注入反应液；
S43.加液针头退出反应瓶，加液组件复位。
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