CN114755067B - 气溶胶颗粒物收集装置及收集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体处理技术领域，本发明提供一种气溶胶颗粒物收集装置、用于气溶胶颗粒物采集的采集装置、收集检测设备及气溶胶颗粒物的收集方法，气溶胶颗粒物收集装置包括壳体、第一电场部件、第二电场部件和采集装置，第一电场部件连接于壳体并形成第一电场区，第二电场部件连接于壳体并形成第二电场区，第二电场部件包括第一极板和第二极板，第一极板的电性与第一电荷的电性相反；采集装置的底板位于第一极板和第二极板之间，底板设置凸起，底板形成用于盛装采集液的流道，凸起将流道设置为沿曲线形延伸，采集装置表面的凸起用于提升对气溶胶颗粒物的收集效果。本发明提供的气溶胶颗粒物收集装置，可高效率地对环境中的气溶胶颗粒进行收集。

Description

气溶胶颗粒物收集装置及收集方法
技术领域
本发明涉及气体处理技术领域，尤其涉及一种气溶胶颗粒物收集装置、用于气溶胶颗粒物的采集装置、收集检测设备及气溶胶颗粒物的收集方法。
背景技术
冠状病毒是自然界广泛存在的一类病毒，被感染人不仅能造成普通的感冒，还可以导致严重的呼吸道疾病。能引起严重呼吸道疾病的冠状病毒包括SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2。新型冠状病毒肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID19）由SARS-CoV-2引起，是一种急性呼吸道传染病，患者以发热、干咳、乏力等为主要表现，可导致急性呼吸窘迫综合征及多器官功能衰竭等。目前迫切需要一种快速、方便和准确的方法来收集和检测新冠病毒。
冠状病毒具有高度呼吸道传染的特点，传染路径主要是从病毒携带者个体呼吸道释放，再通过形成飞沫与气溶胶两种方式进行传播，即通常导致疫病的液滴（飞沫）传播和气溶胶（更小的颗粒）扩散传播。如何发展应对性检测技术与产品是未来的关键研究方向。
发明内容
本发明提供一种气溶胶颗粒物收集装置，用以解决现有技术中气溶胶颗粒物收集效率不高的缺陷，高效率地对环境中的气溶胶颗粒物进行收集。
本发明提供一种气溶胶颗粒物收集装置，包括：
壳体，设置有进风口和排风口；
第一电场部件，连接于所述壳体并形成第一电场区，用于使通过所述第一电场区的气溶胶携带第一电荷；
第二电场部件，连接于所述壳体并形成第二电场区，所述第二电场区位于所述第一电场区的下游，所述第二电场部件包括第一极板和位于所述第一极板上方的第二极板，所述第一极板与所述第二极板之间形成电势差，所述第一极板的电性与所述第一电荷的电性相反；
采集装置，设置于所述壳体内，所述采集装置的底板位于所述第一极板和所述第二极板之间，所述底板设置有凸起，所述底板形成有用于盛装采集液的流道，所述凸起将所述流道设置为沿曲线形延伸。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述壳体设置有第一通道段、第二通道段和设于所述第一通道段与所述第二通道段之间的连接段，所述第一通道段与所述第二通道段形成夹角，所述连接段与所述第二通道段设置有所述采集装置，所述连接段可选择的设置有所述第二电场部件，所述第二通道段设置有所述第二电场部件。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述连接段沿直线延伸或沿弧线延伸；
所述直线延伸的连接段的坡度大于等于0.2且小于等于0.8，弧线延伸的所述连接段的曲率比大于等于2.5且小于等于6.5。根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述凸起包括第一部分和位于所述第一部分上方的第二部分，所述第一部分的第一表面沿竖直方向延伸，所述第二部分设置有连接于所述第一表面的第二表面，所述第二表面相对于所述第一表面向所述排风口的方向倾斜。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述第二部分沿风流动方向的纵截面，为三角形、半圆形与椭圆形中的至少一种。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述采集装置内采集液的液面设置为不高于所述第一部分与所述第二部分的连接处；
所述第一部分的高度大于或等于所述凸起的高度的一半。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述流道为S形流道、螺旋形流道或多个连通的U形流道；
和/或，所述流道的宽度大于或等于所述凸起的宽度；
和/或，所述底板设置所述凸起的数量为30个/m ~60个/m。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述采集装置可拆卸的连接于所述壳体内，所述采集装置设置有与所述流道连通的进液口和排液口，所述进液口与所述排液口通过管路连通，所述管路设置有泵体。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述第一极板与所述第二极板相平行，所述第一极板接地，所述第二极板适于加载大于等于1千伏且小于等于60千伏的电压；
和/或，所述第一电场部件包括电晕针和环绕在所述电晕针周向的第三极板，所述第一电场部件适于加载大于等于1千伏且小于等于30千伏的电压。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，所述进风口处设置有过滤件；
和/或，所述排风口处设置有隔挡件，所述隔挡件的隔挡面积可调节。
本发明还提供一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置，包括：
底板，所述底板设置有凸起；
所述底板形成有供采集液流通流道，所述凸起将所述流道设置为沿曲线形延伸。
根据本发明提供的一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置，所述凸起包括第一部分和位于所述第一部分上方的第二部分，所述第一部分的第一表面沿竖直方向延伸，所述第二部分设置有连接于所述第一表面的第二表面，所述第二表面相对于所述第一表面向所述排风口的方向倾斜。
根据本发明提供的一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置，所述第二部分沿风流动方向的纵截面，为三角形、半圆形与椭圆形中的至少一种。
根据本发明提供的一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置，所述采集装置内采集液的液面设置为不高于所述第一部分与所述第二部分的连接处；
所述第一部分的高度大于或等于所述凸起的高度的一半。
根据本发明提供的一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置，所述流道为S形流道、螺旋形流道或多个连通的U形流道；
和/或，所述流道的宽度大于或等于所述凸起的宽度。
本发明还提供的一种气溶胶颗粒物收集装置，包括：
壳体，设置有进风口和排风口；
第二电场部件，连接于所述壳体并形成第二电场区，所述第二电场部件包括第一极板和位于所述第一极板上方的第二极板，所述第一极板与所述第二极板之间形成电势差；
采集装置，设置于所述壳体内，所述采集装置的底板位于所述第一极板和所述第二极板之间，所述底板设置有凸起，所述底板形成有用于盛装采集液的流道，所述凸起将所述流道设置为沿曲线形延伸。
本发明还提供一种收集检测设备，包括颗粒物检测装置和如上所述的气溶胶颗粒物收集装置，所述颗粒物检测装置与所述采集装置连通，以将所述采集液导流到所述颗粒物检测装置内。
本发明还提供一种气溶胶颗粒物的收集方法，包括：
采集目标气溶胶；
所述目标气溶胶经过第一电场区以形成携带有第一电荷的预处理气溶胶，以形成预处理气溶胶；
所述预处理气溶胶进入气旋分离区，所述气旋分离区分离出的气溶胶颗粒物落入采集液；
所述预处理气溶胶进入第二电场区，控制所述第二电场区的下极板的电性与所述第一电荷的电性相反，所述预处理气溶胶中的颗粒物被所述下极板吸引并落入采集液。
根据本发明提供的一种气溶胶的收集方法，
所述气旋分离区中至少部分区域与所述第二电场区重叠。
根据本发明提供的一种气溶胶颗粒物的收集方法，所述气旋分离区与所述第二电场区的底部设置采集装置，所述采集装置设置有凸起以及通过所述凸起限制出的流道，所述流道用于容纳所述采集液。
本发明提供气溶胶颗粒物收集装置，通过壳体收集目标气溶胶，壳体内设置第一电场部件、第二电场部件和采集装置，目标气溶胶经过第一电场部件，则目标气溶胶中的颗粒物携带第一电荷，携带有第一电荷的气溶胶向下游流动，气溶胶流入连接处，在连接处因气旋作用、采集装置表面的凸起和流道的双重作用，气溶胶中粒径较小的颗粒物落入流道的采集液中，气溶胶流入第二电场部件对应的第二电场区，在第二电场区内通过静电吸附和重力沉积的双重作用，气溶胶颗粒物落入采集装置内承装的采集液中，以便后续检测。其中，在第二电场区，第二电场部件中位于下方的第一极板的电性与第一电荷的电性相反，可通过吸附分离出目标气溶胶中的颗粒物。当气溶胶颗粒物收集装置应用于环境空气中气溶胶收集，可将收集后的采集液进行核酸检测，检测环境中是否存在目标病毒，实现环境中的目标病毒的快速、全面且准确的采集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的气溶胶颗粒物收集装置的结构示意图；
图2是本发明提供的气溶胶颗粒物收集装置的连接段的结构示意图；
图3是本发明提供的一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置的俯视结构示意图；
图4是本发明提供的另一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置的侧视结构示意图；
图5是图4中A-A的剖视结构示意图；
图6是本发明提供的另一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置的俯视结构示意图；
图7是本发明提供的另一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置的侧面剖视结构示意图；
图8是本发明提供的气溶胶颗粒物收集装置的第一电场部件的俯视结构示意图；
图9是本发明提供的气溶胶颗粒物的收集方法的流程示意图。
附图标记：
100、壳体；110、进风口；120、排风口；130、隔挡件；140、第一通道段；150、第二通道段；160、连接段；170、过滤件；
200、第一电场部件；210、电晕针；220、第三极板；
300、第二电场部件；310、第一极板；320、第二极板；
400、采集装置；410、底板；411、导流表面；420、连接部；430、凸起；431、第一部分；4311、第一表面；432、第二部分；4321、第二表面；440、流道；450、进液口；460、排液口；470、管路；480、泵体；
500、风机；600、采集液。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
本发明第一方面的实施例，参考图1至图8所示，提供一种气溶胶颗粒物收集装置，包括：壳体100、第一电场部件200、第二电场部件300和采集装置400，壳体100设置有进风口110和排风口120，目标气溶胶通过进风口110进入壳体100，在壳体100内将目标气溶胶中的颗粒物分离出来，被处理后的气溶胶从排风口120排出。
进入壳体100的目标气溶胶，在壳体100内通过静电吸附与表面沉积配合，使得目标气溶胶中的颗粒物分离出来并落入采集液600中。
第一电场部件200连接于壳体100并形成第一电场区，第一电场部件200用于使通过第一电场区的气溶胶携带第一电荷，第一电场区也可以理解为预电荷区。
第二电场部件300连接于壳体100并形成第二电场区，第二电场区位于第一电场区的下游。在第二电场区中，携带有第一电荷的气溶胶可被下方的异性电荷吸引而向下落，以使得气溶胶落入下方的采集装置400内。
第二电场部件300包括第一极板310和位于第一极板310上方的第二极板320，第一极板310与第二极板320之间形成电势差，第一极板310的电性与第一电荷的电性相反，以使得第一极板310吸引带有第一电荷的气溶胶向下落。
采集装置400设置于壳体100内，采集装置400的底板410位于第一极板310和第二极板320之间，采集装置400的底板410可用于承装采集液600，以使得向第一极板310的方向下落的气溶胶落入采集液600中。
底板410设置有凸起430，底板410形成有用于盛装采集液600的流道440，凸起430将流道440设置为沿曲线形延伸，以使得采集液600在底板410上以曲线形分布，有助于气溶胶沉积在采集液600中。底板410设置有凸起430，可理解为底板410形成有肋与流道（底板的表面为粗糙表面，而非平整的表面），腔室内有流动采集液，增强气溶胶采集效率。
一些情况下，采集液600可以在流道440内循环流动，但不限制采集液600平稳分布在流道440内。
需要说明的是，采集装置400采用绝缘材料，避免采集装置400干扰第二电场部件300产生的电场，保证颗粒物可从目标气溶胶中分离出来并落入采集液600中。
基于前述，采用本发明实施例的气溶胶颗粒物收集装置，可用于目标气溶胶中颗粒物的收集，收集后的颗粒物可进行检测，以对目标气溶胶进行分析，如分析目标气溶胶颗粒物的粒径谱、组分、颗粒物内无机及有机组分（核酸和/或蛋白和/或蛋白，和/或有机及无机小分子）等检测。当目标气溶胶为空气，利用气溶胶颗粒物收集装置收集到的气溶胶，可用于分析是否携带冠状病毒，如针对COV-19的气溶胶样本收集与核酸检测，运用于新冠病毒气溶胶收集中，能够更高效地对带有病毒的气溶胶进行收集。
基于气溶胶颗粒物本身的粒径在一百纳米至几百纳米，但气溶胶颗粒物可能附着在其他较大的气溶胶上，将静电吸附和粗糙表面滞留集中应用于一个气溶胶颗粒物收集装置中，对处于多个粒径区间的气溶胶进行收集，提高了收集装置的灵敏度，解决了气溶胶颗粒物的灵敏度不够的问题。
采用本发明实施例的气溶胶颗粒物收集装置进行环境空气中气溶胶收集，对环境空气中冠状病毒采集以及后续的监测预警，解决核酸检测的人群具有一定的局限性而导致漏检的问题，配合人体冠状病毒检测，能够在出现阳性病例后的短时间内，将冠状病毒在环境中扩散的位置，和监测阳性人群定位，加以控制可以避免全员核酸检测，在降低成本的同时，更迅速的控制疫情，最大限度的减小冠状病毒对社会秩序的影响。
需要说明的是，本发明实施例，气溶胶颗粒物先进入第一电场区，使得气溶胶颗粒物带电后进入第二电场区，这样的结构形式，在保证处理效率的情况下，有助于增大气溶胶颗粒物收集装置的气体流动通量，使得设备的颗粒物分离效率更高。当然，一些情况下，气溶胶颗粒物自带电荷，则可不设置第一电场部件，气溶胶颗粒物直接进入第二电场区，第一极板的电性可根据气溶胶颗粒物所带电性进行设置，与采集装置配合进行颗粒物分离。也就是，在气溶胶颗粒物收集装置不设置第一电场部件的情况下，第二电场部件、采集装置以及壳体的其他结构均可采用下述实施例中的结构。
下面，对壳体100的结构进行说明。
在一些实施例中，参考图1所示，壳体100设置有第一通道段140、第二通道段150和设于第一通道段140与第二通道段150之间的连接段160，目标气溶胶依次流过第一通道段140、连接段160和第二通道段150，第一通道段140与第二通道段150形成夹角，以使目标气溶胶在连接段160内形成气旋，目标气溶胶中的颗粒物在气旋作用下进行分离。
其中，第一通道段140与第二通道段150形成夹角的范围可控制在60°~120°的范围内，可使目标气溶胶在连接段160内形成气旋，如第一通道段140与第二通道段150形成直角夹角。一些情况下，连接段160与第二通道段150设置有采集装置400，连接段160可选择的设置有第二电场部件300，第二通道段150设置有第二电场部件300。
当连接段160设置有采集装置400，在连接段160内，目标气溶胶中的颗粒物可通过气旋分离作用进行分离，以及采集装置400的流道440和表面的凸起增强分离效果。采集装置400的流道440与凸起配合，可理解为采集装置400形成有粗糙表面。
进入连接段160的目标气溶胶，在连接段160通过拐角产生的气旋与表面的凸起、凸起间形成的流道配合作用下，使得目标气溶胶中粒径较小的颗粒物分离并落入采集液。
当连接段160设置有第二电场部件300和采集装置400，在连接段160内，目标气溶胶中的颗粒物可通过气旋分离、采集装置400的流道440通过粗糙表面以及静电吸附的三重作用进行分离，分离效果更好，有助于提高收集装置的灵敏度。
需要说明的是，参考图1所示，图1中虚线框部分对应区域可理解为连接段160对应的区别。连接段160对应的区域可根据需要选择是否设置第二电场部件300，若试验得出连接段160对应的区域，设置第二电场部件300时，气溶胶收集效率较高，则设置第二电场部件300，不设置第二电场部件300，气溶胶收集效率较高，则不设置第二电场部件300。
第二通道段150设置有第二电场部件300和采集装置400，在连接段160内，分离一部分气溶胶，在第二通道段150内，气溶胶通过静电吸附进行分离。
当连接段160和第二通道段150均设置有第二电场部件300和采集装置400，在连接段160内，目标气溶胶中的颗粒物可通过气旋分离与静电吸附的双重作用进行分离，在第二通道段150内，目标气溶胶中的颗粒物可通过静电吸附进行分离，分离效果更好，有助于提高收集装置的灵敏度。
一些情况下，在连接段160收集一部分气溶胶，在第二通道段150进一步收集气溶胶，以提高气溶胶收集效率。连接段160收集的气溶胶（气溶胶的空气动力学等效直径）小于第二通道段150的气溶胶，如，连接段160收集的气溶胶的空气动力学等效直径小于2.5μm，第二通道段150收集的气溶胶的空气动力学等效直径小于50μm。可根据需要调整第一电场部件和第二电场部件所提供的电场条件以及第一通道段与第二通道段之间的夹角范围、连接段的结构，可使气溶胶颗粒物在不同收集区的收集效率得到优化，以达到最高采集效率。
一些情况下，连接段160可以但不限于设置为亚克力材料，当连接段160设置有第二电场部件300，亚克力材料的内侧设置不锈钢极板，位于下方的第一极板310接地，位于上方的第二极板320为不锈钢的负极板。同理，第二通道段150可以但不限于为亚克力材料，第二通道段150设置有第二电场部件300，亚克力材料的内侧设置不锈钢极板，位于下方的第一极板310接地，位于上方的第二极板320为不锈钢的负极板。
需要说明的是，第一电场部件200设置在第一通道段140的上游，或者，第一电场部件200设置在第一通道段140内，具体可根据需要选择。
在一些实施例中，连接段160沿直线延伸（图中未示意），也就是连接段160具有坡度，结构简单且方便加工。
连接段160的坡度为连接段的高度与连接段的长度的比值。图中未示意连接段160的坡度，可参考图4中采集装置的坡度，采集装置对应于连接段的高度c，采集装置对应于连接段160的长度d，采集装置对应于连接段160的坡度为c/d，可用于表征连接段160的坡度。
在一些实施例中，连接段160的坡度大于等于0.2且小于等于0.8，气旋分离效果更好。
一些情况下，连接段160的坡度设置为0.5，气旋分离效果好。
在一些实施例中，连接段160沿弧线延伸，目标气溶胶在壳体100内的流动性更好。连接段160的曲率可根据需要调节。
参考图2所示，连接段160可沿圆弧延伸，可引导目标气溶胶沿切向进入连接段160，且沿切向进入第二通道段150，目标气溶胶中颗粒物的气旋分离效果更好。
连接段160沿弧线延伸的曲率比大于等于2.5且小于等于6.5。如图2所示，曲率比为图示的流道的中心线所对应的半径r与流道的半径d的比值。
连接段160为直线延伸时，的直径与高度比值为大于等于0.2且小于等于0.8，参考图2所示，连接段160的直径b，连接段160的高度a+b，连接段160的直径与高度比值为0.5。
一些情况下，因大气压的作用，连接段160为弧形，会导致连接段160内液面分布不均，连接段160沿直线延伸的气溶胶收集效果更好。
需要说明的是，采集装置400设置在连接段160和第二通道段150内，采集装置400的形状与连接段160和第二通道段150相同。此时，采集装置400可以为软质结构，采集装置400安装在壳体100内，可形成与连接段160和第二通道段150相同的结构；或者，采集装置400设置为形状与连接段160和第二通道段150相同的硬质结构。采集装置400的流道440的深度、宽度、长度等可根据需要调节，以适用于不同场合的气溶胶收集。在一些实施例中，壳体100的进风口110处设置有过滤件170，过滤件170起到过滤体积较大的杂质。
过滤件170可以采用滤膜或滤网等结构。
在一些实施例中，壳体100的排风口120处设置有隔挡件130，隔挡件130的隔挡面积可调节，隔挡件130可用于调节排风口120的排风面积，可根据需要调节排风口120的大小，以保证壳体100内目标气溶胶的流通性，优化气溶胶的分离效果。
其中，隔挡件130可通过转动调节隔挡面积，隔挡件130还可以通过伸缩调节隔挡面积，具体可根据需要调节。
在一些情况下，气溶胶颗粒物收集装置还包括风机500，风机500起到促进风流动的作用。风机500可设置在壳体100内，还可设置在壳体100的进风口110前或排风口120后，具体可根据需要选择。
参考图1所示，风机500设置在第一电场部件200的上游，风机500将目标气溶胶吸入壳体100内。
下面，对采集装置400进行说明。
本发明第二方面的实施例，提供一种用于气溶胶颗粒物采集的采集装置400，参考上述内容，采集装置400包括底板410，底板410设置有凸起430；底板410形成有供采集液600流通流道440，凸起430将流道440设置为沿曲线路径延伸。
在一些实施例中，采集装置400可拆卸的连接于壳体100内，采集装置400可拆卸更换。
需要说明的是，采集装置400可设置为一次性的结构，完成一次采集，可更换一套采集装置400，避免采集到的气溶胶被之间的残留物干扰。当然，采集装置400不限于为一次性的结构，可通过拆卸后进行清洁，保证采集精度。
参考图1、图3至图7所示，采集装置400设置有与流道440连通的进液口450和排液口460，进液口450与排液口460通过管路470连通，管路470设置有泵体480。采集装置400可为采集液600提供循环空间，采集液600可在进液口450、流道440、排液口460和管路470之间循环流动，采集液600循环流动过程中，泵体480可提供驱动力，以提升气溶胶的收集效果。
其中，泵体480可采用蠕动泵。
在一些实施例中，参考图4和图5所示，凸起430包括第一部分431和位于第一部分431上方的第二部分432，第一部分431的第一表面4311沿竖直方向延伸，第二部分432设置有连接于第一表面4311的第二表面4321，第二表面4321相对于第一表面4311向排风口120的方向倾斜。第一表面4311对应区域可用于承装采集液600，第二表面4321对应区域可使目标气溶胶形成气旋，第二表面4321还能对目标气溶胶进行导流，以保证气溶胶的流通性。
在一些实施例中，第二部分432沿风流动方向的纵截面，为三角形、半圆形与椭圆形中的至少一种，可优化气溶胶的收集效果。
当凸起430的形状为三角形时，溶胶的收集效率达到最大值。
其中，风流动方向为壳体100的轴线方向。一些情况下，采集装置400内凸起430的形状可以但不限于相同，当凸起430的形状相同，则可保证流道440内各个区域的流动效果均匀；当凸起430的形状不同，可形成多样化的采集装置400，也可针对不同区域对于气溶胶流动性的要求进行调节。
参考图4所示，第一部分431沿风流动方向的纵截面形状，在连接段160的形状为不规则四边形，在第二通道段150为矩形，第一部分431的形状可根据位置不同进行调节。图4中省略号代表省略了一部分凸起430。
在一些实施例中，参考图4和图5所示，采集装置400内采集液600的液面设置为不高于第一部分431与第二部分432的连接处，保证气溶胶的收集精度。
一些情况下，采集液600的液面与第一部分431和第二部分432的连接处平齐，可提升气溶胶的收集精度。
在一些实施例中，第一部分431的高度大于或等于凸起430的高度的一半，保证采集液600的高度和流量，进而保证气溶胶的收集效果。
在一些实施例中，流道440为S形流道、螺旋形流道或多个连通的U形流道，流道440的结构形式多样，可根据需要选择。
在一些实施例中，底板410设置凸起430的数量为30个/m ~60个/m，可保证气溶胶中颗粒物的分离效果。
在一些实施方式中，参考图3至图7所示，底板410设置有导流表面411，导流表面411设置在流道440的拐弯位置，以使得流道440分为多个连通的U形，结构简单，可对采集液600起到导流的作用，避免出现流动死角。
在一些实施例中，流道440的宽度大于或等于凸起430的宽度，保证流道440的容积，还保证凸起430的结构稳定性。
在一些实施例中，凸起430的第一部分431的高度小于等于流道440的宽度，也就是流道440内采集液600的高度小于等于流道440的宽度，保证采集液600收集气溶胶的效果。
一些情况下，凸起430的第一部分431的高度为流道440的宽度的一半，采集液600收集气溶胶的效果更佳。
上述实施方式中的采集装置400，可以为位于壳体100内的板状结构，底板410和设置在底板410外周的连接部420，形成流道440，结构简单，可用于采集气溶胶；采集装置400还可以为筒状结构，底板410上罩设连接部420形成筒状结构，筒状结构内形成流道440，筒状结构设置在壳体100的内侧，可减小目标气溶胶对壳体100的污染，更换采集装置400，即可进行下一次的气溶胶收集。
下面，对第二电场部件300进行说明。
在一些实施例中，参考图1所示，第一极板310与第二极板320相平行，第二电场区的电势差均匀，第二电场区分布有匀强电场。
当壳体100包括连接段160和第二通道段150，连接段160沿直线延伸，则第一极板310和第二极板320均为平面板且相平行。当连接段160沿弧线延伸，则连接段160设置的第一极板310和第二极板320均为弧面板且相平行。
第一极板310接地，第二极板320适于加载大于等于1千伏且小于等于60千伏的电压，以保证气溶胶的收集效果。其中，第二极板320可连接高压直流电源。
当然，第一极板310和第二极板320均可加载电压，保证第一极板310与第二极板320之间产生电势差，且第一极板310所带电性与第一电荷的电性相反即可。
下面，对第一电场部件200进行说明。
在一些实施例中，参考图1和图8所示，第一电场部件200包括电晕针210和环绕在电晕针210周向的第三极板220，第一电场部件200适于加载大于等于1千伏且小于等于30千伏的电压。
其中，电晕针210位于壳体100的中央，电晕针210可带负电或正电（第一电荷的电性与电晕针210的电性相同），第三极板220为不锈钢板，第三极板220的外侧包围亚克力外壳，外壳的横截面可为圆形或矩形，具体可根据需要选择。一些情况下，电晕针210带负电，第三极板220为接地极。
需要说明的是，当电晕针210带负电，第三极板220为接地极，此时第一极板310为正极板，气溶胶的带电效果好，电场作用产生的臭氧较多；当电晕针210带正电，第三极板220为负极板，此时第一极板310为负极板，电场作用产生的臭氧相对较少。其中，电晕针210可连接高压直流电源。
目标气溶胶中的颗粒物在第一电场区滞留一定时间后，携带正电荷或负电荷（也就是第一电荷为正电荷或负电荷）。
在上述实施方式中的气溶胶颗粒物收集装置使用过程中，气溶胶在风机500的作用下，经进风口110进入第一电场区，滞留一定时间后，气溶胶颗粒物带上负电荷，进入第一通道段140、连接段160和第二通道段150，在连接段160内，气溶胶颗粒物在气旋作用力和电场力（正电荷吸附）共同作用沉积于连接段160的采集液600中，后进入第二通道段150，由在第二通道段150的电场力（正电荷吸附）作用力沉积于采集液600中。在惯性和电场力的共同作用下，粒径较小的气溶胶颗粒物通过气旋分离沉积于连接段160对应的采集装置400，粒径较大的气溶胶颗粒物通过静电吸附沉积于第二通道段150对应的采集装置400。在此过程中，采集装置400内的采集液600，在泵体480作用下，在流道440与管路470之间循环流动。使用上述气溶胶颗粒物收集装置时，将进风口110放置于待测区域的下风侧呼吸区，打开机器，经30分钟-60分钟采集后，将采集装置400内的采集液600送入辅助控制系统，辅助控制系统将采集后的收集液送入核酸检测模块，进行核酸检测，等待结果，若产生阳性结果，及时做出应急反应，对所在区域进行应急管控。
辅助控制系统包含自动控制系统，以控制采集液600按照要求流入核酸检测模块。利用自动控制系统，在一定程度上加快了环境样本的采集速度，减少了中间环节的时间，提升核酸检测效率。
上述的气溶胶颗粒物收集装置，可应用于新冠病毒的采集，也可应用于除新冠病毒外的其他病毒、细菌等可悬浮于气溶胶中的物质收集，且收集后可用多种方式进行处理。
其中，采集液分为两类：1、灭活型采集液，使病毒裂解失活，用于磁珠富集，成分有胍盐，Rnase（核糖核酸酶）抑制剂，常温保存。2、非灭活型采集液，使病毒维持活性。成分是Hanks液（无机盐溶液和平衡盐溶液）基础，庆大霉素、真菌抗生素、BSA (V)（牛血清白蛋白）、冷冻保护剂、生物缓冲剂及氨基酸等，低温保存。
根据不同的用途，还可以配置其他不同的采集液，如盐酸胍、尿素、异硫氰酸胍、二硫苏糖醇、蛋白酶K等。采集液可根据实际需要进行选择。
本发明第三方面的实施例，提供一种收集检测设备，包括颗粒物检测装置和上述实施例中的气溶胶颗粒物收集装置，颗粒物检测装置与采集装置400连通，以将采集液600导流到颗粒物检测装置内。
颗粒物检测装置可设置为颗粒物内无机及有机组分的检测装置，如颗粒物检测装置可检测核酸、蛋白、有机及无机小分子等，但不限于此，颗粒物检测装置可根据需要选择。例如，收集检测设备应用于颗粒物中的重金属、环境污染物等检测，或，收集检测设备应用于生物（细菌、病毒等微生物）培养。颗粒物检测装置的结构此处不作限定，具有对采集液600进行检测的装置均可。
以收集检测设备应用于核酸检测为例，做出如下说明：
具有颗粒物的采集液后续可直接进行核酸检测或将样本输入与培养基进行培养用作理化分析，可能的核酸检测方法与培养包括但不限于：全基因测序技术、聚合酶链式反应（PCR）、微滴式数字聚合酶链式反应（ddPCR）、逆转录环介导等温扩增技术（RT-LAMP）和规律成簇的间隔短回文重复（CRISPR）系列技术。规律成簇的间隔短回文重复（CRISPR）系列技术包括SHERLOCK（specific high sensitivity enzymatic reporter unLOCKing）分子诊断平台、DETECTR （DNA endonuclease targeted CRISPR trans reporter，DETECTR）的核酸检测方法、为 STOPCovid（SHERLOCK testing in one pot，STOPCovid）、NEAR 芯片、乙二醇二甲醚系列培养基培养、植物血凝素培养基培养。
本发明的第四方面的实施例，参考图9所示，提供一种气溶胶颗粒物的收集方法，包括：
步骤111；采集目标气溶胶；
步骤112；目标气溶胶经过第一电场区以形成携带有第一电荷的预处理气溶胶，以形成预处理气溶胶；
第一电荷可为正电荷或负电荷，正电荷与负电荷各有优劣，可根据需要选择。
步骤113，预处理气溶胶进入气旋分离区，气旋分离区分离出的气溶胶颗粒物落入采集液；
在气旋分离区，预处理气溶胶形成气旋并分离出气溶胶中的颗粒物。
步骤114；预处理气溶胶进入第二电场区，控制第二电场区的下极板的电性与第一电荷的电性相反，预处理气溶胶中的气溶胶颗粒物被下极板吸引并落入采集液。
此时，第一电荷为负电荷，下极板的电性为正电，可采用接地的方式。与下极板对应的上极板可设置为负极板。
在两级电场的作用下，可通过静电吸附分离出目标气溶胶中的颗粒物，使得气溶胶落入采集液中，方法简单且收集效果好。
上述的，气旋分离区中至少部分区域与第二电场区重叠。也就是，步骤114在步骤113之后进行，或者步骤114与步骤113同步进行，具体可根据需要选择。
当步骤114与步骤113同步进行，气旋分离与静电分离相结合，双重作用，使得目标气溶胶中颗粒物分离效果更好。
需要说明的是，气溶胶颗粒物的收集方法可采用上述的气溶胶颗粒物收集装置。
上述的气溶胶颗粒物的收集方法可以但不限于采集新冠病毒，还可以用于其他成分的气溶胶的收集。
当然，新冠病毒的收集，还可以结合粗糙表面对颗粒物的滞留作用，也就是利用上述的采集装置，在采集装置的底板上设置凸起，通过凸起形成粗糙表面和曲线形的流道。
一些实施例中，气旋分离区与第二电场区的底部设置采集装置，采集装置设置有凸起以及通过凸起限制出的流道，流道用于容纳采集液，采集装置设置有与流道连通的进液口和排液口，进液口与排液口通过管路连通，管路设置有泵体。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，包括：
壳体，设置有进风口和排风口；
第一电场部件，连接于所述壳体并形成第一电场区，用于使通过所述第一电场区的气溶胶携带第一电荷；
第二电场部件，连接于所述壳体并形成第二电场区，所述第二电场区位于所述第一电场区的下游，所述第二电场部件包括第一极板和位于所述第一极板上方的第二极板，所述第一极板与所述第二极板之间形成电势差，所述第一极板的电性与所述第一电荷的电性相反；
采集装置，设置于所述壳体内，所述采集装置的底板位于所述第一极板和所述第二极板之间，所述底板设置有凸起，所述底板形成有用于盛装采集液的流道，所述凸起将所述流道设置为沿曲线形延伸；所述凸起包括第一部分和位于所述第一部分上方的第二部分，所述第一部分的第一表面沿竖直方向延伸，所述第二部分设置有连接于所述第一表面的第二表面，所述第二表面相对于所述第一表面向所述排风口的方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述壳体设置有第一通道段、第二通道段和连接所述第一通道段与所述第二通道段之间的连接段，所述第一通道段与所述第二通道段形成夹角，所述连接段与所述第二通道段设置有所述采集装置，所述连接段可选择的设置有所述第二电场部件，所述第二通道段设置有所述第二电场部件。
3.根据权利要求2所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述连接段沿直线延伸或沿弧线延伸；
所述直线延伸的连接段的坡度大于等于0.2且小于等于0.8，弧线延伸的曲率比大于等于2.5且小于等于6.5。
4.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述第二部分沿风流动方向的纵截面，为三角形、半圆形与椭圆形中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述采集装置内采集液的液面设置为不高于所述第一部分与所述第二部分的连接处；
所述第一部分的高度大于或等于所述凸起的高度的一半。
6.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述流道为S形流道、螺旋形流道或多个连通的U形流道；
和/或，所述流道的宽度大于或等于所述凸起的宽度；
和/或，所述底板设置所述凸起的数量为30个/m ~60个/m。
7.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述采集装置可拆卸的连接于所述壳体内，所述采集装置设置有与所述流道连通的进液口和排液口，所述进液口与所述排液口通过管路连通，所述管路设置有泵体。
8.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述第一极板与所述第二极板相平行，所述第一极板接地，所述第二极板适于加载大于等于1千伏且小于等于60千伏的电压；
和/或，所述第一电场部件包括电晕针和环绕在所述电晕针周向的第三极板，所述第一电场部件适于加载大于等于1千伏且小于等于30千伏的电压。
9.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物收集装置，其特征在于，所述进风口处设置有过滤件；
和/或，所述排风口处设置有隔挡件，所述隔挡件的隔挡面积可调节。
10.一种收集检测设备，其特征在于，包括颗粒物检测装置和权利要求1至9中任意一项所述的气溶胶颗粒物收集装置，所述颗粒物检测装置与所述采集装置连通，以将所述采集液导流到所述颗粒物检测装置内。
11.一种气溶胶颗粒物的收集方法，其特征在于，基于权利要求1至9中任意一项所述的气溶胶颗粒物收集装置执行所述气溶胶颗粒物的收集方法，包括：
采集目标气溶胶；
所述目标气溶胶经过第一电场区以形成携带有第一电荷的预处理气溶胶，以形成预处理气溶胶；
所述预处理气溶胶进入气旋分离区，所述气旋分离区分离出的气溶胶颗粒物落入采集液；
所述预处理气溶胶进入第二电场区，控制所述第二电场区的下极板的电性与所述第一电荷的电性相反，所述预处理气溶胶中的颗粒物被所述下极板吸引并落入采集液。
12.根据权利要求11所述的气溶胶颗粒物的收集方法，其特征在于，所述气旋分离区中至少部分区域与所述第二电场区重叠。
13.根据权利要求11所述的气溶胶颗粒物的收集方法，其特征在于，还包括：
所述气旋分离区与所述第二电场区的底部设置采集装置，所述采集装置设置有凸起以及通过所述凸起限制出的流道，所述流道用于容纳所述采集液，所述采集装置设置有与所述流道连通的进液口和排液口，所述进液口与所述排液口通过管路连通，所述管路设置有泵体。
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