CN1177031C - 手提型空中浮游菌取样器 - Google Patents

Abstract

手提型空中浮游菌取样器，将收纳一定厚度培养基(K)的皿(S)支持在框体(14)的皿支持部(17)上后，喷嘴保持部件(16)嵌合在框体(14)的上部。驱动电机(19)，旋转高静电压风扇(18)时空气从喷嘴(15)的孔(15a)流入，通过喷嘴(15)和培养基(K)的间隔。此时将培养基-喷嘴的间距作成0.5～1.5mm，可以保持高的捕集率。

Description

手提型空中浮游菌取样器

技术领域

本发明涉及通过调查由于微生物或细菌等污染状况而进行管理，捕集室内的空中浮游菌的手提型空中浮游菌取样器。

附图的简要说明

图1表示取样器的斜视图。

图2表示其平面图。

图3表示其断面图。

图4表示其喷嘴的侧面图。

图5表示其喷嘴孔部的断面图。

图6表示界限粒径和捕集效率的曲线图。

图7表示培养基-喷嘴间隔和捕集效率的曲线图。

图8表示喷嘴通过风速和捕集效率的曲线样图。

图9表示放射摺状过滤器的斜视图。

图10表示平行摺状过滤器的斜视图。

图11表示以往例的取样器的平面图。

技术背景

以往，在制药、食品等或以医院为主的公共设施中，作为捕集浮游在空气中的细菌、真菌等研究微生物污染状态的空气浮游菌取样器，已知有固定型和手提型的。

特别是在无菌室、制药、食品工业的生产线等的微生物污染状态要求注意管理的场所，为管理或调查污染状态在这些空间内部使用小型轻量的手提型空中浮游菌取样器。

图11是表示以往例的手提型取样器的平面图，此手提型取样器是由捕集部1和操作部2构成的，在操作部2上安装有用于搬运的把手3。在此捕集部1的顶端部嵌合为了捕集空中浮游菌流入空气的喷嘴部4，在喷嘴部4上放射状地形成多个喷嘴孔5。

(1)可是在上述的以往例中，固定型的取样器用JIS法测定虽具有充分的捕集性能，但由于使用大型的吸引泵，所以驱动部大型且重量也大，进而作为动力源必须供给交流100V等的电源，要变换场所简单地测定等的操作是困难的。

另一方面，手提型取样器可实现小型轻量化，但由于使用多叶片风扇或径流式风扇等小型风扇，所以得不到高的静压。因此为了确保通过喷嘴部4的空气流量，采用低静压可动作的喷嘴形状，但捕集性能差。另一方面，若作成捕集性能良好的吸入喷嘴形状，在用径流式风扇等得到的200Pa左右的静压下得不到充分的流量，存在着通过喷嘴部4的风速变慢、捕集效率降低的问题。

(2)手提型取样器，在其结构上，由于在为了捕集浮游菌而生成的空气流中使用风扇电机，所以在驱动风扇时，可能从电机电刷部产生碳等粉末粒子或从轴承部的润滑油产生油粒子等。对于以往的取样器，在清洁室内进行测定时，由于从取样器的排出口排出空气的同时，飞散这些尘埃粒子，所以存在着清洁室内被污染的问题。

(3)由于放射性地配置喷嘴孔5，喷嘴部4表面的每单位面积的喷嘴孔5的数分散存在。其结果，每单位面积通过的风量而有的部分不同，在风量大的场所培养基干燥细菌的捕集率降低的同时，即使在捕集到菌的场合在培养后也不能形成菌落，另外，在喷嘴孔5的间隔狭窄的场所由于捕集菌接近，培养时菌落重叠，存在着实际的菌落数不清楚的问题。

本发明的目的在于消除上述的问题点(1)，提供小型轻量且长期耐用，具有优良的捕集性能的手提型空中浮游菌取样器。

本发明的另一个目的在于消除上述的问题点(2)，提供小型轻量且不污染外部环境，确实能捕集空中浮游菌的手提型空中浮游菌取样器。

本发明的又一个目的在于消除上述的问题点(3)，提供将每单位面积通过喷嘴的风量均匀化的同时，可高精度地确认捕集空中浮游菌后培养形成的菌落数及位置的手提型空中浮游菌取样器。

发明的公开

本发明的手提型空中浮游菌取样器，具有：带多孔的喷嘴；保持该喷嘴的喷嘴保持部件；皿支持部，该皿支持部位于上述喷嘴的下方，支持收纳培养基的皿；风扇，该风扇位于上述皿支持部的下方，形成通过上述喷嘴的空气流，上述喷嘴和上述培养基的表面的间隔为0.5～1.5mm，上述空气流通过上述喷嘴的风速为20m/秒以上。

上述的风扇是额定风量时，具有400Pa以上的高静压风扇。

在上述空气流的出口部配置过滤器。

上述过滤器是由板状滤材以15～50mm的摺宽度加工成摺而形成的。

上述过滤器是形成圆形面包圈形状。

上述喷嘴孔配置成格子状。

上述喷嘴孔配列的间隔是2.6mm以上。

上述喷嘴孔开口部的合计面积是28.3mm²以上。

实施发明的最佳方案

图1是表示手提型空中浮游菌取样器的斜视图。图2是表示平面图。图3是表示断面图。手提型取样器是由空中浮游菌的捕集部11和操作部12构成的，在操作部12安装有用于搬运的把手13。如图4所示，在形成捕集部11的圆筒状的框体14的上部，通过喷嘴保持部16保持具有微细的多个喷嘴孔15a的喷嘴15。格子状地配列喷嘴孔15a，如图5所示，各喷嘴孔15a例如由内径0.36mm、长度0.5mm的直径部15b和为了在其上方减少喷嘴15的压力损失，开角90度、高度0.5mm的锥体部15c构成的。

另外，例如通过螺旋结构等将喷嘴保持部16嵌合在框体14上，以使空气不泄漏。在喷嘴15的正下方设置支持收纳琼脂等培养基K的支持皿S的支持皿支持部17，喷嘴15和支持皿S的培养基K间的间隔d作成0.5～1.5mm。在支持皿支持部17的下侧形成所规定的空间，在其下方配置涡轮风扇和涡轮鼓风机等的高静压风扇18、配置驱动此高静压风扇18的电机19及控制电路，设定喷嘴15的风速成为20m/秒以上。另外，在最下部设置排气用的过滤器20。

使用时，在将培养基K充填成所规定的厚度的皿S支持在框体14的皿支持部17上后，将喷嘴保持部16嵌合在框体14的上部。若驱动电机19旋转高静压风扇18时，如图5所示，空气从喷嘴孔15a流入，通过喷嘴15和培养基K的间隙流动。此时，通过喷嘴15的风速作成20m/秒以上，培养基K成为捕集板，浮游空中的例如细菌、真菌等通过惯性冲突培养基的表面附着在培养基K上而捕集。然后如图3的箭头所示，通过周边部的间隙用高静压风扇18吸引空气流，通过排气用的过滤器20排气。

在此，例如为了有效地捕集粒径0.7μm的枯草菌，在按照如图6所示的界限粒径和捕集效率的理想曲线图(气溶技术、114页，图5.8、冲击型的界限粒径的理想和实际：1985年4月10日株式会社井上书院发行)设定捕集效率在50％以上时，优选的是将斯托克斯数Stk值作成0.22以上( $\sqrt{\mathrm{Stk}}=0.47$ 以上)、设定捕集效率在95％以上时，作成0.3以上( $\sqrt{\mathrm{Stk}}=0.55$ 以上)。另外，若斯托克斯数为Stk、粒子密度ρ、粒径为d、风速为U、可宁厄姆系数为C、空气粘性为η、喷嘴内径为D，可用下式表示斯托克斯数Stk。

Stk＝ρd²UC/9ηD             ...(1)

使用以往的手提型空中浮游菌取样器，例如对于粒径是0.7μm枯草菌进行实验时，风速是11.8m/秒、喷嘴直径是0.6mm下，捕集效率是10％左右。这表明从式(1)斯托克斯数Stk值作成0.07左右( $\sqrt{\mathrm{Stk}}=0.27$ 左右)，不能得到充分的捕集性能。为了将对于此粒径0.7μm的枯草菌捕集效率作成90％以上，有必要将斯托克斯数Stk值作成0.2～0.3 $(\sqrt{\mathrm{Stk}}=0.45~0.55),$ 若用式(1)计算Stk＝0.3时，必须将风速提高到以往的约4.1倍的48.4m/秒。

可是，压力损失，如一般所知的，为了以风速的平方增加，作成4.1倍的风速，由于压力损失和风速都增加，所以必要的功率(W)是以往的69倍，实用化是相当困难的。

如式(1)所示，由于斯托克斯数Stk与喷嘴内径成反比，所以喷嘴的孔径越小，斯托克斯数Stk越大，捕集效率越高。因此若将喷嘴的孔径从0.6mm变小到0.36mm，可降低为对粒径0.7μm的枯草菌捕集效率作成90％以上的风速，其结果，压力损失降低，必要的电力也变小。为实现此高静压，例如优选的是在额定风量时可使用400Pa以上的涡轮风扇。

在此，通过发明者的实验可确认捕集效率除了斯托克斯数Stk之外，培养基-喷嘴间距离也有影响。此距离最影响捕集效率，若此间的距离过于近，风量减少捕集效率降低，若距离过于远，向培养基K的冲突速度降低同样地减少捕集效率。按照实验，如图7所示，培养基-喷嘴间距离比1.5mm小时，捕集效率成为90％以上、比1.6mm大时为85％以下。

因此，通过采用0.5～1.5mm的培养基-喷嘴间距离，与以往的手提型的比较可得到高的捕集效率，进而可保持与具有高静压的定置式的大致同等以上的性能。

另外，从式(1)Stk＝0.3时，风速必须比以往升高约4.1倍，但通过减少喷嘴孔15a的个数将风量降低到1/4.1，可将必要的电力降低到1/4.1。可是，即使此时与原来的电力比较需要17倍左右大的效率(W)。如式(1)所示，由于斯托克斯数Stk与喷嘴的孔径成反比，所以孔径越小，斯托克斯数Stk越大，捕集效率越高。因此若将喷嘴的孔径从0.6mm变小到0.36mm，可将对于粒径0.7μm的枯草菌捕集效率作成90％以上的风速，从48.4m/秒降低到29.0m/秒。这样，只要风速降低，压力损失降低，必要的电力也变小。

在本实施例中，喷嘴部的空气流的通过速度和对于枯草菌的捕集效率的关系，从实验表示，如图8所示。从此结果表明为了得到90％以上的捕集效率，必须作成23m/秒左右的风速，例如为了保持最低50％以上的捕集效率，必须作成20m/秒以上的风速。

实用上，若保持50％以上的捕集效率，是极有效的，但对于以往的市售的手提型的取样器，由于使用轴向型排风机，所以得不到高静压，不能保持充分的捕集效率。

因此，在本实施例中，为了实现20m/秒以上的风速，例如使用在额定风量时为400Pa以上的涡轮风扇，消除以往作为问题点的低静压，与以往的手提型的比较可得到高的捕集效率，进而保持与具有高静压的定置式的大致同等以上的性能。

由于在所谓的清洁室内使用取样器，必须将排气空气的清洁度作成与清洁室相同或其以下，所以在空气流的排出口附近的风扇电机19的下流侧，设置为净化排气空气的过滤器20。作为过滤体的过滤器20必须使用高性能过滤器，例如希望是玻璃纤维制的、在0.3μm的粒径中具有99.97％以上的捕集率的HEPA(High Efficiency Particulate Air)过滤器，进而为减少从取样器排出的粒子数，需更净化的，优选的是玻璃制的、在0.1～0.2μm的粒径中具有99.999％以上的捕集率的ULPA(Ultra LowPenetration Air)过滤器。

这些过滤器20一般地是将板状滤材折摺成宽度75mm以下进行小的摺加工的，在使用本实施例的手提型取样器中，为了不减少小型轻量的优点，不要将过滤器20做得太大即从不厚的观点看，希望摺的宽度是15～50mm，在实际的规格上使用25mm。通过使用此型的过滤器20，可在高捕集率下保持压力损失小的性能。

另外，由于尘埃粒子等往往从过滤器20和本体壳的微小间隙流出，所以在过滤器20的周围必须充分地密封，但如图3所示，从节约空间的关系看，也可在中央做成凹部避开电机部分地配置过滤器20，为防止电机19的气流在下流侧泄漏，通过支持过滤器兼密封框21也可与取样器主体可拆卸地固定。

具有此摺部的、在中央有凹部的过滤器20，由于为了收纳支持皿将取样器主体设计成圆形，所以优选的是将板状滤材7a如图9所示地皱折成放射摺状的或皱折成如图10所示的平行摺状的圆形面包圈形状。

放射摺由于内周部和外周部的摺间隔不均衡会引起压力损失产生若干不均匀，所以在这点上看希望是平行摺，但对于平行摺加工性比放射摺差，所以实际上考虑是否避开电机用的凹部而适宜地选择。

由于一般在蓄电池和充电池的电气容量限制的状况下使用手提型取样器，所以因设置过滤器20而增加了压力损失，电机19的负载增加，增加消耗电力量(风量×压力损失的总和×系数)。其结果，动作时间减少、可测定时间减少。因此，为了维持同一动作时间，产生需要一定的电池容量，结果机器大型化，手提型的优点降低等负面影响。

为此，将使用通过空气流出口部的喷嘴孔的风速在20m/秒以上、额定风量时静压400Pa以上的高静压风扇18时的过滤器20，设定在高静压风扇18的额定风量时即使用风量时的静压的10％以下、优选的是8％以下是适宜的。在本实施例的取样器中，在高静压风扇18的额定风量时设定静压约1000Pa的10％的100Pa。其结果，消耗电量增加可抑制约10％左右，在实际的使用中不会有动作时间即可测定时间也减少的问题。这样，由于过滤器20的使用低透过率、动作时间也不会大幅度地减少，可充分净化排气空气。

另外，为了将喷嘴15区分成一定大小的每单位面积通过的风量不根据场所而变化，将喷嘴孔15a在上下方向及左右方向的直线上，即以2.6mm以上的间隔格子状规则四方形地配置。由此，培养后生成的菌落也模仿喷嘴孔15a的配列井然出现，所以即使不使用特别的方法或菌落计数器，也可不遗漏地容易地计数菌落数。进而即使不习惯菌落检测的检测者也可以与熟练者以同等水平容易地计数菌落。

另外，将喷嘴孔15a的开口部分的总计面积成为28.3mm²以上地设定喷嘴孔15a的数量。这是通过喷嘴15时的风速作成20m/秒以上地从每单位时间通过喷嘴15的风量反算，求出喷嘴孔15a的总面积28.3mm²。

在喷嘴15上将开口部分的面积作成28.3mm²以上地设计喷嘴孔15a，这是通过喷嘴15的风速作成20m/秒以上，培养基K起着捕集板的作用，将浮游在空中的例如细菌、真菌等与培养基K的表面惯性冲突高效地附着、捕集在培养基K上。

在如以往例的图11所示的、放射状地配列喷嘴孔时，根据喷嘴15的位置喷嘴孔数不同，对于每单位面积的喷嘴孔数，存在由于位置引起的不均匀，通过每单位面积的喷嘴的风量部分地不同。其结果，在接触皿S内的培养基K的风量产生不均匀现象，培养基K部分地干燥，在此部分中菌的捕集率降低的同时，即使捕集了菌也不能形成培养后的菌落。

因此，对应此问题，在本实施例中，通过将喷嘴孔15a格子状四方形地井然地配列，将通过喷嘴15的每单位面积的风量均匀化，在皿S内的培养基K表面平均接触空气。

另外，为了进行捕集菌判别，将捕集菌培养24小时以上形成菌落，但在发明者的实验中，菌落的形状大致是2.5mm以下的，通过将喷嘴孔15a的间隔作成2.6mm以上，不会产生菌落之间重叠，不能计数菌落数情况是不存在的。而对于放射状的喷嘴部，不能确定捕集菌通过哪个喷嘴孔15a的位置，不能确定在捕集后的培养中没有形成菌落的或没有喷嘴孔15a的部分，但由于本实施例的喷嘴孔15a的配置是四方形状，所以可容易判别位置顺利地进行计算。

产业上的可利用性

如以上所说明地，本发明的手提型空中浮游菌取样器，通过将喷嘴和培养基表面的间隔作成0.5～1.5mm，尽管是小型轻量的手提型，也可以高的捕集性能长时间持续使用，成为低价格而高性能的容易使用的装置。

另外，将通过具有多孔的喷嘴的空气流的风速作成20m/秒以上，尽管是小型轻量的手提型，也可以高的捕集性能长时间持续使用，成为低价格而高性能的容易使用的装置。

进而，通过在空气流的出口部配置过滤体，可避免在排出空气流中混入尘埃粒子，例如可防止清洁室内的环境污染。

另外，为了捕集空中浮游菌，在流入空气的喷嘴上格子状地井然配列多个喷嘴孔，所以可将与皿内的培养基接触的风量均匀化，不会出现部分地干燥培养基，降低菌的捕集率，即使捕集了菌，培养后也不能形成菌落，进而在培养捕集了的菌时，在接近的狭窄的间隔的菌落重叠，不能计数实际的菌落现象，所以可正确地测定捕集菌的位置及数量。

Claims (8)

1.一种手提型空中浮游菌取样器，具有：带多孔的喷嘴；保持该喷嘴的喷嘴保持部件；皿支持部，该皿支持部位于上述喷嘴的下方，支持收纳培养基的皿；风扇，该风扇位于上述皿支持部的下方，形成通过上述喷嘴的空气流，其特征是上述喷嘴和上述培养基的表面的间隔为0.5～1.5mm，上述空气流通过上述喷嘴的风速为20m/秒以上。

2.如权利要求1所述的手提型空中浮游菌取样器，其中上述的风扇是额定风量时，具有400Pa以上的高静压风扇。

3.如权利要求1所述的手提型空中浮游菌取样器，其中在上述空气流的出口部配置过滤器。

4.如权利要求3所述的手提型空中浮游菌取样器，其中上述过滤器是由板状滤材以15～50mm的摺宽度加工成摺而形成的。

5.如权利要求4所述的手提型空中浮游菌取样器，其中上述过滤器是形成圆形面包圈形状。

6.如权利要求1所述的手提型空中浮游菌取样器，其中上述喷嘴孔配置成格子状。

7.如权利要求6所述的手提型空中浮游菌取样器，其中上述喷嘴孔配列的间隔是2.6mm以上。

8.如权利要求6所述的手提型空中浮游菌取样器，其中上述喷嘴孔开口部的合计面积是28.3mm²以上。

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