CN213570475U - 一种简易组装式空气菌群采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简易组装式空气菌群采样装置，主要由定量抽气机构、过滤器支架和微孔滤膜组成。气体依次通过过滤器支架进口、微孔滤膜、过滤器支架出口，并进入定量抽气机构，集气过程中使定量气体中的细菌等微生物挂附在微孔滤膜上。本实用新型可以通过多次集气调整采样量，气体样本中的细菌等微生物通过微孔滤膜获取，具有采样简便快捷、机动性强、定量准确的特点，适用于空气微生物的定量采样。

Description

一种简易组装式空气菌群采样装置

技术领域

本实用新型涉及收集空气样本气溶胶中微生物的装置，特别涉及一种简易、可组装的定量空气菌群采样装置。

背景技术

空气微生物是指存在于空气中的微生物。空气微生物是主要的空气浮游生物，是微生物中对较干燥环境和紫外线具有抗性的细菌、真菌种类。空气中悬浮着的尘埃、颗粒和液滴可形成气溶胶，使得空气微生物能以空气为媒介影响暴露于空气的人群或动物。空气微生物的数量是衡量环境空气质量的重要指标。

在对室内空气清洁程度等环境空气质量的评估中，都会涉及到采集空气微生物的操作。传统的空气微生物采集常采用培养皿静置沉降或基于液体为采样介质的采样法(Porton采样器或AGI-30采样器)等间接定量方法，由于空气流动状态或气液接触程度差异等的干扰，收集的微生物数量与气体沉降量或气体接触量不能精确对应；其他改进的方法如吸风检测法采用的检测装置(CN203890352U)结构较复杂、操作灵活性差。

中国专利CN105087797A公开了一种由空气采样泵及装有PTEE滤膜的可拆卸过滤器构成的空气微生物采样设备。但该设备主要用于空气微生物的种类鉴别，并未用于对空气微生物进行定量检测，而且需要使用采样泵以克服较大的采样阻力，并连续采样较长时间。另外，过滤器通常用于液体除菌，除菌操作中借助注射器提供过滤动力，但将注射器用于空气采样时，其与过滤器的结合部分容易发生气体泄漏，导致空气微生物的定量出现偏差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种简易组装式空气菌群采样装置。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

该空气菌群采样装置包括定量抽气机构、微孔滤膜及过滤器支架，所述过滤器支架包括进口、出口以及连接在该进口与出口之间的用于形成内部气流通道的壳体，壳体内的气流通道(即内部气流通道)上设置有双层均流结构，微孔滤膜设置于双层均流结构内(即双层均流结构由位于微孔滤膜两侧的各一个均流板组成)，微孔滤膜通过双层均流结构与位于过滤器支架对应侧的进口或出口相连通，过滤器支架的出口与定量抽气机构的进口通过多次组合和分离，从而实现不同定量要求的空气微生物采样。

优选的，所述定量抽气机构包括与过滤器支架相连的注射器管以及设置在注射器管内的活塞，定量抽气机构可以以拉动活塞方式将气体抽入大容量注射器的注射器管内，定量方便。

优选的，所述定量抽气机构的进口采用双层套管结构，双层套管结构包括位于内侧的内层套管(例如，位于注射器管一端的针头连接部)以及位于内层套管外侧的外层套管，双层套管结构可伸入过滤器支架的出口内，双层套管结构中仅内层套管与定量抽气机构的活塞活动空间(例如，注射器管管腔)连通，外层套管上设置有螺纹，以便与过滤器支架的出口紧密连接。

优选的，为了确保过滤器支架的出口与定量抽气机构的进口处于分离状态时，过滤器支架和定量抽气机构的连接端(即过滤器支架的出口)与空气不接触，在每次使用间期(分离状态时)用保鲜封口膜包覆过滤器支架的出口，该出口为内侧带有螺纹的管体，该管体与所述外层套管可通过螺纹配合相连(即将所述管体作为密封套管)，所述管体的外侧带有环状凸棱，以快速实现封口膜与过滤器支架出口的密封固定。

优选的，所述过滤器支架的壳体包括进口侧筒体和出口侧筒体，进口侧筒体和出气侧筒体内分别设置有一均流板。当进、出口侧筒体通过螺纹对接安装在一起时，其内部的均流板相对设置于壳体内，并具有一定间隔，从而形成了双层均流结构，使过滤器支架可以通过拆解、拼装并放置入新的微孔滤膜的方式反复使用。

优选的，为了确保集气过程中气体流动方向为单向(即流向定量抽气机构)，在过滤器支架的进口处通过设置一个单向阀实现过滤器支架的单向进气，避免因为误操作或其他因素，导致收集在微孔滤膜上的细菌等微生物随反向气流流出过滤器支架，从而降低定量结果误差。

优选的，为了确保利用所述微孔滤膜收集的细菌等微生物为来自定量抽气机构抽取的气体样本，在首次集气操作前，通过紫外光辐照方式确保过滤器支架内部及微孔滤膜为无菌状态。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型通过在过滤器支架中设置双层均流结构，降低了采样过程中气流运动的阻力，提高了气流进入过滤器支架的均匀性，无需长时间连续采样，即可准确获取室内外空气或其他气体环境中的微生物(例如，细菌等)的定量结果。相比于传统培养皿沉降法，在保证定量结果准确可靠的情况下能够节省采样时间，提高空气微生物的采样效率。

进一步的，本实用新型中，利用注射器结构构建手工集气的定量抽气机构，相比泵式抽气机构，使得采样成本降低且易于操作。

进一步的，本实用新型中，过滤器支架可拆卸，方便重复使用。

进一步的，本实用新型中，采用双层套管结构，提高了定量抽气机构和过滤器支架接合部分的气密性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的空气菌群采样装置各个组成部件的示意图；

图2是图1所示的各个组成部件在收集气体前的装配示意图；

图3是图1所示的各个组成部件在收集气体(集气)过程的组合状态示意图；

图4是本实用新型与传统沉降法采样的细菌数量对比图；

图中：1-定量抽气机构，2-过滤器支架，3-微孔滤膜，4-单向进气阀；11-连接管，21-集气漏斗，22-环状凸棱，23-均流板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

(一)空气菌群采样装置结构

本实用新型针对传统沉降法收集空气微生物存在的气体采样量定量不准确、采样时间过长、采样位置更换不便等问题，设计了一种简便、快捷、机动性强、定量精准的空气菌群采样装置。

参见图1、图2及图3，所述空气菌群采样装置工作前将无菌的微孔滤膜3预先放置于无菌的过滤器支架2内(在对针式过滤器进行结构改进基础上，本实用新型的过滤器支架2包括通过螺纹相对接的两个筒体，其中一个筒体的封闭端与过滤器支架的出口连通，另一个筒体的封闭端与过滤器支架的进口连通，据此，将两个筒体分别称为出口侧筒体和进口侧筒体，采用由两个筒体构成的可拆分过滤器支架，是为了方便更换微孔滤膜，以满足多次采样的需要)。随后紧密连接过滤器支架2的出口和定量抽气机构1的进口，即可进入工作状态。工作状态采用可更换的微孔滤膜3作为空气样本中细菌的收集载体，主要完成集气操作：在人工驱动定量抽气机构1过程中，定量的空气自过滤器支架2进口处的单向进气阀4进入过滤器支架2内，并在流过微孔滤膜2后经过滤器支架2的出口进入定量抽气机构1内，空气气溶胶中的细菌在空气流经过滤器支架2的过程中挂附于微孔滤膜2上。

上述定量抽气机构1采用了大容量注射器(主要包括注射器管和活塞)的结构原理，集气过程的气体量可根据活塞停留位置所处注射器管的刻度判断。为了提高与过滤器支架2接合位置的气密性，对注射器管的针头连接部进行了结构改造，具体是指在针头连接部外侧设计一外层套管，从而与针头连接部(针头连接部即内层套管)构成双层套管结构，且仅针头连接部保持与注射器管连通，并作为连接管11从外层套管外端伸出。

上述出口侧筒体、进口侧筒体内分别固定有形状相应的均流板23(均流板为具有网孔的板体)，随着两个筒体通过螺纹对接，微孔滤膜3可夹持固定在两个筒体的均流板23之间。出口侧筒体还具有一个内置集气漏斗21，该集气漏斗21的进口与出口侧筒体内部的均流板23对接，集气漏斗21的出口(细部)延伸至过滤器支架2的出口侧。

在连接过滤器支架2的出口和定量抽气机构1的进口(双层套管结构)时，定量抽气机构1的进口伸入过滤器支架2的出口(具体采用一具有内螺纹的管体结构)内，并通过外层套管上的螺纹紧密结合，集气漏斗21的出口伸入连接管11内，并紧密接触，利用内、外层套管不仅实现了与过滤器支架2的出口的连接，而且对到达过滤器支架2出口的气流实现了多层“包裹”，确保装置工作状态时的密闭性。

(二)空气菌群采样装置采样方法

实例1室内空气微生物的采样

参见图1，使用前对过滤器支架2进行紫外辐照灭菌，取一枚新的无菌0.22μm微孔滤膜3置于过滤器支架2的滤膜放置处(即两个均流板23之间)。

参见图2，将过滤器支架2旋紧关闭，将定量抽气机构1(采用200mL注射器的注射器管)的进口接合过滤器支架2的出口。

参见图3，将过滤器支架2的进口对准要采样的区域空气，人工操作下缓慢均匀(10mL/s左右)的拉动注射器的活塞，进行一次完整集气过程(例如，抽至注射器最大量程)，集气过程中过滤器支架2进口位置不改变。然后分离定量抽气机构1和过滤器支架2(图2)，分离期间，将保鲜封口膜覆盖过滤器支架2的出口，并借助过滤器支架2出口(具体指管体结构)外侧上的环状凸棱22快速可靠的固定密封，防止额外污染，将定量抽气机构1内气体对着其他区域排出后重新接合并集气(10L气体共计集气50次)。所有集气过程结束后，将过滤器支架2内的微孔滤膜3取出并剪碎，然后浸泡在磷酸盐缓冲液中，涡旋5分钟，将细菌溶出。将在不同空间(6间手术室)分别完成采集后的微孔滤膜分别剪碎并浸入磷酸盐缓冲液，所形成的每组溶解了对应微孔滤膜中细菌的溶液样品涂布接种在哥伦比亚血琼脂平板上。2d后观察、计数哥伦比亚血琼脂平板上的菌落形成单位(CFU)，并与对照组比较。

传统沉降法对照组采样过程如下：传统沉降法采用静置于某空间位置的培养平板收集细菌等微生物，并将放置时间1h后落附于培养平板的微生物数量等效于2.5L空气的微生物数量。据此，将哥伦比亚血琼脂板放置于6间手术室各240min(同一时间用上述空气菌群采样装置收集同一间手术室空气10L，收集过程参照实例1)。

参见图4，采用实例1的采样方法，生成的CFU与沉降法生成的CFU具有可比性，对同一采样空间的经沉降法采样的平板和按照实例1方法采样后涂布的平板进行配对，经配对t检验，差异无统计学意义(t＝0.815,p>0.05)，说明上述空气菌群采样装置能够有效采集空气中的细菌样本，且气体定量更直观、更加节约时间。通过与传统沉降法比较验证了所述空气菌群采样装置用于空气微生物定量采样的可行性和优点。

实例2室外空气微生物的采样

选取距离市中心由远至近的五个采样点，每个采样点派一名采样员，均控制于一小时内完成采样工作。

采样具体操作参照实例1，不同之处在于：采样中每完成一次集气后将采样方向(即过滤器支架2的进口的朝向)原地旋转90°，再进行下一次集气，以使样本来源偏倚降低。每个采样点采样总量为20L空气。随后接种方法参照实例1，待单个菌体扩增为CFU后统计菌落数量。计数所得的数量×50即为每立方米空气雾霾气溶胶中菌落形成单位的数量。

将菌落按形态分离并分别培养，从培养所得菌液样本中提取DNA，交付生物公司测序，根据序列鉴定种属，获得样本中细菌种类数据。

结果表明，上述空气菌群采样装置可以用于对同一时间城市不同位置雾霾气溶胶中微生物种群类型和数量的监测过程。

Claims (8)

1.一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：包括定量抽气机构(1)、微孔滤膜(3)及过滤器支架(2)，所述过滤器支架(2)包括进口、出口以及连接在该进口与出口之间的用于形成气流通道的壳体，壳体内设置有双层均流结构，微孔滤膜(3)设置于双层均流结构内，过滤器支架(2)的出口与定量抽气机构(1)相连。

2.根据权利要求1所述一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：所述定量抽气机构(1)包括与过滤器支架(2)相连的注射器管以及设置在注射器管内的活塞。

3.根据权利要求2所述一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：所述注射器管的一端采用双层套管结构，双层套管结构的内层套管与过滤器支架(2)连通，双层套管结构的外层套管上设置有螺纹。

4.根据权利要求3所述一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：所述过滤器支架(2)的出口包括与所述外层套管相连的密封套管，密封套管外侧上设置有环状凸棱(22)。

5.根据权利要求1所述一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：所述壳体包括相互连接的进口侧筒体和出口侧筒体，所述双层均流结构包括设置在进口侧筒体内的均流板(23)和设置在出口侧筒体内的均流板(23)。

6.根据权利要求5所述一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：所述进口侧筒体和出口侧筒体通过螺纹相连。

7.根据权利要求1所述一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：所述过滤器支架(2)的进口处设置有单向进气阀(4)。

8.根据权利要求1所述一种简易组装式空气菌群采样装置，其特征在于：所述过滤器支架(2)及微孔滤膜(3)在采样前为无菌状态。

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