CN213624153U - 一种微生物气溶胶采样瓶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微生物气溶胶采样瓶，包括采样瓶体和采样瓶盖，采样瓶体包括进气部、收集部以及放置部，进气部与收集部之间的瓶体外侧设有用于与采样瓶盖连接的螺纹连接部，采样瓶盖套设在进气部外侧与螺纹连接部通过螺纹连接；进气部的侧壁上设有进气口，采样瓶体内设有过滤网，过滤网通过过滤网固定圈固定在进气部的顶部，过滤网固定圈包括固定部以及位于固定部下方的出气管，固定部上设有与出气管连通的连接孔，出气管底部与过滤网连接。本实用新型使气旋进气风道全部位于采样瓶内，避免了因进风设备残留液体对采样液的污染；并且在采样瓶内设置气旋过滤网，增大了气旋时的湿壁面积，有效减少了二次气溶胶的逃逸，提高了采样效率。

Description

一种微生物气溶胶采样瓶

技术领域

本实用新型涉及环境监测装置技术领域，尤其是涉及一种微生物气溶胶采样瓶。

背景技术

大气气溶胶是指均匀分散于大气中的固体微粒和液体微粒所构成的稳定混合体系，其中的微粒统称为气溶胶粒子。其中，有生命活性的微生物物质或粒子统称为微生物气溶胶粒子，包括诸如病毒、细菌、真菌、花粉、孢子等微生物。大气气溶胶粒子的空气动力学直径多在0.001～100μm之间，非常轻，足以悬浮于空气之中。粒径为5～10μm的粒子可进入人类气管和支气管，粒径小于5μm的粒子能深入到深部呼吸道系统。当气溶胶的浓度达到足够高时，将对人类健康造成威胁，尤其空气中的微生物气溶胶可引发人类的急性、慢性疾病。同时，由于微生物能产生各种休眠体，可在空气中长时间存活，并可以借助空气介质扩散和传输，从而导致各种传染病的爆发与蔓延，造成严重危害。因此，如何采集周围环境中微生物气溶胶，并监测浓度，已经成为相关领域技术人员亟需解决的问题。

湿壁气旋法是目前常用的微生物气溶胶采集方法之一，是利用气流在采样装置中高速旋转时的惯性，使气体和微生物粒子分离，并通过采样瓶气旋壁上形成的液体薄膜对微生物粒子进行吸收捕集的方法。现有的用于湿壁气旋法的采样装置一般包括进风设备及与进风设备连接的采样瓶。例如，在中国专利文献上公开的“一种手提式湿壁气旋微生物气溶胶采集器”，其公开号CN111500427A，主要包括进风隔离罩，进风部件，通风管道，补液组件，风机部件，采样杯，过滤部件，连接板等，所述进风部件的侧面上均匀开有锐切的进风口，空气进风隔离罩进入进风部件中，通过进风部件上的锐切口中在进风部件和采样杯中形成气旋涡，空气中气溶胶作旋转运动，颗粒和水雾受到惯性离心力作用而向采样杯内壁移动与采样液结合。

但现有的湿壁气旋式气溶胶采集装置中，进气口一般位于进风设备上，因此气旋壁通常一部分位于进风设备中，一部分位于采样瓶中，每次采样之间进风设备中的气旋壁上的气路残留物容易造成交叉污染，因此每次采样结束需要更换管路进行消杀，非常不便。并且现有的湿壁气旋式气溶胶采集装置采样效率较低，气旋速度慢时达不到采样效果，而气旋速度加快又会导致大量二次气溶胶存在反弹而随气流被排出，大大降低了采样效果，限制了湿壁气旋法的应用。

发明内容

本实用新型是为了克服现有的湿壁气旋式微生物气溶胶采集装置中，进风设备中的气旋壁上的气路残留物容易造成交叉污染，影响采样结果；并且现有的湿壁气旋式气溶胶采集装置采样效率较低，气旋速度慢时达不到采样效果，而气旋速度加快又会导致二次气溶胶逃逸，大大降低了采样效果，限制了湿壁气旋法的应用的问题，提供一种微生物气溶胶采样瓶，使气旋进气风道全部位于采样瓶内，避免了因进风设备残留液体对采样液的污染；并且在采样瓶内设置气旋过滤网，增大了气旋时的湿壁面积，有效减少了二次气溶胶的逃逸，提高了采样效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种微生物气溶胶采样瓶，包括采样瓶体和设置在采样瓶体顶部的采样瓶盖，所述采样瓶体从上至下依次包括进气部、与进气部连通的收集部以及位于收集部底部用于稳定放置采样瓶的放置部，所述进气部与收集部之间的瓶体外侧设有用于与采样瓶盖连接的螺纹连接部，所述采样瓶盖套设在进气部外侧与螺纹连接部通过螺纹连接；所述进气部的侧壁上设有进气口，所述采样瓶体内设有锥形过滤网，所述锥形过滤网通过过滤网固定圈固定在进气部的顶部，所述过滤网固定圈包括用于与进气部顶部固定连接的固定部以及位于固定部下方的出气管，所述固定部上设有与出气管连通的连接孔，所述出气管底部与锥形过滤网的顶部固定连接。

本实用新型在采样瓶体上设置设有进气口的进气部，采样时气体从采样瓶体上的进气口直接进入采样瓶体内，不用经过进风设备再进入采样瓶体，使气旋壁全部位于采样瓶体内，从而减少了进风设备中的气旋壁上的气路残留物造成的样品交叉污染。

同时，本实用新型在采样瓶内设置了锥形过滤网，采样时可以利用气旋能量在锥形过滤网表面形成第二个气旋湿壁(第一个是采样瓶体的内壁，通常的产品只有这一个湿壁)，显著增大了湿壁面积，提高了气溶胶颗粒的吸收和采集率；并且通过微生物气溶胶颗粒旋转时与过滤网之间的撞击极大限度的回收了气旋腔体中的二次气溶胶，有效减少了二次气溶胶的逃逸损失，显著提高了采样效率。

本实用新型中的采样瓶使用时，旋下采样瓶盖，通过过滤网固定圈的连接孔和出气管向采样瓶体内加入采集液，然后将采样瓶体通过过滤网固定圈固定部上的连接孔与进风设备连接，打开进风设备后，采集液在采样瓶内壁及锥形过滤网上形成采集液薄膜，空气从进气部的进气口进入采样瓶的进气部内，气流沿采样瓶的内部自上而下做螺旋运动，其旋转的半径越来越小，涡旋到达采样瓶体收集部的底部后，转而沿轴心向上旋转，最后由过滤网固定圈上的出气管排出；同时，空气中的微生物气溶胶颗粒在离心力的作用下，向采样瓶体的内壁移动，在离心力和扩散作用下，气溶胶颗粒被采集液在采样瓶体内壁和过滤网上形成的采集液薄膜所吸收，并在后续流体和重力的共同作用下沿瓶体内壁向下流动，进入收集部收集，实现了对微生物气溶胶的采集；采样结束后盖上采样瓶盖，封闭进气口，可以对采集到的样品进行有效保存。

作为优选，收集部的底部呈倒置的圆锥形，顶部呈圆柱形，收集部呈圆锥形的部分与锥形过滤网的锥度相同。采样瓶的收集部顶部呈圆柱形，可以增长气旋壁的长度，提高气溶胶颗粒与气体的分离效果，收集部底部呈圆锥形，可以对捕集到的微生物气溶胶颗粒起到导向作用，使气溶胶颗粒可以更好的沿收集部内壁向下滑落，进入收集部底部收集，减少了二次气溶胶的逃逸损失。

作为优选，所述锥形过滤网斜边线与中心线之间的夹角为10～15°，锥形过滤网目数为40～100目。锥形过滤网的锥度在此范围内，与气旋气路的运动路线相匹配，不会妨碍气旋气路的形成，使得可以有效利用气旋能量在锥形的过滤网表面形成第二个气旋湿壁；锥形过滤网的目数在此范围内，可以使气体有效通过，并增大微生物气溶胶颗粒与锥形过滤网的撞击概率，从而有效减少二次气溶胶的逃逸损失，提高采样效率。

作为优选，所述进气部和收集部呈圆柱形的部分的内径为34～44mm；所述进气部和收集部呈圆柱形的部分的高度分别为20～30mm和33～42mm。进气部和收集部的尺寸在此范围内，可以使气旋气路有最佳的运动路线，便于微生物气溶胶颗粒与气体的有效分离，提高采样效率。

作为优选，所述锥形过滤网的顶面直径与进气部的内径比例为1：(1.6～2.1)。在此比例范围内，可以最大限度的减少二次气溶胶的逃逸损失。

作为优选，所述进气部上进气口的面积为162～220mm²。进气口的面积在此范围内可以保证最佳的进气量，从而可以形成最佳的气旋路径，使微生物气溶胶颗粒与气体的有效分离，提高采样效率。

作为优选，过滤网固定圈的固定部尺寸与采样瓶体的进气部内径相匹配，过滤网固定圈的固定部卡位于进气部内。

作为优选，收集部呈圆柱形的部分外壁上设有沿采样瓶体高度方向设置的定位筋，所述定位筋上设有第一定位凹槽。在收集部的外壁上设置沿采样瓶高度方向设置的定位筋，通过定位筋与进风设备上的定位装置的配合，可以在周向上对采样瓶体进行限位，避免采样及旋转采样瓶盖时采样瓶体转动；在定位筋上设置第一定位凹槽，通过第一定位凹槽与进风设备上定位装置的配合，可以使在竖直方向上对采样瓶体进行限位，避免采样时采样瓶体的上下运动，提高了采样的安全性和稳定性。

作为优选，放置部上设有第二定位凹槽。在采样瓶体的放置部上设置第二定位凹槽，通过第二定位凹槽与放置面上的定位装置的配合，可以将放置部有效固定在放置面上，避免采样瓶体在放置面的活动，提高了采样瓶的放置稳定性，避免采样瓶在采样过程中的损坏。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

(1)在采样瓶体上设置设有进气口的进气部，采样时气体从采样瓶体上的进气口直接进入采样瓶体内，不用经过进风设备再进入采样瓶体，使气旋壁全部位于采样瓶体内，从而减少了进风设备中的气旋壁上的气路残留物造成的样品交叉污染；

(2)在采样瓶内设置过滤网，采样时可以利用气旋能量在过滤网表面形成第二个气旋湿壁，增大了湿壁面积，提高了气溶胶颗粒的采集率，并且通过微生物气溶胶颗粒旋转时与过滤网之间的撞击极大限度的回收了气旋腔体中的二次气溶胶，有效减少了二次气溶胶的逃逸损失，显著提高了采样效率；

附图说明

图1是本实用新型盖上采样瓶盖的一种结构示意图。

图2是本实用新型打开采样瓶盖的一种结构示意图。

图3是本实用新型的一种分解结构示意图。

图中：1 采样瓶体、101 进气部、102 收集部、103 放置部、104 螺纹连接部、105进气口、106 定位筋、107 第一定位凹槽、108 第二定位凹槽、2 采样瓶盖、3 过滤网固定圈、301 固定部、302 出气管、303 连接孔、4 锥形过滤网。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，本实用新型各实施例中使用的一种微生物气溶胶采样瓶，包括玻璃材质的采样瓶体1和设置在采样瓶体顶部的采样瓶盖2。如图2和图3所示，采样瓶体从上至下依次包括进气部101、与进气部连通的收集部102以及位于收集部底部用于稳定放置采样瓶的放置部103，进气部与收集部之间的瓶体外侧设有用于与采样瓶盖连接的螺纹连接部104，采样瓶盖套设在进气部外侧与螺纹连接部通过螺纹连接。

进气部的侧壁上设有进气口105，收集部的底部呈倒置的圆锥形，顶部呈圆柱形，呈圆锥形的部分与锥形过滤网的锥度相同，呈圆柱形的部分外壁上设有沿采样瓶体高度方向设置的定位筋106，定位筋上设有第一定位凹槽107；放置部呈圆形，放置部中心与收集部的锥形顶点连接，放置部上设有第二定位凹槽108。

采样瓶体内设有锥形过滤网4，锥形过滤网通过过滤网固定圈3固定在进气部的顶部，锥形过滤网与采样瓶体收集部的圆锥形部分同轴；过滤网固定圈包括用于与进气部顶部固定连接的固定部301以及位于固定部下方的出气管302，出气管底部与锥形过滤网的顶部卡接，固定部上设有与出气管连通的连接孔303，固定部尺寸与采样瓶体的进气部内径相匹配，固定部卡位于采样瓶体的进气部内。

本实用新型中的采样瓶使用时，旋下采样瓶盖，通过过滤网固定圈的连接孔和出气管向采样瓶体内加入采集液，然后将采样瓶体通过过滤网固定圈固定部上的连接孔与进风设备连接，打开进风设备后，采集液在采样瓶内壁及锥形过滤网上形成采集液薄膜，空气从进气部的进气口进入采样瓶的进气部内，气流沿采样瓶的内部自上而下做螺旋运动，其旋转的半径越来越小，涡旋到达采样瓶体收集部的底部后，转而沿轴心向上旋转，最后由过滤网固定圈上的出气管排出；同时，空气中的微生物气溶胶颗粒在离心力的作用下，向采样瓶体的内壁移动，在离心力和扩散作用下，气溶胶颗粒被采集液在采样瓶体内壁和锥形过滤网上形成的采集液薄膜所吸收，并在后续流体和重力的共同作用下沿瓶体内壁向下流动，进入收集部收集，实现了对微生物气溶胶的采集；采样结束后盖上采样瓶盖，封闭进气口，可以对采集到的样品进行有效保存。

本实用新型采样时气体从采样瓶体上的进气口直接进入采样瓶体内，不用经过进风设备再进入采样瓶体，使气旋壁全部位于采样瓶体内，从而减少了进风设备中的气旋壁上的气路残留物造成的样品交叉污染；同时，本实用新型在采样瓶内设置锥形过滤网，采样时可以利用气旋能量在过滤网表面形成第二个气旋湿壁，增大了湿壁面积，提高了气溶胶颗粒的采集率，并且通过微生物气溶胶颗粒旋转时与过滤网之间的撞击极大限度的回收了气旋腔体中的二次气溶胶，有效减少了二次气溶胶的逃逸损失，显著提高了采样效率。

实施例1：

锥形过滤网的目数为100目，顶面直径为26mm，斜边线与中心线之间的夹角为15°；采样瓶体的进气部和收集部呈圆柱形的部分的内径为44mm；进气部和收集部呈圆柱形的部分的高度分别为30mm和42mm；进气部上进气口的面积为220mm²。

实施例2：

锥形过滤网的目数为60目，顶面直径为21mm，斜边线与中心线之间的夹角为12°；采样瓶体的进气部和收集部呈圆柱形的部分的内径为39mm；进气部和收集部呈圆柱形的部分的高度分别为25mm和38mm；进气部上进气口的面积为180mm²。

实施例3：

锥形过滤网的目数为40目，顶面直径为16mm，斜边线与中心线之间的夹角为10°；采样瓶体的进气部和收集部呈圆柱形的部分的内径为34mm；进气部和收集部呈圆柱形的部分的高度分别为20mm和33mm；进气部上进气口的面积为162mm²。

对比例1：

对比例1中的采样瓶中不设置锥形过滤网，其余结构和参数均与实施例1中相同。

对上述实施例和对比例中采样瓶的采集效率进行测试，结果如表1所示，测试方法为：在60立方米的室内空间，使用加湿器喷洒10⁶拷贝/ml的假病毒，用实施例和对比例中的采样瓶进行气体采集，采样条件：气体流速200L/min，采集液15mL(苏泰械备20200073号，江苏默乐生物科技股份有限公司)，采样时间20min。采集结束后，同时采用柱法对收集到的采集液进行浓缩，浓缩到3ml，采用PCR仪对采集液中假病毒进行核酸定量检测。

表1：采样浓度测试结果。

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					采样浓度(拷贝/mL)	1.49×10<sup>5</sup>	1.50×10<sup>5</sup>	1.47×10<sup>5</sup>	1.12×10<sup>5</sup>

从表1中可以看出，实施例1～3中采用本发明中的结构及尺寸参数的采样瓶，采样效率较高，而对比例1中不在采样瓶内设置锥形过滤网时采样效率与实施例中相比明显降低，证明采用本实用新型中的采样瓶可以有效降低二次气溶胶的逃逸，提高采样效率。

Claims (9)

1.一种微生物气溶胶采样瓶，包括采样瓶体（1）和设置在采样瓶体顶部的采样瓶盖（2），其特征是，所述采样瓶体从上至下依次包括进气部（101）、与进气部连通的收集部（102）以及位于收集部底部用于稳定放置采样瓶的放置部（103），所述进气部与收集部之间的瓶体外侧设有用于与采样瓶盖连接的螺纹连接部（104），所述采样瓶盖套设在进气部外侧与螺纹连接部通过螺纹连接；所述进气部的侧壁上设有进气口（105），所述采样瓶体内设有锥形过滤网（4），所述锥形过滤网通过过滤网固定圈（3）固定在进气部的顶部，所述过滤网固定圈包括用于与进气部顶部固定连接的固定部（301）以及位于固定部下方的出气管（302），所述固定部上设有与出气管连通的连接孔（303），所述出气管底部与锥形过滤网的顶部固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述收集部的底部呈倒置的圆锥形，顶部呈圆柱形，收集部呈圆锥形的部分与锥形过滤网的锥度相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述锥形过滤网斜边线与中心线之间的夹角为10~15°，锥形过滤网目数为40~100目。

4.根据权利要求2所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述进气部和收集部呈圆柱形的部分的内径为34~44mm；所述进气部和收集部呈圆柱形的部分的高度分别为20~30mm和33~42mm。

5.根据权利要求1或4所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述锥形过滤网的顶面直径与进气部的内径比例为1：（1.6~2.1）。

6.根据权利要求1或2所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述进气部上进气口的面积为162~220mm²。

7.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述过滤网固定圈的固定部尺寸与采样瓶体的进气部内径相匹配，过滤网固定圈的固定部卡位于进气部内。

8.根据权利要求2所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述收集部呈圆柱形的部分外壁上设有沿采样瓶体高度方向设置的定位筋（106），所述定位筋上设有第一定位凹槽（107）。

9.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶采样瓶，其特征是，所述放置部上设有第二定位凹槽（108）。

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