CN219024245U - 一种生物气溶胶发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物气溶胶技术领域，公开了一种生物气溶胶发生装置，包括箱体、喷射机构、曝气机构和控制器，箱体上设有抽水口和排水口，喷射机构包括喷射头和微型水泵，喷射头与微型水泵连通，曝气机构包括曝气盘和气泵，气泵与曝气盘连通，抽水口一端位于箱体内，抽水口另一端与微型水泵连通，控制器分别与微型水泵和气泵通信连接，通过抽水口将水注入箱体中，当水体中微生物的浓度相对较低时采用喷射机构，打开喷射机关，通过微型水泵将水送到喷射头处，继而喷射出去，当水体中微生物的浓度相对较高时采用曝气机构，通过气泵将气打入曝气盘，均匀出气溶于水中，在水体中微生物浓度不同时，均可很好的形成生物气溶胶。

Description

一种生物气溶胶发生装置

技术领域

本实用新型涉及生物气溶胶技术领域，特别是涉及一种生物气溶胶发生装置。

背景技术

目前，生物气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分，主要包括细菌、真菌、病毒、尘螨、花粉和细胞碎片等，其在公共卫生、大气环境、生态环境、气候变化、疾病检测及环境与健康等方面均有重要影响。而水体病原微生物释放形成生物气溶胶是指在天气和人为等因素的影响作用下，比如降雨、海风/曝气充氧等，水中含微生物的气泡发生破碎，致使微生物逸散到空气中并悬浮一段时间。由于逸散的生物气溶胶包含多种有害的微生物且粒径较小，极易通过吸入或皮肤接触进入到人体，对人体造成潜在的健康危害，因此近年来特别是在疫情流行期间受到研究者们的高度重视。

由于降雨、海洋环流和大气环流等混合因素的干扰，致使自然系统中微生物气溶胶化相关研究非常困难，而在实验室，人们可以人为控制水体中微生物的气溶胶化过程，消除来自其他外在因素的影响。有学者在实验室探究了海洋飞沫气溶胶的产生机制、性质以及气候影响等，但对自然水体中病原微生物形成生物气溶胶释放方面的研究非常少，所使用的释放装置存在体积大、所需样品量大等问题。为了更好地解决现有释放技术中存在的问题，有必要设计一种水体中病原微生物形成生物气溶胶的释放和采集系统，通过模拟水体中病原微生物释放形成生物气溶胶，并利用其后置的收集装置进行收集，探究其释放特征，阐明其释放机理与关键因素，为相关部门生物气溶胶的消减和管控提供科学依据。

现有技术公开了一种封闭式微生物气溶胶发生装置，包括产生机构和扩散机构；产生机构包括废液筒，位于废液筒顶端的发生筒，发生筒的侧壁与挡液壁之间形成环形的溢流槽，溢流槽的底端设有流向废液筒的溢流口；发生筒内设有循环挡板；扩散机构包括气体混合室，用于向气体混合室输送气体的穿孔曝气圈，与穿孔曝气圈相连通的进气管，以及至少一个纵向堆叠的气体扩展筒体，气体混合室的底部设有用于向气体混合室输送气体的穿孔曝气圈，其通过固定板与气体混合室的侧壁相连，穿孔曝气圈上连通有用于向其输送气体的进气管，该现有技术通过曝气形成生物气溶胶，当水体中微生物浓度较低时效果不好。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种生物气溶胶发生装置，实现在水体中微生物浓度不同时，均可很好的形成生物气溶胶。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种生物气溶胶发生装置，包括箱体、喷射机构、曝气机构和控制器，所述箱体上设有抽水口和排水口，所述喷射机构包括喷射头和微型水泵，所述喷射头与所述微型水泵连通，所述喷射头安装在所述箱体顶端的内壁上，所述曝气机构包括曝气盘和气泵，所述曝气盘位于所述箱体内部，所述气泵与所述曝气盘连通，所述抽水口一端位于所述箱体内，所述抽水口另一端与所述微型水泵连通，所述控制器与所述微型水泵连接。

优选的，所述控制器与所述气泵通信连接。

优选的，所述喷射机构还包括液体流量计，所述液体流量计安装在所述箱体上，所述液体流量计一端与所述喷射头连通，所述液体流量计另一端与所述微型水泵连通。

优选的，所述曝气机构还包括气体流量计，所述气体流量计安装在所述箱体上，且所述气体流量计与所述曝气盘连通。

优选的，所述曝气机构还包括过滤器，所述过滤器一端与所述气泵连接，所述过滤器另一端与所述气体流量计连通。

优选的，还包括采集机构，所述采集机构包括排气采样管、采样器和采样器主机，所述排气采样管一端位于所述箱体内，所述排气采样管另一端与所述采样器连通，所述采样器与所述采样器主机连通。

优选的，还包括测温机构，所述测温机构包括温度显示器和温度探头，所述温度探头位于所述箱体内部，所述温度显示器位于所述箱体外表面顶端，所述温度显示器与所述温度探头连接。

优选的，所述箱体的侧壁设有水质监测口，水质监测口能装设水质监测器。

优选的，所述采样器主机、温度探头和水质监测器与所述控制器通信连接。

优选的，所述箱体包括上盖和下箱体，所述上盖与所述下箱体可拆卸连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：通过抽水口将水注入箱体中，装置设有喷射机构和曝气机构，当水体中微生物的浓度相对较低时采用喷射机构，打开喷射机关，通过微型水泵将水送到喷射头处，继而喷射出去，当水体中微生物的浓度相对较高时采用曝气机构，通过气泵将气打入曝气盘，均匀出气溶于水中，在水体中微生物浓度不同时，均可很好的形成生物气溶胶。

附图说明

图1是本实用新型实施例的生物气溶胶发生装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的生物气溶胶发生装置的俯视图；

图3是本实用新型实施例的生物气溶胶发生装置的左视图。

图中，1、箱体；101、上盖；102、下箱体；2、温度显示器；3、温度探头；4、排气采样管；5、喷射头；6、液体流量计；7、微型水泵；8、水质监测口；9、抽水口；10、排水口；11、曝气盘；12、气体流量计；13、过滤器；14、气泵；15、采样器；16、采样器主机；17、控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

如图1-3所示，本实用新型优选实施例的一种生物气溶胶发生装置，包括箱体1、喷射机构、曝气机构和控制器17，箱体1上设有抽水口9和排水口10，以便于向箱体1内注入水体或将水体从箱体1中排出，喷射机构包括喷射头5和微型水泵7，喷射头5与微型水泵7连通，喷射头5安装在箱体1顶端的内壁上，曝气机构包括曝气盘11和气泵14，曝气盘11位于箱体1内部，气泵14与曝气盘11连通，曝气盘11上设有纳米小孔可以让气体微细雾化，出气均匀，提高液体的溶氧量，抽水口9一端位于箱体1内，抽水口9另一端与微型水泵7连通，控制器17分别与微型水泵7和气泵14通信连接，通过抽水口9将水注入箱体1中，装置设有喷射机构和曝气机构，当水体中微生物的浓度相对较低时采用喷射机构，打开喷射机关，通过微型水泵7将水送到喷射头5处，继而喷射出去，当水体中微生物的浓度相对较高时采用曝气机构，通过气泵14将气打入曝气盘11，均匀出气溶于水中，在水体中微生物浓度不同时，均可很好的形成生物气溶胶。

喷射机构还包括液体流量计6，液体流量计6安装在箱体1上，液体流量计6一端与喷射头5连通，液体流量计6另一端与微型水泵7连通，以便于调节喷射流量。

曝气机构还包括气体流量计12，气体流量计12安装在箱体1上，且气体流量计12与曝气盘11连通，以便于调节曝气量。

曝气机构还包括过滤器13，过滤器13一端与气泵14连接，过滤器13另一端与气体流量计12连通，以便于将通入的空气经过过滤器13进行过滤处理成为洁净的空气。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，还包括采集机构，采集机构包括排气采样管4、采样器15和采样器主机16，采样器15采用安德森六段生物气溶胶采样器，安德森六段生物气溶胶采样器内部放置负载混合纤维素滤膜的琼脂板或者营养琼脂板，用来采集生物气溶胶，排气采样管4一端位于箱体1内，排气采样管4另一端与采样器15连通，采样器15与采样器主机16连通。

可选地，排气采样管4为漏斗状，增大了与内部空气的接触面积，位于距离箱体1底部足够远处，以便于使处于不同位置的生物气溶胶在空气中混合均匀后采集。

本实施例还包括测温机构，测温机构包括温度显示器2和温度探头3，温度探头3位于箱体1内部，温度显示器2位于箱体1外表面顶端，温度显示器2与温度探头3连接。

进一步地，温度探头3位于距离箱体1底部足够远处，能够监测实验过程中的温度变化。

箱体1的侧壁设有水质监测口8，水质监测口8能装设水质监测器，以便于实时监测样品的水质情况，并且也可以连接外部水箱，用来保证水位的稳定。

采样器主机16、温度探头3和水质监测器与控制器17通信连接，便于控制。

本实施例的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于，箱体1包括上盖101和下箱体102，上盖101与下箱体102可拆卸连接，以便于在通过抽水口9注入水体以外，还可以采用打开上盖101，直接将水体倒入箱体1内。

进一步地，箱体1的长×宽×高为30cm×30cm×70cm，且其内部水位为28cm，其余部分为预留的空气空间，足够的空间能够更加真实的模拟生物气溶胶的释放过程，温度探头3位于距离箱体1底部60cm处，能够监测实验过程中的温度变化，抽水口9距离箱体1底部14cm，可以通过喷射头5向箱体1内部注水；水质监测口8距离箱体1底部25cm，能够实时监测样品的水质情况；排水口10距离箱体1底面2cm，能够及时将实验结束后的水体排出进行后续实验。

可选地，箱体1采用有机玻璃制作而成，能够实时观察箱体1内部生物气溶胶释放情况。

本实施例还包括法兰和密封硅胶条，上盖101和下箱体102通过法兰连接，且通过密封硅胶条密封，保证了箱体1的气密性。

本实施例的其他结构与实施例二相同，此处不再赘述。

本实用新型的工作过程为：

(1)正确安装反应系统的管路，然后通过抽水口9或箱体1顶部开口将含有病原微生物的水体注入箱体1中，并检查其气密性，确定气密性良好后，通过气泵14泵入无菌空气将容器内的气体经排气采样管4排出；

(2)当水体中微生物的浓度比较低时，采用喷射机构来模拟生物气溶胶的释放，通过控制器17控制喷射，使用液体流量计6对其喷射流量进行调控；当水体中微生物浓度较高时，采用曝气机构来模拟生物气溶胶的释放，通过控制器17控制气泵14开关，使用气体流量计12对其曝气速率进行调节；

(3)由含有病原微生物的水体形成的生物气溶胶经排气采样管4到达生物气溶胶采集系统，根据粒径的大小将其采集到安德森六段采样器的相应位置，采样层的孔径从下到上依次为：大于7.0μm、4.7～7.0μm、3.3～4.7μm、2.1～3.3μm、1.1～2.1μm和0.65～1.1μm，在安德森六段采样器内部放置负载细菌和真菌的琼脂板，采样时间为5min，与此同时打开温度显示器2，记录当时的温度情况；

(4)进行可培养生物气溶胶分析：将琼脂板置于20-25℃下培养48h后计数，将马铃薯葡萄糖琼脂板置于20-25℃下培养48h后计数，按照如下计算公式得到可培养细菌/真菌的浓度：

综上，本实用新型实施例提供一种生物气溶胶发生装置，其包括箱体1、喷射机构、曝气机构和控制器17，箱体1上设有抽水口9和排水口10，喷射机构包括喷射头5和微型水泵7，喷射头5与微型水泵7连通，喷射头5安装在箱体1顶端的内壁上，曝气机构包括曝气盘11和气泵14，曝气盘11位于箱体1内部，气泵14与曝气盘11连通，曝气盘11上设有纳米小孔可以让气体微细雾化，出气均匀，提高液体的溶氧量，抽水口9一端位于箱体1内，抽水口9另一端与微型水泵7连通，控制器17分别与微型水泵7和气泵14通信连接，通过抽水口9将水注入箱体1中，装置设有喷射机构和曝气机构，当水体中微生物的浓度相对较低时采用喷射机构，打开喷射机关，通过微型水泵7将水送到喷射头5处，继而喷射出去，当水体中微生物的浓度相对较高时采用曝气机构，通过气泵14将气打入曝气盘11，均匀出气溶于水中，在水体中微生物浓度不同时，均可很好的形成生物气溶胶。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：包括箱体(1)、喷射机构、曝气机构和控制器(17)，所述箱体(1)上设有抽水口(9)和排水口(10)，所述喷射机构包括喷射头(5)和微型水泵(7)，所述喷射头(5)与所述微型水泵(7)连通，所述喷射头(5)安装在所述箱体(1)顶端的内壁上，所述曝气机构包括曝气盘(11)和气泵(14)，所述曝气盘(11)位于所述箱体(1)内部，所述气泵(14)与所述曝气盘(11)连通，所述抽水口(9)一端位于所述箱体(1)内，所述抽水口(9)另一端与所述微型水泵(7)连通，所述控制器(17)与所述微型水泵(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：所述控制器(17)与所述气泵(14)通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：所述喷射机构还包括液体流量计(6)，所述液体流量计(6)安装在所述箱体(1)上，所述液体流量计(6)一端与所述喷射头(5)连通，所述液体流量计(6)另一端与所述微型水泵(7)连通。

4.根据权利要求1所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：所述曝气机构还包括气体流量计(12)，所述气体流量计(12)安装在所述箱体(1)上，且所述气体流量计(12)与所述曝气盘(11)连通。

5.根据权利要求4所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：所述曝气机构还包括过滤器(13)，所述过滤器(13)一端与所述气泵(14)连接，所述过滤器(13)另一端与所述气体流量计(12)连通。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：还包括采集机构，所述采集机构包括排气采样管(4)、采样器(15)和采样器主机(16)，所述排气采样管(4)一端位于所述箱体(1)内，所述排气采样管(4)另一端与所述采样器(15)连通，所述采样器(15)与所述采样器主机(16)连通。

7.根据权利要求6所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：还包括测温机构，所述测温机构包括温度显示器(2)和温度探头(3)，所述温度探头(3)位于所述箱体(1)内部，所述温度显示器(2)位于所述箱体(1)外表面顶端，所述温度显示器(2)与所述温度探头(3)连接。

8.根据权利要求7所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：所述箱体(1)的侧壁设有水质监测口(8)，水质监测口(8)能装设水质监测器。

9.根据权利要求8所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：所述采样器主机(16)、温度探头(3)和水质监测器与所述控制器(17)通信连接。

10.根据权利要求9所述的一种生物气溶胶发生装置，其特征在于：所述箱体(1)包括上盖(101)和下箱体(102)，所述上盖(101)与所述下箱体(102)可拆卸连接。

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