JP2008500542A - Airborne particulate collection method and apparatus - Google Patents

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コイル,ピーター,ジェー.
プレッチャー,ティモシー,エー.
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サーノフ コーポレーション
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Abstract

空気サンプルから生物学的浮遊粉塵を収集する装置の実施形態は、液体を内部容積部を通り外側表面にポンプ輸送するようになされた中空チューブと、外側表面上に配設され、周囲の空気サンプルから空中浮遊微粒子を収集するようになされた収集表面とを含む。収集効率は、空中浮遊微粒子が収集表面に向かって屈折されるように空中浮遊微粒子に電荷を加える帯電機構によって高められる。装置動作の実施形態は、空気サンプルを供給する工程と、空気サンプルを中空チューブに誘導する工程と、空中浮遊微粒子が前記中空チューブの収集表面/外側表面に堆積するように空中浮遊微粒子に電荷を加える工程を含む。An embodiment of an apparatus for collecting biological suspended dust from an air sample includes a hollow tube adapted to pump liquid through an internal volume to an outer surface, and an ambient air sample disposed on the outer surface. And a collection surface adapted to collect airborne particulates from. Collection efficiency is enhanced by a charging mechanism that applies a charge to the airborne particulate so that the airborne particulate is refracted toward the collection surface. Embodiments of the apparatus operation include supplying an air sample, directing the air sample to a hollow tube, and charging the airborne particulate so that the airborne particulate is deposited on the collection / outside surface of the hollow tube. Adding.

Description

関連出願の相互参照
この出願は、2003年6月24日出願の(「Method And Apparatus For Concentrated Airborne Particle Collection」という名称の)米国特許出願第10/603119号明細書の一部継続出願であり、その内容全体を本明細書に引用してこの出願の一部とする。この出願はまた、2004年5月27日出願の(「Electrostatic Particle Collection System」という名称の)米国仮特許出願第60/574803号明細書、および2005年3月7日出願の(「Spinning Disc Electrostatic Collection System」という名称の)米国仮特許出願第60/659362号明細書の優先権を主張し、それらの両方の内容全体を本明細書に引用してこの出願の一部とする。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 10 / 603,119, filed Jun. 24, 2003 (named “Method And Apparatus For Concentrated Airborne Particle Collection”), The entire contents of which are incorporated herein by reference. This application also includes US Provisional Patent Application No. 60/574803 (named “Electrostatic Particle Collection System”) filed May 27, 2004, and “Spinning Disc Electrostatic” filed March 7, 2005. Claims priority of US Provisional Patent Application No. 60 / 659,362 (named “Collection System”), the entire contents of both of which are hereby incorporated by reference.

政府財政支援への言及
この発明は、米国国防総省高等研究計画局(Defense Advanced Research Projects Agency)によって授与された契約番号DAAD13−03−C−0041およびU.S.Army Robert Morris Acquisition Center によって授与された契約番号W911SR−04−C−0025の下で政府の支援を得て行われた。政府はこの発明にある種の権利を有している。
REFERENCE TO GOVERNMENT FINANCIAL SUPPORT This invention relates to contract numbers DAAD13-03-C-0041 and U.S.A. awarded by the Defense Advanced Research Projects Agency. S. Made with government support under contract number W911SR-04-C-0025 awarded by Army Robert Morris Acquisition Center. The government has certain rights in this invention.

本発明は、一般に空気のサンプリングに関し、より詳しくは空気サンプルからの病原体(pathogen)および浮遊粉塵微粒子(aerosol particles)の収集に関する。   The present invention relates generally to air sampling, and more particularly to the collection of pathogens and aerosol particles from air samples.

空気浮遊および病原菌微粒子または胞子を収集することのできる、軍事用、民間用または個人用の空気サンプリング・システムに対する需要が増大している。現行の空気サンプリング・システムは信頼性が高く機能することが立証されてきているが、それらはしばしば非常に大きく、したがって多量の電力を消費するのみならず、多くの騒音を生じる。これらのシステムは、非常に多量の液体サンプルを生じさせる傾向にもあり、それらの分析に数日または数週間すらかかる場合がある。したがって、現行の空気サンプリング・システムは民間用または個人用に対して、または空気サンプルの分析が迅速に行われなければならない環境または状況に対して実用的ではない。
米国特許出願第10/603119号 米国仮出願第60/574803号 米国仮出願第60/659362号
There is an increasing demand for military, civilian or personal air sampling systems that can collect airborne and pathogenic microparticles or spores. Although current air sampling systems have been proven to function reliably, they are often very large and therefore not only consume large amounts of power but also generate a lot of noise. These systems also tend to produce very large liquid samples and their analysis can take days or even weeks. Thus, current air sampling systems are not practical for civilian or personal use, or for environments or situations where air sample analysis must be done quickly.
US Patent Application No. 10/603119 US Provisional Application No. 60/574803 US Provisional Application No. 60/659362

したがって、迅速な分析のために比較的少容量の液体サンプルしか生じさせないことが可能なコンパクトで、高効率なバイオ空中浮遊物収集器(bio−aerosol collector)がこの分野で求められている。   Accordingly, there is a need in the art for a compact and highly efficient bio-aerosol collector that can produce a relatively small volume of liquid sample for rapid analysis.

空気サンプルから生物学的浮遊粉塵粒子を収集する装置の実施形態は、液体を中空チューブの内部容積部を通り外側表面にポンプ輸送するようになされた中空チューブと、外側表面上に配設され、周囲の空気サンプルから空中浮遊微粒子を収集するようになされた収集表面とを含む。収集効率は、空中浮遊微粒子が収集表面に向かって屈折されるように空中浮遊微粒子に電荷を付与する帯電機構によって高められる。装置動作の実施形態は、空気サンプルを供給する工程と、空気サンプルを中空チューブに誘導する工程と、空中浮遊微粒子が前記中空チューブの収集表面/外側表面に堆積するように空中浮遊微粒子に電荷を付与する工程を含む。   An embodiment of an apparatus for collecting biologically suspended dust particles from an air sample is disposed on the outer surface, with a hollow tube adapted to pump liquid through the inner volume of the hollow tube to the outer surface, A collection surface adapted to collect airborne particulates from an ambient air sample. Collection efficiency is enhanced by a charging mechanism that imparts charge to the airborne particulates such that the airborne particulates are refracted toward the collection surface. Embodiments of the apparatus operation include supplying an air sample, directing the air sample to a hollow tube, and charging the airborne particulate so that the airborne particulate is deposited on the collection / outside surface of the hollow tube. Including the step of imparting.

本発明の上記で述べた実施形態を達成し詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本発明のさらなる具体的な説明を添付の図面に図示されたその実施形態を参照して行う。しかしながら添付の図面は、この発明の典型的な実施形態のみを示し、したがってこの発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができるため、その範囲を限定するものと考えるべきではないことに注意されたい。   In order that the above-described embodiment of the invention may be achieved and understood in detail, a further specific description of the invention briefly summarized above will be made by reference to that embodiment illustrated in the accompanying drawings. Do it. However, the attached drawings show only typical embodiments of the present invention, and therefore the present invention can tolerate other equally effective embodiments and should not be considered as limiting its scope. Please be careful.

理解を容易にするため、図に共通な同一の要素を示すために、可能な場合同一の参照符号を使用した。   To facilitate understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures.

本発明の実施形態は、一般に、呼吸吸入性空中浮遊微粒子を収集し、それらを小さな液体容積内に収束又は集中させることができるコンパクトな、軽量の、低電力かつ低騒音の装置を提供する。一実施形態では、この装置は約1から10ミクロンの微粒子の濃縮を達成することが可能で、かつ1分間に約1000リットル(lpm)までのサンプリング速度を達成することができる。   Embodiments of the present invention generally provide a compact, lightweight, low power and low noise device that can collect respiratory inhalable airborne particulates and focus or concentrate them in a small liquid volume. In one embodiment, the device can achieve a concentration of particulates of about 1 to 10 microns and can achieve a sampling rate of up to about 1000 liters per minute (lpm).

図1は本発明による微粒子収集装置100の一実施形態の切欠図である。図示の実施形態では、装置100は実質的に円筒形の形状で構成される。しかしながら当業者は、本発明の実施形態は本発明の範囲から逸脱することなくあらゆる代替の形態および形状で構成できることを理解するであろう。この装置100は、その中に空気吸入アセンブリ104を含むハウジング102、サンプル分離区域106、および微粒子収集ゾーン108を備える。   FIG. 1 is a cutaway view of one embodiment of a particulate collection device 100 according to the present invention. In the illustrated embodiment, the device 100 is configured in a substantially cylindrical shape. However, those skilled in the art will appreciate that embodiments of the invention may be configured in any alternative form and shape without departing from the scope of the invention. The device 100 includes a housing 102 containing an air inhalation assembly 104 therein, a sample separation zone 106, and a particulate collection zone 108.

空気吸入アセンブリ104は、収集装置100内に空気流を吸引するようになされ、モータ110、第1および第2のファン112A、112B、および空気ダクト114を備える。第1のファン112Aは、収集装置100の第1の端部101に近接して配設され、ファン・モータ110に連結される。任意選択の第2のファン112Bは、装置100の長手方向軸に沿って第1のファン112Aの内側方向に配置され、一実施形態ではこの第2のファン112Bは第1のファン112Aより小さい。空気ダクト114は装置100の第2の端部103の開口部116のところで始まり、動作中ファン112A、112Bによって吸い込まれる空気用の入口通路をもたらすようにそれを通り少なくとも部分的に延びる。一実施形態では、このダクト114は、ハウジング102の中央部105を貫通して配設される。任意選択で、この空気吸入アセンブリ104はダクト114とファン112A、112Bの間に配置され、プレフィルタとして働くようになされたインパクタ(impactor)150をさらに備えることができる。すなわち、このインパクタ150は、大きな粒子をそれが装置100内に吸い込まれるとき1次流から外に濾過するための複数のチューブまたは流路152を含む。   The air intake assembly 104 is adapted to draw an air flow into the collection device 100 and includes a motor 110, first and second fans 112 A, 112 B, and an air duct 114. The first fan 112 </ b> A is disposed adjacent to the first end 101 of the collecting device 100 and is connected to the fan motor 110. An optional second fan 112B is disposed inwardly of the first fan 112A along the longitudinal axis of the device 100, and in one embodiment, the second fan 112B is smaller than the first fan 112A. The air duct 114 begins at the opening 116 at the second end 103 of the device 100 and extends at least partially therethrough to provide an inlet passage for air that is inhaled by the fans 112A, 112B during operation. In one embodiment, this duct 114 is disposed through the central portion 105 of the housing 102. Optionally, the air intake assembly 104 can further comprise an impactor 150 disposed between the duct 114 and the fans 112A, 112B and adapted to act as a prefilter. That is, the impactor 150 includes a plurality of tubes or channels 152 for filtering large particles out of the primary flow as it is drawn into the device 100.

サンプル分離区域106は、装置100の中央部105の外向き半径方向に(すなわち、図1に示す実施形態では、空気ダクト114の外向き半径方向に)配置されるサイクロン118の実質的に環状の配列および(図2および4に示す)渦遮断器120を備える。図3は、図1に示すサイクロン配列の上面図である。図3は8つのサイクロン118の配列を示すが、当業者はより多くのまたはより少ない数のサイクロンを有利に使用することも可能であることを理解するであろう。図1および3を同時に参照すると、配列中のそれぞれのサイクロン118は接線方向の入口124を介して空気ダクト114に結合される。この入口124は、入ってくる空気をダクト114からサンプル分離区域106に運搬するようになされている。それぞれのサイクロン118は、空中浮遊微粒子を1次空気流から分離するようになされている。サイクロン118の第1の端部107に近接して配置される渦探知器(vortex finder)154が、1次流用の第1の出口穴(ポート)122を形成するようにサイクロン118内に突き出す複数の短い流路を備える。すなわち、それぞれのサイクロン118の第1の端部107のところの第1の出口穴122は、1次流が分離区域106から排出され得るようにサイクロン118から出る1次流を平行にし、案内するようになされている。それぞれのサイクロン118の第2の端部109に近接して配置される第2の出口穴(ポート)126は、分離された微粒子の流れを渦遮断装置120へ運搬する。   The sample separation zone 106 is substantially annular in the cyclone 118 located radially outward of the central portion 105 of the device 100 (ie, in the radial direction of the air duct 114 in the embodiment shown in FIG. 1). An arrangement and a vortex breaker 120 (shown in FIGS. 2 and 4) are provided. FIG. 3 is a top view of the cyclone arrangement shown in FIG. Although FIG. 3 shows an array of eight cyclones 118, those skilled in the art will appreciate that a greater or lesser number of cyclones can be used to advantage. Referring to FIGS. 1 and 3 simultaneously, each cyclone 118 in the array is coupled to the air duct 114 via a tangential inlet 124. This inlet 124 is adapted to carry incoming air from the duct 114 to the sample separation zone 106. Each cyclone 118 is adapted to separate airborne particulates from the primary air stream. A plurality of vortex finders 154 disposed proximate to the first end 107 of the cyclone 118 project into the cyclone 118 to form a first outlet hole (port) 122 for primary flow. The short flow path is provided. That is, the first outlet holes 122 at the first end 107 of each cyclone 118 parallelize and guide the primary flow exiting the cyclone 118 so that the primary flow can be discharged from the separation zone 106. It is made like that. A second outlet hole (port) 126 located proximate to the second end 109 of each cyclone 118 carries the separated particulate stream to the vortex shelter 120.

図1、2、4を参照すると、この渦遮断装置120はサイクロン118の第2の端部109に近接して配置され、一実施形態では一連のチャンバ128を備える。1つのチャンバ128は、それぞれのサイクロン118の第2の端部109に隣接して配置され、サイクロン118から運ばれる微粒子流を比較的濃い、低速の流れに濃縮するようになされた内部容積部を有する。別法として、1つのチャンバ(図示せず)は形状が実質的に環状であってもよく、また浮遊粉塵の流れを全てのサイクロン118から受け取ることができるようにすることもできる。渦チャンバ128の壁138内の接線方向スロット136によって、浮遊粉塵の流れがチャンバ128から引き出され、そして捕捉区域108に向かうように導かれる。   With reference to FIGS. 1, 2, and 4, the vortex breaker 120 is disposed proximate the second end 109 of the cyclone 118 and in one embodiment comprises a series of chambers 128. One chamber 128 is positioned adjacent to the second end 109 of each cyclone 118 and has an internal volume adapted to concentrate the particulate stream carried from the cyclone 118 into a relatively dense, low velocity stream. Have. Alternatively, one chamber (not shown) can be substantially annular in shape and can receive a flow of suspended dust from all cyclones 118. A tangential slot 136 in the wall 138 of the vortex chamber 128 draws a flow of suspended dust from the chamber 128 and directs it toward the capture area 108.

この渦遮断装置120は、制御可能な空気/流体境界部130によって捕捉区域108から分離されている。この空気/流体境界部130は、渦チャンバ128の外側に隣接して配置され、一実施形態ではこの機構はその上に配設される高多孔質の疎水性膜134を有する液体プレート132を備える。この疎水性膜134は、空気または微粒子流(すなわちガス状の媒体)を収容するようになされた渦チャンバ128と、本明細書でさらに説明するように液体を収容するようになされた捕捉区域108との間の液体シールまたは境界を形成するようになされている。一実施形態では、この膜134は捕捉区域108の少なくとも1部分上に熱的に埋め込まれたナイロン網目を備える。このナイロン網目は任意選択で、その疎水特性を増加させるためにポリテトラフルオロエチレン(PTFE)またはそれと同等の物質を用いて処理される。   This vortex breaker 120 is separated from the capture zone 108 by a controllable air / fluid interface 130. The air / fluid interface 130 is disposed adjacent to the outside of the vortex chamber 128, and in one embodiment the mechanism comprises a liquid plate 132 having a highly porous hydrophobic membrane 134 disposed thereon. . The hydrophobic membrane 134 includes a vortex chamber 128 adapted to contain air or particulate flow (ie, a gaseous medium) and a capture zone 108 adapted to contain a liquid as further described herein. To form a liquid seal or boundary. In one embodiment, the membrane 134 comprises a nylon mesh that is thermally embedded on at least a portion of the capture zone 108. This nylon network is optionally treated with polytetrafluoroethylene (PTFE) or an equivalent material to increase its hydrophobic properties.

図1および5を参照すると、捕捉区域108は、その中に導かれ収束された浮遊粉塵または他の微粒子を運搬するための小容量の液体がその中に収容される少なくとも1つのマイクロ流体(microfluidic)またはナノ流体(nanofluidic)流路140を備える。一実施形態では、上記で説明したようなナイロン網目が少なくとも1つの流路140上に熱的に埋め込まれる。この捕捉区域108は、(その中に導かれ収束された微粒子を含む)液体流が収集され、または別法としてこの流れを別の分析または収集装置(図示せず)に運搬するための手段と連結することができる液体収集チャンバ142をさらに備えることができる。   Referring to FIGS. 1 and 5, the capture zone 108 has at least one microfluidic (microfluidic) in which a small volume of liquid for carrying suspended dust or other particulates directed and focused therein is contained. ) Or nanofluidic channel 140. In one embodiment, a nylon mesh as described above is thermally embedded on at least one flow path 140. The capture zone 108 is a means for collecting a liquid stream (including particulates guided and converged therein) or, alternatively, transporting the stream to another analysis or collection device (not shown). A liquid collection chamber 142 that can be coupled may further be provided.

上記で説明した空気/流体境界部130は、微粒子の液体内への誘導または収束を高めるために微粒子を静電的に取り扱うためのコロナ帯電区域500などの静電的誘導収束機構を捕捉区域108の少なくとも1つの流路140内に任意選択で含む。コロナ帯電区域500の1実施形態を図6に概略図で示す。このコロナ帯電区域500は、コロナ配列602および接地電極604を備える。コロナ配列602は、捕捉ゾーン108の少なくとも1つの流路140に近接して配置される複数のコロナ先端部(チップ)606を備える。電極604はこの配列からある距離離れて配置され、一実施形態では配列602から流路140を横切って配置される。それによって静電場608が配列602と電極604の間に発生する。この静電場608が液体流の中の微粒子を帯電させ、それらを流路140の中央に向かって駆動する。それによってこのコロナ帯電区域500は、微粒子をより迅速な、かつより効率的な運搬のために液体の中央内に押しやることによって、微粒子の液体内への操作性を高めるようになされている。コロナ帯電区域500によって発生する静電場は、実質的に均一に帯電された微粒子流も保証する。   The air / fluid interface 130 described above provides an electrostatic induction focusing mechanism such as a corona charging area 500 for electrostatic handling of particulates to enhance the guidance or convergence of the particulates into the liquid. Optionally included in at least one flow path 140. One embodiment of a corona charging zone 500 is shown schematically in FIG. The corona charging area 500 includes a corona array 602 and a ground electrode 604. Corona array 602 includes a plurality of corona tips (tips) 606 disposed proximate to at least one flow path 140 of capture zone 108. The electrode 604 is positioned some distance away from the array, and in one embodiment is positioned across the flow path 140 from the array 602. Thereby, an electrostatic field 608 is generated between the array 602 and the electrode 604. This electrostatic field 608 charges the particulates in the liquid stream and drives them towards the center of the flow path 140. Thereby, the corona charging zone 500 is adapted to enhance the operability of the microparticles into the liquid by forcing the microparticles into the center of the liquid for faster and more efficient transport. The electrostatic field generated by the corona charging zone 500 also ensures a substantially uniformly charged particulate flow.

図7は、コロナ帯電区域702を含む収集区域700の第2の実施形態の概略図である。この実施形態では、収集区域700は、コロナ配列704および電極706、テープ708などの移動微粒子収集材料(translating particle−collecting material)、液溜め710および微粒子除去装置712を含む。一実施形態では、この収集テープ708は第1の表面701および第2の表面703を有し、いくつかの(例えば、3つ以上の)軸受714の周りを閉ループで移動するようになされている。一実施形態では、この閉ループは三角形に似ている。コロナ配列704および電極706は、微粒子を流路740の開口部722を通り、収集テープ708の隣接する第1の表面701上に駆動する静電場716を発生させる。液体溜め710は下側の軸受または複数の軸受714に隣接して配置され、テープが液体溜め710を過ぎてまたは通り移動するときテープ708の第1の表面701上に液体の薄い層718を吸い上げるようになされている。この液体層718は、浮遊粉塵のテープ表面701上への収集を高める。微粒子除去装置712は、微粒子が堆積された後、ただしテープ708が液溜め710を過ぎて移動する前にテープ708から微粒子を取り除くように配置される。この収集装置712は、液体層内の液体および微粒子が収集チャンバ720に移送されるように、テープ708から液体層718を取り除くことができるスキージ(ゴム板)、ブレード、真空装置または任意の装置とすることができる。任意選択で、テープ708の第1の表面701は親水性になるように処理され、第2の表面703は疎水性になるように処理される。この収集テープ708の面積は、粒子のより高い濃縮を可能にするように非常に小さい。   FIG. 7 is a schematic diagram of a second embodiment of a collection area 700 that includes a corona charging area 702. In this embodiment, collection area 700 includes corona array 704 and electrodes 706, moving particulate-collecting material such as tape 708, sump 710, and particulate removal device 712. In one embodiment, the collection tape 708 has a first surface 701 and a second surface 703 that are adapted to move in a closed loop around several (eg, three or more) bearings 714. . In one embodiment, this closed loop resembles a triangle. The corona array 704 and the electrode 706 generate an electrostatic field 716 that drives the particulates through the opening 722 of the flow path 740 and onto the adjacent first surface 701 of the collection tape 708. A liquid reservoir 710 is positioned adjacent to the lower bearing or bearings 714 to wick a thin layer 718 of liquid onto the first surface 701 of the tape 708 as the tape moves past or through the liquid reservoir 710. It is made like that. This liquid layer 718 enhances the collection of suspended dust on the tape surface 701. The particulate removal device 712 is arranged to remove particulates from the tape 708 after the particulates are deposited but before the tape 708 moves past the sump 710. This collection device 712 includes a squeegee (rubber plate), blade, vacuum device or any device that can remove the liquid layer 718 from the tape 708 so that the liquid and particulates in the liquid layer are transferred to the collection chamber 720. can do. Optionally, the first surface 701 of the tape 708 is treated to be hydrophilic and the second surface 703 is treated to be hydrophobic. The area of this collection tape 708 is very small to allow higher concentration of particles.

図9は本発明による捕捉区域900の第3の実施形態の概略図である。この捕捉区域900は、流路902、疎水性膜904、静電収束電極906および電気泳動電極908を備える。この疎水性膜904は、前に本明細書で説明したものと大体において同様であるが、さらに導電性であるように作られ、渦遮断区域(図示せず)に隣接する流路902の一部分上に埋め込まれる。電気泳動電極908は、疎水性膜904から流路902を横切って配置される。静電収束電極906は流路902の外側に、電気泳動電極908が配置される側面に近接して配置される。差動電圧Vが、電気泳動ポンピング・セル(electrophoretic pumping cell)を流路902内に作り出すために、疎水性膜904と電気泳動電極908の間に流路902を横切って印加される。静電収束電極906によって作り出される静電効果が疎水性膜904を通り液体流内に入る微粒子の操作性を高める。ポンピング・セルによって作り出される電気泳動効果は液体流内の微粒子を帯電させ、それらをより迅速な、かつより効果的な運搬のために液体流の中央に向かって駆動する。静電効果と電気泳動効果の間に干渉がある場合、2つの競合する効果は、微粒子流中の効果的な静電的運搬を可能にし、かつ液体流中の微粒子の電気泳動的運搬も可能にする確立された最適周波数でサイクリック方式で動作させることができる。   FIG. 9 is a schematic view of a third embodiment of a capture zone 900 according to the present invention. The capture area 900 includes a flow path 902, a hydrophobic membrane 904, an electrostatic focusing electrode 906, and an electrophoresis electrode 908. This hydrophobic membrane 904 is generally similar to that previously described herein, but is made to be more conductive and a portion of the flow path 902 adjacent to the vortex shelter area (not shown). Embedded on top. The electrophoresis electrode 908 is disposed across the flow path 902 from the hydrophobic film 904. The electrostatic focusing electrode 906 is disposed outside the flow path 902 and close to the side surface on which the electrophoresis electrode 908 is disposed. A differential voltage V is applied across the channel 902 between the hydrophobic membrane 904 and the electrophoresis electrode 908 to create an electrophoretic pumping cell in the channel 902. The electrostatic effect created by the electrostatic focusing electrode 906 enhances the operability of the fine particles entering the liquid flow through the hydrophobic film 904. The electrophoretic effect created by the pumping cell charges the particulates in the liquid stream and drives them towards the center of the liquid stream for faster and more efficient transport. If there is an interference between electrostatic and electrophoretic effects, the two competing effects allow for effective electrostatic transport in the microparticle stream and also for electrophoretic transport of the microparticle in the liquid stream It can be operated in a cyclic manner at the established optimum frequency.

図8は、収集装置800がやはり静電集塵器区域802を含む本発明の別の実施形態を示す。一実施形態では、静電集塵器区域802は複数の集塵器プレート804および少なくとも1つのコロナ電極806を含み、両者共サイクロン810の入口801(すなわち、第1の端部)に近接して配置される。この静電集塵器区域802は、サイクロン810から逃れた小さな帯電(すなわち、少なくとも1つのコロナ電極806によってサイクロン810内で帯電された)微粒子を、捕捉区域808に通過させるのではなく、出て行く1次流とともに引き付けるようになされている。   FIG. 8 illustrates another embodiment of the present invention in which the collection device 800 also includes an electrostatic precipitator area 802. In one embodiment, electrostatic precipitator section 802 includes a plurality of precipitator plates 804 and at least one corona electrode 806, both proximate to inlet 801 (ie, the first end) of cyclone 810. Be placed. This electrostatic precipitator area 802 exits rather than passing small charged particles that escape the cyclone 810 (ie, charged in the cyclone 810 by at least one corona electrode 806) to the capture area 808. It is made to attract with the going primary stream.

図1に戻り参照すると、動作では吸入アセンブリ104が空気ダクト114を介して装置100内に空気を引き込むように起動される。空気はダクト114を通過し、空気流をサイクロン118に運搬する接線方向入口124に到達する。   Referring back to FIG. 1, in operation, the inhalation assembly 104 is activated to draw air into the device 100 via the air duct 114. Air passes through the duct 114 and reaches a tangential inlet 124 that carries the airflow to the cyclone 118.

サイクロン118は1次空気流から微粒子を分離する。流れ場がサイクロン118内で急速に回転させられると、遠心力が浮遊粉塵微粒子をサイクロン118の壁に向けて強制的に駆動し、そこで微粒子は壁表面に接触する摩擦によって摩擦帯電され得る。流れがサイクロン118を通り第2の端部109に向かって螺旋を描き続けると、さらなる微粒子が流れから分離される。浮遊粉塵微粒子の流れは第2の端部109を通りサイクロン118を出て、渦遮断装置120のチャンバ128に入り、そこでより濃度の高い、低速の流れに濃縮される。   Cyclone 118 separates particulates from the primary air stream. As the flow field is rapidly rotated within the cyclone 118, centrifugal force forces the suspended dust particles to drive toward the walls of the cyclone 118 where they can be triboelectrically charged by friction contacting the wall surface. As the flow continues to spiral through the cyclone 118 toward the second end 109, additional particulates are separated from the flow. The suspended dust particulate stream exits the cyclone 118 through the second end 109 and enters the chamber 128 of the vortex breaker 120 where it is concentrated to a more concentrated, slower stream.

1次流は方向を反転させ、サイクロン118の中央部を通り流れ戻り、そこでサイクロン118の第1の端部107から外へ通過し、ファン112A、112Bを通過して運ばれ、ハウジング102の第1の端部101の排気穴(ポート)144を通り収集装置100を出る。図8に示すもののような集塵器区域が組み込まれている場合は、サイクロン118によって1次流量から分離されなかった小さな帯電微粒子は、1次流が排気穴144への途中で集塵器プレートを通過するとき集塵器プレートに引き付けられるであろう。浮遊粉塵および1次流を分離するために(例えば、単一の大きなサイクロンではなく)小さなサイクロン118の配列を使用することは、低圧力降下で改善された分離効率を可能にし、それによって、より少ない電力を消費するより静粛なよりコンパクトな装置100を提供する。例えば、一実施形態では、装置100全体はわずか直径で152.4mm(6インチ)である。   The primary flow reverses direction and flows back through the center of the cyclone 118 where it passes out of the first end 107 of the cyclone 118 and is carried through the fans 112A, 112B, and the first of the housing 102 1 exits the collection device 100 through an exhaust hole (port) 144 at one end 101. When a dust collector area such as that shown in FIG. 8 is incorporated, small charged particulates that have not been separated from the primary flow rate by the cyclone 118 will be collected by the dust collector plate in the middle of the primary flow to the exhaust hole 144. Will be attracted to the dust collector plate as it passes through. Using an array of small cyclones 118 (eg, rather than a single large cyclone) to separate airborne dust and primary flow allows for improved separation efficiency at low pressure drops, and thus more A quieter and more compact device 100 that consumes less power is provided. For example, in one embodiment, the entire device 100 is only 6 inches in diameter.

濃化された浮遊粉塵の流れは渦遮断装置チャンバ128の壁138の接線方向スロット136を通り引き寄せられる。微粒子がチャンバ128から外側に向かって流れるとき、微粒子は疎水性網目膜134によって形成される毛細管の配列中に静電的に導かれ収束される。微粒子は網目134の毛細管を通り収集区域108の液体中に引き寄せられ、そこでマイクロ流体流路140を通る連続液体流が捕捉された微粒子を収集チャンバ142内に運搬する。別法として捕捉区域108を、収集装置100から出る液体を例えば、別の収集容器または分析装置内に運搬するようになされた穴またはライン(図示せず)に接続することができる。   The concentrated airborne dust stream is drawn through a tangential slot 136 in the wall 138 of the vortex breaker chamber 128. As the microparticles flow outward from the chamber 128, the microparticles are electrostatically guided and converged into the capillary array formed by the hydrophobic network 134. Particulates are drawn through the capillaries of the mesh 134 into the liquid in the collection area 108 where a continuous liquid flow through the microfluidic channel 140 carries the captured particulates into the collection chamber 142. Alternatively, the capture zone 108 can be connected to a hole or line (not shown) adapted to transport liquid exiting the collection device 100, for example, into another collection container or analysis device.

微粒子の流れが空気/流体インターフェイス(すなわち、疎水性膜134)に到着すると、液体の流れ速度がゼロに近づく境界層内に微粒子が滞留する。液体中の微粒子運搬は、コロナ電極(図6の604)を収集チャンバ142に隣接して、ただし収集液体から絶縁して配置することによって高められる。このようにすると、微粒子が捕捉区域108のマイクロ流体流路140内の収集液体に入った後も静電場608が微粒子に作用し続け、それが、微粒子が迅速に運び去られることができるように流路140の中央部分のより高い速度の流れ内に微粒子を押しやる。電極604のこの配置は、浮遊粉塵微粒子を引き付けるために流路140内の液体を高電圧に付勢する必要性も軽減させる。液体中の微粒子運搬を高めるための他の手段には、界面動電的ポンピング、パルス・ポンピング、超音波技術およびインクレメンタル・ポンピングが含まれる、これらに限定されるものではない。   As the particulate flow arrives at the air / fluid interface (ie, the hydrophobic membrane 134), the particulates remain in the boundary layer where the liquid flow rate approaches zero. Particle transport in the liquid is enhanced by placing a corona electrode (604 in FIG. 6) adjacent to the collection chamber 142 but insulated from the collection liquid. In this way, the electrostatic field 608 continues to act on the microparticles after they have entered the collection liquid in the microfluidic channel 140 in the capture area 108 so that the microparticles can be carried away quickly. The fine particles are forced into the higher velocity flow in the central portion of the flow path 140. This arrangement of the electrode 604 also reduces the need to bias the liquid in the flow path 140 to a high voltage to attract the suspended dust particles. Other means for enhancing particulate transport in the liquid include, but are not limited to, electrokinetic pumping, pulse pumping, ultrasonic technology and incremental pumping.

動作の過程にわたり、疎水性網目膜134は、大きな粒子、埃または細片によって目詰まりする可能性がある。そのような場合、流路140内の水を網目膜134の保持圧力を超えるレベルに加圧することができる。結果として、膜134によって形成された境界が破られ、水が網目134から外に流れ出し、埃および細片を流れと一緒に運び去るであろう。水圧は次いで下げられ、網目膜134が液体シールを再形成することができる。したがって、疎水性膜134は、収集装置100を分解することなく容易に清掃することができる。   During the course of operation, the hydrophobic mesh membrane 134 can become clogged with large particles, dust or debris. In such a case, the water in the flow path 140 can be pressurized to a level that exceeds the holding pressure of the mesh membrane 134. As a result, the boundary formed by the membrane 134 will be broken and water will flow out of the mesh 134 and carry dust and debris along with the flow. The water pressure is then lowered and the mesh membrane 134 can recreate the liquid seal. Thus, the hydrophobic membrane 134 can be easily cleaned without disassembling the collection device 100.

本発明による収集装置はここまでは実質的に円筒状の形態を有する装置として説明してきたが、収集装置は本発明の範囲から逸脱することなく代替の形状または形態で構成できることを当業者は理解するであろう。例えば、図10A〜10Bは、実質的に箱形状のハウジング1002を有する収集装置1000の実施形態を示す。   Although the collection device according to the present invention has been described so far as a device having a substantially cylindrical configuration, those skilled in the art will appreciate that the collection device can be configured in alternative shapes or configurations without departing from the scope of the present invention. Will do. For example, FIGS. 10A-10B illustrate an embodiment of a collection device 1000 having a substantially box-shaped housing 1002.

この収集装置1000は、空気サンプルの吸入用の空気入口側面1004、および入口側面1004と対向する分離された1次流れ空気の排除用の出口側面1006を有する箱として構成される。入口および出口側面1004、1006は空気の吸入および排除用の複数の開口部1010を有する。さらに、少なくとも1つの捕捉液体出口1008が液体およびその中に捕捉された微粒子を収集または分析装置(図示せず)に運搬するためにハウジング1002に接続することができる。   The collection device 1000 is configured as a box having an air inlet side 1004 for inhalation of an air sample and an outlet side 1006 for the removal of separated primary flow air opposite the inlet side 1004. The inlet and outlet sides 1004, 1006 have a plurality of openings 1010 for inhaling and excluding air. Further, at least one capture liquid outlet 1008 can be connected to the housing 1002 for transporting the liquid and the particulates trapped therein to a collection or analysis device (not shown).

図10Bに示すように収集装置1000は、空気吸入区域1018、分離区域1012、渦遮断区域1014および捕捉区域1016を備える。空気吸入区域は、ハウジング1002の入口側面1004に形成される開口部1010に接続される複数の流路1020を備える。それぞれの流路1020は、空気サンプルを分離区域1012に運搬するために分離区域1012に接続される接線方向の入口1022を有する。   As shown in FIG. 10B, the collection device 1000 includes an air suction area 1018, a separation area 1012, a vortex shelter area 1014, and a capture area 1016. The air suction area includes a plurality of flow paths 1020 connected to openings 1010 formed in the inlet side surface 1004 of the housing 1002. Each flow path 1020 has a tangential inlet 1022 connected to the separation zone 1012 for conveying an air sample to the separation zone 1012.

前の実施形態のように、この分離区域1012は、空気サンプルを受けサンプル内の空中浮遊微粒子を1次流から分離するための入口1022に接続される少なくとも1つのサイクロン1024を備える。この少なくとも1つのサイクロンは、第1の出口穴1040を通り清浄な1次流を吐き出し、第2の出口穴1026を通り分離された微粒子を吐き出す。   As in the previous embodiment, the separation zone 1012 comprises at least one cyclone 1024 connected to an inlet 1022 for receiving an air sample and separating airborne particulates in the sample from the primary stream. The at least one cyclone discharges a clean primary flow through the first outlet hole 1040 and discharges the separated fine particles through the second outlet hole 1026.

この第2の出口穴1026が分離された微粒子を渦遮断装置区域1014のチャンバ1028に運搬し、そこで微粒子流は捕捉区域1016を通過するために濃縮される。   This second outlet hole 1026 conveys the separated particulates to the chamber 1028 of the vortex breaker section 1014 where the particulate stream is concentrated for passage through the capture section 1016.

捕捉区域1016は渦遮断装置区域1014に接続される。濃縮された微粒子流は、渦チャンバ1028の出口穴1030を通過し捕捉区域流路1032に到達する。この流路1032は、この微粒子を収集または分析装置に(すなわち、図10Aに示す捕捉液体出口1008を介して)運搬するための液体を収容する。本明細書で論じた疎水性網目および/またはコロナ付勢アセンブリなどの静電収束機構を流路1032内の微粒子操作性を高めるために使用することができる。   The capture zone 1016 is connected to the vortex breaker zone 1014. The concentrated particulate stream passes through the exit hole 1030 of the vortex chamber 1028 and reaches the capture zone channel 1032. The flow path 1032 contains a liquid for transporting the particulate to a collection or analysis device (ie, via the capture liquid outlet 1008 shown in FIG. 10A). An electrostatic focusing mechanism, such as the hydrophobic mesh and / or corona biasing assembly discussed herein, can be used to enhance the fine particle operability in the flow path 1032.

本発明による第4の実施形態を図11に示す。この収集装置1100は、図8に示す装置800に大体において似ているが、静電析出区域の代わりにこの装置1100は凝縮区域1102を含む。一実施形態ではこの凝縮区域1102は、サイクロン1106から出て行く1次流とともに逃れた小さな空中浮遊微粒子を冷却し凝縮するようになされた排気容積部1104備える。この凝縮区域1102は、分析または抽出装置(図示せず)に、例えば、凝縮した微粒子を装置1100から外に運搬する穴または接続部によって接続するようになされることができる。任意選択で、装置1100は、または本明細書で説明するどんな代替の実施形態も、捕捉区域1110内に収集され凝縮された微粒子を分析するための装置(図示せず)を保持するために、捕捉区域1110に隣接して配置される検出器区域1108を含むことができる。この分析装置は、装置1100と一体で形成することができることができ、あるいはこの検出器区域1108は多数の別の互換性のある分析装置と接続するように製造することもできる。   FIG. 11 shows a fourth embodiment according to the present invention. The collection device 1100 is generally similar to the device 800 shown in FIG. 8, but instead of an electrostatic deposition zone, the device 1100 includes a condensation zone 1102. In one embodiment, the condensing section 1102 includes an exhaust volume 1104 adapted to cool and condense small airborne particulates that escaped with the primary flow exiting the cyclone 1106. This condensation zone 1102 can be adapted to connect to an analysis or extraction device (not shown), for example by a hole or connection that carries condensed particulates out of the device 1100. Optionally, apparatus 1100, or any alternative embodiment described herein, retains an apparatus (not shown) for analyzing collected and condensed particulates in capture zone 1110. A detector area 1108 disposed adjacent to the capture area 1110 can be included. The analyzer can be formed integrally with the device 1100, or the detector area 1108 can be manufactured to interface with a number of other compatible analyzers.

図14は本発明による、浮遊粉塵微粒子を液体中に堆積させるための微粒子収集装置1400の第5の実施形態を示す概略線図である。この微粒子収集システム1400は、例えば空中浮遊微粒子を液体媒体中に収集し濃縮するための前に開示した機構(例えば、サンプル分離および微粒子捕捉ゾーン)の代わりに実施することができる。しかしながら微粒子収集システム1400は、収集装置の別の(例えば、最初の分離器前面端部なしの装置などの)形態でも同様に実施することができる。   FIG. 14 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of a particulate collection device 1400 for depositing suspended dust particulates in a liquid according to the present invention. This particulate collection system 1400 can be implemented, for example, instead of the previously disclosed mechanism (eg, sample separation and particulate capture zone) for collecting and concentrating airborne particulates in a liquid medium. However, the particulate collection system 1400 can be similarly implemented with other forms of collection devices (eg, devices without an initial separator front end).

微粒子収集システム1400は、浮遊粉塵の流れを収容する空気ダクト1404内に同軸に配設される中空のチューブ1402を備える。この中空のチューブ1402は、第1の端部1406および対向する第2の端部1408の両方のところで開口している。一実施形態では、この中空チューブ1402は、焼結金属、焼結ガラスおよび焼結高分子のうちの少なくとも1つから構成される。   The particulate collection system 1400 includes a hollow tube 1402 that is coaxially disposed within an air duct 1404 that accommodates a flow of suspended dust. The hollow tube 1402 is open at both the first end 1406 and the opposing second end 1408. In one embodiment, the hollow tube 1402 is composed of at least one of sintered metal, sintered glass, and sintered polymer.

動作の一実施形態では、液体は中空チューブ1402の第1の端部1406の近くで(例えば、図示しない液溜めまたは他の液体源に接続される少なくとも1つの入口1412を介して)受けられ、中空チューブ1402の内部容積部を通り中空チューブ1402の開口する第2の端部1408に向かってポンプ輸送される。液体が中空チューブ1402の開口する第2の端部1408に接近すると、液体は中空チューブ1402を出て中空チューブ1402の第2の端部1408上に、かつ中空チューブ1402の外側表面に沿ってこぼれる。この結果、中空チューブ1402の外側表面のところで蒸発が起こるにつれて、さらなる液体が自動的に中空チューブ1402の表面に供給される。空気ダクト1404内の、入ってくる空気サンプルからの空中浮遊微粒子は、この中空チューブ1402の外側表面上の液体中に堆積する。この堆積した微粒子を含む液体は、(例えば、中空チューブ1402の外側表面の近くに配置される出口1414を介して)中空チューブ1402の外側表面に沿って微粒子収集または分析装置に流れる。   In one embodiment of operation, liquid is received near the first end 1406 of the hollow tube 1402 (eg, via at least one inlet 1412 connected to a reservoir or other liquid source not shown); Pumped through the internal volume of the hollow tube 1402 toward the open second end 1408 of the hollow tube 1402. As the liquid approaches the open second end 1408 of the hollow tube 1402, the liquid exits the hollow tube 1402 and spills over the second end 1408 of the hollow tube 1402 and along the outer surface of the hollow tube 1402. . As a result, additional liquid is automatically supplied to the surface of the hollow tube 1402 as evaporation occurs at the outer surface of the hollow tube 1402. Airborne particulates from the incoming air sample in the air duct 1404 accumulate in the liquid on the outer surface of the hollow tube 1402. The liquid containing the deposited particulate flows along the outer surface of the hollow tube 1402 to the particulate collection or analysis device (eg, via an outlet 1414 disposed near the outer surface of the hollow tube 1402).

動作の別の実施形態では、空気ダクト1404内の、入ってくる空気サンプルからの空中浮遊微粒子は、中空チューブ1402の乾いた外側表面上に堆積する。この堆積した微粒子は次いで、上記で説明したように液体を中空チューブ1402を通りポンプ輸送することによって、中空チューブ1402の外側表面から「すすぎ落とされる」。   In another embodiment of operation, airborne particulates from the incoming air sample in the air duct 1404 are deposited on the dry outer surface of the hollow tube 1402. This deposited particulate is then “rinsed” from the outer surface of the hollow tube 1402 by pumping liquid through the hollow tube 1402 as described above.

微粒子収集システム1400の別の実施形態は、中空チューブの表面のところに第1の電極1418を、かつ微粒子流を含む、入ってくる空気サンプルを受ける領域に近接して第2の電極の少なくとも1つの配列1420(すなわち、コロナ・チップ)を備える帯電区域を設けることによって高めることができる。一実施形態では、この第1の電極1418は、(例えば、中空チューブ1402の外側表面が接地電極として機能するように)中空チューブ1402の外側表面に配設される(例えば、錫、チタン等などのスパッタ金属用に蒸着された)導電性材料の薄い(例えば、約0.0127〜0.0508mm(0.0005〜0.002インチ)厚さの)層を備える。別の実施形態では、中空チューブ1402を構成する材料は、中空チューブ1402自体が(すなわち、被覆なしで)第1の電極1418として機能するように、焼結金属(例えば、ステンレス鋼、チタン等)または焼結高分子と焼結金属の混合物(例えば、導電性プラスチック)などの導電性または半導電性材料とすることができる。一実施形態では、コロナ・チップの配列1420は、例えば、空気ダクト1404の内側周辺の周りに半径方向に配設される。   Another embodiment of the particulate collection system 1400 includes a first electrode 1418 at the surface of the hollow tube and at least one of the second electrodes proximate to an area that receives an incoming air sample that includes a particulate stream. This can be enhanced by providing a charged area with two arrays 1420 (ie, corona tips). In one embodiment, the first electrode 1418 is disposed on the outer surface of the hollow tube 1402 (eg, such as tin, titanium, etc., such that the outer surface of the hollow tube 1402 functions as a ground electrode). A thin (e.g., 0.0005-0.002 inch thick) layer of conductive material (deposited for a sputtered metal). In another embodiment, the material comprising the hollow tube 1402 is a sintered metal (eg, stainless steel, titanium, etc.) such that the hollow tube 1402 itself functions as the first electrode 1418 (ie, without a coating). Alternatively, a conductive or semiconductive material such as a mixture of a sintered polymer and a sintered metal (for example, conductive plastic) can be used. In one embodiment, the corona tip array 1420 is disposed radially around the inner periphery of the air duct 1404, for example.

コロナ・チップの配列1420は、第1の電極1418と協働してその間に静電場を発生させる。コロナ・チップの配列1420がコロナ放電を作り出すのに十分な電圧に付勢されるとき、この静電場を通過する微粒子は、電界帯電に起因して(すなわち、Pauthenierの式に応じて)電荷を取得する。その結果、帯電した微粒子の軌跡は、それぞれの微粒子が中空チューブ1402の外側表面上の液体中に堆積する(例えば、微粒子は第1の電極1418に向かって屈折される)高い蓋然性を有するように影響される。一実施形態では、入ってくる微粒子を帯電させることによって、約2μの寸法の微粒子に対して約99パーセントまたはそれ以上の収集効率を達成する。ここで収集効率は、第1の電極上1418で収集される微粒子の数を入ってくる(例えば、空気ダクト1404の入口のところで測定される)微粒子の全数で割って定義される。別の実施形態では、中空チューブ1402の実質的に全長に沿って微粒子の屈折を高めるために、コロナ・チップの追加の配列を空気ダクト1404の長さに沿って、中空チューブ1402の長さにさらに沿った近い点に(例えば、中空チューブ1402の第1の端部1406により接近して)実装することができる。   Corona tip array 1420 cooperates with first electrode 1418 to generate an electrostatic field therebetween. When the array of corona chips 1420 is energized to a voltage sufficient to create a corona discharge, the particulate passing through this electrostatic field will charge due to electric field charging (ie, according to Pauthenier's equation). get. As a result, the trajectory of the charged particulates has a high probability that each particulate is deposited in the liquid on the outer surface of the hollow tube 1402 (eg, the particulate is refracted toward the first electrode 1418). Affected. In one embodiment, charging efficiency of about 99 percent or more for microparticles of about 2μ size is achieved by charging the incoming microparticles. Here, collection efficiency is defined as the number of particulates collected on first electrode 1418 divided by the total number of particulates entering (eg, measured at the inlet of air duct 1404). In another embodiment, an additional array of corona tips is provided along the length of the air duct 1404 to the length of the hollow tube 1402 to increase the refraction of the particulates along substantially the entire length of the hollow tube 1402. Further, it can be mounted at a near point (eg, closer to the first end 1406 of the hollow tube 1402).

したがって、微粒子収集システム1400は、空中浮遊微粒子のより効率的な収集を達成するために、帯電機構(例えば、第1の電極1418と関連して動作するコロナ・チップの配列1420)を収集機構(例えば、中空チューブ1402)と組み合わせる。それによって微粒子は(例えば、微粒子を第1の段階で帯電し、その微粒子を第2の段階で収集表面上に堆積させる標準的な方法とは対照的に)単一段階プロセスで帯電され収集される。単一段階帯電および収集機構の採用は、中空チューブ1402の外側表面上に捕捉される空中浮遊微粒子の量を実質的に増加させ、その結果既存の収集装置によって現行で達成されるものよりもより良いサンプル濃縮を分析用に提供する。   Thus, the particulate collection system 1400 may incorporate a charging mechanism (eg, an array of corona chips 1420 that operate in conjunction with the first electrode 1418) to achieve a more efficient collection of airborne particulates. For example, it is combined with a hollow tube 1402). Thereby, the particulates are charged and collected in a single stage process (eg, as opposed to the standard method of charging particulates in a first stage and depositing the particulates on a collection surface in a second stage). The The adoption of a single stage charging and collection mechanism substantially increases the amount of airborne particulate trapped on the outer surface of the hollow tube 1402 and thus more than is currently achieved by existing collection devices. Provide good sample concentration for analysis.

図12は本発明による、浮遊粉塵を液体中に堆積させる微粒子収集システム1200の第6の実施形態を示す概略線図である。微粒子収集システム1400と同様に、この微粒子収集システム1200は、例えば、空中浮遊微粒子を液体媒体中に収集し濃縮するための前に開示した機構(例えば、サンプル分離および微粒子捕捉ゾーン)の代わりに実施することができる。   FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a sixth embodiment of a particulate collection system 1200 for depositing suspended dust in a liquid according to the present invention. Similar to particulate collection system 1400, this particulate collection system 1200 may be implemented, for example, instead of the previously disclosed mechanism (eg, sample separation and particulate capture zone) for collecting and concentrating airborne particulates in a liquid medium. can do.

微粒子収集システム1200は、微粒子収集システム1400に大体において似ており、微粒子収集装置の空気ダクト1204内に同軸に配設される中空チューブ1202を備える。この中空チューブ1202は、第1の端部1206のところで開き、対向する第2の端部1208のところで閉じている。中空チューブ1202は液体をその表面上に吸い上げることができる多孔質の材料から構成される。その目的のために、この中空チューブ1202は複数の孔1210を備える。例えば、一実施形態では、この中空チューブ1202は焼結ガラスまたは焼結高分子のうちの少なくとも1つから構成される。   The particulate collection system 1200 is generally similar to the particulate collection system 1400 and includes a hollow tube 1202 disposed coaxially within the air duct 1204 of the particulate collection device. The hollow tube 1202 opens at a first end 1206 and closes at an opposing second end 1208. The hollow tube 1202 is constructed of a porous material that can draw liquid onto its surface. For that purpose, the hollow tube 1202 includes a plurality of holes 1210. For example, in one embodiment, the hollow tube 1202 is comprised of at least one of sintered glass or sintered polymer.

動作の一実施形態では、液体は(例えば、図示しない液溜めまたは他の液体源に接続された少なくとも1つの入口1212を介して)中空チューブ1202の開口する第1の端部1206の近くで受けられ、中空チューブ1202の内部容積部を通り中空チューブ1202の閉じた第2の端部1208に向かってポンプ輸送される。液体が中空チューブ1202を通りポンプ輸送されるとき、液体は毛細管作用によって中空チューブ1202の孔1210を貫通して、中空チューブ1202の外側表面上に引き寄せられる。この結果、中空チューブ1202の外側表面のところで蒸発が起こるにつれて、さらなる液体が自動的に中空チューブ1202の表面に供給される。空気ダクト1204内の、入ってくる空気サンプルからの空中浮遊微粒子は、この中空チューブ1202の外側表面上の液体中に堆積する。この堆積した微粒子を含む液体は、中空チューブ1202の外側表面に沿って(例えば、中空チューブ1202の外側表面の近くに配置される出口1214を介して)微粒子収集または分析装置に流れる。   In one embodiment of operation, liquid is received near the open first end 1206 of the hollow tube 1202 (eg, via at least one inlet 1212 connected to a reservoir or other liquid source not shown). And pumped through the internal volume of the hollow tube 1202 toward the closed second end 1208 of the hollow tube 1202. As liquid is pumped through the hollow tube 1202, the liquid is drawn by capillary action through the hole 1210 of the hollow tube 1202 and onto the outer surface of the hollow tube 1202. As a result, additional liquid is automatically supplied to the surface of the hollow tube 1202 as evaporation occurs at the outer surface of the hollow tube 1202. Airborne particulates from the incoming air sample in the air duct 1204 accumulate in the liquid on the outer surface of the hollow tube 1202. The liquid containing the deposited particulate flows along the outer surface of the hollow tube 1202 (eg, via an outlet 1214 located near the outer surface of the hollow tube 1202) to the particulate collection or analysis device.

動作の別の実施形態では、空気ダクト1204内の、入ってくる空気サンプルからの空中浮遊微粒子は、中空チューブ1202の乾いた外側表面上に堆積する。次いでこの堆積した微粒子は、上記で説明したように液体を中空チューブ1202を通り孔1210を貫通して外へポンプ輸送することによって、中空チューブ1202の外側表面から出口1214に「すすぎ落とされる」。   In another embodiment of operation, airborne particulates from the incoming air sample in the air duct 1204 are deposited on the dry outer surface of the hollow tube 1202. The deposited particulate is then “rinsed” from the outer surface of the hollow tube 1202 to the outlet 1214 by pumping liquid through the hollow tube 1202 and through the hole 1210 as described above.

微粒子収集システム1400と同様に、微粒子収集システム1200の別の実施形態は、入ってくる微粒子を中空チューブ1202の外側表面上の液体中に屈折させる静電場を発生させることによって高めることができる。一実施形態では、この静電場は微粒子流を含む、入ってくる空気サンプルを受ける領域に近接してコロナ・チップの少なくとも1つの配列1220を設けることによって発生する。このコロナ・チップの配列1220は、図14を参照して上記で説明したように、中空チューブ1202の外側表面上に蒸着された第1の電極1218とともに、入ってくる微粒子中空チューブ1202の外側表面上の液体中に屈折させるように働く。一実施形態では、コロナ・チップの配列1220は、例えば、空気ダクト1204の内側周辺の周りに半径方向に配設される。別の実施形態では、中空チューブ1202の実質的に全長に沿って微粒子の屈折を高めるために、コロナ・チップの追加の配列を中空チューブ1202の長さにさらに沿った近い点に(例えば、中空チューブ1202の第1の端部1206により接近して)実装することができる。別の実施形態では、中空チューブ1202を構成する多孔質材料は、中空チューブ1202自体が(すなわち、被覆なしで)第1の電極1218として機能するように、焼結金属(例えば、ステンレス鋼、チタン等)または焼結高分子と焼結金属の混合物(例えば、導電性プラスチック)などの導電性または半導電性材料とすることができる。   Similar to particulate collection system 1400, another embodiment of particulate collection system 1200 can be enhanced by generating an electrostatic field that refracts incoming particulate into the liquid on the outer surface of hollow tube 1202. In one embodiment, this electrostatic field is generated by providing at least one array 1220 of corona tips proximate to an area that receives an incoming air sample containing a particulate stream. This corona tip array 1220 is formed on the outer surface of the incoming particulate hollow tube 1202 with the first electrode 1218 deposited on the outer surface of the hollow tube 1202, as described above with reference to FIG. Works to refract into the liquid above. In one embodiment, the array of corona tips 1220 is disposed radially around the inner periphery of the air duct 1204, for example. In another embodiment, an additional array of corona tips is placed at a closer point further along the length of the hollow tube 1202 (eg, hollow to enhance refraction of the particulate along substantially the entire length of the hollow tube 1202. (Closer to the first end 1206 of the tube 1202). In another embodiment, the porous material comprising the hollow tube 1202 may be a sintered metal (eg, stainless steel, titanium, etc.) such that the hollow tube 1202 itself functions as the first electrode 1218 (ie, without a coating). Or a conductive or semiconductive material such as a mixture of sintered polymer and sintered metal (eg, conductive plastic).

別の実施形態では、中空チューブ1202は、中空チューブ1202の孔1210を貫通する液体の流れを高めるため界面動電的ポンプをさらに備える。この界面動電的ポンプは、第3の電極が第1の電極から絶縁体(例えば、中空チューブ1202それ自体、この実施形態ではそれは例えば、焼結ガラスまたは焼結高分子で形成され、その上に第1の電極1218が被覆として蒸着される)によって間隔が開けるように、中空チューブ1202内に同軸に配設される。この第3の電極1216および第1の電極1218は異なる電位であり、第3の電極1216と第1の電極1218の間の電場が付勢されるとき、界面動電的に誘起された圧力が液体メニスカスを中空チューブ1202の孔1210のところで外側に向かって屈折させる。   In another embodiment, the hollow tube 1202 further comprises an electrokinetic pump to enhance the flow of liquid through the hole 1210 of the hollow tube 1202. In this electrokinetic pump, the third electrode is formed of an insulator from the first electrode (eg, the hollow tube 1202 itself, in this embodiment it is made of, for example, sintered glass or sintered polymer, The first electrode 1218 is deposited as a coating on the hollow tube 1202 so as to be spaced apart. The third electrode 1216 and the first electrode 1218 are at different potentials, and when the electric field between the third electrode 1216 and the first electrode 1218 is energized, the electrokinetically induced pressure is The liquid meniscus is refracted outward at the hole 1210 of the hollow tube 1202.

図13Aおよび13Bは、中空チューブ1202の典型的な孔1210を示す概略線図である。具体的には、図13Aは界面動電的ポンプ輸送の効果のない孔1210を示し、一方図13Bは、同じ孔1210に加えられる上記で説明した界面動電的ポンプ輸送の効果を示す。図示のように、界面動電的ポンプ輸送の効果は、中空チューブ1202の外側表面が少なくとも液体の薄い層で実質的に被覆されるように、液体のメニスカス1300Bを孔1210を貫通して外側に向かって押しやる。いくつかの実施形態ではこれは、界面動電的ポンプ輸送が適用されない(例えば、メニスカス1300Aを参照)実施形態と比較して、入ってくる空気サンプルから微粒子を収集する微粒子収集システム1200の能力を高めることができる。   13A and 13B are schematic diagrams illustrating a typical hole 1210 of the hollow tube 1202. Specifically, FIG. 13A shows holes 1210 without electrokinetic pumping effects, while FIG. 13B shows the electrokinetic pumping effects described above applied to the same holes 1210. As shown, the effect of electrokinetic pumping is to allow liquid meniscus 1300B to pass through hole 1210 and outward so that the outer surface of hollow tube 1202 is substantially covered with at least a thin layer of liquid. Push towards you. In some embodiments, this is the ability of the particulate collection system 1200 to collect particulates from an incoming air sample compared to embodiments where electrokinetic pumping is not applied (see, eg, meniscus 1300A). Can be increased.

界面動電的ポンプの位置が微粒子収集表面(例えば、中空チューブ1202の外側表面)に近いことは、いくつかの利点をもたらす。例えば、そのような配置は多数ユニット構成での液体の分布を容易にする。さらに、この界面動電的ポンプは通常は占有されないままであろう空間を使用し、したがって、高められた微粒子収集能力を達成するための追加の体積を全く必要としない。その上界面動電的ポンプを含む微粒子収集システム1200の構成は、実質的に向きに無関係であり、微粒子を収集するために最小容積の液体しか必要としない。   The proximity of the electrokinetic pump to the particulate collection surface (eg, the outer surface of the hollow tube 1202) provides several advantages. For example, such an arrangement facilitates liquid distribution in a multi-unit configuration. Furthermore, this electrokinetic pump uses space that would normally remain unoccupied, and therefore does not require any additional volume to achieve enhanced particulate collection capacity. Moreover, the configuration of the particulate collection system 1200 including the electrokinetic pump is substantially independent of orientation and requires only a minimal volume of liquid to collect particulates.

図15は本発明による、浮遊粉塵を液体中に堆積させるための微粒子収集システム1500の第7の実施形態を示す等角投影図である。微粒子収集システム1200および1400と同様に、微粒子収集システム1500は、例えば、空中浮遊微粒子を液体媒体中に収集し濃縮するための前に開示した機構(例えば、サンプル分離および微粒子捕捉ゾーン)の代わりに実施することができる。   FIG. 15 is an isometric view illustrating a seventh embodiment of a particulate collection system 1500 for depositing suspended dust in a liquid according to the present invention. Similar to particulate collection systems 1200 and 1400, particulate collection system 1500 is an alternative to previously disclosed mechanisms (eg, sample separation and particulate capture zones) for collecting and concentrating airborne particulates in a liquid medium, for example. Can be implemented.

この微粒子収集システム1500は、いろいろな意味で微粒子収集システム1200および1400に似ており、微粒子収集装置の空気ダクト内に同軸に配設されるようになされた中空チューブ1502を備える。この中空チューブ1502は第1の端部1506および対向する第2の端部1508の両方のところで開口している。   The particulate collection system 1500 is similar in many ways to particulate collection systems 1200 and 1400 and includes a hollow tube 1502 adapted to be coaxially disposed within the air duct of the particulate collection device. The hollow tube 1502 is open at both the first end 1506 and the opposing second end 1508.

さらに、この微粒子収集システム1500は、中空チューブ1502の第2の端部1508のところに配置される回転可能ディスク1504を備える。この回転可能ディスク1504は、回転可能ディスク1504の回転軸が中空チューブ1502の長手方向軸と実質的に同軸に向くように配置され、したがって、この回転可能ディスク1504は、中空チューブ1502の長手方向軸の周りを回転することができる。   The particulate collection system 1500 further includes a rotatable disk 1504 that is disposed at the second end 1508 of the hollow tube 1502. The rotatable disk 1504 is positioned such that the axis of rotation of the rotatable disk 1504 is substantially coaxial with the longitudinal axis of the hollow tube 1502, and thus the rotatable disk 1504 is disposed on the longitudinal axis of the hollow tube 1502. Can rotate around.

この回転可能ディスク1504は、実質的にその中心に配設される穴1514および第1の半径rを有する平らな表面1510を備える。この第1の半径rは、回転可能ディスク1504の平らな表面1510と回転可能ディスク1504の外側円周の間に溝1512が形成されるように、回転可能ディスク1504全体の半径rより小さい。 This rotatable disk 1504 comprises a flat surface 1510 having a hole 1514 disposed substantially at its center and a first radius r 1 . This first radius r 1 is smaller than the radius r 2 of the entire rotatable disk 1504 such that a groove 1512 is formed between the flat surface 1510 of the rotatable disk 1504 and the outer circumference of the rotatable disk 1504. .

動作の一実施形態では、液体は(例えば、図示しない液溜めまたは他の液体源に接続される少なくとも1つの入口を介して)中空チューブ1502の第1の端部1506の近くで受けられ、中空チューブ1502の内部容積部を通り中空チューブ1502の第2の端部1508に向かってポンプ輸送される。液体が中空チューブ1502の第2の端部1508に近づくと、この液体は回転可能ディスクの穴1514を通り中空チューブ15021502から出て、回転可能ディスク1504の平らな表面1510上を覆ってこぼれる。その結果、回転可能ディスク1504の平らな表面1510のところで蒸発が起こるにつれて、さらなる液体が回転可能ディスク1504の平らな表面1510に自動的に供給される。空気ダクト内の、入ってくる空気サンプルからの空中浮遊微粒子は、回転可能ディスク1504の平らな表面1510上の液体上に堆積する。回転可能ディスク1504が回転するとき、この回転動作が堆積した微粒子を含むこの液体を穴1514から引いて離し、遠心的に溝1512に向かってポンプ輸送し、そこで液体が収集される。次いでこの堆積した微粒子を含む収集された液体は、(例えば、溝1512または中空チューブ1502の外側表面の近く配置される、図示しない出口を介して)サイホンで、ポンプ輸送で、またはその他の方法で微粒子収集または分析装置に運搬される。   In one embodiment of operation, liquid is received near the first end 1506 of the hollow tube 1502 (eg, via at least one inlet connected to a reservoir or other liquid source not shown) and hollow. Pumped through the internal volume of the tube 1502 toward the second end 1508 of the hollow tube 1502. As the liquid approaches the second end 1508 of the hollow tube 1502, the liquid exits the hollow tube 15021502 through the rotatable disk hole 1514 and spills over the flat surface 1510 of the rotatable disk 1504. As a result, additional liquid is automatically supplied to the flat surface 1510 of the rotatable disk 1504 as evaporation occurs at the flat surface 1510 of the rotatable disk 1504. Airborne particulates from the incoming air sample in the air duct accumulate on the liquid on the flat surface 1510 of the rotatable disk 1504. As the rotatable disk 1504 rotates, the liquid containing the deposited particulate is pulled away from the hole 1514 and is pumped centrifugally toward the groove 1512 where the liquid is collected. The collected liquid containing the deposited particulate is then siphoned, pumped, or otherwise (eg, via an outlet (not shown) located near the outer surface of the groove 1512 or hollow tube 1502). Delivered to a particle collection or analysis device.

動作の別の実施形態では、空気ダクト内の、入ってくる空気サンプルからの空中浮遊微粒子は、回転可能ディスク1504の乾いた表面1510上に堆積する。次いでこの堆積した微粒子は上記で説明したように、液体を中空チューブ1502を通りポンプ輸送し、回転可能ディスク1504を回転させることによって回転可能なディスク1504の平らな表面1510から「すすぎ落とされる」。   In another embodiment of operation, airborne particulate from an incoming air sample in the air duct is deposited on the dry surface 1510 of the rotatable disk 1504. The deposited particulate is then “rinsed” from the flat surface 1510 of the rotatable disk 1504 by pumping liquid through the hollow tube 1502 and rotating the rotatable disk 1504 as described above.

微粒子収集システム1200および1400と同様に、微粒子収集システム1500の別の実施形態は、コロナ・チップの少なくとも1つの配列を微粒子流を含む、入ってくる空気サンプルを受ける領域に近接して設けることによって高めることができる。コロナ・チップのこの配列は、図14を参照して上記で説明したように、中空チューブ1502の外側表面上に蒸着された第1の電極1218とともに、入ってくる微粒子を回転可能ディスク1504の平らな表面1510上の液体中に屈折させるように働く。一実施形態では、コロナ・チップの配列は、例えば、空気ダクトの内側周辺の周りに半径方向に配設される。   Similar to particulate collection systems 1200 and 1400, another embodiment of particulate collection system 1500 is by providing at least one array of corona chips proximate to an area receiving an incoming air sample containing particulate streams. Can be increased. This arrangement of corona tips allows the incoming particulate to be flattened on the rotatable disk 1504 with the first electrode 1218 deposited on the outer surface of the hollow tube 1502, as described above with reference to FIG. Acts to refract into the liquid on the surface 1510. In one embodiment, the corona tip array is arranged radially, for example, around the inner periphery of the air duct.

一実施形態では、この回転可能ディスク1504は、重力が実質的に重要でなくするのに十分な高速で回転する。そのような実施形態では、微粒子が堆積した液体を運搬するのに重力に依存しないので、微粒子収集システム1500は、微粒子収集装置が微粒子収集システム1500を組み込むのにより大きな度合いで向きを決めることが可能になる。   In one embodiment, the rotatable disk 1504 rotates at a high enough speed that gravity is substantially unimportant. In such an embodiment, the particle collection system 1500 can be oriented to a greater degree by the particle collection device incorporating the particle collection system 1500 because it does not rely on gravity to carry the liquid on which the particles are deposited. become.

別の実施形態では、この回転可能ディスク1504は、ダクトを通る空気流に対して実質的に垂直な運動方向に、空気ダクトを出入りして移動する移動テープまたはワイヤ収集手段などの異なる機構に代替することができる。   In another embodiment, the rotatable disk 1504 replaces different mechanisms such as moving tape or wire collecting means that move in and out of the air duct in a direction of motion substantially perpendicular to the air flow through the duct. can do.

したがって、本発明は、バイオ浮遊粉塵収集の分野で重要な利点を示す。病原体、浮遊粉塵または他の望ましくない微粒子の検出のために容易に分析可能な小さな液体容積内への空中浮遊微粒子の高効率な収集を達成する装置が提供される。この装置の効率は、装置を容易に携帯型微粒子収集装置に組み込むことを可能にするこの装置のコンパクトな寸法にそぐわないものである。さらに、この装置の向きに関係しない構成によって、この装置は様々な環境および機器に使用するのに適したものになる。   The present invention thus represents an important advantage in the field of biofloating dust collection. An apparatus is provided that achieves highly efficient collection of airborne particulates in a small liquid volume that can be easily analyzed for the detection of pathogens, airborne dust or other undesirable particulates. The efficiency of this device is incompatible with the compact size of this device that allows it to be easily incorporated into a portable particulate collection device. Furthermore, configurations that are independent of the orientation of the device make it suitable for use in a variety of environments and devices.

前述は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の別のおよびさらなる実施形態をその基本的な範囲から逸脱することなく考え出すことができる。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって決められる。   While the foregoing is directed to embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope thereof. The scope of the invention is determined by the appended claims.

本発明の空中浮遊微粒子収集装置の一実施形態の切断図である。It is a cutaway view of one embodiment of the airborne particulate collection device of the present invention. 図1に示す空中浮遊微粒子収集装置の分解図である。It is an exploded view of the airborne particulate collection device shown in FIG. 図1に示すサイクロン配列の上面図である。It is a top view of the cyclone arrangement | sequence shown in FIG. 図1に示す渦遮断装置区域の上面図である。FIG. 2 is a top view of the vortex breaker area shown in FIG. 1. 図1に示す捕捉区域の分解図である。FIG. 2 is an exploded view of the capture area shown in FIG. 1. 図1および5に示す捕捉区域とともに使用するようになされたコロナ帯電区域の概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a corona charging zone adapted for use with the capture zone shown in FIGS. 捕捉区域およびコロナ帯電区域の第2の実施形態を示す図である。FIG. 6 shows a second embodiment of a capture area and a corona charging area. 本発明による収集装置の第2の実施形態の図である。FIG. 4 is a diagram of a second embodiment of a collection device according to the present invention. 本発明による捕捉区域の第3の実施形態の概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a third embodiment of a capture zone according to the present invention. 本発明による収集装置の第3の実施形態の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a third embodiment of a collection device according to the present invention. 図10Aに示す収集装置の切欠図である。FIG. 10B is a cutaway view of the collection device shown in FIG. 10A. 本発明による収集装置の第4の実施形態の切欠図である。FIG. 6 is a cutaway view of a fourth embodiment of a collection device according to the present invention. 本発明による、浮遊粉塵微粒子を液体中に堆積させる微粒子収集システムの第5の実施形態を示す概略線図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of a particulate collection system for depositing suspended dust particulates in a liquid according to the present invention. 図12の微粒子収集装置の典型的な孔を示す概略線図である。It is a schematic diagram which shows the typical hole of the microparticles | fine-particles collection apparatus of FIG. 図12の微粒子収集装置の典型的な孔を示す概略線図である。It is a schematic diagram which shows the typical hole of the microparticles | fine-particles collection apparatus of FIG. 本発明による、浮遊粉塵微粒子を液体中に堆積させる微粒子収集システムの第6の実施形態を示す概略線図である。It is a schematic diagram which shows 6th Embodiment of the particulate collection system which deposits suspended dust particulates in a liquid by this invention. 本発明による、浮遊粉塵微粒子を液体中に堆積させる微粒子収集システムの第7の実施形態を示す等角投影図である。FIG. 9 is an isometric view illustrating a seventh embodiment of a particulate collection system for depositing suspended dust particulates in a liquid according to the present invention.

Claims (10)

液体を中空チューブの内部容積部を通り前記中空チューブの外側表面にポンプ輸送するようになされた中空チューブと、
前記外側表面上に配設され、空気サンプルから空中浮遊微粒子を収集するようになされた収集表面と、
前記空中浮遊微粒子が前記収集表面に向かって偏向するように、前記空中浮遊微粒子を帯電するようになされた帯電機構とを備えることを特徴とする空気サンプルから空中浮遊微粒子を収集する装置。
A hollow tube adapted to pump liquid through the internal volume of the hollow tube to the outer surface of the hollow tube;
A collection surface disposed on the outer surface and adapted to collect airborne particulates from an air sample;
An apparatus for collecting airborne particulates from an air sample, comprising: a charging mechanism configured to charge the airborne particulates so that the airborne particulates are deflected toward the collection surface.
前記中空チューブが、前記液体を毛細管作用を介して前記内部容積部から孔を貫通して前記収集表面上に吸引するようになされた複数の前記孔を備える多孔質材料から形成される請求項1に記載の装置。   The hollow tube is formed from a porous material comprising a plurality of the holes adapted to draw the liquid from the internal volume through the holes through the capillary action onto the collection surface. The device described in 1. 前記中空チューブが導電性または半導電性材料から形成される請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the hollow tube is formed from a conductive or semiconductive material. 前記中空チューブが、前記液体を前記内部容積部から開口端部を通して、前記収集表面上に吸引するようになされた前記開口端部を備える請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the hollow tube comprises the open end adapted to draw the liquid from the internal volume through the open end onto the collection surface. 前記収集表面が導電性材料の層を備える請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the collection surface comprises a layer of conductive material. 前記帯電機構が
導電性材料の前記層によって形成される第1の電極と、
前記第1の電極と協働してその間に静電場を作り出すようになされた第2の電極を備える請求項5に記載の装置。
A first electrode in which the charging mechanism is formed by the layer of conductive material;
6. The apparatus of claim 5, comprising a second electrode adapted to cooperate with the first electrode to create an electrostatic field therebetween.
前記第1の電極と前記第2の電極が誘電材料によって分離されるとき、導電性材料の前記層が、前記第2の電極と協働して界面動電的ポンプを作り出すようになされた第1の電極を形成する請求項5に記載の装置。   When the first electrode and the second electrode are separated by a dielectric material, the layer of conductive material is adapted to cooperate with the second electrode to create an electrokinetic pump. 6. An apparatus according to claim 5, forming one electrode. 前記収集表面が前記中空チューブの一端に配置される回転可能ディスクである請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the collection surface is a rotatable disk disposed at one end of the hollow tube. 空気サンプルをシステム内に吸引するための空気吸入アセンブリと、
中空チューブの内部容積部を通り中空チューブの外側表面に液体をポンプ輸送するようになされた中空チューブであって、さらに、前記外側表面上に配設され、かつ前記空気サンプルから前記空中浮遊微粒子を収集するようになされた収集表面を備えてなるものと、
前記空中浮遊微粒子が前記収集表面に向かって偏向するように前記空中浮遊微粒子を帯電するようになされた帯電機構と、
前記液体を前記収集表面から運搬するようになされた出口とを備えることを特徴とする空気サンプル中の空気浮遊微粒子を分析するためのシステム。
An air inhalation assembly for aspirating an air sample into the system;
A hollow tube adapted to pump liquid through the internal volume of the hollow tube to the outer surface of the hollow tube, further disposed on the outer surface and removing the airborne particulates from the air sample. Comprising a collecting surface adapted to collect;
A charging mechanism configured to charge the airborne particulates such that the airborne particulates are deflected toward the collection surface;
A system for analyzing airborne particulates in an air sample comprising an outlet adapted to carry the liquid from the collection surface.
空気サンプルを供給すること、
前記空気サンプルを第1の端部および第2の端部を有する中空チューブに誘導すること、および
前記中空チューブの外側表面に向かって空中浮遊微粒子が偏向するように、前記空中浮遊微粒子に電荷を加え、空中浮遊微粒子を単一の段階で帯電し収集すること、
からなることを特徴とする空気サンプルから空中浮遊微粒子を収集する方法。
Supplying air sample,
Directing the air sample to a hollow tube having a first end and a second end, and charging the airborne particulate to deflect the airborne particulate toward an outer surface of the hollow tube. In addition, charging and collecting airborne particles in a single stage,
A method of collecting airborne particulates from an air sample characterized by comprising:
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