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原文传递微生物气溶胶浓缩器及采样方法

专利名称：	微生物气溶胶浓缩器及采样方法
摘要：	本发明提供了一种微生物气溶胶浓缩器，包括：浓缩器主体，其内部设有总气路连通口、大流量气路连通口和浓缩气路连通口，其内设有撞击仓和收集仓，撞击仓的进气口与总气路连通口连通；撞击仓内沿着撞击仓的进气方向间隔设有冲击板和接收板；接收板上设有第三通孔，用于连通大流量气路连通口；接收板位于第三通孔两侧设有若干第二通孔，其与收集仓进气口连通，冲击板上设有若干与第二通孔位置一一对应的第一通孔，浓缩气路连通口与收集仓出气口连通；大流量气路上连接有第一流量控制系统、第一抽气系统和第一定时系统，浓缩气路上连接有采样器，其包括采样装置、第二流量控制系统、第二抽气系统和第二定时系统。本发明结构简单，使用方便。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	明杰蓝天河北仪器仪表有限公司
发明人：	刘海涛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910516125.2
公开号：	CN110108523A
代理机构：	北京冠和权律师事务所
代理人：	朱健
分类号：	G01N1/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	067000 河北省承德市双滦区双塔山镇君泰财富广场承德车库咖啡2层241
主权项：	1.一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，包括：浓缩器主体(1)，其内部设有总气路连通口(11)、大流量气路(3)连通口和浓缩气路(2)连通口，分别用于连接总气路、大流量气路(3)和浓缩气路(2)，其内设有撞击仓(12)和收集仓(15)，所述撞击仓(12)的进气口与总气路连通口(11)连通；所述撞击仓(12)内设有冲击板(13)和接收板(14)，所述冲击板(13)和接收板(14)沿着撞击仓(12)的进气方向间隔设置，所述冲击板(13)和接收板(14)与撞击仓(12)的进气方向的夹角均大于0°；所述冲击板(13)和接收板(14)外周侧均与撞击仓(12)内壁周侧连接，所述接收板(14)上沿总气路连通口(11)轴线的延长线方向设有第三通孔(142)，用于连通大流量气路(3)连通口；所述接收板(14)位于第三通孔(142)两侧设有若干第二通孔(141)，所述冲击板(13)上设有若干与第二通孔(141)位置一一对应的第一通孔(131)，所述第二通孔(141)出气端与收集仓(15)进气口连通，所述浓缩气路(2)连通口与收集仓(15)出气口端连通；所述大流量气路(3)上连接有第一流量控制系统、第一抽气系统和第一定时系统，所述浓缩气路(2)上连接有采样器，所述采样器包括采样装置、第二流量控制系统、第二抽气系统和第二定时系统，采样装置一端与收集仓(15)出气口连通，另一端与第二抽气系统进气端连通。 2.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，所述第一通孔(131)和第二通孔(141)均为圆孔、且总数量均为400个，所述第一通孔(131)孔径为0.71mm，所述第二通孔(141)孔径为1.18mm。 3.根据权利要求1或2所述的所述的一种微生物气溶胶浓缩器，所述冲击板(13)和接收板(14)相互平行设置，所述冲击板(13)和接收板(14)的距离为1.7-2.2mm。 4.根据权利要求3所述的一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，所述冲击板(13)和接收板(14)均与撞击仓(12)的进气方向的夹角为90°。 5.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，所述撞击仓(12)的切割粒径在总气路的气体流量为28.3L/min的时候Da50＝3.3μm，所述切割粒径在总气路的气体流量100L/min的时候Da50＝1.1μm，所述切割粒径在总气路的气体流量为150L/min的时候Da50＝0.65μm，所述切割粒径在总气路的气体流量为200L/min的时候Da50＝0.43μm。 6.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，所述第一流量控制系统包括：第一流量传感器，设置在大流量气路(3)上，用于实时采集大流量气路(3)中气体流量；第一流量调节阀，连接在大流量气路(3)上，用于调节大流量气路(3)的气体流量；第一控制器，与第一流量传感器、第一流量调节阀电连接；所述第一抽气系统包括：第一抽气管和其上连接的第一抽气泵，所述第一抽气管一端与大流量气路(3)进气口连通，另一端与大流量气路(3)出气口连通；所述第一定时系统包括：第一定时器，所述第一定时器、第一抽气泵与所述第一控制器电连接；所述第一控制器将第一流量传感器检测的气体流量值与其内的第一气体流量预设值进行比较，并根据比较结果发送不同的控制信号来第一流量调节阀工作；所述第二流量控制系统包括：流速传感器，用于实时采集浓缩气路(2)中气体流速；第二流量调节阀，连接在浓缩气路(2)上，用于调节浓缩气路(2)的气体流量；所述流速传感器、第二流量调节阀分别与第二控制器(26)电连接；所述采样装置用于微生物气溶胶采样，包括：连接通道(23)，其截面面积均匀一致；采样嘴(21)，通过软管(22)与连接通道(23)一端连接，所述采样嘴(21)远离连接通道(23)一端与收集仓(15)出气口连通；所述第二抽气系统包括：第二抽气管(27)和其上连接的第二抽气泵(24)，所述第二抽气管(27)一端与连接通道(23)另一端连接；变频器(25)，所述变频器(25)与第二抽气泵(24)及第二控制器(26)电连接；所述第二控制器(26)根据所述气体流速传感器得到的实时浓缩气体流速值计算出对应的浓缩气体流量值，所述第二控制器(26)将浓缩气体流量值与其内的第二气体流量预设值进行比较，并根据比较结果发送不同的控制信号来第二流量调节阀工作；所述第二控制器(26)依据所述浓缩气体流量值来控制变频器(25)工作来实现控制第二抽气泵(24)工作，实现第二抽气泵(24)的抽气流量与所述浓缩气体流量相等且与所述实时浓缩气体流速相匹配；所述第二定时系统均包括：第二定时器，所述第二定时器与所述第二控制器(26)电连接。 7.根据权利要求6所述的一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，还包括检测机构(28)，所述检测机构(28)包括：检测机构壳体(281)，其顶端设有浓缩气体入口，所述浓缩气体入口与所述第二抽气管(27)远离连接通道(23)一端连接；液晶显示屏(282)，设置在检测机构壳体(281)上；加样头(283)，设置在检测机构壳体(281)内，其进样端与浓缩气体入口连接；第三控制器，设置在检测机构壳体(281)内，与加样头(283)、液晶显示屏(282)电连接；生物传感器组(284)，控制器控制所述加样头(283)将采样器采集的浓缩气体样本加入到生物传感器组(284)中；生物传感器组移动装置(285)，与第三控制器电连接，用于移动生物传感器组(284)至检测组件(286)中；检测组件(286)，设置在检测机构壳体(281)内部，其包括： sCMOS相机(2861)，设置检测机构壳体(281)内顶部；中继镜头(2862)，与sCMOS相机(2861)连接；物镜(2863)，通过液晶可调谐滤光器(2864)连接中继镜头(2862)；检测台(2865)，其中心设有检测孔(2867)；光路镜头组(2866)，设置在检测台(2865)下方；光源，所述光源设置在检测机构壳体(281)内底部，且位于光路镜头组(2866)下方，通过光源驱动电路驱动； sCMOS相机(2861)、光源驱动电路均与第三控制器电连接，所述第三控制器与计算机电连接。 8.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，还包括减震装置(4)，所述减震装置(4)上端与浓缩器主体(1)底端固定连接；所述减震装置(4)包括：若干减震弹簧(41)，所述减震弹簧(41)上端与浓缩器主体(1)底端固定连接，所述若干减震弹簧(41)沿浓缩器主体(1)周向阵列布置；连接平台(43)，所述减震弹簧(41)下端与连接平台(43)上端固定连接；若干伸缩导向柱(42)，其为两端开口的中空结构，所述伸缩导向柱(42)竖直设置，且其下端固定连接在连接平台(43)上端，所述减震弹簧(41)设置在伸缩导向柱(42)内，所述若干伸缩导向柱(42)与若干减震弹簧(41)一一对应设置；若干伸缩杆(44)，所述伸缩杆(44)一端与连接平台(43)下端连接、另一端竖直向下设置；底板(45)，所述伸缩杆(44)另一端与底板(45)上端连接，所述底板(45)下端连接万向轮(46)。 9.根据权利要求1所述的一种微生物气溶胶浓缩器，其特征在于，所述第一流量控制系统、第二流量控制系统均包括控制器(6)，所述第一计时系统、第二计时系统均包括：计时电路，所述计时电路与所述控制器(6)电连接；所述计时电路包括：第一按键(52)、第二按键(53)、第三按键(54)、第四按键(56)，所述第一按键(52)、第二按键(53)、第三按键(54)、第四按键(56)的一端分别接地，所述第一按键(52)、第二按键(53)、第三按键(54)、第四按键(56)的另一端分别与控制器(6)连接；时钟芯片(51)，所述控制器(6)与所述时钟芯片(51)连接；第一电容(C1)，所述第一电容(C1)第一端接地，第二端连接时钟芯片(51)、且该端还连接过压保护电路(7)，所述过压保护电路(7)连接电源；第二电容(C2)，所述第二电容(C2)第一端与所述时钟芯片(51)连接；第三电容(C3)，所述第三电容(C3)第一端与所述时钟芯片(51)连接，所述第三电容(C3)第二端与所述第二电容(C2)第二端连接以及接地；晶体振荡器(55)，所述晶体振荡器(55)一端与所述第二电容(C2)第一端连接，所述晶体振荡器(55)另一端与所述第三电容(C3)第一端连接；所述过压保护电路(7)包括：检测单元(71)，所述检测单元(71)与电源连接，所述检测单元(71)包括：第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)，所述第二电阻(R2)一端与电源连接，所述第二电阻(R2)另一端与第三电阻(R3)一端连接，所述第三电阻(R3)另一端与第四电阻(R4)一端连接，所述第四电阻(R4)另一端接地；基准电压源(711)，所述基准电压源(711)负极连接第二电阻(R2)和第三电阻(R3)的公共连接点，所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)的公共连接点为检测单元(71)的输出端，所述基准电压源(711)的基准端连接所述第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的公共连接点，所述基准电压源(711)的正极接地；换压单元(72)，所述换压单元(72)包括：第三晶体三极管(721)，所述第三晶体三极管(721)的基极连接所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)的公共连接点，所述第三晶体三极管(721)的集电极连接电源，所述第三晶体三极管(721)的发射极为换压单元(72)的输出端；电压拉低单元(73)，所述电压拉低单元(73)包括：第一电阻(R1)、第五电阻(R5)，所述第一电阻(R1)一端与第三晶体三极管(721)的发射极以及第五电阻(R5)一端连接，所述第一电阻(R1)另一端接地；第一晶体三极管(731)，所述第五电阻(R5)另一端与第一晶体三极管(731)基极连接，所述第一晶体三极管(731)的发射极接地，所述第一电阻(R1)和第五电阻(R5)的公共连接点为电压拉低单元(73)的输入端，所述第一晶体三极管(731)的集电极为电压拉低单元(73)的输出端；过压提示单元(74)，所述过压提示单元(74)包括：第二晶体三极管(741)，所述第二晶体三极管(741)的集电极连接电源，所述第二晶体三极管(741)的基极连接所述第三晶体三极管(721)的发射极；发光二极管(742)，所述发光二极管(742)的负极接地，所述发光二极管(742)的正极连接所述第二晶体三极管(741)的发射极；开关单元(75)，所述开关单元(75)包括：第六电阻(R6)，所述第六电阻(R6)一端连接所述第二晶体三极管(741)的集电极；第四晶体三极管(751)，所述第四晶体三极管(751)的集电极连接电源，所述第四晶体三极管(751)的基极与所述第六电阻(R6)的另一端连接，所述第四晶体三极管(751)的发射极为所述开关单元(75)的输出端，所述第四晶体三极管(751)的发射极与所述第一电容(C1)第二端连接。 10.一种如权利要求1-9任一项所述的微生物气溶胶浓缩器的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：需要浓缩的微生物气溶胶通过浓缩器主体(1)上的总流量气路进入到浓缩主体中，依次通过总气路连通口(11)和撞击仓(12)进气口进入撞击仓(12)内，并到达冲击板(13)，微生物气溶胶经过冲击板(13)上的第一通孔(131)加速进入冲击板(13)和接收板(14)之间；其中，大于切割粒径的气溶胶粒子由于惯性大，其运动方向不随主气流向第三通孔(142)发生偏转，而是直接运动进入接收板(14)上的第二通孔(141)后进入收集仓(15)，形成小流量通过浓缩气路(2)流出，而小于切割粒径的粒子则会随主气流向第三通孔(142)发生偏转，通过第三通孔(142)后形成大流量通过大流量气路(3)流出；步骤2：第一抽气系统将主气流及小于切割粒径的气溶胶通过大流量气路(3)连通口、大流量气路(3)抽出浓缩器主体(1)外，通过第一流量控制系统控制大流量气路(3)的气体流量，通过第一定时系统可以实现定时抽出；步骤3：通过采样装置、第二抽气系统将浓缩气溶胶抽取至浓缩气路(2)，设置第二流量控制系统便于控制采样器的采样流量，通过第二定时系统可以实现定时采样。
所属类别：	发明专利