CN113567194A - 气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样头和浓缩采样器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样头,包括壳体、虚拟撞击加速筛孔组件和风机,所述壳体内形成有相互隔离开的小流量腔和主流量腔,虚拟撞击加速筛孔组件将气溶胶气旋式加速吸入并筛分出大颗粒气溶胶和小颗粒气溶胶,将大颗粒气溶胶输送至小流量腔,将小颗粒气溶胶输送至主流量腔;风机安装于所述主流量腔内,并将小颗粒气溶胶从进气口加速抽入,并从主流量排气口排出。与现有技术相比,本发明体积小,便于携带,耗能小,采集吸力大,可形成气旋气流输入浓缩采样头。本发明还公开了一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样器。
Description
技术领域
本发明涉及微生物气溶胶采样,尤其涉及微生物气溶胶的浓缩采样。
背景技术
微生物气溶胶是指在1-100μm粒径范围内,其中包含细菌、真菌、孢子、花粉、病毒、活性生物分泌的有机物质以及植物或动物碎片和碎屑的颗粒物,是悬浮在空气中的微生物所形成的胶体体系。自然界中含有大量微生物气溶胶,以粒径为0.1-20.0μm的微生物气溶胶与人类健康关系密切。研究与监测空气微生物气溶胶的浓度、种类、分布及其变化规律有重要意义。
参考中国专利CN201210103840,现有的气溶胶浓缩采样器,一般采用双路采样用的采用真空泵,分别抽取小流量气路和主流量气路中气体以提供空气流离的动力。为了保证主流量气路和小流量气路的采样流量足够大,必须采用10KG以上的真空采样部进行采样,不但使得整个采样设备体积大,难以便携,而且使得采样时必须外接电源,使用外置电源工作。再一方面,由于这类采样头处的吸力不够,采样时需要缩短主流量采样的距离,必须用一个铝制采样头配合一根很长的采样管(约3米)接入主流量气路的真空泵,这样约3米的采样管将对主气路造成很大的压降,导致即使主路真空采样泵流量充足的情况下,也无法满足采样头部分大流量预设值的需求;不能真实反馈实际采样空气真实情况,此外长的采样管也不利于清洗、消毒、更换、携带等问题。
故,急需一种可解决上述问题的微生物气溶胶浓缩采样装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样头和浓缩采样器,体积小,便于携带,耗能小,采集吸力大,可使得气溶胶气旋式的输入浓缩采样头。
为了实现上述目的,本发明公开了一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样头,包括壳体、虚拟撞击加速筛孔组件和风机,所述壳体内形成有相互隔离开的小流量腔和主流量腔、与所述小流量腔和主流量腔连通的进气口、与所述小流量腔连通的小流量排气口,以及与所述主流量腔连通的主流量排气口;虚拟撞击加速筛孔组件安装于所述进气口,将气溶胶气旋式加速吸入并筛分出大颗粒气溶胶和小颗粒气溶胶,将所述大颗粒气溶胶输送至所述小流量腔,将所述小颗粒气溶胶输送至所述主流量腔;风机安装于所述主流量腔内,并将小颗粒气溶胶从进气口加速抽入,并从所述主流量排气口排出。
与现有技术相比,一方面,本发明在浓缩采样头的主流量腔内设置风机,可以对进气口处气溶胶提供大流量空气采集能力,有效提高气溶胶颗粒物的吸入速度,提高气溶胶颗粒物的粒径分离能力,并使得气溶胶产生一空气气旋,使得浓缩采样头入口处的气溶胶旋转进入浓缩采样头内。再一方面,风机的内嵌设置,使得风机与浓缩采样头为一体式结构,无需设置外置的真空泵来将浓缩采样头的主流量排气口通过长长的采样管连接至真空泵,使得该浓缩采样器体积小、便携,且易于清洗。
较佳地,虚拟撞击加速筛孔组件包括气溶胶颗粒物加速板和气溶胶颗粒物粒径分离板,所述气溶胶颗粒物加速板安装于所述进气口处,其上与所述小流量腔连通的位置开设有若干第一筛孔,所述气溶胶颗粒物粒径分离板以一定间距安装于所述气溶胶颗粒物加速板内侧,并与所述气溶胶颗粒物加速板之间形成分流腔,所述气溶胶颗粒物粒径分离板于所述第一筛孔相对的位置开设有第二筛孔,所述气溶胶颗粒物粒径分离板于所述主流量腔相对的位置开设有主通气孔,所述第二筛孔的孔径大于所述第一筛孔。
较佳地,所述小流量腔内形成有逐渐向下的加速导流道,所述小流量排气口位于所述加速导流道的最低点,所述加速导流道将所述大颗粒气溶胶加速导流并从所述小流量排气口排出。一方面,本发明的浓缩采样头在小流量腔内形成对浓缩分离后的大颗粒气溶胶进行加速的加速导流道,使得大颗粒气溶胶更快的导流输出至小流量排气口,防止大颗粒气溶胶在小流量腔内沉积,并对进气口处的气溶胶提供一个气旋吸力,使得气溶胶的气旋加快加大。另一方面,本发明的采样头小流量腔内设置有加速导流道,使得小流量排气口外的采用其可采用小流量采样泵,需要电能少功耗低,节省能量,可使用内置的锂电池带动,使得设备可脱离外置电源而工作,增加了浓缩采样器的便携性。
更佳地,所述小流量腔环绕所述主流量腔设置,所述加速导流道为环绕所述主流量腔的弧形的导流道,在主流量腔外设置倾斜的弧形导流道,有助于气溶胶形成气旋输入,且气旋面积大。
更佳地,所述导流道有两个,且两所述导流道从两侧环绕所述主流量腔且末端交汇连通。有助于进气口处气旋形成,使得气溶胶快速气旋式的输入壳体的进气口并在虚拟撞击加速筛孔组件筛分。
较佳地,所述壳体于所述虚拟撞击加速筛孔组件外形成有逐渐向内收缩的喇叭口,以在所述拟撞击加速筛孔组件外形成汇聚区,便于气旋产生,并使得气溶胶进入浓缩采样头的速度加快,提供一个初步加速区,给气溶胶进入虚拟撞击加速筛孔组件的筛孔提供助力。
较佳地,所述浓缩采样头还包括设于所述主流量排气口的流量传感器。所述风机为流量可调的风机。使用一控制单元,可通过流量传感器检测到的流量对风机的流量进行反馈调节,使得主流量排气口的流量稳定。
本发明还公开了一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样器,包括浓缩采样头、采样泵和采样瓶,所述浓缩采样头如上所述,所述采样泵通过浓缩气路与所述小流量排气口连通,以抽取大颗粒气溶胶,所述采样瓶安装于所述浓缩气路上并收集所述大颗粒气溶胶。
较佳地,所述浓缩采样器还包括锂电池,所述锂电池对所述风机和采样泵供电。
较佳地,所述浓缩气路上设置有流量传感器,所述采样泵为流量可调泵。
附图说明
图1是本发明浓缩采样头第一角度的立体示意图。
图2是发明浓缩采样头的截面示意图。
图3是本发明浓缩采样头第二角度的立体示意图。
图4是本发明浓缩采样头中壳体的正面示意图。
图5是本发明浓缩采样头中壳体的反面示意图。
图6是本发明浓缩采样器的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
参考图6,本发明公开了一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样器100,包括浓缩采样头10、采样泵20和采样瓶30,所述浓缩采样头10采集气溶胶并对气溶胶进行浓缩分离,将气溶胶筛分为大颗粒气溶胶和小颗粒气溶胶,将大颗粒气溶胶从小流量排气口排出,将小颗粒气溶胶从主流量排气口排出。所述采样泵20通过浓缩气路21与所述小流量排气口连通,以抽取大颗粒气溶胶,所述采样瓶30安装于所述浓缩气路21上并收集所述大颗粒气溶胶。
参考图1至图5,该浓缩采样头10,包括壳体11、虚拟撞击加速筛孔组件12和风机13。
参考图1至图5,所述壳体11内形成有相互隔离开的小流量腔111和主流量腔112、与所述小流量腔111和主流量腔112连通的进气口113、与所述小流量腔112连通的小流量排气口114,以及与所述主流量腔112连通的主流量排气口115。小流量排气口114上设置有浓缩排气接口1141,主流量排气口115处设置有主气路接口1151。
参考图2,虚拟撞击加速筛孔组件12,安装于所述进气口113,将气溶胶气旋式加速吸入并筛分出大颗粒气溶胶和小颗粒气溶胶,将所述大颗粒气溶胶输送至所述小流量腔111,将所述小颗粒气溶胶输送至所述主流量腔112。其中,虚拟撞击加速筛孔组件12通过气溶胶颗粒物加速板121和气溶胶颗粒物粒径分离板122筛分出大颗粒气溶胶和小颗粒气溶胶。
参考图2,虚拟撞击加速筛孔组件12包括气溶胶颗粒物加速板121和气溶胶颗粒物粒径分离板122,所述气溶胶颗粒物加速板121安装于所述进气口113处,其上与所述小流量腔111连通的位置开设有若干第一筛孔1211,所述气溶胶颗粒物粒径分离板122以一定间距安装于所述气溶胶颗粒物加速板121内侧,并与所述气溶胶颗粒物加速板121之间形成分流腔123,所述气溶胶颗粒物粒径分离板122于所述第一筛孔1211相对的位置开设有第二筛孔1221,所述气溶胶颗粒物粒径分离板122于所述主流量腔112相对的位置开设有主通气孔1222,所述第二筛孔1221的孔径大于所述第一筛孔1211。
其中,第一筛孔1211和第二筛孔1221一一对应,且气溶胶颗粒物加速板121第一筛孔1211孔径0.71mm,形成加速区。
参考图2,风机13安装于所述主流量腔112内,并将小颗粒气溶胶从进气口113加速抽入,并从所述主流量排气口115排出。所述风机13为流量可调的风机。本实施例中,所述风机13为小体积大流量风机。
其中,所述浓缩采样头10还包括设于所述主流量排气口的流量传感器15。该流量传感器15为数字式气体流量传感器。
参考图2和4,所述小流量腔111内形成有逐渐向下的加速导流道14,所述小流量排气口114位于所述加速导流道14的最低点,所述加速导流道14将所述大颗粒气溶胶加速导流并从所述小流量排气口115排出。
参考图4,所述小流量腔111环绕所述主流量腔112设置,所述加速导流道14为环绕所述主流量腔112的弧形导流道。其中,所述加速导流道14有两个,且两所述加速导流道14从两侧环绕所述主流量腔112且末端交汇连通,小流量排气口114位于该交汇连通处。该方案使得加速导流道14从上至下的差值比较低,当然加速导流道14也可以只有一个,盘旋的设置于弧形导流道外并呈螺旋状。
较佳者,所述壳体11于所述虚拟撞击加速筛孔组件12的气溶胶颗粒物加速板121外形成有逐渐向内收缩的喇叭口116,以在所述虚拟撞击加速筛孔组件12的气溶胶颗粒物加速板121的第一孔筛1211外形成汇聚区,便于配合风机13形成气旋,也使得采样头10的入口大,采集区域大。
本实施例中,喇叭口116的壳体与气溶胶颗粒物加速板121一体结构,当然,气溶胶颗粒物加速板121也可以安装于形成喇叭口116的壳体处。喇叭口116为进气口113的前端区域。
较佳者,所述浓缩采样器100还包括锂电池41,所述锂电池41对所述风机13和采样泵20供电。
其中,所述采样泵20为流量可调泵。本实施例的采样泵20采用小流量采样泵。该采样泵20为隔膜真空泵。
其中,采样瓶30包括进气嘴、音速发生气嘴、收集管和出气嘴。进气嘴吸入需要采样的气体;音速发生气嘴使进入到采集瓶的气体在此处得到加速,气流在采集液中呈高速旋转样冲击,在侧面气旋式撞击和离心技术的整合下,进一步减少二次气化和对微生物组织产生的压力,以便在收集管内可以更有效的进行气样的采集;气体经过收集管的采集之后,流至出气嘴,再由与出气嘴相连的软管输送至采样泵20。
参考图6,所述浓缩采样器100还包括主机部分40,主机部分40包括所述采样泵20、控制电路42、触控显示屏43、锂电池41、流量传感器44、驱动电路45。流量传感器15检测主流量排气口115的流量以输出第一流量检测信号。流量传感器44安装于采样泵20进气口以检测采样泵20进气口(浓缩气路21)的流量,从而输出第二流量检测信号。控制电路42接收流量传感器15的第一流量检测信号,依据第一流量检测信号控制风机13的功率,以调节主流量排气口115的流量。控制电路42接收流量传感器44检测到的第二流量检测信号,依据第二流量检测信号控制采样泵20的功率,以调节浓缩气路21的流量。通过反馈控制,使得朱流量排气口115、浓缩气路21中的流量稳定在设定流量值,维持稳定。
其中,控制电路42通过驱动电路45控制采样泵20动作。控制电路42还控制触控显示屏43当前工作状态,例如第一流量检测信号、第二流量检测信号、风机13的转速,采样泵20的工作状态等等。
主机部分40还具有存储模块,可存储采样后的采样记录,便于进行数据溯源。主机部分40还具有与控制电路42相连的USB模块,USB模块用于实现控制电路42与外部电子设备的数据交互,可将存储模块内存储的数据导出。
继续参考图6,锂电池为可充电锂电池,该主机部分40还包括对锂电池充电的充电接口46。主机部分40通过一个接口47对风机13供电,壳体11上密封嵌设有航空接口131,该航空接口131与风机13电连接,工作时,航空接口131与接口47电连接,从而通过接口46、航空接口131对风机13供电。航空接口131还与量传感器15电连接,控制电路42还通过接口47、航空接口131获得流量传感器15的第一流量检测信号。
其中,主流量排气口115通过主气路将气体排出。风机13在无风阻条件下流量可以达到约300L/min(升/分钟),可以提供足够的流量给主气路(一般条件下流量范围是0-150L/min),该风机13通过接收来自控制电路的PWM(脉冲宽度调制)信号控制转速,进而达到控制流量的效果。
流量传感器15为数字式气体流量传感器,流量检测范围为±250slm(标准升/分钟),满足主气路流量0-150slm范围的检测需求并能实时反馈主气路的流量,相比模拟式气体流量传感器,在数据进行长距离传输的时候,数字式流量传感器读数更加易用稳定,进一步减小测量误差。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样头,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体内形成有相互隔离的小流量腔和主流量腔、与所述小流量腔和主流量腔连通的进气口、与所述小流量腔连通的小流量排气口,以及与所述主流量腔连通的主流量排气口;
虚拟撞击加速筛孔组件,将气溶胶从所述进气口吸入并筛分出大颗粒气溶胶和小颗粒气溶胶,将所述大颗粒气溶胶输送至所述小流量腔,将所述小颗粒气溶胶输送至所述主流量腔;
风机,安装于所述主流量腔内,并将所述小颗粒气溶胶从进气口加速抽入,并从所述主流量排气口排出。
2.如权利要求1所述的浓缩采样头,其特征在于,所述虚拟撞击加速筛孔组件包括气溶胶颗粒物加速板和气溶胶粒径分离板,所述气溶胶颗粒物加速板安装于所述进气口处,其上与所述小流量腔连通的位置开设有若干第一筛孔,所述气溶胶颗粒物粒径分离板以一定间距安装于所述气溶胶颗粒物加速板内侧,并与所述气溶胶颗粒物加速板之间形成分流腔,所述气溶胶颗粒物粒径分离板于所述第一筛孔相对的位置开设有第二筛孔,所述气溶胶颗粒物粒径分离板于所述主流量腔相对的位置开设有主通气孔,所述第二筛孔的孔径大于所述第一筛孔。
3.如权利要求1所述的浓缩采样头,其特征在于,所述小流量腔内形成有逐渐向下的加速导流道,所述小流量排气口位于所述加速导流道的最低点,所述加速导流道将所述大颗粒气溶胶加速导流并从所述小流量排气口排出。
4.如权利要求3所述的浓缩采样头,其特征在于,所述小流量腔环绕所述主流量腔设置,所述加速导流道为环绕所述主流量腔的弧形的导流道。
5.如权利要求4所述的浓缩采样头,其特征在于,所述导流道有两个,且两所述导流道从两侧环绕所述主流量腔且末端交汇连通。
6.如权利要求1所述的浓缩采样头,其特征在于,所述壳体于所述虚拟撞击加速筛孔组件外形成有逐渐向内收缩的喇叭口,以在所述拟撞击加速筛孔组件外形成汇聚区。
7.如权利要求1所述的浓缩采样头,其特征在于,还包括设于所述主流量排气口的流量传感器,所述风机为流量可调的风机。
8.一种气旋式采集微生物气溶胶的浓缩采样器,其特征在于,包括浓缩采样头、采样泵和采样瓶,所述浓缩采样头如权利要求1-7中任一项所述,所述采样泵通过浓缩气路与所述小流量排气口连通,以抽取大颗粒气溶胶,所述采样瓶安装于所述浓缩气路上并收集所述大颗粒气溶胶。
9.如权利要求8所述的浓缩采样器,其特征在于,还包括锂电池,所述锂电池对所述风机和采样泵供电。
10.如权利要求8所述的浓缩采样器,其特征在于,所述浓缩气路上设置有流量传感器,所述采样泵为流量可调泵。
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