一种生物气溶胶自动化采样装置
文献发布时间:2023-06-19 10:38:35
技术领域
本发明涉及一种生物气溶胶自动化采样装置,属于气溶胶采样技术领域。
背景技术
湿壁气旋式Coriolis快速收集,并浓缩成液体生物粒子,空气流速高达600lpm,样品以液体形式存在,然后与快速监测微生物方法(RMM),包括PCR,酶联免疫反应,流式细胞仪。Coriolis RECON采用全新的气旋式采样技术,收集空气中的生物样品,样品溶于液体中,适用于各种类型的实验分析。这种技术优于传统的Anderson法(撞击式空气采样用琼脂平板收集颗粒物样品技术),流量大,采集效果好。适应任何科学的研究:微生物毒素、病毒、细菌、霉菌、花粉、孢子等。
现有液相大流量便携式全自动生物气溶胶采样器SASS2300是一种高效、便携、多级、湿壁气旋采样器,它可从气溶胶中快速采集生物粒子,并同时转化为液态样本以备后续检测和分析。采样流量超过300升/分;自动采样并形成液体样本;自动补水,可自动连续运行24小时;体积小、重量轻、便携;内置充电池满充后连续运行24小时;可手动、自动或无线遥控操作;用户可自行设定进行无人值守自动运行。
但现有液体相采样器存在如下缺陷:
1-采集液在采集过程中可自动加液,但样品液不能自动出液。
2-现有的采样器通常情况下一次采集一个样品,难以满足在同一地点执行长任务时自动采集多个样品的需求;无法满足在无人车或无人机执行任务时,在多个地点采集不同样品的需求。
3-在前后两次采样之间,样品液存在交叉污染的可能,造成检测结果假阳性。
4-现有采样器采集液量大,大约30ml,导致采集的样品液浓度低,检测结果阳性率低。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种生物气溶胶自动化采样装置,可实现采集液自动加注,样品液自动输出。
实现本发明的技术方案如下:
一种生物气溶胶自动化采样装置,主要包括补液模块、出液模块、采样模块及收集模块;其中,
所述补液模块包括储液瓶、进液管和加液泵;所述储液瓶通过进液管连接到采样模块,加液泵连接于所述进液管上;
所述出液模块包括出液泵、出液管和钢针滑台;所述采样模块与钢针滑台之间通过出液管连接,出液泵连接于所述出液管上;
所述采样模块包括上盖、涡轮风机、密封圈及采样筒;所述涡轮风机安装于上盖内,密封圈固定于涡轮风机的下端,当上盖盖紧于采样筒上时,采样筒与上盖之间通过硅胶密封圈紧密配合;所述采样筒由直筒、锥筒及底部采集管构成;所述直筒顶部设有进气通道和出气通道,所述采集管上设有进液口和出液口,且进液口位于出液口的上方;
所述收集模块包括密封废液盒、密封收集瓶、收集盘、支撑盘、分度转盘及微动开关传感器;所述支撑盘连接于分度转盘上,收集盘连接于支撑盘上;所述收集盘上设有若干安装槽,所述密封收集瓶设置于所述安装槽上,所述密封废液盒嵌入到收集盘上,且密封废液盒设有废液盒盖的一端位于一安装槽上,所述微动开关传感器用于确定分度盘每一次复位的零点。
进一步地,本发明所述进气通道与采样直筒内壁相切,所述排气通道与采样直筒的内壁相平行。
进一步地,本发明所述进气通道与直筒内壁相切。
进一步地,本发明所述钢针滑台包括滑台、鲁尔接头、钢针安装架及钢针;连接关系:所述鲁尔接头安装于钢针安装架的上方,且上端连接出液管;所述钢针安装于钢针安装架的下方,所述钢针安装架固定于滑台上,且可相对于滑台上下移动。
进一步地,本发明所述滑台上设有接近开关传感器,所述接近开关传感器用于确定滑台每一次向下移动的原点,即每一次滑台向上移动的终点。
进一步地,本发明所述钢针采用镶嵌螺母和梅花螺丝安装于钢针安装架上。
进一步地,本发明所述接近开关传感器安装在滑台侧面。
有益效果
第一、本发明采用补液模块、出液模块、采样模块及收集模块的组合设计,可实现采集液自动加注,样品液自动输出。
第二、本发明通过采样模块结构设计,实现气溶胶富集浓缩与少量液体采集,从而达到大流量、高采集效率。
第三、本发明采样筒、导液管、鲁尔接头、钢针等采样污染部件组合设计,可快速方便拆卸更换,避免交叉污染。
第四、本发明钢针滑台与收集模块的设计相配合使用设计,可重复采集多个样品。
第五、本发明密封收集瓶及密封废液盒,避免气溶胶的挥发及交叉污染。
附图说明
图1为生物气溶胶自动化采样装置的结构图;
图2为钢针滑台的示意图;
图3为采样模块的示意图;
图4为收集模块的示意图;
图5为收集盘的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
本实施例一种生物气溶胶自动化采样装置,包括补液模块、出液模块、采样模块及收集模块。
如图1所示,补液模块:包括储液瓶2、进液管和加液泵4;连接关系为:储液瓶通过进液管连接到采样模块,加液泵4连接于所述进液管上,用于将储液瓶中的采集液注入采样模块中,可以通过设置加液泵4的运行速度,来控制采样模块内采集液的体积。
如图1所示,出液模块:包括出液泵3、出液管和钢针滑台5;连接关系为:采样模块与钢针滑台之间通过出液管连接,出液泵3连接于所述出液管上,用于将采样筒中的样品液通过导液管及钢针滑台5上的钢针注入收集瓶中。
如图3所示,本实施例中钢针滑台5:包括滑台12、鲁尔接头14、钢针安装架15及钢针18;连接关系为:所述鲁尔接头14安装于钢针安装架15的上方,且上端连接出液管;所述钢针18安装于钢针安装架15的下方,所述钢针安装架15固定于滑台12上,且可相对于滑台12上下移动;所述滑台上设有接近开关传感器13。本实施例中,所述钢针18较佳采用镶嵌螺母16和梅花螺丝17安装于钢针安装架15上,具体为镶嵌螺母16嵌于钢针安装架里,梅花螺丝17与16镶嵌螺母配合使用固定18钢针;本实施例较佳将接近开关传感器13安装在滑台12侧面;在采样结束后,滑台带动钢针向下移动,钢针扎入收集瓶,出液泵驱动样品液进入收集瓶,出液完毕后,钢针向上移动,从收集瓶中移出。通过控制出液泵的转速和运行时间,可以控制出液的速度和出液的量;接近开关传感器用于确定滑台每一次向下移动的原点,也是每一次滑台向上移动的终点。通过步进电机运行速度和时间,控制钢针向下移动的速度和插入收集瓶的深度。
如图2所示,采样模块:包括上盖7、涡轮风机、密封圈8及采样筒9;连接关系为:涡轮风机安装于上盖7内,密封圈8固定于涡轮风机的下端,当上盖7盖紧于采样筒9上时,采样筒9与上盖之间通过硅胶密封圈3紧密接触;采样筒9由直筒、锥筒及底部采集管构成;所述直筒顶部设有进气通道,所述进气通道与直筒内壁相切,所述上盖7上设有出气通道,所述采集管上设有进液口10和出液口11,且进液口位于出液口的上方。启动涡轮风机排出采样筒里的空气使采样筒内形成负压,环境空气从进气通道进入采样筒,进入采样筒的气体在涡轮分机的作用下进行固气分离,空气中气溶胶富集到采样筒底部的采集管里,富集气溶胶的空气样品在采集管形成气旋,气旋中的颗粒物在旋转过程中切向撞击采集液旋流被采集液捕获。上述过程通过控制涡轮风机的运行速度和时间,可控制采样装置的流量。
如图4所示,收集模块6:包括废液盒盖19、密封废液盒20、密封收集瓶21、收集盘22、支撑盘23、分度转盘24及微动开关传感器25;连接关系为:支撑盘23通过螺母连接于分度转盘24上,收集盘22通过螺母连接于支撑盘23上,微动开关传感器25安装于收集盘22侧面;所述收集盘22上设有若干圆孔,用于放置盖有硅胶盖密闭的密封收集瓶21,密封废液盒20嵌入到收集盘22上,且密封废液盒20设有废液盒盖子的一端位于所述圆孔内。收集模块电源驱动分度盘24转动,分度转盘24带动支撑盘23转动,支撑盘23带动收集盘22转动,收集盘22上的密封收集瓶21与密封废液盒20随之转动,按顺序将密封收集瓶21或密封废液盒20移动到钢针正下方,收集钢针输出的样品液。通过控制分度盘的运行角度、运行速度和循环次数,控制收集瓶或废液盒的收集顺序,通过微动开关传感器确定分度盘每一次复位的零点。如图5所示,其中钢针位置26,废液盒盖中心位置27,定位零点28。
装置工作原理:该设备充电电池或外接电源为动力,储液瓶里的采集液通过加液泵和导液管加到采样筒,涡轮风机启动排出采样筒里的空气形成负压,环境空气从采样筒进风口进入采样筒,采样筒将空气中气溶胶富集到采样筒底部,在采样筒底部将气溶胶采集到液体里;出液泵通过导液管从采样筒里将采集的样品液输出,样品液通过钢针输入到密封的样品液收集瓶里。样品液收集瓶放置于转盘上,钢针和转盘配合,按采样的顺序,将采集的样品液,输送到不同采集瓶。整个工作过程可以设置预约时间、采样时间,循环采样的次数,通过程序自动控制采样,实现无人值守自动化采样。
本实施例中,废液盒采用长方形结构,方便插入收集盘中,在废液盒的端部设计开口,使用硅胶盖对开口进行封盖,避免废液溢出二次形成气溶胶,同时硅胶盖便于钢针插入。
本实施例中,收集瓶的瓶体为玻璃瓶,采用硅胶盖密封,使用时用钢针扎进硅胶盖,把样品液输入到收集瓶中,避免样品液的二次挥发。
本实施例中,收集盘设计成圆形,在圆盘周围平均分布16个孔位,分别放置收集瓶和废液盒;收集盘还可以采用一字或十字滑台设计,在一字或十字滑台上均布孔位,分别放置收集瓶和废液盒。
本实施例中,分度盘采用微动开关确定0度位置,24v步进电机控制旋转角度。
本实施例中,滑台上装配传感器,传感器开关确定0点位置,用步进电机来控制向下行走的距离。
采样装置参数设置:设置加液泵转速、加液泵采样加液时间、加液泵清洗加液时间、风机自检采样时间、出液泵转速、出液泵出液时间、滑台运行速度、滑台运行时间、分度盘运行速度。设置预约时间、采样时间、间隔时间、采样数量。
采样装置的运行过程:
加液采样出液:分度盘复位、仪器等待预约时间、加液泵采样加液、风机采样、分度盘(顺逆时针)运行1号收集瓶到钢针下方、滑台向下移动到钢针插入收集瓶、出液泵启动出液、滑台向上移动钢针从收集瓶移出、分度盘复位。
清洗:加液泵加液、风机运行、废液盒孔位运行到钢针位置、滑台向下移动到钢针插入废液盒、出液泵启动出液、滑台向上移动、钢针从废液盒移出、分度盘复位。清洗次数可以设置。
循环与停机:间隔时间到后,重复加液采样出液和清洗,最后一次采样结束后,仪器停机。
上述参数的设置和采样过程的控制,可通过RS485通讯远程采样或上位机智能控制,可自动化采样或远程控制。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
- 一种生物气溶胶自动化采样装置
- 集生物气溶胶采样和核酸检测于一体的自动化检测装置