【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及氣溶膠采樣，特別是涉及一種微生物病原體氣溶膠采樣裝置和病原體濃度的計算方法。
技術介紹
1、以氣溶膠為傳播介質的傳染病的爆發和流行是對人類健康和環境安全造成嚴重威脅的主要原因之一。故此對環境中氣溶膠定期的采樣與檢測是必要的，但目前氣溶膠采樣裝置普遍存在采樣效率低、結構復雜及便攜性不足等問題，如專利號cn?212640487?u公開了一種濕壁氣旋微生物氣溶膠采樣器，該采樣器結構簡單，但沒有內置電源，仍需外部電源供電，使用時具有一定的局限性；專利號cn?214471934?u公開了一種生物氣溶膠自動化采樣裝置，該采樣裝置集補液、出液和采樣于一體，具有較好的自動性，但復雜的結構設計導致其便攜性不足；專利號cn?214471933?u公開了一種便攜式大流量生物氣溶膠富集與液相采樣裝置，該采樣裝置結構簡單，且內部內置了電池，具有較好的便攜性，但裝置的渦輪風機與采樣筒連接處密閉性較差，容易導致采樣效率的降低。同時上述設備均無法準確的測量采樣氣體流速并控制采樣的氣體體積，尤其是在不同壓力、溫度下進行標準空氣體積的采樣，因此亟需設計一種便攜式氣溶膠采樣裝置，實現采樣氣體流速、采樣氣體體積以及采樣氣溶膠病原體濃度的計算，這對于推動氣溶膠采樣技術的發展，保證環境衛生及生物安全具有重要應用價值和意義。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種微生物病原體氣溶膠采樣裝置和病原體濃度的計算方法，通過氣體流量計、壓力傳感器和溫度傳感器將采樣空氣體積變換為25℃下
2、為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專利技術第一方面，提供一種微生物病原體氣溶膠采樣裝置，包括風機、采樣器、采樣管、采樣器外殼、觸摸屏、硅膠密封圈、鋰電池組、充電頭、主控電路板、底座、氣體流量計、壓力傳感器、溫度傳感器、過濾器及軟管；
4、所述采樣器外殼連接所述底座，所述采樣器外殼用于固定風機、氣體流量計、壓力傳感器、溫度傳感器、采樣器、觸摸屏、鋰電池及充電頭；
5、所述采樣器的頂部設置有出風口，所述采樣器的上部側面設置有至少兩個切向進風口，所述采樣器的底部設置有采樣口，所述采樣口連接所述采樣管，所述出風口連接所述軟管；
6、所述軟管上設置所述氣體流量計、壓力傳感器、溫度傳感器以及過濾器；
7、所述鋰電池組與所述充電頭連接，所述氣體流量計、壓力傳感器、溫度傳感器的信號輸出端連接所述主控電路板的信號輸入端，所述主控電路板的信號輸出端連接所述風機的信號輸入端，所述主控電路板與所述觸摸屏信號連接，所述鋰電池組與所述主控電路板電連接；
8、所述硅膠密封圈固定于所述采樣器外殼與所述采樣器連接處的頂部。
9、進一步地，所述至少兩個切向進風口處均安裝有濾網。
10、進一步地，所述采樣器外殼與所述采樣器的連接處為圓環形，內圓環設有外螺紋，用于和采樣器形成螺紋配合，采樣器外殼頂部設有風機固定孔與導線孔，風機固定孔直徑與風機直徑相同，用于固定風機，導線孔用于將風機導線引至采樣器外殼內部，采樣器外殼底部內側設有多個凸臺，每個凸臺上都設有凸臺圓孔，所述凸臺圓孔與所述底座上設置的圓孔同心，用于連接底座。
11、進一步地，還包括泡沫墊，所述泡沫墊設置于所述底座的下端。
12、進一步地，所述采樣器的直徑根據切割粒徑來確定；其中，所述切割粒徑為位于圓柱面cs上的微生物氣溶膠粒徑，所述圓柱面cs是在所述采樣器內部存在的一個從排氣方向向下延伸到采樣器底部形成的圓柱面，所述圓柱面cs上的氣溶膠顆粒平衡。
13、進一步地，通過如下方法確定切割粒徑：
14、根據采樣器中微生物氣溶膠受力確定圓柱面cs上切向速度和軸向速度；其中，所述采樣器中微生物氣溶膠受力包括向外的離心力和向內氣流阻力，分別表示為：
15、
16、fstokes＝3πχμvrcs
17、式中，cf為離心力，x為氣溶膠粒徑，rx為采樣器半徑，χ為空氣粘度，ρp為氣溶膠密度，vθcs為圓柱面cs上切向速度，vrcs為圓柱面cs上軸向速度，fstokes為向內氣流阻力，μ為空氣粘度；
18、基于圓柱面cs上切向速度和軸向速度，通過如下公式計算切割粒徑：
19、
20、式中，x50為切割粒徑，dx為采樣器直徑。
21、進一步地，所述主控電路板被配置為基于如下公式計算當前累計采樣氣體體積v：
22、
23、式中，q為采樣空氣流速，dt為采樣時間，p為采樣時的壓力，t為采樣時的溫度值。
24、進一步地，所述主控電路板被配置為基于如下公式計算氣溶膠中微生物病原體濃度ρ：
25、ρ＝f(ct)×v1/vη
26、式中，f(ct)為查找熒光定量pcr標準曲線得到的初始拷貝數，v1為樣本體積，v為修正后25℃下一個大氣壓下的采樣氣體體積值，η為氣溶膠采樣效率。
27、本專利技術第二方面，提供一種病原體濃度的計算方法，基于如上所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，所述方法包括：
28、在采樣管中加入采樣液；
29、設置微生物病原體氣溶膠采樣裝置的工作時間與采樣速率或者采樣氣體體積；
30、控制風機開始運行，外部氣體從進風口進入到采樣器內，外部空氣會在進入采樣器后形成氣旋渦流，沿著采樣器的內壁從上往下作螺旋形旋轉運動，在此過程，空氣中的氣溶膠顆粒物會受到離心力和重力的影響向采樣口移動，當渦旋到達采樣器底部時，空氣則將沿著采樣器的軸心向上旋轉，并被風機從出風口抽出至采樣器外；
31、根據氣體流量計的信號，對流經風機的電流進行調節，維持設定的采樣效率；
32、通過主控電路板實時獲取當前的氣體流量信號，累積計算當前的采樣氣體體積值，并在觸摸屏上實時顯示；
33、當環境病原微生物氣溶膠采樣裝置工作到設定時間或者采樣氣體體積后，從采樣管中取出樣品，進行qpcr測試；
34、qpcr反應結束后，響應于輸入的ct值，主控電路板根據采樣氣體體積值，ct值，設備的采樣效率，計算微生物病原體的濃度值；其中，ct值在qpcr反應結束后自動顯示,其含義為擴增產物熒光信號達到設定的熒光閾值時所對應的擴增循環數。
35、進一步地，當環境病原微生物氣溶膠采樣裝置工作到設定時間或者采樣氣體體積后，所述方法還包括：
36、通過觸摸屏顯示運行完成的信息、采樣氣體體積以及等待測試結束輸入ct值，取下采樣器與采樣管。
37、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
38、1.本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，包括風機、采樣器、采樣管、采樣器外殼、觸摸屏、硅膠密封圈、鋰電池組、充電頭、主控電路板、底座、氣體流量計、壓力傳感器、溫度傳感器、過濾器及軟管；
2.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，所述至少兩個切向進風口處均安裝有濾網。
3.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，所述采樣器外殼與所述采樣器的連接處為圓環形，內圓環設有外螺紋，用于和采樣器形成螺紋配合，采樣器外殼頂部設有風機固定孔與導線孔，風機固定孔直徑與風機直徑相同，用于固定風機，導線孔用于將風機導線引至采樣器外殼內部，采樣器外殼底部內側設有多個凸臺，每個凸臺上都設有凸臺圓孔，所述凸臺圓孔與所述底座上設置的圓孔同心，用于連接底座。
4.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，還包括泡沫墊，所述泡沫墊設置于所述底座的下端。
5.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，所述采樣器的直徑根據切割粒徑來確定；其中，所述切割粒徑為位于圓柱面CS上的微生物氣溶
6.根據權利要求5所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，通過如下方法確定切割粒徑：
7.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，所述主控電路板被配置為基于如下公式計算當前累計采樣氣體體積V：
8.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，所述主控電路板被配置為基于如下公式計算氣溶膠中微生物病原體濃度p：
9.一種病原體濃度的計算方法，其特征在于，基于如權利要求1至8中任一項所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，所述方法包括：
10.根據權利要求9所述的病原體濃度的計算方法，其特征在于，當環境病原微生物氣溶膠采樣裝置工作到設定時間或者采樣氣體體積后，所述方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，包括風機、采樣器、采樣管、采樣器外殼、觸摸屏、硅膠密封圈、鋰電池組、充電頭、主控電路板、底座、氣體流量計、壓力傳感器、溫度傳感器、過濾器及軟管；
2.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，所述至少兩個切向進風口處均安裝有濾網。
3.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，所述采樣器外殼與所述采樣器的連接處為圓環形，內圓環設有外螺紋，用于和采樣器形成螺紋配合，采樣器外殼頂部設有風機固定孔與導線孔，風機固定孔直徑與風機直徑相同，用于固定風機，導線孔用于將風機導線引至采樣器外殼內部，采樣器外殼底部內側設有多個凸臺，每個凸臺上都設有凸臺圓孔，所述凸臺圓孔與所述底座上設置的圓孔同心，用于連接底座。
4.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，其特征在于，還包括泡沫墊，所述泡沫墊設置于所述底座的下端。
5.根據權利要求1所述的微生物病原體氣溶膠采樣裝置，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：付利芝，余遠迪，付文貴，任文舉，楊睿，楊柳，王玉娥，徐登峰，
申請(專利權)人：重慶市畜牧科學院，
類型：發明
國別省市：
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