一种空气微生物实验反应设备及应用制造技术

本发明专利技术公布了一种空气微生物实验反应设备及应用。所述设备用于研究微生物在空气中的反应变化，包括反应舱、空气化发生器和空气采样器，在反应舱的一侧壁上设有进气口与空气化发生器相连，相对的另一侧壁上设有出气口与空气采样器相连；舱室顶部安装有日光灯和紫外灯，舱室内设有风扇和温湿度传感器；所述反应舱的容积为150‑500升，内壁涂有疏水涂层。反应舱的疏水表面、风扇扰动，能够很大程度上保证微生物处于空气中；其体积可满足不同暴露时间与后续采集检测需要；舱体上组装的各种器件可改变微生物的空气反应的不同条件，并可实时控制、实时检测，有助于进一步了解微生物尤其是致病菌在空气中的传播特性。

Air microorganism experimental reaction equipment and application thereof

The invention discloses an air microorganism experimental reaction device and an application thereof. For in the air changes of the microbial reaction equipment, including reaction tank, air generator and air sampler, one side wall in the reaction tank is provided with an air inlet and the air generator is connected, the other side of the wall is provided with an air outlet and air sampler connected; cabin is mounted at the top of the fluorescent lamp and the UV lamp. The cabin is provided with a fan and a temperature and humidity sensor; the volume of the reaction tank is 150 500 liters, is coated on the inner surface of hydrophobic coating. Hydrophobic surface, fan reaction chamber disturbance, to a large extent that the microorganism in air; the volume can meet the needs of different exposure time and the subsequent acquisition detection; different conditions of various devices on the assembly can change the air microorganism reaction, and real-time control, real-time detection, help to further understand the microorganism especially the propagation characteristics of pathogenic bacteria in the air.

【技术实现步骤摘要】
一种空气微生物实验反应设备及应用
本专利技术属于气溶胶领域，具体涉及一种研究微生物在空气中反应变化的方法和设备，研究微生物在空气中的活性、感染力以及物理特性变化的暴露反应的方法与装置。
技术介绍
空气是微生物传播的重要介质，很多人类致病菌经空气传播，能引起传染病暴发流行。空气中的微生物包括细菌、真菌、病毒、立克次体、支原体和衣原体等。这些微生物颗粒中有很多是导致呼吸系统感染的病原体，例如流感嗜血杆菌、嗜肺军团菌、流感病毒等。在一些特殊职业环境、人群聚集场所等很容易引起传染病爆发，如结核病、麻疹、Q热、猪流感、炭疽热、嗜肺军团菌病等。研究表明，空气传播是病原体传播的重要途径。微生物在空气中可通过气溶胶传播，由于种类的多样性，其在环境中的存活能力、毒力变化表现各不相同，因此微生物气溶胶的变化也呈多样化。不同粒径的颗粒物在空气中的传播特性和距离不同。例如，小粒径颗粒物的传播距离较远，大粒径颗粒物的传播距离较近。此外，微生物在空气中传播受多种环境因素的影响，包括温度、湿度、电磁辐射和空气化学组分等。温度是影响微生物存活的重要因素。辐射对微生物活性的影响与波长有关，波长短、能量强的辐射，例如紫外辐射，可以破坏病原体的DNA；长波和可见光会影响细胞中线粒体中细胞色素的产生。室外大气化学物质成分较为复杂，对微生物的影响的机制也较为复杂。因此，有必要在可控的环境因素下，对微生物在空气中长时间的变化包括其活性进行研究。这对评价微生物的空气传播，研究其在空气中的物理变化和生物衰减等是十分必要的。现有的空气微生物研究装置大部分不能保证微生物长时间停留在空气中，而且环境因素可控性差，暴露时间短，不能够对致病菌在空气中发生的变化有清楚的了解。微生物在空气中究竟发生了什么目前尚不清楚，例如微生物在空气中的致病性的变化及传播了解不够。此外，已有文献里报道的微生物暴露装置，一般体积较大，成本高，且难以彻底灭菌，易造成多次实验反应的交叉污染。还有研究将空气微生物转入液相中进行反应，设计液相暴露反应，无法反应其在空气中的真实情况。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是设计一种研究微生物在空气中反应变化的方法和设备，为微生物气溶胶的空气传播提供一个较为理想的实验场所，并可实时控制各项反应参数(温湿度、光照、暴露时间、保证其处于空气中等)，检测微生物的氧化损伤与干燥效应，研究其发生、传播中的物理变化和生物衰减等。本专利技术的技术方案如下：一种空气微生物实验反应设备，包括反应舱、空气化发生器和空气采样器，在反应舱的一侧壁上设有进气口与空气化发生器相连，相对的另一侧壁上设有出气口与空气采样器相连；舱室顶部安装有日光灯和紫外灯，舱室内设有风扇和温湿度传感器，并在舱壁上设有备用通气口，其中：所述反应舱的容积为150-500升，舱室内壁涂有疏水涂层。所述反应舱的舱体优选为长方体，使用不锈钢板制成，舱室内壁涂有一层疏水涂层，以减少微生物颗粒在内壁的吸附与沉积。涂层材质优选为硅纳米树脂，其还具有耐高温和紫外线的特性。在本专利技术的一个实施例中，反应舱体的尺寸为700mm×500mm×500mm(长×宽×高)，体积为175升，可满足生物气溶胶采样器对空气体积的要求。例如，使用BioSampler采样器时，采样流量为12.5L/min，可采集10min；使用BioStage和Andersen采样器时，采样流量为28.3L/min，可采集5min。空气化发生器与反应舱的进气口相连，将气溶胶化的微生物通入舱体。进一步的，可在空气化发生器与进气口之间加设干燥管，降低微生物颗粒中水分含量，减小粒径，减轻质量，减少其自由沉降。所述空气化发生器可采用雾化瓶，使用氮气做载气，将气溶胶化的微生物颗粒通入反应舱。反应舱的出气口与空气采样器相连，所述空气采样器为生物气溶胶采样器，采集反应后的微生物，所得样本可用于检测活性、氧化损伤和干燥效应等指标。同时，所述空气微生物实验反应设备还可进一步包括浓度检测装置，如光学粒子计数器(OPC)或紫外-气溶胶粒径分析仪(UV-APS)等，反应舱的出气口与浓度检测装置相连，可实时检测舱室内微生物颗粒的浓度。安装在舱室顶部的日光灯和紫外灯，分别用于提供光照和紫外辐射。紫外灯还可用于为舱室灭菌消毒。所述风扇可以采用简易吊扇或换气风扇，用于扰动舱室内的气流，减少微生物颗粒的沉降，增加其在空气中的停留和反应时间。所述温湿度传感器优选采用分体式传感器，其探头通入舱室内部，用于监测舱室内的温度和湿度，而显示器面板悬挂在舱室外侧，便于实时读数。进一步的，在反应舱的舱室侧壁设有备用通气口，通过备用通气口可向舱室内通入各种反应气，例如O3，用于进行气体对空气微生物活性影响的实验。不使用时，可用胶塞堵住。进一步的，可在舱室底部设置风机或换气扇，增加空气扰动。本专利技术的空气微生物实验反应设备在使用时，先通过空气化发生器将气溶胶化的微生物颗粒经进气口通入反应舱中，通过反应舱为微生物提供各种反应条件，例如：日光灯提供可见光光照，紫外灯提供紫外辐射，风扇控制舱室内的气体扰动情况，温湿度传感器控制舱室内的反应温度和湿度，备用通气口可通入水蒸气、臭氧等气体。反应完成后的微生物通过出气口被空气采样器采集，进行相关检测。本专利技术的有益效果：本专利技术首先为研究微生物在空气中发生的变化提供了研究手段与方法，反应舱的体积可满足不同暴露时间与后续采集检测需要。其次，本专利技术通过在舱体上组装各种器件，可改变微生物的空气反应的不同条件，并可实时控制、实时检测。此外，研发的暴露装置具有疏水表面、风扇扰动，能够很大程度上保证微生物处于在空气中。该研究手段及方法有助于进一步了解微生物尤其是致病菌在空气中的传播特性。附图说明图1.空气微生物实验反应舱立体图，其中：1是反应舱体；2是进气口；3-1是日光灯；3-2是紫外灯；4是风扇；5是温湿度传感器；6是出气口；7是备用通气口。具体实施方式下面结合附图，通过实施例进一步说明本专利技术。利用图1所示的空气微生物实验反应舱研究微生物在空气中的活性、感染力以及物理特性变化，该空气微生物实验反应舱包括反应舱体1，在反应舱体1的一侧设有进气口2，相对的另一侧设有出气口6，舱室顶部设置日光灯3-1和紫外灯3-2，并悬挂有风扇4，舱室内设有温湿度传感器，舱壁上还留有备用通气口7。所述反应舱体1为长方体，使用不锈钢板制成，其尺寸为700mm×500mm×500mm(长×宽×高)，体积为175升，可满足生物气溶胶采样器对空气体积的要求。例如，使用BioSampler采样器时，采样流量为12.5L/min，可采集10min；使用BioStage和Andersen采样器时，采样流量为28.3L/min，可采集5min。进气口2位于舱室的左侧，内径50mm。进气口2可与空气化发生器相连，将气溶胶化的微生物通入舱体。出气口6位于舱室的右侧，内径50mm。将出气口3与采样器相连，采集在舱室内反应后的微生物，所得样本可用于检测活性、氧化损伤和干燥效应等指标；同时还可与浓度检测装置相连，如光学粒子计数器(OPC)或紫外-气溶胶粒径分析仪(UV-APS)等，可实时检测舱室内微生物颗粒的浓度。在舱室顶部安装日光灯3-1和紫外灯3-2各一根，用于提供光照和紫外辐射。紫外灯3-2还可用于为舱室灭菌消毒。风扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气微生物实验反应设备，包括反应舱、空气化发生器和空气采样器，在反应舱的一侧壁上设有进气口与空气化发生器相连，相对的另一侧壁上设有出气口与空气采样器相连；舱室顶部安装有日光灯和紫外灯，舱室内设有风扇和温湿度传感器；其中：所述反应舱的容积为150‑500升，舱室内壁涂有疏水涂层。

【技术特征摘要】
1.一种空气微生物实验反应设备，包括反应舱、空气化发生器和空气采样器，在反应舱的一侧壁上设有进气口与空气化发生器相连，相对的另一侧壁上设有出气口与空气采样器相连；舱室顶部安装有日光灯和紫外灯，舱室内设有风扇和温湿度传感器；其中：所述反应舱的容积为150-500升，舱室内壁涂有疏水涂层。2.如权利要求1所述的空气微生物实验反应设备，其特征在于，所述疏水涂层为硅纳米树脂。3.如权利要求1所述的空气微生物实验反应设备，其特征在于，所述空气发生器产生气溶胶化的微生物，通过进气口通入反应舱中；所述空气采样器为生物气溶胶采样器，采集反应后的微生物。4.如权利要求1所述的空气微生物实验反应设备，其特征在于，所述空气化发生器与进气口之间设有干燥管。5.如权利要求1所述的空气微生物实验反应设备，其特征在于，所述设备还包括用于实时检测舱室内微生物颗粒浓度的浓度检测装置，该浓度检测装置与所述反应舱的出气口相连。6.如权利要求5所述的空气微生物实验反...

【专利技术属性】
技术研发人员：要茂盛，郑云昊，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11