自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置及方法制造方法及图纸

一种自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置及方法，包括：测试机箱、活动设置于其上的出气单元和磁力富集架，其中：位于测试机箱内的控制模块分别与出气单元和磁力富集架相连并传输采集控制信息，出气单元分别与测试机箱上的进气口和气液混合管相连，该气液混合管正对磁力富集架。本发明专利技术体积小，重量轻的同时，能够通过控制外接采集装置，实现区域内覆盖采集。集。集。

【技术实现步骤摘要】
自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置及方法


[0001]本专利技术涉及病毒气溶胶采样富集领域，尤其是涉及一种自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置及方法。

技术介绍

[0002]病毒检测技术中较为先进的方式是从空气中的气溶胶样本中直接检测病毒，但由于致病病毒的特征以及在气溶胶中的低浓度的性质，对病毒性气溶胶颗粒的检测需对其进行采集和富集。但现有气溶胶采集富集设备均以单一病毒检测为主要目标，缺乏通用性，无法满足常态防疫需求，且现有装置一般需手动调整采集设置，不利于扩展也无法灵活部署、采集范围受限。
[0003]现有的气候环境测试技术无法对多种气溶胶病毒进行自适应的采集和监测，不利于对新型气溶胶病毒进行扩展，对新型气溶胶病毒的扩展需手动更改设置，且无法对气溶胶病毒进行自动富集采集。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有病毒性气溶胶采集富集装置无法满足常态化防疫下多病种检测需求以及部署、采集范围受限的缺陷，提出一种自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置及方法，本专利技术体积小，重量轻的同时，能够通过控制外接采集装置，实现区域内覆盖采集。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术涉及一种自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置，包括：测试机箱、活动设置于其上的出气单元和磁力富集架，其中：位于测试机箱内的控制模块分别与出气单元和磁力富集架相连并传输采集控制信息，出气单元分别与测试机箱上的进气口和气液混合管相连，该气液混合管正对磁力富集架，待检测气体样本采集后，通过出气单元底部的出气喷头喷入气液混合管，驱动管内收集液面旋转上升，使待测气体样本与收集液充分混合，气液相的气溶胶粒子通过免疫磁珠实时捕捉；气液混合管完成采集后放置在磁力富集架上，通过磁力富集架底部磁力装置将富集病毒的免疫磁珠吸附在管底用于下一步病毒检测。
[0007]所述的控制模块包括：中央控制单元、空气采集单元、存储单元、计算单元、通信单元和远程采集控制单元，其中：中央控制单元分别与空气采集单元、存储单元、计算单元、通信单元、显示单元、远程采集控制单元相连，用于向各个功能单元发送控制指令；空气采集单元与中央控制单元相连，用于根据计算单元计算结构控制空气采集过程；存储单元与中央控制单元相连，用于存储控制器采集设置与对应病毒检测结果；计算单元与中央控制单元相连并根据自适应采集算法计算采集参数；通信单元与中央控制单元、远程采集控制单元相连，用于通过无线传输方式发送和接收病毒检测结果和人工采集设置与向外接无人设备发送控制指令；显示单元与中央控制单元相连，用于显示空气采集设置与病毒检测结果；
远程采集控制单元与中央控制单元、通信单元相连，用于控制无人设备远程采集空气样本。
[0008]所述的自适应采集算法是指：1)从存储单元获取历史采集设置与对应检测结果((V
(1)
，c
(1)
)，(V
(2)
，c
(2)
)，...，(V
(m)
，c
(m)
))，通过通信单元获取试剂检测范围(c
min
，c
max
)，计算出理想浓度c
avg
＝(c
min
+c
max
)/2。对应的拟合函数为h
θ
(V＝)θ0+θ1V，其中：V
(i)
为单次空气采集量，单位为毫升；c
(i)
为对应的病毒浓度检测结果，c
max
为当前病毒检测试剂所能检测的最大浓度，c
min
为当前病毒检测试剂所能检测的最小浓度，病毒浓度的单位为个每毫升；
[0009]2)待优化的目标函数为由最小二乘法对待求参数θ0，θ1求导可求得求导可求得求导可求得求导可求得根据拟合函数可解得理想空气采集量V
t
＝(c
avg
‑
θ0)/θ1，并将当次空气采集量和对应病毒检测结果通过通信单元传入存储单元，以更新历史数据。
[0010]本专利技术所限定的自适应采集控制算法通过历史采集数据与病毒气溶胶富集结果，自适应调整下一次空气采集量，使病毒浓度在富集之后能够落在病毒检测试剂量程范围内。自适应采集控制算法可实现对不同种类、大小的病毒富集，并且根据不同病毒检测需求调整采集参数，具有良好的扩展性。自适应采集控制通过华为开源物联网操作系统LiteOS上层软件定义实现，可通过Wi
‑
Fi、蓝牙等无线通信方式对接空气采集设备和样本检测设备，在实现自适应控制的基础上为其他应用的开发预留了空间。技术效果
[0011]本专利技术基于自适应采集算法通过历史数据调整采集设置并通过检测结果实时更新采集设置，不同于手动设置采集参数，根据历史数据或从零收集采集数据，并通过最小二乘法优化方法快速收敛，达到理想的采集设置。相比于现有技术手段，本专利技术可检测气溶胶尺寸范围广：利用免疫磁珠富集技术与自适应采集控制方法，病毒粒径检测范围0.05
‑
10μm。基于自主可控的国产开源物联网操作系统开发上层应用，根据检测结果调整采集参数，完成对不同种类、大小的病毒的采集富集。同时，为使用者开发其他应用预留空间。
附图说明
[0012]图1为本专利技术结构示意图；
[0013]图2为出气单元结构示意图；
[0014]图3为磁力富集架结构示意图；
[0015]图4为控制模块示意图；
[0016]图5为自适应采集算法示意图；
[0017]图6为实施例流程图；
[0018]图中：测试机箱1、交互单元2、进气口3、出气单元4、气液混合管5、磁力富集架6、控制模块7、底面8、出气喷头9、卡簧10、磁性底架11。
具体实施方式
[0019]如图1所示，为本实施例涉及的一种自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置，包括：测试机箱1、活动设置于其上的出气单元4和磁力富集架6，其中：位于测试机箱1内的控制模块7分别与出气单元4和磁力富集架6相连并传输采集控制信息，出气单元4分别与测试机箱1上的进气口3和气液混合管5相连，该气液混合管5正对磁力富集架6。
[0020]所述的测试机箱1上进一步设有与控制模块7相连的交互单元2。
[0021]如图2所示，所述的出气单元4的底面8上设有5个出气喷头9，出气喷头9相对于出气单元4轴线均匀分布，在垂直方向上位于同一高度，并沿所述的出气单元底部向下倾斜；待测气体通过从出气喷头9喷入气液混合管5，形成旋转的向下驱动力，驱动气液混合管5管内收集液面旋转上升，在出气喷头9下方形成半圆弧形包裹液面，使待测气体样本与收集液充分混合。
[0022]所述的气液混合管5包括：上部圆筒和下部圆锥筒，其中：上部圆筒的上端设有开口，下端与下部圆锥筒大端连接，上部圆筒的顶部内壁设有用于与出气单元4连接的螺口。气液混合管5下部圆锥筒内设有收集液，用于吸收待检测气体中的气溶胶。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置，其特征在于，包括：测试机箱、活动设置于其上的出气单元和磁力富集架，其中：位于测试机箱内的控制模块分别与出气单元和磁力富集架相连并传输采集控制信息，出气单元分别与测试机箱上的进气口和气液混合管相连，该气液混合管正对磁力富集架，待检测气体样本采集后，通过出气单元底部的出气喷头喷入气液混合管，驱动管内收集液面旋转上升，使待测气体样本与收集液充分混合，气液相的气溶胶粒子通过免疫磁珠实时捕捉；气液混合管完成采集后放置在磁力富集架上，通过磁力富集架底部磁力装置将富集病毒的免疫磁珠吸附在管底用于下一步病毒检测；所述的控制模块包括：中央控制单元、空气采集单元、存储单元、计算单元、通信单元和远程采集控制单元，其中：中央控制单元分别与空气采集单元、存储单元、计算单元、通信单元、显示单元、远程采集控制单元相连，用于向各个功能单元发送控制指令；空气采集单元与中央控制单元相连，用于根据计算单元计算结构控制空气采集过程；存储单元与中央控制单元相连，用于存储控制器采集设置与对应病毒检测结果；计算单元与中央控制单元相连并根据自适应采集算法计算采集参数；通信单元与中央控制单元、远程采集控制单元相连，用于通过无线传输方式发送和接收病毒检测结果和人工采集设置与向外接无人设备发送控制指令；显示单元与中央控制单元相连，用于显示空气采集设置与病毒检测结果；远程采集控制单元与中央控制单元、通信单元相连，用于控制无人设备远程采集空气样本。2.根据权利要求1所述的自适应采集控制的气溶胶病毒采集富集装置，其特征是，所述的自适应采集算法包括：1)从存储单元获取历史采集设置与对应检测结果((V
(1)
，c
(1)
)，(V
(2)
，c
(2)
)，...，(V
(m)
，c
(m)
))，通过通信单元获取试剂检测范围(c
min
，c
max
)，计算出理想浓度c
avg
＝(c
min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令和，舒圆鹤，陈贵海，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：