(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221426120.4 (22)申请日 2022.06.09 (73)专利权人 辽宁工程技术大学 地址 123000 辽宁省阜新市细河区中华路 47号 专利权人 广东工业大 学 (72)发明人 张婷　安太成　李桂英　 (51)Int.Cl. C12M 1/26(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/10(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12Q 1/02(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 一种移动式离心撞击法生物气溶胶富集装 置 (57)摘要 本实用新型公开了一种移动式离心撞击法 富集生物气溶胶的装置， 可用于空气生物气溶胶 的采集与富集。 所述装置由富集腔、 平衡池和暴 露模块组成， 富集腔表面涂布捕集微生物的凝 胶； 平衡池依据空气生物颗粒特征数据平衡生物 气溶胶浓度； 暴露模块包括驱动机构、 移动式数 字支架和细胞暴露膜盒， 所述细胞暴露膜盒由3D 网架支撑， 可变频调速并沿轨道旋转， 安装了定 植细胞的多孔材料膜块。 本生物气溶胶富集装置 结构紧凑， 实用和操作性强， 有效解决了空气中 低浓度细颗粒物上微生物( 病毒、 细菌、 真菌等) 的移动监测与富集问题， 为交通工具、 禽畜养殖 场、 生物实验室等人群活动场所的空气病原微生 物传播与风险防制提供了一种移动式的监测设 备， 应用前 景广阔。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 217922103 U 2022.11.29 CN 217922103 U 1.一种移动式离心撞击法生物气溶胶富集装置， 其特征在于： 所述装置包括富集腔、 平 衡池和暴露装置； 所述富集腔包括重尘仓、 微尘仓和微生物富集仓， 富集腔采用下端进气， 空气自下至上依次经过重 尘仓、 微尘仓和微生物 富集仓， 微生物富集仓表面涂布凝胶； 平衡 池内安装滤网、 雾化器和静电发生器， 底端与富集腔的出气口连接； 暴露模块包括驱动机 构、 细胞暴露膜盒、 移动式数字支架； 所述驱动机构与平衡池的出气口连接， 底部安装驱动 细胞暴露膜盒旋转的轨道、 磁线圈和磁悬浮电机， 用于动态 暴露研究； 所述细胞暴露膜盒是 由微管结构的3D网架支撑， 夹持多孔材料制成的膜块； 所述移动式数字支架是依据无线传 感器采集的空气生物气溶胶浓度和粒径等数据调节旋转速度的数字化部件。 2.根据权利要求1所述的生物气溶胶富集装置， 其特征在于： 所述的富集腔为多腔室结 构， 腔室包括多孔布气板， 孔径为0.001～50mm； 重 尘仓底部设置可调波长的UV ‑LED灯带， 可 调波长范 围为200—400nm； 微尘仓的壁面设置1μm—1mm深的微结构， 包括楔形、 三角形、 针 型、 六棱柱的一种或几种的组合； 微生物富集仓是膜管式结构， 壁面涂布水凝胶或硅凝胶， 顶部埋传感器， 包括PM传感器、 流 量传感器， 流 量为0.05～100L/min。 3.根据权利要求1所述的生物气溶胶富集装置， 其特征在于： 所述平衡池的滤网有6～ 1280片网片组成， 网片孔径≤1mm， 孔径 为1nm～500 μm， 滤网可安装生物试剂接口， 调节进入 暴露模块III的进气品质， 并可安装温度、 湿度、 颗粒物PM浓度、 微生物浓度传感器和GPS/ LBS/北斗跟踪定位器的一种或几种的组合。 4.根据权利要求1所述的生物气溶胶富集装置， 其特征在于： 所述暴露模块的细胞暴露 膜盒， 由微管结构的3D网架支撑， 微管表面涂布凝胶， 管径小于5mm； 细胞暴露膜盒夹持多孔 材料的膜块， 孔径≥0.25m m， 孔径梯度不低于 0.1mm/mm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217922103 U 2一种移动式离心撞击法生物气溶胶富集装 置 技术领域 [0001]本实用新型属于生物气溶胶监测技术领域， 涉及 一种移动式离心撞击法富集生物 气溶胶的装置 。 背景技术 [0002]近年来， 室内外空气污染物的健康危害事件频繁发生， 大气污染问题成为了社会 高度关注的重点。 气溶胶作为具有健康风险的污染物， 具有空气传播的特性， 有必 要构建快 速、 准确、 可靠的检测系统。 当前， 生物气溶胶的采集技术主要以液体冲击法、 固体撞击法、 离心沉降法和滤膜法为主。 [0003]使用大中流量捕集器阻留空气污染物， 可以把空气中浓度较低的气溶胶富集起 来， 如抽气法、 滤膜法、 琼脂采样法等。 然而， 用这些方法收集污染物， 测得的是瞬时浓度， 具 有不确定性。 用器皿(如采样罐、 采样袋、 采样瓶等)采集生物气溶胶的方法， 适合于浓度较 高， 或者测定灵敏度较高， 不易被粘附或短时间化学特性稳定的污染气 体采集。 以上方法收 集到的生物污染物浓度往往不能简捷 快速的测量空气中生物气溶胶的时间加权平均浓度、 或较长时间段(如白天、 夜晚、 月、 季度)的累积浓度。 [0004]针对大气生物气溶胶难以富集和定量的问题， 滤膜法采集气溶胶到滤膜上， 经过 DNA提取、 PCR扩增、 高通量测序等方法获得微生物相对丰度等大量信息， 但存在提取效率 低、 测序周期 长、 无法完整保留污染物形貌特性等问题。 为了降低采样膜抽提对生物颗粒分 析的不确定性影响， 也有少数学者采用琼脂方法， 将气溶胶污染物直接撞击到盛有琼脂的 培养皿上， 经过24小时以上37℃恒温培养计算菌落数浓度， 这样的做法忽视了大气生物污 染物在迁移、 转化过程的组成、 形貌结构、 活性等信息， 不利于掌握随空气运动生物气溶胶 的特征。 当前， 生物气溶胶 采样的浓度结果需要 更多的验证才能被采信， 装置的构造和原理 限制了人们对生物气溶胶来源的理解。 [0005]本实用新型的申请人认为， 基于离心撞击法的富集腔代替撞击式安德森大气颗粒 物采样器或常规滤膜过滤器， 方便空气生物颗粒在具有弹性的凝胶仓板上富集。 凝胶材料 的多孔性和吸湿性， 可以保证粘附在仓板上 的生物气溶胶的化学组成、 形貌结构和空气动 力学性质少受装置内部阻力等的影响， 监测数据更加接近 “原位”的大气生物气溶胶浓度， 又几乎不增加额外成本。 本实用新型公开的一种生物气溶胶富集装置， 结构紧凑， 操作便 捷， 是固定式测定或移动式测量的， 如搭载在无人机、 移动小 车等移动设备上或穿戴在人体 上的， 适于如校园、 洗手间、 商超、 实验室等人群活动场所空气生物污染物浓度监测的一种 创新式监测装置， 能够为空气致病微 生物监测与控制措施的制定提供 可靠数据。 实用新型内容 [0006]本实用新型的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种空气低浓 度生物气溶胶的实时采集和富 集的装置， 采用智能决策、 动态调节的使用方法。 [0007]本实用新型所述的一种生物气溶胶富集装置 由具有分级功能的富集腔I、 平衡池说　明　书 1/5 页 3 CN 217922103 U 3