[发明专利]一种生物气溶胶连续采样系统

说明书

本申请提供了一种生物气溶胶连续采样系统，包括采样器、气液分离子系统、真空发生子系统、液位控制子系统、连接装置、温控子系统和主控子系统；采样器具有出气口、进液口和出液口；气液分离子系统的输入端与出气口连接，气液分离子系统的输出端分别与进液口和真空发生子系统连接；液位控制子系统的输入端与出气口连接，输出端与出液口连接；连接装置与出液口连接，用于外接分子诊断检测设备；温控子系统与采样器电连接，用于调控采样器内部的温度；主控子系统分别与真空发生子系统、液位控制子系统、连接装置和温控子系统电连接。本申请可以对采样器内的采样液体进行实施补给，能够实现对生物气溶胶长时间连续采样，提高了生物气溶胶的采样效率。

技术领域

本申请属于生物检测技术领域，更具体地说，是涉及一种生物气溶胶连续采样系统。

背景技术

近年来，由于传染病的大流行使得高致病空气微生物成为全球公共卫生关注的焦点，据世界卫生组织统计，截至2022年11月20日，全球已报告6.34亿确诊病例和660万死亡病例。

高致病病原微生物通过空气传播进行传播的危害十分巨大，具体途径分为气溶胶传播和飞沫传播，前者由于主要成分为飞沫(或液滴)，尺寸和重量相对较大易受重力沉降影响，传播距离范围一般不超过1m，而后者由于主要成分为尺寸和重量相对较微小的生物颗粒，跟随气流运动的能力较强，传播距离范围一般会大于1m，传播影响的持续时间相较于飞沫传播也更久。含有高致病病原微生物的飞沫(或液滴)，经过蒸发、干燥后，往往可以转变为气溶胶。因此，发展生物气溶胶相关的检测手段，尤其是对人流量大的公共空间的长时间连续式采样与检测手段，具有极其重要的科研和应用价值。

生物气溶胶本质上属于气溶胶的一种，是包含生物颗粒(例如，微生物或生物大分子)的空气胶体悬浮系统，其生物特性复杂、分类广泛，包括病毒、细菌、放线菌、真菌、孢子、藻类、昆虫和螨的碎片、植物和动物来源的蛋白质碎片等。生物气溶胶的典型尺寸范围在0.01～100μm，其中，病毒的典型尺寸通常为0.02～0.3μm(新冠病毒的典型尺寸通常为0.06～0.14μm)，细菌的典型尺寸通常为0.5～10μm，真菌的典型尺寸通常为0.5～30μm。

根据上述生物气溶胶的特点，一般认为理想的生物气溶胶采样器应具备以下5点特征：(1)采样效率高；(2)采样快速连续；(3)颗粒沉积效率高；(4)具有特定粒度选择能力；(5)粒径覆盖范围广以及良好的微生物存活率。常规的生物气溶胶采样器按其工作原理，主要分为固体撞击式、离心式、气旋式、液体冲击式、过滤式、静电沉降式、重力沉降式、热沉降式等多种类型，但主要为单级流体力学或传热学结构，导致现有的生物气溶胶采样器对于尺寸相对较大的真菌和细菌有较好的捕获能力，但对于尺寸相对较小的病毒捕获能力相对较弱，即常规生物气溶胶采样器存在一定的粒径覆盖范围和采样效率方面的问题。另外，生物气溶胶采样器中的病原微生物的存活率和存活时间，主要受其环境的温度、湿度、接触面材质等因素影响。对于本身就存在液体的气旋式、液体冲击式生物气溶胶采样器的湿度相对较大，往往不需要进行额外控制，通过控制温度到适宜病原微生物的存活的温度一般能够保证其较高的存活率和较长的存活时间。一般适宜病原体存活和生长的温度范围为1℃～40℃。如果病毒处于非适宜存活环境，存活时间一般并不长，并且RNA类病毒还容易降解，导致对其进行检测、提取和培养(为基因测序和研发疫苗)等存在问题。如果细菌和真菌处于非适宜存活环境，会导致其在进行培养和繁殖(为进行检测和鉴定)时存在问题。同时，常规的生物气溶胶采样器未对长时间连续采样时由于采样器中液体消耗未考虑补充问题、采样器存储液体的容积有限和液位控制问题，以及，长时间采样过程中的存活率问题进行充分考虑。因此，不适用于现场长时间连续采样。

为此，提高生物气溶胶采样器的粒径覆盖范围和采样效率，提高在长时间采样过程中的微生物存活率，可实现长时间连续采样并较好地保证在长时间采样过程中的微生物存活率，对于生物安全、公共卫生安全，乃至国家安全均具有极其重要意义。

现有的气溶胶采样装置，通常未考虑长时间连续采样时由于采样器中液体消耗未考虑补充问题，以及长时间采样过程中的存活率问题，不适用于现场长时间连续采样，而且还存在采样效率不高等问题。