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一种低浓度微生物气溶胶浓缩器设计和性能验证

收藏本文 2024-02-02 点赞:17076 浏览:71620 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:目的:为解决低浓度微生物气溶胶的采集问题,本研究设计了与液体冲击采样器联合使用的虚拟浓缩器;在实验室和现场条件下对该浓缩器浓缩效果了评价,为解决低浓度微生物气溶胶的采集新思路。方法:虚拟浓缩器的设计理论,在查阅文献的基础上确定了浓缩器设计的Stk50,并实际确定了流量比和采样流量,综合考虑效果和方便应用的因素后确定了浓缩器孔径和喷嘴个数,为提高浓缩器的效率,本研究设计了切割型和平坦型两种不同喷嘴结构的浓缩器;在实验室内发生0.57、0.98、1.56、2.74、3.78、6.09和7.03μm的单分散相‘'NaCl-DEHS"的标准粒子,对两种不同结构的浓缩器效率、粒子损失率、浓缩比评价;在生物暴露舱内,发生一定浓度的白色葡萄球菌作为军团菌的替代菌,“切割型浓缩器+Biosampler"联合采样法和Biosampler单独采样法采集相同时间的白葡菌气溶胶,倾注平板法培养白葡菌,定量评价浓缩器的浓缩效果;调节浓缩器的流量,使用“U”型管测量阻力;在现场条件下,上述两种采样方法分别同时采集相同空气体积的军团菌和流感病毒气溶胶,巢式PCR定性检测,以阳性检出率为指标定性评价浓缩器的浓缩效果。结果:(1)本课题设计浓缩器流量为120L/min,流量比为10%、喷嘴个数为24个、设计切割粒径为1.5μm,此时,雷诺数参数确定时的范围要求。切割型浓缩器的效果优于平坦型,切割型实际切割粒径为2.16μm,对3μm以上粒子的效率可达90%以上;(2)使用浓缩器后Biosampler采样器可采集到更多的白色葡萄球菌,与单独使用Biosampler相比,白葡菌数量比值可达3.7;(3)浓缩器在设计流量时压降为2000pa,处于较;(4)对现场军团菌和流感病毒气溶胶的采样结果,两种采样方法采集军团菌(P=0.453)、甲型流感病毒(P=0.696)和乙型流感病毒(P=1.000)的阳性检出率统计学差异。:(1)本课题的虚拟浓缩器设计方法正确,切割型喷嘴结构可以降低损失率、提高效率;(2)实验室研究采集时间相同,使用虚拟浓缩器的Biosampler采样器采集到的细菌量比未使用的高;(3)现场试验该浓缩器在保证效率的前提下,使用浓缩器可以缩短采样时间(1/9),证明该浓缩器可用于低浓度军团菌气溶胶的采集,流感病毒的采集了类似的结果,该浓缩器在采集流感病毒气溶胶也具有一定的适用性。关键词:低浓度微生物气溶胶论文虚拟浓缩论文设计论文性能验证论文

    摘要3-5

    Abstract5-13

    章 引言13-31

    1.1 微生物气溶胶的13-14

    1.2 环境中微生物气溶胶的来源14-15

    1.3 微生物气溶胶的特征15-17

    1.4 微生物气溶胶对人体健康的影响17-20

    1.5 低浓度微生物气溶胶采样现状20-24

    1.6 军团菌气溶胶的采集24-28

    1.7 虚拟浓缩器的研究进展28-29

    1.8 论文工作的主要内容29-31

    章 虚拟浓缩器的设计31-39

    2.1 设计原理和参数31-35

    2.1.1 设计原理31-32

    2.1.2 参数32-35

    2.1.2.1 雷诺数32-33

    2.1.2.2 斯托克斯定律33

    2.1.2.3 滑移修正系数33-34

    2.1.2.4 空气动力学直径34

    2.1.2.5 斯托克斯数34-35

    2.2 设计参数的选择35-39

    章 实验室评价方法39-47

    3.1 物理性粒子实验方法39-43

    3.1.1 实验目的39

    3.1.2 与方法39-41

    3.1.2.1 实验粒子的发生39-40

    3.1.2.2 气溶胶粒径测量方法40-41

    3.1.2.3 气溶胶浓度测量方法41

    3.1.3 评价指标41-43

    3.1.3.1 效率41-42

    3.1.3.2 损失率42

    3.1.3.3 浓缩比42

    3.1.3.4 切割粒径42

    3.1.3.5 效率的几何标准差42-43

    3.1.4 数据分析43

    3.2 生物性粒子实验方法43-45

    3.2.1 实验目的44

    3.2.2 与方法44-45

    3.2.2.1 菌悬液的制备44

    3.2.2.2 气溶胶的发生44

    3.2.2.3 微生物暴露舱44

    3.2.2.4 生物气溶胶采集44-45

    3.2.2.5 采样布局45

    3.2.2.6 采集液45

    3.2.2.7 培养方法45

    3.2.3 数据分析45

    3.3 浓缩器阻力测试方法45-47

    3.3.1 实验目的46-47

    章 现场验证方法47-51

    4.1 实验目的47

    4.2 与方法47-49

    4.2.1 采样装置47

    4.2.2 采样时间与采样点47-48

    4.2.3 采样流量和时间48

    4.2.4 样品采集液48-49

    4.3 实验室检测方法49-50

    4.3.1 军团菌巢式PCR法49-50

    4.3.2 流感病毒巢式PCR法50

    4.4 评价指标和分析方法50-51

    第五章 质量控制51-56

    5.1 物理性粒子评价质量控制51-55

    5.1.1 等速采样51-53

    5.1.1.1 浓缩器和APS进口直径51-52

    5.1.1.2 LD-5C进气口直径52-53

    5.1.2 转子流量计示数误差53-55

    5.2 生物性粒子和现场验证质量控制55-56

    5.2.1 实验室实验55

    5.2.2 现场验证55-56

    第六章 结果与讨论56-68

    6.1 结果56-61

    6.1.1 设计结果56-58

    6.1.2 实验室评价结果58-61

    6.1.2.1 实验粒子的粒径和几何标准差58-59

    6.1.2.2 物理性粒子评价结果59-60

    6.1.2.3 细菌性粒子评价结果60

    6.1.2.4 浓缩器压降60-61

    6.1.3 现场结果61

    6.1.3.1 军团菌气溶胶检测结果61

    6.1.3.2 流感病毒气溶胶检测结果61

    6.2 讨论61-68

    6.2.1 效率61-62

    6.2.2 切割粒径62-63

    6.2.3 粒子损失63

    6.2.4 浓缩比63-64

    6.2.5 浓缩器阻力64

    6.2.6 白葡菌采集64-65

    6.2.7 军团菌气溶胶采集效果65-67

    6.2.8 流感病毒气溶胶采集效果67-68

    第七章 与展望68-70

    7.1 主要与创新点68

    7.2 研究存在的局限性与展望68-70

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