Устройство для микробиологического анализа воздуха животноводческих помещений

 

Изобретение относится к устройствам , предназначенным для отбора проб воздуха при микробиологических исследованиях. Цель изобретения - повьшение точности анализа за счет увеа личения степени улавливания микроорганизмов . Устройство содержит корпус 1, снабженный приемником крупной фракции , вьтолненным в виде конуса 2 с установленным на нем съемным бункером 3 с жидкой питательной средой 4. В корпусе 1 размещен коронирующий электрод 5, выполненный в виде кольца, наружный диаметр которого соответствует диаме.тру улавливающего электрода, который представляет собой установленную в корпусе 1- платформу 6, закрепленную на ней чашку Петри 7 с плотной питателБНой средой 8. Коронирующий электрод 3 снабжен иглами 9, направленными в сторону улавливающего электрода. Электрод 5 укреплен на патрубке 10 дли отвода воздуха из устройства посредством электроизолирующей прокладки 11, а высокое напряжение к электроду 5 подводится через крьппку 12 корпуса 1 посредством токопровода 13 и узла ввода 14. Улавливающий электрод установлен с зазо« г (Л 00 со ел 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

C0UHAЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН (50 4 C t? И 1/?6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4058557/28-13 (22) 16. 04. 86 (46) 15.08.87. Бюл. У 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии и Всесоюзный научно-исследовательский институт ветеринарной вирусологии и микробиологии (72) В.И.Игнаткин и Н.О.Нифонтов (53) 576.8.093.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 88552, кл. G 01 N 1/22, 1951.

Авторское свидетельство СССР и 587 154, кл. С 12 M 1/26, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕС—

КОГО АНАЛИЗА ВОЗДУХА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ

ПОМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к устройствам, предназначенным для отбора проб воздуха при микробиологических исследованиях. Цель изобретения — повьппение точности анализа за счет уве„„Я0„„1330154 A 1 личения степени улавливания микроорганизмов. Устройство содержит корпус 1, снабженный приемником крупной фракции, выполненным в виде конуса ? с установленным на нем съемным бункером

3 с жидкой питательной средой 4. В корпусе 1 размещен коронирующий электрод 5, выполненный в виде кольца, наружный диаметр которого соответствует диаметру улавливающего электрода, который представляет собой установленную в корпусе 1 платформу 6, закрепленную на ней чашку Петри 7 с плотной питательной средой 8. Коронирующий электрод 5 снабжен иглами 9, направленными в сторону улавливающего электрода, Электрод 5 укреплен Ж на патрубке 10 для отвода воздуха из устройства посредством электроизо- ЮФ лирующей прокладки 11, а высокое напряжение к электроду 5 подводится через крьппку 12 корпуса 1 посредством Я токопровода 13 и узла ввода 14. УлавlwaaL ливающий электрод установлен с зазо1330154

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для отбора проб воздуха при мпкрабис>логических исследованиях.

Цель изобретения — повышение точности анализа за счет увеличения степени улавливания микроорганизмов.

На чертеже представлена конструкция устройства.

Устройство содержит корпус 1, снабженный приемникам крупной фракции, выполненным в виде конуса 2 с установленным на нем съемным бункером 3 с жидкой питательной средой 4 ° В корпусе 1 размещен коронирующий электрод

5, выполненный в виде кольца, наружный диаметр которого соответствует диаметру улавливающего электрода, который представляет собой установленную в корпусе 1 платформу 6, .закрепленную на ней чашку Петри 7 с платной пита.тельной средой 8. Коронирующий электрод 5 снабжен иглами 9, направленными в сторону улавливающего электрода.

Электрод 5 укреплен на патрубке 10 для отвода воздуха из устройства посредством электроизолирующей прокладки 11 (патрубок 10 размещен по оси корпуса), а высокое напряжение к электроду 5 подводится через крышку

12 корпуса 1 посредством токопровода

13 и узла 14 ввода. Упавливающий электрод установлен с зазором по отношению стенки корпуса 1. Для подвода воздуха в устройство »а корпусе

1 тангенциально смонтирован патрубок

15. Питательная среда 8 токапроводам 16 соединена с заземленньгм корпусом 1, Устройство работает слецующим образом.

При подключении воздуходувки к выходному патрубку 10 поток исследуемого аэрозоля поступает в тангенциальнс> установленный входной патрубок

15, приобретает вращательное движение в карпусс 1 и опускается па нисходяповерхности 2 направляются в бункер

3 с жидкой питательной средой 4. Вирусы, носителем которых является круп10 ная фракция аэрозольных частиц, уланливаются в бункере 3 устройства, а предотвращение их .инактивации в питательной среде 4 обеспечивает их последующий анализ.

15 Поток воздуха, содержащий высокодисперсную фракцию аэрозоля, поступает в область коронного разряда между электродом 5 и чашкой Петри 7, частицы приобретают заряд и осаждают20 ся на слой питательной среды 8, a воздух отводится из устройства через выходной патрубок 10. Криволинейная траектория высокодисперсных частиц увеличивает время их пребывания в

25 электростатическом поле улавливающего электрода, что повышает эффек,тивность их осаждения в устройстве.

Питательная среда в чашке Петри обеспечивает необходимые условия для жизЗО недеятельности микроорганизмов, является проводником электрического тока рам по отношению стенки корпуса 1.

Для подвода воздуха в устройство на корпусе 1 тангенциально смонтирован патрубок 15. Питательная среда 8 токапроводом 16 соединена с заземленным корпусом 1. 1 ил. 5 табл, 1 щей спирали вдоль ега вертикальной цилиндрической стенки. Частицы круп,ной фракции аэрозоля перемещаются центробежной силой к стенке корпуса

5 1 и через зазор между стенкой и улавливающим электродом вдаль конической что обусловлено содержащимися в ней солями, и при: обеспечении контакта с заземленным корпусом вЫполняет ,функцию улавливающего электрода.

Стандартные чашки Петри с плотной .питательной средой повышают удобство и скорость бактериологического анализа, поскольку. позволяют производить

4О непосредственный подсчет колоний.

Исследования проводили, используя искусственный аэрозоль с сухой дисперсной фазой, моделирующий есстественные аэрозоли, присутствующие в животноводческих и птицеводческих помещениях. В камере обьемом 12 м создавали аэрозоль, получаемый при

1330154!

Результаты представлены в табл. 1.

Испытуемые при- Процентное распределение осадков питаборы тельной фазы

Улавливаю- Бункер Корпус Фильтр щий элект- (проскок) род*

Устройство с питательной средой в чашке Петри

Известное устройство

45

41

Устройство с питательной средой в металлической заземленной чашке (контроль) 45 5 4

* Улавливающим электродом в известном устройстве служит заземленный металлический поддон с питательной средой, в изобретении-заземленная питательная среда в чашке Петри

Из результатов, представленных в потенциалов между электродами 8 кВ табл. 1 следует что степень улавли- (большие напряжения ведут к возникно-.

У У 50 вания в предлагаемом устройстве более. вению вероятности пробоя, меньшие— чем в 2 раза превьппает степень улав-, к снижению эффективности улавливания). ливания известного электропреципита- У предлагаемого электропреципитатора тора. расстояние между системой коронируюТехнологические режимы практичес- щих иголок 9 (их нижними концами) и

55 кого использования устройства анало- слоем питательной среды 12-10 мм согичны соответствующим параметрам из- ответствует расстоянию от верхней вестного устройства: объемная ско- кромки чашки Петри до питательной рость отбора проб 200 л/мин, разность среды. Расстояние между коронирующим диспергировании лиофильно высушенно-. го биологического материала с добавкой люминесцентного красителя (флуоресцеина.натрия), и вентилятором рав-5 номерно распределяли по всему объему.

Пробы меченого аэрозоля отбирали из камеры в течение 2 мин с равными объемными скоростями 200 л/мин одновременно предлагаемым и известным устрой-1р ствами, а затем определяли массу осадков дисперсной фазы в бункере предлагаемого устройства, на улавливающем электроде, на внутренних поверхностях корпуса и на фильтре, установленном за прибором, используя смывы с указанных элементов в равные количества растворителя — по 50 мл (жидкость из бункера также доводили до объема

50 мл), и определяли интенсивность окраски растворов с помощью флюориметра. Интенсивность окраски раствора пропорциональна массе дисперсной фазы в осадке. Суммарную массу осадков на улавливающем электроде, в бункере, на поверхностях-устройства и на фильтре принимали за 1007, при этом выраженное в процентах отношение массы осадка в бункере или на улавливающем электроде к суммарной массе определяли как степень улавливания дисперсной. фазы в том или другом улавливающем элементе, равную отношению массы дис" персной фазы, накопленной в этом элемента и направляемой на анализ, к массе частиц, поступивших во входное отверстие электропреципитатора. При сопоставлении с известным устройством сравнивали степень улавливания частиц.

1330154 ва с внутренней стороны, выбирают равным 0,2 диаметра коронирующего а электрода. Меньшие значения диаметра ка. выходного патрубка, определяющего

5 аэродинамическое сопротивление устс- ройства, не приводят к существенному и- повышению степени улавливания прибора (см. данные в табл. 3)

Таблица

Отношение диаметров выходно

ro патрубка и коронирующего электКорпус Фильтр (проскок) Бунке

Улавливающий электро (чашка

Петри) рода

0 05 45

47 5

47 5

46,5 5

46 5

0,15 45

44

Отноше ние ди аметро корони рующег и улав ливающ

ro эле тродов

0,3 45

0,4 45

0,5 45

Улавли- Корпус вающий электрод

Фильтр 35 .(проскок) ункер

25

Зазор между улавливающим электродом и цилиндрической поверхностью корпуса должен составлять 0,2 диаметра последнего: крупная фракция дисперсной фазы прижимается центроф бежной силой к цилиндрической стенке корпуса и движется вдоль нее в слое толщиной около 0,1 диаметра корпуса, и примерно в слое такой же толщины возвращается из конической части корпуса очищенный воздух (табл. 4) .

Как следует из табл. 4,при меньшей чем 0,2 диаметра корпуса величине за,зора возрас"тают потери в корпусе— образуются наслоения дисперсной фазы в его конической части, так как при малом зазоре уменьшается проникающий через него вихревой воздушный поток, который направляет отсекаемые частицы в бункер. Увеличение зазора

0 7

211 5

29 5

0,8 45

0,9 45

1,0 45

3?

46 5

43в5 8.

3,5

1,2 45

1,3 45

5 электродом 5 и верхней кромкой чаш ки 7, а также диаметр выходного па рубка выбирают из расчета равенств их сечений сечению входного патруб

Меньшие значения укаэанных сечений приводят к увеличению аэродинамиче кого сопротивления устройства и.сн жению скорости отбора пробы, т.е. снижению эффективности работы устройства. При указанных выше параметрах, соотношениях размеров и их значениях возникает устойчивое (без турбулентных возмущений, приводящих к снижению эффективности осаждения в поле коронного разряда) течение потока между электродами при наибольшей напряженности поля, определяемой расстоянием между электродами, а также наибольшая площадь поверхности коронирующего электрода, ограниченная се- чением выходного патрубка, что соответствует наибольшей эффективности устройства. Использование коронирующего электрода с диаметром, равным диаметру улавливающего электрода (за- 2g земленной питательной среды в чашке

Петри), обеспечивает максимальную степень улавливания (см. данные в табл. 2) .

0,2

Таблица 2 ЗО

0,25 роцентное распределение осадков дисперсной фазы

Выходной патрубок, ограничивающий тощадь межэлектродного пространстПроцентное распределение осадков дисперсной фазы

1330154 ведет к увеличению габаритов устройства и снижению общей степени улавливания, увеличение диаметра цилиндрической части корпуса вызывает уменьшение линейной скорости и кри- 5 визны линий тока аэродисперсной системы, тем самым снижая эффективность центробежной сепарации частиц, направляемых в бункер, часть грубой фракции аэрозоля поступает в межэлект-10 родное пространство, что ведет к уве.личению проскока.

Продолжение табл.4

Ширина зазора

0,3а 39

8 13

0,4а 24

Таблица 4

0,1а* 36

0,2а 45

12

25

Таблица 5

Угол образующей конуса,о

20

40

80

Граничный диаметр частиц, мкм

Распределение осадков, 7 !

Бункер

45

38

Улавливающий эл-д

46

46

5

Корпус

Фильтр грубых Фракций в конусной части корпуса), уменьшению относительной мас сы осадка в бункере и увеличению гра.

5О ничного диаметра сепарируемых в бункере частиц, что в итоге ведет.к снижению общей эффективности улавливания и увеличению проскока — высокодисперсная фракция, имеющая размеры 5 частиц менее 5 мкм, наиболее эффективно улавливается в поле коронного разряда.

При указанных параметрах и геометрии устройства ток коронного разряда

ШиРина Процентное Распределение осадзазора ков дисперсной фазы

Бункер Улавли- Корпус Фильтр вающий электрод.

Как видно из табл. 5, выбор угла образующей конуса менее 30 не приводит к изменению распределения осадков в корпусе и граничного диаметра частиц, сепарируемых в бункере, а для заданной ширины горловины бункера ведет лишь к увеличению габаритов устройства. Выбор указанного угла более 30 ведет к снижению сепарирующей эффективности конической части корпуса (искажает и укорачивает форму вихревого потока, обеспечивающего эффективную отсечку .

Процентное распределение осад ков дисперсной фазы

Бункер Улавли — Корус Фильтр вающий электрод а* — диаметр цилиндрической части корпуса.

Угол образующей конической поверхности нижней части корпуса к вертикали выбирают 30 . При указанных выше рабочих и- геометрических параметрах устройства это соответствует сепарации в бункере грубой фракции дисперсной фазы с размерами частиц выше

5 мкм (определяли микроскопией осадка на улавливающем электроде).

9 1330154 10

Вн«ПИПИ . Заказ 3540/2? Тираж 499

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 равен 0,5 MA. Сопротивление стандартной, обычно применяемой для бактериологических исследований плотной питательной среды — мясопептонного агара (мПА), измеренное между диаметрально противоположными точками в чашке

Петри, составляет 2 кОм. При упомянуть.х параметрах работы устройства это соответствует максимальной раз10 ности потенциалов различных точек поверхности питательной среды, не превышающей 1 В, что пренебрежимо мало в сравнении с разностью потенциалов между электродами — 8 кВ и указыва15 ет на практическое равенство yJ1GBJIHва«ощего потенциала по всей площади

Зто подтверждается данными по степени улс«вливания при сравнении использования заземленного металлического поддона и чашки Петри при ассиметрич20 ном расположении электрода (см. табл. 1), т.е, использование в качестве улавливающего электрода заземленной питательной среды в стеклянной чашке Петри вместо заземленной металлической чашки (по форме чашки

Петри) с питательной средой не влияет на степень улавливания в электропр е«с«.«ш«таторе.

Хаким образом, раздельное оса««сде30 ние грубой и высокодисперсной фракции аэрозоля, а также криволинейное движсние частиц в зоне поля коронного разряда, осуществляемые в предлагаемом. электропреципитаторе позволя- З5 ет повысить степень улавливания дис.персной фазы из воздуха (более чем в

2 раза в сравнении с известным устройством}, а также расширить исследовательские возможности и увеличить точность анализа путем обеспечения возможности одновременно отбирать пробу как на плотную питательную среду— для бактериологического анализа, так и в жидкость — для вирусологического 45 анализа воздуха.

Использование в качестве улавлив:.вещего эл-эктрода заземленной питат:.-сьной среды, залитой в стандартную

: "i-.ñn:-«ниye ап««у Петри, дает ВО3Мо«К- 50 в cpë...>««e««««n с известными элект ,„;." .,",:««;ти тагор .»!!«; роводить подсчет K! iö«!««é B проходящем свете и применч: работа«оцие на этом принципе мик55 роскопы с проекционной .приставкой или автоанализаторы с телевизионной приставкой, что позволяет автоматизировать бактериологический анализ воздуха (подсчет колоний на плотной питательной среде), делает его более объективным, повышает достоверность и. точность полученных результатов.

Преимуществом устройства является то, что с его помощью можно оценить фракционный состав дисперсной фазы, например, заливая в оба осадительных элемента жидкую среду и отдельно о««ределяя биологическую активность осадков, т.е. грубодисперсной и высокодисперсной фракций аэрозоля, что расширяет исследовательские возможности устройства.

Формула из.обретения.Устройство для микробиологическо;, го анализа воздуха животноводческих помещений, содержащее заземленный корпус с соединенным с источником высокого напряжения коронирующим электродом и расположенным под ним улавливающим электродом, имеющим электрический контакт с заземленным корпусом, и токопроводы, о т л и ч а ю щ е е — . с я тем, что, с целью повышения точности анализа эа счет увеличения степени улавливания дисперсной фазы, цилиндрический корпус снабжен приемником крупной фракции, выполненным в виде конуса с установленным на нем съемным бункером с жидкой питательной средой, электрод выполнен в виде кольца, наружный диаметр которого соответствует диаметру улавливающего электрода, и снабжен коронирующими иглами, направленными в сторону улавливающего электрода, и укреплен на патрубке для отвода воздуха посредством электроизолирующей прокладки, улавливающий электрод установлен с зазором по отношению к боковым стенкам корпуса и представляет собой емкость с твердой питательной средой, при этом патрубок для подвода воздуха смонтирован на корпусе тангенциально, а патрубок для отвода размещен по оси корпуса.