Пробоотборник воздуха

 

Изобретение относится к отбору проб воздуха, в частности, окружающей атмосферы для обнаружения и измерения загрязнения атмосферы. Пробоотборник содержит камеру для потока воздуха, впускное и выпускное отверстия для воздуха, средство для подачи жидкости в воздух, проходящий через камеру, чтобы захватить любые частицы, присутствующие в потоке воздуха. Пробоотборник содержит средство для накопления захватывающей жидкости и любых захваченных ею частиц и для осаждения их в накопительной емкости. Пробоотборник содержит средства для возвращения накопленной захватывающей жидкости в камеру для потока воздуха, средство для обнаружения наличия пузырьков в возвращаемой жидкости, которое обеспечивает подачу свежей захватывающей жидкости в воздух, проходящий через камеру для потока воздуха и средство для накопления пробы захватывающей жидкости и любых, содержащихся в ней частиц, которые могут находиться в накопительной емкости. Изобретение позволяет накапливать кумулятивные пробы из больших объемов воздуха в небольших объемах жидкости. Пробы могут сохраняться охлажденными для их хранения и последующего выполнения анализов. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Это изобретение относится к пробоотборникам воздуха и, в частности, но не исключительно, относится к пробоотборнику воздуха для взятия проб окружающей атмосферы для обнаружения и измерения загрязнения, которое может присутствовать в атмосфере. Пробоотборники воздуха известны в данной области. В публикации ЕР-А-0927578 описан способ взятия проб газообразных элементов и устройство для его осуществления, которое содержит камеру с впускным отверстием для потока газа и выпускным отверстием и элемент для разделения потока газа на струи, когда он непрерывно проходит от впускного отверстия к выпускному. Устройство также содержит средство для подачи захватывающей жидкости в камеру над элементом для разделения потока газа, емкость и средство для непрерывной рециркуляции этой захватывающей жидкости. В публикации ЕР-А-0668095 описано устройство, содержащее камеру, где газ и жидкость разделяются друг от друга, которая включает датчик уровня жидкости, предназначенный для обнаружения наличия жидкости внутри камеры. Хотя известный уровень техники предусматривает различные устройства пробоотборников воздуха, он не предусматривает устройство пробоотборника воздуха, при помощи которого накопленные пробы захватывающей жидкости могут быть изолированы при использовании.

Настоящее изобретение обеспечивает создание пробоотборника воздуха для накопления кумулятивных проб из больших объемов воздуха в небольших объемах жидкости (например, частиц из 100 м³ воздуха в около 10 мл жидкости).

Кроме того, последовательные пробы могут отбираться автоматически. Эти пробы могут сохраняться охлажденными для хранения их для последующего выполнения анализов.

Согласно настоящему изобретению, пробоотборник воздуха содержит камеру для воздушного потока, имеющую впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха, средство для подачи жидкости в воздух, проходящий через камеру таким образом, чтобы она захватывала любые частицы, содержащиеся в потоке воздуха, средство для накопления захватывающей жидкости и любых захваченных его частиц и для осаждения их в накопительной емкости, средство для возвращения накопленной захватывающей жидкости в камеру для потока воздуха, средство для выявления наличия пузырьков в возвращаемой жидкости и для подачи свежей захватывающей жидкости в воздух, проходящий через камеру для потока воздуха, и средство для накопления пробы из захватывающей жидкости и любых содержащихся в ней частиц, которые могут присутствовать в накопительной емкости.

Далее только для примера будет описан вариант осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг.1 изображен схематический вид пробоотборника воздуха, и на фиг.2 изображен увеличенный вид части пробоотборника воздуха на фиг.1.

Как показано на фиг.1, пробоотборник 1 воздуха, используемый для анализа биологических анализируемых веществ, содержит камеру 2 для потока воздуха, имеющую впускное отверстие 3 для воздуха и выпускное отверстие 4 для воздуха.

Средство 5 перемещения воздуха, предпочтительно, всасывающий вентилятор, втягивает окружающий воздух с расходом 500-1000 л/мин через впускное отверстие 3 и затем через камеру 2 и выпускает его обратно в атмосферу через выпускное отверстие 6.

Камера 2 для потока воздуха содержит циклонный сепаратор 7 для отделения воздуха от жидкости, через который принудительно проходит воздух.

Средство, содержащее форсунку 8, обеспечивает подачу жидкости в воздух, проходящий через впускное отверстие 3 для воздуха. Циклонный сепаратор 7 извлекает эту жидкость и любые захваченные ей частицы и выпускает ее из камеры 2 для потока воздуха сначала по каналу 9, через который она проходит в накопительный резервуар 12, по одному каналу одного трехканального шлангового насоса 13 и каналу 14. Накопительный резервуар 12 расположен внутри охлаждаемого термоэлектрическим эффектом Пельтье держателя 15 для поддержания температуры содержимого резервуара в пределах 2-8°С, что необходимо для сохранения биологических анализируемых материалов, таких как бактерии или протеины. С накопленными пробами могут проводиться такие анализы, как цепная реакция полимеразы, анализ культуры на агаровых пластинах или иммунологические исследования.

Держатель 15 также содержит колбы 16, 17, 18 и 19 для проб.

В канале 9 установлен крупнопористый (например 25 мкм) фильтрующий блок 25 для фильтрации крупных частиц, присутствующих в собранном воздухе, которые не подходят для конкретного анализа. Например они могут быть сажей от дизельного топлива. Однако фильтрующий блок 25 обеспечивает прохождение через него растворимых анализируемых веществ или анализируемых веществ в форме тонких частиц, таких как бактерии и вирусы.

Пробоотборник 1 также содержит средство, обеспечивающее рециркуляцию, для возвращения накопленной захватывающей жидкости из резервуара 12 в камеру 2 для потока воздуха, где она выпускается в воздух, проходящий в циклон 7. Эти средства содержат всасывающую линию 30, средство 31 обнаружения пузырьков, пережимной клапан 32 и выпускную линию 33, проходящую через другой из трех каналов насоса 13. Средство 31 обнаружения пузырьков соединено с электронной схемой, которая содержит программируемый таймер 34, посредством линии 35 передачи электронных сигналов. Схема содержит управляющий микропроцессор.

Резервуар 36 содержит захватывающую жидкость 37, содержащую деионизированную воду, включающую 0,01% неионогенного моющего средства, такого как Tween-20, и 10 мМ буферного раствора HEPES N-2-гидроксиэтилпаперазин-N¹-2 этансульфокислоты, с водородным показателем рН 7,5. Линия 33 обеспечивает направление этой жидкости из резервуара 36 через пережимной клапан 32 и подачу ее через трубку игольного калибра из нержавеющей стали, которая образует форсунку 8, во впускное отверстие 3 для воздуха с расходом около 2,0 мл/мин.

Аэрозольные частицы, захваченные струей жидкости, выходят из камеры 2 для потока воздуха (через стандартный фитинг Луэра) и через насос 13 и осаждаются в накопительной емкости 12.

Накопленная жидкость рециркулирует из емкости 12 назад в камеру 2 для потока воздуха по линии 30 через средство 31 обнаружения пузырьков, пережимной клапан 32, насос 13 и линию 33. Это продолжается пока уровень жидкости в емкости 12 не упадет до точки, в которой преимущественно воздух, а не жидкость, всасывается в линию 30. Когда захваченный воздух достигает средства 31 обнаружения пузырьков, по линии 35 посылается электронный сигнал в микропроцессор электронной схемы, который содержит программируемый таймер 34. Затем микропроцессор управляет пережимным клапаном 32 таким образом, что в течение заданного периода времени свежая захватывающая жидкость всасывается из резервуара 36 и выпускается в камеру 2 для потока воздуха по линии 33, через пережимной клапан 32, насос 13, линию 33 и форсунку 8.

По истечении заданного периода времени пережимной клапан работает так, что система возвращается к работе в режиме рециркуляции, которая продолжается пока уровень жидкости в емкости 12 вновь не упадет и вновь будет всасываться воздух.

Временная задержка запрограммирована в систему так, чтобы обеспечивать достижение жидкостью, поступающей из пополненной емкости 12, средства 31 обнаружения пузырьков.

Кроме того, в таймер 34 введена программа запуска для обеспечения первоначальной заправки системы.

Как отмечалось выше насос 13 является единым трехканальным насосом. Два из каналов насоса используются для закачивания жидкости в камеру 2 для потока воздуха и откачивания из нее. Оставшийся канал используется для всасывания небольших объемов жидкости для выпуска в выбранную одну или более колб 16, 17, 18 и 19 для проб по линии 39 и через трехходовые клапаны 40, 41 и 42 (см. фиг.2).

В этом примере расход потока захватывающей жидкости в камеру 2 для потока воздуха и циклон 7 составляет около 2,0 мл/мин, а проба для анализа может отводиться со значительно меньшим расходом, составляющим около 50 мкл/мин с использованием трубки меньшего калибра. Это позволяет накапливать совокупную пробу аэрозольных частиц в течение до 8 ч в стандартную 25 мл "универсальную" колбу. В представленном варианте осуществления изобретения использованы четыре колбы для проб (16-19) и, таким образом, возможен текущий контроль с 8-часовыми рабочими сменами или в течение 24 ч в сутки без необходимости присутствия оператора. Кроме того, программируемый таймер 34 обеспечивает развертывание оборудования и затем автоматическое приведение его в действие заблаговременно, до одной недели, в заданные моменты времени. Для четырех проб необходимы трехходовые клапаны (40-42) для направления потоков проб.

Накопленные пробы затем подвергаются анализу обычным способом.

Формула изобретения

1. Пробоотборник (1) воздуха, содержащий камеру (2) для потока воздуха, имеющую впускное отверстие (3) для воздуха и выпускное отверстие (4) для воздуха, средство (8) для подачи жидкости в воздух, проходящий через камеру (2) таким образом, чтобы захватывать любые частицы, присутствующие в потоке воздуха, средство (9) для накопления захватывающей жидкости и любых захваченных ей частиц и для осаждения их в накопительной емкости (12), средства для возращения накопленной захватывающей жидкости в камеру (30, 32, 33) для потока воздуха, средство (31) для обнаружения наличия пузырьков в возвращаемой жидкости, которое обеспечивает подачу свежей захватывающей жидкости (37) в воздух, проходящий через камеру (2) для потока воздуха, и средство (16) для накопления пробы захватывающей жидкости и любых содержащихся в ней частиц, которые могут находиться в накопительной емкости.

2. Пробоотборник (1) воздуха по п.1, который содержит программируемый таймер (34) для получения проб воздуха в заданные моменты времени.

3. Пробоотборник (1) воздуха по п.2, который содержит микропроцессор для управления пробоотборником (1).

4. Пробоотборник (1) воздуха по любому из пп.1-3, в котором обеспечивается подача свежей захватывающей жидкости (37), когда уровень в накопительной емкости (12) падает до уровня, на котором увлекается воздух посредством возвращаемой накопленной жидкостью, обнаруженный средством (31) обнаружения пузырьков.

5. Пробоотборник (1) воздуха по любому из пп.1-4, который включает множество колб (17, 18, 19) для проб и средство (39) для отвода жидкости так, чтобы отводить ее в колбы.

6. Пробоотборник (1) воздуха по любому из пп.1-5, который содержит трехканальный насос (13) и множество колб (16, 17, 18, 19) для проб, в котором два из каналов насоса (13) предназначены для закачивания жидкости в камеру (2) для потока воздуха и откачивания из нее, и третий канал предназначен для вытягивания жидкости и направления ее в выбранную колбу для проб.

7. Пробоотборник (1) воздуха по п.6, в котором насосом является один трехканальный шланговый насос (13).

8. Пробоотборник (1) воздуха по любому из пп.1-7, который содержит средство (5) сообщения движения воздуху, которое всасывает окружающий воздух с расходом 500-1000 л/мин через впускное отверстие (3) для воздуха.

9. Пробоотборник (1) воздуха по п.6, в котором третий канал используется для всасывания небольших объемов жидкости для выпуска ее в выбранную более чем одну колбу.

10. Пробоотборник (1) воздуха по п.6, в котором колба (16, 17, 18, 19) для проб имеет объем, составляющий около 25 мл, и проба имеет объем, составляющий около 10 мл.

11. Пробоотборник (1) воздуха по п.6, в котором множество колб (16, 17, 18, 19) расположено внутри охлаждаемого держателя (15) для поддержания температуры их содержимого в пределах от 2 до 8°С.

РИСУНКИ