Автоматический анализатор концентрации микроорганизмов в воздухе

Авторы патента:

Ишутин В.А. (RU)

Кривуля С.Д. (RU)

Полякова В.А. (RU)

Капцов В.А. (RU)

G01N21/62 - системы, в которых исследуемый материал возбуждается, в результате чего он испускает свет или изменяет длину волны падающего света

Владельцы патента RU 2263896:

Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожной гигиены Министерства путей сообщения Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники. Задача изобретения - создание автоматического анализатора концентрации микроорганизмов в воздухе, техническим результатом от использования которого является обеспечение постоянного мониторинга за обсемененностью воздуха микроорганизмами в автоматическом режиме с заданной частотой проведения анализа во времени, повышение точности измерений, снижение расхода используемых для анализа рабочих реакторов и электроэнергии. Анализатор снабжен концентратором микроорганизмов из воздуха, выполненным в виде корпуса, в верхней части которого выполнено герметически закрываемое крышкой отверстие, в крышке которого размещена трубка забора для непрерывного барботирования через жидкость анализируемого воздуха. Нижний срез трубки выполнен под углом 45° и расположен над дном концентратора микроорганизмов с зазором в 2-5 мм. Корпус концентратора снабжен двумя боковыми штуцерами, через верхний боковой штуцер концентратор соединен с вакуумным насосом, а через нижний боковой штуцер соединен через электромагнитный клапан с боковым штуцером реакционной камеры. Между фотоэлектронным умножителем и корпусом проточной реакционной камеры дополнительно размещено кварцевое стекло высокой прозрачности. Технический результат - повышение точности измерений. 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для контроля концентрации микроорганизмов в воздухе и может быть использовано в биологии, медицине и других отраслях науки и техники.

Известен анализатор концентрации микрорганизмов в воздухе, содержащий блок питания, блок преобразования светового сигнала в электрический, состоящий из соединенных между собой фотоэлектронного умножителя и реакционной камеры смешения рабочего реактива с анализируемой пробой воздуха, а также блок измерения (см. Клименко А.П. "Методы и приборы для измерения концентрации пыли", Москва, Издательство "Химия", 1978, с.143).

Однако известный анализатор при своем использовании имеет следующие недостатки:

- невозможность использования анализатора в процессе постоянного мониторинга обсемененности воздуха микроорганизмами в автоматическом режиме,

- не обеспечивает работу анализатора с заданной частотой анализа во времени,

- недопустимо высока ошибка измерения,

- имеет большой расход рабочего реактива в процессе анализа, а также большой расход электроэнергии.

Задачей изобретения является создание автоматического анализатора концентрации микроорганизмов в воздухе.

Техническим результатом является обеспечение постоянного мониторинга за обсемененностью воздуха микроорганизмами в автоматическом режиме с заданной частотой проведения анализа во времени, повышение точности измерений, снижение расхода используемых для анализа рабочих реактивов и электроэнергии.

Технический результат достигается использованием концентратора микроорганизмов из воздуха, а также выполнением проточной реакционной камеры инициирования хемилюминисценции путем смешения рабочего реактива с анализируемой пробой и преобразования светового сигнала в электрический.

Среди существенных признаков, характеризующих автоматический анализатор концентрации микроорганизмов в воздухе, отличительными являются:

- снабжение анализатора концентратором микроорганизмов из воздуха, выполненным в виде корпуса, в верхней части которого выполнено герметически закрываемое крышкой отверстие, в крышке которого размещена трубка забора для непрерывного барботирования через жидкость анализируемого воздуха, причем нижний срез трубки выполнен под углом 45° и расположен над дном концентратора микроорганизмов с зазором в 2-5 мм,

- снабжение корпуса концентратора микроорганизмов из воздуха двумя боковыми штуцерами, через верхний боковой штуцер концентратор микроорганизмов соединен с вакуумным насосом, а через нижний боковой штуцер соединен через электромагнитный клапан с боковым штуцером реакционной камеры инициирования хемилюминисценции путем смешения рабочего реактива с анализируемой пробой и преобразования светового сигнала в электрический,

- выполнение реакционной камеры инициирования хемилюминисценции проточной в виде корпуса с тремя штуцерами, верхним вертикальным штуцером для сообщения через электромагнитный клапан с емкостью подачи рабочего реактива, нижним вертикальным штуцером для удаления из нее реакционной смеси и боковым штуцером для соединения через электромагнитный клапан с нижним боковым штуцером концентратора микроорганизмов,

- дополнительное размещение между фотоэлектронным умножителем блока инициирования хемилюминисценции и преобразования светового сигнала в электрический и корпусом проточной реакционной камеры кварцевого стекла высокой прозрачности,

- блок измерения анализатора включает блок питания, блок усиления электрического сигнала и блок определения, индуцирования, регистрации, расчета и отображения параметров электрического сигнала,

- соединение первого выхода блока питания с входом концентратора микроорганизмов из воздуха, второго выхода блока питания с входом фотоэлектронного умножителя, третьего выхода блока питания с входом блока усиления электрического сигнала и четвертого выхода блока питания с входом блока определения, индуцирования, регистрации, расчета и отображения параметров электрического сигнала,

- соединение выхода фотоэлектронного умножителя с входом блока усиления электрического сигнала, выход которого соединен с входом блока определения, индуцирования, регистрации, расчета и отображения параметров электрического сигнала,

- соединение выхода концентратора микроорганизмов из воздуха с входом проточной реакционной камеры инициирования хемилюминисценции, выход которой соединен с входом фотоэлектронного умножителя.

Экспериментальные и натурные испытания предложенного автоматического анализатора концентрации микроорганизмов в воздухе в условиях производственных, служебных, жилых и других помещений показали его высокую эффективность. Анализатор при своем использовании обеспечивает постоянный мониторинг за обсемененностью воздуха микроорганизмами в автоматическом режиме с заданной частотой проведения анализа во времени, с высокой точностью измерений. При этом достигнуто снижение расхода используемых для анализа рабочих реактивов, а также снижение потребляемой электроэнергии.

Сущность предложенного автоматического анализатора поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема соединения компонентов предложенного автоматического анализатора, на фиг.2 показан блок инициирования хемилюминисценции и преобразования светового сигнала в электрический, состоящий из соединенных между собой фотоэлектронного умножителя и проточной реакционной камеры смешения рабочего реактива и анализируемой пробы воздуха, а на фиг.3 - электрическая блок-схема предложенного автоматического анализатора.

Автоматический анализатор концентрации микроорганизмов в воздухе содержит (фиг.1) блок 1 преобразования светового сигнала в электрический, состоящий из соединенных между собой фотоэлектронного умножителя 2 и проточной реакционной камеры 3 инициирования хемилюминисценции путем смешения поступающего из емкости 4 через электромагнитный клапан 5 рабочего реактива с анализируемой пробой, поступающей через электромагнитный клапан 6 из концентратора 7 микроорганизмов из воздуха. Концентратор 7 микроорганизмов из воздуха выполнен в виде корпуса 8, в верхней части которого выполнено герметически закрываемое крышкой 9 отверстие 10. В крышке 9 корпуса 8 концентратора 7 микроорганизмов из воздуха размещена трубка 11 забора для непрерывного барботирования через жидкость анализируемого воздуха, при этом нижний ее срез выполнен под углом 45° и расположен над дном концентратора 7 микроорганизмов с зазором в 2-5 мм. Корпус 8 концентратора 7 микроорганизмов из воздуха оснащен двумя боковыми штуцерами, через верхний боковой штуцер 12 концентратор 7 микроорганизмов из воздуха соединен с вакуумным насосом 13, а через нижний боковой штуцер 14 - с проточной реакционной камерой 3 инициирования хемилюминисценции. Проточная реакционная камера 3 инициирования хемилюминисценции оснащена тремя штуцерами: верхним вертикальным штуцером 15 для сообщения через электромагнитный клапан 5 с емкостью 4 рабочего реактива, нижним вертикальным штуцером 16 для удаления из нее отработанной реакционной смеси, а также боковым штуцером 17 для соединения через электромагнитный клапан 6 с нижним боковым штуцером 14 концентратора 7 микроорганизмов из воздуха. В блоке 1 преобразования светового сигнала в электрический между фотоэлектронным умножителем 2 и корпусом проточной реакционной камеры 3 инициирования хемилюминисценции размещено кварцевое стекло 18 высокой прозрачности.

На электрической блок-схеме (фиг.3) предложенного автоматического анализатора показан концентратор 7 микроорганизмов из воздуха, проточная реакционная камера 3 инициирования хемилюминисценции, соединенная с фотоэлектронным умножителем 2, и блок измерения 19, состоящий из блока питания 20, блока усиления электрического сигнала 21 и блока 22 определения, индуцирования, регистрации, расчета и отображения параметров электрического сигнала. Первый выход блока питания 20 соединен с входом концентратора 7 микроорганизмов из воздуха, второй выход блока питания 20 соединен с входом фотоэлектронного умножителя 2, третий выход блока питания 20 соединен с входом блока усиления электрического сигнала 21 и четвертый выход блока питания 20 соединен с входом блока 22 определения, индуцирования, регистрации, расчета и отображения параметров электрического сигнала. Выход фотоэлектронного умножителя 2 соединен с входом блока усиления электрического сигнала 21, выход которого соединен с входом блока 22 определения, индуцирования, регистрации, расчета и отображения параметров электрического сигнала. Выход концентратора 7 микроорганизмов из воздуха соединен с входом проточной реакционной камеры 3 инициирования хемилюминисценции, а ее выход соединен с входом фотоэлектронного умножителя 2.

Предложенный автоматический анализатор концентрации микроорганизмов в воздухе работает следующим образом.

Перед включением анализатора в электрическую сеть в корпус 8 концентратора 7 микроорганизмов до метки наливают физиологический раствор, который закрывает срез трубки 11 забора для непрерывного барботирования через него анализируемого воздуха. Блок питания 20 анализатора включают в электрическую сеть (фиг.3) и на все блоки анализатора подается напряжение. Анализатор готов к работе. Включается вакуумный насос 13 (фиг.1) и через верхний боковой штуцер 12 в корпусе 8 концентратора 7 микроорганизмов из воздуха создается разрежение, которое приводит к барботированию поступающего в концентратор 7 через отверстие 10 анализируемого воздуха через слой физиологического раствора. Через заданное время срабатывает электромагнитный клапан 6 и через нижний боковой штуцер 14 концентратора 7 физиологический раствор с высокой концентрацией микроорганизмов из воздуха поступает в через боковой штуцер 17 в проточную реакционную камеру 3 инициирования хемилюминисценции. Через 5 секунд в проточную реакционную камеру 3 из емкости 4 через электромагнитный клапан 5 подается рабочий реактив, который смешивается с находящимся в реакционной камере 3 физиологическим раствором. При наличии в нем клеток микроорганизмов возникает процесс хемилюминисценции и реакционная смесь начинает светиться. Свет от реакционной смеси через кварцевое стекло 18 высокой прозрачности из проточной реакционной камеры 3 попадает на фотокатод фотоэлектронного умножителя 2 и преобразуется в электрический сигнал. Электрический сигнал от фотоэлектронного умножителя 2 поступает в блок усиления электрического сигнала 21 и затем на блок 22 определения, индуцирования, регистрации, расчета и отображения параметров электрического сигнала анализатора. Проанализированная отработанная реакционная смесь удаляется из проточной реакционной камеры 3 через ее нижний вертикальный штуцер 16. После чего цикл подачи пробы, а затем рабочего реактива, их смешения, преобразования светового сигнала в электрический и определения его параметров повторяется автоматически через установленный оператором интервал времени.

Предложенный автоматический анализатор концентрации микроорганизмов в воздухе при своем использовании обеспечивает постоянный мониторинг за обсемененностью воздуха любых производственных, медицинских, жилых и других помещений микроорганизмами в автоматическом режиме с заданной частотой проведения анализа во времени, при этом достигнуто повышение точности измерений по сравнению с известным способом на 38-42%, снижение расхода используемых для анализа рабочих реактивов на 28-37% при одновременном снижении расхода электроэнергии.

Автоматический анализатор концентрации микроорганизмов в воздухе, содержащий блок питания, блок преобразования светового сигнала в электрический, состоящий из фотоэлектронного умножителя и реакционной камеры смешения рабочего реактива с анализируемой пробой воздуха, а также блок измерения, отличающийся тем, что анализатор дополнительно снабжен концентратором микроорганизмов из воздуха, выполненным в виде корпуса, в верхней части которого выполнено герметически закрываемое крышкой отверстие, в крышке которого размещена трубка забора для непрерывного барботирования через жидкость анализируемого воздуха, причем нижний срез трубки выполнен под углом 45° и расположен над дном концентратора микроорганизмов с зазором в 2-5 мм, при этом корпус концентратора микроорганизмов снабжен двумя боковыми штуцерами, через верхний боковой штуцер концентратор микроорганизмов из воздуха соединен с вакуумным насосом, а через нижний боковой штуцер соединен через электромагнитный клапан с боковым штуцером реакционной камеры инициирования хемилюминесценции путем смешения рабочего реактива с анализируемой пробой, которая выполнена проточной в виде корпуса с тремя штуцерами, верхним вертикальным штуцером для сообщения через электромагнитный клапан с емкостью подачи рабочего реактива, нижним вертикальным штуцером для удаления из нее реакционной смеси и боковым штуцером для соединения через электромагнитный клапан с нижним боковым штуцером концентратора микроорганизмов, при этом между фотоэлектронным умножителем блока преобразования светового сигнала в электрический и корпусом проточной реакционной камеры дополнительно размещено кварцевое стекло высокой прозрачности, блок измерения анализатора включает блок питания, блок усиления электрического сигнала и блок регистрации и отображения параметров электрического сигнала, причем выходы блока питания соединены с входом фотоэлектронного умножителя, с входом блока усиления электрического сигнала и с входом блока регистрации и отображения параметров электрического сигнала соответственно, выход фотоэлектронного умножителя соединен с входом блока усиления электрического сигнала, выход которого соединен с входом блока регистрации, и отображения параметров электрического сигнала.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ определения серебра // 2253618

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения серебра, и может быть использовано при определении серебра в природных водах и технологических растворах.

Способ определения характеристик лазерной среды и устройство для его осуществления // 2248555

Изобретение относится к области лазерной техники и оптоэлектроники и может быть использовано в физической измерительной аппаратуре, лазерной локации и в системах лазерной космической связи для высокоточного и оперативного измерения характеристик лазерных сред, входящих в состав лазерных генераторов и лазерных усилителей оптических сигналов.

Способ измерения частотных характеристик механических конструкций // 2237884

Изобретение относится к бесконтактным оптическим способам измерения основных частотных характеристик малогабаритных и легких механических конструкций. .

Способ газового анализа и газоанализатор для его осуществления // 2235311

Изобретение относится к оптическим способам и средствам анализа газообразных систем. .

Спектральный способ оперативного определения малых концентраций азота и кислорода в газовых смесях с гелием и устройство для его осуществления // 2232982

Изобретение относится к методам оперативного измерения малых концентраций азота (20...500 ррм) и кислорода (5...50 ррм) в смесях газов азота, кислорода и гелия. .

Способ спектрального люминесцентного анализа // 2231774

Изобретение относится к области технической физики. .

Способ определения содержания примесей в твердых соединениях урана и устройство для его осуществления // 2230704

Изобретение относится к области анализа материалов, а именно к способам определения примесей в соединениях урана, способных образовывать летучие фториды. .

Состав для определения содержания бора в углеграфитовых материалах методом атомно-эмиссионной спектроскопии // 2224234

Способ сорбционно-фотометрического определения золота (iii) // 2219526

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения золота (III) во вторичном сырье (электронном ломе), в природном сырье и в технологических растворах.

Способ определения параметров простых и сложных частиц износа в маслосистеме двигателя // 2275618

Изобретение относится к способам определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта

Радиолюминесцентный излучатель вуф-диапазона // 2277234

Изобретение относится к измерительной технике

Высокоэффективная жидкая среда с распределенными наночастицами, способ и устройство для изготовления среды и способ обнаружения утечки среды // 2326921

Изобретение относится к высокоэффективной жидкой среде с распределенными наночастицами для охлаждения ядерного реактора в качестве основного материала, с которым смешаны наночастицы, к способу и устройству для изготовления жидкой среды и к способу обнаружения утечки жидкой среды

Лазерно-люминесцентный концентратомер, способ его использования и способ изготовления светокабельного наконечника (варианты) // 2356032

Изобретение относится к измерению концентрации люминесцентов лазерно-люминесцентными концентратомерами

Диссоциативный люминесцентный наносенсор // 2414696

Изобретение относится к области приборостроения

Устройство и способ науглероживания // 2429309

Изобретение относится к устройству и способу науглероживания для обработки предмета и может быть использовано при поверхностной обработке стали

Способ оценки загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами и другими химическими элементами с помощью эпифитных мхов // 2463584

Изобретение относится к области экологии, а именно к оценке загрязнения атмосферного воздуха населенных территорий тяжелыми металлами и другими химическими элементами по степени их накопления в эпифитном мхе Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G

Устройство для анализа люминесцирующих биологических микрочипов // 2510959

Изобретение относится к устройству для анализа люминесцирующих биологических микрочипов, содержащему держатель образца, средство освещения. Устройство включает в себя лазерные источники возбуждения люминесцентного излучения и волоконно-оптическую систему распределения излучения лазеров, устройство фиксации изображения образца, фильтр для выделения света люминесценции образца и оптическую систему для проецирования люминесцентного изображения образца на устройство фиксации изображения. Устройство характеризуется тем, что средство освещения содержит кольцевую опору, в которой по ее окружности расположены концы волокон волоконно-оптической системы распределения излучения лазеров, при этом волоконно-оптическая система включает в себя несколько пучков оптических волокон, так что каждому лазеру соответствует один пучок волокон, причем каждый пучок со стороны, обращенной в сторону образца, когда он установлен в держатель, разделен на отдельные волокна, а концы волокон от разных лазеров расположены по окружности кольцевой опоры с чередованием и ориентированы в сторону анализируемого образца, когда он установлен в держатель, под острым углом к оси этой кольцевой опоры. Настоящее устройство позволяет увеличить равномерность освещенности разных участков биочипа при его освещении различными лазерами за счет возможности освещения образца возбуждающим светом с разных сторон при использовании индивидуальных лазеров или любой комбинации лазеров. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ контроля структуры стали // 2518292

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано при оценке влияния структуры стали на аналитический сигнал при проведении эмиссионного спектрального анализа элементного состава. способ включает измерение интенсивностей входящих в состав стали химических элементов эмиссионно-спектральным методом на исходных и термообработанных образцах, что позволяет обеспечить высокую точность и информативность контроля элементного состава и структуры стали. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Способ определения коэффициента вертикальной диффузии выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы // 2570392

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, а именно к определению коэффициента вертикальной диффузии выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы с помощью нейтронно-активационного анализа. Способ заключается в том, что в заданном направлении от промышленного предприятия на разных расстояниях от 1 до 5 км отбирают не менее 5 образцов эпифитного мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. с коры берез, осин и тополей на высоте от 1,5 до 2 м. Кроме того, один образец отбирают на фоновой территории с природно-климатическими условиями, одинаковыми с исследуемой территорией, и удаленной на расстояние более 100 км от промышленных центров в направлении, противоположном преимущественной розе ветров. Очищают образцы мха от инородных примесей, промывают дистиллированной водой, сушат при температуре от 80 до 100°С, гомогенизируют и изготавливают от 5 до 10 параллельных представительных проб. При использовании нейтронно-активационного анализа пробы подвергают облучению потоком тепловых нейтронов в течение 5 часов. После спада активностей Na24 до безопасного уровня определяют удельную активность каждой пробы путем сравнения интенсивности гамма-линий радионуклидов химических элементов в пробе с интенсивностью гамма-линий эталонов. Значения концентраций химических элементов в образцах мхов, определенные с помощью нейтронно-активационного метода, методом наименьших квадратов аппроксимируют зависимостью вида: где qф - фоновая (природная) концентрация химического элемента в пробе, отобранной на территории, удаленной от промышленных предприятий на расстоянии не менее 100 км; х - расстояние от точек пробоотбора мхов до промышленного предприятия, определяя при этом численные значения коэффициентов А, С и θ, затем рассчитывают коэффициент пропорциональности вертикальной диффузии k1: где n - безразмерный параметр для интерполяции вертикального профиля скорости ветра: u(z)=u1zn, где u1 - среднегодовая скорость ветра на высоте 1 м; Н - высота трубы промышленного предприятия, и используют его для определения коэффициента вертикальной диффузии выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы по формуле: kz=k1z, где k1 - коэффициент пропорциональности вертикальной диффузии; z - высота от поверхности земли. Достигается возможность использования для любой местности независимо от ее рельефа и с учетом реализованных за время экспозиции состояний атмосферы. 4 ил., 4 табл.