Устройство для микробиологического анализа воздуха животноводческих помещений Советский патент 1987 года по МПК C12M1/26 

ром по отношению стенки корпуса 1. Для подвода воздуха ir устройство на корпусе 1 тангенциально смонтироваь

1

Изобретение -от-носится к устройствам, предназначенным для отбора проб впздуха при 1-с1кробнологических исследованиях.

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

На чертеже представлена конструк5 1 и через зазор между стенкой и улав- ливающим электродом вдоль конической поверхности 2 направляются в бункер 3 с жидкой питательной средой 4. Вирусы, носителем которых является круп{ция устройства. ,

Устройство содержит корпус 1, снаб- Ю ная фракция аэрозольных частиц, улавженный приемником крупной фракции, вы- ливаются 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 осаждаютполненньм 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 б, закрепленную 20 ся на слой питательной среды 8, а : на ней чашку Петри 7 с плотной пита- воздух отводится из убтройства через .тельной средой 8. Коронирующий элект- выходной патрубок 10. Криволинейна

род 5 снабжен иглами 9, направленным 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

12корпуса 1 посредством токопровода

13и узла 14 ввода. Улавливающий электрод установлен с зазором по отношению стенки корпуса 1. Для подвода воздуха в устройство на.корпусе 1 тангенциально смонтирован патрубок 15. Питательная среда 8 токопроводом 16 соединена с заземленным корпусом 1,

Устройство работает следующим образом:.

При подключении воздуходувки к - выходному патрубку 10 поток исследуемого аэрозоля поступает в тангенциально установлершый входной патрубок 15, приобретает вращательное движени в корпусе 1 и опускается по нисходяпатрубок 15. Питательная среда 8 то- копроводом 16 соединена с заземленным корпусом 1. 1 ил. 5 табл.

, щей спирали вдоль его вертикальной цилиндрической стенки. Частиды круп,ной фракции аэрозоля перемещаются центробежной силой к стенке корпуса

5 1 и через зазор между стенкой и улав- ливающим электродом вдоль конической поверхности 2 направляются в бункер 3 с жидкой питательной средой 4. Вирусы, носителем которых является круптраектория высокодисперсных частиц .увеличивает время их пребывания в

25 электростатическом поле улавливающего электрода, что повьшает эффек- ,тивность их осаждения в устройстве. Питательная среда в ча.шке Петри обеспечивает необходимые условия для жиз30 недеятельности микроорганизмов, является проводником электрического то что обусловлено содержащимися в ней солями, и при: обеспечении контакта с заземленным корпусом в{.шолняет функцию улавливающего электрода.

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

Исследовання проводили, используя искусственный аэрозоль с сухой дисперсной фазой, моделирующий ес- стественные аэрозоли, присутствующие в тшвотноводческих и птицеводческих помещениях. В камере объемом 12 м создавали аэрозоль, получаемый при

35

40

45

диспергировании лиофильно высушенно-. го биологического материала с добавкой люминесцентного красителя (флуо- ресцеина.натрия), и вентилятором рав- номерно распределяли по всему объему. Пробы меченого аэрозоля отбирали из камеры в течение 2 мин с равными объемными скоростями 200 л/мин одновременно пред.пагаемым и известным устройствами, 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 с указанных элементов в равные количества растворителя - по 50 МП (жидкость из бункера также доводили до объема 50 мл), и определяли интенсивность окраски растворов с помощью флюориУстройство с питательной средой в чашке Петри Известное устройство

Устройство с питательной средой в металлическойзаземленной чашке (контроль)

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

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

чем в 2 раза превьш:ает степень улав- . ливания известного электропреципитатора.

Технологические режимы практичес - кого использования устройства анало55

вению вероятности пробоя, меньшие - к снижению ; эффективности улавливания). У предлагаемого электропреципитатора расстояние между системой коронирую- щих иголок 9 (их нижними концами) и слаем питательной среды 12-10 мм соответствует расстоянию от верхней кромки чашки Петри до питательной среды. Расстояние между коронирующим

гичны соответствующим параметрам известного устройства: объемная скорость отбора проб 200 л/мин, разность

метра. 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 100%, 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 дисперсной 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. 1 , Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

45

5 12

4 47

45

потенциалов между электродами 8 кВ QQ (большие напряжения ведут к возникно-

55

вению вероятности пробоя, меньшие - к снижению ; эффективности улавливания). У предлагаемого электропреципитатора расстояние между системой коронирую- щих иголок 9 (их нижними концами) и слаем питательной среды 12-10 мм соответствует расстоянию от верхней кромки чашки Петри до питательной среды. Расстояние между коронирующим

5 - 133 электродом 5 и верхней кромкой чашки 7 , а также, диаметр выходного патрубка выбирают из расчета равенства их сечений сечению входного патрубка. Меньшие значения указанных сечений приводят к увеличению аэродинамического сопротивления устройства и снижению скорости отбора пробы, т.е. снижению эффективности работы устройства. При указанных выше парамет- pax, соотношениях размеров и их значениях возникает устойчивое (без турбулентных возмущений, приводящих к снижению эффективности осаждения в поле коронного разряда) течение по- тока между электродами при наибольшей напряженности поля, определяемой расстоянием между электродами, а также наибольшая площадь поверхности коро- нирующего электрода, ограниченная сечением выходного патрубка, что соответствует наибольшей эффективности устройства. Использование коронирую- щего электрода с диаметром, равным диаметру улавливающего электрода (заземленной питательной среды в чашке Петри), обеспечивает максимальную степень улавливания (см. данные в табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Выходной патрубок, ограничиваклций площадь межэлектродного пространст6

ва с внутренней стороны, выбирают равным 0,2 диаметра коронирующего электрода. Меньшие значения диаметра выходного патрубка, определяющего аэродинамическое сопротивление устройства, не приводят к существенному повышению степени улавливания прибора (см. данные в табл. 3)

Таблица 3

Зазор между улавливающим электродом и цилиндрической поверхностью корпуса должен составлять 0,2 диаметра последнего: крупная фракция дисперсной фазы прижимается центробежной 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 кор пуса величине за- . зора возрас ают потери в корпусе образуются наслоения дисперсной фазы в его конической части, так как при малом зазоре уменьшается проникающий через него вихревой воздушный поток, которьй направляет отсекаемые частицы в бункер. Увеличение зазора

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

Таблица 4

36 45

47

46

12

Граничный диаметр частиц, мкм

Распределение осадков, % Бункер

Как видно из табл. 5, выбор угла образующей конуса менее ЗО 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 ЗО ведет к снижению сепарирующей эффективности коничес- кой части корпуса (искажает и укорачивает форму вихревого потока, обеспечивающего эффективную отсечку

сfO 8

Продолжение табл.4

Ширина зазора

13

5

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).

Таблица 5

38

45

45

45

грубых фракций в конусной части корпуса) , уменьшению относительной массы осадка в бункере и увеличению граничного диаметра сепарируемых в бункере частиц, что в итоге ведет к снижению общей эффективности улавливания и увеличению проскока - высокодисперсная фракция, имеющая размеры частиц менее 5 мкм, наиболее эффективно улавливается в поле коронного разряда.

При указанных параметрах и геометрии устройства ток коронного разряда

равен 0,5 мА. Сопротивление стандартной, обычно применяемой для бактериологических исследований плотной питательной среды мясопр-птонного агара . (мПА), измеренное между диаметрально противоположными точками в чашке Петри, составляет 2 кОм. При упомянутых параметрах работы устройства это соответствует максимальной разности потенциалов различных точек поверхности питательной среды, не превышающей 1 В, что пренебрежимо мало в сравнении с разностью потенциалов между электродами - 8 кВ и указывает на практическое равенство ула-вли- потенпдала по всей площади Это подтверждается данными по степени улавливания при сравнении использования заземленного металлического поддона и чашки Петри при ассиметрич- ном расположении электрода (см. табл. 1), т.е. использование в качестве улавливающего электрода заземленной питательной среды в -стеклянной Петри вместо заземлённой металлической чашки (по форме чашки Петри) с. питательной средой не влияет на степень улавливания в электро- преципитаторе.

Таким образом, раздельное осаждение г рубой и высокодисперсной фрикции аэрозоля, а также криволинейное движение частиц в зоне поля коронно- го разряда, осуществляемые в предлагаемом. электропреципитаторе, позволя- 35 цилиндрический корпус снабжен прием- ет повысить степень улавливания дне- ником крупной фракции, выполненным персной фазы из 13оздуха (более чем в в виде конуса с установленным на нем

съемньп бункером с жидкой питательной средой, электрод выполнен в виде коль2 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 анализа воздуха.

Использование в качестве улавли- вающего электрода заземленной питательной среды, залитой в стандартную : .ч .илныую чашку Петр.и, дает возмож- г-О ть р сравнении с нзвестными элект- 11 --1 ;м:ипитаторамн проводить подсчет копоиий в проходящем свете и примени:, ь работающие на этом принципе мик 0 ца, наружный диаметр которого соответствует диаметру улавливающего электрода, и снабжен коронирующими иглами, направленными в сторону улавливающего электрода, и укреплен на

45 патрубке для отвода во.здуха посредством электроизолирующей прокладки, улавливающий электрод установлен с зазором по отношению к боковым стенкам корпуса и представляет собой ем50 кость с твердой питательной средой, при этом патрубок для подвода воздуха смонтирован на корпусе тангенциально, а патрубок для отвода размещен цо оси корпуса.

ВНИИ1Ш

Заказ 3540/27

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

роскопы с проекционной .приставкой или автоанализаторы с телевизионной приставкой, что позволяет .автоматизировать бактериологический анализ воз- духа (подсчет колоний на плотной питательной среде), делает его более объективным, повьшает 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 определяя биологическую активность осадков, т.е. грубодисперсной и высокодисперсной фракций аэрозоля, что расширяет исследовательские возможности устройства.

Формула изобретения

.Устройство для микробиологическо г го анализа воздуха животноводческих помещений, содержащее заземленньй корпус с соединенным с источником высокого напряжения коронирующим электродом и расположенным под ним улавли-, вающим электродом, имеющим электрический контакт с заземленным корпусом, и токопроводы, отличающее-, с я тем, что, с целью повьЩ1ения точности анализа за счет увеличения степени улавливания дисперсной фазы.

ца, наружный диаметр которого соответствует диаметру улавливающего электрода, и снабжен коронирующими иглами, направленными в сторону улавливающего электрода, и укреплен на

45 патрубке для отвода во.здуха посредством электроизолирующей прокладки, улавливающий электрод установлен с зазором по отношению к боковым стенкам корпуса и представляет собой ем50 кость с твердой питательной средой, при этом патрубок для подвода воздуха смонтирован на корпусе тангенциално, а патрубок для отвода размещен цо оси корпуса.

55 Тираж 499

Подписное

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для отбора проб воздуха при микробиологических исследованиях. Цель изобретения - по- вьшение 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