автоматический анализатор концентрации микроорганизмов в воздухе

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.