一种基于冰微针的空气微生物富集装置和空气微生物富集方法

本发明涉及微生物取样，具体涉及一种基于冰微针的空气微生物富集装置和空气微生物富集方法。

背景技术：

1、通过空气传播的传染病频繁爆发，对人类生活和健康以及全球经济和社会产生了重大影响。每一种传染病都是由特定的微生物(包括病毒、细菌、真菌和寄生虫等)引起的。其中，空气中的致病微生物可通过人类呼出而广泛传播，并在空气中表现出很强的生存能力。通过空气传播的传染病也通过空气中的致病微生物在人与人之间迅速地大范围传播，极易引起社会恐慌。由此，及时识别、监测和调查人类环境中空气微生物的传播，对预防人群中通过空气传播的传染病爆发尤为重要。

2、空气中微生物主要以气溶胶形式存在，气溶胶即固态或液态微粒悬浮在气体介质中的分散体系。空气中悬浮的带有微生物的尘埃、颗粒物或液体小滴，就是微生物气溶胶。在自然界空气中含有大量微生物气溶胶,其中与人类健康密切相关的主要是粒径在0.1～20.0μm范围内细菌气溶胶、真菌气溶胶和病毒气溶胶等。当这些微生物气溶胶进入人体后,可以引起呼吸道疾病、过敏性反应和接触性传染病等健康问题。因此,近年来人们陆续展开了关于对微生物气溶胶采样的研究。

3、传统的气溶胶微生物的采样方法包括自然沉降法、撞击法、冲击法、离心法、采样膜法等,其往往存在对气溶胶颗粒物的采集效率低、采集气溶胶粒子粒径范围小、气溶胶中病原体存活率低等问题。虽然改进方法的研究也较多,但是其效果具有较大的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于冰微针的空气微生物富集装置，该空气微生物富集装置能够快速稳定地收集空气中的微生物，具有容易操作的优点。

2、本发明的目的之二在于提供一种空气微生物富集方法。

3、为实现上述目的之一，本发明提供以下技术方案：

4、提供一种基于冰微针的空气微生物富集装置，包括收集盘和冰微针阵列，所述收集盘的盘面设有导流口，所述冰微针阵列架设于所述收集盘上方，所述导流口连接有收集容器，所述冰微针阵列中的微针暴露于空气中。

5、在一些实施方式中，所述导流口所在的盘面向外延伸以构成导流通道，所述导流通道指向所述收集容器。

6、在一些实施方式中，所述冰微针阵列的微针长度为500～2000μm，微针底部直径为200～1000μm，微针阵列面积1～5cm2。

7、本发明一种基于冰微针的空气微生物富集装置的有益效果：

8、(1)本发明基于冰微针的空气微生物富集装置，其冰微针阵列收集空气中的微生物，利用了空气中水分凝华吸附在冰微针针尖形成结晶的现象，将空气中的微生物吸附在冰微针阵列的针尖形成冰晶，实现迅速从空气中富集微生物。与传统的微生物采集技术相比，本发明空气微生物富集装置能更快更稳固地固定微生物，提高了采样的精确度，也提高了微生物采集的效率。

9、(2)本发明基于冰微针的空气微生物富集装置，其将冰微针阵列与收集盘、收集容器配合使用，融化后的冰微针通过收集盘自动汇集到收集容器中，无需其他设备介入，减少产生误差，融化后的冰微针则能直接作为样品使用，操作简便。

10、(3)本发明基于冰微针的空气微生物富集装置，其结构简单，生产成本低，适合大规模生产应用。

11、(4)本发明基于冰微针的空气微生物富集装置，其冰微针阵列具有一定的面积，能在较大面积内吸附微生物，保证收集微生物效果。

12、为实现上述目的之二，本发明提供以下技术方案：

13、提供一种空气微生物富集方法，采用上述的基于冰微针的空气微生物富集装置，包括以下步骤：

14、将所述空气微生物富集装置放置于待检测的环境中，使冰微针阵列暴露在空气中直至冰微针阵列融化，融化后的冰微针阵列汇集到收集容器中，收集的液体为微生物富集液体。

15、在一些实施方式中，在所述收集盘的侧边安装风扇，使风扇的出风面朝向所述冰微针阵列，收集微生物时，开启所述风扇直至冰微针阵列融化。

16、在一些实施方式中，所述收集盘的一端侧壁在竖直方向上延伸，所述风扇安装于所述侧壁上；所述导流口放置有网片，所述冰微针阵列放置在所述网片上。

17、在一些实施方式中，冰微针阵列置于待测环境2～5min后，完成微生物收集。

18、在一些实施方式中，所述冰微针阵列的制备方法包括以下步骤：

19、s1.称取一定量的生物可降解聚合物，将其与去离子水混合，搅拌至形成高分子聚合物溶液；

20、s2.往微针阵列模具倒入高分子可溶性聚合物溶液，直到该溶液填充满模具，将模具放入真空干燥箱抽取真空以去除气泡，再次补充溶液将模具填充满，重复上述操作直至溶液充满模具针尖；

21、s3.将充满溶液的模具放置冰箱中进行冰冻成型，脱模，得到冰微针阵列。

22、在一些实施方式中，步骤s1中，所述生物可降解聚合物是丝素蛋白、硫酸软骨素、羧甲基纤维素钠、透明质酸钠、聚乙二醇双丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯明胶、海藻糖、羧甲基纤维素、透明质酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、半乳糖、糊精、麦芽糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。

23、在一些实施方式中，步骤s3中，所述冰冻成型的温度是-40℃～-100℃，冰冻时间是2～6h。

24、本发明一种空气微生物富集方法的有益效果：

25、本发明的空气微生物富集方法，其能安全、方便、有效、快速地富集空气中的微生物，适合大规模生产应用。

技术特征：

1.一种基于冰微针的空气微生物富集装置，其特征是：包括收集盘和冰微针阵列，所述收集盘的盘面设有导流口，所述冰微针阵列架设于所述收集盘上方，所述导流口连接有收集容器，所述冰微针阵列中的微针暴露于空气中。

2.根据权利要求1所述的基于冰微针的空气微生物富集装置，其特征是：所述导流口所在的盘面向外延伸以构成导流通道，所述导流通道指向所述收集容器。

3.根据权利要求1所述的空气微生物富集方法，其特征是：所述冰微针阵列的微针长度为500～2000μm，微针底部直径为200～1000μm，微针阵列面积为1～5cm2。

4.一种空气微生物富集方法，其特征是：采用权利要求1～3任一项所述的基于冰微针的空气微生物富集装置，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的空气微生物富集方法，其特征是：在所述收集盘的侧边安装风扇，使风扇的出风面朝向所述冰微针阵列，收集微生物时，开启所述风扇直至冰微针阵列融化。

6.根据权利要求5所述的空气微生物富集方法，其特征是：所述收集盘的一端侧壁在竖直方向上延伸，所述风扇安装于所述侧壁上；所述导流口放置有网片，所述冰微针阵列放置在所述网片上。

7.根据权利要求4所述的空气微生物富集方法，其特征是：冰微针阵列置于待测环境2～5min后，完成微生物收集。

8.根据权利要求4所述的空气微生物富集方法，其特征是：所述冰微针阵列的制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的空气微生物富集方法，其特征是：步骤s1中，所述生物可降解聚合物是丝素蛋白、硫酸软骨素、羧甲基纤维素钠、透明质酸钠、聚乙二醇双丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯明胶、海藻糖、羧甲基纤维素、透明质酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、半乳糖、糊精、麦芽糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。

10.根据权利要求8所述的空气微生物富集方法，其特征是：步骤s3中，所述冰冻成型的温度是-40℃～-100℃，冰冻时间是2～6h。

技术总结
本发明涉及微生物取样技术领域，具体涉及一种基于冰微针的空气微生物富集装置和空气微生物富集方法。该装置包括收集盘和冰微针阵列，所述收集盘的盘面设有导流口，所述冰微针阵列架设于所述收集盘上方，所述导流口连接有收集容器，所述冰微针阵列中的微针暴露于空气中，该空气微生物富集装置能够快速稳定地收集空气中的微生物，具有容易操作的优点。

技术研发人员：袁志山,谭昕,代诗威,王成勇
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13