一种从空气中收集病毒的采样装置及取样检测装置的制作方法

1.本实用新型属于病毒检测技术领域，具体涉及一种从空气中收集病毒的采样装置及取样检测装置。


背景技术：

2.气溶胶是固态和液态微粒与气体介质构成的分散系统，生物气溶胶则是悬浮于大气中的含有微生物或生物大分子等生命活性物质的固态或液态微粒。微生物气溶胶包括病毒性气溶胶、细菌和真菌气溶胶以及真菌孢子和花粉等气溶胶。微生物气溶胶种类及致病性与人类的健康密切相关，可引起呼吸道感染以及其他疾病。流感是第一个实行全球监测的呼吸道传染病，也是人类尚未完全征服的急性传染病之一，其发病率居各种传染病之首。
3.现有技术中大多集中在化学物质或微生物(如细菌和真菌)引起的污染物，而对空气中病毒的检测研究较少。室内空气质量控制的一般做法是使用300nm 尺寸的高效微粒空气过滤器(hepa)，能高效去除大尺寸的细菌和真菌，但对20nm到200nm 尺寸的病毒几乎没有效果。
4.公开号为cn111500423a的专利公开了一种采样液、气溶胶中rna病毒的采样系统及采样方法，其中，所述气溶胶采样器包括：液体撞击瓶，所述液体撞击瓶设有进气口和出气口；微流泵，与所述液体撞击瓶的出气口连接；以及，取样管，设于所述液体撞击瓶的内部，且对应所述进气口设置，所述取样管用于盛装采样液，以收集进入所述取样管的气溶胶中病毒的核酸。该专利中的液体撞击瓶无法做到空气中的大颗粒物和小颗粒物的分离。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种从空气中收集病毒的采样装置，以解决上述技术问题，通过撞击取样器将空气中的大颗粒物和含有病毒的小颗粒物分离，实现最佳的病毒捕获能力，防止空气中的大颗粒物浓度过大对病毒检测的影响，从而完成病毒在空气中的早期检测，为后续切断病毒通过空气传播的这一途径，以减少病毒载量及其在室内空气中的有效性起到有效作用。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：
7.一种从空气中收集病毒的采样装置，包括：
8.撞击取样器，所述撞击取样器包括撞击部和设置在所述撞击部上端的进气管，所述撞击部上设置若干个喷孔；
9.取样瓶，所述取样瓶中盛放病毒收集液，所述病毒收集液用于捕获病毒，所述撞击部放置在所述病毒收集液中；
10.空气收集器，所述空气收集器与所述进气管连接，所述空气收集器用于将空气通过进气管输入至所述撞击部中，以使含病毒的气溶胶及颗粒通过所述喷孔进入所述病毒收集液中。
11.更优选的，所述空气收集器为真空泵。所述取样瓶的上端设置密封盖，所述进气管
穿过密封盖从所述取样瓶中伸出与取样瓶外部的空气收集器连接。真空泵将空气样本泵入撞击取样器下端的撞击部中，在空气从喷孔中喷出时，空气样本中携带病毒的微小气溶胶通过气泡方式从喷孔进入到取样瓶的病毒收集液中，因此在气泡的形成、释放和上升过程中，空气传播的病原体被输送到液体中，从而使病毒被取样瓶中位于撞击取样器外部的病毒收集液所捕获，而撞击取样器中收集尺寸比喷孔直径大的颗粒。
12.优选的，所述喷孔均匀设置在所述撞击部的侧壁上。
13.优选的，所述撞击部的形状为圆柱体或棱柱体，所述撞击部的各个面的侧壁面上均设置若干个喷孔。
14.更优选的，所述撞击部为圆柱体，所述进气管的直径小于所述撞击部横截面的直径，所述进气管设置在所述撞击部的定壁上并与所述撞击部连通，以使空气从所述进气管进入撞击部中。
15.更优选的，所述撞击部为立方体，所述撞击部的每个侧壁上均布有位置相同的喷孔。
16.优选的，所述喷孔的直径为10～30μm。
17.优选的，所述喷孔的直径为20μm。由于病毒的尺寸一般为20～200nm，因此携带病毒的气溶胶能够从喷孔处以冒泡的形式进入病毒收集液中，使携带病毒的气溶胶和携带其他大尺寸颗粒的气溶胶通过撞击部上喷孔分离出来，使空气中的大尺寸颗粒保留在撞击部中，保证了病毒收集液能够实现最佳的病毒捕获效果。
18.更优选的，所述病毒收集液收集的病毒为covid
‑
19病毒。
19.优选的，所述撞击部完全伸入到所述病毒收集液中，以使所述撞击部上的所有喷孔均置于所述病毒收集液中。
20.优选的，还包括空气分离冲击装置，所述空气分离冲击装置设置在所述撞击取样器和所述空气收集器之间，所述空气分离冲击装置将所述空气收集器收集的空气中的颗粒进行分离，以使空气中的粗颗粒和细颗粒分离。
21.如果空气中粗颗粒气溶胶的浓度高，会导致撞击取样器的撞击部中充满粗颗粒，因此需要设置空气分离冲击装置，将空气中的细颗粒分离出来，使细颗粒通过进气管进入到撞击部中，防止撞击部中充满粗颗粒，影响含病毒的细颗粒从喷孔冒出流向病毒收集液。
22.优选的，所述空气分离冲击装置包括汇聚通道、主流道和次流道，所述主流道包括若干个蛇形弯曲通道，所述汇聚通道与所述空气收集器连接，所述主流道和次流道的各自下游通道处均设置过滤器用于过滤粗颗粒物，所述主流道和次流道的出口在各自的末端汇集并与所述进气管连接。
23.优选的，所述汇聚通道的一端与所述空气收集器通过喷嘴连接，其余端连接主流道和次流道，所述主流道与喷嘴相互垂直设置，所述主流道设置在所述喷嘴的两侧，所述主流道设置至少两个，所述主流道也位于所述次流道的两侧，所述次流道为直线设置，所述次流道的设置方向与所述喷嘴的设置方向相同。
24.本实用新型的目的之二是提供一种病毒取样检测装置，用于将收集的病毒样本进行高精度的测试，以检测空气中是否含有病毒，并同时检测病毒浓度。
25.为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：
26.一种病毒取样检测装置，包括气溶胶发生器、检测装置、上述任一项所述的采样装
置，所述气溶胶发生器通过取样管与采样装置的撞击取样器连接，所述取样管的一端伸入到取样瓶中，取样管的另一端与所述所述气溶胶发生器连接，所述气溶胶发生器通过出气管将生成的测试气溶胶输送至所述检测装置中。通过调整气溶胶发生器的病毒溶液初始体积和/ 或浓度，从而在密封室内产生不同浓度的病毒气雾剂，确保病毒检测的准确性。
27.优选的，所述检测装置包括透明密封室和置于所述透明密封室中的采样器，所述采样器用于收集所述测试气溶胶，并检测所述测试气溶胶中的病毒浓度。
28.所述采样器采用pcr方法或qpcr方法分析检测所述测试气溶胶中的病毒的浓度及活性。取样检测装置通过撞击取样器收集病毒，并通过气溶胶发生器生成含病毒的测试气溶胶，在气溶胶发生器完全释放测试气溶胶后，通过放置在密封室内的采样器收集测试气溶胶，采用qpcr方法从测试气溶胶中检测模型病毒的浓度，即对收集的测试气溶胶用病毒特异性引物来进行qpcr分析，以已知浓度的病毒为标准，对于dna病毒，测试气溶胶将直接分析，无需进一步处理。对于rna病毒，测试气溶胶中的病毒rna先转化为cdna，然后再进行qpcr分析。
29.有益效果：
30.本实用新型的从空气中收集病毒的采样装置，通过撞击取样器的撞击部将空气中的大颗粒物和含有病毒的小颗粒物分离，使空气样本中携带病毒的微小气溶胶通过气泡方式从喷孔进入到取样瓶的病毒收集液中，在气泡的形成、释放和上升过程中，空气传播的病原体被输送到液体中，从而使病毒被取样瓶中位于撞击取样器外部的病毒收集液所捕获，而尺寸比喷孔直径大的粗颗粒则保留在撞击部中，从而实现最佳的病毒捕获能力，防止空气中的大颗粒物浓度过大对病毒检测的影响，为后续在空气中的病毒早期检测打好良好的基础。
31.同时本实用新型的病毒取样检测装置通过对取样瓶中的病毒收集液中的病毒液体进行取样，并通过气溶胶发生器生成气溶胶后在密封室的密闭环境进行病毒检测，以实现病毒的采集和检测的同步进行，以解决研究患者所处环境和风险地区环境中病毒的存量和浓度检测问题，并可靠地监测covid
‑
19病毒或其他传染性病毒的复发，为后续切断病毒通过空气传播的这一途径，以减少病毒载量及其在室内空气中的有效性起到有效作用。
32.本实用新型对应对covid
‑
19疫情后，通过实施病毒检测来使工作和生活环境恢复正常和安全具有重要意义，可广泛应用于人群聚集及大量迁移等公共空间和密闭的环境。
附图说明
33.图1所示为本实用新型的撞击取样器结构示意图；
34.图2所示为本实用新型的从空气中收集病毒的采样装置的结构示意图；
35.图3所示为本实用新型的病毒取样检测装置整体结构示意图；
36.图4所示为本实用新型实施例3中的空气分离冲击装置结构图；
37.图5所示为本实用新型采样装置实施例3中的空气分离冲击装置安装于病毒取样检测装置上的结构示意图。
38.附图标记
39.1、撞击取样器；11、进气管；12、撞击部；121、喷孔；2、取样瓶；21、病毒收集液； 3、空气收集器；4、取样管；5、气溶胶发生器；6、出气管；7、检测装置；8、采样器；9、空气分离冲
击装置；91、汇聚通道；92、次流道；93、主流道；94、过滤器；95、喷嘴。
具体实施方式
40.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
41.下面以具体实施例详细介绍本实用新型的技术方案。
42.采样装置实施例1
43.如图1和2所示，
44.一种从空气中收集病毒的采样装置，包括：
45.撞击取样器1，所述撞击取样器1包括撞击部12和设置在所述撞击部12上端的进气管 11，所述撞击部12上设置若干个喷孔121；
46.取样瓶2，所述取样瓶2中盛放病毒收集液21，所述病毒收集液21用于捕获病毒，所述撞击部12放置在所述病毒收集液21中；本实施例所述病毒收集液21收集可收集多种病毒，本实施优选的，病毒收集液21收集的病毒为covid
‑
19病毒，所述病毒收集液21被配置为收集covid
‑
19病毒的收集液。
47.空气收集器3，所述空气收集器3与所述进气管11连接，所述空气收集器3用于将空气通过进气管11输入至所述撞击部12中，以使含病毒的气溶胶及颗粒通过所述喷孔121 进入所述病毒收集液21中。
48.所述空气收集器3为真空泵。所述取样瓶2的上端设置密封盖，所述进气管11穿过密封盖从所述取样瓶2中伸出与取样瓶2外部的空气收集器3连接。真空泵将空气样本泵入撞击取样器1下端的撞击部12中，在空气从喷孔121中喷出时，空气样本中携带病毒的微小气溶胶通过气泡方式从喷孔121进入到取样瓶2的病毒收集液21中，因此在气泡的形成、释放和上升过程中，空气传播的病原体被输送到液体中，从而使病毒被取样瓶2中位于撞击取样器1外部的病毒收集液21所捕获，而撞击取样器1中收集尺寸比喷孔121直径大的颗粒。
49.所述撞击部12的形状为圆柱体或棱柱体，本实施例优选的，所述撞击部12为圆柱体，所述撞击部12的外周侧壁的各方向均设置若干个喷孔121，所述喷孔121为通孔，所述喷孔121为圆孔或多边形孔。所述进气管11的直径小于所述撞击部12横截面的直径，所述进气管11设置在所述撞击部12的定壁上并与所述撞击部12连通，以使空气从所述进气管 11进入撞击部12中。每排喷孔121等间距沿所述撞击部12的高度方向上均匀分布。所述喷孔121的直径为10～30μm。本实施优选的，所述喷孔121的直径为20μm。所述撞击部 12完全伸入到所述病毒收集液21中，以使所述撞击部12上的所有喷孔121均置于所述病毒收集液21中。
50.由于病毒的尺寸一般为20～200nm，因此携带病毒的气溶胶能够从喷孔121处以冒泡的形式进入病毒收集液21中，使携带病毒的气溶胶和携带其他大尺寸颗粒的气溶胶通过撞击部12上喷孔121分离出来，使空气中的大尺寸颗粒保留在撞击部12中，保证了病毒收集液21能够实现最佳的病毒捕获效果。
51.采样装置实施例2
52.本实施例仅描述与上述实施例不同之处，其他技术特征相同，在本实施例中，更优
选的，所述撞击部12为立方体，所述撞击部12的每个侧壁上均布有位置相同的喷孔121。
53.采样装置实施例3
54.本实施例仅描述与上述实施例不同之处，其他技术特征相同，如图4所示，在本实施例中，从空气中收集病毒的采样装置还包括空气分离冲击装置9，所述空气分离冲击装置9 设置在所述撞击取样器1和所述空气收集器之间，所述空气分离冲击装置将所述空气收集器收集的空气中的颗粒进行分离，以使空气中的粗颗粒和细颗粒分离。
55.如果空气中粗颗粒气溶胶的浓度高，会导致撞击取样器1的撞击部12中充满粗颗粒，因此需要设置空气分离冲击装置，将空气中的细颗粒分离出来，使细颗粒通过进气管11进入到撞击部12中，防止撞击部12中充满粗颗粒，影响含病毒的细颗粒从喷孔121冒出流向病毒收集液21。所述空气分离冲击装置9包括汇聚通道91、主流道93和次流道92，所述主流道93包括若干个蛇形弯曲通道，所述汇聚通道91与所述空气收集器3连接，所述主流道93和次流道92的各自下游通道处均设置过滤器94用于过滤粗颗粒物，所述主流道 93和次流道92的出口在各自的末端汇集并与所述进气管11连接。
56.如图5所示，所述汇聚通道91的一端与所述空气收集器3通过喷嘴95连接，其余端连接主流道93和次流道92，所述主流道93与喷嘴相互垂直设置，所述主流道93设置在所述喷嘴的两侧，所述主流道93设置至少两个，本实施例中设置两个所述主流道93，并位于所述次流道的两侧，所述次流道92为直线设置，所述次流道92的设置方向与所述喷嘴95 的设置方向相同。
57.病毒取样检测装置实施例
58.如图3所示，一种病毒取样检测装置7，用于将收集的病毒样本进行高精度的测试，以检测空气中是否含有病毒，并同时检测病毒浓度。其包括气溶胶发生器5、检测装置7、上述任一实施例所述的采样装置，所述气溶胶发生器5通过取样管4与所述撞击取样器1连接，所述取样管4的一端伸入到取样瓶2中，取样管4的另一端与所述所述气溶胶发生器5 连接，所述气溶胶发生器5通过出气管6将生成的测试气溶胶输送至所述检测装置7中。通过调整气溶胶发生器5的病毒溶液初始体积和/或浓度，从而在密封室内产生不同浓度的病毒气雾剂，确保病毒检测的准确性。
59.所述检测装置7包括透明密封室和置于所述透明密封室中的采样器8，所述采样器8用于收集所述测试气溶胶，并检测所述测试气溶胶中的病毒浓度。所述采样器8采用pcr方法或qpcr方法分析检测所述测试气溶胶中的病毒的浓度及活性。取样检测装置7通过撞击取样器1收集病毒，并通过气溶胶发生器5生成含病毒的测试气溶胶，在气溶胶发生器5 完全释放测试气溶胶后，通过放置在密封室内的采样器8收集测试气溶胶，采用qpcr方法从测试气溶胶中检测模型病毒的浓度，即对收集的测试气溶胶用病毒特异性引物来进行 qpcr分析，以已知浓度的病毒为标准，对于dna病毒，测试气溶胶将直接分析，无需进一步处理。对于rna病毒，测试气溶胶中的病毒rna先转化为cdna，然后再进行qpcr 分析。
60.以上对本实用新型所提供的一种从空气中收集病毒的采样装置及检测取样装置的实施例进行了详细阐述。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的原理的前提下，还可以本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。