[发明专利]一种气溶胶虚拟撞击浓缩分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离器，特别是关于一种用于大气中生物气溶胶浓缩分离的气溶胶虚拟撞击浓缩分离器。

背景技术

自2001年美国邮政服务系统遭受炭疽攻击和1995年东京地铁系统遭受的沙林神经毒气攻击以来，各国对核生化恐怖袭击事件高度重视，已在城市敏感区域布设了大量的生化监测检测系统。实时监测潜在危险的空气传播粒子的报警系统不仅可以用于军队和社会防止大规模杀伤性武器的袭击，也可以用于平时核、生物和化学气溶胶的监测。气溶胶的粒径一般为0.001-100微米，50微米以上的粒子由于重力沉降作用，很难进入人的呼吸道。大于10-50微米的粒子只能进入鼻咽部，5-10微米的粒子可进入气管和支气管，0.5-5微米的粒子可到达细支气管、肺深部和肺泡，是对人体危害最大的粒子。小于0.5微米的粒子进入人体后，一般会随着呼气的作用而排出，不易在人体内沉积。大气中存在着各种各样的气溶胶粒子，成份复杂，既有无机粒子，也有有机粒子和生物粒子，大气中的气溶胶粒子绝大多数是尺寸比较小的非生物粒子，直径一般小于1微米，生物粒子的数量很少。在生物粒子实时监测过程中，如果将这些数量众多的非生物粒子一同采集进来进行检测，势必造成对仪器功能极大的浪费，耗费了大量的无用功，而使真正关心的生物粒子没有检测到。在有限的生物粒子中，有相当一部分是自然存在的个体尺寸较大的花粉、真菌和霉菌孢子，这些生物粒子随着季节和气象条件的变化，其种类、数量和浓度都会发生很大的变化，作为活的生命体，它们具有同致病微生物相同的光学特性及相似的生物学特征，严重干扰仪器对致病微生物的检测，因此，必须从检测气流中将其去除。病原微生物粒子虽然个体比较小，一般为1微米左右，甚至更小，细菌的直径一般为微米级，病毒的直径一般为亚微米级，但是它们在空气传播过程中会与其他粒子发生碰撞、吸附、凝并，形成较大的粒子。实验证明，空气中可传播的微生物粒子的直径一般在2微米以上，可对人体造成危害的是10微米以下的可吸入粒子。由于气溶胶施放方式危害面积大，传播距离远，作为生物战剂或生物恐怖剂的病原微生物一般为可通过空气传播和吸入感染的，具有较强存活力的强传染性病原体，感染剂量很小，一般为几百个--几万个颗粒，有的甚至只有1个或几十个就可以造成人或动物的感染或死亡。目前的检测仪器常因为生物粒子的浓度太低，取样量太小，使本来应该检测到的粒子漏检，或者因为灵敏度较低无法识别，造成检测结果的错误。因此，进行生物气溶胶的检测，必须大量地采集空气样本，并进行高倍浓缩和分离可能含有生物粒子的可吸入粒子，才不致造成漏检或漏报警。

化学毒剂和放射性微粒探测器经过几代的改进已趋成熟，实用的生物学点检测系统是近几年刚刚出现的。生物学探测器面对的一个主要障碍是较低浓度的生物粒子就会引起严重的伤害。气溶胶浓缩分离技术可提高现有生物探测器可检测的环境样品中的最小水平和输出信号的可信度，以及相应的灵敏度。现有检测系统常用的浓缩比为100-1000倍。随着未来生物监测系统的敏感性的提高，可能会降低所需要的浓缩水平。然而，即使未来的检测系统通过气溶胶浓缩会提高检测灵敏度，从统计学上可接受的报警水平来看，生物战剂检测系统仍然需要小型、便携，可现场应用、高效率的气溶胶粒子浓缩装置。虚拟撞击技术广泛地应用于气溶胶粒子的浓缩。如图1所示，现有最常见的虚拟撞击结构是成对的、削去顶端的圆锥形加速喷口和接收口，在浓缩分离器的前级一般需要多组这种成对的加速喷口和接收口，多组成对加速喷口和接收口在空间分布上一般为圆周轴对称排列或平面排列，这种结构使得虚拟撞击浓缩分离器的加工难度大，体积和重量大，不便于小型化。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提出一种收集效率高且结构简单的环形狭缝式气溶胶虚拟撞击浓缩分离器。