[发明专利]一种用于临近空间的采样装置、方法及其应用

说明书

本发明提供了一种用于临近空间的气体采样装置、方法及其应用。本发明提供的用于临近空间的采样装置包括真空泵、气体流量检测装置、样品收集盒、电磁阀和进气通路，其中，所述电磁阀的一端与进气通路连通，所述电磁阀的另一端与所述样品收集盒的入口端连通，所述样品收集盒的出口端与气体检测装置的一端连通，所述真空泵与所述气体流量检测装置的另一端连通，所述样品收集盒内设置有硅片和位于硅片下方的滤膜。本发明提供的采样装置能够实现高通量采集临近空间的气溶胶样品和微生物样品，采集到的样品能够携带回实验室进行进一步研究，对于研究临近空间的生物群落具有重要的实践意义。

技术领域

本发明涉及一种用于临近空间的采样装置、方法及其应用。

背景技术

临近空间指海平面之上20-100 km高度的空间，包括大部分的平流层、整个中间层和少部分热层。临近空间是生物圈-大气圈-电离层的多圈层耦合区，是保护人类和地表生物圈免受太阳风和宇宙辐射侵蚀的重要屏障。对于临近空间的生物学研究，特别是在临近空间生物多样性及其环境适应机制的研究对于更好地认识地球生物圈上边界、生命生存极限、类火星环境生命、生命星际传输、行星保护等天体生物学问题具有重要意义。近年来研究人员相继在临近空间20-41km高度发现许多微生物，表明临近空间中存在着一个未知的生物圈。为了研究临近空间的生物群落，需要可以搭载在浮空器上生物采样装置对临近空间的生物进行收集，采集回地面然后进行相关研究。

气溶胶是近太空中的重要组成部分，由地外尘埃、自然陆地来源的尘埃（火山尘埃、风尘、生物质燃烧）和与人类活动相关的尘埃形成。气溶胶研究已成为近年来的热门话题，这是因为气溶胶是大气动力学非常好的示踪剂，并且临近空间气溶胶的物理性质和浓度的变化会影响全球气候。此外，气溶胶还可以作为微生物广泛迁移的载体。

根据临近空间的气球任务项目，随着高度的增加，空气变得越来越稀薄，其中的微生物和气溶胶的密度也相应降低。因此需要采集大量的空气流量来收集足够的气体样本返回地面进行研究。然而，由于临近空间独特的高辐射、低温、干燥、低气压等复杂极端环境条件，目前尚未有成熟高效的针对临近空间进行高通量采样的设备。

CN110079453A公开了一种临近空间自动采样检测装置，其中金属结构的进气通路能够对临近空间的空气进行自动采样，采样检测模块中的两用膜实现捕获微生物；同时作为微生物ATP生物发光反应的容器，可实现在轨完成临界空间的微生物采样及检测。但是，该装置无法实现临近空间大气样品的高通量采样，也无法实现对采样样品携带回实验室进行进一步研究分析。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种能够安装在浮空器（气球）上的用于临近空间的采样装置及采样方法，其可以满足临近空间采样的平台承载、大通量采样、流量监测、样品回收方便高效等要求，实现了临近空间大通量采样技术的技术突破。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种用于临近空间的采样装置，其包括真空泵、气体流量检测装置、样品收集盒、电磁阀和进气通路，其中，所述电磁阀的一端与进气通路连通，所述电磁阀的另一端与所述样品收集盒的入口端连通，所述样品收集盒的出口端与气体检测装置的一端连通，所述真空泵与所述气体流量检测装置的另一端连通，所述样品收集盒内设置有硅片和位于硅片下方的滤膜。

根据本发明的一些实施方式，所述滤膜经由金属支撑网设置在所述样品收集盒中，所述金属支撑网起到支撑所述滤膜的作用。

根据本发明的一些实施方式，所述硅片的直径小于所述滤膜的直径。

根据本发明的一些实施方式，所述硅片的直径为所述滤膜的直径的1/4-7/8。

根据本发明的优选实施方式，所述硅片的直径为所述滤膜的直径的为1/2-3/4。

根据本申请的一些实施方式，所述硅片的直径为2cm-5cm。