[發明專利]一種微生物顆粒在空氣中分布的測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202011339452.4
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN113005027A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 陳寧;劉怡萍;郭紫薇;包明杰;肖貴珊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34;C12M1/12;C12M1/26;C12M1/00;C12Q1/10;C12Q1/06;C12Q1/04;C12R1/19
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 馬嚴龍

本發明公開了一種微生物顆粒在空氣中分布的測量裝置及方法，包括生物氣溶膠發生器、直接式薄膜過濾采樣器和過濾薄膜、真空泵、分氣塊、微型調節閥、連接軟管、E.Coli JM109菌種、培養液、選擇性培養基、生化培養箱，采用了選擇性培養基，利用其選擇性培養的特性，殺滅采樣器上收集的來自空氣中的雜菌，而只留存示蹤細菌的菌斑，從而使得真實空調系統中的示蹤菌的分布特性得以探測。本發明可以測量出微生物顆粒在空氣中分布情況，可以為相關研究提供技術支持。

技術領域

本發明涉及一種微生物顆粒在空氣中分布的測量裝置及方法，涉及中央空調系統載菌氣溶膠顆粒擴散的蹤細菌識別技術領域。

背景技術

如何評判露天環境或者裝備大型中央空調的公共建筑內部人體呼出的載菌氣溶膠顆 粒的擴散水平，成為業界的一大難題。

示蹤細菌法是目前國內外在病菌傳播規律研究方面普遍采用的方法。首先細菌本身就是一種生物顆粒，只要選擇得當，從實驗模擬的角度更具可信性；其次，采用示蹤細菌的一個更大好處是，單個的細菌被采樣后可以通過在培養基內培養使其成長為足以被肉眼察覺的群落，這樣很容易清點采樣器捕集的細菌個數，進而計算出采樣點空氣中細菌的濃度。

如果是非生物顆粒，在采樣器上逐一發現這些微米級的顆粒并準確計數將十分困難。雖然近年來發展起來的激光測試技術適合非生物顆粒的探測，但還有一些局限性，例如激光粒子成像(PIV)技術能非常好地顯示非生物顆粒的速度場和濃度場，可是PIV受到視場限制探測范圍有限，而且一旦空氣中中混有其他顆粒(這在通風系統中是常見的)，從中有效分辨示蹤粒子也比較困難。激光粒子計數器(LC)對于混有其他顆粒的示蹤粒子識別也存在困難。

但是我們日常生活的大氣中包含有各種生物顆粒。空氣中的生物顆粒主要有真菌、病毒、細菌、花粉和生物體有機成分等，主要來源有患有呼吸道傳染病的病人、動物(嚙齒動物、鳥、家畜等)、農業生產和環境等。既然空氣中的生物顆粒成分十分復雜，那么在進行生物顆粒擴散采樣時，生物采樣器在空氣中采集到示蹤細菌的同時，也必然采集到許多其他的雜菌(細菌或真菌)。如果示蹤細菌和這些雜菌混在一起在培養基(如瓊脂、牛肉湯)內培養，雜菌和示蹤細菌就都會長成群落，并混雜在一起，使得示蹤細菌分辨難度加大。有時雜菌還會抑制示蹤細菌的生長，從而大大降低實驗的準確度。這就是微生物實驗中非常重要的示蹤細菌識別問題。

在我國以往進行的細菌擴散實驗中，為了避免空氣中雜菌的影響，大多采用無菌艙進行實驗。我國在中國疾病控制預防中心建成的，代表國內最高水平的“空氣微生物暴露艙”，艙內凈化級別即為千級。在這些艙室進行微生物實驗背景雜菌的影響可以被大大減小，但是這些實驗艙造價高昂，用于測試真實的大型建筑中央空調的內的載菌氣溶膠顆粒擴散特性時，把整棟建筑處理成無菌房完全不具備可行性。因此，在真實建筑物的中央空調系統中低成本探測載菌氣溶膠顆粒的擴散分布特性一直是業界的一大難題。本專利正是基于上述背景提出的。

選擇性培養基是近年來食品安全領域發展起來的一項新技術。在檢測食品中含菌量時，對人體大腸桿菌的監測是非常重要的一項指標。該檢測可以通過對食品采樣后進行細菌培養，從而獲得大腸桿菌的菌落數。但是食品中的其他細菌也依然會對檢驗構成破壞，針對這個問題選擇性培養基應運而生，它可以有效抑制其他細菌的生長，只讓大腸桿菌在其中存活，從而保證了檢驗的可靠性。既然選擇性培養基技術可以在食品安全領域使用，那么理論上說將該技術移植到空氣帶菌顆粒的檢驗中應當是可行的。

如果擇性培養基技術能對空氣中其他雜菌的生長能有效抑制，那么利用某種細菌作為示蹤劑的空氣微生物擴散實驗就無需在無菌艙室內進行，實驗也可以使用全套的普通通風系統。這項技術可以使生物顆粒擴散實驗研究方面擺脫無菌實驗艙的限制，而直接在實際空調通風系統中進行，這無疑有著更廣泛的實用意義。

正是在上述背景下，本發明提出了種微生物顆粒在空氣中分布的測量裝置和方法。

發明內容