微孔滤膜空气微生物采样器的研制
作者：胡庆轩 车凤翔 徐秀芝 姜 黎 鹿建春 刘敏霞
单位：军事医学科学院微生物流行病研究所，北京 100071
关键词：采样器；空气微生物；滤膜
卫生研究\990419 摘要 研制的双采样头大流量微孔滤膜空气微生物采样器为6级Andersen空气微生物采样器效率的77%～96%。适用于空气洁净环境的生物洁净度检测和病房、公共场合的致病微生物检测，也可用于一般环境的空气微生物检测。
中图分类号 R122.1 X830.1
Development of air microbe sampler with micropore filter membrane
Hu qingxuan, Che Fengxiang, Xu Xouzhi, Jiang Li, Lu Jiancun, Liu Minxia
, http://www.100md.com
Institute of Microbiology and Epidemiology,Academy of Military Medical Sciences,Beijing 100071,China
Dual head air microbe sampler with a large flow capacity of 100 liters per minute was manufactured.The sampler possesses simple structures,light weight,convenient operation and higher sampling efficency,equal to 77%～96% of the grade six Anderson sampler.Sampling time is a main factor affecting sampling effciency.This device is suitable for the determination of degree of biological clean air in clean environment and the detection of the pathogenic microbes in ward and public places and also microbes in ordinary environment.
, 百拇医药
Key words: sampler, air microbe, filter membrane
随着食品工业、制药工业、生物育种、医疗卫生事业的发展，生物洁净技术也随之迅速发展。过去空气生物洁净度的检测采用平皿沉降法，所需的采样皿多，取样时间长，而且沉降粒子易受通风气流和粒子大小影响。按照《美联邦209，B-E》的标准，100级生物洁净室空气中生物粒子数应<3.5个/m3。为保证采样过程中绝大多数情况下都能合理采集到生物粒子，在100级洁净室中采集到生物粒子所必需的空气取样量为856L[1]，为此需要大流量的空气微生物采样器。另外在电影院、商场等公共场所和传染病医院，也需要大流量的采样器。为此，我们研制了空气流量可达到100L/min的微孔滤膜空气微生物采样器。
1 工作原理
微孔滤膜采样的工作原理不仅是能阻拦大于滤膜孔径的微生物粒子，而且通过惯性撞击、扩散、重力沉降和静电吸附作用能捕集生物小粒子，所以其阻留效率高。仪器工作时，由抽气泵抽取待测环境中一定量的空气，空气中的生物粒子被阻留在滤膜上。将滤膜贴在固体培养基上，在适宜的温度下，滤膜上的微生物在培养基上生长成菌落，按照采样时间和采样空气流量计算出空气微生物粒子浓度(个/m3)。
, 百拇医药
2 结构
本机的总体结构主要分为采样装置、抽气和流量计测装置及支架三大部分。
2.1 采样装置
由采样座和2个采样头组成。每个采样头由底座、橡胶密封圈、不锈钢网托、锁环和进气筒组成。采样时，拧下锁环，将预先消毒处理的微孔滤膜放在不锈钢网托上，放上进气筒，拧紧锁环。采样前需校正采样空气流量。校正时，去掉进气筒，换上特制的带有接气咀的园锥形的上盖，装上滤膜，旋紧锁环，在采样进气口和采样头后各连一转子流量计，调节采样头后的转子流量计的流量，使采样进气口前转子流量计的空气流量达到额定的空气流量，即采样空气流量。有2个采样头，在洁净空气环境下，可采同一种空气微生物，在普通环境下，可采2种不同的空气微生物，即将2张采样滤膜分别放在培养介质不同的培养皿中，在适宜的温度下分别进行培养和计测菌落数。
, 百拇医药 2.2 抽气和流量计测装置
2.2.1 抽气泵
按照国家医药总局招标课题的要求，空气微生物采样器应为采用滤过式的滤膜采样器；作为采集生物粒子的滤材采用北京化工学校生产的醋酸纤维素微孔滤膜。微孔滤膜阻力大，孔径0.45μm、φ80mm的微孔滤膜的阻力大于30kPa，为环境保护常规监测使用的孔径1μm、φ80mm的玻璃纤维滤膜阻力的15倍以上。青岛市先进技术研究所在KB系列采样泵的基础上研制的抽气泵的空载流量>180L/min、负载流量>100L/min、压差大于75kPa，本采样泵重量仅12.5kg。
2.2.2 流量计
ZL-140型专用气体转子流量计，量程40～140L/min。出气口和进气口均为锥体形，可直接插在抽气泵泵体的进气口上，安装非常方便，用一软管和采样头相连，采样流量由转子流量计上的针阀调节。
, 百拇医药
2.3 支架
折叠式三角架。由螺旋将采样头固定在三角架上，采样高度由升降杆从1m可调节到1.5m。
3 性能测试结果
3.1 微孔滤膜正面与反面的采样效果
微孔滤膜的光滑面为正面，粗糙面为反面。表1表明，无论以正面或反面作为采样面，采样效果没有明显差别(P>0.05)。
表1 以微孔滤膜正面或反面采样效果的比较
采样菌落数(cfu)(1)
A/B
采样菌落数(cfu)(2)
, 百拇医药
A/B
正面(A)
反面(B)
正面(A)
反面(B)
1
227
181
1.25
760
513
1.48
2
, http://www.100md.com
149
133
1.12
314
322
0.98
3
122
142
0.86
440
336
1.38
, http://www.100md.com
4
123
107
1.15
236
482
0.40
5
97
84
1.15
433
475
, 百拇医药 0.91
X
143.6
129.4
1.11
436.6
425.6
1.05
注：(1)28.3L/min,1min (2)100L/min,10min3.2 水煮微孔滤膜对采样效果的影响
考虑到微孔滤膜在生产过程中残留的化学物质对采集在滤膜上的微生物的生长是否有影响，为此将微孔滤膜放在烧杯内加入适量的蒸馏水煮沸10分钟后，将杯内水倒掉，如此重复3次，再在35℃温箱内烘干，用环氧乙烷消毒后采样。微孔滤膜水煮后对空气微生物的采样效果下降，水煮后烘干并容易发生卷曲。
, http://www.100md.com
3.3 采样时间对采样效果的影响
采样时间分别为1、3、5、7和9min 5种，或反向交替进行。以采样效率高的国际通用Andersen生物粒子采样器(简称AS)作参照。结果，微孔滤膜采样器和AS采样器采集的空气微生物粒子浓度均随采样时间增加而减少。微孔滤膜采样器采样时间小于3min及AS采样器采样时间小于7min时，对采集的空气微生物粒子浓度的影响不明显。1～9min采样时间内微孔滤膜采样器对空气微生物粒子采样的效率为AS采样器的77%。
3.4 空气流量对采样效果的影响
AS采样器的采样空气流量为28.3L/min，微孔滤膜采样器的采样空气流量分别为28.3、50、80、90和100L/min 5种。采样空气流量由28.3L/min依次增大到100L/min或由100L/min依次减少到28.3L/min交替进行，采样时间均为3min。微孔滤膜采样器采集的空气微生物粒子浓度随采样空气流量的增加而减少；但采样空气流量小于100L/min时，对采集的空气微生物粒子浓度的影响不明显。而从AS采样器的采样结果看，外界空气微生物粒子浓度是稳定的。
, 百拇医药
3.5 两个采样头采集样效果的比较
不同采样时间(1～9min)、不同采样流量(15.6～100L/min)、不同环境下2个采样头采的空气微生物粒子数(cfu)分别为191.2和192.8，比值为0.99。两个采样头对空气微生物粒子的采样效果没有明显差别(P>0.05)。
3.6 几种空气微生物采样器采样效果的比较
以100L/min的气流量分别采样为6min和10min。从表2看出，微孔滤膜采样器与MF-45采样器、AS采样器对空气微生物的采样效果没有显著差别(P>0.05)；而微孔滤膜采样器的采样效果显著高于JWL-1型采样器(P<0.05)。
表2 四种空气微生物采样器采样效果的比较(n=10) 采样器
菌粒浓度(个/m3)
, 百拇医药
相对采样效率(%)
6min
10min
6min
10min
微孔滤膜
813
668
100
100
MF-45
704
629
, 百拇医药
86.6
94.2
Andersen
847
837
104.2
125.3
JWL-1
524
455
64.4
68.1
* 国家医药总局招标课题
作者简介：胡庆轩，男，大学，高级实验师
参考文献
1.曹后志，赵旭东.生物洁净室浮游微生的的检测容量.太原工业大学学报，1989，20(2)：42—47
2.陈明伟，郭炫，高淑萍，等.呼吸道感染病原菌6年回顾性调查分析.中华医院感染学杂志，1998，8(1)：22—23
1998-12-19收稿, 百拇医药
单位：军事医学科学院微生物流行病研究所，北京 100071
关键词：采样器；空气微生物；滤膜
卫生研究\990419 摘要 研制的双采样头大流量微孔滤膜空气微生物采样器为6级Andersen空气微生物采样器效率的77%～96%。适用于空气洁净环境的生物洁净度检测和病房、公共场合的致病微生物检测，也可用于一般环境的空气微生物检测。
中图分类号 R122.1 X830.1
Development of air microbe sampler with micropore filter membrane
Hu qingxuan, Che Fengxiang, Xu Xouzhi, Jiang Li, Lu Jiancun, Liu Minxia
, http://www.100md.com
Institute of Microbiology and Epidemiology,Academy of Military Medical Sciences,Beijing 100071,China
Dual head air microbe sampler with a large flow capacity of 100 liters per minute was manufactured.The sampler possesses simple structures,light weight,convenient operation and higher sampling efficency,equal to 77%～96% of the grade six Anderson sampler.Sampling time is a main factor affecting sampling effciency.This device is suitable for the determination of degree of biological clean air in clean environment and the detection of the pathogenic microbes in ward and public places and also microbes in ordinary environment.
, 百拇医药
Key words: sampler, air microbe, filter membrane
随着食品工业、制药工业、生物育种、医疗卫生事业的发展，生物洁净技术也随之迅速发展。过去空气生物洁净度的检测采用平皿沉降法，所需的采样皿多，取样时间长，而且沉降粒子易受通风气流和粒子大小影响。按照《美联邦209，B-E》的标准，100级生物洁净室空气中生物粒子数应<3.5个/m3。为保证采样过程中绝大多数情况下都能合理采集到生物粒子，在100级洁净室中采集到生物粒子所必需的空气取样量为856L[1]，为此需要大流量的空气微生物采样器。另外在电影院、商场等公共场所和传染病医院，也需要大流量的采样器。为此，我们研制了空气流量可达到100L/min的微孔滤膜空气微生物采样器。
1 工作原理
微孔滤膜采样的工作原理不仅是能阻拦大于滤膜孔径的微生物粒子，而且通过惯性撞击、扩散、重力沉降和静电吸附作用能捕集生物小粒子，所以其阻留效率高。仪器工作时，由抽气泵抽取待测环境中一定量的空气，空气中的生物粒子被阻留在滤膜上。将滤膜贴在固体培养基上，在适宜的温度下，滤膜上的微生物在培养基上生长成菌落，按照采样时间和采样空气流量计算出空气微生物粒子浓度(个/m3)。
, 百拇医药
2 结构
本机的总体结构主要分为采样装置、抽气和流量计测装置及支架三大部分。
2.1 采样装置
由采样座和2个采样头组成。每个采样头由底座、橡胶密封圈、不锈钢网托、锁环和进气筒组成。采样时，拧下锁环，将预先消毒处理的微孔滤膜放在不锈钢网托上，放上进气筒，拧紧锁环。采样前需校正采样空气流量。校正时，去掉进气筒，换上特制的带有接气咀的园锥形的上盖，装上滤膜，旋紧锁环，在采样进气口和采样头后各连一转子流量计，调节采样头后的转子流量计的流量，使采样进气口前转子流量计的空气流量达到额定的空气流量，即采样空气流量。有2个采样头，在洁净空气环境下，可采同一种空气微生物，在普通环境下，可采2种不同的空气微生物，即将2张采样滤膜分别放在培养介质不同的培养皿中，在适宜的温度下分别进行培养和计测菌落数。
, 百拇医药 2.2 抽气和流量计测装置
2.2.1 抽气泵
按照国家医药总局招标课题的要求，空气微生物采样器应为采用滤过式的滤膜采样器；作为采集生物粒子的滤材采用北京化工学校生产的醋酸纤维素微孔滤膜。微孔滤膜阻力大，孔径0.45μm、φ80mm的微孔滤膜的阻力大于30kPa，为环境保护常规监测使用的孔径1μm、φ80mm的玻璃纤维滤膜阻力的15倍以上。青岛市先进技术研究所在KB系列采样泵的基础上研制的抽气泵的空载流量>180L/min、负载流量>100L/min、压差大于75kPa，本采样泵重量仅12.5kg。
2.2.2 流量计
ZL-140型专用气体转子流量计，量程40～140L/min。出气口和进气口均为锥体形，可直接插在抽气泵泵体的进气口上，安装非常方便，用一软管和采样头相连，采样流量由转子流量计上的针阀调节。
, 百拇医药
2.3 支架
折叠式三角架。由螺旋将采样头固定在三角架上，采样高度由升降杆从1m可调节到1.5m。
3 性能测试结果
3.1 微孔滤膜正面与反面的采样效果
微孔滤膜的光滑面为正面，粗糙面为反面。表1表明，无论以正面或反面作为采样面，采样效果没有明显差别(P>0.05)。
表1 以微孔滤膜正面或反面采样效果的比较
采样菌落数(cfu)(1)
A/B
采样菌落数(cfu)(2)
, 百拇医药
A/B
正面(A)
反面(B)
正面(A)
反面(B)
1
227
181
1.25
760
513
1.48
2
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149
133
1.12
314
322
0.98
3
122
142
0.86
440
336
1.38
, http://www.100md.com
4
123
107
1.15
236
482
0.40
5
97
84
1.15
433
475
, 百拇医药 0.91
X
143.6
129.4
1.11
436.6
425.6
1.05
注：(1)28.3L/min,1min (2)100L/min,10min3.2 水煮微孔滤膜对采样效果的影响
考虑到微孔滤膜在生产过程中残留的化学物质对采集在滤膜上的微生物的生长是否有影响，为此将微孔滤膜放在烧杯内加入适量的蒸馏水煮沸10分钟后，将杯内水倒掉，如此重复3次，再在35℃温箱内烘干，用环氧乙烷消毒后采样。微孔滤膜水煮后对空气微生物的采样效果下降，水煮后烘干并容易发生卷曲。
, http://www.100md.com
3.3 采样时间对采样效果的影响
采样时间分别为1、3、5、7和9min 5种，或反向交替进行。以采样效率高的国际通用Andersen生物粒子采样器(简称AS)作参照。结果，微孔滤膜采样器和AS采样器采集的空气微生物粒子浓度均随采样时间增加而减少。微孔滤膜采样器采样时间小于3min及AS采样器采样时间小于7min时，对采集的空气微生物粒子浓度的影响不明显。1～9min采样时间内微孔滤膜采样器对空气微生物粒子采样的效率为AS采样器的77%。
3.4 空气流量对采样效果的影响
AS采样器的采样空气流量为28.3L/min，微孔滤膜采样器的采样空气流量分别为28.3、50、80、90和100L/min 5种。采样空气流量由28.3L/min依次增大到100L/min或由100L/min依次减少到28.3L/min交替进行，采样时间均为3min。微孔滤膜采样器采集的空气微生物粒子浓度随采样空气流量的增加而减少；但采样空气流量小于100L/min时，对采集的空气微生物粒子浓度的影响不明显。而从AS采样器的采样结果看，外界空气微生物粒子浓度是稳定的。
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3.5 两个采样头采集样效果的比较
不同采样时间(1～9min)、不同采样流量(15.6～100L/min)、不同环境下2个采样头采的空气微生物粒子数(cfu)分别为191.2和192.8，比值为0.99。两个采样头对空气微生物粒子的采样效果没有明显差别(P>0.05)。
3.6 几种空气微生物采样器采样效果的比较
以100L/min的气流量分别采样为6min和10min。从表2看出，微孔滤膜采样器与MF-45采样器、AS采样器对空气微生物的采样效果没有显著差别(P>0.05)；而微孔滤膜采样器的采样效果显著高于JWL-1型采样器(P<0.05)。
表2 四种空气微生物采样器采样效果的比较(n=10) 采样器
菌粒浓度(个/m3)
, 百拇医药
相对采样效率(%)
6min
10min
6min
10min
微孔滤膜
813
668
100
100
MF-45
704
629
, 百拇医药
86.6
94.2
Andersen
847
837
104.2
125.3
JWL-1
524
455
64.4
68.1
* 国家医药总局招标课题
作者简介：胡庆轩，男，大学，高级实验师
参考文献
1.曹后志，赵旭东.生物洁净室浮游微生的的检测容量.太原工业大学学报，1989，20(2)：42—47
2.陈明伟，郭炫，高淑萍，等.呼吸道感染病原菌6年回顾性调查分析.中华医院感染学杂志，1998，8(1)：22—23
1998-12-19收稿, 百拇医药