[发明专利]被动式大气气溶胶个人采样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采集大气气溶胶的被动式个人采样器。

背景技术

大气气溶胶是大气污染的一种重要形式。气溶胶除了本身含有对人体有毒的物质(如PB，AS等毒金属元素)外，还可能在大气传输过程中形成二次污染物(各种硫酸盐、硝酸盐)并吸附各种影响人体健良的有害物质(如有机卤素化合物，细菌和病毒等)。大气气溶胶通常具有非常小的尺寸(小于100微米)，因此它们在大气中不易沉降，可以长时间悬浮在空气中，从而对人体的健康造成长期的影响。

气溶胶对人体健康的影响主要有：通过呼吸道吸入和致过敏作用。由于气溶胶粒径较小，可以深入呼吸道并沉积。国内外研究表明，有毒物质有可能通过肺部进入血液和其它器官。各种花粉及细菌等微生物是公认的过敏源，对日常生活有非常大的影响。

研究大气中的气溶胶是对人类健康十分有意义的课题，因此对它采样的准确性、有效性是十分重要的研究课题之一。目前的采样方式主要可以分为主动式采样和被动式采样两种。主动式采样使用抽气泵抽吸空气并用过滤膜、过滤器截留空气中的气溶胶或利用气体动力学性质截取特定粒径气溶胶。被动式采样器主要利用气溶胶在大气中的沉降过程，采集沉降在采样膜(板)上的气溶胶。

主动式采样器是使用较为广泛的采样器。一般通过抽气泵将大气中的颗粒物随空气一起吸入采样器，然后用各种采集原理将(特定的)大气颗粒物截留在采样器中，用于进一步分析。滤膜法和利用空气动力学原理是最常用的两种方法。滤膜法使用滤膜将空气中的(特定粒径的)颗粒物截留在滤膜上。空气动力学原理是利用不同粒径颗粒物空气动力学性质的差异，通过惯性撞击原理将特定粒径的颗粒物截留在冲击板上。这类采样器的优点是可以在相对短的时间内采集足够的样品用于其物理化学性质分析。但由于这类采样器需要缺氧泵，因此结构较为复杂，不便于携带，不能用于个人采样。

被动式采样器一般是对大气中自然沉降的悬浮颗粒物采样。由于不需要动力装置，结构比主动式采样器简单，价格也相对便宜。它的结构主要由接受颗粒物沉降的采样板(或采样器膜)和周边附属机构组成(如壳体，支架等)。

个人微环境是当前大气环境科学受到广泛关注的热点课题。其中大气颗粒物的个人曝露剂量和对健康的影响也受到相当的关注。进行此类研究要求采样器能够便携、准确地采集个体所在环境的大气颗粒物样品。现有的个体微环境采样器一般都基于主动式采样方法，虽然采样器的结构和重量都得到很大改善，但仍不方便长时间携带采样。但是，目前国内的被动式采样器一般都用于定点采样，目前尚未有专门用于个人便携采样的采样器。因此，被动式大气气溶胶个人采样器成为目前这个领域研究的迫切要求。

发明内容

本发明的目的是针对当前个人微环境研究的需要，提供一种便携的气溶胶个人采样器。此采样器可以收集大气悬浮颗粒物，可以用光学显微镜研究气溶胶的沉降特性、用微束荧光或质子激发X荧光测量单颗粒气溶胶中的元素分布或用生物化学方法测量单颗粒气溶胶中的过敏源和微生物特性等。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种被动式大气气溶胶个人采样器，包括壳体和设置在壳体内的采样膜；该采样器还包括壳体内的外环和置于外环内的内置座，外环、内置座和壳体同心设置；外环在第一轴向上与壳体相连并可以相对于壳体绕第一轴向自由转动；内置座在第二轴向上与外环相连并可以相对于外环绕第二轴向自由转动；所述第一轴向和第二轴向位于同一平面内且相互正交。

上述采样器整体由壳体、外环和内置座三大部分组成，这三部分构成万向节结构。壳体处于任意角度时，内置座都可以保持竖直向上的位置。此种采样器结构简单，便于携带。

所述内置座包括座主体和座主体中心开设的通孔；该采样器还包括一样品托，所述样品托由下部柱状件和上部平板件一体构成，所述下部柱状件插入所述通孔内。

所述采样膜由聚四氟乙烯垫圈和固定器紧压在样品托的上部平板件上。

所述通孔内，所述下部柱状件与座主体之间设有弹簧。样品托采用自动弹出结构。取下或更换样品时，打开采样膜固定器和聚四氟乙烯垫圈后，样品托自动弹出。

在样品托的下部柱状件末端设有一限幅器，用以限制样品托的弹出高度。

为提高采集效率，采样膜表面均匀涂抹一层矿物油或医用凡士林，用于粘附住沉气溶降到采样膜表面的气溶胶颗粒。

附图说明

图1是本发明的被动式大气气溶胶个人采样器主体结构剖面图；

图2是本发明的被动式大气气溶胶个人采样器中万向节结构图；

图3是本发明的被动式大气气溶胶个人采样器中万向节功能示意图。