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主题：【第六届原创】解剖FKC－1型浮游菌采样器，揭示Anderson（安德森）检测机理

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sc360xp
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x射线仪器发表于：2013/07/16 02:39:28 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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维权声明：本文为sc360xp原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。
    现代社会，人们对生存环境中的空气质量的重要性认识日益提高。在制药、食品、化妆品行业和环境保护等领域，因为空气中的微生物日益污染和影响产品和其生产过程，从而影响人类的健康，空气质量监测、控制非常重要。

    在我国，根据GBT 16293-2010 医药工业洁净室（区）浮游菌的测试方法，对于洁净区空气中浮游菌的检测，使用浮游菌采样器收集悬浮在空气中的活微生物粒子于专门的培养基中，进行培养繁殖到可见到菌落计数，从而判定该洁净区的微生物浓度。

一、浮游菌采样器原理：
现行的浮游菌采样方法，绝大部分是基于Anderson（安德森）撞击法原理。可分为狭缝式采样器、离心式采样器、针孔式采样器。

狭缝式采样器由内部风机将气流吸入，通过采样器的狭缝式平板，将采样的空气喷射并撞击到缓慢旋转的平板培养基表面上，附着的活微生物粒子经培养后形成菌落。

离心式采样器由于内部风机高速旋转，气流从采样器前部吸入从后部流出，在离心力的作用下，空气中的活微生物粒子有足够的时间撞击到专用的固定培养基条上，附着的活微生物粒子经培养后形成菌落。

针孔式采样器是气流通过一个金属盖被吸入，盖子上是密集的经过机加工的特制小孔，通过风机将收集到的细小的空气流直接撞击到平板培养基表面上，附着的活微生物粒子经培养后形成菌落。

二、Anderson（安德森）撞击法理论（摘编）：
1958年美国人ARIEL  A.  Anderson在杂志上发表文章：


    按照Anderson撞击理论，空气中的尘菌粒子经过六层撞击塔（即取样器）时，每一级平皿培养基对粒子截留与该级空气微孔大小、速度高低有关，对于不同大小粒子的截留是不同的。六级Anderson取样器原理示意图如下：


下面是当初Anderson实验的六级取样器：


表格中是当时的实验数据：



六级采样培养皿上的菌落照片：

对Anderson（安德森）撞击理论感兴趣的网友，可参见本文结尾的附件Anderson（1958）原文。


三、FKC－1型浮游菌采样器拆解
FKC－1型浮游菌采样器：是一款国产的多孔吸入空气采样器。它根据等速采样理论设计，采样直接，采集头口风速与洁净室内风速基本一致，能准确地反映洁净室内的微生物浓度。采样时，带尘菌空气高速通过微孔，被均匀撞击在培养皿内的琼脂表面；这些活体微生物在琼脂表面获得营养均匀和充分，在培养室培养过程中，细菌高速生长，从而得出计数结果。属于针孔式采样器。

1、外观：采样器由采样头和控制器两部分组成，用航空合金铝材制作。


2、主要特征及技术指标：

⑴采样头为无数微孔，使微生物均匀分布在琼脂表面，减少了尘菌重叠，降低了微生物计数误差。

⑵采样流量：100L/min±6%

⑶采样头口流速：0.4m/s  与洁净室内风速基本相同(等速采样)。

⑷采样量可从0.01—6.0m3任意设定。

⑸使用标准通用培养皿Φ90*15。

⑹电源：交直流两用，可充电电池DC7.4V，充好电后可连续工作4h。

⑺外形尺寸：Φ120*300

⑻重量：2.5kg



3、组成结构及电路解析：
⑴拆采样头：揭开采样头盖子，看见密布的微孔。


取下微孔器：




几百个微孔的微距图片：


玻璃平皿固定架：


放上一只90mm标准平皿：


该采样头的结构图及工作流程：


拆出风口的花板：




内部是风机速度控制器电路板、风机：




风机速度控制电路采用ATMEL公司的ATtiny13A——高性能、低功耗的8位AVR微处理器（MCU），具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器：



风机采用德国PAPST 直流风机，稳定性高确保了采样流量波动性更小：


⑵拆控制器：这台机子液晶显示屏都是斜的，山寨机！？


控制器手柄下方的外接8.4V直流电源适配器，电源开关：


拆下控制器底板的固定螺钉：




内部是可充电电池组和主电路板及显示板：


电池组是由4只聚合物锂离子电池2并2串，7.4V/6400mAH：




内部的主电路板：



主电路板的核心：ATMEL公司的低电压、高性能CMOS 8位单片机AT89C52 24PC。片内含8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），功能强大，适合于许多较为复杂控制应用场合。黄色的长方体元件是继电器，控制风机电机电源的通断。


主板上的其它元件：ATML H944 2EB.1是EEPROM；7660是小功率极性反转电源转换器；细看，主板上元件的焊工不敢恭维！


TLC549是美国德州仪器（TI）公司生产的8位串行A/D转换器芯片；NXP 8563T 是低功耗的CMOS实时时钟／日历芯片，它有一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器：


SPX2941T5是输出电压可调的1A低压差线性稳压器，为主板IC提供稳压电源：


蜂鸣器和驱动三极管S8050（NPN，小功率管）：


进一步取出主电路板：


主电路板背面：


取出主电路板后，看见面板（显示板）PCB，上面有两颗“牛屎”封装芯片，按钮控制及液晶显示驱动：


四、结束语
        FKC－1型浮游菌采样器作为国产的一款采样器，瞄准国际品牌设计制造，具备基本功能，价格较低，有一定的性价比。由于技术和元件的原因，还达不到国际大品牌的水品。与国外某品牌采样器比，采样头少了Sensor（风量传感器），不能自动检测工作中的风量是否符合要求并报警，流量的控制较简单；制造工艺也较粗糙，本机的液晶屏安装都是歪斜的。
    通过拆机分析，浮游菌采样器的制造难度不大、成本并不高，有的国外机大几万一台的高价，也太暴利了。以目前国内的技术，电路控制及元件不是短板，衷心希望国内厂家下功夫搞上去。
附件：
J. Bacteriol.-1958-Andersen-471-84.pdf
该帖子作者被版主 土老冒豆豆加 25积分， 2经验，加分理由：是自己写的还是资料分享？
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2013/7/16 7:56:27 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
国内厂家需要投入研发力量才会有让用户满意的产品出来
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sc360xp
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2013/7/16 10:04:28 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
回土老冒豆豆版主：本文是自己原创的，不是分享。已参加本届原创大赛！
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2013/7/16 10:05:40 Last edit by sc360xp
名字长了容易引起注意
gzlk650
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2013/7/16 12:59:02 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
这个类似产品介绍了
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水源守护者
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2013/7/16 14:13:54 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
貌似没写捕获率这个参数。记得标准中对于这个是有要求的，而这个仪器记得是达不到的
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xiaowang268
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2013/7/16 19:38:37 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
制药企业有用到这个吗？没有见到过啊
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xiaowang268
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2013/7/16 19:39:16 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
看样子是国产的，价格贵吗？
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sc360xp
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2013/7/16 20:02:15 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 xiaowang268(xiaowang268) 发表:

看样子是国产的，价格贵吗？


7000元左右一台。
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xiaowang268
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2013/7/16 20:14:38 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 sc360xp(sc360xp) 发表:
原文由 xiaowang268(xiaowang268) 发表:

看样子是国产的，价格贵吗？


7000元左右一台。


也不是很贵，好像每看到有单位用啊
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sc360xp
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2013/7/16 20:19:19 9楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 xiaowang268(xiaowang268) 发表:
原文由 sc360xp(sc360xp) 发表:
原文由 xiaowang268(xiaowang268) 发表:

看样子是国产的，价格贵吗？


7000元左右一台。

也不是很贵，好像每看到有单位用啊


测浮游菌要用到的；测尘埃粒子就用激光尘埃粒子计数器，测层降菌直接用双碟。
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xiaowang268
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2013/7/17 21:00:38 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 sc360xp(sc360xp) 发表:
原文由 xiaowang268(xiaowang268) 发表:
原文由 sc360xp(sc360xp) 发表:
原文由 xiaowang268(xiaowang268) 发表:

看样子是国产的，价格贵吗？


7000元左右一台。

也不是很贵，好像每看到有单位用啊


测浮游菌要用到的；测尘埃粒子就用激光尘埃粒子计数器，测层降菌直接用双碟。


药企用的多吗
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