CC BY
8
УДК 814.718-078
А. А. Русанов, Ю. JI. Флеров, Ф. К■ Джалдыбаева, В. П. Падалкин, С. А. Джарылгасов
ИМПАКТОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
Всесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт, Москва
Сложные аэродинамические условия течения газов в импакторах с многосопловыми ступенями обеспечивают несколько меньшую точность результатов дисперсионного анализа частиц с размерами крупнее 10 мкм по сравнению с приборами, имеющими односопловые ступени. Но существенные преимущества многосопловых импакторов для отбора проб воздуха с целью определения микробиологической обсемененности отечественный прибор такого типа был разработан во Всесоюзном научно-исследо-вательском биотехническом институте. При его разработке был приняттряд конструктивных решений, отличающих прибор от широко известной стандартной модели импактора Андерсена, рассматриваемой в качестве прототипа, что позволило устранить недостатки стандартной модели, отмеченные в работах May и Lidwell и Noble, и расширить диапазон размеров разделяемых на фракции частиц. Кроме того, в некоторых из конструктивных решений нашли отражение требования технологии несерийного изготовления приборов.
Прибор, разработанный во Всесоюзном научно-исследовательском биотехническом институте, имеет на 1 ступень инерционного осаждения частиц больше, чем прибор Андерсена, и снабжен еще одной, дополнительной ступенью, предназначенной для осаждения наиболее мелких частиц методом фильтрации через бактериальные фильтры АФА-БА. Дополнительная ступень инерционного осаждения, расширяющая верхнюю границу диапазона разделяемых на фракции частиц, выполнена в 2 вариантах: в первом из них учтены результаты исследований Lidwell и Noble, а во втором — May. Первая ступень прибора, выполненная по May, так же как и последующие ступени, является многосопловой, но без конической насадки, как в приборе Андерсена, способствующей большим потерям частиц на поверхности сопловой решетки. May указывает, что попытки значительно расширить верхний предел размеров анализируемых частиц приводят к их существенным потерям внутри прибора, так как наиболее крупные частицы не могут преодолевать поворот 360° при переходе потока воздуха через край чашки Петри в следующую ступень. Учитывая это обстоятельство, Lidwell и Noble выполнили первую ступень прибора с использованием чашки Петри, середина которой вырезана трубчатым сверлом; для удержания питательной среды в образовавшееся отверстие вставлено ограничительное стальное кольцо. Такое конструктивное решение уменьшило угол поворота потока воздуха при переходе в следующую ступень до 90°. Сопло над видоизмененной чашкой Петри имеет вид кольцевой щели.
В связи с нетехнологичностью операций по вырезанию больших отверстий в чашках Петри и по установке в них ограничительных колец в соответствующем варианте первой ступени импактора Всесоюзного научно-исследовательского биотехнического института предусматривается использование кольцевой чашки, вытачиваемой из металла или другого материала, выдерживающего стерилизацию. Для того чтобы выявить окончательные преимущества того или иного варианта первой ступени этого прибора, проводятся сравнительные испытания, результаты которых будут опубликованы в последующих сообщениях.
В отличие от стандартной модели импактора Андерсена, все ступени которой имеют по 400 расположенных по окружности отверстий, в импакто-ре Всесоюзного научно-исследовательского биотехнического института
начальные ступени, как это рекомендовано May, имеют по 200 радиально расположенных отверстий. Это позволяет устранить наблюдаемую в первых ступенях прибора Андерсена неравномерность распределения газов между соплами, расположенными на периферии и ближе к центру сопловой решетки. Уменьшение числа отверстий в начальных ступенях прибора не сказывается на точности получаемых результатов, так как число (но не вес!) наиболее крупных частиц бактериального аэрозоля всегда мало по сравнению с числом мельчайших частиц. Поэтому при N/n->-l для нижних ступеней, т. е. при их перегрузке, значение N/n для верхних ступеней остается достаточно большим.
Наличие в импакторе Всесоюзного научно-исследовательского биотехнического института ступени осаждения частиц методом фильтрации через бактериальные фильтры позволяет находить в отобранной пробе инфра-микробы и бактериофаги. С учетом того, что бактериальные фильтры АФА-БА до настоящего времени выпускаются только одного размера (с рабочей поверхностью Зсм2) и имеют максимально допустимую нагрузку при фильтрации 7л/ (мин-смг), в импакторе, рассчитанном на расход воздуха при отборе проб не менее 30 л/мин, предусмотрена установка 4 таких фильтров. Определенный запас по общей производительности фильтров дает возможность снизить гидравлическое сопротивление прибора и благодаря этому пользоваться менее мощными источниками разряжения.
Дальнейшее сравнение рассматриваемых приборов показывает, что в импакторе Всесоюзного научно-исследовательского биотехнического института в связи с отсутствием жестких допусков на размеры отечественных чашек Петри (различия в диаметре отдельных чашек достигают 5 мм) изменено их крепление. Для того чтобы скомпенсировать подобные отклонения размеров, пришлось предусмотреть установку чашек на специальном опорном кольце с креплением их на нем при помощи 3 пружин, т. е. так же, как это делается в широко известном приборе Кротова. Опорное кольцо имеет 3 прорези для прохода газов в следующую ступень, а пружины крепятся на перемычках между прорезями.
На эффективность осаждения частиц в импакторах существенно влияет расстояние между соплами и поверхностями осаждения. В импакторе Андерсена благодаря достаточно строгому соблюдению размеров чашек Петри необходимые расстояния между сопловыми решетками и поверхностями осаждения достигаются при точной дозировке объема заливаемой в эти чашки питательной среды. Ввиду заметных отклонений в размерах отечественных чашек подобный прием применить нельзя. Поэтому к импактору Всесоюзного научно-исследовательского биотехнического института прилагается специальное приспособление, позволяющее заливать чашки Петри питательной средой до такого уровня, при котором расстояния между поверхностями осаждения и соплами будут отвечать требуемым.
Важной особенностью импакторов, благодаря которой становится принципиально достижимой высокая точность дисперсионных анализов, является сильно выраженная зависимость между размерами частиц и эффективностью их осаждения. Это позволяет принимать в качестве границ разделения на фракции значения d50, под которыми понимают размеры частиц, осаждаемых в соответствующих ступенях с эффективностью 50% (Мегсег).
ЛИТЕРАТУРА. L i d w е 1 I О. M., Noble W. С., J. appl. Bact., 1965, v. 28 (2), p. 280. — M a y K- R-, Appl. Microbiol., 1964, v. 2, p. 37. — M e г с e r T. T., Ann. occup. Hyg., 1963, v. 6, p. 1.
Поступила 4/XII 1973 p.
