生物氣溶膠采樣器類型及病毒采樣使用效能淺析

一、采樣器的類型及優(yōu)缺點(diǎn)
 
       按采樣原理，可將采樣器分為重力沉降式、過濾式、靜電吸附式、撞擊式等四種類型，其中撞擊式采樣，按采樣介質(zhì)分為液體撞擊和固體撞擊，按撞擊方式分為直接撞擊和離心撞擊等類型。
         優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、應(yīng)用廣泛
       缺點(diǎn)：方法不準(zhǔn)確，不同粒子大小不一樣、采樣概率也不一樣，采集效率低于其他類型采樣器。
       由于是被動(dòng)采樣，粒子漂移、擴(kuò)散、沉降受氣體動(dòng)力學(xué)干擾較大，會(huì)造成較大誤差。特別是對(duì)小粒子采集效率低，造成對(duì)環(huán)境暴露水平的低估，特別是病毒，不適合層流環(huán)境的采樣。
         優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備便攜，采集效率高
       缺點(diǎn)：受濾材性能影響較大；采樣時(shí)阻力大；因氣流的吹擊、干燥等使病毒很快衰亡；采樣時(shí)間越長(zhǎng)，采樣效率降低；使用明膠過濾膜會(huì)引入雜質(zhì)后續(xù)影響生化實(shí)驗(yàn)；采集樣品需從濾膜洗脫，處理過程較復(fù)雜，容易污染樣品；連續(xù)采樣前需更換或徹底處理前端進(jìn)氣口，否則會(huì)有交叉污染。
   
       鼎藍(lán)大流量生物氣溶膠采樣器P-1000等。
       優(yōu)點(diǎn)：流量大，對(duì)大顆粒物采集效率高，采集速度快，可分粒徑收集 。
       缺點(diǎn)：采樣時(shí)間不能過長(zhǎng)，會(huì)影響微生物的存活力；采集大于1um的顆粒物效率較高，采集病毒等小顆粒效率低；適合培養(yǎng)法采樣；連續(xù)采樣前需更換或徹底清洗前端進(jìn)氣口，否則會(huì)有交叉污染。
 
（四）固體離心撞擊式生物氣溶膠采樣器
       固體離心撞擊式生物氣溶膠采樣器的采集原理是空氣高速旋轉(zhuǎn)，氣溶膠粒子在離心力作用下甩向邊緣的采樣介質(zhì)而被捕獲。 
       優(yōu)點(diǎn)：流速較大，物理采集效率高于其他采樣器，粒徑范圍寬；
       缺點(diǎn)：由于撞擊對(duì)生物氣溶膠存在損傷，干燥作用可加速生物活性的衰亡；連續(xù)采樣前需更換或徹底清洗前端進(jìn)氣口，否則會(huì)有交叉污染。        liquid impinge液體撞擊式采集：把空氣以一個(gè)角度抽進(jìn)去“吹”或者撞向液體而采集氣體中顆粒物。鼎藍(lán)生物氣溶膠采樣器WA-15，鼎藍(lán)生物氣溶膠采樣器WB-15都屬于此類采樣器。
       優(yōu)點(diǎn)：對(duì)小粒子采集效果；采樣介質(zhì)為液體，對(duì)脆弱微生物有保護(hù)作用。
       缺點(diǎn)：收集效率受結(jié)構(gòu)、粒子大小和收集液影響較大；不能長(zhǎng)時(shí)間采樣，介質(zhì)會(huì)揮發(fā)；速度快，撞擊損傷大；由于沖擊式采樣氣體沖擊速度快，沖擊力較大，因此該類采樣器流量通常較小；氣路和液路等采樣部件會(huì)被污染，容易造成二次采樣交叉污染。
（六）液體離心式生物氣溶膠采樣器
       液體離心式生物氣溶膠器采樣器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，又分為兩種類型，一種是濕壁氣旋式采樣器，一種旋風(fēng)分離式采樣器。        WETTED-WALL Cyclone濕壁氣旋主要是要把液體分布在采樣管的壁上，然后氣旋里的顆粒物直接沾到濕壁而被被采集到液體里。
 
       優(yōu)點(diǎn)：該類型采樣器采集效率高。經(jīng)測(cè)試，切割點(diǎn)低于0.5um，樣品液濃度高，整體循環(huán)液量大約30ml。
       缺點(diǎn)：采樣器液路系統(tǒng)存在殘留，難以清洗干凈，導(dǎo)致二交采樣存在交叉污染。在測(cè)試過程，將采樣器置于安全柜中，分別使用清水、消毒液進(jìn)行清洗，并對(duì)液路和氣路烘干，清洗和烘干時(shí)間分別做10min，20min，30min，60min，120min，清洗測(cè)試的結(jié)果表明，清洗時(shí)間越長(zhǎng)，殘留越少，但通過核酸檢測(cè)，仍然有殘留。
       由于濕壁采樣筒、采集液富集器及部分水循環(huán)管路為設(shè)備固定件，固定于儀器中，不便于拆卸，且不能徹底清洗滅菌，該產(chǎn)品可用于對(duì)高濃度的生物氣溶膠進(jìn)行采樣，進(jìn)行定量分析檢測(cè)，不適合對(duì)低濃度的生物氣溶膠進(jìn)行采樣，樣品液不適用于核酸檢測(cè)。在每一次采樣結(jié)束時(shí)，必須進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的清洗與烘干。
       鼎藍(lán)科技W1000屬于濕壁氣旋式采樣器，由于W1000采樣存在殘留問題，導(dǎo)致采樣檢測(cè)結(jié)果存在誤差，實(shí)用性受限，因此被淘汰。
 
2.旋風(fēng)分離式采樣器        Cyclone separation旋風(fēng)分離式是利用旋風(fēng)的動(dòng)力把顆粒富集到最下面撞擊進(jìn)采樣液里。鼎藍(lán)生物氣溶膠采樣器WA-400，運(yùn)用離心式采樣原理，干壁氣旋，實(shí)現(xiàn)固氣分離；濃縮的空氣樣品運(yùn)用離心式采樣原理，溫壁氣旋，在采樣管里將氣溶膠采集到液體里。采用風(fēng)機(jī)抽氣負(fù)壓設(shè)計(jì)，旋風(fēng)采樣筒和樣品采集管進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，污染部件可快速拆卸更換。
優(yōu)點(diǎn)：
（1）采集效率高
該產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于保持大流量（400L/min）的同時(shí)，通過濃縮空氣樣本，確保采樣器的采集效率，切割點(diǎn)0.46um。此外，在濃縮空氣樣本的基礎(chǔ)上，采取氣溶膠離心切割撞擊液體的采集方式，可保持樣品的采集效率的穩(wěn)定性，減少采集液量，減少氣溶膠的逃逸概率，減少采集液的揮發(fā)速度，有利于延長(zhǎng)提高樣品液濃度，縮短采樣耗費(fèi)的時(shí)間。
（2）避免交叉污染
該產(chǎn)品設(shè)計(jì)可現(xiàn)場(chǎng)快速更換污染部件，可有效避免二次采樣的交叉污染，提高生物氣溶膠采樣與檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
（3）該產(chǎn)品輕巧便攜、觸屏控制、操作簡(jiǎn)單，適用于快速機(jī)動(dòng)采樣，快速檢測(cè)。
 
二、采樣器病毒采樣使用效能的影響因素
       各種不同類型的采樣器，都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，有不同的適用場(chǎng)景。在采樣過程，要根據(jù)病毒采樣需求和特點(diǎn)，選用相應(yīng)的采樣器，并遵循相應(yīng)的使用要求，才能提高采樣效能。
（一）樣品液濃度
       病毒采集液通常通過核酸檢測(cè)判定環(huán)境空氣中病毒氣溶膠存在及濃度的高低。樣品液濃度是檢測(cè)陽性率高低的重要依據(jù)。樣品液濃度受采樣器采集效率高低、流量大小、采樣時(shí)間長(zhǎng)短、樣品液多少四個(gè)因素共同決定。通常情況下，采集效率越高、流量越大、采樣時(shí)間越長(zhǎng)、樣品液越少，樣品液濃度越高。
1、采樣器采集效率
       采樣器采集效率通常用一個(gè)參數(shù)切割點(diǎn)表示，即該采樣器對(duì)某粒徑的氣溶膠采集效率為50%，把這個(gè)料徑稱為該采樣器的切割點(diǎn)，粒徑大于該切割點(diǎn)的氣溶膠，采集效率高于50%。切割點(diǎn)越低，表明該采樣器的采集效率越高。采樣器的采集效率，與采集器采集方式，采樣器設(shè)計(jì)相關(guān)，是采樣器的固有特征參數(shù)。
       采集效率高的采樣器有過濾式采樣器、液體撞擊式采樣器。
2采樣流量
       在采樣時(shí)間相同的情況下，采樣器流量大，采集的空氣，相應(yīng)的生物氣溶膠量多，采樣效能高，檢測(cè)的陽性率高。采集效率較低的大流量采樣器，可以通過大流量補(bǔ)償，在相同時(shí)間內(nèi)采集到更多的病毒。
       流量大的采樣器通常有：固體撞擊式采樣器，離心式采樣器。
3.采樣時(shí)間
       采樣時(shí)間越長(zhǎng)，可采集的氣溶膠顆粒越多。但采樣介質(zhì)本身的耐受時(shí)間，及病毒氣溶膠在樣品介質(zhì)上保存時(shí)間，又制約著采樣時(shí)間不能過長(zhǎng)，需要根據(jù)采樣器特點(diǎn)及采樣需求科學(xué)確定采樣時(shí)間。
4.樣品液量
       在采樣量相同的情況下，樣品液量的多少?zèng)Q定的樣品液濃縮，在一定程度上決定檢測(cè)結(jié)果的陽性率。
       濕壁氣旋式采樣器需要的液量多，濕壁氣旋式采樣器和旋風(fēng)分離式液體采樣器所需要的液量可多可少。
（二）樣品液處理
       過濾式采樣、固體撞擊式采樣，需要經(jīng)過處理，才能將樣品轉(zhuǎn)化成液體形態(tài)進(jìn)行核酸檢測(cè)。一是樣品的轉(zhuǎn)化難免會(huì)有損失，這取決于處理過程樣品的轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率越高，使用效能越高；二是樣品處理所需要的液量越多，樣品液濃度越低，采樣器的使用效能越低；三是樣品在處理時(shí)，可能存在交叉污染，致使檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)假陽性；四是樣品處理過程中，增加了人員的暴露風(fēng)險(xiǎn)，因此，病毒采樣盡量減少處理環(huán)節(jié)。
（三）樣品液保存
       采集樣品通常帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，在檢測(cè)前，需要對(duì)樣品進(jìn)行正確保存，避免病毒變性。一是低溫保存，從采樣地點(diǎn)到實(shí)驗(yàn)室，通常使用冷藏箱進(jìn)行冷藏保存。二是使用病毒保存液保存，病毒保存液可在常溫下，一定的時(shí)間內(nèi)確保病毒不變性。
 
三、結(jié)論
       病毒氣溶膠顆粒粒徑小，通常0.1um左右，因此要選用采集效率高，切割點(diǎn)的采樣器；空氣中病毒氣溶膠濃度通常不高，要優(yōu)選大流量的采樣器；病毒通常采用核酸檢測(cè)方法，因此優(yōu)先選用液體采樣器，樣品液可直接用于核酸檢測(cè)；由于核酸檢測(cè)靈敏度高，二次采樣容易交叉污染的采樣器不適用于病毒采樣，應(yīng)優(yōu)先選用污染部件可拆卸消毒的采樣器。
       綜合以上分析，病毒采樣首選液體撞擊式采樣器。
       鼎藍(lán)生物氣溶膠采樣器WA-400，該采樣器采集效率高，流量大，污染部件可現(xiàn)場(chǎng)快速拆卸更換，樣品液濃縮到3ml以內(nèi)，濃度高。鼎藍(lán)生物氣溶膠采樣器WA-15，采樣頭和采集管等污染部件可現(xiàn)場(chǎng)快速拆卸更換，可避免二次采樣的交叉污染，樣品液濃縮到3ml以內(nèi)，濃度高，不足之處是流量小。同時(shí)，這兩款產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)采樣通路現(xiàn)場(chǎng)快速整體更換，避免交叉污染。
       其次是選擇過濾式采樣器。過濾式采樣器的優(yōu)點(diǎn)是采集效率高，但流量低，需要延長(zhǎng)采樣時(shí)間補(bǔ)償。注意事項(xiàng)：二次采樣之間需要對(duì)進(jìn)氣口進(jìn)行徹底消毒，避免交叉污染；過濾膜轉(zhuǎn)化成液體樣品時(shí)，需要注意提高轉(zhuǎn)化率，避免轉(zhuǎn)化時(shí)造成交叉污染。
       第三是選擇固體撞擊式采樣器，固體撞擊式采樣器的優(yōu)點(diǎn)是流量大，但切割點(diǎn)較高，對(duì)細(xì)顆粒物采集效率低，需要通過流量和采樣時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。注意事項(xiàng)，固體撞擊式采樣也需要對(duì)進(jìn)氣口進(jìn)行徹底消毒，避免交叉污染；過濾膜轉(zhuǎn)化成液體樣品時(shí)，需要注意提高轉(zhuǎn)化率，避免轉(zhuǎn)化時(shí)造成交叉污染。