检验设备气溶胶发生器研发分析

2014-09-17王峥崎王会如张雨晨

医疗装备 2014年5期

王峥崎，王会如，张雨晨

(北京市医疗器械检验所，北京101111)

1 研发背景

随着社会大众对生物气溶胶安全的日益重视，高效过滤器的安全有效便成为重中之重。以生物安全柜这类防护设备为例，之所以能起到对人、环境、产品安全的三保障，高效过滤器是基础，它的过滤程度关系到最终的安全有效。作为高效过滤器的检验验证，在国际上普遍认可的气溶胶扫描法，主要原理是通过气溶胶发生器均匀有效发生出我们需要的粒径气溶胶，把气溶胶打到过滤器的上游位置，通过风压使其经过高效过滤器，过滤后的气体就可以达到我们所需洁净环境，所以气溶胶发生器发生出的气溶胶对最终过滤效果起着很大影响。

至今国内没有任何一家气溶胶发生器的生产企

业，国际也不多，据了解只有两家：ATI和TEC。在原理上两家设计基本无区别，在价格上也比较昂贵，且维护保养、计量校准等都很不便利。在此背景上，我们洁净环境检验室提出对气溶胶发生器进行研发，以期在设计上、价格上和精度上等方面可更好的满足中国的国情发展需要。

2 技术重点分析

2.1 气溶胶发生器

气溶胶发生器的理论基础是Laskin喷嘴原理，将喷嘴浸没在液体当中，通入气体，当高速气流从喷嘴排出来时，碰撞在液体表面，对于DOP、PAO等油类物质，由于空气射流的搅动，在液体中产生了微小气泡的浓泡沫，当这些气泡在液体表面炸裂时，即可形成大量的气溶胶颗粒，在空气中形成气溶胶态微粒，粒谱直径从5μm到100μm(由不同喷嘴决定)，粒径稳定，可长时间漂浮在空气中。

2.2 粒度的难题

那粒径怎么保持稳定呢？假设给你一只火柴盒和一把尺子，要求你告诉我它的大小。你可能回答火柴盒的大小是20×10×5 mm。但是你若回答“火柴盒的大小是20 mm”，这是不正确的，因为这仅仅是其大小的一个维度。你不可能用一个单独的数字来描述一只三维的火柴盒的大小。对于复杂的形状，比如一颗砂粒而言，情况变得更加困难。这就是粒度分析的一个基本问题，结合到我们的需求和实际，就需要了解平均值、中间值和最频值这三个基本的统计值，这三个术语是很重要的，因为它们在统计和粒度分析中常常被误用。

平均值，这是分布数据的某个算术平均值。可以计算出许多不同的颗粒平均值。中间值，这是把整个分布恰好平分成两半的颗粒大小数值，即有50%分布在这个值之上，有50%在它之下。最频值，这是频率分布最常出现的数值，即频率曲线的最高点。

图1

图2

假设我们的分布是正态或高斯分布。平均值、中间值和最频值会恰好在相同的位置。参见图1。但是假设我们的分布是双峰的，如图2所示。平均直径几乎恰好在所示的两个分布之间。但实际上并没有这个平均值大小的颗粒。中值粒径在两个分布中较高一个的1%内，因为分布恰好分为两半的点。最频值在较高曲线的顶部，因为这是最常出现的直径数值。这个例子表明平均值、中间值和最频值没有理由是等同的或者甚至是相似的，它取决于分布的对称性。