从气流到菌落：KHW-6型六级撞击式微生物采样器工作原理

一、引言

空气微生物采样是卫生防疫、生物洁净、制药、发酵工业、医院感染控制以及微生物气溶胶研究中的重要环节。KHW-6型六级撞击式微生物采样器采用撞击法筛孔式（安德森采样器）原理，通过多孔、层叠碰撞的方式，将空气中的微生物粒子按空气动力学特征分级采集到琼脂培养基上。采样结束后，培养皿经培养、菌落计数，即可用于空气微生物的监测与研究。理解其工作原理，关键在于认识“气流加速—惯性撞击—分级截留—培养计数"这一完整过程。

二、核心原理：按空气动力学行为分级撞击

KHW-6型采样器由六个铝盘组成，每个撞击盘上均设有直径和数量经过严格设计的加速喷射小孔。采样时，空气在采样泵作用下以标准流量28.3 L/min进入采样器，并逐级通过各层撞击盘。气流穿过小孔时被加速，形成细密的高速射流。随气流运动的微生物粒子在接近培养皿表面时，因惯性作用偏离气流流线，撞击并留在琼脂培养基表面，从而被捕获。

这一过程不是简单按粒子的物理尺寸、形状或密度进行筛分，而是依据粒子在气流中的空气动力学行为进行分级。较大粒子惯性较大，在气流转向时更难跟随流线，因此更容易在较前级别撞击并沉积；较小粒子惯性较小，可随气流继续进入下一级，直到在孔径更小的喷射孔加速后撞击到对应培养皿上。六级撞击盘自上而下孔径逐级减小，形成由大到小的分级截留能力。

三、六级分级与粒子捕获范围

KHW-6型采样器的六级捕获范围覆盖了从大于7.0 μm到0.65 μm—1.1 μm的粒子区间。第一级孔径为1.18 mm，主要捕获大于7.0 μm的粒子；第二级孔径0.91 mm，对应4.7 μm—7.0 μm；第三级孔径0.71 mm，对应3.3 μm—4.7 μm；第四级孔径0.53 mm，对应2.1 μm—3.3 μm；第五级孔径0.34 mm，对应1.1 μm—2.1 μm；第六级孔径0.25 mm，对应0.65 μm—1.1 μm。每一级实际上相当于一个单级采样器，六个撞击器组合成一体，使采样器能够在一次采样中完成多级粒径范围的微生物气溶胶采集。

这种分级方式与人体呼吸道的解剖结构和空气动力学生理特征具有模拟关系。不同粒径的粒子在呼吸道不同部位的沉积倾向不同，六级撞击采样器通过逐级撞击，将空气中的微生物粒子按空气动力学粒径分布采集到各级培养皿中，便于后续分析不同粒径段微生物的浓度和分布。产品参数显示，该采样器捕获率可达≥98%，收集效率高，结果准确且可重复。

四、培养皿收集与采样后计数

采样器的每一级中可放置一个装有琼脂培养基的培养皿。微生物粒子随气流撞击后留在培养基表面，采样结束后取出培养皿进行培养，再用菌落计数器计数。这样，空气中原先悬浮的微生物气溶胶粒子就转化为培养基上可见的菌落，便于进行定量和定性分析。由于六级分别对应不同粒径范围，培养后还可观察各级菌落分布，从而了解微生物气溶胶的粒径分布特征。

采样流量是工作原理中的重要条件。KHW-6型标准采样流量为28.3 L/min，并可调至10—30 L/min，流量精度≤5%。标准流量与六级撞击盘孔径设计相匹配，保证各级喷射孔处的气流速度和撞击截留范围符合设计意图。若流量偏离标准值，粒子在各级的惯性撞击行为会发生变化，因此流量精度对分级采集的准确性具有重要意义。电子定时器可设定1—24 h，定时精度＜1%，便于按预定时间完成采样。

五、工作流程与产品特点

实际工作时，先将装有琼脂培养基的标准培养皿放入各级采样盘中，组装好六级采样头，连接采样泵和电源，设定采样流量与采样时间，启动采样。空气经各级喷射小孔逐级加速，微生物粒子按空气动力学粒径被各级培养皿捕获。采样结束后取出培养皿，置于适宜条件下培养并计数。该采样器工作噪音≤60 dB，功率≤45 W，采用220 V/AC与12 V/DC交直流两用电源，重量约3 kg，尺寸为230×150×170 mm，便于在实验室和现场环境中使用。

其产品特点也直接服务于工作原理：六个撞击器组合成一体，每一级相当于一个单级采样器；采样头采用耐腐蚀和耐磨的安德森采样头，有利于保持喷射孔尺寸稳定和长期重复使用；标准流量28.3 L/min与拟人呼吸道沉积特征相匹配；收集效率高、准确可重复。此外，配合液体冲击式微生物气溶胶采样器，还可采集嗜肺军团菌，扩展了应用范围。

六、结语

KHW-6型六级撞击式微生物采样器的工作原理可以概括为：以标准流量引导空气通过六级逐级缩小的喷射孔，使微生物粒子在惯性作用下按空气动力学粒径分级撞击到各级琼脂培养基上，再通过培养和菌落计数获得空气微生物信息。其六级分层、孔径逐级减小、流量精确可控和培养皿收集相结合的设计，使空气微生物采样从“能否采到"进一步走向“按粒径分级采到"，为卫生防疫、洁净环境监测、制药与发酵工业、医院感染控制及微生物气溶胶研究提供了实用手段