气溶胶光度计研发分析

王峥崎，胡广勇，张雨晨

(北京市医疗器械检验所，北京101111)

1 研发意义

气溶胶光度计做为对高效过滤器及超高效过滤器检漏的仪器已被业界看好，并已在美国等西方国家广泛使用。目前，国内各大GMP车间、医疗机构、卫生机构、科研单位及高效过滤器的生产厂家对过滤器的扫描检漏有很大需求，但国内也并未有厂家研发生产该仪器，市场上流通最多的气溶胶光度计是美国ATI公司生产的TDA－2H型，该类仪器所采用的是前向光散射测量法，其结构所采用的光学部件多，加工工艺复杂，杂散光处理困难，价格在人民币20万元上下，售后服务不完善，仪器的维修及校准时间长。国产气溶胶光度计是在此环境下衍生而出的产物。它不但简单有效的消除杂散光的影响，提高信噪比和检测灵敏度，还可以促进良好的市场竞争，使国内用户享受到更加优惠的价格和更优质的服务，同时也会大大提升国内高效过滤器的检漏水平，从而提升洁净空间、高等级实验室等重要场所的生物安全检测水平。

2 技术重点分析

2.1 理论基础

气溶胶光度计的理论基础即光的Mie射线理论，在入射波长、入射光强、探测距离、被测粒子的尺寸参量、折射率、散射角等已知的情况下，散射光强就与粒子数浓度成正比，若已知粒子的相对密度，粒子数与质量之比是个常数，所以散射光强与粒子的质量浓度成正比。通过测量特定光路下气溶胶引起的散射光强就可以达到间接测量气溶胶浓度的目的。

2.2 设计原理

根据Mie氏射线原理，气溶胶光度计与气溶胶发生器配套使用可检测高效过滤器及超高效过滤器的检漏仪器。在被检测高效过滤器上风侧发生PAO气溶胶做为尘缘，在下风侧用气溶胶光度计进行扫描，通过对比高效过滤器两侧的气溶胶浓度，计算泄露率。

式中:C上游——上游气溶胶浓度，μg/L

C下游——下游气溶胶浓度，μg/L

P——高效过滤器泄露率，%

E——高效过滤器过滤效率，%

PAO检漏法示意图

气溶胶光度计的组成及其气、电、光路的上下游关系，将其分成三个模块:手持式采样枪、测量腔(又称散射腔)及电路和软件。三个模块对气溶胶光度计都是不可或缺的，采样枪、测量腔主要是在机械结构方面保证项目产品的功能实现，而电路和软件则对产品的电磁兼容性和整机的操控性有较大的影响，需要反复的试验评价和优化设计。

2.3 创新点及攻克的关键技术

气溶胶光度计的难点是散射腔光散射信号的处理和光电信号的精确转换，要屏蔽掉影响测试结果的各种“噪音”，提高光电信号输出的增益，这些问题需要在软硬件上都要进行有效地处理手段，研发人员通过理论结合大量试验的方法，先后完成了“一种防止大颗粒进入光学检测腔的方法”和“一种检测气溶胶质量浓度的光学装置”两个关键技术难点，也已申请了发明专利保护。

3 结论

经过研究人员对气溶胶光度计人性化设计及大量验证试验，现生产的气溶胶光度计不仅具备进口产品性能稳定、精度高等特点，还具备了在保证了粒径分布及发烟量两个参数的条件下，整机重量小于进口仪器，价格也是进口仪器的一半，更符合了国内用户的需求。