切割器

DPL-001 PM2.5切割器切割特效校准系统一、背景描述2012年3月2日，国家环保部发布新修订的《环境空气质量标准》，新标准增加了细颗粒物（PM2.5）和臭氧8小时浓度限值监测指标。3月5日，PM2.5首次被写入政府工作报告中。在空气质量问题日渐成为公众关注焦点的同时，PM2.5对于产业、公众的生活习惯等方面的影响正逐渐地蔓延开来。PM2.5纳入监控指标后，对采样、检测提出更高的要求，其关键部分在于PM2.5切割头的切割特性。美国EPA规定了PM2.5静态切割效率的三种测试方法，即洗脱法、静态箱法及分流法。洗脱法及静态箱法均采用标定过的荧光光度计来测量气溶胶浓度，而分流法既可采用荧光光度计法测量，也可用实时测量气溶胶数量浓度及粒径的方法来进行测量，对实时测量仪器的要求是：最小粒径范围1～10微米、分辨率0.1微米、准确度0.15微米。对气溶胶发生装置的要求是：通过震荡孔气溶胶发生器(VOAG)发生单分散固态的银光素铵气溶胶颗粒，颗粒空气动力学直径的要求是1.5±0.25 μm、2.0±0.25 μm、2.2±0.25 μm、2.5±0.25 μm、2.8±0.25 μm、3.0±0.25 μm、3.5±0.25 μm、4.0±0.5 μm；根据美国EPA最新的研究报告(“Methodology for Measuring PM2.5 Separator Characteristics Using an Aerosizer”, published by Aerosol Science and Technology 34：398-406, 2001)，用雾化单分散PSL小球实时检测的方法是一种更快捷省时省力的方法，VOAG＋光度计方法测量一条切割效率曲线需要1周的时间，而PSL+实时气溶胶检测仪的方法只需要2小时，该方法与传统方法测量结果非常吻合。我司根据上述标准及文献开发出了一套PM2.5切割头的标定系统，符合EPA关于PM2.5静态切割效率测试最新方法的要求。二、适用标准 系统能够自动采集数据并自动实现切割曲线拟合，并根据拟合得到公式自动计算Da50和几何标准差，Da50和几何标准差定义详见《环境空气颗粒物连续自动监测系统技术要求及检测办法》（HJ653-2013）中3.8，投标人需提供切割曲线公式，阐述切割曲线公式的拟合方法及所用软件，并阐述根据拟合出的切割曲线公式计算Da50和几何标准差的方法。三、系统稳定性参数 系统管道流量稳定性（4h）：在风速范围内，固定一个风速，最低风速与最高风速偏差≤±2% 系统稳定性：各粒径点（1.5um、2.0um、2.2um、2.5um、2.8um、3.0um、3.5um、4.0um）发生气溶胶，连续切换（有切割器和无切割器管路）测试6 次，无切割器和有切割器管路6 次测得的数量浓度均分别小于平均数量浓度（有切割器和无切割器）的6%（每个粒径点数量浓度不低于10/cm3）；创新点：1.结构更加紧凑，将气溶胶混匀通道、粒径谱仪、静电消除器合理的安排，并充分考虑颗粒物的混匀效果，整体外观和实用性有很大的提高2.系统的稳定性提高，进口设备的配置使得整套系统的的稳定性控制在8%左右PM2.5/PM10切割器校准标定系统

p　　PM2.5质量浓度监测的准确性高度依赖切割器的切割性能，怎样能证明所切割的是“PM2.5”广为公众关注。近日，中国环境监测总站(以下简称总站)联合中国计量院开展技术攻关，共同设计建设了多通道PM2.5切割效率测试计量标准装置”，并成功实现了测试的业务化应用。/pp　　我国环境保护标准《环境空气颗粒物连续自动监测系统技术要求及检测方法》(HJ653-2013)及美国环保署等国际环境保护机构均要求PM2.5质量浓度监测仪器配套的切割器50%切割粒径(Da50)在(2.5± 0.2)μm范围内、捕集效率几何标准偏差σg在1.2± 0.1范围内，以保障监测目标物是符合定义的“PM2.5”。建设符合计量学量值溯源特性且能实现业务化应用的PM2.5切割效率测试装置，一直是大气环境监测研究工作的重点和难点。总站和中国计量科学研究院加强技术合作，共同设计建设了多通道PM2.5切割效率测试计量标准装置”，通过发生可溯源到我国计量基标准的标准空气动力学粒径的PSL粒子(GBW13642 ~ 13649)，并采用气溶胶粒径谱仪对切割前后的PSL小球数量浓度进行测定，拟合反S型曲线，计算被测切割器Da50和σg。/pp　　经过反复设计修改、测试和优化，解决了大粒径粒子发生困难、上下游一致性不稳定等技术问题，总站于2020年初完成系统建设，并开展了系统稳定性、上下游一致性和多个旋风式切割器切割性能的测试。测试结果表明该套系统具有测试时间短(3小时内完成一次8粒径测试)、一致性好等优点。与单/多分散发生器发生氯化钾等粒子、飞行时间空气动力学粒径谱仪测试等方法相比，该系统测试的动气动力学直径结果可通过标准粒子直接溯源到我国的计量基标准，具有计量溯源性完整的优点。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f34dd08d-2855-49f6-9b55-a775f9795507.jpg" title="图1.jpg" alt="图1.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "某品牌旋风式切割器切割效率曲线图(Da50=2.52μm，σg16=1.14，σg84=1.21)/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/bcdb99b0-5d5e-44e2-99cc-72ea6de1c8ed.jpg" title="图2.jpg" alt="图2.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "生态环境监测计量中心工程师开展装置调试与切割器测试/span/pp　　下一步，总站将依托该装置开展国家环境监测网常用中低流量PM2.5切割器性能测试工作，待相关计量技术规范发布后启动计量建标工作，并进一步研发多分散原理的切割效率测试装置和PM1切割性能测试方法。/pp　　PM2.5切割效率测试装置的成功研发和业务化应用，会为说清切割的是否是“PM2.5”起到关键作用，并将为设备生产商研制性能优良的切割器、监测部门使用合格的监测设备、监管部门查处使用影响PM2.5监测质量的切割装置提供重要的技术支持，为提升环境空气监测网数据质量起到积极作用。/p

硬组织的病理观测对于研究骨骼、牙齿等器官疾病的发展具有很重要的意义。但是硬组织由于其本身硬度大难以被传统的薄片切割机直接切割，因此在切割之前往往需要脱钙处理，使其软化以达到刀片所能够承受的硬度范围内进行切割。但是钙质作为骨骼和牙齿的组成部分，进行脱钙将不可避免的丢失所研究器官中的信息，尤其是在含钙量高的牙釉质等部位中。同时，钙在早期硬组织愈合如牙质修复、骨创伤愈合等过程中也起着重要作用。另外脱钙还不可避免的改变了硬组织的形貌，诸如厚度变化、褶皱、软硬组织分离等问题。因此寻找无需脱钙的切割方法对于研究硬组织研究是十分必要的。随着激光技术的发展，这一难题有望得到解决。对于刀片切割来说，受到刀片材料本身的限制，无法切割比刀片更硬的物体，但是这个困难在激光切割中并不存在 。然而激光切割也有其缺点：先作为一种高能光束，其本身蕴含的能量较高容易灼伤物体表面，从而影响切割效果；另外受到激光在穿透物体时将不可避免的被所穿透物体中的组分散射，从而限制了激光切割的深度。近几年发展较为迅速的双光子聚焦技术给激光3D切割带来了新的可能。双光子切割具有如下优势：先双光子能够穿透一定深度的样品，因此能够直接在物体内部进行切割，进而实现对组织深层区域的切割；其次双光子的聚焦点能够控制，可实现以往切割设备不能实现的3D切割；另外双光子一般采用近红外激光作为激发光源，这类激光往往拥有佳穿深并且对于蛋白的吸收较低，基本不会灼伤样品。后双光子切割相比于传统打磨方法来说更为，样品的损失更少。 在制样上来说，双光子切割也十分的简单。根据目前文献上主要采用的方法可以总结为：先使用醛固定，然后使用PMMA包埋，接下来使用双光子激光切割设备切割，经过简单打磨后，就可以染色压片了。这比起传统的硬组织切割步骤更为简单，制备时间更短。并且制备效果比传统方法更优。 双光子切割实际效果图精选观察骨组织的修复过程激光切割人体四腰椎垂直切片前部。C. SEM D. PLM E. SEM + PLM。从图中可以清晰看到骨组织表面修复。 观察基因缺陷对骨组织的影响 小鼠胫骨的SEM图像。A.Phospho1敲除（KO）的胫骨近端显示非矿化基质类骨；B. 胫骨骨干。白色箭头显示骨髓内表面的骨样斑块。黑色箭头显示位于皮质血管的骨样区（向下至20-50 lm区域）的大小变化；C. 膝盖。致密纤维结缔组织骨膜位于白色箭头处；D.WT的对照关节。 观察手术后的骨组织再生 节段性缺损愈合的组织形态学评价。a-d。Safranin Orange/von Kossa染色观测修复手术愈合效果的胫骨代表性图片，LA，外侧；ME，内侧；PR，近端；DI，远端，对侧钢板。e.手术后周内采集的对照样本作标本图片。自体松质骨移植（ABG）对蜂巢的增强作用黑色（蓝色星）和支架中心孔内明显的截骨术血肿（白色星）仍然可见。 牙齿病理观测 大鼠牙本质切片观测 人牙齿切片观测参考文献[1] Will, Fabian, and Heiko Richter. "Laser‐based Preparation of Biological Tissue: Femtosecond lasers speed up histological procedures in Medtech." Laser Technik Journal 12.5 (2015): 44-47[2] Kunert-Keil, Christiane, et al. "Histological comparison between laser microtome sections and ground specimens of implant-containing tissues." Annals of Anatomy-Anatomischer Anzeiger 222 (2019): 153-157.[3] Joner, Michael, et al. "Very late scaffold thrombosis: insights from optical coherence tomography and histopathology." EuroIntervention 13 (2018): e2169-e2173.[4] Will, Fabian G., et al. "Laser microtome: all optical preparation of thin tissue samples." Commercial and Biomedical Applications of Ultrafast Lasers VII. Vol. 6460. International Society for Optics and Photonics, 2007.[5] Ngezahayo, A., et al. "Intracellular manipulation of single cells using ultrashort laser pulses: mitochondria and cytoskeleton." EUROPEAN JOURNAL OF CELL BIOLOGY. Vol. 88. [6] Schwerk, Birthe, et al. "Comparison of two prototypes of a magnetically adjustable glaucoma implant in rabbits." PloS one 14.4 (2019): e0215316.