1 產品概述

日本柴田科學(SIBATA)生產的微型空氣采樣泵MP-W5P型是一款集小型化、輕量化與便攜式設計于一體的先進空氣采樣設備。該設備內置了集成流量測量功能與恒流控制系統，能夠在0.050至5.00L/min的寬流量范圍內穩定工作，成為工作環境、室內環境以及大氣環境中有害物質采樣的理想工具。其精巧的設計尺寸僅為95（寬）×56（深）×95（高）毫米，重量輕至0.45千克（含鎳氫二次電池），堪稱柴田科學當前產品線中最小巧且能抽取大于3L/min流量的泵型產品。

MP-W5P的設計哲學源于對環境監測領域現場采樣需求的深入理解。傳統空氣采樣設備往往需要在采樣精度、流量范圍和便攜性之間做出妥協，而MP-W5P通過創新性的工程設計成功突破了這些限制。它不僅延續了柴田科學MP-ΣNII系列產品的操作邏輯與顯示界面，使老用戶能夠輕松上手，更通過硬件升級將多種流量范圍的采樣能力集成于單一設備中。這種集成化設計使得現場工作人員無需攜帶多臺設備即可應對不同的采樣場景，大大提高了工作效率與機動性。

該設備在個人暴露測定領域表現尤為出色，能夠準確評估工作人員在特定環境中有害物質的接觸水平，為職業健康與安全提供科學依據。同時，其在室內空氣質量評估與大氣環境監測方面也同樣適用，展現出的多功能性與適應性。無論是短時間高精度的定點采樣，還是長時間的個人暴露評估，MP-W5P都能提供可靠的技術支持，成為環境健康與安全領域專業人士的得力助手。

2 核心工作原理

MP-W5P微型空氣采樣泵的工作原理基于一套精密的機電一體化系統，通過各子系統間的協同工作，實現了高精度、高穩定性的空氣采樣與流量測量。要深入理解其工作原理，需要分別從抽氣系統、流量測量系統、恒流控制系統和數據顯示與處理系統四個核心部分進行解析。

2.1 抽氣系統

MP-W5P采用隔膜式泵設計作為其抽氣核心，這種設計選擇充分考慮了設備對小型化、低噪音與高效能的綜合需求。隔膜泵的工作原理是通過電機驅動柔性隔膜做往復運動，使泵腔內的容積發生周期性變化。當隔膜向一側運動時，泵腔容積增大形成負壓，將外部空氣通過進氣口吸入；當隔膜向另一側運動時，泵腔容積減小產生正壓，將已吸入的空氣從排氣口推出。

這種泵送方式的優勢在于其結構緊湊、密封性好且脈沖氣流較小。相較于傳統的活塞泵或渦旋泵，隔膜泵在提供足夠流量的同時，能夠有效減少設備的整體尺寸與重量，這正好符合MP-W5P便攜式設計的需要。此外，隔膜泵采用的材料也經過精心選擇，泵頭主要采用PC（聚碳酸酯）與POM（聚甲醛），隔膜采用EPDM（三元乙丙橡膠），流道采用ABS樹脂，外殼則使用PC材料。這些材料不僅保證了泵體的結構強度與耐用性，還確保了與各種可能采集的空氣中污染物之間的化學兼容性，避免因材料吸附或反應導致采樣結果失真。

2.2 流量測量系統

MP-W5P內置了差壓式流量傳感器，能夠直接測量吸入流量，并以數字形式實時顯示瞬時流量與累計流量。差壓式流量計的工作原理基于柏努利方程，當氣體流經節流元件時，其流速增加并產生壓力差，該壓力差與氣體流量之間存在確定的數學關系。通過精確測量這一壓力差，設備能夠反算出氣體的實際流量值。

MP-W5P的流量測量系統具有的精度，其流量精度可達設定流量值的±5%以內或5mL/min以內（取兩者中的較大值）。這種高精度測量能力確保了環境采樣數據的可靠性，特別是對于需要長時間采樣的個人暴露評估而言，即使微小的流量偏差累積起來也可能導致最終結果的顯著誤差。

值得一提的是，MP-W5P的流量顯示提供了多種標準狀態轉換功能。用戶可根據實際需要，選擇將瞬時流量和累計流量轉換為"25℃、1 atm換算"、"20℃、1 atm換算"、"0℃、1 atm換算"值，或直接顯示"實際體積流量"。這一功能極大地便利了不同標準下的數據比較與報告，避免了繁瑣的人工計算與轉換過程。

2.3 恒流控制系統

MP-W5P內置的恒流功能是其能夠應對復雜采樣環境的核心技術之一。在實際空氣采樣過程中，隨著采樣濾膜上收集的顆粒物逐漸增多，流經濾膜的氣流阻力會相應增加，這種吸入壓力的上升通常會導致吸入流量的下降，進而影響采樣結果的準確性。

MP-W5P的恒流控制系統能夠實時監測這種壓力變化，并通過自動調整泵的工作功率來維持設定的吸入流量恒定。具體而言，當系統檢測到因濾膜阻力增加導致流量降低時，會提高泵的輸出功率，以補償額外的壓力損失；反之，當阻力減小時則相應降低輸出功率。

這種恒流能力在不同的流量范圍內有所差異，但整體表現優異。例如，在0.100-2.00L/min的常用流量范圍內，MP-W5P能夠承受高達10.0kPa的壓力變化而保持流量穩定；即使在5.00L/min的高流量條件下，仍能應對3.0kPa的壓力波動。這種穩定性使得MP-W5P即使在復雜多變的現場環境中也能保證采樣的準確性，滿足各種規范監測的要求。

2.4 數據顯示與處理系統

MP-W5P配備了帶背光的液晶顯示器與直觀的操作界面，為用戶提供清晰的數據顯示與便捷的操作體驗。顯示內容全面覆蓋了采樣過程中需要關注的各項參數，包括瞬時流量、累計流量、采樣時間等關鍵信息。

設備支持三種操作模式："手動模式"、"下降定時器模式"與"容積定時器模式"。在手動模式下，泵將持續運行直至用戶手動停止；下降定時器模式允許用戶設置特定的采樣時間，到達設定時間后自動停止；容積定時器模式則允許用戶設定特定的采樣總體積，達到設定體積后自動停止。這些靈活的操作模式使MP-W5P能夠適應各種采樣方案的需求，無論是遵循特定標準的規范監測，還是研究性質的定制化采樣，都能找到合適的操作方式。

3 關鍵技術特點

MP-W5P微型空氣采樣泵融合了多項創新技術，使其在環境監測領域中脫穎而出。以下表格匯總了其主要技術特點及其帶來的實際優勢：

除了表格中列出的核心特點外，MP-W5P的電源管理系統同樣值得特別關注。設備支持三種供電方式：鎳氫二次電池、6節AA電池以及AC適配器。這種多元化的電源設計方案使MP-W5P能夠適應各種復雜的現場條件，無論是在有穩定市電的室內環境，還是在無外部電源的野外監測點，都能保證持續可靠的工作。

根據技術規格，MP-W5P在不同流量下的運行時間也經過優化設計。當使用充電的鎳氫二次電池時，在0.1L/min的流量下可連續工作24小時，而在1.0L/min的流量下仍能保持18小時以上的運行。這種持久的續航能力使得MP-W5P能夠輕松應對長達一整天的個人暴露監測任務，無需中途更換電池或充電，大大提高了現場工作效率。

MP-WP5還特別考慮了使用便捷性與人性化設計。設備配備了清晰易讀的液晶顯示屏，并帶有背光功能，確保在光線不足的環境中仍能清晰讀取數據。按鈕布局與操作邏輯延續了柴田科學MP-ΣNII系列的設計，老用戶無需額外學習即可快速上手。此外，隨設備附帶的彩色蓋子（紅、藍、黃各一個）不僅便于識別不同的采樣端口，也可用于區分同時運行的多個采樣設備，避免現場工作中的混淆與錯誤。

4 應用場景

MP-W5P微型空氣采樣泵憑借其寬流量范圍、高精度控制與的便攜性，在多個環境監測領域發揮著重要作用。其應用場景覆蓋從職業健康評估到室內空氣質量監測，再到大氣環境研究的廣泛領域，為不同用戶群體提供可靠的技術支持。

4.1 工作環境與職業健康監測

在工業衛生與職業健康監測領域，MP-W5P主要用于個人暴露評估，即直接評估工作人員在特定工作環境中有害物質的接觸水平。通過將輕巧的MP-W5P佩戴于工作人員身上，并結合適當的采樣介質（如濾膜、吸附管等），可以準確測量工作人員在一個工作班次中接觸的化學物質濃度，如粉塵、金屬煙塵、有機蒸氣等。

這類應用對采樣設備的便攜性、續航能力與精度有著高要求。MP-W5P的輕巧設計（僅0.45kg）確保了它不會對工作人員的日常活動造成顯著干擾；其持久的電池續航能力保證能夠完成整個工作班的連續監測；而高精度的流量控制則確保了采樣結果的可靠性，為評估工作環境是否符合職業接觸限值要求提供了科學依據。

4.2 室內環境質量評估

隨著人們對室內空氣質量關注度的不斷提高，MP-W5P在這一領域的應用也日益廣泛。室內環境中的污染物種類繁多，包括甲醛、VOCs（揮發性有機物）、顆粒物及其他有害物質，這些污染物的濃度水平直接影響著居住者的健康與舒適。

MP-W5P的寬流量范圍使其能夠適配多種不同類型的采樣介質與分析標準，滿足室內空氣監測的多樣化需求。例如，在低流量條件下，可與吸附管配合使用，采集揮發性有機化合物；在較高流量條件下，則可與濾膜夾配合，收集空氣中的顆粒物。其恒流特性則確保了即使在采樣阻力發生變化的情況下仍能保持流量穩定，這對于需要長時間采樣的低濃度污染物監測尤為重要。

4.3 大氣環境研究

在大氣環境研究領域，MP-W5P同樣能夠發揮重要作用。其小巧的體積與低功耗特性使其特別適合于多點布設的監測方案，以及移動平臺（如車輛、船舶）上的空氣質量監測任務。研究人員可以利用MP-W5P進行大氣中顆粒物化學成分分析、氣態污染物監測，甚至是異味物質的采集與分析。

值得一提的是，MP-W5P具備的溫度與壓力換算功能在大氣環境研究中顯得尤為實用。由于大氣監測常常需要進行不同地點、不同時間的數據對比，而氣溫與氣壓的變化會影響氣體的實際體積，將采樣體積統一換算至標準狀態（如25℃、1 atm）后，便能夠消除這些物理因素的影響，實現數據的可比性與科學性。