本發(fā)明屬于微生物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種空氣中細(xì)菌或病毒在線采集及在線自動(dòng)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

空氣傳播是一些致病菌或病毒傳播的主要途徑，也是目前環(huán)境中最難以檢測(cè)和控制的途徑。

從2003年給全球帶來(lái)巨大沖擊的sars疫情，到2009年影響國(guó)內(nèi)的h1n1和2013年爆發(fā)的禽流感疫情，都是可通過(guò)空氣傳播的病毒性疾病。以sars病毒為例：病毒主要存在于傳染源(人或動(dòng)物)的鼻涕、痰和唾液中，通過(guò)空氣飛沫和接觸傳播?；颊咄ㄟ^(guò)咳嗽、打噴嚏、甚至大聲說(shuō)話(huà)時(shí)都會(huì)將病毒隨唾液飛沫、塵埃粒子等擴(kuò)散到周?chē)目諝庵校S空氣流動(dòng)傳播。

sars初期之所以造成大量人員感染特別是醫(yī)護(hù)人員帶來(lái)巨大犧牲，除防護(hù)措施的原因外，很大程度上是由于空氣中的病毒難以監(jiān)測(cè)和防范造成的。

sars疫情雖然過(guò)去十幾年了，但它給社會(huì)生活帶來(lái)的巨大影響和社會(huì)的恐慌情緒讓我們記憶猶新。時(shí)至今日，對(duì)于空氣中有害微生物的預(yù)警與監(jiān)測(cè)仍然缺乏有效的工具和方法?，F(xiàn)有檢測(cè)儀器及檢測(cè)方法程序復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，難以及時(shí)提供疫情現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息以便迅速采取防范措施。

隨著社會(huì)的發(fā)展，不同國(guó)家、地區(qū)人們的交往越來(lái)越頻繁，因此公共交通工具、交通站點(diǎn)、學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓等人流密集的封閉區(qū)域已經(jīng)成為空氣中傳播疾病的主要場(chǎng)所。特別是在醫(yī)院中，院內(nèi)交叉感染一直是令醫(yī)院頭疼的問(wèn)題。

當(dāng)禽流感病毒流行時(shí)，因?yàn)闆](méi)有快速檢測(cè)裝置，政府往往在沒(méi)有直接證據(jù)情況下對(duì)家禽養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行盲目地?fù)錃?，給政府和養(yǎng)殖場(chǎng)都造成巨大損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種空氣中細(xì)菌或病毒在線采集及在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，以解決不能對(duì)空氣中細(xì)菌或病毒進(jìn)行預(yù)警或監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中的細(xì)菌或病毒進(jìn)行迅速準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種空氣中細(xì)菌或病毒在線采集及在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括采樣一體化采樣盒、加樣控制裝置、pcr擴(kuò)增裝置、檢測(cè)裝置及自動(dòng)控制裝置，還包括與所述采樣一體化采樣盒相配合的加壓裝置及負(fù)壓裝置；

所述采樣一體化采樣盒與所述加樣控制裝置通過(guò)管路連接；所述加樣控制裝置與所述pcr擴(kuò)增裝置配合；

所述自動(dòng)控制裝置分別與所述加樣控制裝置、所述pcr擴(kuò)增裝置、所述檢測(cè)裝置、所述加壓裝置及所述負(fù)壓裝置電連接；

所述加壓裝置與所述負(fù)壓裝置均與所述采樣一體化采樣盒通過(guò)管路連接。

所述采樣一體化采樣盒包括采樣容器、洗脫液存儲(chǔ)容器及廢液缸；洗脫液存儲(chǔ)容器與所述采樣容器通過(guò)管路連接；所述廢液缸與所述采樣容器的底部通過(guò)管路連接；

在所述采樣容器與所述洗脫液存儲(chǔ)容器之間的管路上設(shè)置有所述加壓裝置；

所述采樣容器與所述廢液缸分別通過(guò)管路與所述負(fù)壓裝置連接；

在所述采樣容器內(nèi)設(shè)置有多孔空氣分布器及過(guò)濾器；所述多孔空氣分布器的入口與連接所述采樣容器與所述負(fù)壓裝置的管路連接，所述過(guò)濾器設(shè)置于所述采樣容器的底部出口處，在所述采樣容器內(nèi)設(shè)置有吸附液，所述多孔空氣分布器的出氣口低于所述吸附液的液面；所述吸附液由微生物裂解液及吸附粒子組成；

在所述洗脫液存儲(chǔ)容器內(nèi)設(shè)置有洗脫液。

在所述吸附液中，所述微生物裂解液與所述吸附粒子的體積比為10-20：1。

所述加壓裝置為第一蠕動(dòng)泵。

還包括插撥式接口裝置，用于采樣一體化采樣盒的快速插撥。

所述加樣控制裝置包括第二蠕動(dòng)泵及單向閥；所述第二蠕動(dòng)泵的出口與所述pcr擴(kuò)增裝置相對(duì)應(yīng)，所述第二蠕動(dòng)泵的入口與所述單向閥的出口通過(guò)管路連接；所述單向閥的入口通過(guò)管路與所述采樣容器的底部出口連接。

所述pcr擴(kuò)增裝置包括加樣板、pcr試劑盒及pcr溫度控制裝置，所述加樣板與所述pcr試劑盒連通，所述pcr試劑盒與所述pcr溫度控制裝置連接。

所述檢測(cè)裝置包括激發(fā)光發(fā)射器及熒光接收器；所述激發(fā)光發(fā)射器與所述熒光接收器相對(duì)設(shè)置于所述pcr擴(kuò)增裝置的檢測(cè)區(qū)。

還包括人機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)，所述熒光發(fā)射器與所述熒光接收器均與所述人機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)電連接，所述人機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)與所述自動(dòng)控制裝置電連接。

所述自動(dòng)檢測(cè)裝置包括中央控制器，所述中央控制器為程序控制器、單片機(jī)或工控機(jī)中的一種；

所述自動(dòng)檢測(cè)裝置還包括藍(lán)牙接口、無(wú)線wifi接口、以太網(wǎng)接口、usb接口、rs232串口或rs485串口中的一種或多種組合。

本發(fā)明的有益效果是：

本技術(shù)方案的細(xì)菌或病毒在線采集及在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括負(fù)壓抽氣、微生物在線采集、空氣微生物吸附、dna或rna在線提取、dna在線擴(kuò)增及檢測(cè)等部件，通過(guò)采集空氣中的微生物粒子，在液體中進(jìn)行實(shí)時(shí)裂解、提取dna(或rna)，通過(guò)pcr擴(kuò)增后，進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。

本技術(shù)方案通過(guò)采樣、提取及檢測(cè)集合于一體，能將采集的樣品分別分析，并適合測(cè)定單位體積空氣中不同種類(lèi)微生物數(shù)量。

本技術(shù)方案開(kāi)發(fā)出的新型的空氣微生物采樣檢測(cè)儀器，結(jié)合生物芯片或熒光定量pcr技術(shù)，可快速、靈敏地檢測(cè)出空氣中可能存在的致病微生物。該裝置主要由負(fù)壓吸氣裝置(手持式或真空泵)、空氣流量計(jì)、吸附液及吸附粒子組成。利用抽氣裝置，通過(guò)負(fù)壓吸附空氣，以每分鐘恒定氣流量，經(jīng)過(guò)液體采集區(qū)，在溶液和溶液內(nèi)的吸附粒子的作用下，使空氣中的病毒粒子收集在小體積的液體中，同時(shí)裂解收集的微生物，釋放微生物dna(rna)，吸附在吸附粒子上。然后通過(guò)在線過(guò)濾，收集液體中的粒子，用市售的dna(rna)洗脫液洗脫dna(rna)，然后采用pcr技術(shù)檢測(cè)微生物量，測(cè)定的拷貝數(shù)除以吸附的空氣體積，即檢測(cè)所得的單位空氣中的微生物數(shù)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明采樣一體化采樣盒工作示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1真空泵，2第一電磁閥，3采樣容器，4第一蠕動(dòng)泵，5洗脫液存儲(chǔ)容器，6洗脫液，7吸附液，8第二蠕動(dòng)泵，9單向閥，10第二電磁閥，11廢液缸，12激發(fā)光發(fā)射器，13熒光接收器，14熒光數(shù)值顯示系統(tǒng)，15加樣板，16pcr溫度控制裝置，17過(guò)濾器。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅是示例性的，僅能用來(lái)解釋和說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

本發(fā)明開(kāi)發(fā)出新型的空氣微生物采樣檢測(cè)儀器，結(jié)合生物芯片或熒光定量pcr技術(shù)，可快速、靈敏地檢測(cè)出空氣中可能存在的致病微生物。該裝置主要由負(fù)壓吸氣裝置(手持式或真空泵)、空氣流量計(jì)、吸附液及吸附粒子組成。利用抽氣裝置，通過(guò)負(fù)壓吸附空氣，以每分鐘恒定氣流量，經(jīng)過(guò)液體采集區(qū)，在溶液和溶液內(nèi)的吸附粒子的作用下，使空氣中的病毒粒子收集在小體積的液體中，同時(shí)裂解收集的微生物，釋放微生物dna(rna)，吸附在吸附粒子上。然后通過(guò)在線過(guò)濾，收集液體中的粒子，用市售的dna(rna)洗脫液洗脫dna(rna)，然后采用pcr技術(shù)檢測(cè)微生物量，測(cè)定的拷貝數(shù)除以吸附的空氣體積，即檢測(cè)所得的單位空氣中的微生物數(shù)量。

目前的市場(chǎng)上該類(lèi)采樣器只適用于高濃度的空氣微生物采樣，對(duì)于較低密度的病毒，由于空氣在較小體積的液體中的停留時(shí)間等因素的限制，無(wú)法捕集微小病毒粒子，因此靈敏度不高，同時(shí)也不能在線測(cè)定。本發(fā)明通過(guò)采樣、提取及檢測(cè)集合于一體，能將采集的樣品分別分析，并適合測(cè)定單位體積空氣中不同種類(lèi)活微生物數(shù)量。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N空氣中細(xì)菌或病毒在線采集及在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，如圖1和圖2所示，包括采樣一體化采樣盒、加樣控制裝置、pcr擴(kuò)增裝置、檢測(cè)裝置及自動(dòng)控制裝置，還包括與采樣一體化采樣盒相配合的加壓裝置及負(fù)壓裝置。

采樣一體化采樣盒與加樣控制裝置通過(guò)管路連接；加樣控制裝置與pcr擴(kuò)增裝置配合；本申請(qǐng)的采樣一體化采樣盒通過(guò)插撥式接口裝置，用于采樣一體化采樣盒的快速插撥。

自動(dòng)控制裝置分別與加樣控制裝置、pcr擴(kuò)增裝置、檢測(cè)裝置、加壓裝置及負(fù)壓裝置電連接；自動(dòng)檢測(cè)裝置包括中央控制器，中央控制器為程序控制器、單片機(jī)或工控機(jī)中的一種，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)從空氣采樣到檢測(cè)出微生物種類(lèi)及濃度全自動(dòng)進(jìn)行。

自動(dòng)檢測(cè)裝置還包括藍(lán)牙接口、無(wú)線wifi接口、以太網(wǎng)接口、usb接口、rs232串口或rs485串口中的一種或多種組合，通過(guò)有線或無(wú)線方式與上位機(jī)或移動(dòng)終端通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)本裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)控，檢測(cè)人員無(wú)需深入疫區(qū)便可得到檢測(cè)結(jié)果，避免了檢測(cè)人員被感染的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，這些接口可以與其它設(shè)備如上位機(jī)、手機(jī)等進(jìn)行通訊，使檢測(cè)結(jié)果可被其它設(shè)備應(yīng)用，自動(dòng)檢測(cè)裝置還可以被其它設(shè)備所控制，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸或云端管理以及對(duì)自動(dòng)檢測(cè)裝置的遠(yuǎn)程控制。

加壓裝置與負(fù)壓裝置均與采樣一體化采樣盒通過(guò)管路連接。

加壓裝置為第一蠕動(dòng)泵4；在本申請(qǐng)中負(fù)壓裝置為真空泵1。

采樣一體化采樣盒包括采樣容器3、洗脫液存儲(chǔ)容器5及廢液缸11；洗脫液存儲(chǔ)容器與采樣容器通過(guò)管路連接；廢液缸與采樣容器的底部通過(guò)管路連接。在采樣一體化采樣盒中，液體的流動(dòng)通過(guò)氣壓控制，管路上通過(guò)單向閥控制氣體流動(dòng)方向，從而控制采樣容器、洗脫液存儲(chǔ)容器或廢液缸中的壓力，實(shí)現(xiàn)液體(吸附液或洗脫液)的定向流動(dòng)。

在采樣容器與洗脫液存儲(chǔ)容器之間的管路上設(shè)置有加壓裝置；

采樣容器3與廢液缸分別通過(guò)管路與負(fù)壓裝置連接；在本申請(qǐng)中，負(fù)壓裝置為真空泵1，在真空泵與采樣容器之間設(shè)置有第一電磁閥2，在真空泵與廢液缸之間設(shè)置有第二電磁閥10；第一電磁閥與第二電磁閥均與自動(dòng)控制裝置電連接，通過(guò)自動(dòng)控制裝置控制第一電磁閥和第二電磁閥的開(kāi)啟或關(guān)閉。

在采樣容器內(nèi)設(shè)置有多孔空氣分布器及過(guò)濾器17；多孔空氣分布器的入口與連接采樣容器與負(fù)壓裝置的管路連接，過(guò)濾器設(shè)置于采樣容器的底部出口處，在采樣容器內(nèi)設(shè)置有吸附液7，多孔空氣分布器的出氣口低于吸附液的液面；多孔空氣分布器的出氣口通過(guò)多個(gè)細(xì)孔方式將抽入的帶菌空氣分布到吸附液中，為了防止氣流太大，直接短路沖出液體，多個(gè)細(xì)孔將帶菌空氣分布成小氣泡，增加帶菌空氣與吸附液的接觸面積，提高吸附空氣中微生物的效率。

吸附液7由微生物裂解液及吸附粒子組成。

在洗脫液存儲(chǔ)容器5內(nèi)設(shè)置有洗脫液6，在本申請(qǐng)中，洗脫液為dna(rna)洗脫液，均為市售的dna(rna)洗脫液。

在吸附液中，微生物裂解液與吸附粒子的體積比為10-20：1。

吸附粒子為dna吸附粒子或rna吸附粒子。

吸附液在采樣容器中的高徑比為3：1-6：1。

在本申請(qǐng)中，微生物裂解液采用磷酸鹽緩沖液pbs，配置方法為，將nacl、kcl、na2hpo4和kh2po4,溶于蒸餾水中，用hcl調(diào)節(jié)溶液的ph值至7.4，最后加蒸餾水定容即可，并在121℃高壓下蒸氣滅菌20分鐘，保存存于室溫或4℃冰箱中。

例如，8gnacl、0.2gkcl、1.44gna2hpo4和0.24gkh2po4,溶于800ml蒸餾水中，用hcl調(diào)節(jié)溶液的ph值至7.4，最后加蒸餾水定容至1l即可。121℃高壓下蒸氣滅菌20分鐘，保存存于室溫或4℃冰箱中。

在本申請(qǐng)中，廣譜高效吸附液組成：1mlpbs溶液中添加粒徑分布為10-30毫克直徑為10-200nm的殼聚糖納米粒子。

在本申請(qǐng)中，如采用特異性吸附液組成，1mlpbs溶液中添加粒徑分布為10-30.毫克直徑為10-200nm的表面帶有流感病毒抗體修飾的納米粒子。

在本申請(qǐng)中，dna吸附粒子或rna吸附粒子均可以為市售的吸附樹(shù)脂，如上海生工或北京全式金等公司生產(chǎn)的dna(rna)吸附樹(shù)脂。

加樣控制裝置包括第二蠕動(dòng)泵8及單向閥9；第二蠕動(dòng)泵的出口與pcr擴(kuò)增裝置相對(duì)應(yīng)，第二蠕動(dòng)泵的入口與單向閥的出口通過(guò)管路連接；單向閥的入口通過(guò)管路與采樣容器的底部出口連接。在本申請(qǐng)的加樣板15的加樣區(qū)，采用第二蠕動(dòng)泵進(jìn)行加樣，采用計(jì)滴器進(jìn)行加樣量的計(jì)量。

pcr擴(kuò)增裝置包括加樣板15、pcr試劑盒及pcr溫度控制裝置16，加樣板與pcr試劑盒連通，pcr試劑盒與pcr溫度控制裝置連接。在pcr試劑盒中添加液體石蠟對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行密封。本申請(qǐng)的pcr試劑盒為市售的pcr試劑盒。

檢測(cè)裝置包括激發(fā)光發(fā)射器12、熒光接收器13及人機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)14；激發(fā)光發(fā)射器與熒光接收器相對(duì)設(shè)置于pcr擴(kuò)增裝置的檢測(cè)區(qū)，熒光發(fā)射器與熒光接收器均與人機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)電連接，人機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)與自動(dòng)控制裝置電連接。同時(shí)人機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)還可以設(shè)定相關(guān)檢測(cè)參數(shù)及設(shè)備維護(hù)管理。

具體的工作原理是：

根據(jù)檢測(cè)對(duì)象及pcr試劑盒要求，設(shè)置pcr擴(kuò)增程序，插入采樣一體化采樣盒；設(shè)置好采樣體積，然后開(kāi)啟裝置，自動(dòng)控制裝置會(huì)控制真空泵啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣至設(shè)定體積；通過(guò)靜置2分鐘后，自動(dòng)控制裝置控制真空泵再次啟動(dòng)，使廢液缸中為負(fù)壓，將采樣容器中的液體吸入到廢液缸，吸附了dna(rna)的顆粒截止在采樣容器中的過(guò)濾介質(zhì)上；自動(dòng)控制裝置控制第一蠕動(dòng)泵啟動(dòng)，為洗脫液存儲(chǔ)容器加壓，將dna(rna)洗脫液壓入到采樣容器中，將明附粒子上吸附的dna(rna)洗脫下，通過(guò)單向閥及第二蠕動(dòng)泵將洗脫下的dna(rna)的洗脫液加入到預(yù)先加有市售dna(rna)檢測(cè)樣品pcr試劑盒中，并根據(jù)pcr試劑盒的要求預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行pcr擴(kuò)增；擴(kuò)增后的樣品通過(guò)檢測(cè)區(qū)的檢測(cè)裝置檢測(cè)后，輸出結(jié)果給自動(dòng)控制裝置，獲得微生物的種類(lèi)和濃度，并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)有線或無(wú)線通訊傳遞給上位機(jī)或移動(dòng)終端。

在本申請(qǐng)中，所有的開(kāi)啟動(dòng)作均由自動(dòng)控制裝置控制各裝置自動(dòng)完成，運(yùn)動(dòng)部分采用步進(jìn)電機(jī)由自動(dòng)控制裝置控制完成。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無(wú)限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。