CN110934589A - 一种呼吸道病毒的检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种呼吸道病毒的检测装置，包括：呼吸面罩，用于收集呼出气体；气管，所述气管与呼吸面罩连通，气管通道内设置有吸水层、挡板和过滤层，吸水层设置在气管的一端部；挡板铰接在吸水层内侧的气管内，且挡板能够向气管内部一侧开启；过滤层设置在气管内壁上；和反应器，所述反应器内具有试剂反应区，试剂反应区内填充鲎鱼试剂，气管另一端伸入试剂反应区内。该装置结构简单，操作方便，可以实现患者呼吸道病情的快速判断。

Description

一种呼吸道病毒的检测装置及检测方法

技术领域

发明属于呼吸道病毒的检测领域，涉及呼出气体收集方法与检测方法，具体涉及呼吸道病毒的检测装置及检测方法。

背景技术

针对呼吸道病毒的检测，传统的方法包括病毒培养分离、血清学诊断、病毒抗原检测等，这些检测手段不仅携带不便，而且并不是即时检测，需要的等待时间较长。

近代医学表明，疾病可以改变人体的新陈代谢，这一改变导致某一器官里细胞产生了挥发性有机化合物(VOCs)成分不同。而这些挥发性有机化合物可以通过人体血液循环抵达肺部，在气体交换的过程中，这些挥发性有机化合物可以通过人体肺部排出体外，这就意味着我们可以通过呼出气体的检测来判断某些疾病。

与血液检测相比，呼吸检测不疼，输出结果更快，检测费用更低，而且便于重复检测，甚至在患者沉睡或做运动时都可以进行检测。某些呼吸检测甚至能做到血液检测都做不到的事。呼吸诊断作为一种具有很好发展前景的无创诊断方法，在世界各国受到越来越多的重视。

2017年，美国德克萨斯大学阿灵顿分校的Pelagia-Irene Gouma教授发表文章宣称她们发现了一种检测感冒病毒的新方法，即使用电化学传感器进行呼出气体检测，他们针对一种病毒性感冒标志物-异戊二烯进行检测，使用经过处理的WO₃与异戊二烯反应，通过传感器电阻、电流的变化来显示异戊二烯的浓度。这种方法虽然检测周期短，但是也做不到便携式的特点，而且其设备成本价格不菲。

发明内容

为解决现有技术中呼吸道病毒检测困难的问题，本发明是提供一种呼吸道病毒的检测装置及检测方法，该装置结构简单，操作方便，可以实现患者呼吸道病情的快速判断。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种呼吸道病毒的检测装置，包括：

呼吸面罩，用于收集呼出气体；

气管，所述气管与呼吸面罩连通，气管通道内设置有吸水层、挡板和过滤层，吸水层设置在气管的一端部；挡板铰接在吸水层内侧的气管内，且挡板能够向气管内部一侧开启；过滤层设置在气管内壁上；

和反应器，所述反应器内具有试剂反应区，试剂反应区内填充鲎鱼试剂，气管另一端伸入试剂反应区内。

所述的吸水层的材料为硅胶。

所述的挡板是与气管内壁形状相同，挡板一侧铰接在气管内壁，气管内壁靠近吸水层处具有挡块，挡板另一侧与挡块接触。

所述的鲎鱼试剂的灵敏度为0.125EU/ML。

所述的过滤层的材料是聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。

所述的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备方法包括：

1)将N-异丙基丙烯酰胺加入去离子水，离心搅拌混合均匀，再向混合液中加入偶氮引发剂和聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌得到预聚液；

2)将预聚液滴入聚四氟乙烯模板中；

3)将具有预聚液的聚四氟乙烯模板放置于紫外交联仪中，进行光照交联反应；

4)反应完成后取出得到凝胶，将凝胶放入去离子水中浸泡；

5)冷冻干燥得到聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。

所述的N-异丙基丙烯酰胺、偶氮引发剂和聚乙二醇二丙烯酸酯的加入量满足：

0.1～20mmol N-异丙基丙烯酰胺，20～1000μl偶氮引发剂，10～500μl聚乙二醇二丙烯酸酯。

所述的反应器为透明材料制成的容器。

一种呼吸道病毒的检测装置的检测方法，包括以下步骤：

将呼出气体通过除水和除菌处理；

经过处理的呼出气体通入鲎鱼试剂中，通过观察鲎鱼试剂是否发生凝结反应来判断呼出气体是否含有病毒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的呼吸道病毒的检测装置，由呼吸面罩、气管和反应器组成，在气管中设置吸水层进行吸水，设置挡板防止试剂倒吸，过滤层进行除菌处理，将处理后的呼出气体通入反应器进行反应，可以通过反应现象发生明显的凝结反应，判断呼出气体中是否含有病毒，从而诊断患者呼吸道病情。该装置结构简单，操作方便，可以实现患者呼吸道病情的快速判断。

本发明检测方法将呼出气体通过除水和除菌处理，并通入鲎鱼试剂中，通过观察鲎鱼试剂是否发生凝结反应来判断呼出气体是否含有病毒。利用鲎鱼试剂与病毒接触后会发生明显的凝结反应，由此可以判断呼出气体中是否含有病毒，从而诊断患者呼吸道病情。该方法简单便捷，判断快速，现象明显。

附图说明

图1是本发明的检测器示意图；

图2是本发明水凝胶的SEM图像；

图3是本发明水凝胶吸附酵母菌的SEM图像；

图4是本发明水凝胶吸附乳酸菌的SEM图像；

图中，10-呼吸面罩，20-气管，30-反应器，1-吸水层,2-挡板，3-过滤层，4-试剂反应区。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明还提供了一种呼吸道病毒的检测装置的检测方法，包括以下步骤：

将呼出气体通过除水和除菌处理；

经过处理的呼出气体通入鲎鱼试剂中，通过观察鲎鱼试剂是否发生凝结反应来判断呼出气体是否含有病毒。

本发明的鲎鱼试剂检测机理如下：

鲎鱼试剂实际为鲎鱼蓝色血液的提取液，其与病毒接触后会发生明显的凝结反应，由此可以判断呼出气体中是否含有病毒，从而诊断患者呼吸道病情。

检测方法具体步骤如下：

1)使用呼吸面罩进行呼出气体的收集，通过呼吸面罩通道中的吸水材料层(硅胶层)和过滤吸附材料层(PNIPAM水凝胶)分别吸附水分和细菌。

2)经过处理的呼出气体，进入鲎鱼试剂反应区，通过观察鲎鱼试剂是否发生凝结反应来判断呼出气体是否含有病毒。

如图1中所示，本发明给出了一种实现上述检测方法的呼吸道病毒的检测装置，包括：

呼吸面罩10，用于收集呼出气体；

气管20，所述气管20与呼吸面罩10连通，气管20通道内设置有吸水层1、挡板2和过滤层3，吸水层1设置在气管20的一端部；挡板2铰接在吸水层1内侧的气管20内，且挡板2能够向气管20内部一侧开启；过滤层3设置在气管20内壁上；

和反应器30，所述反应器30内具有试剂反应区4，试剂反应区4内填充鲎鱼试剂，气管20另一端伸入试剂反应区4内。

优选地，吸水层1的材料为硅胶，用于吸收呼出气体中的水分。

挡板2是与气管20内壁形状相同，挡板2一侧铰接在气管20内壁，气管20内壁靠近吸水层1处具有挡块，挡板2另一侧与挡块接触。挡板2的作用是防止患者呼吸时将试剂液体误吸入口腔，患者呼气时挡板受到气流作用被吹起，呼出气体进入通道，患者吸气时挡板紧紧贴住吸水材料层，避免试剂进入通道误入口腔。

反应器30为透明材料制成的容器，这样便于观察反应现象进行判断测试结果。

鲎鱼试剂的灵敏度为0.125EU/ML。

过滤层3的材料是聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。过滤层3的材料是PNIPAM(聚N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶，可以吸附细菌，排除对于检测的影响。

其中，聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备方法包括：

1)将N-异丙基丙烯酰胺加入去离子水，离心搅拌混合均匀，再向混合液中加入偶氮引发剂和聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌得到预聚液；

2)将预聚液滴入聚四氟乙烯模板中；

3)将具有预聚液的聚四氟乙烯模板放置于紫外交联仪中，进行光照交联反应；

4)反应完成后取出得到凝胶，将凝胶放入去离子水中浸泡；

5)冷冻干燥得到聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。

所述的N-异丙基丙烯酰胺、偶氮引发剂和聚乙二醇二丙烯酸酯的加入量比例满足：

0.1～20mmol N-异丙基丙烯酰胺，20～1000μl偶氮引发剂(浓度为5～100mg/ml)，10～500μl聚乙二醇二丙烯酸酯。

反应区4装有鲎鱼试剂，呼出气体进入与其反应，从而检测。并且通过鲎鱼试剂的可视化反应来判断呼出气体是否含病毒。

其原理为：鲎鱼试剂实际为鲎鱼蓝色血液的提取液，其与病毒接触后会发生明显的凝结反应，由此可以判断呼出气体中是否含有病毒，从而诊断患者呼吸道病情。

具体的，基于所述呼吸道病毒的检测装置的检测方法，包括以下步骤：

使用呼吸面罩10进行呼出气体的收集，通过呼吸面罩10通道中的吸水层1和过滤层3分别吸附水分和细菌；

经过处理的呼出气体，进入试剂反应区4的鲎鱼试剂中，通过观察鲎鱼试剂是否发生凝结反应来判断呼出气体是否含有病毒。

以下给出聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备方法的几组实施例：

实施例1

本发明的水凝胶制备方法如下：

其中，PNIPAM(聚N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的制作方法，其步骤如下：

1.将5mmol(0.6g)NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺)加入离心管中，再加入1800ml去离子水，混合均匀，再向混合液中加入200μl偶氮引发剂VA-086和200μl PEGDA(聚乙二醇二丙烯酸酯)。

2.将预聚液滴入聚四氟乙烯模板中；

3.放置于365nm的紫外交联仪中，光照10min；

4.取出后将凝胶放入去离子水中浸泡；

5.冷冻干燥。

实施例1制备的水凝胶测试结果如图2至图4所示，从图2可以看到，PNIPAM水凝胶形成了大约3um的孔。图3和图4可以看到，那些“颗粒”状分别是吸附的酵母菌以及乳酸菌。

实施例2

本发明的水凝胶制备方法如下：

本实施例的方法与实施例1相同，区别在原料的加入量不同：0.1mmol N-异丙基丙烯酰胺，20μl偶氮引发剂(浓度为100mg/ml)，10μl聚乙二醇二丙烯酸酯。

实施例3

本发明的水凝胶制备方法如下：

本实施例的方法与实施例1相同，区别在原料的加入量不同：20mmol N-异丙基丙烯酰胺，1000μl偶氮引发剂(浓度为5mg/ml)，500μl聚乙二醇二丙烯酸酯。

实施例4

本发明的水凝胶制备方法如下：

本实施例的方法与实施例1相同，区别在原料的加入量不同：10mmol N-异丙基丙烯酰胺，500μl偶氮引发剂(浓度为50mg/ml)，100μl聚乙二醇二丙烯酸酯。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，包括：

呼吸面罩(10)，用于收集呼出气体；

气管(20)，所述气管(20)与呼吸面罩(10)连通，气管(20)通道内设置有吸水层(1)、挡板(2)和过滤层(3)，吸水层(1)设置在气管(20)的一端部；挡板(2)铰接在吸水层(1)内侧的气管(20)内，且挡板(2)能够向气管(20)内部一侧开启；过滤层(3)设置在气管(20)内壁上；

和反应器(30)，所述反应器(30)内具有试剂反应区(4)，试剂反应区(4)内填充鲎鱼试剂，气管(20)另一端伸入试剂反应区(4)内。

2.根据权利要求1所述的呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，所述的吸水层(1)的材料为硅胶。

3.根据权利要求1所述的呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，所述的挡板(2)是与气管(20)内壁形状相同，挡板(2)一侧铰接在气管(20)内壁，气管(20)内壁靠近吸水层(1)处具有挡块，挡板(2)另一侧与挡块接触。

4.根据权利要求1所述的呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，所述的鲎鱼试剂的灵敏度为0.125EU/ML。

5.根据权利要求1所述的呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，所述的过滤层(3)的材料是聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。

6.根据权利要求5所述的呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，所述的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备方法包括：

1)将N-异丙基丙烯酰胺加入去离子水，离心搅拌混合均匀，再向混合液中加入偶氮引发剂和聚乙二醇二丙烯酸酯，搅拌得到预聚液；

2)将预聚液滴入聚四氟乙烯模板中；

3)将具有预聚液的聚四氟乙烯模板放置于紫外交联仪中，进行光照交联反应；

4)反应完成后取出得到凝胶，将凝胶放入去离子水中浸泡；

5)冷冻干燥得到聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。

7.根据权利要求6所述的呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，所述的N-异丙基丙烯酰胺、偶氮引发剂和聚乙二醇二丙烯酸酯的加入量满足：

0.1～20mmolN-异丙基丙烯酰胺，20～1000μl偶氮引发剂，10～500μl聚乙二醇二丙烯酸酯。

8.根据权利要求6所述的呼吸道病毒的检测装置，其特征在于，所述的反应器(30)为透明材料制成的容器。

9.一种呼吸道病毒的检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将呼出气体通过除水和除菌处理；

经过处理的呼出气体通入鲎鱼试剂中，通过观察鲎鱼试剂是否发生凝结反应来判断呼出气体是否含有病毒。

Images