CN111534419A - 呼吸道微生物快速检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种呼吸道微生物快速检测系统及方法，该呼吸道微生物快速检测系统包括用于收集呼出气体的气体采样袋、微生物采样器、微生物富集浓缩装置、免疫芯片以及光感检测仪。该呼吸道微生物快速检测系统通过呼吸法收集待测气体样品，再经富集、浓缩，配合免疫芯片和光感检测，可快速、特异、高灵敏度检测经呼吸道途径传播的病原微生物，可以大型活动的参会人以及对陆运、海运和空运等交通工具的乘坐人员等进行高致病性、传染性经呼吸道途径传播病原微生物(如SARS‑CoV‑2病毒等)的尽早检测，从而可为疫情防控提供精准判断和有力支持。

Description

呼吸道微生物快速检测系统及方法
技术领域
本发明涉及病原微生物检测领域，尤其涉及一种呼吸道微生物快速检测系统及方法。
背景技术
经呼吸道途径传播的高致病性病原微生物，如SARS-CoV-2病毒等，往往容易导致疫情的快速及大范围传播，对人类的生产生活以及生命健康造成了非常严重的影响。
对于传染病来说，确诊患者或者说“有症状感染者”(A类人群)及其密切接触者(C类人群)，都可以通过严格的隔离措施来有效防控该传染病的传播，但对于“无症状感染者”(B类人群)的防控，却存在着非常大的困难。2020年3月16日Science杂志上最新的研究表明，导致SARS-CoV-2 病毒大范围扩散的主要原因，是由“无症状感染者”传播SARS-CoV-2病毒导致的；2020年3月20日Nature杂志上最新的研究表明，大约有30％-60％的SARS-CoV-2病毒感染者为“无症状感染者”和“轻微症状感染者”，但这部分感染者的传染性却并不低。已有研究报道在空气中可检测出 SARS-CoV-2病毒，提示“无症状感染者”会通过呼出的气体，将SARS-CoV-2 病毒传染给下一位感染者。
目前，常规检测SARS-CoV-2病毒感染的措施主要包括体温监测、病毒核酸-荧光定量PCR检测、血清抗原抗体胶体金法或ELISA法检测等，这些措施均无法实现快速检出携带SARS-CoV-2病毒的潜伏感染者。
另外，值得说明的是，由于城镇化和全球化的发展，使得人类越来越聚集，交往越来越密切，SARS-CoV-2病毒通过航空等途径跨境传播，为疫情的全球防控带来了的极大挑战。同时，该疫情也对全球的航空业带来了巨大的冲击。由于部分乘客会通过服用退烧药故意隐瞒自身病情以及该病毒本身存也在者潜伏期，这些因素都给SARS-CoV-2病毒的跨境防控，带来了巨大的阻力。因此，如何快速检出携带SARS-CoV-2病毒的跨境移动传染源，对传染源进行隔离，将是防控SARS-CoV-2病毒通过机场等出入境场所，进行跨区跨境传播最为有关键的措施。
发明内容
基于此，有必要提供一种呼吸道病原微生物的快速检测系统及方法，利用测被测人员呼出气体快速检测是否携带SARS-CoV-2病毒，寻找出“无症状感染者”，从而便于快速隔离携带SARS-CoV-2病毒的人员，促进有效防控疫情。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种呼吸道微生物快速检测系统，包括：
气体采样袋，用于采集呼出气体作为待测样品；
微生物采样器，所述微生物采样器与所述气体采样袋连接，用于将待测样品中的微生物富集到捕集液中；
微生物富集浓缩装置，所述微生物富集装置用于浓缩捕集液中富集的微生物；
免疫芯片，用于与所述微生物进行抗原抗体反应；以及
光感检测仪，所述光感检测仪用于检测抗原抗体反应产物。
在其中一个实施例中，所述微生物采样器为biosampler微生物采样器。
在其中一个实施例中，所述微生物富集浓缩装置为CP Select微生物快速富集系统。
在其中一个实施例中，所述光感检测仪为INB-D200光感测检测仪。
在其中一个实施例中，所述免疫芯片为金标抗SARS-CoV-2病毒特异性抗体芯片。
本发明还提供一种呼吸道微生物快速检测方法，包括如下步骤：
收集呼出气体，作为待测样品；
将待测样品中的微生物富集到捕集液中，得微生物富集液；
利用稀释液稀释所述微生物富集液，再浓缩，得微生物浓缩液；
将所述微生物浓缩液加入到免疫抗体芯片上，进行抗原抗体反应；
利用光感检测仪检测抗原抗体反应产物。
在其中一个实施例中，所述待测样品含0.3-1.0L呼出气体。
在其中一个实施例中，所述稀释液为生理盐水。
在其中一个实施例中，所述浓缩液的体积为100-200μL。
在其中一个实施例中，所述免疫抗体芯片为金标抗SARS-CoV-2病毒的特异性抗体芯片。
本发明呼吸道微生物快速检测系统及方法通过呼出气体收集袋收集被测人员呼出气体，然后将气体收集袋接入到微生物采样器，将气体中的病毒等微生物富集到捕集液中，用生理盐水将捕集液稀释，降低捕集液的粘度，再将稀释后的捕集液用微生物快速富集系统进行浓缩(将不可被INB-D200 光感测检测仪直接检测的气体样本，巧妙地转化为可被检测的液体样本)，再加入到用金标抗SARS-CoV-2病毒特异性抗体等免疫抗体芯片上，通过微流控技术，用光感测检测仪进行分析，可以实现快速、特异、高灵敏度地检测被测人员呼出气体中SARS-CoV-2病毒等经呼吸道途径传播的病原微生物，具有如下优势：
(1)用时短，可操作性强，且灵敏性非常高，只要被采集的气体中富集达100个病毒就可以被有效检出，尤其可以适用大型活动的参会人以及对陆运、海运和空运等交通工具的乘坐人员等进行高致病性、传染性经呼吸道途径传播病原微生物(如SARS-CoV-2病毒等)的尽早检测，从而可为疫情防控提供精准判断和有力支持。
(2)使用呼出气体收集袋直接对被测人员呼出的气体进行现场采集和现场分析，避免了血液采样法难以采到感染早期患者血液中病原微生物的这一致命缺点，也可避免咽拭子采样时样本被外源病原微生物污染以及在运输环节的损耗等不利因素的干扰。
(3)与核酸-荧光定量PCR法、体温测量法、胶体金法以及ELISA法等常规的检测方法相比，使用呼吸法对被测人员进行SARS-CoV-2病毒等经呼吸道途径传播的病原微生物进行检测能更早发现携带病毒的潜伏传染源；同时也可避免被测人员通过服用退烧药等相关药物来逃避检测，从而极大地提高了检出的准确性和可操作性。
(4)使用呼吸法对被测人员进行SARS-CoV-2病毒等经呼吸道途径传播的病原微生物进行检测，根据检查结果有无以及强弱程度，可以直接判断被测人员是否具有传染性及传染性强弱。
本发明首次阐述了一种通过呼吸法快速、特异、高灵敏度地检测经呼吸道途径传播的病原微生物的检测系统及方法。通过该检测系统及方法，可以实时监测人员聚集地以及人流量巨大场所是否存在潜在的传染源，特别是对已经呈现出暴发态势的SARS-CoV-2病毒，通过对机场等出入境口岸的人员进行快速、特异、高灵敏度的SARS-CoV-2病毒筛查，可以更有效地将携带 SARS-CoV-2病毒的潜在传染源进行第一时间隔离，从而可以大大减轻全球疫情蔓延的防控压力。
附图说明
图1为实施例1的呼吸道SARS-CoV-2病毒的快速检测系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。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。
实施例1
请结合图1，本实施例提供一种呼吸道微生物快速检测系统，包括气体采样袋、微生物采样器、微生物富集浓缩装置、免疫芯片以及光感检测仪。
在本实施例中，气体采样袋用于收集呼出气体，作为待测样品。微生物采样器与气体采样袋连接，用于将待测样品中的微生物富集到捕集液中。微生物富集装置用于浓缩捕集液中富集的微生物。免疫芯片用于与微生物进行抗原抗体反应。光感检测仪用于检测抗原抗体反应产物。
优选地，微生物采样器为biosampler微生物采样器，配合专用捕集液。
优选地，微生物富集浓缩装置为CP Select微生物快速富集系统。
优选地，光感检测仪为INB-D200光感测检测仪。
优选地，免疫芯片为金标抗SARS-CoV-2病毒特异性抗体芯片，可用于快速检测是否携带SARS-CoV-2病毒。
本实施例采用包括气体采样袋、微生物采样器、微生物富集浓缩装置、免疫芯片以及光感检测仪的呼吸道微生物快速检测系统可以快速实现采集呼吸道呼出的气体待测样品、将气体待测样品转为液体样品、富集浓缩以及利用抗体芯片和光感检测仪快速检测呼出气体是否携带SARS-CoV-2病毒等病原微生物。
实施例2
本实施例提供一种呼吸道微生物的快速检测方法，以检测SARS-CoV-2 病毒为例，利用实施例1的呼吸道微生物快速检测系统，包括如下步骤：
S1，借助空气采样器或直接利用气体收集袋(上海会彬仪器有限公司，中国)收集0.5L呼出气体，优选收集0.3-1.0L呼出气体，作为待测样品。
S2，利用biosampler微生物采样器(biosampler，SKC公司，美国)将待测气体样品中的微生物富集到20mL专用捕集液中，得微生物富集液。
S3，利用生理盐水等稀释液10倍稀释微生物富集液，再用CP Select微生物快速富集系统(Innovaprep公司，美国)浓缩至150μL左右，优选浓缩至100-200μL，得微生物浓缩液。
S4，将微生物浓缩液加入到金标抗SARS-CoV-2病毒特异性抗体芯片免疫抗体芯片上，进行抗原抗体反应。优选市售灵敏度高的金标抗SARS-CoV-2 病毒特异性抗体。
S5，利用光感检测仪(INB-D200，INSTANT NanoBiosensors公司，台湾)检测抗原抗体反应产物，20分钟左右可判断被测人员呼出气体中是否存在SARS-CoV-2病毒及其病毒数量多少。
实际上，本发明呼吸道微生物快速检测系统及方法可通过呼出气体收集袋或空气采样器收集被测人员呼出的0.5升左右气体，然后将气体收集袋接入到微生物采样器，将气体中的病毒等微生物富集到捕集液中，用稀释剂生理盐水将捕集液稀释，降低捕集液的粘度，再将稀释后的捕集液用微生物快速富集系统浓缩至150μL左右，从而将不可被INB-D200光感测检测仪直接检测的气体样本巧妙地转化为可被检测的液体样本，浓缩的液体样本再加入到金标抗SARS-CoV-2病毒特异性抗体等免疫抗体芯片上，通过微流控技术，用光感测检测仪进行分析，可以实现快速、特异、高灵敏度地检测被测人员呼出气体中SARS-CoV-2病毒等经呼吸道途径传播的病原微生物，该方法用时短，可操作性强，且灵敏性非常高，只要被采集的气体中富集达100个病毒就可以被有效检出，尤其可以适用大型活动的参会人以及对陆运、海运和空运等交通工具的乘坐人员等进行高致病性、传染性经呼吸道途径传播病原微生物(如SARS-CoV-2病毒等)的尽早检测，从而可为疫情防控提供精准判断和有力支持。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种呼吸道微生物快速检测系统，其特征在于，包括：
气体采样袋，用于收集呼出气体作为待测样品；
微生物采样器，所述微生物采样器与所述气体采样袋连接，用于将待测样品中的微生物富集到捕集液中；
微生物富集浓缩装置，所述微生物富集装置用于浓缩捕集液中富集的微生物；
免疫芯片，用于与所述微生物进行抗原抗体反应；以及
光感检测仪，所述光感检测仪用于检测抗原抗体反应产物。
2.根据权利要求1所述的呼吸道微生物快速检测系统，其特征在于，所述微生物采样器为biosampler微生物采样器。
3.根据权利要求1所述的呼吸道微生物快速检测系统，其特征在于，所述微生物富集浓缩装置为CPSelect微生物快速富集系统。
4.根据权利要求1所述的呼吸道微生物快速检测系统，其特征在于，所述光感检测仪为INB-D200光感测检测仪。
5.根据权利要求1至4任一项所述的呼吸道微生物快速检测系统，其特征在于，所述免疫芯片为金标抗SARS-CoV-2病毒特异性抗体芯片。
6.一种呼吸道微生物快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
收集呼出气体，作为待测样品；
将待测样品中的微生物富集到捕集液中，得微生物富集液；
利用稀释液稀释所述微生物富集液，再浓缩，得微生物浓缩液；
将所述微生物浓缩液加入到免疫抗体芯片上，进行抗原抗体反应；
利用光感检测仪检测抗原抗体反应产物。
7.根据权利要求6所述的呼吸道微生物快速检测方法，其特征在于，所述待测样品含0.3-1.0L呼出气体。
8.根据权利要求6所述的呼吸道微生物快速检测方法，其特征在于，所述稀释液为生理盐水。
9.根据权利要求6所述的呼吸道微生物快速检测方法，其特征在于，所述浓缩液的体积为100-200μL。
10.根据权利要求6至9任一项所述的呼吸道微生物快速检测方法，其特征在于，所述免疫抗体芯片为金标抗SARS-CoV-2病毒的特异性抗体芯片。
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