CN111650173B - 一种空气病毒监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气病毒监测装置，包括：空气颗粒采集器；病毒灭活器；检测反应器，包括磁力架、反应容器、放置在反应容器内的核酸吸附物以及荧光信号识别器；所述磁力架设有磁力控制开关；所述荧光信号识别器设置在所述反应容器内并位于上侧；加液器，用于向反应容器分别加入裂解液、漂洗液、洗脱液和逆转录扩增缓冲液；废液收集器，与所述第一排液口相连通。本发明的空气病毒监测装置能够自动对空气进行病毒监测，以便采取措施防止污染物扩散。

Description

一种空气病毒监测装置

技术领域

本发明属于病毒监测技术领域，具体涉及一种空气病毒监测装置。

背景技术

集中空调被广泛地应用于宾馆、商场、医院、大型超市和写字楼等公共场所调节室内空气的温度、湿度、风速等微小气候。但由于集中空调系统没有清洁消毒或者清洁消毒不彻底，往往造成通风系统内部污染，在集中空调开启时，污染物从一处被带入另一处，从而使集中空调系统成为污染物传播和扩散的媒介。因此，空调通风系统在给室内人员带来热舒适的同时，如何避免其扩散污染导致交叉感染是现阶段面临的挑战。

现阶段缺乏一种空调通风系统病毒监测装置，空调通风系统无法对通过其风管的致病微生物进行监测，以便管理人员主动采取措施防止污染物扩散。

因此，需要一种新的技术以对空调通风系统内的病毒进行监测。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种空气病毒监测装置，能够自动对空气进行病毒监测，以便采取措施防止污染物扩散。

本发明采用了以下技术方案：

一种空气病毒监测装置，包括：

空气颗粒采集器，包括内置颗粒吸附物的采样头，所述采样头设有通气口和吸附物排出口，所述采样头固定在风管内，还包括用于将所述颗粒吸附物传送至病毒灭活器的传送装置；

病毒灭活器，设有与所述吸附物排出口相连通的灭活腔和用以加热并控制所述灭活腔温度的温度控制装置，所述灭活腔设有灭活液排出口，所述灭活液排出口设有第一控制阀；

检测反应器，包括具有摇晃功能的磁力架、固定在所述磁力架上的反应容器、放置在所述反应容器内的有磁性的且已附着核酸探针的核酸吸附物以及荧光信号识别器；所述反应容器设有与所述灭活液排出口连通的第一进液口和设有第二控制阀的第一排液口；所述磁力架设有用于控制所述磁力架磁力有无的磁力控制开关；所述荧光信号识别器设置在所述反应容器内并位于上侧；

加液器，用于向所述反应容器分别加入裂解液、漂洗液、洗脱液和逆转录扩增缓冲液；

废液收集器，与所述第一排液口相连通。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述空气颗粒采集器还包括放置有若干备用颗粒吸附物的吸附物存放位，所述传送装置的一端伸入所述吸附物存放位并与所述颗粒吸附物连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述颗粒吸附物为琼脂膜。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述加液器包括分别与所述反应容器连通的裂解液容器、漂洗液容器、洗脱液容器、逆转录扩增缓冲液容器，所述裂解液容器、所述漂洗液容器、所述洗脱液容器、所述逆转录扩增缓冲液容器分别通过第三控制阀控制与所述反应容器之间的连通；还包括分别与所述裂解液容器、所述漂洗液容器、所述洗脱液容器、所述逆转录扩增缓冲液容器连接的用于提供加液动力的加液动力装置。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述加液器还包括与所述反应容器连通的装有备用的所述核酸吸附物的核酸吸附物容器，所述核酸吸附物容器通过第三控制阀控制与所述反应容器之间的连通。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第三控制阀和所述加液动力装置整合在一起为电动充液阀。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述废液收集器包括与所述第一排液口相连通的废液腔；还包括用于提供排液动力的排液动力装置。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述废液收集器包括分别与所述第一排液口相连通的裂解液收集腔、漂洗液收集腔、洗脱液收集腔、逆转录扩增缓冲液收集腔和核酸吸附物收集腔，所述裂解液收集腔、所述漂洗液收集腔、所述洗脱液收集腔、所述逆转录扩增缓冲液收集腔、核酸吸附物收集腔分别通过第四控制阀控制与所述反应容器之间的连通。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第四控制阀和所述排液动力装置整合在一起为电动吸液阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的空气病毒监测装置中，可通过空气颗粒采集器采集风管中的颗粒(包括病毒)，风管中的空气通过通气口被吸附在颗粒吸附物上，再通过传送装置将吸附了空气颗粒的颗粒吸附物传送至病毒灭活器的灭活腔中，通过温度控制装置进行加热对病毒灭活；灭活后的产物排到检测反应器的反应容器中，加液器往反应容器中加入裂解液，裂解释放病毒RNA，反应溶液与反应容器内的有磁性的核酸吸附物混合，核酸物质被核酸吸附物粘附；然后，磁力架的磁力控制开关打开，磁力架具有磁性并通过磁性将有磁性的核酸吸附物吸附固定在反应容器的侧壁上，然后排出裂解液，加液器输入漂洗液重复洗涤两次，再加入洗脱液，从核酸吸附物上获取核酸；收获的洗脱液再加入逆转录扩增缓冲液进行RNA的逆转录和扩增，产生的核酸与已附着核酸探针的核酸吸附物杂交，杂交信号反映为荧光，再通过荧光信号识别器识别荧光信息，获得空气内的病毒检测结果，管理人员或空调系统再根据病毒检测结果选择对策，防止污染物扩散。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是本发明的空气病毒监测装置的整体结构示意图；

图2是本发明的空气病毒监测装置的工作流程示意图。

附图标记：

100-空气颗粒采集器；110-采样头；111-通气口；112-吸附物排出口；120-传送装置；130-吸附物存放位；140-琼脂膜；

200-病毒灭活器；210-灭活腔；211-灭活液排出口；212-第一控制阀；220-温度控制装置；

300-检测反应器；310-磁力架；320-反应容器；321-第一进液口；322-第二控制阀；323-第一排液口；330-核酸吸附物；340-荧光信号识别器；

400-加液器；410-裂解液容器；420-漂洗液容器；430-洗脱液容器；440-逆转录扩增缓冲液容器；450-核酸吸附物容器；460-电动充液阀；

500-废液收集器；510-裂解液收集腔；520-漂洗液收集腔；530-洗脱液收集腔；540-逆转录扩增缓冲液收集腔；550-核酸吸附物收集腔；560-电动吸液阀；

600-风管。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1和图2，一种空气病毒监测装置，包括空气颗粒采集器100、病毒灭活器200、检测反应器300、加液器400和废液收集器500。

其中，空气颗粒采集器100是用来收集空气中的病毒颗粒的。空气颗粒采集器100包括内置颗粒吸附物的采样头110，所述采样头110设有通气口111和吸附物排出口112，所述采样头110通过吊杆、螺栓固定在风管600内。

空气颗粒采集器100还包括用于将所述颗粒吸附物传送至病毒灭活器200的传送装置120。其中，所述颗粒吸附物为琼脂膜140，采样头110内有安装琼脂膜140的容置腔，容置腔与通气口111、吸附物排出口112连通。

基于该结构，风管600中的空气流动时依次经过通气口111、颗粒吸附物、通气孔，这一过程中，空气内的颗粒被吸附在颗粒吸附物(琼脂膜140)上。一定时间后(一个采样周期)，通过传送装置120将颗粒吸附物传送道病毒灭活器200中进行下一步操作。

传送装置120有多种结构可以设置，只要能够完成对颗粒吸附物的传送即可。为了便于理解，在此提供其中的一种结构。传送装置120包括电机、由电机驱动而上下升降的可开合的夹持爪，采样头110在上，病毒灭活器200在下，夹持爪可以夹住颗粒吸附物往病毒灭活器200中输送。

此外，为了方便连续自动对空气的病毒进行采样测试，所述空气颗粒采集器100还包括放置有若干备用颗粒吸附物的吸附物存放位130，所述传送装置120的一端伸入所述吸附物存放位130并与所述颗粒吸附物连接。即在颗粒吸附物被传送道病毒灭活器200内后，可以通过传送装置120将吸附物存放位130中的备用颗粒吸附物传送到采样头110中，继续进行空气颗粒的吸附。无需人为手动补充安装颗粒吸附物，更加方便。

其中，病毒灭活器200设有与所述吸附物排出口112相连通的灭活腔210和用以加热并控制所述灭活腔210温度的温度控制装置220。当颗粒吸附物为琼脂膜140时，灭活腔210内可存有一些水，以溶解琼脂膜140使琼脂膜140内吸附的病毒转移到水中(或者不放水，靠温度升高后融化)，以便于后续的操作。具体的，病毒灭活器200具有一玻璃容器，玻璃容器内即为灭活腔210，以能够承受灭活时的温度。灭活腔210的上端设有开口与吸附物排出口112连通，空气颗粒采集器100位于病毒灭活器200的上方，开口上设有控制开关，可以打开或关闭该开口，该控制开关只有在传送颗粒吸附物进入灭活腔210时才开启，其它时间都处于关闭状态。所述灭活腔210设有灭活液排出口211，所述灭活液排出口211设有第一控制阀212，灭活后的产物灭活液由该灭活液排出口211排出到检测反应器300的反应容器320中，通过第一控制阀212来控制与反应容器320的连通。

具体地，温度控制装置220包括加热器、温度传感器和温度控制器，温度控制器与加热器、温度传感器电连接，以控制加热器进行加热至合适温度和停止加热。灭活腔210的外壁包裹有保温层，以避免热量散失，有利于降低能耗。温度控制装置220将温度加热到灭活温度后保持一段时间，进行灭活，例如新冠病毒加热到58℃并保持灭活30分钟。

其中，检测反应器300包括具有摇晃功能的磁力架310、固定在所述磁力架310上的反应容器320、放置在所述反应容器320内的有磁性的且已附着核酸探针的核酸吸附物330以及荧光信号识别器340。

所述反应容器320是用于接收灭活腔210排出的灭活液，并进行裂解、洗涤、洗脱、逆转录扩增并与核酸探针杂交的场所。所述反应容器320设有与所述灭活液排出口211连通的第一进液口321和设有第二控制阀322的第一排液口323，通过第一进液口321接入灭活后的灭活液。

磁力架310可以带动反应容器320一起进行摇晃，以保证反应容器320内的液体充分混合，保证反应完全。所述磁力架310设有用于控制所述磁力架310磁力有无的磁力控制开关，核酸吸附物330可以吸附裂解后的病毒核酸，启动磁力控制开关，磁力架310获得磁力可以将该有磁性的核酸吸附物330吸附固定在反应容器320的内壁上，以避免排出裂解液、漂洗液时将核酸吸附物330一同排出。其中，有磁性的核酸吸附物330可以是磁性硅胶颗粒并且与附着有核酸探针，既可以吸附核酸，又可以被磁力架310吸附，同时其上的核酸探针能够与核酸进行杂交，杂交信号反映为荧光。需要说明的是，磁力架310是化学领域中常规的用具，在此不对其具体结构做赘述。

所述荧光信号识别器340设置在所述反应容器320内并位于上侧，用于识别荧光，并输出信号。荧光识别器具体与外部的控制器(例如空调系统的控制器)电连接，将识别后的病毒核酸信息传递给控制器，可根据核酸信息确认是否有对应的病毒，管理人员或控制系统再根据结构来控制空调的通风设备进行应对。其中，荧光信号识别器340具体是光纤传感器。

加液器400，用于向所述反应容器320分别加入裂解液、漂洗液、洗脱液和逆转录扩增缓冲液。

在灭活液加入到反应容器320内后，加液器400先向反应容器320内加入裂解液，以使病毒裂解出核酸，释放出病毒RNA。通过摇晃，释放出的核酸与前述的磁性硅胶颗粒充分混合并被吸附，然后磁力控制开关开启，磁力架310获得磁力，将磁性硅胶颗粒吸附盖上在反应容器320的侧壁上。开启第一排液口323的第二控制阀322，将裂解液排出到废液收集器500，然后关闭第二控制阀322。再往反应容器320加入漂洗液进行清洗，洗涤后将漂洗液排出到废液收集器500，重复洗涤两次，保证洗涤干净。再往反应容器320加入洗脱液，磁力控制开关关闭，磁性硅胶颗粒与洗脱液混合，使得原先吸附在磁性硅胶颗粒上的核酸脱离磁性硅胶颗粒，进入洗脱液中。再加入RNA逆转录扩增缓冲液使RNA进行逆转录和扩增。优选地，为了保证RNA的逆转录和扩增的顺利进行，所述反应容器320设有恒温装置(图中未示出)，恒温装置设有加热器、温度传感器和温度控制器，加热器、温度传感器均与温度控制器电连接，通过恒温装置使得逆转录和扩增时保持在合适的温度，保证RNA的逆转录和扩增的顺利进行。扩增后的溶液与磁性硅胶颗粒上附着的核酸探针杂交，反应产生荧光。

具体地，所述加液器400包括分别与所述反应容器320连通的裂解液容器410、漂洗液容器420、洗脱液容器430、逆转录扩增缓冲液容器440，所述裂解液容器410、所述漂洗液容器420、所述洗脱液容器430、所述逆转录扩增缓冲液容器440分别通过第三控制阀控制与所述反应容器320之间的连通，即每一条输液管上都安装了第三控制阀。

所述加液器400还包括分别与所述裂解液容器410、所述漂洗液容器420、所述洗脱液容器430、所述逆转录扩增缓冲液容器440连接的用于提供加液动力的加液动力装置。加液动力装置可以是输液泵。

此外，所述加液器400还包括与所述反应容器320连通的装有备用的所述核酸吸附物330的核酸吸附物330容器，所述核酸吸附物330容器通过第三控制阀控制与所述反应容器320之间的连通，可以在完成一次核酸检测后再重新补充核酸吸附物330，进行下一次的核酸检测。

优选地，所述第三控制阀和所述加液动力装置整合在一起为电动充液阀460，可以在开启阀门的同时进行输液。

其中，废液收集器500与所述第一排液口323相连通。所述废液收集器500包括与所述第一排液口323相连通的废液腔；还包括用于提供排液动力的排液动力装置。废液收集器500用于收集反应容器320排出的废液。

具体地，所述废液收集器500包括分别与所述第一排液口323相连通的裂解液收集腔510、漂洗液收集腔520、洗脱液收集腔530、逆转录扩增缓冲液收集腔540和核酸吸附物330收集腔，所述裂解液收集腔510、所述漂洗液收集腔520、所述洗脱液收集腔530、所述逆转录扩增缓冲液收集腔540、核酸吸附物330收集腔分别通过第四控制阀控制与所述反应容器320之间的连通，采用不同的收集腔来收集不同的废液，以便于后续的废液处理。每一个废液收集腔的都连接了一个排液动力装置。

所述第四控制阀和所述排液动力装置整合在一起为电动吸液阀560。

其中，加液器400和废液器都设置有外壳，两个外壳分别通过卡扣与风管600固定连接。

本发明所述的空气病毒监测装置的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种空气病毒监测装置，其特征在于，包括：

空气颗粒采集器，包括内置颗粒吸附物的采样头，所述采样头设有通气口和吸附物排出口，所述采样头固定在风管内，还包括用于将所述颗粒吸附物传送至病毒灭活器的传送装置；

病毒灭活器，设有与所述吸附物排出口相连通的灭活腔和用以加热并控制所述灭活腔温度的温度控制装置，所述灭活腔设有灭活液排出口，所述灭活液排出口设有第一控制阀，所述灭活腔的外壁包裹有保温层；

检测反应器，包括具有摇晃功能的磁力架、固定在所述磁力架上的反应容器、放置在所述反应容器内的有磁性的且已附着核酸探针的核酸吸附物以及荧光信号识别器；所述反应容器设有与所述灭活液排出口连通的第一进液口和设有第二控制阀的第一排液口；所述磁力架设有用于控制所述磁力架磁力有无的磁力控制开关；所述荧光信号识别器设置在所述反应容器内并位于上侧；

加液器，用于向所述反应容器分别加入裂解液、漂洗液、洗脱液和逆转录扩增缓冲液；

废液收集器，与所述第一排液口相连通。

2.根据权利要求1所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述空气颗粒采集器还包括放置有若干备用颗粒吸附物的吸附物存放位，所述传送装置的一端伸入所述吸附物存放位并与所述颗粒吸附物连接。

3.根据权利要求1所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述颗粒吸附物为琼脂膜。

4.根据权利要求1所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述加液器包括分别与所述反应容器连通的裂解液容器、漂洗液容器、洗脱液容器、逆转录扩增缓冲液容器，所述裂解液容器、所述漂洗液容器、所述洗脱液容器、所述逆转录扩增缓冲液容器分别通过第三控制阀控制与所述反应容器之间的连通；还包括分别与所述裂解液容器、所述漂洗液容器、所述洗脱液容器、所述逆转录扩增缓冲液容器连接的用于提供加液动力的加液动力装置。

5.根据权利要求4所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述加液器还包括与所述反应容器连通的装有备用的所述核酸吸附物的核酸吸附物容器，所述核酸吸附物容器通过第三控制阀控制与所述反应容器之间的连通。

6.根据权利要求4或5所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述第三控制阀和所述加液动力装置整合在一起为电动充液阀。

7.根据权利要求1所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述废液收集器包括与所述第一排液口相连通的废液腔；还包括用于提供排液动力的排液动力装置。

8.根据权利要求7所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述废液收集器包括分别与所述第一排液口相连通的裂解液收集腔、漂洗液收集腔、洗脱液收集腔、逆转录扩增缓冲液收集腔和核酸吸附物收集腔，所述裂解液收集腔、所述漂洗液收集腔、所述洗脱液收集腔、所述逆转录扩增缓冲液收集腔、核酸吸附物收集腔分别通过第四控制阀控制与所述反应容器之间的连通。

9.根据权利要求8所述的空气病毒监测装置，其特征在于：所述第四控制阀和所述排液动力装置整合在一起为电动吸液阀。

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