CN114058498B - 一种全自动空气微生物检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动空气微生物检测系统及检测方法，包括空气采样部件、核酸提取部件和检测部件。空气采样部件用于将待检测空气抽入核酸提取部件；核酸提取部件对待检测空气的微生物核酸进行提取；检测部件用于令混合有微生物核酸和反应液的混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。本发明的全自动空气微生物检测系统及检测方法能够自动完成空气微生物的采样、核酸提取和检测过程，无需人工操作，从而实现对空气微生物的快速检测，检测效率高。

Description

一种全自动空气微生物检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及微生物检测技术领域，特别是涉及一种全自动空气微生物检测系统及检测方法。

背景技术

人、动植物体以及土壤中的微生物能通过飞沫或尘埃等介质散布于空气中，使空气中含有一定种类和数量的微生物。理论上，空气中一般没有病原微生物的存在，但在医院、兽医院以及畜禽厩舍附近的空气中常悬浮有病原微生物的气溶胶，健康人或动物往往因吸入而感染。被病原微生物污染的空气，常成为污染的来源或媒介，引起传染病流行。因此，进行空气微生物检测对于传染病预防与控制以及环境的卫生学监督与保护具有重要的意义。

但现有的空气微生物检测主要依赖于人工操作，空气微生物样品采集、样品的核酸提取、样品的检测等均需要人工操作不同的仪器设备来完成，操作繁琐，检测效率低。

基于此，亟需一种能够提高检测效率的全自动空气微生物检测系统及检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种全自动空气微生物检测系统及检测方法，能够自动进行空气微生物样品的采集、核酸提取与检测，可实现对空气微生物进行快速检测，检测效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

第一方面，本发明用于提供一种全自动空气微生物检测系统，所述检测系统包括空气采样部件、核酸提取部件和检测部件；所述空气采样部件和所述检测部件均与所述核酸提取部件相连接；

所述空气采样部件用于将待检测空气抽入所述核酸提取部件；

所述核酸提取部件包括第一液压泵、第二液压泵、采样瓶、阀以及储液瓶；所述储液瓶通过所述阀与所述采样瓶管路连接；所述第一液压泵安装于所述采样瓶和所述阀之间的管路上；所述第二液压泵安装于所述采样瓶和所述检测部件之间的管路上；

所述第一液压泵用于将所述储液瓶中的裂解液磁珠混合液、洗涤液和洗脱液泵入所述采样瓶，并将所述采样瓶中的裂解后液体和洗涤后液体泵出所述采样瓶；所述裂解液磁珠混合液用于将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上；所述洗涤液用于对吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤；所述洗脱液用于对洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸的洗脱液；所述第二液压泵用于将所述混合有微生物核酸的洗脱液泵入所述检测部件；

所述检测部件包括混合组件、第三液压泵和检测组件；所述第三液压泵安装于所述混合组件和所述检测组件之间的管路上；所述混合组件用于将所述混合有微生物核酸的洗脱液和反应液混合均匀，得到混合液；所述第三液压泵用于将所述混合液泵入所述检测组件中；所述检测组件用于令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

第二方面，本发明用于提供一种全自动空气微生物检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

利用第一液压泵向采样瓶中泵入裂解液磁珠混合液；

将待检测空气抽入所述采样瓶，利用所述裂解液磁珠混合液将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体；利用所述第一液压泵将所述裂解后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗涤液，对所述吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤，得到洗涤后的磁珠以及洗涤后液体，并利用所述第一液压泵将所述洗涤后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗脱液，对所述洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸的洗脱液，并利用第二液压泵将所述混合有微生物核酸的洗脱液泵入混合组件；

将所述混合有微生物核酸的洗脱液和反应液混合均匀，得到混合液；并利用第三液压泵将所述混合液泵入检测组件；

令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

第三方面，本发明用于提供一种全自动空气微生物检测系统，所述检测系统包括空气采样部件、核酸提取部件和检测部件；所述空气采样部件和所述检测部件均与所述核酸提取部件相连接；

所述空气采样部件用于将待检测空气抽入所述核酸提取部件；

所述核酸提取部件包括第一液压泵、第二液压泵、采样瓶、阀以及储液瓶；所述储液瓶通过所述阀与所述采样瓶管路连接；所述第一液压泵安装于所述采样瓶和所述阀之间的管路上；所述第二液压泵安装于所述采样瓶和所述检测部件之间的管路上；

所述第一液压泵用于将所述储液瓶中的裂解液磁珠混合液、洗涤液和反应液泵入所述采样瓶，并将所述采样瓶中的裂解后液体和洗涤后液体泵出所述采样瓶；所述裂解液磁珠混合液用于将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上；所述洗涤液用于对吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤；所述反应液用于对洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸和反应液的混合液；所述第二液压泵用于将所述混合液泵入所述检测部件；

所述检测部件包括检测组件；所述检测组件用于令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

第四方面，本发明用于提供一种全自动空气微生物检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

利用第一液压泵向采样瓶中泵入裂解液磁珠混合液；

将待检测空气抽入所述采样瓶，利用所述裂解液磁珠混合液将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体；利用所述第一液压泵将所述裂解后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗涤液，对所述吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤，得到洗涤后的磁珠以及洗涤后液体，并利用所述第一液压泵将所述洗涤后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入反应液，对所述洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸和反应液的混合液，并利用第二液压泵将所述混合液泵入检测组件；

令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于提供一种全自动空气微生物检测系统及检测方法，包括空气采样部件、核酸提取部件和检测部件。空气采样部件用于将待检测空气抽入核酸提取部件。核酸提取部件对待检测空气的微生物核酸进行提取。检测部件用于令混合有微生物核酸和反应液的混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果，进而能够自动完成空气微生物的采样、核酸提取和检测过程，无需人工操作，从而实现对空气微生物的快速检测，检测效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1所提供的采样瓶的结构示意图；

图3为本发明实施例3所提供的另一种检测系统的结构示意图。

符号说明：

1-真空泵；2-三通阀；3-塞子；4-第一液压泵；5-第二液压泵；6-采样瓶；7-裂解液磁珠混合液储存瓶；8-洗涤液储存瓶；9-洗脱液储存瓶；10-切换阀；11-废液瓶；12-电磁铁；13-第三液压泵；14-反应液储存管；15-振荡器；16-反应器；17-温控平台；18-检测器；19-电脑终端；20-清洗液储存瓶；21-进气口；22-抽气口；23-进气管路。

具体实施方式

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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种全自动空气微生物检测系统及检测方法，自动进行空气微生物样品的采集、核酸提取与检测，对空气微生物进行快速检测，检测效率高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例用于提供一种全自动空气微生物检测系统，如图1所示，所述检测系统包括空气采样部件、核酸提取部件和检测部件，空气采样部件和检测部件均与核酸提取部件相连接。

空气采样部件用于将待检测空气抽入核酸提取部件。具体的，空气采样部件包括真空泵1，真空泵1的出气口与大气相连通，真空泵1的进气口通过管路连接三通阀2的第一端，三通阀2的第二端通过管路连接核酸提取部件中的采样瓶6，采样瓶6还设置有进气口21。真空泵1为抽气装置，其用于对采样瓶6进行抽气，使采样瓶6处于负压状态，进而使待检测空气从采样瓶6的进气口21进入采样瓶6，以将待检测空气抽入采样瓶6中，完成待检测空气的自动采样过程。更为具体的，三通阀2与采样瓶6之间的管路通过塞子3与采样瓶6密闭连接，以避免漏气。

核酸提取部件包括第一液压泵4、第二液压泵5、采样瓶6、阀以及储液瓶。储液瓶通过阀与采样瓶6管路连接，第一液压泵4安装于采样瓶6和阀之间的管路上，第一液压泵4通向采样瓶6的管路还可通过塞子3与采样瓶6密闭连接，第一液压泵4通向采样瓶6的管路可伸入至采样瓶6的底部，以实现将采样瓶6瓶底的溶液泵出。第二液压泵5安装于采样瓶6和检测部件之间的管路上，第二液压泵5通向采样瓶6的管路可通过三通阀2的第三端伸入采样瓶6的底部，以实现将采样瓶6瓶底的溶液泵出。

第一液压泵4用于将储液瓶中的裂解液磁珠混合液、洗涤液和洗脱液泵入采样瓶6，并将采样瓶6中的裂解后液体和洗涤后液体泵出采样瓶6。裂解液磁珠混合液用于将待检测空气中的微生物样品裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体。洗涤液用于对吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤，得到洗涤后的磁珠以及洗涤后液体。洗脱液用于对洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸的洗脱液。第二液压泵5用于将混合有微生物核酸的洗脱液泵入检测部件。本实施例所提供的检测系统通过管路将裂解液磁珠混合液、洗涤液、洗脱液进行转移，利用磁珠法提取空气微生物的核酸，相比于磁棒法（不转移各溶液，而是将磁珠在不同溶液之间转移）而言，减少了气溶胶污染，从而降低本次检测对下次检测的影响。

具体的，储液瓶包括裂解液磁珠混合液储存瓶7、洗涤液储存瓶8和洗脱液储存瓶9，裂解液磁珠混合液储存瓶7、洗涤液储存瓶8、洗脱液储存瓶9中分别储存有裂解液磁珠混合液、洗涤液和洗脱液。第一液压泵4和阀可为多个，一种储液瓶、阀、第一液压泵4一一对应连接，即裂解液磁珠混合液储存瓶7、洗涤液储存瓶8和洗脱液储存瓶9分别通过不同的阀与采样瓶6管路连接，第一液压泵4安装于采样瓶6和每一阀之间的管路上，进而通过一个第一液压泵4向采样瓶6中泵入裂解液磁珠混合液，通过另一个第一液压泵4向采样瓶6中泵入洗涤液，再通过又一个第一液压泵4向采样瓶6中泵入洗脱液，利用不同的阀和第一液压泵4完成多种溶液的转移过程。

优选的，阀为包含多个连接端口的切换阀10。裂解液磁珠混合液储存瓶7通过第一管路与切换阀10的第一连接端相连接，洗涤液储存瓶8通过第二管路与切换阀10的第二连接端相连接，洗脱液储存瓶9通过第三管路与切换阀10的第三连接端相连接，采样瓶6通过第四管路与切换阀10的第四连接端相连接，第一液压泵4位于第四管路上。第一液压泵4用于将裂解液磁珠混合液储存瓶7中的裂解液磁珠混合液、洗涤液储存瓶8中的洗涤液和洗脱液储存瓶9中的洗脱液泵入采样瓶6，进而仅设置一个第一液压泵4和一个切换阀10便能够完成裂解液磁珠混合液、洗涤液和洗脱液的转移过程。

本实施例的储液瓶还包括废液瓶11，废液瓶11用于储存废液。废液瓶11通过第五管路与切换阀10的第五连接端相连接。第一液压泵4还用于将裂解后液体和洗涤后液体泵入废液瓶11。本实施例的采样瓶6外壁上还设置有电磁铁12，在将采样瓶6中的液体泵出采样瓶6时，控制电磁铁12处于通电状态，将磁珠吸附在采样瓶6侧壁上，避免磁珠随液体一起泵出采样瓶6。

检测部件包括混合组件、第三液压泵13和检测组件，第三液压泵13安装于混合组件和检测组件之间的管路上。混合组件用于将混合有微生物核酸的洗脱液和反应液混合均匀，得到混合液。第三液压泵13用于将混合液泵入检测组件中。检测组件用于令混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

具体的，混合组件包括反应液储存管14和振荡器15，反应液储存管14与采样瓶6管路连接，第二液压泵5安装于采样瓶6和反应液储存管14之间的管路上。反应液储存管14位于振荡器15上，反应液储存管14中储存有微生物检测所需的反应液，该反应液与微生物核酸样品混合后可用于微生物检测。第二液压泵5用于将混合有微生物核酸的洗脱液泵入反应液储存管14，振荡器15用于将反应液储存管14中的反应液和混合有微生物核酸的洗脱液混合均匀，得到混合液。

检测组件包括反应器16、温控平台17和检测器18，反应器16和反应液储存管14通过管路连接，第三液压泵13安装于反应器16和反应液储存管14之间的管路上，且反应器16位于温控平台17上。第三液压泵13用于将混合液泵入反应器16，温控平台17用于对反应器16内的混合液进行加热，为温控平台17上反应器16的反应提供所需温度。反应器16用于令混合液在预定温度下进行反应，产生反应结果。检测器18用于对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。检测器18可检测反应器16中所进行的反应的颜色或荧光强度变化，并将检测结果传输到电脑终端19。

具体的，反应器16可为微流控芯片。微流控又称为微流控芯片技术，该技术可将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块几个平分厘米的芯片上，以可控流体贯穿整个系统，用以替代常规化学或生物实验室的各种功能，有着体积轻巧、使用样品及试剂量少、能耗低、反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点。目前，微流控芯片在微生物检测领域应用广泛。

本实施例中，优选利用RAA技术或者LAMP技术进行微生物检测反应，即检测部件所用的反应液优选的使用RAA反应液或者LAMP反应液，以降低检测反应对温控平台17的温控要求，可在恒定温度下、较短时间内完成检测反应，缩短检测时间，且可使检测的灵敏度和特异性更加良好，使检测结果更加准确。本实施例中的RAA反应或LAMP反应完成后，检测器18通过检测反应的颜色或荧光强度变化将检测结果传输至电脑终端19。具体的，检测器18对反应的颜色或荧光强度检测可通过识别程序完成，以提高检测的精度与准确性。识别程序可根据以下编辑思路进行设计：首先根据颜色的HSV值（Hue（色调、色相），Saturation（饱和度、色彩纯净度），Value（明度）），定义不同颜色的数值；分别设定阳性结果与阴性结果的颜色数值范围；通过OpenCv对反应结果的颜色数值进行评估；根据评估的颜色数值判定反应结果为阳性或阴性。

RAA技术是重组酶介导等温核酸扩增技术（Recombinase Aided Amplification）的简称，该技术可在等温条件下利用重组酶、单链结合蛋白、DNA聚合酶实现对双链DNA的解链、复性和延伸，5-20分钟就可完成DNA扩增，相比于普通的PCR，该技术操作简单，反应时间短，可用于对细菌的快速检测。LAMP技术是一种新的核酸扩增技术，该技术可以在等温条件下实现扩增，不需要进行模板的预变性，减少了PCR技术升降温带来的影响以及对昂贵、精密实验仪器的要求，扩增效率高；LAMP技术分别使用一对外部引物和一对内部引物进行核酸扩增，可以识别目的序列上6个不同的区域，对目的序列具有高度的选择性，扩增特异性高；此外，LAMP扩增产物的检测方法多样，可用凝胶电泳检测、直接用肉眼检测或在反应体系中加入染料，根据颜色的变化进行检测，还可以利用浊度仪，根据扩增产物混浊度的不同对原始核酸分子进行实时定量分析。总之，LAMP技术具有快速、高效、特异、灵敏和经济等优点，在临床诊断、环境监测、食源安全等领域具有广阔的发展应用前景。

作为一种可选的实施方式，本实施例的储液瓶还包括清洗液储存瓶20，清洗液储存瓶20中储存有清洗液，清洗液储存瓶20通过第六管路与切换阀10的第六连接端相连接。第一液压泵4还用于将清洗液储存瓶20中的清洗液泵入采样瓶6，并将采样瓶6中的清洗后液体泵入废液瓶11。清洗液用于对采样瓶6进行清洗，进而在核酸提取完成后，本实施例的检测系统还可直接对采样瓶6进行清洗，实现采样瓶6的重复利用。

切换阀10的第七连接端与大气相连通。第一液压泵4还用于向采样瓶6与所述切换阀10之间的管路中泵入空气，以将管路中的裂解液磁珠混合液、洗涤液、洗脱液泵入采样瓶6中。进而本实施例的检测系统通过切换阀10和液压泵的结合，解决了溶液在输送管路中的残留问题。

第一液压泵4还用于向裂解液磁珠混合液储存瓶7中泵入空气，以使裂解液和磁珠混合均匀。

以上储液瓶均通过不同的管路与切换阀10连接，切换阀10同时与第一液压泵4相连，通过调整阀门的开启与开闭，第一液压泵4可通过变换泵轴的转动方向将不同溶液泵入或泵出储液瓶。此外，本系统的泵、阀门等部件均通过控制器与电脑终端19相连，通过电脑终端19，可对本系统进行控制，实现系统的全自动运行。

优选的，本实施例所用的采样瓶6可设计为图2所示结构，图2（a）为采样瓶6的外部结构图，图2（b）为采样瓶6的内部结构示意图。采样瓶6的抽气口22可与真空泵相连，其进气管路23紧贴瓶体内侧，且与瓶体的轴线方向成一定角度（60度左右），使空气通过该进气管路23进入采样瓶6后形成气旋，增大空气与采样液的接触面积，提高采样率。同时，相比于普通的气旋式采样器，采样瓶6有三个进气管路23，一方面可以增大采样瓶6的空气流量，另一方面，三个进气管路23相互协同，进一步增强采样瓶6内形成的气旋，提高采样瓶6的采样率。

以下，对本实施例的检测系统的操作方法进行介绍，本领域技术人员可以理解的是，其只是一种示意性的操作方法，本领域技术人员在对本实施例的检测系统进行操作时，并非完全按照下述操作方法进行操作。

本实施例所介绍的全自动空气微生物检测系统的工作流程如下:

（1）切换阀10中通向第一液压泵4和裂解液磁珠混合液储存瓶7的阀门打开，第一液压泵4启动，此时泵轴转动方向为反向，即第一液压泵4反向转动，将空气泵入裂解液磁珠混合液储存瓶7中，使瓶中的裂解液和磁珠混匀。

（2）第一液压泵4的泵轴转动方向转换为正向，以将裂解液磁珠混合液定量泵入采样瓶6，裂解液磁珠混合液包括裂解液和磁珠。泵取溶液以经过切换阀10的容量进行计数，当经过切换阀10的裂解液磁珠混合液达到指定量后，第一液压泵4关闭，切换阀10中通向裂解液磁珠混合液储存瓶7的阀门关闭，切换打开通向大气的阀门，再开启第一液压泵4，以将管路内剩余的裂解液磁珠混合液泵入采样瓶6中，从而避免管路中的溶液残留。

（3）第一液压泵4关闭，真空泵1启动，将待检测空气抽入采样瓶6中，进行空气采样，采样过程中空气微生物在裂解液的作用下裂解，微生物的核酸被释放并吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体。

（4）真空泵1关闭，电磁铁12通电，将采样瓶6中的吸附有微生物核酸的磁珠吸附到采样瓶6侧壁。切换阀10中通向第一液压泵4和废液瓶11的阀门打开，第一液压泵4启动，此时泵轴反向转动，将采样瓶6中的裂解后液体泵入废液瓶11。通过设置电磁铁12，并使电磁体处于通电状态，能够将吸附有微生物核酸的磁珠吸附到采样瓶6侧壁，避免吸附有微生物核酸的磁珠随着裂解后液体一起被泵入废液瓶11。

（5）切换阀10中通向废液瓶11的阀门关闭，通向洗涤液储存瓶8的阀门打开，电磁铁12断电，第一液压泵4启动，此时泵轴正向转动，将洗涤液储存瓶8中的洗涤液泵入采样瓶6。第一液压泵4关闭，切换阀10中通向洗涤液储存瓶8的阀门关闭，切换打开通向大气的阀门，再开启第一液压泵4，以将管路内剩余的洗涤液泵入采样瓶6中，从而避免管路中的溶液残留。利用泵入采样瓶6中的洗涤液对吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤。

（6）切换阀10中通向洗涤液储存瓶8的阀门关闭，电磁铁12处于通电状态，将洗涤后的磁珠吸附在采样瓶6侧壁上，通向废液瓶11的阀门打开，第一液压泵4启动，此时泵轴反向转动，将采样瓶6中的洗涤后液体泵入废液瓶11。第一液压泵4关闭，切换阀10中通向废液瓶11的阀门关闭。

（7）切换阀10中通向洗脱液储存瓶9的阀门打开，电磁铁12断电，第一液压泵4启动，此时泵轴正向转动，将洗脱液储存瓶9中的洗脱液定量泵入采样瓶6。第一液压泵4关闭，切换阀10中通向洗脱液储存瓶9的阀门关闭，切换打开通向大气的阀门，再开启第一液压泵4，以将管路内剩余的洗脱液泵入采样瓶6中，从而避免管路中的溶液残留。利用泵入采样瓶6中的洗脱液对洗涤后的磁珠进行洗脱，以将磁珠上吸附的核酸洗脱，得到混合有微生物核酸的洗脱液和磁珠。

（8）切换阀10中通向大气的阀门关闭，第一液压泵4关闭，电磁铁12通电，将磁珠吸附在采样瓶6侧壁上，第二液压泵5启动，将采样瓶6中混合有微生物核酸的洗脱液泵入反应液储存管14中。

（9）第二液压泵5关闭，电磁铁12断电，振荡器15启动，将泵入反应液储存管14的混合有微生物核酸的洗脱液与反应液混匀，得到混合液，以保证后续检测反应正常进行。

（10）第三液压泵13启动，将反应液储存管14中的混合液泵入温控平台17上的微流控芯片中。

（11）第三液压泵13关闭，温控平台17对微流控芯片加热，微流控芯片中的溶液进行反应。

（12）检测器18对微流控芯片中的反应结果进行检测，并将检测结果传输到电脑终端19。反应结果可以是肉眼可见的颜色变化，也可以是荧光变化等。

（13）切换阀10中通向采样瓶6和清洗液储存瓶20的阀门打开，第一液压泵4启动，此时泵轴正向旋转，将清洗液泵入采样瓶6，对采样瓶6进行洗涤。切换阀10中通向清洗液储存瓶20的阀门关闭，通向废液瓶11的阀门打开，第一液压泵4启动，此时泵轴反向旋转，将采样瓶6中的磁珠和清洗液泵入废液瓶11，切换阀10中通向废液瓶11的阀门关闭。

（14）重复步骤（13）两次，将采样瓶6清洗干净，以备下次使用。

本实施例的全自动空气微生物检测系统包含了空气微生物样品采集、核酸提取与检测所需结构，将空气微生物样品的采集、核酸提取与检测集成为一个自动化装置，可自动化完成对空气微生物检测，无需人工操作，技术要求低，避免了繁琐操作所引入的杂菌污染，方便快捷，可快速完成对空气微生物的检测，加快空气微生物的检测进程，提高检测效率。

实施例2：

本实施例用于提供一种全自动空气微生物检测方法，基于实施例1所述的检测系统进行工作，所述检测方法包括如下步骤：

利用第一液压泵向采样瓶中泵入裂解液磁珠混合液；

将待检测空气抽入所述采样瓶，利用所述裂解液磁珠混合液将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体；利用所述第一液压泵将所述裂解后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗涤液，对所述吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤，得到洗涤后的磁珠以及洗涤后液体，并利用所述第一液压泵将所述洗涤后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗脱液，对所述洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸的洗脱液，并利用第二液压泵将所述混合有微生物核酸的洗脱液泵入混合组件；

将所述混合有微生物核酸的洗脱液和反应液混合均匀，得到混合液；并利用第三液压泵将所述混合液泵入检测组件；

令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

实施例3：

本实施例用于提供一种全自动空气微生物检测系统，与实施例1所述的检测系统不同的是，将实施例1中洗脱液储存瓶中的洗脱液直接改为反应液，并去除实施例1中的第三液压泵和混合组件。

如图3所示，第一液压泵4用于将储液瓶中的裂解液磁珠混合液、洗涤液和反应液泵入采样瓶6，并将采样瓶6中的裂解后液体和洗涤后液体泵出采样瓶6。裂解液磁珠混合液用于将待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上。洗涤液用于对吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤。反应液用于对洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸和反应液的混合液，第二液压泵5用于将混合液泵入检测部件，检测部件仅包括检测组件，利用检测组件令混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。进而本实施例直接利用反应液对磁珠上的核酸进行洗脱，洗脱完成后，所得到的混合有微生物核酸和反应液的混合液可直接被泵入到反应器16中进行检测反应，能够使本检测系统结构更加简单，且不需要在每次系统运行前将准备的反应液放到振荡器上，操作更加简便。

检测组件包括反应器16、温控平台17和检测器18，反应器16和反应液储存管14通过管路连接，第三液压泵13安装于反应器16和反应液储存管14之间的管路上，且反应器16位于温控平台17上。第三液压泵13用于将混合液泵入反应器16，温控平台17用于对反应器16内的混合液进行加热，为温控平台17上反应器16的反应提供所需温度。反应器16用于令混合液在预定温度下进行反应，产生反应结果。检测器18用于对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。检测器18可检测反应器16中所进行的反应的颜色或荧光强度变化，并将检测结果传输到电脑终端19。

实施例4：

本实施例用于提供一种全自动空气微生物检测方法，基于实施例3所提供的检测系统进行工作，所述检测方法包括如下步骤：

利用第一液压泵向采样瓶中泵入裂解液磁珠混合液；

将待检测空气抽入所述采样瓶，利用所述裂解液磁珠混合液将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体；利用所述第一液压泵将所述裂解后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗涤液，对所述吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤，得到洗涤后的磁珠以及洗涤后液体，并利用所述第一液压泵将所述洗涤后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入反应液，对所述洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸和反应液的混合液，并利用第二液压泵将所述混合液泵入检测组件；

令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种全自动空气微生物检测系统，其特征在于，所述检测系统包括空气采样部件、核酸提取部件和检测部件；所述空气采样部件和所述检测部件均与所述核酸提取部件相连接；

所述空气采样部件用于将待检测空气抽入所述核酸提取部件；

所述核酸提取部件包括第一液压泵、第二液压泵、采样瓶、阀以及储液瓶；所述储液瓶通过所述阀与所述采样瓶管路连接；所述第一液压泵安装于所述采样瓶和所述阀之间的管路上；所述第二液压泵安装于所述采样瓶和所述检测部件之间的管路上；

所述第一液压泵用于将所述储液瓶中的裂解液磁珠混合液、洗涤液和洗脱液泵入所述采样瓶，并将所述采样瓶中的裂解后液体和洗涤后液体泵出所述采样瓶；所述裂解液磁珠混合液用于将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上；所述洗涤液用于对吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤；所述洗脱液用于对洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸的洗脱液；所述第二液压泵用于将所述混合有微生物核酸的洗脱液泵入所述检测部件；

所述采样瓶包括三个进气管路；所述采样瓶的进气管路紧贴所述采样瓶的瓶体内侧，且与所述瓶体的轴线方向成预设角度；所述预设角度为60度；所述待检测空气通过所述进气管路进入所述采样瓶后形成气旋；

所述储液瓶包括裂解液磁珠混合液储存瓶、洗涤液储存瓶和洗脱液储存瓶；所述阀为包含多个连接端口的切换阀；所述裂解液磁珠混合液储存瓶通过第一管路与所述切换阀的第一连接端相连接；所述洗涤液储存瓶通过第二管路与所述切换阀的第二连接端相连接；所述洗脱液储存瓶通过第三管路与所述切换阀的第三连接端相连接；所述采样瓶通过第四管路与所述切换阀的第四连接端相连接；所述第一液压泵用于将所述裂解液磁珠混合液储存瓶中的裂解液磁珠混合液、所述洗涤液储存瓶中的洗涤液和所述洗脱液储存瓶中的洗脱液泵入所述采样瓶；

所述切换阀的第七连接端与大气相连通；所述第一液压泵还用于向所述采样瓶与所述切换阀之间的管路中泵入空气，以将所述管路中的裂解液磁珠混合液、洗涤液、洗脱液泵入所述采样瓶中；

所述检测部件包括混合组件、第三液压泵和检测组件；所述第三液压泵安装于所述混合组件和所述检测组件之间的管路上；所述混合组件用于将所述混合有微生物核酸的洗脱液和反应液混合均匀，得到混合液；所述第三液压泵用于将所述混合液泵入所述检测组件中；所述检测组件用于令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果；所述反应液为RAA反应液或者LAMP反应液；

所述检测组件包括反应器、温控平台和检测器；所述反应器位于所述温控平台上；所述温控平台用于对所述反应器内的混合液进行加热；所述反应器用于令所述混合液在预定温度下进行反应，产生反应结果；所述检测器用于对所述反应结果进行检测，得到微生物检测结果；所述反应器为微流控芯片；所述反应结果为颜色或荧光强度变化。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述空气采样部件包括真空泵；所述真空泵的出气口与大气相连通，所述真空泵的进气口通过三通阀与所述采样瓶相连接；所述真空泵用于对所述采样瓶进行抽气，使所述采样瓶处于负压状态，以将所述待检测空气抽入所述采样瓶中。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述储液瓶还包括废液瓶和清洗液储存瓶；

所述废液瓶通过第五管路与所述切换阀的第五连接端相连接；所述第一液压泵还用于将所述裂解后液体和所述洗涤后液体泵入所述废液瓶；

所述清洗液储存瓶通过第六管路与所述切换阀的第六连接端相连接；所述第一液压泵还用于将所述清洗液储存瓶中的清洗液泵入所述采样瓶，并将所述采样瓶中的清洗后液体泵入所述废液瓶；所述清洗液用于对所述采样瓶进行清洗。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述采样瓶外壁上还设置有电磁铁；所述电磁铁用于将所述磁珠吸附在所述采样瓶的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述混合组件包括反应液储存管和振荡器；所述反应液储存管与所述采样瓶管路连接；所述第二液压泵安装于所述采样瓶和所述反应液储存管之间的管路上；所述反应液储存管位于所述振荡器上；所述振荡器用于将所述反应液储存管中的反应液和所述混合有微生物核酸的洗脱液混合均匀，得到混合液；

所述反应器和所述反应液储存管管路连接；所述第三液压泵安装于所述反应器和所述反应液储存管之间的管路上。

6.一种全自动空气微生物检测方法，基于权利要求1所述的检测系统进行工作，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

利用第一液压泵向采样瓶中泵入裂解液磁珠混合液，切换打开第七连接端，利用所述第一液压泵将管路中剩余的裂解液磁珠混合液泵入所述采样瓶；

将待检测空气抽入所述采样瓶，利用所述裂解液磁珠混合液将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体；利用所述第一液压泵将所述裂解后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗涤液，切换打开第七连接端，利用所述第一液压泵将管路中剩余的洗涤液泵入所述采样瓶，对所述吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤，得到洗涤后的磁珠以及洗涤后液体，并利用所述第一液压泵将所述洗涤后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗脱液，切换打开第七连接端，利用所述第一液压泵将管路中剩余的洗脱液泵入所述采样瓶，对所述洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸的洗脱液，并利用第二液压泵将所述混合有微生物核酸的洗脱液泵入混合组件；

将所述混合有微生物核酸的洗脱液和反应液混合均匀，得到混合液；并利用第三液压泵将所述混合液泵入检测组件；

令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，通过识别程序对反应结果进行检测，具体包括：

根据颜色的HSV值定义不同颜色的颜色数值，并分别设定阳性结果与阴性结果的颜色数值范围；

通过OpenCv对所述反应结果的颜色数值进行评估，根据评估的颜色数值判定所述反应结果为阳性或阴性，得到检测结果。

8.一种全自动空气微生物检测系统，其特征在于，所述检测系统包括空气采样部件、核酸提取部件和检测部件；所述空气采样部件和所述检测部件均与所述核酸提取部件相连接；

所述空气采样部件用于将待检测空气抽入所述核酸提取部件；

所述核酸提取部件包括第一液压泵、第二液压泵、采样瓶、阀以及储液瓶；所述储液瓶通过所述阀与所述采样瓶管路连接；所述第一液压泵安装于所述采样瓶和所述阀之间的管路上；所述第二液压泵安装于所述采样瓶和所述检测部件之间的管路上；

所述第一液压泵用于将所述储液瓶中的裂解液磁珠混合液、洗涤液和反应液泵入所述采样瓶，并将所述采样瓶中的裂解后液体和洗涤后液体泵出所述采样瓶；所述裂解液磁珠混合液用于将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上；所述洗涤液用于对吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤；所述反应液用于对洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸和反应液的混合液；所述第二液压泵用于将所述混合液泵入所述检测部件；所述反应液为RAA反应液或者LAMP反应液；

所述采样瓶包括三个进气管路；所述采样瓶的进气管路紧贴所述采样瓶的瓶体内侧，且与所述瓶体的轴线方向成预设角度；所述预设角度为60度；所述待检测空气通过所述进气管路进入所述采样瓶后形成气旋；

所述储液瓶包括裂解液磁珠混合液储存瓶、洗涤液储存瓶和洗脱液储存瓶；所述阀为包含多个连接端口的切换阀；所述裂解液磁珠混合液储存瓶通过第一管路与所述切换阀的第一连接端相连接；所述洗涤液储存瓶通过第二管路与所述切换阀的第二连接端相连接；所述洗脱液储存瓶通过第三管路与所述切换阀的第三连接端相连接；所述采样瓶通过第四管路与所述切换阀的第四连接端相连接；所述第一液压泵用于将所述裂解液磁珠混合液储存瓶中的裂解液磁珠混合液、所述洗涤液储存瓶中的洗涤液和所述洗脱液储存瓶中的反应液泵入所述采样瓶；

所述切换阀的第七连接端与大气相连通；所述第一液压泵还用于向所述采样瓶与所述切换阀之间的管路中泵入空气，以将所述管路中的裂解液磁珠混合液、洗涤液、反应液泵入所述采样瓶中；

所述检测部件包括检测组件；所述检测组件用于令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果；

所述检测组件包括反应器、温控平台和检测器；所述反应器位于所述温控平台上；所述温控平台用于对所述反应器内的混合液进行加热；所述反应器用于令所述混合液在预定温度下进行反应，产生反应结果；所述检测器用于对所述反应结果进行检测，得到微生物检测结果；所述反应器为微流控芯片；所述反应结果为颜色或荧光强度变化。

9.一种全自动空气微生物检测方法，基于权利要求8所述的检测系统进行工作，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

利用第一液压泵向采样瓶中泵入裂解液磁珠混合液，切换打开第七连接端，利用所述第一液压泵将管路中剩余的裂解液磁珠混合液泵入所述采样瓶；

将待检测空气抽入所述采样瓶，利用所述裂解液磁珠混合液将所述待检测空气中的微生物裂解，并将微生物裂解释放的核酸吸附到磁珠上，得到吸附有微生物核酸的磁珠以及裂解后液体；利用所述第一液压泵将所述裂解后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入洗涤液，切换打开第七连接端，利用所述第一液压泵将管路中剩余的洗涤液泵入所述采样瓶，对所述吸附有微生物核酸的磁珠进行洗涤，得到洗涤后的磁珠以及洗涤后液体，并利用所述第一液压泵将所述洗涤后液体泵出所述采样瓶；

利用所述第一液压泵向所述采样瓶中泵入反应液，切换打开第七连接端，利用所述第一液压泵将管路中剩余的反应液泵入所述采样瓶，对所述洗涤后的磁珠进行洗脱，得到混合有微生物核酸和反应液的混合液，并利用第二液压泵将所述混合液泵入检测组件；

令所述混合液在预定温度下进行反应，并对反应结果进行检测，得到微生物检测结果。

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