CN114059802A - 一种集成式可移动病原体核酸检测实验室系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成式可移动病原体核酸检测实验室系统，通过将核酸检测过程所涉及的试剂储存和准备、标本制备、扩增及产物分析三个主要步骤分别相互气密隔离的集成设置在一个可移动结构中，并为三个主要步骤分区提供了单独的人员出入通道使相互之间不产生人员串扰，实现核酸检测过程中对于三个步骤之间的隔离要求；同时集成式可移动结构可以快速移动部署至任意需求位置并展开形成一个具有完整功能的病原体核酸检测实验室，实现重点防控位置就地执行检测，避免高危人群集中转移。
Description
技术领域
本发明涉及病原体检测设备技术领域，尤其涉及一种集成式可移动病原体核酸检测实验室系统。
背景技术
新型冠状病原体是一种具有强传染性、强致病性特点的空气传播型病原体，其在社区人群中往往会呈现出爆发式的扩散感染，对人民群众生命健康构成了极其严重的威胁。
由于目前针对新型冠状病原体所引起的肺炎等疾病尚不存在针对性特效药，对于感染人群的尽早发现及隔离就成为了防治新型冠状病原体的最有效手段。当前最普遍使用的核酸检测方法是公然准确性高、结果可靠的筛查手段，但由于进行核酸检测一般需要在符合要求的检测实验室中操作，导致检测实验室数量不足以满足庞大的检测需求，严重制约了核酸检测效率，很多患者在等待核酸检测过程中延误了最佳治疗时机致使病情加重。因此，急需一种满足生物安全实验室标准的可移动核酸检测实验室系统。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出一种集成式可移动病原体核酸检测实验室系统，通过将核酸检测过程所涉及的试剂制备、样本处理、样本分析三个主要步骤分别相互气密隔离的集成设置在一个可移动结构中，并为三个主要步骤分区提供了单独的人员出入通道使相互之间不产生人员串扰，实现核酸检测过程中对于三个步骤之间的隔离要求，同时集成式可移动结构可以快速移动部署至任意需求位置并展开形成一个具有完整功能的病原体核酸检测实验室，实现重点防控位置就地执行检测，避免高危人群集中转移。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：
一种集成式可移动病原体核酸检测实验室系统，其特征在于，包括集成在一个可移动结构内相互气密隔离的试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构和扩增及产物分析独立结构；
所述试剂储存和准备独立结构包括依次气密连接的第一入口缓冲间、试剂准备间，且所述试剂准备间侧壁至少各设置一个连接外部环境和连接所述标本制备独立结构的气密传递窗；
所述标本制备独立结构包括依次气密连接的第二入口缓冲间、维持负压环境的样本制备间、第二出口缓冲间和洗消间，形成相对外部环境的单向气密人员通道，且所述样本制备间侧壁至少设置一个连接外部环境的气密传递窗；
所述扩增及产物分析独立结构包括依次气密连接的第三入口缓冲间、维持负压环境的扩增分析间，且所述扩增分析间侧壁至少设置一个连接所述标本制备独立结构的气密传递窗；所述洗消间还设置有一个连接所述扩增分析间的气密传递窗；
所述样本制备间的负压环境压力值始终低于所述系统内其余位置环境压力值。
进一步地，所述系统还包括集成在同一可移动结构内独立气密隔离设置的中控间和电力设备间。
进一步地，所述第二入口缓冲间与第二出口缓冲间均维持负压环境，且所述第二出口缓冲间负压环境压力值高于所述洗消间环境压力值；所述扩增分析间负压环境压力值高于所述洗消间环境压力值，且所述扩增分析间与所述第三入口缓冲间之间存在压力差；所述试剂准备间与所述第一入口缓冲间之间存在压力差。
进一步地，所述电力设备间设置有外部电源接口、发电机以及电力连接所述试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构、扩增及产物分析独立结构和中控间的配电柜，且所述电力设备间还设置有独立空调外机；所述中控间设置有采集所述试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构、扩增及产物分析独立结构环境压力值数据的压力监控装置。
进一步地，所述试剂准备间设置有试剂储存设备、放置试剂配制仪器的超净工作台；所述样本制备间设置有灭活恒温箱、冷藏冰箱、生物安全柜、核酸提取仪；所述扩增分析间设置有至少一台PCR分析仪；所述洗消间设置有高压灭菌锅和废弃物垃圾桶。
进一步地，所述第一入口缓冲间、第二入口缓冲间和第三入口缓冲间分别设置有衣柜。
进一步地，所述可移动结构为45HQ规格的集装箱。
进一步地，所述集装箱底部设置有安装脚或独立的垫木。
本发明的有益效果为：
采用本发明所述集成式可移动病原体核酸检测实验室系统，通过集成在一个可移动结构上相互隔离的功能间分别承载执行核酸检测过程中的不同步骤，能够针对性的调整不同操作环境：对于涉及病原体接触的样本处理步骤，采用负压环境以免病原体意外外泄，保证安全，防止二次传播。在此基础上，本发明所述三个相互气密隔离的独立结构能够满足人员不串扰、物品单向动线设计，形成完整的气密隔离保护，避免污染物扩散，完全符合国家强制标准要求。通过应用本发明所述集成式可移动病原体核酸检测实验室系统即可快速调动核酸检测能力至热点需求地区，迅速形成检测能力，而无需耗时进行实验室建设，通过赋予现有核酸检测能力快捷跨区域调配的功能弥补特定区域突发性的检测能力短缺；同时移动检测能力能够有效避免大量高危人群集中转运以及聚集，有助于大规模核酸检测事宜的有序开展。
附图说明
图1为本发明集成式可移动病原体核酸检测实验室系统实施内部例示意图。
附图编号说明：1-试剂储存和准备独立结构、11-试剂准备间、111-试剂储存设备、112-超净工作台、12-第一入口缓冲间、2-标本制备独立结构、21-样本制备间、211-灭活恒温箱、212-冷藏冰箱、213-生物安全柜、214-核酸提取仪、22-第二入口缓冲间、23-洗消间、231-高压灭菌锅、232-废弃物垃圾桶、24-第二出口缓冲间、3-扩增及产物分析独立结构、31-扩增分析间、311-PCR分析仪、32-第三入口缓冲间、4-气密传递窗、5-中控间、51-压力监控装置、6-电力设备间、61-发电机、62-配电柜、63-空调外机、7-衣柜。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。
目前病原体核酸检测实验室一般设置在医院或相关研究所等固定设施中，需要将检测样本采集后集中送至检测实验室进行检测。这样的实验室设置方式不便于检测能力的短期扩展以及检测能力的合理配置，经常会出现重点地区检测能力严重不足的同时非热点地区检测能力大量闲置浪费，不符合抗击疫情的切实需要。通过应用本发明所述集成式可移动病原体核酸检测实验室系统可以快速形成病原体核酸检测能力，可以应对任何种类病原体的检测，且尤其适用于如新型冠状病原体等强传染性、强致病性特点的空气传播型病原体。
如图1所示为本发明集成式可移动病原体核酸检测实验室系统一种优选实施例示意图，优选的由相互气密隔离的试剂储存和准备独立结构1、标本制备独立结构2和扩增及产物分析独立结构3三部分集成在一个可移动结构中组成；所述的可移动结构特别优选为45HQ规格集装箱，并附加有安装脚或垫木用以辅助系统展开。其中试剂储存和准备独立结构1对应核酸检测实验室中的试剂储存和准备区，负责进行贮存试剂的制备、试剂的分装和扩增反应混合液的准备，以及离心管、吸头等消耗品的贮存和准备；标本制备独立结构2对应核酸检测实验室中的标本制备区，负责进行核酸(RNA、DNA)提取、贮存及其加入至扩增反应管，尤其在所述标本制备独立结构2中会涉及临床样本的操作，应符合生物安全二级实验室防护设备、个人防护和操作规范的要求；扩增及产物分析独立结构3对应核酸检测实验室中的扩增区和扩增产物分析区，负责进行cDNA合成、DNA扩增及检测，以及扩增片段的进一步分析测定，如杂交、酶切电泳、变性高效液相分析、测序等。所述试剂储存和准备独立结构1包括依次气密连接的第一入口缓冲间12和环境压力值可调整的试剂准备间11，且所述试剂准备间11侧壁至少各设置一个连接外部环境和连接所述标本制备独立结构2中样本制备间21的气密传递窗4。根据需要，所述试剂准备间11内可以设置有核酸检测试剂配制组件、核酸检测试剂分装组件与核酸检测试剂保存组件等功能组件，特别是可以包括试剂储存设备111和放置试剂配制仪器的超净工作台112。所述标本制备独立结构2包括依次气密连接的第二入口缓冲间22、维持负压环境的样本制备间21、第二出口缓冲间24和洗消间23，形成相对外部环境的单向气密人员通道，且所述样本制备间21侧壁至少设置一个连接外部环境的气密传递窗4。根据需要，所述样本制备间21可以设置有样本灭活组件、样本核酸提取组件、核酸加样组件和待检测试剂封口组件等功能组件，特别是可以包括灭活恒温箱211、冷藏冰箱212、生物安全柜213、核酸提取仪214等必要设备。所述扩增及产物分析独立结构3包括依次气密连接的第三入口缓冲间32和维持负压环境的扩增分析间31，且所述扩增分析间31侧壁至少设置一个连接所述标本制备独立结构2中样本制备间21的气密传递窗4，同时优选的所述洗消间23还设置有一个连接所述扩增分析间31的气密传递窗4。所述洗消间23内优选的设置有用于处理废弃物的高压灭菌锅231和废弃物垃圾桶232。通过三个独立结构之间所设置的多个气密传递窗4，可以提供物品的非接触式安全传递路径。所述第一入口缓冲间12、第二入口缓冲间22和第三入口缓冲间32还优选的分别设置有衣柜7，用以存放工作人员更换衣物和防护服等。
优选的，所述可移动结构还设置有中控间5和电力设备间6用以辅助上述独立结构进行工作，特别是可以选择将所述中控间5和电力设备间6分别置于可移动结构两端。所述电力设备间6设置有外部电源接口、发电机61以及电力连接所述试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构、扩增及产物分析独立结构和中控间的配电柜62，能够通过多种复合电力来源保证核酸检测用电稳定，尤其是保证试剂储存设备、冷藏冰箱等设备长时间稳定运行，且所述电力设备间还设置有独立空调外机用以调节各独立结构内温度。所述中控间5设置有采集所述试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构、扩增及产物分析独立结构环境压力值数据的压力监控装置51用以对各独立结构的环境压力值进行监控，当出现异常压力情况时可以及时发出警告提示和/或自动采取必要的紧急措施；所述中控间5还可以优选的设置新风空调箱以及空调控制装置。
本发明所述的气密传递窗4可以包括不同时开启的第一气密门和第二气密门，通过依次开启第一气密门和第二气密门保证物品传递过程中的结构气密性。当然除此以外的其他气密传递窗设计也可以应用在本发明中以实现相同的技术效果。
为了进一步满足实验室安全需要，尤其是要杜绝空气传播型病毒污染外部环境的可能，本发明所述的可移动结构内不同位置采用了不同的环境压力值，形成压力梯度设计，保证污染区空气不会泄露至外部环境。优选的，所述样本制备间21的负压环境压力值为整个系统中最低，保证样本制备间21内气流不会外泄；所述第二入口缓冲间22与第二出口缓冲间24同样维持负压环境，但其压力值高于所述样本制备间21，使气流只能从述第二入口缓冲间22与第二出口缓冲间24单向流入样本制备间21。所述扩增分析间31与所述第三入口缓冲间32均维持负压环境且两个区域之间存在压力差，既可以选择扩增分析间31负压环境压力值大于第三入口缓冲间32负压环境压力值，也可以设置为扩增分析间31负压环境压力值小于第三入口缓冲间32负压环境压力值，但需要保证所述扩增分析间31负压环境压力值始终大于洗消间23负压环境压力值。所述试剂准备间11与第一入口缓冲间12既可以为正压环境，也可以设置为负压环境，且两个区域之间存在压力差，使气流在两个区域之间可以根据需要设定为任意方向流动。一种优选的具体压力值设定可以为：样本制备间21环境压力值为-30Pa，第二入口缓冲间22与第二出口缓冲间23环境压力值为-10Pa，洗消间23环境压力值为-15Pa，扩增分析间31环境压力值为-20Pa，第三入口缓冲间32环境压力值为-25Pa或-10Pa；在此基础上试剂准备间11与第一入口缓冲间12可设定为下列环境压力值组合的任意一种：试剂准备间11环境压力值为15Pa且第一入口缓冲间12环境压力值为10Pa，试剂准备间11环境压力值为-5Pa且第一入口缓冲间12环境压力值为-10Pa，试剂准备间11环境压力值为10Pa且第一入口缓冲间12环境压力值为15Pa，试剂准备间11环境压力值为-10Pa且第一入口缓冲间12环境压力值为-5Pa。
进一步优选的，上述各区域相邻的连接门可以选用向环境压力较高一侧旋转开启的旋转气密门，使人员开启连接门时能够感受到较大环境压力形成的适当阻力，同时也可利用环境之间压力差推动连接门自行旋转闭合。
所述的第一入口缓冲间12、第二入口缓冲间22与第二出口缓冲间24和第三入口缓冲间32除了提供必要的人员更衣、消毒等功能外，还可以优选的设置检测人员休息功能，如洗手间、浴室等。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种集成式可移动病原体核酸检测实验室系统，其特征在于，包括集成在一个可移动结构内相互气密隔离的试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构和扩增及产物分析独立结构；
所述试剂储存和准备独立结构包括依次气密连接的第一入口缓冲间、试剂准备间，且所述试剂准备间侧壁至少各设置一个连接外部环境和连接所述标本制备独立结构的气密传递窗；
所述标本制备独立结构包括依次气密连接的第二入口缓冲间、维持负压环境的样本制备间、第二出口缓冲间和洗消间，形成相对外部环境的单向气密人员通道，且所述样本制备间侧壁至少设置一个连接外部环境的气密传递窗；
所述扩增及产物分析独立结构包括依次气密连接的第三入口缓冲间、维持负压环境的扩增分析间，且所述扩增分析间侧壁至少设置一个连接所述标本制备独立结构的气密传递窗；所述洗消间还设置有一个连接所述扩增分析间的气密传递窗；
所述样本制备间的负压环境压力值始终低于所述系统内其余位置环境压力值。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括集成在同一可移动结构内独立气密隔离设置的中控间和电力设备间。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二入口缓冲间与第二出口缓冲间均维持负压环境，且所述第二出口缓冲间负压环境压力值高于所述洗消间环境压力值；所述扩增分析间负压环境压力值高于所述洗消间环境压力值，且所述扩增分析间与所述第三入口缓冲间之间存在压力差；所述试剂准备间与所述第一入口缓冲间之间存在压力差。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电力设备间设置有外部电源接口、发电机以及电力连接所述试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构、扩增及产物分析独立结构和中控间的配电柜，且所述电力设备间还设置有独立空调外机；所述中控间设置有采集所述试剂储存和准备独立结构、标本制备独立结构、扩增及产物分析独立结构环境压力值数据的压力监控装置。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述试剂准备间设置有试剂储存设备、放置试剂配制仪器的超净工作台；所述样本制备间设置有灭活恒温箱、冷藏冰箱、生物安全柜、核酸提取仪；所述扩增分析间设置有至少一台PCR分析仪；所述洗消间设置有高压灭菌锅和废弃物垃圾桶。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一入口缓冲间、第二入口缓冲间和第三入口缓冲间分别设置有衣柜。
7.如权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述可移动结构为45HQ规格的集装箱。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述集装箱底部设置有安装脚或独立的垫木。
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