CN1790026A

CN1790026A - 禽流感病毒远程在线监测采样及快速排查方法及其系统

Info

Publication number: CN1790026A
Application number: CN 200510096425
Authority: CN
Inventors: 彭年才; 张镇西; 冀晓燕; 李明; 李炜
Original assignee: Xi'an Tianlong Science & Technology Co Ltd; Xian Jiaotong University
Current assignee: Xi'an Tianlong Science & Technology Co Ltd; Xian Jiaotong University
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2006-06-21

Abstract

本发明公开了一种针对禽流感疫情进行远程在线监测采样及快速排查系统，包括设置在养殖场现场每个饮水槽边的水样自动采样器、试纸盒、CCD摄像头、单片机、无线网络传输，水样自动采样器每次采样之后单片机驱动试纸盒自动加载免疫胶体金试纸，CCD摄像头用于将免疫胶体金试纸和水样反应的图像通过无线网络传输系统传输到监控中心的计算机上，由监控中心对于每一个CCD拍摄的免疫胶体金试纸的反应图像进行判定。本发明采用免疫胶体金试纸与水样自动采样方法，对禽流感病毒进行检测，不同目前对样本不加区分的直接做分型鉴定，具有多节点自动检测、检测快速、效率高、便于组网、无人值守、全局信息融合等优点，为疫情快速决策提供有力依据。

Description

禽流感病毒远程在线监测采样及快速排查方法及其系统

技术领域

本发明属于公共卫生及安全领域，涉及生物病毒监控防治方面，具体是一种适合现场、实时对禽类呼吸道病毒，特别是禽流感，进行远程在线监测禽流感病毒采样及快速排查的方法及其系统。

背景技术

禽流感是禽流行性感冒(Avian Influenza，AI)的简称，它是一种由甲型流感病毒的一种亚型引起的传染性疾病综合症，被国际兽疫局定为甲类传染病，又称真性鸡瘟或欧洲鸡瘟。禽流感病毒概念中的H和N都是指病毒的糖蛋白(蛋白质)，一种糖蛋白叫血凝素(HA)，如病毒的钥匙，用来打开人类或牲畜的细胞，另一种叫神经氨酸酶(NA)，帮助病毒感染其他细菌的酵素。禽流感病毒的分类就依据这两种蛋白质的类型而来，其中HA有15种，分别定为H1至H15型，NA有9种，定为N1至N9，如H5N1，理论上它们可以组合成135个不同的病毒亚型，人禽流行性感冒(以下称人禽流感)是由禽甲型流感病毒某些亚型的毒株引起的急性呼吸道传染病，目前已有多起H9N2、H7N7亚型感染人类和H5N1再次感染人类的报道。

禽流感被发现100多年来，人类并没有掌握有效的预防和治疗方法，仅能以消毒、隔离、大量宰杀禽畜的方法防止其蔓延。高致病性禽流感暴发的地区，往往蒙受巨大经济损失，根据目前的报道，而且有逐渐演变成全球灾难的趋势。

自2003年12月以来，禽流感在亚洲十多个国家和地区肆虐，造成数千万只家禽被宰杀销毁，染病死亡者已达数十人。就最近5年的记录，1999年3月至11月，英国伦巴第地区暴发禽流感，到次年3月1300万只病禽被捕杀。2002年10月，美国加州暴发禽流感，当年12月疫情扩散到内华达州和亚利桑那州。到2003年3月，仅加州就销毁326多万只鸡；4月，荷兰发生禽流感，人类感染者达80人，并出现死亡病例，而且至今仍不断出现人类感染禽流感的病例。

目前禽流感爆发地点时间都具有很大的不确定性，虽然禽流感的传染性极高，但是毕竟感染病毒的样本还是少数，疫情监测的工作主要是对大量样本进行快速排查，把握全局情况，而不是将每个样本均利用精密仪器设备分析鉴定，而且这些仪器的结构一般比较复杂，价格昂贵，有些精密仪器工作条件要求较高，维护量大，并需安装在固定实验室中，因而难于普及应用，特别是不适宜于生产现场、野外和广大农村、边远地区应急监测，这就需要积极开发和发展操作简便、测定快速、价格低廉、便于携带、能满足一定灵敏度和准确度要求的简易监测方法和仪器，促进疫情监测工作的广泛开展。

研究表明，禽流感传播途径主要经呼吸道传播，通过密切接触感染的禽类及其分泌物、排泄物，受病毒污染的水等，以及直接接触病毒株被感染，而目前我国普遍采用的禽流感检测方法是世界动物卫生组织推荐使用的鸡胚病毒分离法，目标病毒样本采集方案，通常的手段是用人工直接取喉气管、泄殖腔棉拭检测，都是工作人员现场采样送检，直接做分型鉴定，这样做存在以下几方面不足：

一是人工定点定时采样测定结果不能动态反映目标区域的疫情变化，很难根据结果预测疫情发展情况；

二、禽类养殖的范围大，地点分散，数量多，基层条件设施不完善，无法保证所采集样本的有效性；

三、无疑增加了工作人员的工作量和被感染的几率；

四、样本中感染禽流感病毒的只占少数，这样不加区分的逐一分型鉴定浪费了大量精力物力，鸡胚病毒分离法虽然精确，但缺点也很明显——耗时过长，从提取样品到最终出具结果，最少需要21天时间。由于时间长，检测结果往往赶不上流行病学和疾病控制的需要所以对于养殖场禽类病毒样本的自动采样及快速排查变得尤为重要，有重要的实际意义，是禽流感疫情预防与监控首先要解决的问题。

即使是新的检验标准——荧光RT-PCR，也仍需要四个小时，如果样本数量巨大，逐一检测耗时也是巨大的，不利于快速决策，经申请人进行的资料检索，目前尚未有查到这方面技术问题的解决方案。

发明内容

针对上述禽流感病毒检测中存在的问题，本发明的目的在于提出一种适合现场、实时对禽类呼吸道病毒，特别对禽流感病毒进行自动采样、远程在线监控及快速排查的方法及其系统，改变目前对每个样本不加区别同样检测的方法，大大缩小了可疑样本的数量，能够在最短时间实现全局信息融合，给重点疫区重点防御提供有力的决策依据。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种禽流感病毒自动监测采样及快速排查的方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)在养殖场现场的每个饮水槽边都设置一个水样自动采样器，水样自动采样器的出水管分别与一个试纸盒和一单片机连接；试纸盒上方设有CCD摄像头；水样自动采样器每次采样之后单片机驱动试纸盒自动加载免疫胶体金试纸，水样和免疫胶体金试纸发生反应，反应时间15分钟，此时单片机驱动CCD摄像头拍摄水样和免疫胶体金试纸反应后的图像，并将图像通过无线网络传输系统传输到监控中心的计算机上；

2)监控中心对于每一个CCD拍摄免疫胶体金试纸的反应图像进行判定，其判定方法是：

①当免疫胶体金试纸的NC膜上出现两条棕红色线时，判为阳性，表示感染禽流感病毒；

②当免疫胶体金试纸的NC膜上只出现一条棕红色对照线时，判为阴性，表示未感染禽流感病毒；

③当免疫胶体金试纸的NC膜上没有出现任何棕红色线时，表示操作有误或免疫胶体金试纸失效；

3)监控中心对判定结果进行信息融合，为防御的应对措施提供决策依据。

实现上述方法的快速排查系统，其特征在于，该系统包括，设置在养殖场现场每个饮水槽边的水样自动采样器，水样自动采样器的出水管分别与一个试纸盒和一单片机连接；试纸盒上方设有CCD摄像头；水样自动采样器每次采样之后单片机驱动试纸盒自动加载免疫胶体金试纸，CCD摄像头用于将免疫胶体金试纸和水样反应的图像通过无线网络传输系统传输到监控中心的计算机上，监控中心对于每一个CCD拍摄免疫胶体金试纸的反应图像进行判定。

本发明利用养殖场现场具有的饮水槽，而禽类如果感染禽流感，则呼吸道的病毒通过每次饮水，会渗透到水槽中，利用禽流感病毒在低温水环境中存活时间长的特点，对水槽中被病毒污染的水定时自动采集，检测水里面的病毒情况，即可实时反映该区域内的病毒感染状况，以便及时采取应对措施。

本发明的系统适用于广大基层、大范围的疫情自动监测，可以安置于各个养殖现场进行实时监控，而且成本低廉，方便快捷，大大节省了各方面资源的投入。

附图说明

图1是本发明的系统结构图；

图2是免疫胶体金试纸判定方法原理图；图中A为干燥试纸条，B为加样状态，C为反应和迁徙状态，D为阳性判定结果，即出现两条红线，E为阴性判定结果，即出现一条红线；

图3是无线收发系统示意图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1，在养殖场现场的每个饮水槽边都设置一个水样自动采样器，采样器的出水管与试纸盒相连，其原理和结构类似打印机的喷墨装置和卷纸盒，每次采样之后单片机驱动试纸盒自动加载试纸，并保证每次反应都是干燥的新试纸，免疫胶体金试纸与水样反应；根据水面的高度调整好采样器，摄像头的位置，另外安装时尽量使CCD摄像头能够清楚的看到免疫胶体金试纸，确定采样间隔，使免疫胶体金试纸与待测样品液产生发应。待免疫胶体金试纸的NC膜吸满液体时，等反应充分，大约十五分钟后，根据免疫胶体金试纸的图像结果进行判断，此时单片机驱动CCD摄像头拍摄反应后的试纸图片，并利用无线网络传输系统将图像传输到监控中心的计算机上，统一判定，其判断的方法如图2所示：

③当免疫胶体金试纸的NC膜上没有出现任何棕红色线时，表示操作有误或免疫胶体金试纸失效。

在实际设计中，也可以借鉴目前已经广泛应用的自动水质采样器；

本发明采用免疫胶体金试纸进行禽流感快速检测，虽然目前禽流感检测诊断还有其他多种方法，如琼脂扩散(AGID)试验、血凝(HA)及血凝抑制(HI)试验、免疫荧光(IF)试验、荧光RT-PCR等方法，由于申请人的目标是对只有少量样本含有禽流感病毒的大量样本进行初步排查，所以力求在最短时间内做出初步判断，不作亚型鉴定。

快速诊断试纸条是20世纪90年代以来在单克隆抗体技术、胶体金免疫层析技术和新材料技术基础上发展起来的一项新型体外诊断技术。近年来发展迅速，在生物医学领域特别是医学检验中得到了广泛应用。哈尔滨兽医研究所等研制了“系列抗体免疫金标试纸”可以在很短的时间内检测出猪瘟、蓝耳病、伪狂犬、禽流感、新城疫等。

与其它诊断方法比较，免疫胶体金快速诊断技术具有以下优点：

(1)快捷迅速，可在几分钟之内得出结果；

(2)灵敏准确，结果受外因影响较少，可在养殖场直接进行检测，实验结果也可长期保存。

(3)安全简便，不需任何仪器和设备，更适合于基层的现场应用。

(4)成本低廉，所需试剂和样本量少。

这些对于实际大批量现场应用中都极具优势。

反映结果判定方法：根据该技术的原理如图2所示。其中A为干燥试纸条，B为加样状态，C为反应和迁徙状态，D为阳性判定结果，E为阴性判定结果；试纸的NC膜上出现两条棕红色线时，判为阳性，即表示感染禽流感病毒；只出现一条棕红色对照线时判为阴性，即未感染；不出现任何棕红色线时，表示操作有误或试纸失效。

通过监测反应结果，可以了解整个区域的家禽健康的水平状况，决定是否及时开展免疫及选择适宜的免疫剂量。当然，依靠快速诊断技术仅能做出初步诊断，进一步确诊还需做病毒分离、RT-PCR检测，必要时需测定病毒的静脉接种致病指数。

根据检测结果决定后续处理：如果检测结果为阳性，记录样本ID，并作进一步分型鉴定，并将样本灭活，防止生物污染，如果结果为阴性，继续监测。

灭活方法：对污染的物采用加热的方法灭活，由于禽流感病毒对热比较敏感。当禽流感病毒被加热到56℃并持续30分钟，或者被加热到60℃并持续10分钟时就会丧失活性，如果被加热到65℃至70℃时只要几分钟时间即丧失活性。

本发明借用无线传输网络进行信息传递，无需操作人员一个接一个的查看多个采样点的分析结果，每个采样点是一个节点以唯一的ID接入中心监控点，独立完成样本检测，由系统软件判定各个节点的检测结果，自动完成，即可初步判定样本是否含有禽流感病毒，进而决定后续处理。

随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，特别是蓝牙、802.11b等应用的推广，本发明的无线传输采用基于WE904无线收发模块，进行实时数字图像无线传输，实现一个低发射功率和低成本的实际应用系统。无线传输采用WE904芯片，该芯片是新加坡Winedge公司推出的一款无线收发模块，它包括电子眼、DSP芯片、无线收发模块WE904、RS232协议的信号格式。其框图如图3所示。

其工作过程为：①电子眼(普通摄像头)负责图像采集和图像信号的A/D转换。②电脑眼输出的图像信号由DSP芯片TMS320VC5402(以下简称5402)编码压缩。③5402通过McBSP(多通道缓冲串口)实现与WE904模块的连接，并实现WE904模块的配置，并且将编码后的图像信号以RS232协议的信号格式输到WE904模块，经调制后发送出去。④接收端的WE904模块输出TTL电平的信号，经过RS232电平接口的电平转换后由串口输入PC机。⑤PC机将收到的图像信号解码并显示出来。为低成本的中低速的无线数据传输提供了一种很有竞争力的参考方案。

本发明采用无线网络传输，具有多节点自动检测、检测快速、效率高、便于组网、无人值守、全局信息融合等优点，避免了人畜接触传染。本发明不仅适合于禽流感病毒的检测监控，适当改变前端检测试纸或试剂，还可以用于多种病毒的检测。

Claims

1.一种禽流感病毒自动监测采样及快速排查方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用免疫胶体金试纸进行禽流感快速诊断，若检测结果为阳性，记录样本ID，并作进一步分型鉴定，并将样本灭活，防止生物污染；如果结果为阴性，继续监测。

3.一种禽流感病毒自动监控采样及快速排查系统，其特征在于，该系统包括，设置在养殖场现场每个饮水槽边的水样自动采样器，水样自动采样器的出水管与一个试纸盒和一单片机连接；试纸盒上方设有CCD摄像头；水样自动采样器每次采样之后单片机驱动试纸盒自动加载免疫胶体金试纸，CCD摄像头用于将免疫胶体金试纸和水样反应的图像通过无线网络传输系统传输到监控中心的计算机上，由监控中心对于每一个CCD拍摄的免疫胶体金试纸的反应图像进行判定。