基于单细胞分析技术检测气溶胶中病原微生物的预警系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于单细胞分析技术检测气溶胶中病原微生物的预警系统，包括微生物采样器、微生物富集浓缩装置、信号放大装置和荧光定量PCR仪，信号放大装置使用时所用的试剂盒为单细胞分析试剂盒或一步法RT‑PCR单细胞序列特异性扩增试剂盒，一方面将不易检测的气体样本，巧妙地转化为可被检测的液体样本，经过信号放大后进行荧光定量PCR检测，另一方面，可实现单个病原微生物灵敏度级别检出气溶胶中可经呼吸道传播的病原微生物，可以对大型活动的参会人，对陆、海、空等交通工具的乘坐人员，以及对菜场、超市、影院、学校和医院等人员密集地，进行经呼吸道途径传播病原微生物(如新型冠状病毒)的高灵敏度检测，为疫情防控提供更早预警。

【技术实现步骤摘要】
基于单细胞分析技术检测气溶胶中病原微生物的预警系统
本技术涉及病原微生物检测领域，具体涉及一种基于单细胞分析技术高灵敏度检测气溶胶中病原微生物的预警系统。
技术介绍
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非常严重的影响。目前，常规检测SARS-CoV-2病毒的措施主要包括体温监测、血清抗原抗体检测、咽拭子核酸检测等。体温监测，是通过体温的检测来进行是否感染SARS-CoV-2病毒的初步判断。但是公知的是：只有当感染者的病情发展到一定严重的程度时，患者才会发生体温的变化，对于“轻微症状感染者”和“无症状感染者”其体温甚至是不发生变化，而且，当患者患有炎症等其他健康问题时，同样会发生体温的变化，因此，体温监测是无法独立作为被检测人是否携带病毒的判断标准的。血清抗原抗体胶体金法，是通过采集血清、利用抗体抗原来进行检测的，其具有检测效率高的优点，但是公知的是：对于“轻微症状感染者”和“无症状感染者”其血清中有可能是不存在或者存在极其微量的抗原的，而采用该方法很难准确的找出“轻微症状感染者”和“无症状感染者”,且用胶体金法灵敏度不高，无法满足对气溶胶中病原微生物的高灵敏度检出。咽拭子核酸检测是目前常用的确诊方式，其是先将采集到的病毒样品溶解到液体中，然后进行病毒核酸提取，反转录将病毒RNA转变成CDNA，然后进行荧光定量PCR，但是该方式中间步骤过于繁琐，且核酸提取回收率以及反转录效率限制，会导致病毒核酸样品在上述处理过程中存在较大损失，很容易出现假阴性结果，其次，该方法对人工成本的需求也较大。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，因此，如何快速而准确地判断出公共场所环境中是否存在传染源以及零号病原体对于疫情防控具有重要的意义。由于公共场所环境中，特别是气溶胶中，病原微生物的载量往往非常微弱，目前常规的检测方法，都很难实现对气溶胶中极微量的病原微生物进行有效检出。
技术实现思路
基于此，提供一种气溶胶中病原微生物的预警系统，高效准确的检测出被测人员是否携带或者环境中是否存在经呼吸道传播的高致病性病原微生物，如SARS-CoV-2病毒，对于准确寻找出“无症状感染者”或判断环境中是否存在病毒，并隔离携带SARS-CoV-2病毒的人员、对环境进行消杀，促进有效防控疫情具有重要意义。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：本技术提供一种气溶胶中病原微生物的预警系统，包括：微生物采样器，所述微生物采样器用于将气溶胶中的微生物富集到捕集液中；微生物富集浓缩装置，所述微生物富集浓缩装置用于浓缩捕集液中富集的微生物；信号放大装置，用于放大捕集液中病原微生物的信号；荧光定量PCR仪，用于检测经过信号放大后的病原微生物，其中，信号放大装置使用时所用的试剂盒为单细胞分析试剂盒或一步法RT-PCR单细胞序列特异性扩增试剂盒。在其中一个实施例中，还包括气溶胶样品采集装置，所述气溶胶样品采集装置用于收集被测人员呼出气体中的病原微生物或环境当中的病原微生物，作为待测气溶胶样品；所述气溶胶样品采集装置与微生物采样器连接。在其中一个实施例中，所述气溶胶样品采集装置为气体收集袋。其中，所述气体收集袋包括袋状本体，所述袋状本体上设置有两个可与外界连通的通孔，所述通孔上设置有进出气管道，所述进出气管道上设置有阀门。具体地，所述阀门包括横向设置在进出气管道上且与进出气管道连通的阀门通道，所述阀门通道上设置有可实现阀门开关的旋塞。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CPSelect微生物快速富集系统。在其中一个实施例中，所述信号放大装置为普通PCR仪。本技术所提供的气溶胶中病原微生物的预警系统，具有以下优势：(1)通过微生物采样器、微生物富集浓缩装置、信号放大装置和荧光定量PCR仪，将不易检测的气体样本，巧妙地转化为可被检测的液体样本，且对气溶胶中的病原微生物进行了富集处理，经过信号放大后采用荧光定量PCR仪进行巢式PCR扩增，使常规不易被检测的极稀少的样本被采集浓缩，检测灵敏度更高；(2)利用单细胞分析技术直接对采集到的病毒样品进行一步法反转录及PCR扩增，避免了核酸提取以及反转录等过程中病毒样品的损耗，同时再利用荧光定量PCR对前一次PCR扩增产物进行巢式PCR扩增，保证了目标病原微生物检出的特异性，前后两次扩增使得检出信号被两次显著放大，极大程度提高了检出灵敏度，可达到尽早发现病原体，进行零号病原体源头预警的作用；(3)通过气溶胶样品采集装置收集被测人员呼出气体中的病原微生物，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在传染源；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)气体收集袋的结构简单，方便操作，无须医护人员对每个受测者进行反复说明和演示，且采集者独自即可完成呼出气体的收集。本技术所提供的气溶胶中病原微生物的预警系统，可实现单个病原微生物灵敏度级别检出气溶胶中可经呼吸道传播的病原微生物，可以对奥运会等大型活动的参会人，对陆运、海运和空运等交通工具的乘坐人员，以及对菜场、超市、影院、游乐场、博物馆、学校和医院等人员密集地，进行高致病性、高传染性，经呼吸道途径传播病原微生物的高灵敏度检测，从而可为疫情防控提供更早预警。附图说明图1为气溶胶中病原微生物预警系统的示意图；图2为气体收集袋的主视结构示意图。图中1袋状本体、2进出气管道、3阀门通道、4旋塞。具体实施方式以下结合具体实施方式对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1所示，气溶胶中病原微生物的预警系统，包括微生物采样器，所述微生物采样器用于将气溶胶中的微生物富集到捕集液中；微生物富集浓缩装置，所述微生物富集浓缩装置用于浓缩捕集液中富集的微生物；信号放大装置，用于放大捕集液中病原微生物的信号；荧光定量PCR仪，用于检测经过信号放大后的病原微生物，其中，信号放大装置使用时所用的试剂盒为单细胞分析试剂盒或一步法RT-PCR单细胞序列特异性扩增试剂盒。此处需要注意的是：该处试剂盒中的引物可使用针对某一目的病毒的特异性引物也可以换成特异性的目的引物池，当其所用的引物为目的引物池时，该装置能够同时检测一两百个指标，实现多个经呼吸道传播的目的病原微生物的同时检测。本实施例中，该系统还包括气溶胶样品采集装置，所述气溶胶样品采集装置用于收集被测人员呼出气体中的病原微生物或环境当中的病原微生物，作为待测气溶胶样品；所述气溶胶样品采集装置与微生物采样器连接。其中，气溶胶样品采集装置为气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于单细胞分析技术检测气溶胶中病原微生物的预警系统，其特征在于，包括：/n微生物采样器，所述微生物采样器用于将气溶胶中的微生物富集到捕集液中；/n微生物富集浓缩装置，所述微生物富集浓缩装置用于浓缩捕集液中富集的微生物；/n信号放大装置，用于放大捕集液中病原微生物的信号；/n荧光定量PCR仪，用于进行巢式PCR检测经过信号放大后的病原微生物；/n其中，当针对的遗传物质是DNA时，信号放大装置工作时所用的试剂盒为单细胞分析试剂盒；当针对的遗传物质是RNA时，信号放大装置工作时所用的试剂盒为一步法RT-PCR单细胞序列特异性扩增试剂盒。/n

【技术特征摘要】
1.基于单细胞分析技术检测气溶胶中病原微生物的预警系统，其特征在于，包括：
微生物采样器，所述微生物采样器用于将气溶胶中的微生物富集到捕集液中；
微生物富集浓缩装置，所述微生物富集浓缩装置用于浓缩捕集液中富集的微生物；
信号放大装置，用于放大捕集液中病原微生物的信号；
荧光定量PCR仪，用于进行巢式PCR检测经过信号放大后的病原微生物；
其中，当针对的遗传物质是DNA时，信号放大装置工作时所用的试剂盒为单细胞分析试剂盒；当针对的遗传物质是RNA时，信号放大装置工作时所用的试剂盒为一步法RT-PCR单细胞序列特异性扩增试剂盒。


2.根据权利要求1所述的基于单细胞分析技术检测气溶胶中病原微生物的预警系统，其特征在于，还包括气溶胶样品采集装置，所述气溶胶样品采集装置用于收集被测人员呼出气体中的病原微生物或环境当中的病原微生物，作为待测气溶胶样品；所述气溶胶样品采集装置与微生物采样器连接。


3.根据权利要求2所述的基于单细胞分析技术检测气溶胶中病原微生物的预警系统，其特征在于，所述气溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊苏萍，王安琪，李丹，冉黎灵，胡兴，唐松青，
申请(专利权)人：湖南航天天麓新材料检测有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43