專利名稱：病毒性氣溶膠采集富集儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種病毒性氣溶膠采集富集裝置，特別涉及一種環(huán)境空氣中生物氣溶膠有效采集并整合病毒富集技術(shù)以對接后續(xù)病毒檢測的一體化裝置。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)傳染病疫情主要由病毒感染引起，而以呼吸道為主要傳播途徑的病毒感染由于其便利的傳播感染方式，極易在短時間內(nèi)快速傳播導(dǎo)致嚴(yán)重的公共衛(wèi)生事件發(fā)生，近年來SARS、高致病性禽流感以及新甲型HlNl流感病毒的感染和流行所引起人類或動物嚴(yán)重健康危害及國際關(guān)注就是典型例證；通過氣溶膠播散病毒類生物恐怖因子也是反恐專家所提及重點防范內(nèi)容。另外，非呼吸道病毒也能通過氣溶膠感染或通過實驗室誤操作導(dǎo)致感染和傳播的事件也不時發(fā)生，因此對環(huán)境中氣溶膠的病毒監(jiān)測研究十分迫切和必要。但是，由于傳統(tǒng)生物氣溶膠采集儀器或裝置對口檢測方法主要適用于細(xì)菌、真菌類病 原體、導(dǎo)致病毒氣溶膠方面的監(jiān)測受到了限制，監(jiān)測病毒操作不便、敏感性差，已經(jīng)嚴(yán)重不適應(yīng)當(dāng)前傳染病領(lǐng)域的監(jiān)測研究現(xiàn)狀，制約了環(huán)境中病原體監(jiān)測需求，新型病毒類采樣器已經(jīng)成為該領(lǐng)域當(dāng)前研究熱點之一。由于病毒屬于非細(xì)胞型微生物，必須依賴細(xì)胞才能復(fù)制增值，顆粒小(納米級)，空氣稀釋導(dǎo)致濃度低等原因，對環(huán)境空氣中呼吸道病毒采集到可以檢測到的水平一直是個難題。顯然，病毒性空氣采集器應(yīng)重點針對呼吸產(chǎn)出的氣溶膠顆粒，研究顯示，人類呼吸道活動(包括咳嗽、打噴嚷、談話和呼吸等)產(chǎn)生的氣溶膠顆粒多數(shù)小于I μ m (Edwards et al,2004)，而與呼吸活動相關(guān)的流感病毒則主要分布在O. 3-1 μ m氣溶膠顆粒中(Fabian etal，2008)。因此，現(xiàn)有空氣采樣器對大于I μ m顆粒收集效率高，采集病毒氣溶膠顆粒效率偏低，缺乏針對性是主要原因之一。絕大多數(shù)現(xiàn)有的生物氣溶膠采樣器并不特定針對病毒性氣溶膠設(shè)置，收集譜寬，不太適合收集病毒樣品，典型的原因可以歸納以下幾點
1)采樣器流量小或工作時間短，難以采集到足夠量的空氣樣品，以保證足夠病毒檢出的最低限；
2)氣溶膠顆粒收集效率偏低，尤其是亞微米水平的氣溶膠顆粒收集效率低；
3)收集介質(zhì)中的顆粒去除和濃縮技術(shù)不足導(dǎo)致低效問題；
4)收集介質(zhì)針對后續(xù)檢測方法適用性不足的技術(shù)問題；
5)針對病毒監(jiān)測的可操作性差，或缺乏符合現(xiàn)場的便攜性設(shè)置。國外最新的針對重要商業(yè)化空氣采樣器病毒收集比較分析研究顯示(Fabian etal, Indoor Air 2009,19 :433-441),包括 SKC biosamper 生物米樣器、Teflon 空氣濾器、明膠濾器和CCI沖擊式采集器共四種重點的商業(yè)化生物采樣器進(jìn)行了比較分析，其結(jié)論就是新型的氣溶膠病毒采樣器需要研究；現(xiàn)有的商業(yè)化生物采樣器對于病毒采集和感染性保持方面缺乏效率；應(yīng)重點關(guān)注病毒性氣溶膠粒徑階段的收集效率和收集液相介質(zhì)的優(yōu)化方面。除了一些國外軍工單位基于反生物恐怖需求開展了病毒性氣溶膠進(jìn)行監(jiān)測和檢測夕卜，尚未見專門用于大型集會、交通工具密閉空間或醫(yī)療機(jī)構(gòu)等敏感場所的空氣病毒監(jiān)測富集儀器，尤其是針對納米級病毒的采樣監(jiān)測裝置和配套病毒濃縮形成高靈敏、特異性檢測裝置研制，還有許多涉及采樣效率、濃縮效率及簡便性等方面完善需求，距離實際應(yīng)用價值尚有不少距離。目前國內(nèi)公共衛(wèi)生領(lǐng)域環(huán)境監(jiān)測中使用的空氣微生物采樣器大致可分為三大類空氣微生物捕集在固態(tài)培養(yǎng)基或其它粘著表面上，收集在營養(yǎng)液中，收集在濾膜或其他濾料等方面，這類的商品化空氣微生物采樣器均主要針對微米級細(xì)菌等微生物氣溶膠采集，亞微米水平顆粒采集效率偏低。由于病毒的納米級顆粒特點以及諸如流感病毒等病原體高度變異性，不同病毒呼吸道局部的病毒增值濃度及排出方式有所不同，不同病毒檢出手段有差異等因素，對于病毒顆粒的采集和處理均缺乏系統(tǒng)的針對性研究，相應(yīng)的樣品采集裝置也沒有病毒富集技術(shù)整合，病毒檢測靈敏性有待提高，與后續(xù)的檢測技術(shù)銜接也有待完善，未見到整合病毒采集于富集的空氣采樣裝置。同時，基于空氣病毒監(jiān)測的環(huán)境特點要求，現(xiàn)有生物采樣器在專門結(jié)合交通工具、生物安全實驗室或動物飼養(yǎng)場等相對密閉、狹小空間特點方面，也缺乏便攜、簡便和特異性，使得采樣裝置不符合實際要求
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在問題，本發(fā)明提供一種針對病毒性氣溶膠進(jìn)行采集和富集的裝置，特別是關(guān)于環(huán)境空氣中生物氣溶膠病毒樣本的有效采集并整合病毒富集的一體化裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種病毒性氣溶膠采集富集儀包括框架、供氣裝置、出氣單元噴頭和采集單元管；所述供氣裝置用于收集待檢測的氣體樣本，并通過輸氣管將所述氣體樣本輸入到出氣單元噴頭中；所述出氣單元噴頭和采集單元管均設(shè)置在框架上，所述采集單元管可拆卸的設(shè)置在所述出氣單元噴頭的下方，其內(nèi)設(shè)置有測試液；所述氣體樣本通過出氣單元噴頭旋轉(zhuǎn)噴入到所述采集單元管中，并通過其中的所述測試液吸收待測氣體中所含有的氣溶膠。進(jìn)一步，所述出氣單元噴頭為柱形腔室，在其底面上設(shè)置有若干噴氣出口，若干所述噴氣出口相對于出氣單元噴頭的軸線均布，若干噴氣出口的軸線均與出氣單元噴頭的軸線在空間上相隔，并相對于所述軸線向斜下方傾斜設(shè)定角度。進(jìn)一步，所述噴氣出口的數(shù)量大于等于3個。進(jìn)一步，所述底面為向下凸出的面。進(jìn)一步，所述若干噴氣出口在垂直方向上位于同一高度。進(jìn)一步，所述采集單元管為由圓筒和設(shè)置在所述圓筒下方的圓錐筒構(gòu)成的容器，所述圓錐筒部分的容量大于等于15ml。進(jìn)一步,所述采集富集裝置還包括富集單元架,所述富集單元架包括能夠?qū)崿F(xiàn)水平和垂直方向自由旋轉(zhuǎn)的管架和設(shè)置在管架上的用于固定所述采集單元管的彈性固定卡簧；采集單元管支撐裝置檢測完畢后，所述采集單元管被設(shè)置在富集單元架上。進(jìn)一步，所述富集單元架還包括設(shè)置在所述管架底部的磁性裝置。進(jìn)一步，所述采集單元管的外壁上設(shè)置有與所述彈性固定卡簧相配的卡口。進(jìn)一步，所述測試液為帶有病毒免疫磁珠的測試液；并通過所述病毒免疫磁珠來捕捉待測氣體攜帶的病毒。
本發(fā)明中所限定的病毒性氣溶膠采集富集儀其原理為通過采用氣液混合方式收集氣溶膠，并在測試液中投入免疫磁珠來捕捉待測氣體攜帶的病毒。該裝置包括出氣單元噴頭和采集單元管兩個重要部分，組合形成完整空氣采樣和病毒富集儀器，結(jié)構(gòu)簡單，操作環(huán)節(jié)連貫、實施簡便，其病原體富集方式與現(xiàn)有病毒學(xué)檢測方法對接簡單，尤其是與常用的病毒分子生物學(xué)檢測方法對接，可以無須額外處理直接進(jìn)入病原的核酸提取檢測步驟，省時省力。另外，本發(fā)明中的出氣單元噴頭、采集單元管和富集單元架三個主要部件，也可以單獨使用完成各部具有的獨立功能。


圖I為本發(fā)明采集富集儀結(jié)構(gòu)示意 圖2為一種出氣單兀噴頭結(jié)構(gòu)意 圖3為第二種出氣單元噴頭結(jié)構(gòu)示意 圖4為另一種出氣單兀噴頭結(jié)構(gòu)意 圖5為采集單元管結(jié)構(gòu)示意 圖6為采集單元管與出氣單元噴頭連接剖視 圖7為富集單元架結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，病毒性氣溶膠采集富集儀包括框架I、供氣裝置、出氣單元噴頭3、采集單元管4和富集單元架5。并以采集富集裝置的使用狀態(tài)設(shè)定上、下方向，即采集單元管4位于出氣單元噴頭3的下方。其中供氣裝置包括抽氣泵和輸氣管2，輸氣管2將抽氣泵抽入的待測氣體輸送到出氣單元噴頭3中，再由噴氣出口 7噴出。出氣單元噴頭3為圓柱形腔室，其底面6優(yōu)選的為向外凸 出的面，可為球面一部分或為圓錐面、棱錐面等規(guī)則或不規(guī)則曲面或平面；如圖2-4所示，出氣單元噴頭3的底面6上還設(shè)置有若干噴氣出口 7，若干噴氣出口 7相對于出氣單兀噴頭3的軸線均布,并優(yōu)選的在垂直方向上位于同一高度,若干噴氣出口 7的軸線均與出氣單元噴頭3的軸線在空間上相隔，并相對于該軸線向斜下方傾斜設(shè)定角度，噴氣出口 7的數(shù)量不少于3個，優(yōu)選的為3-6個。噴氣出口 7的這種設(shè)置方式的優(yōu)點如下噴氣出口 7直接加工在底面上，加工方便，并可保證氣體的噴出方向在噴出過程中不變。噴氣出口數(shù)目多，噴氣出口管道短，不易堵塞，易于清洗；噴射氣流均勻形成同一表面向下方向的切向氣流，形成完全旋轉(zhuǎn)的向下驅(qū)動力，驅(qū)動液面旋轉(zhuǎn)并上升，在噴氣出口周圍形成半圓弧型包裹液面，實現(xiàn)完全氣液混合和氣溶膠的全面收集。如圖5、6所示，采集單元管4為由圓筒8和設(shè)置在圓筒8下方的圓錐筒9構(gòu)成的容器，圓筒8上端開口，下端與錐形筒9的大端相接。圓筒8的內(nèi)壁頂端設(shè)置螺口以便與出氣單元噴頭3對接，或通過其他方式與出氣單元噴頭3可拆卸的連接。在采集單元管4的外壁上還設(shè)置有向內(nèi)淺淺凹陷卡口 10，用于將采集單元管固定設(shè)置在富集單元架5上，該卡口優(yōu)選的設(shè)置在圓筒8與圓錐筒9連接處。采集單元管錐形筒部分主要用于存放采集溶液，錐形筒部分液體容量為不少于15ml。采集單元管4的這種結(jié)構(gòu)能夠保證有足夠量測試液以便充分與大體量空氣樣品混合，否則將無法實現(xiàn)有效的氣液混合或由于測試液很快蒸發(fā)而導(dǎo)致氣溶膠流失。測試液可為帶有病毒免疫磁珠的測試液；并通過病毒免疫磁珠來捕捉待測氣體攜帶的病毒。如圖7所示，富集單元架5為一能夠在水平和垂直方向自由旋轉(zhuǎn)的管架，管架上口設(shè)置彈性固定卡簧11用于對接采集單元管的卡口 10。彈性固定卡簧11可在實現(xiàn)固定采集單元管的同時，還可以隨時手工取放采集單元管4。管架底部設(shè)置有磁性裝置12，磁性裝置12可為固定永久磁鐵等，管架大小需與采集單元管4匹配。如圖I所示，富集單元架5設(shè)置在框架I的下端，可通過水平旋轉(zhuǎn)管架將其收入到框架I中，或在使用時旋出，以便于固定采集單元管4。在垂直方向上旋轉(zhuǎn)管架可將采集單元管4中的液體倒出。另外富集單元架5也可獨立于框架I設(shè)置，但其結(jié)構(gòu)與功能不變。測試時，將本發(fā)明中的病毒性氣溶膠采集富集儀設(shè)置在待測區(qū)域內(nèi)，抽氣泵啟動，將待測氣體抽入，并通過輸氣管2輸入到出氣單元噴頭3中，并由設(shè)置在其底面6上的若干噴氣出口 7噴出到采集單元管4中的測試液中，由于若干噴氣出口 7位于底面6的相同高度上，并且其出口均朝向斜下方，所以，由其噴出的待檢測氣體向采集單元管4中同時噴出， 形成旋轉(zhuǎn)氣流，驅(qū)動采集單元管4中的測試液旋轉(zhuǎn)，使液面上升，實現(xiàn)對噴入氣流的液體弧形面包裹，使所有采集的待測氣體能夠完全噴射到測試液表面，并持續(xù)混合于旋轉(zhuǎn)的測試液中，進(jìn)而實現(xiàn)空氣和測試液高效混合和空氣中氣溶膠的有效捕捉和采集。在氣體采集完畢后，將采集單元管4從出氣單元噴頭3上取下，并將采集單元管4固定放置在富集單元架5上靜置，待測試液中磁珠通過磁力作用全部粘附于采集單元管4的管底后，垂直方向旋轉(zhuǎn)管架，可以將測試液倒出，并將富集病毒的磁珠保留在管底用于下一步病毒檢測。本發(fā)明病毒性氣溶膠采集富集儀的優(yōu)點如下1、出氣單元噴頭的設(shè)計符合物理學(xué)氣旋原理，收集的氣流與后續(xù)產(chǎn)生的圓弧型包裹液面可以實現(xiàn)氣液充分接觸，保證所采集的待測氣體中含有的不同粒徑氣溶膠顆粒被測試液充分采集；2、若干出氣單元噴頭同腔體、短管道的設(shè)計布局，使出氣單元噴頭不易堵塞，易于清洗；3、采集單元管為圓柱與圓錐的組合形狀腔體，一方面可以保證氣流驅(qū)動液面旋轉(zhuǎn)后，液體上部空間形成較大弧形凹面，以實現(xiàn)對噴氣口的充分包裹，保障氣體有效采集和混合，另一方面圓錐下端的尖頭設(shè)計有利于容納后續(xù)濃縮磁珠的小體積，便于回收；4、采集單元管具備較大的液體樣品容量，能夠保證氣流驅(qū)動后大空氣流量的采集和與測試液的有效混合，測試液中還直接加入病毒捕捉免疫磁珠，在氣液混合的同時實現(xiàn)對氣溶膠中的病毒捕捉；5、富集單元架為可水平垂直方向折疊設(shè)置，方便整合到儀器裝置中，管架底端為固定永久磁鐵，便于與采集單元管圓錐部分的錐形底端接觸對管中磁珠實現(xiàn)富集。
權(quán)利要求
1.一種病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述采集富集裝置包括框架、供氣裝置、出氣單元噴頭和采集單元管；所述供氣裝置用于收集待檢測的氣體樣本，并通過輸氣管將所述氣體樣本輸入到出氣單元噴頭中；所述出氣單元噴頭和采集單元管均設(shè)置在框架上，所述采集單元管可拆卸的設(shè)置在所述出氣單元噴頭的下方，其內(nèi)設(shè)置有測試液；所述氣體樣本通過出氣單元噴頭旋轉(zhuǎn)噴入到所述采集單元管中，并通過其中的所述測試液吸收待測氣體中所含有的氣溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利I中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述出氣單元噴頭為柱形腔室，在其底面上設(shè)置有若干噴氣出口，若干所述噴氣出口相對于出氣單元噴頭的軸線均布，若干噴氣出口的軸線均與出氣單元噴頭的軸線 在空間上相隔，并相對于所述軸線向斜下方傾斜設(shè)定角度。
3.根據(jù)權(quán)利2所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述出氣口的數(shù)量大于等于3個。
4.根據(jù)權(quán)利2中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述底面為向下凸出的面。
5.根據(jù)權(quán)利2中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述若干噴氣出口在垂直方向上位于同一高度。
6.根據(jù)權(quán)利I中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述采集單元管為由圓筒和設(shè)置在所述圓筒下方的圓錐筒構(gòu)成的容器，所述圓錐筒部分的容量大于等于15ml。
7.根據(jù)權(quán)利I中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述采集富集裝置還包括富集單元架，所述富集單元架包括能夠?qū)崿F(xiàn)水平和垂直方向自由旋轉(zhuǎn)的管架和設(shè)置在管架上的用于固定所述采集單元管的彈性固定卡簧；采集單元管支撐裝置檢測完畢后，所述采集單元管被設(shè)置在富集單元架上。
8.根據(jù)權(quán)利7中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述富集單元架還包括設(shè)置在所述管架底部的磁性裝置。
9.根據(jù)權(quán)利7中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述采集單元管的外壁上設(shè)置有與所述彈性固定卡簧相配的卡口。
10.根據(jù)權(quán)利I中所述病毒性氣溶膠采集富集儀，其特征在于，所述測試液為帶有病毒免疫磁珠的測試液；并通過所述病毒免疫磁珠來捕捉待測氣體攜帶的病毒。
全文摘要
一種病毒性氣溶膠采集富集儀包括框架、供氣裝置、出氣單元噴頭和采集單元管；所述供氣裝置用于收集待檢測的氣體樣本，并通過輸氣管將所述氣體樣本輸入到出氣單元噴頭中；所述出氣單元噴頭和采集單元管均設(shè)置在框架上，所述采集單元管可拆卸的設(shè)置在所述出氣單元噴頭的下方，其內(nèi)設(shè)置有帶有病毒捕捉免疫磁珠測試液；所述氣體樣本通過出氣單元噴頭呈旋轉(zhuǎn)噴入到所述采集單元管中，所述測試液吸收待測氣體中所含有的氣溶膠，并通過所述病毒免疫磁珠來捕捉待測氣體攜帶的病毒。本發(fā)明高效捕捉空氣中生物氣溶膠的同時，可特異實現(xiàn)病毒微生物樣品的富集，特別適用環(huán)境空氣中病毒病原體監(jiān)測。
文檔編號C12M1/26GK102634449SQ201210089458
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者慈穎, 楊鵬飛, 胡孔新 申請人:中國檢驗檢疫科學(xué)研究院