[发明专利]基于微流控芯片的环境病原体快速检测与预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于微流控芯片的环境病原体快速检测与预警系统及方法，系统包括富集组件：用于通过结构件将空气中的病原体截留到滤膜上，再通过无核酸缓冲液溶解，形成富集液；微反应组件：用于抽吸富集液至微反应室进行LAMP扩增，使富集液分别与加入染料的反应体系、未加入染料的反应体系进行反应，形成定性结果；通信组件：用于接收反应定量检测结果和预警指令；远程服务器根据电信号计算沉淀浊度值和病毒浓度输出反应定量检测结果和预警指令；预警组件：用于发出声音和/或灯光报警信号。本发明利用高效扩增技术快速检测空气中的致病病毒，并进行定性、定量检测，输出检测结果和报警信号，实现室内空气中的病毒预警。

技术领域

本发明涉及医学和生物领域，尤其涉及等温核酸扩增技术，具体地指一种基于微流控芯片检测的室内环境中病毒病原体的快速检测与预警系统及方法。

背景技术

空气中的致病病毒是疾病传播的一个重要途径，如手足口，流感病毒，SARS病毒等。通常通过一定的方法富集后，将样品采用特殊的培养箱进行病毒培养，病毒培养到一定阶段后再利用电子显微镜检测观察，或者利用免疫技术作病原抗体抗原检测，这些都是需要不同的专业科研人员联合不同的实验室进行，一般过程复杂，耗时较长，设备装置繁多，巨大，而且检测的起始含量要求较高，由于整个过程时间长，涉及的仪器和人员比较多，也有污染的风险。

特别是由于空气中病毒含量拷贝数较低，很多传统的方法需要长时间对空气中的病原体富集，例如膜截留空气收集病原体的方法，往往需要24小时以上，才能收集到检测的初始限度，然后利用特定宿主培养病毒，一般48-72小时，电子显微镜观察，或者结合抗原抗体检测来判断，期间涉及到多组装置：富集装置，培养装置，电子显微镜，抗体抗原试剂等等，程序繁杂且耗时也耗费人工，其中富集装置和电子显微镜庞大；培养病原体，电子显微镜的观察对操作人员的专业性要求高，不适合日常家居，普通生活场所。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，而提出的一种基于微流控芯片的环境病原体快速检测与预警系统及方法，利用高效扩增技术快速检测空气中的致病病毒，并进行定性、定量检测，输出检测结果和报警信号，实现室内空气中的病毒预警。

为实现上述目的，本发明所设计的基于微流控芯片的环境病原体快速检测与预警系统，其特殊之处在于，所述系统包括富集组件、微反应组件、通信组件和预警组件；

所述富集组件：用于抽吸待检测空间内的空气，通过结构件将空气中的病原体截留到滤膜上，再通过无核酸缓冲液溶解，从而使空气中的病原体被捕获到无核酸缓冲液中形成富集液；

所述微反应组件：用于抽吸富集液至微流控芯片板进行LAMP扩增，即进行特异性病原体核酸片段的扩增，使富集液分别与加入染料的反应体系、未加入染料的反应体系进行反应，并通过透明视窗展示富集液与加入染料的反应体系反应的定性结果，通过光电设备采集富集液与未加入染料的反应体系反应产生的沉淀浊度反应定量结果；

所述通信组件：用于接收光电设备采集的电信号，将电信号无线传输至远程服务器，接收远程服务器发送的反应定量检测结果和预警指令，并发送至显示装置、预警组件；所述远程服务器根据电信号计算沉淀浊度值和病毒浓度，根据病毒浓度与病原体目标曲线输出反应定量检测结果和预警指令；

所述预警组件：用于根据通信组件发送的预警指令发出声音和/或灯光报警信号。

进一步地，所述富集组件包括抽气泵，所述抽气泵通过电磁阀和管路与位于富集仓顶部的出气口连接，所述富集仓的底部设置有超声波震荡盘，所述富集仓的侧面设置有进气口、进液口和出液口，所述富集仓的内腔中设置有微孔滤膜，所述微孔滤膜由上层膜后网槽衬垫和下层膜前收集网槽包覆固定，所述进气口通过电磁阀与进气装置连接，所述进液口通过电磁阀与第一定量注液装置、第二定量注液装置连接，所述出液口与微反应组件连接。