[发明专利]病原体的自动化检测装置及自动化检测方法

说明书

本发明属于医学生物检测技术领域，公开了一种病原体的自动化检测装置及自动化检测方法。本发明所提供的自动化检测装置包括控制系统、第一机械臂、第二机械臂、生物传感器和光纤光谱仪，其中：所述生物传感器设于所述第二机械臂上；在控制系统的控制下，第一机械臂将液体样品加入所述生物传感器表面和清洗所述传感器表面；第二机械臂将生物传感器表面对准光纤光谱仪的光纤探头进行光学检测；光纤光谱仪检测并采集生物传感器的光学反射谱数据。本发明的自动化检测装置和检测方法不但提高了检测通量，还可避免人员检测操作带来的失误和交叉感染等风险，并且由于使用了基于纳米材料‑多孔硅的光学生物传感器，具有较高的检测灵敏度。

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，特别涉及一种病原体检测装置及检测方法。

背景技术

新型冠状病毒肺炎(Coronavirus Disease 2019，COVID-19)，简称“新冠肺炎”，是指2019新型冠状病毒感染导致的肺炎，是一种急性的呼吸系统感染。世界卫生组织(WHO)于2020年2月11日将其命名为“COVID-19”。同日，国际病毒分类委员会冠状病毒研究小组按照分类学的命名规则，将此次新冠病毒命名为“SARS-CoV-2”。

目前，新型冠状病毒SARS-CoV-2的检测主要局限于医院和疾病预防控制中心，主流技术是基于核酸扩增检测的聚合酶链式反应。然而，核酸提取和扩增是一个复杂的过程，检测人员的技术、环境的洁净度和送样的及时性都会影响结果的准确性。因此，以PCR为代表的核酸扩增检测方法虽然灵敏度高，但是检出率低于50％、检测周期长，且很多条件受限地区无法完成。某些机构提出了新冠病毒SARS-CoV-2快速现场检测解决方案。在核酸扩增检测法方面，提出了30分钟自动核酸提取NAAT、以及“帐篷式移动实验室”内的现场NAAT。这些方法试图在核酸提取和扩增方面尽量减少人为因素，提高可靠性，或者在检测现场营造一个相对洁净的环境以提高可靠性，但这些新的方法仍面临传递样品带来的检测周期长和样品污染的问题。

除核酸扩增检测方法之外，有研究者提出采用无需核酸提取的胶体金免疫法对IgG、IgM抗体进行检测的方法。虽然，基于IgG、IgM抗体的免疫分析方法不需要核酸的提取和扩增，不容易被环境中的杂质污染，比核酸检测法更适于进行现场检测；但是，抗体法面临的问题是，很多被感染的人群体内不产生抗体，这部分人群无法用抗体法检出。而且，能够产生抗体的人群一般在感染后需要至少7天时间才会在血清中产生可检出的抗体，而在此期间这些感染者已开始传播病毒。此外，IgG、IgM抗体并不具有特异性，流感和其他病毒感染也会使病人体内产生IgG、IgM抗体，这些因素限制了抗体检测法在防控新冠疫情方面的应用。

另一方面，不论是核酸扩增法，还是抗体检测法，样品(包括痰液、唾液、咽拭子采样液、支气管肺泡灌洗液)的准备和检测操作都需要人工来完成。例如，核酸扩增法需要临床样本的核酸提取、纯化和扩增，都需要训练有素的人员操作仪器来完成；抗体法需要从血液样本中提取血清，之后用侧向层析试纸条反应结果判断也都需要人员操作。这些操作过程不仅容易出错，而且人员操作临床样品也常面临被感染的风险，限制了单位时间内能够检测的样品数，即检测通量。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种病原体自动化检测装置及检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种病原体的自动化检测装置，包括控制系统、第一机械臂、第二机械臂、生物传感器和光纤光谱仪，其中：所述生物传感器设于所述第二机械臂上；所述生物传感器包括单晶硅基底及设于所述单晶硅基底上的纳米多孔硅薄膜光学器件，所述纳米多孔硅薄膜光学器件包括多孔硅单层干涉膜、多孔硅布拉格反射镜或多孔硅微谐振腔；所述纳米多孔硅薄膜光学器件的表面沉积有复合金属薄膜；所述控制系统控制所述第一机械臂、所述第二机械臂和所述光纤光谱仪完成下述检测操作：第一机械臂：将液体样品加入所述生物传感器表面，并于所述液体样品在所述生物传感器表面反应之后清洗所述传感器表面；第二机械臂：将所述生物传感器表面对准所述光纤光谱仪的光纤探头，进行光学检测；光纤光谱仪：检测并采集生物传感器的光学反射谱数据。