CN111269808A - 高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物样本检测方法，具体为高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，包括物料与样本灭活消毒单元、样本灭活单元、液体操作单元、检测操作单元和检测废弃物灭活消毒通道；实现了实现基于核酸检测的全流程自动化生物样本检测；全检测流程在全封闭隔离体系内，杜绝对人员与环境的污染；同类型(液体操作单元，检测单元)多单元并行运行，实现高通量检测；严格杜绝不同检测样本间的交叉污染，保障样本检测的准确性；进入物料与检测后物料的无害化操作；完整的信息***，保障大批量检测的数据准确的技术效果。

Description

高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法

技术领域

本发明涉及生物样本检测方法，具体为高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法。

背景技术

高污染高传染性病原体，如新型冠状病毒肺炎病毒2019-nCoV、非典型肺炎病毒SARS-nCoV，高病致禽流感病毒(H1N1,H7N9等)，需进行核酸检测确诊病例或进行相关的疫苗抗体研发。在传统的手工检测中，均发生过医务人员在进行样本检测时感染病原体的事故。在医院病人疾病确诊过程中及病毒疫苗抗体等研发实验过程中，危险病原体的检测安全性是一个严峻的挑战。且传统的手工病原体检测方法效率低，当疾病爆发时难以满足病人检测的数量压力。传统的实验室核酸提取仪、PCR仪等虽提高了实验检测效率，但基本是开放式实验设备，未对气溶胶等常见污染物载体进行隔离，依然无法保障大通量样本测量环境与人员的安全，及样本间的污染防护与检测结果的准确性。为了应对疾病爆发期间大规模人员的高通量样本检测，及疫苗与药品研发阶段大规模样本的筛选检测，保障人员的安全性，需要提供在高生物安全性环境内全流程自动化进行检测的智能自动化装备。

然而，当下的检测方法急需全面达到下述的技术效果：

1)实现基于核酸检测的全流程自动化生物样本检测；

2)全检测流程在全封闭隔离体系内，杜绝对人员与环境的污染；

3)同类型(液体操作单元，检测单元)多单元并行运行，实现高通量检测；4)严格杜绝不同检测样本间的交叉污染，保障样本检测的准确性；

5)进入物料与检测后物料的无害化操作；

6)完整的信息***，保障大批量检测的数据准确。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的检测不够安全，数据不够准确，本发明提供了高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，以解决上述技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：包括物料与样本灭活消毒单元、样本灭活单元、液体操作单元、检测操作单元和检测废弃物灭活消毒通道。

优选的，所述物料与样本灭活消毒单元通过气密隔离门#1与外部环境隔离，且通过灭活消毒单元将样本物料外表面灭活消毒。

优选的，所述样本灭活单元包括不低于56度的高温加热装置，且通过高温加热装置加热样本物料不低于56度，且不少于30分钟，以达到灭活消毒的目的。

优选的，所述液体操作单元包括集成样本核酸提取与检测液体加注设施，且所述样本提取过程通过样本裂解液完成裂解样本完成，再将样本物料中加注检测液体。

优选的，所述检测液体加注包括：

(1)RNA样本，加入DNA引物与催化产品，进行RNA->DNA的反转录；

(2)加入磁珠，在加温托架进行孵育，与目标核酸进行有效结合；

(3)目标核酸的多循环清洗与纯化，并去除磁珠；

(4)过程中产生的废液，转移到密封的废液容器中；

(5)核酸样本转移到PCR检测管，或其他检测容器中；

(6)核酸样本的分瓶与稀释；

(7)在核酸样本中加入PCR检测用试剂(如primer溶液)，及其他检测所需试剂；

(8)样本在液体操作中心操作盘上的混匀；

(9)加入检测用试剂后，在液体操作中心加热单元进行孵育。

优选的，所述检测操作单元包括QPCR检测和核酸检测，记录样本检测的阳性/阴性结果，CT值，目标核酸序列扩增曲线，自动生成样本检测报告；检测单元维持层流工作，定期进行灭活操作。

优选的，所述检测废弃物灭活消毒通道通过隔离门#6与外部环境连接。

有益效果

本发明提供了高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法。具备以下有益效果：

一、由于本方法原理清晰，可以达到高效检测的效果，适应大规模高通量的临床生物样本检测；

二、由于本方法采用流水式封闭检测样本和处理样本的方法有效杜绝检测过程中高污染性高传染性样本对环境与人员的风险，同时也对进入物料与检测后物料的无害化操作。

三、便于实现大规模样本的数据采集、存储与分析；

四、在紧急情况下，可灵活部署到不同地域，消除对大规模操作人员的依赖；五、实现基于核酸检测的全流程自动化生物样本检测。

附图说明

图1为本发明样本检测基本工作流程；

图2为本发明实用化***的核心单元与拓扑布局；

图3为本发明检测样本自动化操作流程。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例请参阅图1-3，本发明提供高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，

1.打开气密隔离门#1将检测样本管送入“物料与样本灭活消毒通道”。关闭气密隔离门#1，进行样本物料的外表面灭活消毒，保障检测样本载具的外表面清洁。检测操作过程中使用的配套耗材，如废液收集管等，也通过此通道灭活消毒后进入***进行操作。每次进行物料传递时，层流与灭菌消毒单元启动工作进行灭活消毒操作；

2.打开气密隔离门#2将核酸检测样本送入样本灭活单元。关闭气密隔离门#2，核酸样本在56摄氏度加温单元中，进行30分钟的加温灭活。层流单元保持持续工作，维持腔体内的清洁环境。灭活消毒单元定期工作(每天)，对内部环境进行灭活消毒操作；

3.液体操作单元,集成样本核酸提取与检测液体加注等功能：

a)打开气密隔离门#3，将检测样本送入液体操作单元；

b)关闭气密隔离门#3；

c)进行液体内部空间的灭活消毒，避免样本间交叉污染；

----灭活消毒后，保持层流单元的持续工作；

c)基于磁珠法进行样本的核酸提取；

--加入样本裂解液；

--在液体操作中心，进行样本的孵育裂解；

--RNA样本，加入DNA引物与催化产品，进行RNA->DNA的反转录；

--加入磁珠，在加温托架进行孵育，与目标核酸进行有效结合；

--目标核酸的多循环清洗与纯化，并去除磁珠；

--过程中产生的废液，转移到密封的废液容器中；

d)核酸样本转移到PCR检测管，或其他检测容器中；

e)核酸样本的分瓶与稀释；

f)在核酸样本中加入PCR检测用试剂(如primer溶液)，及其他检测所需试剂；

g)样本在液体操作中心操作盘上的混匀；

h)加入检测用试剂后，在液体操作中心加热单元进行孵育；

4.开启气密隔离门#4，将样本送入样本检测单元，关闭气密隔离门#4.启动检测：

4.a)进行QPCR检测；

4.b)进行其他核酸检测；

记录样本检测的阳性/阴性结果，CT值，目标核酸序列扩增曲线，自动生成样本检测报告；

检测单元维持层流工作，定期进行灭活操作；

5.检测样本的传出:

a)打开气密隔离门#5，将已完成检测的样本传入样本传出通道；

b)关闭气密隔离门#5，开始传出通道的灭活消毒；

c)打开气密隔离门#6，将已灭活消毒的检测废弃物传送到***外部；

4)关闭气体隔离门#6。

第二实施例

为了达到高通量的检测效率，核心单元(液体单元、检测设备)可多(隔离)通道并行运行。如2～4个液体操作中心同时进行样本准备，大批量供给QPCR进行大批量检测。同时优化各单元的拓扑布局与样本操作流程，进一步提高全***的检测通量：

实用化***核心单元与布局，多边形拓扑布局有效提高转运操作效率与空间利用率：

1.进料通道:传入核酸样本与检测配套耗材。舱体独立灭菌单元进行深度表面灭活消毒；

2.废弃物料通道：用于大体积的核酸检测配套耗材(如50ml废液瓶等)传出。舱体独立灭菌单元进行深度表面灭活消毒，操作员取走进行污染物垃圾处理；

3.中心转运仓：在各工作舱体间进行检测样本、耗材物料、废弃物的转运与操做，并进行工艺操作前的样本准备工作。含有核心模块：

----GMP合规高自由度机器人***，用于物料操作转运，耐受灭活消毒剂腐蚀；

----核酸样本灭活区：集中传入样本，批量集中进行56C，30min病毒灭活；

----液体操作准备区：将单批次/人份核酸样本与配套耗材与检测试剂，放置到集成操作盘

上。按照***规划，将单份样本操作盘送入指定液体操作仓；

----待检样本集中区:将不同液体操作中心操作的样本进行集中，到指定转运量时统一转运

入检测阵列准备通道，提高QPCR等检测设备的效率；

-----废弃物转运通道：暂时存放检测配套耗材与废液收集；

----独立的层流+灭活消毒单元；

4.液体操作中心，进行核酸提取纯化，并加注检测试剂。包含的主要模块：

--X,Y轴运动平台：X,Y轴联合运动，提供样本振荡混匀功能。同时平台集成56～85C加温模

块，实现样本核酸提取、检测试剂加注等工艺阶段的孵育功能；

--1ml高精度移液模块：配套一次性枪头耗材，进行样本/废液转移、清洗吹打等操作；

--泵液模块：批量注入纯水、DNA引物等药剂；

--PCR管开盖机；

--废液瓶开盖机；

--4C冷藏单元；

--独立的层流+灭活消毒单元；

5.检测阵列灭活消毒通道。因大量检测设备无法耐受灭活消毒剂腐蚀，且样本管在结束液体

中心操作后处于密封状态，可在样本检测管(如PCR管)进入检测阵列前，进行容器表面深

度灭活。

6.检测阵列，同时进行2～3台QPCR的检测，满足大样本量检测。同时单元内安装：

--紫外线灯消毒单元，灭活消除对紫外线敏感的病毒与污染物，保障使用环境安全；

--SCARA运动***：用于将PCR检测盘等从检测阵列灭活消毒通道转移到指定检测设备。

检测完成后，将检测样本盘转移到排出通道；

7.存储仓：用于存储废液管、移液枪头、封装磁珠盘的耗材物料，满足规模检测需求；

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：包括物料与样本灭活消毒单元、样本灭活单元、液体操作单元、检测操作单元和检测废弃物灭活消毒通道。

2.根据权利要求1所述的高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：所述物料与样本灭活消毒单元通过气密隔离门#1与外部环境隔离，且通过灭活消毒单元将样本物料外表面灭活消毒。

3.根据权利要求1所述的高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：所述样本灭活单元包括不低于56度的高温加热装置，且通过高温加热装置加热样本物料不低于56度，且不少于30分钟，以达到灭活消毒的目的。

4.根据权利要求1所述的高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：所述液体操作单元包括集成样本核酸提取与检测液体加注设施，且所述样本提取过程通过样本裂解液完成裂解样本完成，再将样本物料中加注检测液体。

5.根据权利要求4所述的高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：所述检测液体加注包括：

(1)RNA样本，加入DNA引物与催化产品，进行RNA->DNA的反转录；

(2)加入磁珠，在加温托架进行孵育，与目标核酸进行有效结合；

(3)目标核酸的多循环清洗与纯化，并去除磁珠；

(4)过程中产生的废液，转移到密封的废液容器中；

(5)核酸样本转移到PCR检测管，或其他检测容器中；

(6)核酸样本的分瓶与稀释；

(7)在核酸样本中加入PCR检测用试剂(如primer溶液)，及其他检测所需试剂；

(8)样本在液体操作中心操作盘上的混匀；

(9)加入检测用试剂后，在液体操作中心加热单元进行孵育。

6.根据权利要求1所述的高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：所述检测操作单元包括QPCR检测和核酸检测，记录样本检测的阳性/阴性结果，CT值，目标核酸序列扩增曲线，自动生成样本检测报告；检测单元维持层流工作，定期进行灭活操作。

7.根据权利要求1所述的高污染高传染风险生物样本安全检测自动化方法，其特征在于：所述检测废弃物灭活消毒通道通过隔离门#6与外部环境连接。

Images