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给空气“做核酸”,清华园上线冬奥同款空气“核酸检测仪”

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最近,细心的同学在清华大学食堂、图书馆等地会注意到一些新入驻的神秘仪器,这些其貌不扬的小盒子每天采集气溶胶样本,为公共场所的空气做“核酸”,承担着守护校园环境安全的重要使命。

这套防疫新技术——“公共空间生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统”,是清华大学医学院刘鹏研究员和他的团队为2022年北京冬奥会研发,在冬奥会和冬残奥会所有赛事场馆闭环中广泛应用。如今疫情当前,系统再度于清华园上线,为校园疫情防控保卫战增添“硬核”科技力量。


“空气核酸检测仪”的样本采集端。受访者供图

针对隐秘传播,发力气溶胶病毒监测

连日来,国内有省市报告多例本土确诊病例存在气溶胶传播。《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第九版)》中明确提出了新冠病毒可在相对密封的环境中经气溶胶传播,气溶胶新冠病毒监测逐渐引起公众的关注。

环境传播已成为新冠传染链中最隐秘的一环,也给疫情防控带来了较大压力。作为新冠病毒传播重要途径之一的气溶胶,由于直径小于100微米,可被直接吸入肺部,尤其是在狭小和密闭的空间内更具传染力。

此前,为解决气溶胶检测难题,由清华大学医学院研究员刘鹏联合多家单位,用8个月时间,紧急开发完成了公共空间生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统。

该系统由便携式气溶胶采集器和一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪两部分组成。刘鹏介绍称,大家更容易看到的,是在采样现场,采集气溶胶样本的采集器,它会将空气当中的新冠病毒收集到病毒灭活液中保存,随后工作人员将样本转移到专业实验室中,然后用一体化、全自动、高灵敏的病毒核酸检测仪去做检测,来判断样本中是不是存在新冠病毒。

刘鹏告诉记者,一方面,大容量旋风式的采集设备非常高效,可以把空气当中浓度很低的气溶胶进行检测,另一方面,检测设备中的检测芯片,可以把检验实验室中的步骤进行集成,快速完成整个核酸检测流程。

“给空气做核酸”对检测灵敏度要求高

与给人做核酸检测相比,“给空气做核酸”对仪器要求非常高。

“因为气溶胶样本体积大,空气中的病毒载量比较低,远远低于从人的咽喉直接采样,同时,病毒RNA稳定性差,这就要求收集方法要高效,检测灵敏要非常高。”刘鹏告诉记者,这是“给空气做核酸”最难的一点。

他进一步解释,气溶胶监测主要目的是进行疫情预警。“如果在空气当中都能够检测出来大量病毒的话,这个时候可能已经发现传染源了,那么通过气溶胶监测就起不到预警的作用了,所以要求检测的灵敏度越高越好。”

经过研发,刘鹏及团队使用了一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪采用微流控平台结合新型核酸提取与扩增技术,使新冠病毒的检测灵敏度达到20拷贝/毫升,比常规方法灵敏10倍。

一个采集端的检测范围可以覆盖多大空间?“一般来说,我们建议200平米空间可以放置一台。”刘鹏称,经过冬奥的验证,设备30分钟内可采集12立方米内的气溶胶颗粒。“空气是流动的,再加上检测灵敏度非常高,这样就可以保证检测效果。”

检测设备正在进一步推广应用

记者了解到,该系统在2022年北京冬奥会和冬残奥会所有赛事场馆闭环内进行了推广应用,得到一致好评。“这轮疫情暴发后,这套系统的使用也得到进一步推广。”

刘鹏介绍称,目前每日为海淀区的4个隔离酒店做气溶胶监测服务,来确保隔离人员的安全;在地坛医院也使用了这套设备做气溶胶监测,为医护人员做防护;吉林省人民医院、扬州市第三人民医院等也采购了气溶胶监测设备。

根据北京市疫情防控最新形势并接上级部门紧急通知,清华大学决定自5月14日起,进一步加强校门管控,除经过批准的疫情防控和保供人员外,其他人员一律不进不出。随后清华大学也将这套设备应急使用在校园中,在食堂、图书馆、体育馆等20个点位做气溶胶监测。“希望在人员相对密集的地方,及时发现可能的疫情‘火点’。”刘鹏说道。

记者了解到,基于在冬奥会应用过程中所发现的问题,刘鹏团队又对仪器做了进一步改进优化。“定量性能更好一点,如果存在新冠病毒,可以更准确地判断出病毒数量到底是多少,这对后续采取处理措施很有帮助。譬如,如果病毒量大的话,就说明去过这个地方的人都会非常危险,可能就需要采取人员管控措施。”

新京报记者 冯琪

编辑 缪晨霞 校对 柳宝庆

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