專利名稱：禽流感病毒遠程在線監測采樣及快速排查方法及其系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于公共衛生及安全領域，涉及生物病毒監控防治方面，具體是一種適合現場、實時對禽類呼吸道病毒，特別是禽流感，進行遠程在線監測禽流感病毒采樣及快速排查的方法及其系統。
背景技術：
禽流感是禽流行性感冒(Avian Influenza，AI)的簡稱，它是一種由甲型流感病毒的一種亞型引起的傳染性疾病綜合癥，被國際獸疫局定為甲類傳染病，又稱真性雞瘟或歐洲雞瘟。禽流感病毒概念中的H和N都是指病毒的糖蛋白(蛋白質)，一種糖蛋白叫血凝素(HA)，如病毒的鑰匙，用來打開人類或牲畜的細胞，另一種叫神經氨酸酶(NA)，幫助病毒感染其他細菌的酵素。禽流感病毒的分類就依據這兩種蛋白質的類型而來，其中HA有15種，分別定為H1至H15型，NA有9種，定為N1至N9，如H5N1，理論上它們可以組合成135個不同的病毒亞型，人禽流行性感冒(以下稱人禽流感)是由禽甲型流感病毒某些亞型的毒株引起的急性呼吸道傳染病，目前已有多起H9N2、H7N7亞型感染人類和H5N1再次感染人類的報道。
禽流感被發現100多年來，人類并沒有掌握有效的預防和治療方法，僅能以消毒、隔離、大量宰殺禽畜的方法防止其蔓延。高致病性禽流感暴發的地區，往往蒙受巨大經濟損失，根據目前的報道，而且有逐漸演變成全球災難的趨勢。
自2003年12月以來，禽流感在亞洲十多個國家和地區肆虐，造成數千萬只家禽被宰殺銷毀，染病死亡者已達數十人。就最近5年的記錄，1999年3月至11月，英國倫巴第地區暴發禽流感，到次年3月1300萬只病禽被捕殺。2002年10月，美國加州暴發禽流感，當年12月疫情擴散到內華達州和亞利桑那州。到2003年3月，僅加州就銷毀326多萬只雞；4月，荷蘭發生禽流感，人類感染者達80人，并出現死亡病例，而且至今仍不斷出現人類感染禽流感的病例。
目前禽流感爆發地點時間都具有很大的不確定性，雖然禽流感的傳染性極高，但是畢竟感染病毒的樣本還是少數，疫情監測的工作主要是對大量樣本進行快速排查，把握全局情況，而不是將每個樣本均利用精密儀器設備分析鑒定，而且這些儀器的結構一般比較復雜，價格昂貴，有些精密儀器工作條件要求較高，維護量大，并需安裝在固定實驗室中，因而難于普及應用，特別是不適宜于生產現場、野外和廣大農村、邊遠地區應急監測，這就需要積極開發和發展操作簡便、測定快速、價格低廉、便于攜帶、能滿足一定靈敏度和準確度要求的簡易監測方法和儀器，促進疫情監測工作的廣泛開展。
研究表明，禽流感傳播途徑主要經呼吸道傳播，通過密切接觸感染的禽類及其分泌物、排泄物，受病毒污染的水等，以及直接接觸病毒株被感染，而目前我國普遍采用的禽流感檢測方法是世界動物衛生組織推薦使用的雞胚病毒分離法，目標病毒樣本采集方案，通常的手段是用人工直接取喉氣管、泄殖腔棉拭檢測，都是工作人員現場采樣送檢，直接做分型鑒定，這樣做存在以下幾方面不足一是人工定點定時采樣測定結果不能動態反映目標區域的疫情變化，很難根據結果預測疫情發展情況；二、禽類養殖的范圍大，地點分散，數量多，基層條件設施不完善，無法保證所采集樣本的有效性；三、無疑增加了工作人員的工作量和被感染的幾率；四、樣本中感染禽流感病毒的只占少數，這樣不加區分的逐一分型鑒定浪費了大量精力物力，雞胚病毒分離法雖然精確，但缺點也很明顯——耗時過長，從提取樣品到最終出具結果，最少需要21天時間。由于時間長，檢測結果往往趕不上流行病學和疾病控制的需要所以對于養殖場禽類病毒樣本的自動采樣及快速排查變得尤為重要，有重要的實際意義，是禽流感疫情預防與監控首先要解決的問題。
即使是新的檢驗標準——熒光RT-PCR，也仍需要四個小時，如果樣本數量巨大，逐一檢測耗時也是巨大的，不利于快速決策，經申請人進行的資料檢索，目前尚未有查到這方面技術問題的解決方案。
發明內容
針對上述禽流感病毒檢測中存在的問題，本發明的目的在于提出一種適合現場、實時對禽類呼吸道病毒，特別對禽流感病毒進行自動采樣、遠程在線監控及快速排查的方法及其系統，改變目前對每個樣本不加區別同樣檢測的方法，大大縮小了可疑樣本的數量，能夠在最短時間實現全局信息融合，給重點疫區重點防御提供有力的決策依據。
為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案一種禽流感病毒自動監測采樣及快速排查的方法，其特征在于，包括下列步驟1)在養殖場現場的每個飲水槽邊都設置一個水樣自動采樣器，水樣自動采樣器的出水管分別與一個試紙盒和一單片機連接；試紙盒上方設有CCD攝像頭；水樣自動采樣器每次采樣之后單片機驅動試紙盒自動加載免疫膠體金試紙，水樣和免疫膠體金試紙發生反應，反應時間15分鐘，此時單片機驅動CCD攝像頭拍攝水樣和免疫膠體金試紙反應后的圖像，并將圖像通過無線網絡傳輸系統傳輸到監控中心的計算機上；2)監控中心對于每一個CCD拍攝免疫膠體金試紙的反應圖像進行判定，其判定方法是①當免疫膠體金試紙的NC膜上出現兩條棕紅色線時，判為陽性，表示感染禽流感病毒；
②當免疫膠體金試紙的NC膜上只出現一條棕紅色對照線時，判為陰性，表示未感染禽流感病毒；③當免疫膠體金試紙的NC膜上沒有出現任何棕紅色線時，表示操作有誤或免疫膠體金試紙失效；3)監控中心對判定結果進行信息融合，為防御的應對措施提供決策依據。
實現上述方法的快速排查系統，其特征在于，該系統包括，設置在養殖場現場每個飲水槽邊的水樣自動采樣器，水樣自動采樣器的出水管分別與一個試紙盒和一單片機連接；試紙盒上方設有CCD攝像頭；水樣自動采樣器每次采樣之后單片機驅動試紙盒自動加載免疫膠體金試紙，CCD攝像頭用于將免疫膠體金試紙和水樣反應的圖像通過無線網絡傳輸系統傳輸到監控中心的計算機上，監控中心對于每一個CCD拍攝免疫膠體金試紙的反應圖像進行判定。
本發明利用養殖場現場具有的飲水槽，而禽類如果感染禽流感，則呼吸道的病毒通過每次飲水，會滲透到水槽中，利用禽流感病毒在低溫水環境中存活時間長的特點，對水槽中被病毒污染的水定時自動采集，檢測水里面的病毒情況，即可實時反映該區域內的病毒感染狀況，以便及時采取應對措施。
本發明的系統適用于廣大基層、大范圍的疫情自動監測，可以安置于各個養殖現場進行實時監控，而且成本低廉，方便快捷，大大節省了各方面資源的投入。
圖1是本發明的系統結構圖；圖2是免疫膠體金試紙判定方法原理圖；圖中A為干燥試紙條，B為加樣狀態，C為反應和遷徙狀態，D為陽性判定結果，即出現兩條紅線，E為陰性判定結果，即出現一條紅線；
圖3是無線收發系統示意圖。
以下結合附圖和發明人給出的實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
參見圖1，在養殖場現場的每個飲水槽邊都設置一個水樣自動采樣器，采樣器的出水管與試紙盒相連，其原理和結構類似打印機的噴墨裝置和卷紙盒，每次采樣之后單片機驅動試紙盒自動加載試紙，并保證每次反應都是干燥的新試紙，免疫膠體金試紙與水樣反應；根據水面的高度調整好采樣器，攝像頭的位置，另外安裝時盡量使CCD攝像頭能夠清楚的看到免疫膠體金試紙，確定采樣間隔，使免疫膠體金試紙與待測樣品液產生發應。待免疫膠體金試紙的NC膜吸滿液體時，等反應充分，大約十五分鐘后，根據免疫膠體金試紙的圖像結果進行判斷，此時單片機驅動CCD攝像頭拍攝反應后的試紙圖片，并利用無線網絡傳輸系統將圖像傳輸到監控中心的計算機上，統一判定，其判斷的方法如圖2所示①當免疫膠體金試紙的NC膜上出現兩條棕紅色線時，判為陽性，表示感染禽流感病毒；②當免疫膠體金試紙的NC膜上只出現一條棕紅色對照線時，判為陰性，表示未感染禽流感病毒；③當免疫膠體金試紙的NC膜上沒有出現任何棕紅色線時，表示操作有誤或免疫膠體金試紙失效。
在實際設計中，也可以借鑒目前已經廣泛應用的自動水質采樣器；本發明采用免疫膠體金試紙進行禽流感快速檢測，雖然目前禽流感檢測診斷還有其他多種方法，如瓊脂擴散(AGID)試驗、血凝(HA)及血凝抑制(HI)試驗、免疫熒光(IF)試驗、熒光RT-PCR等方法，由于申請人的目標是對只有少量樣本含有禽流感病毒的大量樣本進行初步排查，所以力求在最短時間內做出初步判斷，不作亞型鑒定。
快速診斷試紙條是20世紀90年代以來在單克隆抗體技術、膠體金免疫層析技術和新材料技術基礎上發展起來的一項新型體外診斷技術。近年來發展迅速，在生物醫學領域特別是醫學檢驗中得到了廣泛應用。哈爾濱獸醫研究所等研制了“系列抗體免疫金標試紙”可以在很短的時間內檢測出豬瘟、藍耳病、偽狂犬、禽流感、新城疫等。
與其它診斷方法比較，免疫膠體金快速診斷技術具有以下優點(1)快捷迅速，可在幾分鐘之內得出結果；(2)靈敏準確，結果受外因影響較少，可在養殖場直接進行檢測，實驗結果也可長期保存。
(3)安全簡便，不需任何儀器和設備，更適合于基層的現場應用。
(4)成本低廉，所需試劑和樣本量少。
這些對于實際大批量現場應用中都極具優勢。
反映結果判定方法根據該技術的原理如圖2所示。其中A為干燥試紙條，B為加樣狀態，C為反應和遷徙狀態，D為陽性判定結果，E為陰性判定結果；試紙的NC膜上出現兩條棕紅色線時，判為陽性，即表示感染禽流感病毒；只出現一條棕紅色對照線時判為陰性，即未感染；不出現任何棕紅色線時，表示操作有誤或試紙失效。
通過監測反應結果，可以了解整個區域的家禽健康的水平狀況，決定是否及時開展免疫及選擇適宜的免疫劑量。當然，依靠快速診斷技術僅能做出初步診斷，進一步確診還需做病毒分離、RT-PCR檢測，必要時需測定病毒的靜脈接種致病指數。
根據檢測結果決定后續處理如果檢測結果為陽性，記錄樣本ID，并作進一步分型鑒定，并將樣本滅活，防止生物污染，如果結果為陰性，繼續監測。
滅活方法對污染的物采用加熱的方法滅活，由于禽流感病毒對熱比較敏感。當禽流感病毒被加熱到56℃并持續30分鐘，或者被加熱到60℃并持續10分鐘時就會喪失活性，如果被加熱到65℃至70℃時只要幾分鐘時間即喪失活性。
本發明借用無線傳輸網絡進行信息傳遞，無需操作人員一個接一個的查看多個采樣點的分析結果，每個采樣點是一個節點以唯一的ID接入中心監控點，獨立完成樣本檢測，由系統軟件判定各個節點的檢測結果，自動完成，即可初步判定樣本是否含有禽流感病毒，進而決定后續處理。
隨著短距離、低功率無線數據傳輸技術的成熟，特別是藍牙、802.11b等應用的推廣，本發明的無線傳輸采用基于WE904無線收發模塊，進行實時數字圖像無線傳輸，實現一個低發射功率和低成本的實際應用系統。無線傳輸采用WE904芯片，該芯片是新加坡Winedge公司推出的一款無線收發模塊，它包括電子眼、DSP芯片、無線收發模塊WE904、RS232協議的信號格式。其框圖如圖3所示。
其工作過程為①電子眼(普通攝像頭)負責圖像采集和圖像信號的A/D轉換。②電腦眼輸出的圖像信號由DSP芯片TMS320VC5402(以下簡稱5402)編碼壓縮。③5402通過McBSP(多通道緩沖串口)實現與WE904模塊的連接，并實現WE904模塊的配置，并且將編碼后的圖像信號以RS232協議的信號格式輸到WE904模塊，經調制后發送出去。④接收端的WE904模塊輸出TTL電平的信號，經過RS232電平接口的電平轉換后由串口輸入PC機。⑤PC機將收到的圖像信號解碼并顯示出來。為低成本的中低速的無線數據傳輸提供了一種很有競爭力的參考方案。
本發明采用無線網絡傳輸，具有多節點自動檢測、檢測快速、效率高、便于組網、無人值守、全局信息融合等優點，避免了人畜接觸傳染。本發明不僅適合于禽流感病毒的檢測監控，適當改變前端檢測試紙或試劑，還可以用于多種病毒的檢測。
權利要求
1.一種禽流感病毒自動監測采樣及快速排查方法，其特征在于，包括下列步驟1)在養殖場現場的每個飲水槽邊都設置一個水樣自動采樣器，水樣自動采樣器的出水管分別與一個試紙盒和一單片機連接；試紙盒上方設有CCD攝像頭；水樣自動采樣器每次采樣之后單片機驅動試紙盒自動加載免疫膠體金試紙，水樣和免疫膠體金試紙發生反應，反應時間15分鐘，此時單片機驅動CCD攝像頭拍攝水樣和免疫膠體金試紙反應后的圖像，并將圖像通過無線網絡傳輸系統傳輸到監控中心的計算機上；2)監控中心對于每一個CCD拍攝免疫膠體金試紙的反應圖像進行判定，其判定方法是①當免疫膠體金試紙的NC膜上出現兩條棕紅色線時，判為陽性，表示感染禽流感病毒；②當免疫膠體金試紙的NC膜上只出現一條棕紅色對照線時，判為陰性，表示未感染禽流感病毒；③當免疫膠體金試紙的NC膜上沒有出現任何棕紅色線時，表示操作有誤或免疫膠體金試紙失效；3)監控中心對判定結果進行信息融合，為防御的應對措施提供決策依據。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，使用免疫膠體金試紙進行禽流感快速診斷，若檢測結果為陽性，記錄樣本ID，并作進一步分型鑒定，并將樣本滅活，防止生物污染；如果結果為陰性，繼續監測。
3.一種禽流感病毒自動監控采樣及快速排查系統，其特征在于，該系統包括，設置在養殖場現場每個飲水槽邊的水樣自動采樣器，水樣自動采樣器的出水管與一個試紙盒和一單片機連接；試紙盒上方設有CCD攝像頭；水樣自動采樣器每次采樣之后單片機驅動試紙盒自動加載免疫膠體金試紙，CCD攝像頭用于將免疫膠體金試紙和水樣反應的圖像通過無線網絡傳輸系統傳輸到監控中心的計算機上，由監控中心對于每一個CCD拍攝的免疫膠體金試紙的反應圖像進行判定。
全文摘要
本發明公開了一種針對禽流感疫情進行遠程在線監測采樣及快速排查系統，包括設置在養殖場現場每個飲水槽邊的水樣自動采樣器、試紙盒、CCD攝像頭、單片機、無線網絡傳輸，水樣自動采樣器每次采樣之后單片機驅動試紙盒自動加載免疫膠體金試紙，CCD攝像頭用于將免疫膠體金試紙和水樣反應的圖像通過無線網絡傳輸系統傳輸到監控中心的計算機上，由監控中心對于每一個CCD拍攝的免疫膠體金試紙的反應圖像進行判定。本發明采用免疫膠體金試紙與水樣自動采樣方法，對禽流感病毒進行檢測，不同目前對樣本不加區分的直接做分型鑒定，具有多節點自動檢測、檢測快速、效率高、便于組網、無人值守、全局信息融合等優點，為疫情快速決策提供有力依據。
文檔編號G01N35/00GK1790026SQ20051009642
公開日2006年6月21日 申請日期2005年11月25日 優先權日2005年11月25日
發明者彭年才, 張鎮西, 冀曉燕, 李明, 李煒 申請人:西安交通大學, 西安天隆科技有限公司