出版时间：2025-12；
印刷样式：精装 1/16 ；
页数：171；
字数：190 千字
版权说明：© 2025 作者所有 & MOSP 许可使用；版权合作：book@mospbs.com
纸质书号：978-99996-42-61-3；中图分类：Q812
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基金课题：作者自筹；*通讯单位：
前 言
近年来，由于环境变化，自然灾害，物种多样性变化等因素，导致各种病毒引起的传染性疾病不断爆发并重复性出现，如SARS病毒，H1N1，H7N9禽流感病毒，中东呼吸综合征冠状病毒，以及这两年来谈之色变的埃博拉病毒，寨卡病毒等。而且随着全球化进程的加快以及传染病病原体传播途径的多变性，这使得这些传染病的爆发不再是局部地域出现，更是在全球范围内迅速流行，给人类健康和社会带来极大的危害。因此，对传染性疾病的防控，诊断，治疗已成为全球公共卫生领域的热点和重点。
然而传统的传染性病原体检测方法大都适用于实验室部署环境，具有检测过程分散、繁琐、实验操作复杂、对环境敏感等缺点，并且对实验员的实验技能要求较高。这些弊端都大大限制了传统检测技术在现场传染病检测中的应用。传染病病原体现场快速检测要求具有操作简单，低价，便携，易于实现自动化等特点，因此，急需寻找一种新的技术平台以满足传染病的现场检测需求。
本书首先利用3D打印技术，设计并制作了封闭式的检测卡盒，在此基础上研发了全自动的便携式的核酸检测系统，并对仪器进行了各项性能测试及实际现场传染病的检测，成功地完成了现场传染病从样本输入到结果输出的自动化检测过程。
具体内容包括：
基于3D打印技术的封闭式检测卡盒的设计与制造
首先根据病原体核酸检测的实验流程明确了封闭式卡盒的设计需求，提出了基于柔性滑片的封闭式卡盒结构及其内部各功能模块。整个设计与制造过程采用了高精度的3D 打印技术及医用级PC-ABS材料，共经历5个批次的快速迭代试制过程，优化后的卡盒仅由7个零件组成，其尺寸为140mm×90mm×30mm。其内部集成移液模块、样本处理及检测区域，样本处理范围为 20~1000μL，可同时进行1~6项实时荧光PCR检测。液体操作范围为2~200μL，实测在10μL和100μL处的移液相对误差分别为1.71% 和0.76%，重复性CV值分别为2.3% 和0.77%，均优于国标规定。同时，对卡盒内的磁珠法核酸提取及PCR配制过程进行了优化。最后，实验证明了上游核酸提取试剂的挥发对于下游 PCR 检测并未造成抑制影响，说明了在封闭式卡盒内进行一体化核酸检测是可行的。
基于封闭式卡盒的现场病原体检测系统的研发
以封闭式卡盒为基础，研发了与之配套的自动化驱动系统，其内部由移液控制，磁分离加热，热循环，荧光采集及辅助电路等功能模块组成。其中，移液控制模块的最大操作量程为260μL，精度为 0.118μL，内含滤芯以防止交叉污染；磁分离加热模块采用倾斜式滑动结构，可程序化控制磁富集的位置，且温控精度为±0.5℃，可在2min 内升至目标温度；热循环模块可提供3通道的 PCR 反应条件，其升降温速度分别为4.6℃/s 及4.0℃/s，控制精度为 ±0.3℃；荧光采集模块提供双色荧光通道（FAM/SYBR Green 和 Texas Red 波长的范围的），采用单色LED作为激发光源，波动性小于1μW，单次荧光信号的采集在 2.5s内完成。仪器整体尺寸为 270 mm × 275 mm × 250 mm，重量为 6.5 kg。现场操作时仅需将带样本的卡盒放入仪器中，并配置实验参数，则可自动完成整个检测流程。
现场病原体检测系统的性能测试
首先使用百日咳病毒质粒DNA进行了核酸提取效率的对比实验，系统和手工提取的效率分别为 95.49% 和 84.33%；使用HBV质粒DNA测试获得了104copies/mL的提取限，说明系统的样本处理能力在效率和灵敏度均可满足下游PCR检测的需求。同时，分别使用E.coli及HBV病毒的真实临床样本进行了核酸提取对比实验，结果显示采用本系统操作在产量上比手工操作分别高出6.6ng/μL和0.93ng/μL。通过平行实验测得本系统的实时荧光 PCR 检测孔间差异为 0.023（CV值），检测限为104 copies/mL。最后，使用本系统连续运行 20 次阴性和阳性样本的间隔实验，测试结果与预期一致，表明系统没有发生批间交叉污染的现象。
现场传染病检测实验
在江苏省疾控中心进行了腺病毒的检测实验，并采用罗氏LightCycler 2.0荧光定量PCR仪进行实验对照，获得未知样本的Ct值分别为31.15和31.68，阳参的Ct值分别为 27.52和28.01，从扩展曲线形态和Ct值的比较说明两系统的检测结果较为一致。最后，使用本卡盒系统对沙门氏菌及志贺氏菌进行联合检测，并设置卡盒内采用悬滴加样的方式进行PCR体系的配置，同时采用 ABI SteponePlus 实时荧光定量 PCR 系统进行实验对照。两系统的扩展曲线形态一致，两路荧光检测（FAM and Texas Red）的Ct值均值差值分别为0.71和0.98左右，仅相差0.29，结果表明卡盒系统在多重检测方面与商用系统的检测结果较为一致。
目 录
第一章 绪 论
第二章 封闭式病原体检测卡盒设计
第三章 基于封闭式卡盒的现场病原体检测系统的研制
第四章 系统性能验证及应用
第五章 总结与展望
编委成员
主 编：
版权扉页
现场传染病检测系统研究（陈慧 著）
ISBN：978-99996-42-61-3
责任编辑：何文锐
校对编辑：彭 俊
装帧设计：黄日成
出版发行：澳门科学出版社
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印装公司：翰林出版集团有限公司
开 本：787 mm × 1092 mm 1/16
印 张：10.75
字 数：190 千字
印 数：1 ~ 3000
版 次：2025年12月第1版
印 次：2025年12月第1次印刷
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