最近，細心的同學在清華大學食堂、圖書館等地會注意到一些新入駐的神秘儀器，這些其貌不揚的小盒子每天采集氣溶膠樣本，為公共場所的空氣做“核酸”，承擔著守護校園環(huán)境安全的重要使命。

這套防疫新技術——“公共空間生物氣溶膠新冠病毒核酸監(jiān)測系統(tǒng)”，是清華大學醫(yī)學院劉鵬研究員和他的團隊為2022年北京冬奧會研發(fā)，在冬奧會和冬殘奧會所有賽事場館閉環(huán)中廣泛應用。如今疫情當前，系統(tǒng)再度于清華園上線，為校園疫情防控保衛(wèi)戰(zhàn)增添“硬核”科技力量。

“空氣核酸檢測儀”的樣本采集端。受訪者供圖

針對隱秘傳播，發(fā)力氣溶膠病毒監(jiān)測

連日來，國內有省市報告多例本土確診病例存在氣溶膠傳播。《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第九版）》中明確提出了新冠病毒可在相對密封的環(huán)境中經氣溶膠傳播，氣溶膠新冠病毒監(jiān)測逐漸引起公眾的關注。

環(huán)境傳播已成為新冠傳染鏈中最隱秘的一環(huán)，也給疫情防控帶來了較大壓力。作為新冠病毒傳播重要途徑之一的氣溶膠，由于直徑小于100微米，可被直接吸入肺部，尤其是在狹小和密閉的空間內更具傳染力。

此前，為解決氣溶膠檢測難題，由清華大學醫(yī)學院研究員劉鵬聯(lián)合多家單位，用8個月時間，緊急開發(fā)完成了公共空間生物氣溶膠新冠病毒核酸監(jiān)測系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由便攜式氣溶膠采集器和一體化高靈敏新冠病毒核酸檢測儀兩部分組成。劉鵬介紹稱，大家更容易看到的，是在采樣現(xiàn)場，采集氣溶膠樣本的采集器，它會將空氣當中的新冠病毒收集到病毒滅活液中保存，隨后工作人員將樣本轉移到專業(yè)實驗室中，然后用一體化、全自動、高靈敏的病毒核酸檢測儀去做檢測，來判斷樣本中是不是存在新冠病毒。

劉鵬告訴記者，一方面，大容量旋風式的采集設備非常高效，可以把空氣當中濃度很低的氣溶膠進行檢測，另一方面，檢測設備中的檢測芯片，可以把檢驗實驗室中的步驟進行集成，快速完成整個核酸檢測流程。

“給空氣做核酸”對檢測靈敏度要求高

與給人做核酸檢測相比，“給空氣做核酸”對儀器要求非常高。

“因為氣溶膠樣本體積大，空氣中的病毒載量比較低，遠遠低于從人的咽喉直接采樣，同時，病毒RNA穩(wěn)定性差，這就要求收集方法要高效，檢測靈敏要非常高。”劉鵬告訴記者，這是“給空氣做核酸”最難的一點。

他進一步解釋，氣溶膠監(jiān)測主要目的是進行疫情預警。“如果在空氣當中都能夠檢測出來大量病毒的話，這個時候可能已經發(fā)現(xiàn)傳染源了，那么通過氣溶膠監(jiān)測就起不到預警的作用了，所以要求檢測的靈敏度越高越好。”

經過研發(fā)，劉鵬及團隊使用了一體化高靈敏新冠病毒核酸檢測儀采用微流控平臺結合新型核酸提取與擴增技術，使新冠病毒的檢測靈敏度達到20拷貝/毫升，比常規(guī)方法靈敏10倍。

一個采集端的檢測范圍可以覆蓋多大空間？“一般來說，我們建議200平米空間可以放置一臺。”劉鵬稱，經過冬奧的驗證，設備30分鐘內可采集12立方米內的氣溶膠顆粒。“空氣是流動的，再加上檢測靈敏度非常高，這樣就可以保證檢測效果。”

檢測設備正在進一步推廣應用

記者了解到，該系統(tǒng)在2022年北京冬奧會和冬殘奧會所有賽事場館閉環(huán)內進行了推廣應用，得到一致好評。“這輪疫情暴發(fā)后，這套系統(tǒng)的使用也得到進一步推廣。”

劉鵬介紹稱，目前每日為海淀區(qū)的4個隔離酒店做氣溶膠監(jiān)測服務，來確保隔離人員的安全；在地壇醫(yī)院也使用了這套設備做氣溶膠監(jiān)測，為醫(yī)護人員做防護；吉林省人民醫(yī)院、揚州市第三人民醫(yī)院等也采購了氣溶膠監(jiān)測設備。

根據北京市疫情防控最新形勢并接上級部門緊急通知，清華大學決定自5月14日起，進一步加強校門管控，除經過批準的疫情防控和保供人員外，其他人員一律不進不出。隨后清華大學也將這套設備應急使用在校園中，在食堂、圖書館、體育館等20個點位做氣溶膠監(jiān)測。“希望在人員相對密集的地方，及時發(fā)現(xiàn)可能的疫情‘火點’。”劉鵬說道。

記者了解到，基于在冬奧會應用過程中所發(fā)現(xiàn)的問題，劉鵬團隊又對儀器做了進一步改進優(yōu)化。“定量性能更好一點，如果存在新冠病毒，可以更準確地判斷出病毒數量到底是多少，這對后續(xù)采取處理措施很有幫助。譬如，如果病毒量大的話，就說明去過這個地方的人都會非常危險，可能就需要采取人員管控措施。”