一、案例背景
近年来涌现出的生物气溶胶实时检测技术包括生物气溶胶质谱、荧光光谱、拉曼光谱、击穿光谱、微流体技术，以及基于DNA的电子和纳米传感器技术结合其他生物技术，为实时检测生物气溶胶带来了新的可能性。在生物病原自动预警监测采集检测一体化技术领域，欧美国家总体处于国际领先水平。相比而言，中国质检院团队在气溶胶病毒采样富集和检测敏感性方面均具有一定优势，但前期在模块集成控制和数据分析系统开发方面尚有差距。国内包括清华大学、北京大学、中国医学科学院病原生物学研究所、昌平实验室等单位联合研制出公共空间生物气溶胶新型冠状病毒监测系统，在北京冬奥测试赛中成功应用，但该系统只能在现场进行气溶胶采样，病毒核酸检测系统需设置在后台实验室，仍无法实现现场检测，其他机构虽有报道研发了相关环境监测系统或方案，但主要为光谱在线监测和样本收集系统，总体上缺乏生化试剂层面采样和检测集成控制一体化产品，以及检测数据层面对应的跨界融合和扩增曲线智能分析处理研究报道，在特定环境气溶胶病原监测方面，我国还没有适应特定场景智能化的监测及分析综合集成控制系统。
二、取得效果
基于城市环境气样、水样监测等多种环境传播病原微生物传播风险及高性能自动化生物监测预警需求，在团队共同努力下，创新研制了集在线生物粒子光谱学监测预警、病毒采集富集和核酸快速检测于一体的系列采样检测仪器产品，拥有自主知识产权。直接产出为环境气溶胶全自动采集与在线核酸监测仪，重点技术指标包括开发的核酸检测数据智能分析系统错误率在5%以内（系统异常崩溃概率小于5%），准确率在95%以上，系统响应时间＜10秒，并发用户数不小于30，资源利用率≤60%；设备进一步小型化、智能化，能够实现全过程无人参与连续完成自动采集及检测实验，完成精准的生物有害因子预警；病原自动检出限达到102-105 cfu(pfu)/m3空气；病原微生物监测种类（包括但不限于新冠病毒、炭疽杆菌、鼠疫病菌、流感病毒等）最多可达64种，基于RT-qPCR体系的检测时间少于100分钟；基于RT-qRPA体系的检测时间少于20分钟。研究结果也间接提升了团队对环境水样全自动采集与在线核酸监测仪器的实战监测技术指标，形成了水、气样一体化在线采样检测组网技术能力。
仪器成果聚焦空气、污水等环境流动样品稳定采样检测难题，可自主（或定制）开展病原微生物、细胞、耐药基因等生物目标采样核酸检测，实现集成化学监测模块，控制软件、检测数据筛选及仪器研产自主可控，可分布式组网主动对生化有害目标进行全覆盖持续监测，持续产出在线检测数据，为公共安全风险防控提供检验检测信息支持，高度匹配国家公共安全领域和环境生物污染监测领域需求，目前最大可实现对64种病原微生物目标开展检测。
三、成果转化
该项目由中国质量检验检测科学研究院承担，项目核心团队是国家市场监管总局首批重点领域技术创新团队，长期致力于病原微生物全自动采集与在线检测技术创新研究工作，仪器成果具备强大的信息安全和生物安全方面防控配置，灵活对接上位管理系统和各终端平台，在全国多场景下进行了示范部署中，已经持续检测出包括新冠病毒、流感病毒、鼻病毒、诺如病毒及沙门氏菌等各类生化有害因子，市场转化方面也已经取得了近千万元的销售经济收益。成果也得到杭州亚运组委会等机构正式函谢并获得中国检验检测学会科学技术奖一等奖。
检验检测仪器研发需要不断测试应用和迭代升级，新研制迭代成果原理样机先后在全国4个城市超过6个不同场景下进行示范应用，包括：杭州第19届亚运会、萧山国际机场、北京六道口地铁站、三亚崖州湾科技城、杭州市高科技企业孵化园区。目前在北京地坛医院、首都儿研所以及大洋路市场、社区等地继续开展组网监测测试和优化创新，已检测出新冠病毒、流感病毒、鼻病毒等各类生物有害因子。
需求分析方面，全自动监测仪设备在保障国家公共安全方面取得多项重大社会成效，在重大活动安保、重大工程生化反恐监测、抗击新冠病毒检测等一系列实战中得到权威验证和媒体关注，不断展示出成果的实用性、创新性、前瞻性和可持续性。