核酸采样和检测一体化系统以及方法与流程

1.本发明涉及核酸检测领域，具体涉及核酸采样和检测一体化系统以及方法。


背景技术：

2.病原体是致病因子，病原体包括病毒和微生物。核酸检测是检测病原体方法中最直接、最可靠、最灵敏的方法，在疾病诊断、疫情防控、健康监测等领域具有重要的应用。疾病诊断或病原体检测的首要和关键步骤之一是取样。例如，为了检测covid-19，必须首先从患者身上采集可能含有病原体即严重急性呼吸综合征冠状病毒2(sars-cov-2)的样本。
3.目前的病原体采样一般采取人工采集鼻咽拭子的方式，这存在以下几方面的问题：一是采样会对鼻咽部黏膜产生较大刺激，引起被采样者不适，虽然很快会缓解，但频繁或常态化采样会对被采样者身心造成长期影响；二是采集样本操作不规范，采集咽拭子过程中因医务人员水平差异、心理状态变化、操作不规范、样本的采集部位和手法等都会影响后续的分离和测定结果；三是工序复杂、效率低：不论是单独采样还是集采，都无法在一台机器上自动完成，尤其是送检后，准备工作需要0.5小时，核酸提取大约0.5～1小时，扩增是固定2个小时，之后还要进行结果分析，全程算下来，需要3～4个小时；四是成本高：医院单人单检的收费在几十元左右，大规模人群检虽然耗材成本降低，但建设采样亭、招募工作人员、样本运输等成本激增，且采样管、试管等耗材限定的标准尺寸只能提供容纳定量样本的空间，造成的耗材浪费和效率降低无法优化。


技术实现要素：

4.本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了核酸采样和检测一体化系统以及方法。
5.本发明采取的技术方案如下：
6.一种核酸采样和检测一体化系统，包括采样单元、核酸样本预处理机构、检测单元以及自动控制单元，所述自动控制单元用于控制所述采样单元、核酸样本预处理机构和检测单元工作，获取核酸检测结果；
7.所述采集单元用于采集气相样本；
8.所述核酸样本预处理机构包括气体进样单元、液化单元、液相样本处理单元、样本收集单元、真空抽滤单元、流动清洗单元和废液收集单元；
9.所述气体进样单元和流动清洗单元均与所述液化单元连接，所述气体进样单元用于将气相样本输入所述液化单元，所述液化单元用于将气相样本液化成液相样本，所述流动清洗单元用于向采集单元或核酸样本预处理机构输送水、清洗液或雾化后的清洗液；
10.所述液相样本处理单元与所述液化单元连接，用于接收液相样本并对液相样本进行加热处理；
11.所述真空抽滤单元与所述液相样本处理单元连接，用于提供负压使气相样本进入液化单元；
12.所述样本收集单元与所述液相样本处理单元连接，用于接收经所述液相样本处理单元处理后的液相样本；
13.所述废液收集单元用于收集核酸样本预处理机构工作过程中产生的废液；
14.所述检测单元用于对来自核酸样本预处理机构的液相样本进行处理并检测，得到核酸检测结果。
15.本技术所说的气相样本可以是人的呼气或环境气体，气相样本具有一定湿度以在低温下形成液态凝结水。存在气相样本中带有水分子或者表面具有亲水性的颗粒如病原体，气溶胶等可同时进入液态凝结水中形成液相样本。
16.本技术核酸采样和检测一体化系统既适用于单个样本检测也适用于批量样本检测，能够实现从采样到输出检测结果一体化完成，且可以自清洁；本技术核酸样本预处理机构能够将气相样本吸入液化单元并被液化成液相样本，通过液相样本处理单元能够对液相样本中的病原体进行灭活，通过样本收集单元能够暂存经灭活处理后的液相样本，通过流动清洗单元能够对管路进行清洗，从而可以重复的进行核酸样本预处理操作；本技术可连续性地自动化地收集带病原体的气相样本、以提供可进行即时核酸检测的液相样本，这对呼吸道性传染病的防控有重大意义。
17.于本发明其中一实施例中，所述检测单元包括试剂存储模块、样本传送模块和核酸检测模块；
18.所述试剂存储模块用于存放空的试管或存放有一次性使用试剂的试管；
19.所述样本传送模块用于将液相样本与一次性使用试剂混合得到反应液，并将装有反应液的试管放入核酸检测模块进行反应及检测。
20.于本发明其中一实施例中，所述自动控制单元包括采样控制及身份识别模块、样品处理控制模块、样本传送控制模块、检测控制和数据处理模块以及中控及数据通信模块；
21.所述采样控制及身份识别模块控制用于识别样本的身份来源，并控制采样单元工作；
22.所述样品处理控制模块用于控制核酸样本预处理机构对气相样本进行处理；
23.所述样本传送控制模块用于控制样本传送模块工作；
24.所述检测控制和数据处理模块用于控制核酸检测模块工作，将核酸检测模块的检测数据处理得到报告结果，并将报告结果传送给中控及数据通信模块；
25.所述中控及数据通信模块用于对自动控制单元中的其他模块输送指令、收集反馈、数据存储及数据通讯。
26.于本发明其中一实施例中，还包括密封单元，所述核酸样本预处理机构和检测单元全部位于或局部位于密封单元内，所述密封单元具有消杀组件，所述消杀组件用于对密封单元内的气体进行消杀或者/和对核酸样本预处理机构以及检测单元的外表面进行消杀；
27.所述自动控制单元还包括环境控制模块，所述环境控制模块用于控制消杀组件工作。
28.密封单元能够将气体进样单元、液化单元、液相样本处理单元、样本收集单元、真空抽滤单元、流动清洗单元、废液收集单元和检测单元封装在密闭空间中，防止某一环节液体泄漏造成样本污染。
29.消杀组件可以为多种类型，比如高温消杀组件，化学消杀组件(臭氧、等离子体等)，光学消杀组件，过滤吸附消杀组件等等。
30.于本发明其中一实施例中，所述气体进样单元、液化单元、液相样本处理单元、样本收集单元、真空抽滤单元、流动清洗单元、废液收集单元和检测单元中，至少一个单元具有透明部件，所述消杀组件包括用于对透明部件内部进行消杀的消杀灯。
31.于本发明其中一实施例中，所述密封单元内还具有监控元件，所述监控元件对准密封单元内的部件，用于对流程进行监控。
32.于本发明其中一实施例中，核酸样本预处理机构还包括第一三通阀和第二三通阀；
33.所述气体进样单元的出口、液化单元的入口以及流动清洗单元的出口分别连接第一三通阀的三个端口；
34.所述第二三通阀的三个端口中，其中两个端口分别与样本收集单元的出入口以及液相样本处理单元的出口连接，第三个端口为样本出液口；
35.所述气体进样单元结构包括进样管路，所述进样管路的一端与所述第一三通阀连通；
36.所述流动清洗单元包括清洗液存储器、与清洗液存储器连接的清洗管路以及用于将清洗液存储器内的物质输送至清洗管路的输送装置，所述清洗管路的一端与所述第一三通阀连通或与气体进样单元的入口连通；所述清洗液存储器内的物质为水或清洗液，所述输送装置为输液泵，或者是，所述清洗液存储器内的物质为可液化清洗液，所述输送装置为雾化器；
37.所述液化单元包括冷凝管路以及与所述冷凝管路配合的第一温控组件，所述冷凝管路的上端与所述第一三通阀连通；
38.所述液相样本处理单元包括液体处理腔室、与所述液体处理腔室连通的通气管以及用于控制液体处理腔室温度的第二温控组件，所述通气管上安装有第一控制阀，所述液体处理腔室具有入液口和出液口，所述液体处理腔室的入液口与所述冷凝管路的下端连通，所述液体处理腔室的出液口与所述第二三通阀连通；
39.所述样本收集单元包括液体中转泵，所述液体中转泵与所述第二三通阀连通；
40.所述真空抽滤单元包括真空泵、清洁器、抽真空管以及真空检测元件，所述抽真空管用于连接真空泵和液体处理腔室，所述清洁器安装在抽真空管上或与真空泵的排气孔连接，所述真空检测元件用于检测抽真空管或液体处理腔室的真空度。
41.本技术的输液泵和中转泵是液体移动装置，实际运用时，可以为注射泵、蠕动泵、隔膜泵或压电泵等多种形式。
42.本技术的清洁器用于清除有感染力的病原体，清洁器可以是过滤器、负离子发生器、臭氧发生器、紫外光源或热源等多种形式。
43.核酸样本预处理机构的一种工作原理：
44.控制第一三通阀，使进样管路与冷凝管路连通(此时清洗管路与冷凝管路不连通)，控制第二三通阀，使液体处理腔室出液口封闭，启动第一温控组件的制冷功能；
45.将进样管路与气相样本连通，真空泵工作，使液体处理腔室形成负压，气相样本通过进样管路进入冷凝管路，在第一温控组件的制冷功能的作用下气相样本中的水分子及含
水颗粒冷凝为液相样本，并流入液体处理腔室内；
46.当采样结束后，液体处理腔室由第二温控组件的加热功能进行加热，从而达到液相样本灭活和蒸发浓缩的作用；采样过程可以是一个收集一至多人呼气样品的过程，也可以是一个连续收取环境气体样本的过程；
47.打开第一控制阀，控制第二三通阀，使液体中转泵与液体处理腔室出液口连通(此时液体处理腔室出液口与样本出液口不连通)，控制液体中转泵进行抽液运动，把液体处理腔室中的液相样本抽入液体中转泵中；
48.控制第二三通阀，使液体中转泵与样本出液口连通(此时液体中转泵与液体处理腔室出液口不连通)，通过控制液体中转泵让液相样本从样本出液口流出，进入其他机构中进行下一步操作；
49.液体中转泵中的液相样本转移后，进行清洗操作，控制第一三通阀，使清洗管路与冷凝管路连通，输液泵工作，重复上述采样及出液过程即可完成管道的清洗。
50.本技术的核酸样本预处理装置能够重复采集液相样本，一个液化样本可以来自一个或多个气相样本，如多个人提供的呼气。
51.实际运用时，清洗过程中样本出液口出来的废液可以通过固定的管路输送至废液存储器，也可以通过设置移动结构使样本出液口和废液存储器相对移动，从而将废液落入废液存储器内。
52.实际运用时，进样管路一般不会残留病原体，通常无需对进样管路进行清洗，需要清洗时，既可以定期从外部输入液体进行清洗，也可以使进样管路和清洗管路连通，通过输液泵进行清洗，此时，三通阀可以为选位阀。
53.于本发明其中一实施例中，所述液相样本处理单元还包括用于检测液体处理腔室液位的液位检测元件；
54.所述液体中转泵与第二三通阀之间安装有流量传感器，或者是，所述液体处理腔室的出液口处安装有流量传感器。
55.实际运用时，一种设定形式为：液位检测元件检测到液体处理腔室内液位达到预设值后停止采样。
56.于本发明其中一实施例中，核酸样本预处理机构还包括第一三通阀和第二三通阀；
57.所述气体进样单元的出口、液化单元的入口以及流动清洗单元的出口分别连接第一三通阀的三个端口；
58.所述第二三通阀的三个端口中，其中两个端口分别与样本收集单元的出入口以及液相样本处理单元的出口连接，第三个端口为样本出液口；
59.核酸样本预处理机构还包括第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀；
60.所述气体进样单元结构包括进样管路，所述进样管路的一端与所述第一三通阀连通；
61.所述流动清洗单元包括清洗液存储器、与清洗液存储器连接的清洗管路以及用于将清洗液存储器内的物质输送至清洗管路的输送装置，所述清洗管路的一端与所述第一三通阀连通或与气体进样单元的入口连通；所述清洗液存储器内的物质为水或清洗液，所述输送装置为输液泵，或者是，所述清洗液存储器内的物质为可液化清洗液，所述输送装置为
雾化器；
62.所述液化单元包括冷凝管路以及与所述冷凝管路配合的第一温控组件，所述冷凝管路的上端与所述第一三通阀连通；
63.所述液相样本处理单元包括液体处理腔室、与所述液体处理腔室连通的通气管以及用于控制液体处理腔室温度的第二温控组件，所述通气管上安装有第一控制阀，所述液体处理腔室具有入液口和出液口，所述液体处理腔室的入液口与所述冷凝管路的下端通过所述第二控制阀连通，所述液体处理腔室的出液口通过所述第三控制阀连接有出液管路，所述出液管路与所述第二三通阀连通；
64.所述样本收集单元包括液体中转泵，所述液体中转泵与所述第二三通阀连通；
65.所述真空抽滤单元包括抽真空管、缓冲瓶、过滤管、清洁器、第三温控组件、真空泵以及真空检测元件，所述抽真空管的两端分别与液体处理腔室和缓冲瓶连接，所述缓冲瓶功能性地与所述第三温控组件连接，所述过滤管的两端分别连接缓冲瓶和真空泵，所述清洁器安装在过滤管上或与真空泵的排气孔连接，所述真空检测元件用于检测抽真空管、过滤管或液体处理腔室的真空度；
66.所述废液收集单元包括废液存储器以及废液管路，所述废液管路与缓冲瓶连通，废液管路上安装有所述第四控制阀。
67.实际运用时，本技术的温控组件可以具有制冷功能和制热功能。缓冲瓶功能性地与所述第三温控组件连接，缓冲瓶有两个作用，一个是防止部分液化后的样品随管路进入清洁器，第二个是，在液相样本处理单元加热时，收集蒸发出来的水分子。
68.核酸样本预处理机构的另一种工作原理：
69.控制第一三通阀，使进样管路与冷凝管路连通(此时清洗管路与冷凝管路不连通)，打开第二控制阀，关闭第三控制阀和第四控制阀，启动第一温控组件的制冷功能；
70.将进样管路与气相样本连通，真空泵工作，使液体处理腔室形成负压，气相样本通过进样管路进入冷凝管路，在第一温控组件的制冷功能的作用下气相样本中的水分子及含水颗粒冷凝为液相样本，并流入液体处理腔室内；
71.当采样结束后，液体处理腔室由第二温控组件的加热功能进行加热，从而达到液相样本灭活和蒸发浓缩的作用；采样过程可以是一个收集一至多人呼气样品的过程，也可以是一个连续收取环境气体样本的过程；
72.采样过程结束后，若液相样本量不够充足(液位低于预设值)，则关闭真空泵，控制第一三通阀，使清洗管路与冷凝管路连通(此时进样管路与冷凝管路不连通)，打开第一控制阀，通过输液泵让清洗液存储器中的清水沿清洗管路、冷凝管路流入液体处理腔室；当液体处理腔室中的液相样本量过多时(液位高于预设值)，此时关闭第一控制阀、第二控制阀，启动第二温控组件的加热功能，将多余的液相样本蒸发，启动真空泵抽气，将蒸发气体抽出液体处理腔室，通过抽真空管进入缓冲瓶中冷凝(由第三温控组件使缓冲瓶降温)，打开第四控制阀，将缓冲瓶中冷凝的液体排入废液存储器密封；
73.当液相样本在预设值内后，关闭第二控制阀，关闭真空泵，打开第一控制阀和第三控制阀，控制第二三通阀，使液体中转泵与出液管路连通(此时出液管路与样本出液口不连通)，控制液体中转泵进行抽液运动，把液体处理腔室中的液相样本抽入液体中转泵中(液体中转泵能够控制抽液速度，防止负压环境液体产生喷射)；
74.控制第二三通阀，使液体中转泵与样本出液口连通(此时出液管路与液体中转泵不连通)，通过控制液体中转泵让液相样本从样本出液口流出，进入其他机构中进行下一步操作；
75.液体中转泵中的液相样本转移后，进行清洗操作，控制第一三通阀，使清洗管路与冷凝管路连通，输液泵工作，重复上述采样及出液过程即可完成管道的清洗。
76.实际运用时，清洗过程中样本出液口出来的废液可以通过固定的管路输送至废液存储器，也可以通过设置移动结构使样本出液口和废液存储器相对移动，从而将废液落入废液存储器内。
77.实际运用时，进样管路一般不会残留病原体，通常无需对进样管路进行清洗，需要清洗时，既可以定期从外部输入液体进行清洗，也可以使进样管路和清洗管路连通，通过输液泵进行清洗，此时，三通阀可以为选位阀。
78.实际运用时，清洗过程中样本出液口出来的废液可以通过固定的管路输送至废液存储器，也可以通过设置移动结构使样本出液口和废液存储器相对移动，从而将废液落入废液存储器内。
79.实际运用时，任一温控组件可以为半导体组件具有制冷和加热功能。温控组件也可以为加热丝或其它可提供同等制冷或加热功能的组件。控制阀可以为电磁阀、电动阀、气动阀或液压阀等。
80.于本发明其中一实施例中，所述液相样本处理单元还包括用于检测液体处理腔室液位的液位检测元件；所述出液管路上安装有流量传感器。
81.于本发明其中一实施例中，所述流动清洗单元包括用于存储清水的第一清洗液存储器以及用于存储清洗液的第二清洗液存储器。
82.清洗液可以为消毒液，设置清洗液能够实现可靠清洗，实际运用时，可以先通过消毒液进行第一次清洗，后面再通过清水进行清洗。
83.于本发明其中一实施例中，所述密封单元具有进样口，所述核酸样本预处理机构有多个，所述密封单元内还包括切换机构，所述切换机构用于切换各核酸样本预处理机构的位置，使对应核酸样本预处理机构的气体进样单元与所述进样口对接。
84.设置多个核酸样本预处理机构能够实现高效的核酸样本预处理：当一个核酸样本预处理机构在进行清洗操作时，通过切换机构的动作能够使另一个核酸样本预处理机构与进样口对接，从而能够连续的进行核酸样本预处理。
85.于本发明其中一实施例中，可以得到最大5ml的液相样本。
86.于本发明其中一实施例中，冷凝管路内径在10mm以内。
87.本技术还公开了一种核酸采样和检测一体化方法，包括：
88.(1)采样步骤：采集气相样本；
89.(2)样本预处理步骤：
90.通过负压抽吸的方式使气相样本进入冷凝管路，将气相样本冷凝为液相样本，并汇入液体处理腔室；
91.通过加热的方式将液体处理腔室内的液相样本进行灭活处理或浓缩；
92.将液体处理腔室内液位在预设值内的液相样本转移至液体中转泵中；
93.将液体中转泵中的液相样本输送至其他机构中进行下一步处理；
94.通过清水、清洗液或雾化清洗液对管路进行冲洗，冲洗后的废液收集至废液存储器中；
95.(3)混合步骤：将步骤(2)得到的液相样本与预先配置的一次性使用试剂混合，得到反应液；
96.(4)检测步骤：将装有反应液的试管放入核酸检测模块反应，在设定时间完成扩增反应，检测并输出检测结果。
97.于本发明其中一实施例中于，重复所述步骤(2)，以收集多个液相样本。
98.于本发明其中一实施例中，所述气相样本为环境气体或人提供的呼气，一个液相样本来自一个或多个气相样本。
99.于本发明其中一实施例中，步骤(1)中，通过采样袋采集人的呼气。
100.于本发明其中一实施例中，步骤(2)中，在将液体处理腔室内的液相样本转移至液体中转泵前，还包括：检测液体处理腔室内的液相样本的液位，当液位低于预设值时，向液体处理腔室补充水或补充介质，当液位高于预设值时，通过加热蒸发的方式降低液位。
101.本发明的有益效果是：本技术核酸采样和检测一体化系统既适用于单个样本检测也适用于批量样本检测，能够实现从采样到输出检测结果一体化完成，且可以自清洁；本技术核酸样本预处理机构能够将气相样本吸入液化单元并被液化成液相样本，通过液相样本处理单元能够对液相样本中的病原体进行灭活，通过样本收集单元能够暂存经灭活处理后的液相样本，通过流动清洗单元能够对管路进行清洗，从而可以重复的进行核酸样本预处理操作；本技术可连续性地自动化地收集带病原体的气相样本、以提供可进行即时核酸检测的液相样本，这对呼吸道性传染病的防控有重大意义。
附图说明
102.图1是实施例1核酸采样和检测一体化系统的示意图；
103.图2是实施例1核酸样本预处理机构和检测单元的结构框图；
104.图3是实施例2核酸样本预处理机构和检测单元的结构框图；
105.图4是实施例3核酸样本预处理机构的结构框图。
106.图中各附图标记为：
107.1、密封单元；2、核酸样本预处理机构；3、进样口；4、采集单元；10、气体进样单元；11、第一三通阀；12、进样管路；20、流动清洗单元；21、清洗液存储器；22、清洗管路；23、输液泵；30、液化单元；31、冷凝管路；32、第一温控组件；40、液相样本处理单元；41、液体处理腔室；42、通气管；43、第一控制阀；44、第二温控组件；45、出液管路；46、第二控制阀；47、第三控制阀；48、流量传感器；50、样本收集单元；51、第二三通阀；52、样本出液口；53、液体中转泵；60、真空抽滤单元；61、抽真空管；62、缓冲瓶；63、过滤管；64、清洁器；65、真空泵；66、真空检测元件；67、第三温控组件；70、废液收集单元；71、废液存储器；72、废液管路；73、第四控制阀；80、检测单元；81、样本传送模块；82、试剂存储模块；83、核酸检测模块；90、自动控制单元；91、采样控制及身份识别模块；92、样品处理控制模块；93、样本传送控制模块；94、检测控制和数据处理模块；95、中控及数据通信模块；96、环境控制模块。
具体实施方式
108.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
109.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
110.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
111.下面结合各附图，对本发明做详细描述。
112.实施例1
113.如图1和2所示，一种核酸采样和检测一体化系统，包括采样单元、核酸样本预处理机构2、检测单元80以及自动控制单元90，自动控制单元90用于控制采样单元、核酸样本预处理机构2和检测单元80工作，获取核酸检测结果；
114.采集单元4用于采集气相样本；
115.核酸样本预处理机构2包括气体进样单元10、液化单元30、液相样本处理单元40、样本收集单元50、真空抽滤单元60、流动清洗单元20和废液收集单元70；
116.气体进样单元10和流动清洗单元20均与液化单元30连接，气体进样单元10用于将气相样本输入液化单元30，液化单元30用于将气相样本液化成液相样本，流动清洗单元20用于向液化单元30输送水或清洗液；
117.液相样本处理单元40与液化单元30连接，用于接收液相样本并对液相样本进行加热处理；
118.真空抽滤单元60与液相样本处理单元40连接，用于提供负压使气相样本进入液化单元30；
119.样本收集单元50与液相样本处理单元40连接，用于接收经液相样本处理单元40处理后的液相样本；
120.废液收集单元70用于收集核酸样本预处理机构2工作过程中产生的废液；
121.检测单元80用于对来自核酸样本预处理机构2的液相样本进行处理并检测，得到核酸检测结果。
122.本技术所说的气相样本可以是人的呼气或环境气体，气相样本具有一定湿度以在低温下形成液态凝结水。存在气相样本中带有水分子或者表面具有亲水性的颗粒如病原体，气溶胶等可同时进入液态凝结水中形成液相样本。
123.本技术核酸采样和检测一体化系统既适用于单个样本检测也适用于批量样本检测，能够实现从采样到输出检测结果一体化完成，且可以自清洁；本技术核酸样本预处理机
构2能够将气相样本吸入液化单元30并被液化成液相样本，通过液相样本处理单元40能够对液相样本中的病原体进行灭活，通过样本收集单元50能够暂存经灭活处理后的液相样本，通过流动清洗单元20能够对管路进行清洗，从而可以重复的进行核酸样本预处理操作；本技术可连续性地自动化地收集带病原体的气相样本、以提供可进行即时核酸检测的液相样本，这对呼吸道性传染病的防控有重大意义。
124.如图1所示，于本实施例中，检测单元80包括试剂存储模块82、样本传送模块81和核酸检测模块83；
125.试剂存储模块82用于存放空的试管或存放有一次性使用试剂的试管；
126.样本传送模块81用于将液相样本与一次性使用试剂混合得到反应液，并将装有反应液的试管放入核酸检测模块83进行反应及检测。
127.如图1所示，于本实施例中，自动控制单元90包括采样控制及身份识别模块91、样品处理控制模块92、样本传送控制模块93、检测控制和数据处理模块94以及中控及数据通信模块95；
128.采样控制及身份识别模块91控制用于识别样本的身份来源，并控制采样单元工作；
129.样品处理控制模块92用于控制核酸样本预处理机构2对气相样本进行处理；
130.样本传送控制模块93用于控制样本传送模块81工作；
131.检测控制和数据处理模块94用于控制核酸检测模块83工作，将核酸检测模块83的检测数据处理得到报告结果，并将报告结果传送给中控及数据通信模块95；
132.中控及数据通信模块95用于对自动控制单元90中的其他模块输送指令、收集反馈、数据存储及数据通讯。
133.本实施例中，核酸采样和检测一体化系统还包括密封单元1，核酸样本预处理机构2和检测单元80全部位于或局部位于密封单元1内，密封单元1具有消杀组件，消杀组件用于对密封单元1内的气体进行消杀或者/和对核酸样本预处理机构2以及检测单元80的外表面进行消杀；
134.自动控制单元90还包括环境控制模块96，环境控制模块96用于控制消杀组件工作。
135.密封单元1能够将气体进样单元10、液化单元30、液相样本处理单元40、样本收集单元50、真空抽滤单元60、流动清洗单元20、废液收集单元70和检测单元80封装在密闭空间中，防止某一环节液体泄漏造成样本污染。
136.消杀组件可以为多种类型，比如高温消杀组件，化学消杀组件(臭氧、等离子体等)，光学消杀组件，过滤吸附消杀组件等等。
137.实际运用时，气体进样单元10、液化单元30、液相样本处理单元40、样本收集单元50、真空抽滤单元60、流动清洗单元20、废液收集单元70和检测单元80中，至少一个单元具有透明部件，消杀组件包括用于对透明部件内部进行消杀的消杀灯。
138.实际运用时，密封单元1内还具有监控元件，监控元件对准密封单元内的部件，用于对流程进行监控。
139.如图2所示，于本实施例中，核酸样本预处理机构2还包括第一三通阀11和第二三通阀51；
140.气体进样单元10的出口、液化单元30的入口以及流动清洗单元20的出口分别连接第一三通阀11的三个端口；
141.第二三通阀51的三个端口中，其中两个端口分别与样本收集单元50的出入口以及液相样本处理单元40的出口连接，第三个端口为样本出液口52；
142.核酸样本预处理机构2还包括第二控制阀46、第三控制阀47和第四控制阀73；
143.气体进样单元10结构包括进样管路12，进样管路12的一端与第一三通阀11连通；
144.流动清洗单元20包括清洗液存储器21、与清洗液存储器21连接的清洗管路22以及用于将清洗液存储器21内的物质输送至清洗管路22的输送装置，清洗管路22的一端与第一三通11阀连通(实际运用时，还可以与气体进样单元10的入口连通)；本实施例中，清洗液存储器21内的物质可以为水或清洗液，输送装置为输液泵23(于其他实施例中，清洗液存储器21内的物质还可以为可液化清洗液，此时输送装置为雾化器)；
145.液化单元30包括冷凝管路31以及与冷凝管路31配合的第一温控组件32，冷凝管路31的上端与第一三通阀11连通；
146.液相样本处理单元40包括液体处理腔室41、与液体处理腔室41连通的通气管42以及用于控制液体处理腔室41温度的第二温控组件44，通气管42上安装有第一控制阀43，液体处理腔室41具有入液口和出液口，液体处理腔室41的入液口与冷凝管路31的下端通过第二控制阀46连通，液体处理腔室41的出液口通过第三控制阀47连接有出液管路45，出液管路45与第二三通阀51连通；
147.样本收集单元50包括液体中转泵53，液体中转泵53与第二三通阀51连通；
148.真空抽滤单元60包括抽真空管61、缓冲瓶62、过滤管63、清洁器64、第三温控组件67、真空泵65以及真空检测元件66，抽真空管61的两端分别与液体处理腔室41和缓冲瓶62连接，缓冲瓶62功能性地与第三温控组件67连接，过滤管63的两端分别连接缓冲瓶62和真空泵65，清洁器64安装在过滤管63上(实际运用时，清洁器64还可以与真空泵61的排气孔连接，即清洁器61可以安装在真空泵的前面或后面)，真空检测元件66用于检测抽真空管61、过滤管63或液体处理腔室41的真空度；
149.废液收集单元70包括废液存储器71以及废液管路72，废液管路72与缓冲瓶62连通，废液管路72上安装有第四控制阀73。
150.实际运用时，本技术的温控组件可以具有制冷功能和制热功能。缓冲瓶62功能性地与第三温控组件67连接，缓冲瓶62有两个作用，一个是防止部分液化后的样品随管路进入清洁器64，第二个是，在液相样本处理单元40加热时，收集蒸发出来的水分子。
151.如图2所述，本实施例核酸样本预处理机构2的一种工作原理：
152.控制第一三通阀11，使进样管路12与冷凝管路31连通(此时清洗管路22与冷凝管路不连通)，打开第二控制阀46，关闭第三控制阀47和第四控制阀73，启动第一温控组件32的制冷功能；
153.将进样管路12与气相样本连通，真空泵65工作，使液体处理腔室41形成负压，气相样本通过进样管路12进入冷凝管路31，在第一温控组件32的制冷功能的作用下气相样本中的水分子及含水颗粒冷凝为液相样本，并流入液体处理腔室41内；
154.当采样结束后，液体处理腔室41由第二温控组件44的加热功能进行加热，从而达到液相样本灭活和蒸发浓缩的作用；采样过程可以是一个收集一至多人呼气样品的过程，
也可以是一个连续收取环境气体样本的过程；
155.采样过程结束后，若液相样本量不够充足(液位低于预设值)，则关闭真空泵65，控制第一三通阀11，使清洗管路22与冷凝管路连通(此时进样管路12与冷凝管路31不连通)，打开第一控制阀43，通过输液泵23让清洗液存储器21中的清水沿清洗管路22、冷凝管路31流入液体处理腔室41；当液体处理腔室41中的液相样本量过多时(液位高于预设值)，此时关闭第一控制阀43、第二控制阀46，启动第二温控组件44的加热功能，将多余的液相样本蒸发，启动真空泵65抽气，将蒸发气体抽出液体处理腔室41，通过抽真空管61进入缓冲瓶62中冷凝(由第三温控组件67使缓冲瓶62降温)，打开第四控制阀73，将缓冲瓶62中冷凝的液体排入废液存储器71密封；
156.当液相样本在预设值内后，关闭第二控制阀46，关闭真空泵65，打开第一控制阀43和第三控制阀47，控制第二三通阀51，使液体中转泵53与出液管路45连通(此时出液管路45与样本出液口52不连通)，控制液体中转泵53进行抽液运动，把液体处理腔室41中的液相样本抽入液体中转泵53中(液体中转泵53能够控制抽液速度，防止负压环境液体产生喷射)；
157.控制第二三通阀51，使液体中转泵53与样本出液口52连通(此时出液管路45与液体中转泵53不连通)，通过控制液体中转泵53让液相样本从样本出液口52流出，进入其他机构中进行下一步操作；
158.液体中转泵53中的液相样本转移后，进行清洗操作，控制第一三通阀11，使清洗管路22与冷凝管路31连通，输液泵23工作，重复上述采样及出液过程即可完成管道的清洗。
159.本实施例中，液体处理腔室的出液口位于液体处理腔室的下方，实际运用时，还可以由一管从上插入液体处理腔室底部来形成出液口。
160.实际运用时，清洗过程中样本出液口52出来的废液可以通过固定的管路输送至废液存储器71，也可以通过设置移动结构使样本出液口52和废液存储器71相对移动，从而将废液落入废液存储器71内。
161.实际运用时，进样管路12一般不会残留病原体，通常无需对进样管路12进行清洗，需要清洗时，既可以定期从外部输入液体进行清洗，也可以使进样管路12和清洗管路22连通，通过输液泵23进行清洗，此时，三通阀可以为选位阀。
162.实际运用时，清洗过程中样本出液口52出来的废液可以通过固定的管路输送至废液存储器71，也可以通过设置移动结构使样本出液口52和废液存储器71相对移动，从而将废液落入废液存储器71内。
163.实际运用时，任一温控组件可以为半导体组件具有制冷和加热功能。温控组件也可以为加热丝或其它可提供同等制冷或加热功能的组件。控制阀可以为电磁阀、电动阀、气动阀或液压阀等。
164.于本实施例中，液相样本处理单元40还包括用于检测液体处理腔室41液位的液位检测元件；出液管路45上安装有流量传感器48。
165.实际运用时，样本传送模块包括能够进行空间移动的移液器(具有针头)，移液器能够抽吸液体和推送液体，为了接收来自核酸样本预处理机构2的液相样本，移液器的针头的侧壁连接有软管，软管上安装有至少一个控制阀，软管的一端与样本收集单元50连接，用于输送液相样本，具体的说，软管可以与第二三通阀51连通。
166.实际运用时，密封单元1具有进样口3，核酸样本预处理机构2有多个，密封单元1内
还包括切换机构，切换机构用于切换各核酸样本预处理机构2的位置，使对应核酸样本预处理机构2的气体进样单元10与进样口3对接。
167.设置多个核酸样本预处理机构2能够实现高效的核酸样本预处理：当一个核酸样本预处理机构2在进行清洗操作时，通过切换机构的动作能够使另一个核酸样本预处理机构2与进样口3对接，从而能够连续的进行核酸样本预处理。
168.于本实施例中，可以得到最大5ml的液相样本。
169.于本实施例中，冷凝管路内径在10mm以内。
170.本技术还公开了一种核酸采样和检测一体化方法，包括：
171.(1)采样步骤：采集气相样本；
172.(2)样本预处理步骤：
173.通过负压抽吸的方式使气相样本进入冷凝管路31，将气相样本冷凝为液相样本，并汇入液体处理腔室41；
174.通过加热的方式将液体处理腔室41内的液相样本进行灭活处理或浓缩；
175.将液体处理腔室41内液位在预设值内的液相样本转移至液体中转泵53中；
176.将液体中转泵53中的液相样本输送至其他机构中进行下一步处理；
177.通过清水、清洗液或雾化清洗液对管路进行冲洗，冲洗后的废液收集至废液存储器71中；
178.(3)混合步骤：将步骤(2)得到的液相样本与预先配置的一次性使用试剂混合，得到反应液；
179.(4)检测步骤：将装有反应液的试管放入核酸检测模块83反应，在设定时间完成扩增反应，检测并输出检测结果。
180.于本实施例中于，重复步骤(2)，以收集多个液相样本。
181.于本实施例中，气相样本为环境气体或人提供的呼气，一个液相样本来自一个或多个气相样本。
182.于本实施例中，步骤(1)中，通过采样袋采集人的呼气。
183.于本实施例中，步骤(2)中，在将液体处理腔室41内的液相样本转移至液体中转泵53前，还包括：检测液体处理腔室41内的液相样本的液位，当液位低于预设值时，向液体处理腔室41补充水或补充介质，当液位高于预设值时，通过加热蒸发的方式降低液位。
184.实施例2
185.如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，流动清洗单元20包括两个清洗液存储器21和输液泵23，两个清洗液存储器21中，包括用于存储清水的第一清洗液存储器21以及用于存储清洗液的第二清洗液存储器21。清洗液可以为消毒液，设置清洗液能够实现可靠清洗，实际运用时，可以先通过消毒液进行第一次清洗，后面再通过清水进行清洗。
186.实施例3
187.本实施例与实施例1的区别在于核酸样本预处理机构2不同，如图4所示，本实施例中，气体进样单元10结构包括进样管路12，进样管路12的一端与第一三通阀11连通；
188.流动清洗单元20包括清洗液存储器21、与清洗液存储器21连接的清洗管路22以及用于将清洗液存储器21内的物质输送至清洗管路22的输送装置，清洗管路22的一端与第一三通11阀连通(实际运用时，还可以与气体进样单元10的入口连通)；本实施例中，清洗液存
储器21内的物质可以为水或清洗液，输送装置为输液泵23(于其他实施例中，清洗液存储器21内的物质还可以为可液化清洗液，此时输送装置为雾化器)；
189.液化单元30包括冷凝管路31以及与冷凝管路31配合的第一温控组件32，冷凝管路31的上端与第一三通阀11连通；
190.液相样本处理单元40包括液体处理腔室41、与液体处理腔室41连通的通气管42以及用于控制液体处理腔室41温度的第二温控组件44，通气管42上安装有第一控制阀43，液体处理腔室41的入液口与冷凝管路31的下端连通，液体处理腔室41的出液口与第二三通阀51连通；
191.样本收集单元50包括液体中转泵53，液体中转泵53与第二三通阀51连通；
192.真空抽滤单元60包括真空泵65、清洁器64、抽真空管61以及真空检测元件66，抽真空管61用于连接真空泵65和液体处理腔室41，清洁器64安装在抽真空管61上(实际运用时，清洁器64还可以与真空泵61的排气孔连接，即清洁器61可以安装在真空泵的前面或后面)，真空检测元件66用于检测抽真空管61或液体处理腔室41的真空度。
193.核酸样本预处理机构2的一种工作原理：
194.控制第一三通阀11，使进样管路12与冷凝管路31连通(此时清洗管路22与冷凝管路不连通)，控制第二三通阀51，使液体处理腔室41出液口封闭，启动第一温控组件32的制冷功能；
195.将进样管路12与气相样本连通，真空泵65工作，使液体处理腔室41形成负压，气相样本通过进样管路12进入冷凝管路31，在第一温控组件32的制冷功能的作用下气相样本中的水分子及含水颗粒冷凝为液相样本，并流入液体处理腔室41内；
196.当采样结束后，液体处理腔室41由第二温控组件44的加热功能进行加热，从而达到液相样本灭活和蒸发浓缩的作用；采样过程可以是一个收集一至多人呼气样品的过程，也可以是一个连续收取环境气体样本的过程；
197.打开第一控制阀43，控制第二三通阀51，使液体中转泵53与液体处理腔室41出液口连通(此时液体处理腔室41出液口与样本出液口52不连通)，控制液体中转泵53进行抽液运动，把液体处理腔室41中的液相样本抽入液体中转泵53中；
198.控制第二三通阀51，使液体中转泵53与样本出液口52连通(此时液体中转泵53与液体处理腔室41出液口不连通)，通过控制液体中转泵53让液相样本从样本出液口52流出，进入其他机构中进行下一步操作；
199.液体中转泵53中的液相样本转移后，进行清洗操作，控制第一三通阀11，使清洗管路22与冷凝管路31连通，输液泵23工作，重复上述采样及出液过程即可完成管道的清洗。
200.实际运用时，清洗过程中样本出液口52出来的废液可以通过固定的管路输送至废液存储器71，也可以通过设置移动结构使样本出液口52和废液存储器71相对移动，从而将废液落入废液存储器71内。
201.于本实施例中，液相样本处理单元40还包括用于检测液体处理腔室41液位的液位检测元件。
202.实际运用时，一种设定形式为：液位检测元件检测到液体处理腔室41内液位达到预设值后停止采样。
203.实际运用时，液体中转泵53与第二三通阀51之间安装有流量传感器，或者是，液体
处理腔室的出液口处安装有流量传感器。
204.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。