人手一把刷子，拼命“擦地”的激烈冰壶比赛，散发着韵动之美赏心悦目的花样滑冰，承载国人期待的女子坡面障碍技巧及大跳台首次有了冲金点……这个春节的“精神大餐”想必非北京冬奥会莫属。
然而疫情当前，冬奥场馆新冠病毒的监测成为防控所要攻克的第一道关。冬奥会上人员大量聚集，如何确保比赛场馆内的人员不受病毒感染，并实时监测场馆情况呢？
近日，科研人员在昌平实验室向科普时报记者详解了公共空间生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统，这项“黑科技”能够轻松解决上述难题。
北京大学环境学院博士生李心月正在演示便携式气溶胶采集器的操作过程。（图/史诗）
不“挑”毒株 灵敏提升一个数量级
安装有病毒保存液的采样管，打开电源并设置程序，30分钟旋风式采样，采集完成转运到实验室，样本装进芯片固定到检测仪器中……
这套生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统由便携式气溶胶采集器和一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪两部分组成。不到40分钟，这套系统就可以完成全流程分析，实现自动化和全封闭的新冠病毒检测。
便携式生物气溶胶采样器由北京大学环境学院教授要茂盛团队前期开发完成，作为前端收集装置，开展空气样本采集；清华大学医学院生物医学工程系研究员刘鹏团队应急开发完成的一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪则设置在实验室，分析采集到的样本并生成检测报告。
“这套系统不‘挑’毒株，即使是最新突变的奥密克戎，也逃不过它的检测。”刘鹏说。
“采样器的中间是经过特殊设计的空腔，空气会被暴风吸入形成‘旋风’，顺势将颗粒物采集到装有病毒保存液的采样管里。”北京大学环境学院博士生李心月解释称，收集试剂对病毒同时起到灭活作用，保证采集到的病毒样本不再具备传染性。
装有采集样本的芯片已装入一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪等待检测。（图/史诗）
此外，清华大学医学院生物医学工程系研究生李保告诉科普时报记者，一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪对新冠病毒的检测灵敏度达到20拷贝/毫升，比常规qPCR方法的200拷贝/毫升灵敏一个数量级，大大节约了报告生成的时间。
攻克难题 阳性检出率远高现有设备
冬奥来临，为什么要格外警惕气溶胶传播？
作为新冠肺炎疫情中的“反派”角色，气溶胶每天都悬浮在空气中，从不“孤军奋战”，飞沫混合在空气中，形成气溶胶，吸入后导致感染，这就是典型的气溶胶传播。气溶胶颗粒的大小通常为100微米以下，个头小小，如胶似漆，能飞会飘，既不服从气体分子的运动规律，也不受地心引力的作用而沉降。
生物气溶胶指悬浮在空气中的病毒、细菌、真菌、花粉以及其他来自生物的副产物等，病毒气溶胶是生物气溶胶的一种。气溶胶中含有固体或者液体颗粒，可以给病毒、细菌提供营养成分，供其存活，因此在通风不良的封闭空间里，生物气溶胶中的微生物会存活很久。
2020年10月，在北京市委市政府的部署和北京市科委的直接领导下，清华大学联合昌平实验室、北京大学等多家单位，经过8个月的努力，顺利完成了科研攻关。
2021年4——7月期间，刘鹏和团队与朝阳疾控和北京地坛医院一起完成了超过100例样本的临床测试验证。“为了保证实验的准确性，我们采用了盲测的方法，从医院采集了病人的鼻咽拭子、唾液、呼出的气体和病房中的气溶胶样本，每份样本一分为二，一部分由我们来检测，另一部分由朝阳疾控按常规方法检测。”刘鹏说，测试结果显示该系统阳性检出率达到现有实时荧光定量PCR体系检出率的三倍。
护航冬奥 源头阻断气溶胶传播
从2021年10月——12月，刘鹏团队在昌平国家实验室支持下先后在首都体育馆、国家速滑馆、冰立方、五棵松冰上中心、国家体育场5个奥运场馆和主媒体中心，以及西苑宾馆、紫玉宾馆等2家签约酒店进行了气溶胶采样和检测工作。测试赛期间共采集和检测了348例标本，检测成功率100%。
“这套检测系统在冬奥测试赛中进行了广泛的应用和验证，并针对赛时的防疫条件进行了相应的优化，贴合冬奥比赛场景的要求。”刘鹏说。
按照计划，项目组将在冬奥会多个场馆布置气溶胶采集器，并设置临时检测站，为北京冬奥会提供全面气溶胶新冠病毒检测保障。
万一冬奥赛场检测出阳性样本该怎么办？“在北京疾控中心的指导下，我们会制定应急方案。如果出现弱阳性样本，我们会对场馆进行及时消杀；如果出现阳性样本，我们会进行复核，同时对人员进行检测和追踪。”刘鹏说，空气环境检测属于整体防疫体系的一部分，现有技术和系统的应用相当于赛事防疫体系中的一环，起到补充和预警的作用。
