一种可用于环境DNA采样的轮盘式滤膜更换系统

一种可用于环境dna采样的轮盘式滤膜更换系统
技术领域
1.本发明属于水样采集技术领域，特别涉及一种可用于环境dna采样的轮盘式滤膜更换系统。


背景技术：

2.伴随着全球生物多样性治理新战略的推进，以及联合国《生物多样性公约》的实施，生物多样性调查研究的重要性越来越凸显。随着生物多样性调查研究的发展，通常需要对水体中的环境dna和微生物进行大规模和高频次的宏基因组分析，这就要求对水样进行大规模的过滤以及高频次的更换滤膜。不同于普通的更换滤膜场景，在环境dna采样或微生物采样场景中，还需要格外注意避免样品之间的交叉污染，避免操作过程引入新的污染，从而确保样品的独立性和检测结果的准确性。以往简单直接地更换滤膜方法，是将水样经圆片滤膜过滤之后，实验员手动打开滤头并用干净镊子取出包含样品的滤膜，随后使用干净的镊子夹取新的圆片滤膜更换上去，最后手动重新安装好滤头。不论是应用于固定地点的长期连续监测，还是应用于跟随调查船对多个地点依次采样，都意味着大规模高频次的更换圆片滤膜操作。现有技术中存在的主要问题和不足包括：由于当前这种手动更换圆片滤膜的方式，操作繁复，不同实验员可能会因为操作手法不同而引入误差。并且，这种拆开-取膜-换膜-再安装的操作流程，白白的消耗掉了大量的时间和劳动，不利于进行高频次的采样。再次，人工手动更换滤膜也容易引入污染，造成样品调查结果的偏差。最后，人工手动更换滤膜的方式，离不开人的操作，不利于自动化采样过滤，也不利于标准化的长期连续采样或在线连续监测活动。其它领域中使用的气动吸附更换滤膜的方案，容易导致滤膜之间的交叉污染。其它领域中使用的转盘式更换滤膜的方案，能够容纳的滤膜数量较少，无法满足大规模高频次的更换圆片滤膜场景的应用。
3.也即，滤膜的更换方式而言，现有技术中，通过人工进行滤膜更换，存在操作繁复、不同实验员可能会因为操作手法不同而引入误差，并且更换效率低的弊端。
4.可见，对于滤膜的更换方式，如何提高更换速度，并且降低更换过程中出现的误差，进而提高滤膜的更换效率，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供的一种可用于环境dna采样的轮盘式滤膜更换系统，以至少解决上述技术问题；
6.为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种可用于环境dna采样的轮盘式滤膜更换系统，所述滤膜被环状的壳体装配为一体结构的滤饼，所述滤膜更换系统包括：弹匣式机构，所述弹匣式机构内部设置有若干待采样的所述滤膜，并用于逐一将若干待采样的所述滤膜进行释放；采样区，所述采样区用于接收待采样的所述滤膜，以对所述待采样的滤膜进行水样采集；输送装置，所述输送装置包括圆盘状的转盘，所述转盘上至少设置有第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔的直径与所述滤饼的直径相适配，且所述第一孔和
所述第二孔围绕所述转盘的中心设置；第一驱动装置，所述第一驱动装置的驱动端设置于所述转盘的中心部位处，用于执行转动动作；其中，所述弹匣式机构和所述采样区均设置在所述转盘的上方，且位于所述第一孔和所述第二孔绕所述中心转动的路径上；当所述第一驱动装置执行转动动作时，所述第一孔和所述第二孔依次经过所述弹匣式机构的底部，且经过所述弹匣式机构的底部时，用于接收待采样的所述滤膜，并将所述滤膜输送至所述采样区。
7.在第一方面中，所述转盘上还设置有第三孔和第四孔；所述第三孔、所述第四孔与所述第一孔、所述第二孔等间距设置，且围绕所述转盘的中心设置。
8.在第一方面中，所述弹匣式机构包括弹匣筒，所述弹匣筒内按照上下堆叠设置若干待采样的所述滤饼，所述弹匣筒底部设置有可供一个滤饼通过的通道，所述通道的进口和出口设置在所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔绕所述中心转动的路径上；所述弹匣筒的下部一对对立侧壁上对应设置一对弹匣通孔；所述采样区包括顶盖和底座，所述顶盖和所述底座设置在所述转盘之间，且位于所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔绕所述中心转动的路径上，所述顶盖与所述底座之间设置有间隙，且所述顶盖和所述底座上对应设置有进水管道和出水管道；所述滤膜更换系统还包括：弹簧、限位片和限位杆，所述限位杆由所述顶盖穿设至所述底座，所述顶盖可沿所述限位杆上下滑动，所述弹簧套设在所述限位杆上，所述限位片设置在所述限位杆远离所述底座的一端，并将所述弹簧限制在所述限位片与所述顶盖之间，当所述弹簧处于自动伸长状态时，将所述顶盖压设在所述底座上；限位柱，所述限位柱竖向设置，所述限位柱上部为圆锥状；一对曲柄杠杆，所述曲柄杠杆为长杆结构，所述长杆结构的两端突出设置有干涉部，所述长杆结构的中部通过转轴与所述弹匣式机构的外壁连接，所述长杆结构的一端干涉部置在对应侧的所述弹匣通孔内并与所述滤饼接触，所述长杆结构的另一端干涉部与所述限位柱的上部接触；当所述顶盖处于初始上升的初始位置时，所述长杆结构的一对干涉部对应与所述滤饼以及所述限位柱自然接触，当所述顶盖向上发生位移时，所述限位柱的圆锥状锥面推动所述长杆结构的另一端干涉部，所述长杆结构绕所述转轴发生转动，使所述长杆结构的所述一端干涉部与对应侧所述滤饼紧密接触；连接板，所述连接板的一端与所述顶盖固定连接，所述连接板的上表面用于承载所述限位柱；第二驱动装置，所述第二驱动装置的驱动端设置在所述连接板的下表面，且所述第二驱动装置用于执行伸长动作和收缩动作。
9.在第一方面中，所述滤膜更换系统还包括：检测装置，所述检测装置用于检测所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔的转动位置；控制装置，所述控制装置与所述检测装置连接，用于接收所述转动位置；所述控制装置还与所述第一驱动装置和所述第二驱动装置连接；其中，当所述控制装置接收到的所述转动位置为预设位置时，则控制所述第一驱动装置执行所述转动动作，以及控制所述第二驱动装置执行伸长动作或收缩动作。
10.在第一方面中，所述检测装置包括电子眼。
11.在第一方面中，所述第一驱动装置为伺服电机或步进电机。
12.在第一方面中，所述第二驱动装置为直线电机或电动伸缩杆。
13.有益效果：本发明提出了可用于环境dna采样的轮盘式滤膜更换系统，通过在弹匣式机构内设置若干待采样的滤饼，然后通过输送装置将弹匣式机构内的待采样滤饼逐一输送至采样区进行水样采集，输送装置包括圆盘状的转盘，且转盘的中心通过一第一驱动装
置驱动转动，转盘上设置有与滤饼直径相适应的第一孔和第二孔，且弹匣式机构和采样区依次设置在第一孔、第二孔绕转盘的中心的转动路线上，当第一驱动装置执行转动动作时，第一孔和第二孔依次经过弹匣式机构和采样区，当经过弹匣式机构时将弹匣式机构内的一个滤饼携带输送至采样区进行水样采集；通过转盘转动的方式实现滤膜更换的动态化，解决了现有技术中通过人工更换滤膜时由于更换手法的不同导致的操作误差，进而降低滤膜更换效率的技术问题。
附图说明
14.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明实施例一中可用于环境dna采样的轮盘式滤膜更换系统的结构图；
16.图2为本发明实施例一中转轮与底座的位置关系图。
17.附图标记说明：
18.1、弹匣式机构；
19.101、弹匣筒；
20.102、弹匣通孔；
21.3、转盘；
22.301、第一孔；
23.302、第二孔；
24.303、第三孔；
25.304、第四孔；
26.4、底座；
27.5、顶盖；
28.6、第一驱动装置；
29.7、第二驱动装置；
30.8、连接板；
31.9、限位柱；
32.10、曲柄杠杆；
33.11、转轴；
34.12、限位杆；
35.13、弹簧；
36.14、限位片；
37.15、进水管道；
38.16、出水管道；
39.17、滤饼；
40.18、电子眼。
具体实施方式
41.下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.同时，本说明书实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本说明书实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本发明。
43.实施例一：
44.如图1-2所示，本实施例一提供了一种可用于环境dna采样的轮盘式滤膜更换系统，滤膜被环状的壳体装配为一体结构的滤饼17，滤膜更换系统包括：弹匣式机构1、采样区、输送装置和第一驱动装置6；
45.弹匣式机构1内部设置有若干待采样的滤膜，并用于逐一将若干待采样的滤膜进行释放；
46.采样区用于接收待采样的滤膜，以对待采样的滤膜进行水样采集；
47.输送装置包括圆盘状的转盘3，转盘3上至少设置有第一孔301和第二孔302，第一孔301和第二孔的直径与滤饼17的直径相适配，且第一孔301和第二孔302围绕转盘3的中心设置；
48.第一驱动装置6的驱动端设置于转盘3的中心部位处，用于执行转动动作；
49.其中，弹匣式机构1和采样区均设置在转盘3的上方，且位于第一孔301和第二孔302绕中心转动的路径上；当第一驱动装置6执行转动动作时，第一孔301和第二孔302依次经过弹匣式机构1的底部，且经过弹匣式机构1的底部时，用于接收待采样的滤膜，并将滤膜输送至采样区进行水样采集。
50.在上述实施例一的技术方案中，通过在弹匣式机构1内设置若干待采样的滤饼17，然后通过输送装置将弹匣式机构1内的待采样滤饼17逐一输送至采样区进行水样采集，输送装置包括圆盘状的转盘3，且转盘3的中心通过一第一驱动装置6驱动转动，转盘3上设置有与滤饼17直径相适应的第一孔301和第二孔302，且弹匣式机构1和采样区依次设置在第一孔301、第二孔302绕转盘3的中心的转动路线上，当第一驱动装置6执行转动动作时，第一孔301和第二孔302依次经过弹匣式机构1和采样区，当经过弹匣式机构1时将弹匣式机构1内的一个滤饼17携带输送至采样区进行水样采集；通过转盘3转动的方式实现滤膜更换的动态化，解决了现有技术中通过人工更换滤膜时由于更换手法的不同导致的操作误差，进而降低滤膜更换效率的技术问题。
51.进一步地，对于上述实施例一中转盘3上孔的设置数量而言，本实施例一还提出一种实施方式，该实施方式包括：第三孔303和第四孔，第三孔303、第四孔与第一孔301、第二孔302等间距设置，且四个孔的相邻间隔角度优选设置为90度，其中，在进行转盘3转动时，以第一孔301为转动起始点，则第一孔301、第二孔302、第三孔303和第四孔依次为滤饼17装载位置、采样位置、卸载位置和准备位置，准备位置对应为第四孔，且为空闲状态，此时，需
要对其进行消毒，以便投入下一轮的转动；
52.具体来说，对于上述实施一的滤膜更换系统而言，本实施例一还提出一种实施方式，该实施方式包括：弹匣式机构1包括弹匣筒101，弹匣筒101内按照上下堆叠设置若干待采样的滤饼17，弹匣筒101底部设置有可供一个滤饼17通过的通道，通道的进口和出口设置在第一孔301、第二孔302、第三孔303和第四孔绕中心转动的路径上；弹匣筒101的下部一对对立侧壁上对应设置一对弹匣通孔102；采样区包括顶盖5和底座4，顶盖5和底座4设置在转盘3之间，且位于第一孔301、第二孔302、第三孔303和第四孔绕中心转动的路径上，顶盖5与底座4之间设置有间隙，且顶盖5和底座4上对应设置有进水管道15和出水管道16；滤膜更换系统还包括：弹簧13、限位片14和限位杆12，限位杆12由顶盖5穿设至底座4，顶盖5可沿限位杆12上下滑动，弹簧13套设在限位杆12上，限位片14设置在限位杆12远离底座4的一端，并将弹簧13限制在限位片14与顶盖5之间，当弹簧13处于自动伸长状态时，将顶盖5压设在底座4上；限位柱9，限位柱9竖向设置，限位柱9上部为圆锥状；一对曲柄杠杆10，曲柄杠杆10为长杆结构，长杆结构的两端突出设置有干涉部，长杆结构的中部通过转轴11与弹匣式机构1的外壁连接，长杆结构的一端干涉部设置在对应侧的弹匣通孔102内并与滤饼17接触，长杆结构的另一端干涉部与限位柱9的上部接触；当顶盖5处于初始上升的初始位置时，长杆结构的一对干涉部对应与滤饼17以及限位柱9自然接触，当顶盖5向上发生位移时，限位柱9的圆锥状锥面推动长杆结构的另一端干涉部，长杆结构绕转轴11发生转动，使长杆结构的一端干涉部与对应侧滤饼17紧密接触；连接板8，连接板8的一端与顶盖5固定连接，连接板8的上表面用于承载限位柱9；第二驱动装置7，第二驱动装置7的驱动端设置在连接板8的下表面，且第二驱动装置7用于执行伸长动作和收缩动作；需要说明的是，当第一孔301即将转动至采样区时，第二驱动装置7执行伸长动作，推动连接板8使限位柱9上移，进而使曲柄杠杆10抱紧位于弹匣筒101内的滤饼17，以减少弹匣筒101底部通道内滤饼17的压力，进而使位于通道内的滤饼17顺利被推出，当位于通道内的滤饼17被推出第一孔301后，第二驱动装置7执行收缩动作，使弹匣筒101内的滤饼17顺利落至通道；
53.同时，在上述实施例一中通过第一孔301、第二孔302、第三孔303和第四孔的分工配合实现了滤饼17的装载、采样、卸载和准备工作，那么，为了提高第一孔301、第二孔302、第三孔303和第四孔的转动精确度，本实施例一还提出一种实施方式，该实施方式包括：检测装置，检测装置用于检测第一孔301、第二孔302、第三孔303和第四孔的转动位置；控制装置，控制装置与检测装置连接，用于接收转动位置；控制装置还与第一驱动装置6和第二驱动装置7连接；其中，当控制装置接收到的转动位置为预设位置时，则控制第一驱动装置6执行转动动作，以及控制第二驱动装置7执行伸长动作或收缩动作。
54.进一步地，对于检测装置而言，本实施例一提出一种实施方式，该实施方式包括：电子眼18，通过电子眼18检测上述孔位(第一孔、第二孔、第三孔和第四孔)是否到达预设位置；
55.进一步地，对于第一驱动装置6和第二驱动装置7而言，本实施例一提出一种实施方式，该实施方式包括：第一驱动装置6为伺服电机或步进电机；第二驱动装置7为直线电机或电动伸缩杆。
56.由于该实施例二与实施例一为同一发明构思下的一个实施例，其部分结构完全相同，因此对实施例二中与实施例一实质相同的结构不再详细阐述，未详述部分请参阅实施
例一即可。
57.最后应说明的是：以上上述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
58.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。