基于自动回位的环境DNA采样的弹匣式滤膜更换装置及系统

基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置及系统
技术领域
1.本发明属于水样采集技术领域，特别涉及基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置及系统。


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.本发明提供的基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置，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基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置,所述滤膜被环状的壳体装配为一体结构的滤饼，所述滤膜更换装置包括：弹匣式机构，所述弹匣式机构内装载有若干待采样的所述滤饼；采样区，所述采样区位于所述弹匣式机构的一侧，用于接收待采样的所述滤饼，以对待采样的所述滤饼进行水样采集，所述采样区包括底板、上盖板、弹性件，所述底板和上盖板之间形成夹持区域用于夹持待采样的所述滤饼，所述弹性件设置在上盖板上，用于当所述上盖板由原位发生位移后使所述
上盖板向所述原位方向发生复位运动；输送组件，所述输送组件用于将所述待采样的滤饼由所述弹匣式机构内输送至所述底板和所述上盖板之间。
7.在第一方面中,所述弹匣式机构包括弹匣筒，所述弹匣筒的底部具有可容纳一个滤饼水平移出所述弹匣式机构的通道，所述弹匣筒内上下堆叠设置若干个待采样的所述滤饼，当位于所述通道内的一个所述滤饼水平移出所述通道后，所述弹匣筒内的又一个待采样滤饼自然落入所述通道；所述夹持区域正对所述通道的第一通道口，所述上盖板上穿设有连通外部的进水管道，所述底板上穿设有连通外部的出水管道；所述输送组件包括驱动装置和滑块，所述滑块设置在所述驱动装置的驱动端，所述滑块的滑动方向与所述通道的第二通道口对应，所述第一通道口与所述第二通道口对立分布；其中，所述驱动装置用于执行推动动作和收复动作，当所述驱动装置执行推动动作时，推动所述滑块穿过所述第二通道口顶推位于所述通道内的待采样的所述滤饼，使得所述滤饼穿过所述通道的所述第一通道口移动至所述夹持区域。
8.在第一方面中,所述弹性件包括弹簧、固定片和连接杆，所述连接杆的一端自所述上盖板穿设至所述底板，并固定于所述底板，所述连接杆的另一端设置有所述固定片，所述弹簧套设在所述连接杆上且被限制在所述上盖板和所述固定片之间，所述连接杆可自由穿过所述上盖板；其中，当所述弹簧处于自然伸长状态时，将所述上盖板压设在所述滤饼上。
9.在第一方面中,所述输送组件还包括拉绳，所述拉绳的一端与所述上盖板连接，所述拉绳的另一端与所述驱动装置的驱动端连接；其中，当所述驱动装置执行伸长动作时，带动所述拉绳拉动所述上盖板将所述弹簧压缩，且位于所述通道内的所述滤饼被推入所述上盖板与所述底板之间。
10.在第一方面中,所述拉绳包括钢丝绳。
11.在第一方面中,所述输送组件还包括刚性套管，所述刚性套管套设在所述拉绳上，所述刚性套管的一端出口位于所述上盖板与所述拉绳连接位置的正上方。
12.在第一方面中,所述驱动装置包括直线驱动电机。
13.第二方面,本发明提供了基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换系统，所述系统包括上述任意一项所述的基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置。
14.有益效果：本发明提出了基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置，通过在弹匣式机构内设置若干待采样的滤饼，然后在通过输送组件将弹匣式机构内部的滤饼逐一输送至设置在弹匣式机构一侧的采样区内进行水样采集，采样区包括底板和上盖板，二者之间形成用于夹持滤饼以进行采样的间隙，为了使得滤饼被输送至间隙内保持被夹持状态，在上盖板上设置弹性件，用于当上盖板由原位发生位移后使盖板向所述原位方向发生复位运动，以对上盖板的位置进行稳固，以及保持对滤饼的稳定夹持姿态，进而提高了滤饼更换的稳定和高效性，同时，也避免了人工更换滤饼造成低效以及由于不同操作手法导致而引入的误差。
附图说明
15.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。
16.图1为本发明实施例一中基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置的结构图一；
17.图2为本发明实施例一中基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置的结构图二。
18.附图标记说明：
19.1、弹匣式机构；
20.2、采样区；
21.3、驱动装置；
22.4、滑块；
23.5、弹簧；
24.6、固定片；
25.7、拉绳；
26.8、引导管；
27.9、连接杆。
具体实施方式
28.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。
29.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。
30.实施例一：
31.如图1-2所示，本实施例一提供了基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置,所滤膜被环状的壳体装配为一体结构的滤饼，所述滤膜更换装置包括：弹匣式机构1、采样区2和输送组件；
32.所述弹匣式机构1内装载有若干待采样的所述滤饼；所述采样区2位于所述弹匣式机构1的一侧，用于接收待采样的所述滤饼，以对待采样的所述滤饼进行水样采集；
33.所述采样区2包括底板、上盖板、弹性件，所述底板和上盖板之间形成夹持区域用于夹持待采样的所述滤饼，并进行所述水样采集，所述弹性件设置在上盖板上，用于当所述上盖板由原位发生位移后使所述盖板向所述原位方向发生复位运动；
34.所述输送组件用于将所述待采样的滤饼由所述弹匣式机构1内输送至所述底板和所述上盖板之间。
35.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，然后在通过输送组件将弹匣式机构1内部的滤饼逐一输送至，设置在弹匣式机构1一侧的采样
区2内进行水样采集，采样区2包括底板和上盖板，二者之间形成用于夹持滤饼以进行采样的间隙，为了使得滤饼被输送至间隙内保持被夹持状态，在上盖板上设置弹性件，用于当上盖板由原位发生位移后使盖板向所述原位方向发生复位运动，以对上盖板的位置进行稳固，以及保持对滤饼的稳定夹持姿态，进而提高了滤饼更换的稳定和高效性，同时，也避免了人工更换滤饼造成低效以及由于不同操作手法导致而引入的误差；
36.具体来说，对于上述实施例一的滤膜更换装置而言，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，弹匣筒的底部具有可容纳一个滤饼水平移出弹匣式机构1的通道，滤饼位于通道内，且弹匣筒内上下堆叠设置待采样的滤饼，当位于通道内的滤饼水平移出通道后，弹匣筒内的其中一个待采样滤饼自然落入通道；底板和上盖板之间正对通道的一个通道口，上盖板上穿设有连通外部的进水管道，底板上穿设有连通外部的出水管道；输送组件包括滑块4，驱动装置3和滑块4，滑块4设置在驱动装置3的驱动端，滑块4的滑动方向与通道的另一个通道口对应，一个通道口与另一个通道口相对立；其中，驱动装置3用于执行推动动作和收复动作，当驱动装置3执行推动动作时，推动滑块4穿过另一个通道口顶推位于通道内的待采样的滤饼，使得滤饼穿过通道的一个通道口移动至底板和上盖板之间；
37.具体来说，对于上述实施例一中的弹性件而言，本实施例一提出一种实施方式，该实施方式包括：弹簧5、固定片6，连接杆9，连接杆9的一端自上盖板穿设至底板，并固定于底板，连接杆9的另一端固定设置固定片6，弹簧5套设在连接杆9上且被限制在上盖板和固定片6之间，连接杆9可自由穿过上盖板；其中，当弹簧5处于自然伸长状态时，将上盖板压设在底板上，在滤饼被输送至上盖板与底板之间时，使上盖板向上发生位移，压缩弹簧5，然后用弹簧5的弹力将上盖板压设在滤饼上，保持滤饼的水样采集的稳定性；
38.对于上述实施例一中的输送组件而言，本实施例一提出一种实施方式，该实施方式包括：输送组件还包括拉绳7，拉绳7的一端与上盖板连接，拉绳7的另一端与驱动装置3的驱动端连接；其中，当驱动装置3执行伸长动作时，驱动端将滤饼由弹匣式机构1推入上盖板和底板之间的同时，也带动拉绳7拉动上盖板将弹簧5压缩，当滤饼被推送至目标位置后，驱动装置3的驱动端恢复至原位，弹簧5也恢复弹力，并压设在上盖板上，以将滤饼稳定地夹持在上盖板和底板上进行水样采集。
39.进一步地，对于上述拉绳7而言，本实施例一提出一种实施方式，该实施方式包括：拉绳7包括钢丝绳，利用钢丝绳的稳定的金属属性保障了拉伸量的稳定性；
40.对于上述实施例一中的驱动装置3而言，本实施例一还提出一种实施方式，该实施方式包括：驱动装置3包括直线电机，以输出直线往复力，进而完成伸长动作和复位。
41.对于上述实施例中的传动机构而言，本实施例一还提出一种实施方式，该实施方式包括：类弧形的刚性引导管8，可具体采用钢管，引导管8套设在拉丝上，引导管8的一端端口位于伸缩杆的一侧，引导管8的另一端端口位于顶盖与拉丝连接部位的正上方，这样就使得，当拉丝的远离顶盖的一端被拉动时，拉丝沿引导管8的内壁滑动，且引导管8的另一端端口将拉丝远离伸缩杆的一端限制在顶盖上位于与拉丝连接部位正上方，当拉丝被拉动时，就可以做垂直往复运动。
42.实施例二：
43.本发明的实施例二提出了基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换系统，
系统包括上述任意一项的基于自动回位的环境dna采样的弹匣式滤膜更换装置，通过该装置的在弹匣式机构1内设置若干待采样的滤饼，然后在通过输送组件将弹匣式机构1内部的滤饼逐一输送至，设置在弹匣式机构1一侧的采样区2内进行水样采集，采样区2包括底板和上盖板，二者之间形成用于夹持滤饼以进行采样的间隙，为了使得滤饼被输送至间隙内保持被夹持状态，在上盖板上设置弹性件，用于当上盖板由原位发生位移后使盖板向所述原位方向发生复位运动，以对上盖板的位置进行稳固，以及保持对滤饼的稳定夹持姿态，进而提高了滤饼更换的稳定和高效性，同时，也避免了人工更换滤饼造成低效以及由于不同操作手法导致而引入的误差。
44.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。
45.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。
46.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。