轮盘式环境DNA滤饼更换装置的采样方法、控制方法及系统

轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法、控制方法及系统
技术领域
1.本发明属于农业技术领域，特别涉及轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法、控制方法及系统。


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.本发明提供的轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法，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轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法，所述滤饼被环状的壳体装配为一体结构的滤饼，所述更换装置包括：弹匣式机构、采样区和转盘，所述转盘为圆盘状并通过设置在转盘的圆心的第一驱动装置驱动其转动，所述转盘上设置有与所述滤饼相适配的第一孔、第二孔、第三孔和第四孔；所述弹匣式机构和所述采样区对应设置在所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔绕圆心转动的路径上；所述弹匣式机构内上下叠加设置有若干滤饼，且其底部预留刚好通过一个滤饼的通
道；所述采样区用于对滤饼进行水样采集；所述采样方法包括：通过所述第一驱动装置执行n次转动动作，n大于等于4；当所述第一驱动装置执行第一次转动动作时，使所述第一孔转动至第一位置，进行滤饼装载；当所述第一驱动装置执行第二次转动动作时，使所述第一孔转动至第二位置，进行水样采集，以及使所述第二孔转动至所述第一位置；当所述第一驱动装置执行第三次转动动作时，使所述第一孔转动至第三位置，进行滤饼卸载，以及使所述第二孔转动至所述第二位置、使所述第三孔转动至所述第一位置；当所述第一驱动装置执行第四次转动动作时，使所述第一孔转动至第四位置，进行预装载动作，以及使所述第二孔转动至所述第三位置、使所述第三孔转动至所述第二位置、使所述第四孔转动至所述第一位置；其中，所述第一位置为所述弹匣式机构的所述通孔位置，所述第二位置为所述采样区的位置。
7.在第一方面中，所述当所述第一驱动装置执行第二次转动动作时，使所述第一孔转动至第二位置，进行水样采集包括：当所述第一驱动装置执行第二次转动动作时，使所述第一孔转动至第二位置，进行预设时间的水样采集。
8.在第一方面中，当所述第一驱动装置执行第二次转动动作时，使所述第一孔转动至第二位置，进行水样采集之后，所述采样方法还包括：检测所述水样采集的结果，若结果达到预设检测数值，则停止所述水样采集，若未达到预设检测数值，则继续进行所述水样采集。
9.在第一方面中，所述进行预装载动作包括：通过消毒液进行清洗消毒。
10.第二方面，本发明提供了轮盘式环境dna滤饼更换装置的控制方法，所述控制方法应用于上述任意一项所述的采样方法，所述更换装置还包括：检测装置和控制装置，所述控制装置对应与所述检测装置和所述第一驱动装置连接，所述控制方法包括：通过所述检测装置检测所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔的位置，并生成位置信息；通过所述控制装置获取所述位置信息，依据所述位置信息判断所述第一孔、所述第二孔、第三孔和所述第四孔是否到达预设位置，若是，则控制所述第一驱动装置停止执行转动动作，若否，则控制所述第一驱动装置继续执行所述转动动作。
11.在第二方面中，所述通过所述检测装置检测所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔的位置包括：通过电子眼检测所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔的位置。
12.在第二方面中，所述电子眼的电子抓取位置固定映射于所述转盘的其中一个方位上，通过电子眼检测所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔的位置之前，所述控制方法还包括：在所述转盘上设置与所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔一一对应的且能被所述电子眼识别的若干标记，以其中一个所述标记作为电子眼抓取的起始标记；所述通过电子眼检测所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔的位置包括：通过所述电子眼检测与映射方位相对应的所述位置是否存在所述标记，并生成标记信息；所述通过所述控制装置获取所述位置信息，依据所述位置信息判断所述第一孔、所述第二孔、第三孔和所述第四孔是否到达预设位置，若是，则控制所述第一驱动装置停止执行转动动作，若否，则控制所述第一驱动装置继续执行所述转动动作包括：所述通过所述控制装置获取所述标记信息，依据所述标记信息判断所述第一孔、所述第二孔、第三孔和所述第四孔是否到达预设位置，若是，则控制所述第一驱动装置停止执行预设的转动动作，若否，则
控制所述第一驱动继续执行所述转动动作。
13.在第二方面中，所述在所述转盘上设置与所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔一一对应的且能被电子眼识别的若干标记之后，所述控制方法还包括：对所述标记进行编号，使所述第一孔对应编号一，使所述第二孔对应所述编号二，使所述第三孔对应编号三，使所述第四孔对应编号四；以其中一个所述标记作为电子眼抓取的起始标记；所述通过电子眼检测所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔和所述第四孔的位置包括：通过所述电子眼检测与映射方位相对应的所述位置是否存在所述标记；若是，所述控制装置则控制所述第一驱动装置执行预设的转动动作，若否，控制装置则控制所述第一驱动装置停止转动包括：以编号一作为所述电子眼抓取的起始标记；通过所述电子眼检测与映射方位相对应的所述位置的标记是否为预设编号，若是，控制装置则控制所述第一驱动装置停止驱动，若否，控制装置则控制所述第一驱动装置执行所述转动动作，使对应编号的孔位转动至映射方位。
14.在第二方面中，控制所述第一驱动装置执行所述转动动作，使对应编号的孔位转动至映射方位包括：通过所述控制装置获取上一孔位的编号信息，依据上一孔位的所述编号信息推算下一孔位的编号信息；依据推算的所述下一孔位的编号信息，通过所述控制装置控制所述第一驱动装置执行所述转动动作，使与所述下一孔位的编号信息对应编号的孔位转动至所述映射方位。
15.第三方面,本发明提供了轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样系统，所述采集系统应用于上述任意一项所述的轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法。
16.有益效果：本发明提出了轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法，通过第一驱动装置执行n次转动动作，且n大于等于4，当第一驱动装置执行4动作时，包含如下步骤：当第一驱动装置执行第一次转动动作时，使第一孔转动至第一位置，进行滤饼装载；当第一驱动装置执行第二次转动动作时，使第一孔转动至第二位置，进行水样采集，以及，使第二孔转动至第一位置；当第一驱动装置执行第三次转动动作时，使第一孔转动至第三位置，进行滤饼卸载，以及，使第二孔转动至第二位置、使第三孔转动至第一位置；当第一驱动装置，执行第四次转动动作时，使第一孔转动至第四位置，进行预装载动作，以及，使第二孔转动至第三位置、使第三孔转动至第二位置、使第四孔转动至第一位置；其中，第一位置为弹匣式机构的通孔位置，第二位置为采样区的位置，综上所述，通过第一驱动装置的转动动作使第一孔、第二孔、第三孔和第四孔依次进行滤饼装载、水样采集、滤饼卸载和准备工作工序，实现了滤饼交替更换的效果，解决了现有技术中通过人工进行滤膜更换由于手法不同造成的更换误差的技术问题。
附图说明
17.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。
18.图1为本发明实施例一中轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法的流程框图；
19.图2为本发明实施例一中轮盘式环境dna滤饼更换装置的控制方法的流程框图。
具体实施方式
20.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。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。
21.实施例一：
22.如图1所示，本实施例一提供了轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法，滤饼被环状的壳体装配为一体结构的滤饼，更换装置包括：弹匣式机构、采样区和转盘；
23.转盘为圆盘状并通过设置在转盘的圆心的第一驱动装置驱动其转动，转盘上设置有与滤饼相适配的第一孔、第二孔、第三孔和第四孔；
24.弹匣式机构和采样区对应设置在第一孔、第二孔、第三孔和第四孔绕圆心转动的路径上；
25.弹匣式机构内上下叠加设置有若干滤饼，且其底部预留刚好通过一个滤饼的通道；采样区用于对滤饼进行水样采集；
26.控制方法包括：
27.通过第一驱动装置执行n次转动动作，n大于等于4,；
28.当第一驱动装置执行第一次转动动作时，使第一孔转动至第一位置，进行滤饼装载；
29.当第一驱动装置执行第二次转动动作时，使第一孔转动至第二位置，进行水样采集，以及，使第二孔转动至第一位置；
30.当第一驱动装置执行第三次转动动作时，使第一孔转动至第三位置，进行滤饼卸载，以及，使第二孔转动至第二位置、使第三孔转动至第一位置；
31.当第一驱动装置，执行第四次转动动作时，使第一孔转动至第四位置，进行预装载动作，以及，使第二孔转动至第三位置、使第三孔转动至第二位置、使第四孔转动至第一位置；
32.其中，第一位置为弹匣式机构的通孔位置，第二位置为采样区的位置。
33.在上述实施例一的技术方案中，通过第一驱动装置执行n次转动动作，且n大于等于4，当第一驱动装置执行4动作时，包含如下步骤：当第一驱动装置执行第一次转动动作时，使第一孔转动至第一位置，进行滤饼装载；当第一驱动装置执行第二次转动动作时，使第一孔转动至第二位置，进行水样采集，以及，使第二孔转动至第一位置；当第一驱动装置执行第三次转动动作时，使第一孔转动至第三位置，进行滤饼卸载，以及，使第二孔转动至第二位置、使第三孔转动至第一位置；当第一驱动装置，执行第四次转动动作时，使第一孔转动至第四位置，进行预装载动作，以及，使第二孔转动至第三位置、使第三孔转动至第二位置、使第四孔转动至第一位置；其中，第一位置为弹匣式机构的通孔位置，第二位置为采样区的位置，综上所述，通过第一驱动装置的转动动作使第一孔、第二孔、第三孔和第四孔依次进行滤饼装载、水样采集、滤饼卸载和准备工作工序，实现了滤饼交替更换的效果，解决了现有技术中通过人工进行滤膜更换由于手法不同造成的更换误差的技术问题。
34.进一步地，对于当第一驱动装置执行第二次转动动作时，使第一孔转动至第二位置，进行水样采集的步骤而言，本实施例一还提出一种实施方式，该实施方式包括：当第一驱动装置执行第二次转动动作时，使第一孔转动至第二位置，进行预设时间的水样采集，以
保障采样充分；
35.在进一步地，对于当第一驱动装置执行第二次转动动作时，使第一孔转动至第二位置，进行水样采集的步骤而言，本实施例一又提出一种实施方式，该实施方式包括：检测水样采集的结果，若结果达到预设检测数值，则停止水样采集，若未达到预设检测数值，则继续进行水样采集。
36.具体来说，对于上述实施例一中的进行预装载动作的步骤而言，本实施例一提出一种实施方式，该实施方式包括：通过消毒液进行清洗消毒。
37.实施例二：
38.本发明的实施例二提出了轮盘式环境dna滤饼更换装置的控制方法，控制方法应用于上述任意一项的轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法，更换装置还包括：检测装置和控制装置，控制装置对应与检测装置和第一驱动装置连接；控制方法包括：
39.通过检测装置检测第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的位置，并生成位置信息；
40.通过控制装置获取位置信息，依据位置信息判断第一孔、第二孔、第三孔和第四孔是否到达预设位置，若是，则控制第一驱动装置停止执行转动动作，若否，则控制第一驱动装置继续执行转动动作。
41.进一步地，对于上述实施例二中的通过所述检测装置检测所述第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的位置的步骤，本实施例二还提出一种实施方式，该实施方式包括：通过电子眼检测第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的位置。
42.进一步地，在上述实施例二中通过电子眼检测第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的位置的步骤之前，本实施例二还提出一种实施方式，该实施方式包括：在转盘上设置与第一孔、第二孔、第三孔和第四孔一一对应的且能被电子眼识别的若干标记；以其中一个标记作为电子眼抓取的起始标记；通过电子眼检测第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的位置包括：通过电子眼检测与映射方位相对应的位置是否存在标记，并生成标记信息；以及上述实施例二中的通过控制装置获取位置信息，依据位置信息判断第一孔、第二孔、第三孔和第四孔是否到达预设位置，若是，则控制第一驱动装置停止执行转动动作，若否，则控制第一驱动装置继续执行转动动作的步骤，本实施例二还提出一种实施方式：通过控制装置获取标记信息，依据标记信息判断第一孔、第二孔、第三孔和第四孔是否到达预设位置，若是，则控制第一驱动装置停止执行预设的转动动作，若否，则控制第一驱动继续执行转动动作。
43.进一步地，对于上述实施例二中在转盘上设置与第一孔、第二孔、第三孔和第四孔一一对应的且能被电子眼识别的若干标记之后，控制方法还包括：对标记进行编号，使第一孔对应编号一，使第二孔对应编号二，使第三孔对应编号三，使第四孔对应编号四；以其中一个标记作为电子眼抓取的起始标记；通过电子眼检测第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的位置包括：通过电子眼检测与映射方位相对应的位置是否存在标记；若是，控制装置则控制第一驱动装置执行预设的转动动作，若否，控制装置则控制第一驱动装置停止转动包括：以编号一作为电子眼抓取的起始标记；通过电子眼检测与映射方位相对应的位置的标记是否为预设编号，若是，控制装置则控制第一驱动装置停止驱动，若否，控制装置则控制第一驱动装置执行转动动作，使对应编号的孔位转动至映射方位。
44.进一步地，对于上述实施例二中控制第一驱动装置执行转动动作，使对应编号的孔位转动至映射方位的步骤而言，本实施例二提出一种实施方式，实施方式包括：通过控制
装置获取上一孔位的编号信息，依据上一孔位的编号信息推算下一孔位的编号信息；依据推算的下一孔位的编号信息，通过控制装置控制第一驱动装置执行转动动作，使与下一孔位的编号信息对应编号的孔位转动至映射方位。
45.实施例三：
46.本实施例三提供了轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样系统，采集系统包括上述任意一项所述的轮盘式环境dna滤饼更换装置的采样方法，该方法实现了滤饼交替更换的效果，解决了现有技术中通过人工进行滤膜更换由于手法不同造成的更换误差的技术问题。
47.由于该实施例二、实施例三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、实施例三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。
48.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。
49.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。