原态微生物油气与水合物勘探技术的自动化样品处理装置及自动化工作站制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原态微生物油气与天然气水合物勘探技术的自动化样品处理装置及自动化工作站。所述自动化样品处理装置包括自动液体处理装置和核酸提取设备，所述自动化工作站包括自动液体处理装置、核酸提取设备、层流罩和PCR反应体系配制系统。本发明专利技术使气态烃氧化菌及其关联菌类的核酸提取与纯化步骤实现自动化；使其PCR反应体系的配制实现自动化，减少手工操作引入人为因素造成的误差，操作步骤在洁净环境中运行，整个检测过程通过计算机软件控制，检测流程可以追溯，可实现系统误差的统一校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气和天然气水合物勘探与油气和水合物藏表征
，更具体 地，涉及一种原态微生物油气和水合物勘探与油气和水合物藏表征所需的自动化样品处理 装置及自动化工作站。
技术介绍
中国是一个能源消耗大国。2013年我国石油的对外依存度接近60%。随着工业 化和城镇化进程的加快，我国对油气与水合物能源的需求进入持续增长期。我国虽然正在 实施节能减排和新能源发展战略，但是在相当长时期内我国仍然无法摆脱对油气资源的依 赖，因此我国能源安全已被提上重要日程。为缓解我国能源紧张局面，加大力度勘探和更加 高效地开发油气与水合物迫在眉睫，而高效的勘探方法及其配套装备的是解决能源需求的 关键途径之一。 油气与水合物勘探领域包含地质勘探、地球物理勘探、地球化学勘探和微生物勘 探四大核心技术。其中前三种勘探技术相对微生物油气与水合物勘探技术而言已趋于成 熟。微生物勘探属油气和天然气水合物勘探领域四大核心技术之一，是依据地表土壤/沉 积物/水中微生物异常进行能源潜力评价的重要方法。微生物勘探技术因其快速、经济、结 果易解释等优势而倍受学界的关注。微生物勘探方法具有快速、经济和结果易解释等优势。 然而，因土壤、沉积物和水体中99%以上微生物不可培养，故基于培养法而建立的传统微生 物勘探方法在检测精度上很难满足勘探要求；因气态烃微渗漏是动态和不连续的，故传统 微生物勘探方法无法在微裂隙处于挤压状态的区块发现气态烃微渗漏；采用单一的活菌异 常指标难以在现今沙漠、戈壁和海洋深水等环境开展勘探；传统微生物勘探方法用于油气 藏表征时需两次采样，这不仅显著增加成本，且在很多开采区无法实施，因我国多数油气藏 未开展过微生物表征。 微生物油气与水合物勘探技术的不成熟性主要表现在：（1)面对丰度很低、对油 气与水合物具有指示意义的、专性或兼性微生物的复杂样品，基于微生物培养法而建立的 传统微生物油气与水合物勘探技术，不仅很难测准其微生物丰度（因为土壤和沉积物中 99%以上的微生物不可培养），数据可靠性差；（2)无法发现微裂隙处于挤压状态的勘探区 油气与水合物藏；（3)面对复杂多样的油气与水合物勘探区，特别是沙漠、戈壁、盐碱地和 海洋深水区，基于微生物培养法而建立的传统微生物油气与水合物勘探技术基本失效；究 其原因，主要是传统微生物油气与水合物勘探技术仅依赖于单指标的活菌异常；(4)基于 培养法的传统油气与水合物勘探技术对样品的处理效率非常低，通常一批样品至少需要14 天才能获得结果，周期长，效率低，成本高；（5)数据影响因素多、波动大，在分析测定流程 中会引入大量的人为误差；检测流程不可追溯，且无法进行系统误差的校正。 王江海等基于微生物单细胞和基因的原态检测技术，率先提出原态微生物油气与 水合物勘探技术的概念、原理和技术方案，并在甲烷氧化菌活菌体外特异性荧光染色、甲 烷-丁烷氧化菌死菌和活菌的快速定量检测、微生物油气与水合物勘探多重指标的设立和 油气与水合物田区微生物群落变性梯度凝胶电泳分析的PCR策略等方面取得重要进展，形 成以气态烃氧化菌及其关联菌类的活菌、死菌和总菌异常为多重勘探指标的微生物油气与 水合物勘探技术，但目前仍然需要用手工方法检测微生物丰度，无法根本性解决微生物油 气与水合物勘探技术的缺陷。 原态微生物油气与水合物勘探技术（IsMOST)是基于现代分子生物学技术的油气 与水合物勘探技术，只有实现低丰度微生物样品的大批量快速处理，以及在配套装备技术 领域取得根本性的突破的基础上，才有可能真正将原态微生物勘探技术运用于油气和水合 物勘探方面。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是针对现有微生物油气与水合物勘探技术的不足， 尤其是自动化处理装置的技术不足，提供一种原态微生物油气与水合物勘探技术的自动化 样品处理装置，基于所述装置可以实现低丰度微生物样品的大批量快速处理和分析，并保 证准确地获得微生物丰度分析结果，实现检测过程的可追溯性和系统误差的统一校正。 本专利技术要解决的另一技术问题是提供涉及有所述自动化样品处理装置的自动化 工作站。 本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现： 提供一种原态微生物油气与水合物勘探技术的自动化样品处理装置，包括自动液 体处理装置和核酸提取设备； 所述自动液体处理装置对样品、反应试剂的自动化加样、配制和处理，并通过整合 各种终端分析检测设备将整个实验过程在无人操作的环境下全自动运行并给出结果。优选 地，所述自动液体处理装置由四个部分的结构组成：操作平台、机械臂、移液通道及实验用 品的载架和辅助设备；所述操作平台上设置有若干定位轨道（T)，用于固定放置各种实验 用品的载架。进一步优选地，所述定位轨道为30~71个。 所述机械臂上装载移液工具和移板机械手，所述移液工具包括单个或多个独立控 制的移液通道，所述机械臂带动移液通道在X轴方向精确移动；移液通道上设置若干移液 模块以及纳升级的微量点样模块。 优选地，所述机械臂上的每个移液通道都具有独立的动态定位系统，多通道同时 操作时，每个通道可以同时在Y、Z轴进行非统一、非对称的移动和移液，通道间距离可以调 整，满足各种规格的样品管或多孔板的多道同时操作。通道可直接自动装卸一次性吸头或 可重复使用的针式吸头。 可选地，所述机械臂可以为2~6个，不同机械臂同时执行不同的移液任务。 所述液体处理装置的移液技术是基于空气置换原理，类似于通常使用的手动移液 器，通过通道内活塞的移动来推动空气进行吸液和放液的。采用这种原理移液不需要步进 电机控制的注射栗、各种导管和系统溶液，不易产生工作站内部的系统污染，避免了样品间 因系统污染而产生的交叉污染。 所述辅助设备包括样品振荡装置、孵育装置、样品装载装置、样品编号扫描和记录 装置、实验耗材的转移装置、上下游设备的衔接装置。基于所述辅助设备中除了能够执行移 液操作之外，还能够执行很多其他的实验任务，如样品的振荡、孵育、自动装载和记录带编 号的样品、实验耗材的转移、与上下游实验设备的衔接等功能。 所述核酸纯化设备为全自动核酸磁珠提取纯化系统，工作原理是先通过震荡样 品，使核酸游离出来，再用大体积提取磁头将样品中的核酸吸住，转移至新的离心管中；这 样重复操作3次，就可获得很纯的核酸，为后续开展PCR反应体系的自动化配置和实时荧光 定量PCR检测及其他分子生物学研究提供高纯度的核酸样品。在处理过程中，不仅获得的 核酸纯度高，而且其提取效率也非常高（对于微生物丰度很低的海洋沉积物样品，仍然可 以获得足量的核酸供后续工作之用）。采用现有常规计算机技术，在所述核酸提取设备中内 置多个核酸纯化程序，通过电脑软件控制而实现自动化操作。 基于本专利技术所述原态微生物油气与水合物勘探技术的自动化样品处理装置，本发 明同时提供一种原态微生物油气与水合物勘探技术的自动化工作站（isMOST)，所述工作站 包括原态微生物油气与水合物勘探技术的自动化样品处理装置，还包括层流罩和PCR反应 体系配置系统。 在所述自动液体处理装置和核酸纯化设备的上方设置超净层流罩，保证无菌工作 环境，也可连接通风管路，将实验中产生的有害物质排放或回收。这样的设置既能保护操作 者的健康与安当前第1页1 2 3 4&nbs本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原态微生物油气与天然气水合物勘探技术的自动化样品处理装置，其特征在于，包括自动液体处理装置和核酸提取设备；所述自动液体处理装置包括操作平台、机械臂、移液通道及实验用品的载架和辅助设备；在所述操作平台上设置有若干定位轨道，所述实验用品的载架固定放置于上述定位轨道上；所述机械臂上装载移液工具和移板机械手，所述移液工具包括单个或多个独立控制的移液通道，所述机械臂带动移液通道精确移动；移液通道上设置若干移液模块以及纳升级的微量点样模块；所述辅助设备包括样品振荡装置、孵育装置、样品装载装置、样品编号扫描和记录装置、实验耗材的转移装置、上下游设备的衔接装置；所述核酸提取设备包括大体积提取磁头及大体积提取磁头控制装置；在所述核酸提取设备中内置多个核酸纯化程序，通过电脑软件控制而实现自动化操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王江海，安合义，黄曰军，徐小明，郑新宁，徐小燕，
申请(专利权)人：广州安能特化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44