一种水体环境DNA智能采集装置及采集方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水体环境DNA智能采集装置及采集方法，属于环境DNA检测技术领域。本发明专利技术所提供的水体环境DNA智能采集装置及采集方法，集智能控制、样品采集、残夜排空以及管路堵塞泄压保护功能于一体，既能进行水体生物样品的采集，又能进行水样采集，能有效的提高生物样品采样过程效率，滤水量计算准确性，保证了样品的时效性，使得检测水样的环境更接近自然环境；具有不易堵塞、结构简单、设计合理、易于制造的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种水体环境DNA智能采集装置及采集方法
本专利技术属于环境DNA检测
，更具体地说，涉及一种水体环境DNA智能采集装置及采集方法。
技术介绍
物种分布，物种丰富度情况都是淡水生态系统物种多样性研究的主要问题，这些对于实施生物多样性保护措施起到至关重要的作用。从物种生存环境中获取DNA反映物种分布，丰度等信息，是一种非侵入，快速的物种检测手段。随着高通量测序技术的快速发展，基于环境DNA和分子生物学技术(eDNA宏条形码技术)的物种多样性研究方法开始越来越多的应用到水生态健康评价中，显著提高了我们对生态系统物种多样性的认识水平。比如Ficetda等研究者(SpeciesdetectionusingenvironmentalDNAfromwatersamples[J]BiolLett,2008,4(4):432-435)就曾成功利用环境DNA检测方法，检测了天然池塘中入侵物种美国牛蛙的存在情况。众所周知，分析过程的误差可以通过技术进步逐渐降低，但采样技术在很长一段时期内长进不足，因此分析测定最终结果的总误差常常是来自采样过程。与传统生物多样性调查的获取生物个体样本的取样方式不同，DNA宏条形码技术需要快速获取受纳水体中的总环境DNA，因此，要获得正确的、可靠的分析结果，所采样品的代表性、准确性以及完整性成为了水环境DNA监测的首要问题。正确选择采样方法和装置，改进采样技术，对于提高分析监测质量是极其重要的。反之，如果采样失误，后续的分析过程将丧失意义，甚至造成巨大浪费。传统的样品采集方法以人工采集为主，后续在实验室中进行脱水处理以获得环境DNA采集样品，比如中国技术专利，授权公告号：CN203811429U，授权公告日：2014.09.3，公开了一种用于急流水体中浮游生物定性样品采集的网具，包括袋状的网体，网体的前端敞口末端设有阀门，网体的中部设有中空的管箍，管箍将网体分为漏斗状的网身和位于网身后方且与网身导通的网肚，可广泛用于浮游生物样品采集领域。但是，该方法具有以下明显缺陷：(1)人工操作，效率低下：受水体沿岸、船只等约束大，采样范围有限，样品代表性差；且花费太多人力、物力，工作效率低；(2)采样位置难以准确控制：受水流影响，浮游生物网取样时极易漂离取样点，以及船只等众多因素影响，对于某些水域无法进行船只采样；(3)滤水量的计算误差较大：由于浮游生物网采样深度的变化，根据钢丝绳释放长度、采样角度以及采样时间估算出的滤水量存在较大误差，而以该滤水量计算出的浮游植物生物密度与实际情况不符；(4)水环境样品极易发生变化，从采集到分析测定这段时间内，由于环境条件的改变，生物在水体中的新陈代谢活动、化学作用以及物理作用的影响，会引起所采集样品的变化，引起环境DNA的变化甚至是降解，进而影响物种的检测率，同时，也会影响物种分布等检测结果。并且这些变化是很快的，因此，必须采取必要的保护措施对样品进行保存。虽然eDNA宏条形码技术作为新兴的环境监测手段极大的提高了环境监测的效率和准确性，但是传统的生物采样方法并不满足这种新型监测技术的需求，也限制了该方法在环保系统的大规模推广应用。因此，进行水体环境采样时，进行采样质量的保证与控制是非常必要的。比如中国技术专利，申请日：2016.05.25，申请号：201620486713.8，公开了一种水体环境DNA采样装置，包括防护罩、抽拉杆、抽水机及与之连接的抽水管道，抽水管道的另一端安装有滤纸，滤纸通过固定环固定，固定环还包括多个用于罩住滤纸的扇叶，多个扇叶配合形成圆形，扇叶的其中的一个角与固定圈轴连接，扇叶的边缘还通过连接管连接到防护罩；所述防护罩包括底部的项圈和活动支杆，项圈安装在抽水管道上，活动支杆与撑杆连接，该技术可完成水体环境DNA的现场采集工作，无需后续繁重的过滤操作，省时省力，但是仍然存在，无法进行定量采集，滤水量误差大，尤其是设备在使用过程中，容易发生阻塞，轻则影响正常使用，重则损坏管路另外，值得指出的是，物种丰富度的考察基于环境DNA浓度，环境DNA浓度受DNA的释放和降解过程的影响，同时环境DNA提取方法和水样本体积也会影响环境DNA浓度。eDNA宏条形码技术主要是通过获取受纳水体中的浮游生物(包括植物体、动物体、微生物体以及不同尺寸的生物体)、水样中的悬浮颗粒物等为基础，来检测环境DNA，因此，若想最真实的反应相应水体环境中的DNA，必须要保证所采集样品的真实有效性。为将上述变化降低到最低程度，一般会对样品采取一定的保护措施，比如采取冷藏、冷冻的措施或者添加稳定剂等；然后，尽可能地缩短运输时间、尽快分析测定。比如中国专利技术专利，授权公告日2018.07.17，授权公告号CN105636937B，公开了一种用于保存生物样品的稳定剂，使用时，将稳定剂与生物样品按一定配比混合，利用该稳定剂可以在非冷冻条件下长时间保持生物样品的完整性和稳定性；但是仍然存在所加入的稳定剂干扰监测项目测的风险。因此，开发环境DNA样品采集设备，改进现有采样技术，提高采样效率，减少采样过程中的影响干扰因素，降低环境DNA提取方法和水样本体积对环境DNA的影响因素，对于提高水体环境物种丰富度的分析监测质量就显得及其重要。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有水体环境生物样品采样过程效率低下，滤水量计算误差大，采集过后，生物样品易发生变化，以及现有采样设备易因阻塞，造成管路损坏的问题，本专利技术提供一种水体环境DNA智能采集装置及采集方法，该装置可作便携式定量富集和取样使用，也可配合无人船或者无人机等载体设备使用，能够极大的降低人工强度，提高样品准确性与代表性。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种水体环境DNA智能采集装置，包括智能控制机构以及采样主体机构，所述的采样主体机构包括样品采集单元、泄压单元以及水排空单元；所述的样品采集单元包括水泵、收集器以及流量计，所述的水泵一端与外部水体连接，另一端与收集器的进水口相连接；所述的流量计与收集器的出水口相连接；所述的水排空单元包括进气管道以及真空泵，所述的进气管道一端与收集器的进水口相连接，另一端与外部大气相通；所述的真空泵一端与流量计相连接，另一端与外部环境相连接；所述的泄压单元包括泄压阀，所述的泄压阀设置在水泵与收集器之间，并与外部大气连通；所述的智能控制机构包括主控板以及与主控板相连接的GPS定位块，所述的主控板用以控制采集单元以及水排空单元的开启或关闭，并接收GPS定位块的定位信息。优选地，所述的采样主体机构还包括三通阀，所述的三通阀的第一进口与外部水体连接；所述的三通阀的出口与水泵相连接；所述的三通阀的第二进口与水排空单元的进气管道相连接。优选地所述的样品采集单元还包括粗过滤器、电磁阀Ⅱ以及单向阀；所述的粗过滤器设置在三通阀的第一进口管道上，且粗过滤器与三通阀第一进口之间的管道上设有电磁阀Ⅱ；所述的单向阀与真空泵呈并联状，连接于管路中。优选地，所述的水排空单元还包括电磁阀Ⅰ所述的电磁阀Ⅰ位于进气管道上。优选地，所述的收集器为富集收集器用于水样生物富集，所述的富集收集器内设置有过滤膜；所述的收集器也可以为收集瓶，用于采集水样。优选地，所述的富集收集器包括上座体、中座体以及下座体；所述的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水体环境DNA智能采集装置，其特征在于：包括智能控制机构以及采样主体机构，所述的采样主体机构包括样品采集单元、泄压单元以及水排空单元；所述的样品采集单元包括水泵(18)、收集器(4)以及流量计(5)，所述的水泵(18)一端与外部水体连接，另一端与收集器(4)的进水口(450)相连接；所述的流量计(5)与收集器(4)的出水口(460)相连接；所述的水排空单元包括进气管道以及真空泵(6)，所述的进气管道一端与收集器(4)的进水口(450)相连接，另一端与外部大气相通；所述的真空泵(6)一端与流量计(5)相连接，另一端与外部环境相连接；所述的泄压单元包括泄压阀(19)，所述的泄压阀(19)设置在水泵(18)与收集器(4)之间，并与外部大气连通；所述的智能控制机构包括主控板(10)以及与主控板(10)相连接的GPS定位块(12)，所述的主控板(10)用以控制采集单元以及水排空单元的开启或关闭，并接收GPS定位块(12)的定位信息。

【技术特征摘要】
1.一种水体环境DNA智能采集装置，其特征在于：包括智能控制机构以及采样主体机构，所述的采样主体机构包括样品采集单元、泄压单元以及水排空单元；所述的样品采集单元包括水泵(18)、收集器(4)以及流量计(5)，所述的水泵(18)一端与外部水体连接，另一端与收集器(4)的进水口(450)相连接；所述的流量计(5)与收集器(4)的出水口(460)相连接；所述的水排空单元包括进气管道以及真空泵(6)，所述的进气管道一端与收集器(4)的进水口(450)相连接，另一端与外部大气相通；所述的真空泵(6)一端与流量计(5)相连接，另一端与外部环境相连接；所述的泄压单元包括泄压阀(19)，所述的泄压阀(19)设置在水泵(18)与收集器(4)之间，并与外部大气连通；所述的智能控制机构包括主控板(10)以及与主控板(10)相连接的GPS定位块(12)，所述的主控板(10)用以控制采集单元以及水排空单元的开启或关闭，并接收GPS定位块(12)的定位信息。2.根据权利要求1所述的一种水体环境DNA智能采集装置，其特征在于：所述的采样主体机构还包括三通阀(20)，所述的三通阀(20)的第一进口与外部水体连接；所述的三通阀(20)的出口与水泵(18)相连接；所述的三通阀(20)的第二进口与水排空单元的进气管道相连接。3.根据权利要求1所述的一种水体环境DNA智能采集装置，其特征在于：所述的样品采集单元还包括粗过滤器(8)、电磁阀Ⅱ(3)以及单向阀(9)；所述的粗过滤器(8)设置在三通阀(20)的第一进口管道上，且粗过滤器(8)与三通阀(20)第一进口之间的管道上设有电磁阀Ⅱ(3)；所述的单向阀(9)与真空泵(6)呈并联状，连接于管路中。4.根据权利要求1所述的一种水体环境DNA智能采集装置，其特征在于：所述的水排空单元还包括电磁阀Ⅰ(2)，所述的电磁阀Ⅰ(2)位于进气管道上。5.根据权利要求1所述的一种水体环境DNA智能采集装置，其特征在于：所述的收集器(4)为富集收集器，用于水样生物富集，所述的富集收集器内设置有过滤膜(440)；所述的收集器(4)也可以为收集瓶，用于采集水样。6.根据权利要求5所述的一种水体环境DNA智能采集装置，其特征在于：所述的富集收集器包括上座体(410)、中座体(420)以及下座体(430)；所述的上座体(410)与中座体(420)卡合连接形成上腔室，所述的中座体(420)与下座体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨江华，张效伟，付召军，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32