CN114058485B - 一种海洋水体中环境dna采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋水体中环境DNA采集装置，包括第一基体，所述第一基体上两侧连接浮块，基体上设有第一电机，水泵，拉绳和收放拉绳的滚筒；第一电机驱动滚筒旋转；拉绳的一端连接滚筒，另一端设有采样桶；采样桶的顶部设有第一进水管；第一进水管靠外端连接至水泵，桶内端连接至第二进水管和辅助箱；辅助箱内设有可压缩气囊；第二进水管设有主进水箱，主进水箱设有两个进水口并连接副进水箱；副进水箱底部设有进水口；采集桶外围设有环形辅助架，辅助架上安装有缓冲件。本发明通过水泵和辅助箱内气囊的压缩提供压强差来收集水体，操作简单快捷，节省人力资源。

Description

一种海洋水体中环境DNA采集装置

技术领域

本发明涉及DNA采集装置技术领域，具体为一种海洋水体中环境DNA采集装置。

背景技术

实践表明，从生物生存环境中获取DNA，能最真实有效的反应生物环境中的物种分布状态、物种丰富度，而物种分布以及丰富度都是生态环境物种多样性研究的核心问题，对生物多样性保护措施有举足轻重的作用。以提取环境DNA的方法得到上述诸多信息，是一种保护性的、简单快捷的检测采集手段。环境DNA样品分布非常广泛，包括土壤、沉积物、排泄物、空气、水体等。众所周知，水生生态系统是人类赖以生存的基本自然资源，随着科技的飞速进步和经济的快速发展，水体环境的水平和质量逐渐降低，甚至遭到严重破坏。近年来，随着高通量测序技术的发展，对于环境DNA和分子生物学技术已经越来越多应用到水生态健康的检测中。对于水体环境而言，环境DNA技术相比于传统研究调查方法而言，增加了研究的准确性，也减少了宏大的统计工作，水体环境检测能很好的判断物种分布情况、以及检测反馈外来入侵物种以及濒危物种。

目前，已知的水体环境DNA采集一般采用较大体积、容量的瓶体或者箱体收集水体上层的样品，或者一些装置采用大型采水机器，深入水下收集水体，再回收上岸。前者会造成用于采样的大型容器不便携带，且使用起来会损耗大量劳动力的结果。已有的环境DNA样品采集装置中，比如中国实用新型专利，申请日2019.09.04，申请号201921468548.3，公开了一种水体环境DNA采集装置，该实用新型能够实现水体环境DNA采集工作，但采集装置框架大，且受水体沿岸、人工操作效率低、采集到的水体在回收过程中收干扰等问题。比如中国发明专利，申请日2021.07.28，申请号202110858476.9，公开了一种海洋水体中环境DNA智能采集装置，该装置包括遥控船体，收放采水组件，船内部的储水部分，能够实现多方位，多深度的环境DNA采集，但是整体装置复杂，不便于野外携带采样，对采集的野外环境要求较高。因此，有必要提供一种海洋水体DNA采集装置解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋水体中环境DNA采集装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海洋水体中环境DNA采集装置，包括第一基体，第一基体右端上方设有水泵，第一基体左端上方设有第一电机和滚筒，滚筒设有绳索，第一基体下方设有采集桶，采集桶与滚筒通过绳索连接，集桶外围设有辅助架，采集桶顶端设有第一进水管，所述第一进水管下方连接有辅助箱，第一进水管侧方连接有第二进水管，第二进水管底部连通有主进水箱，主进水箱下方连通有副进水箱，主进水箱和均设有进水口。

优选地，第一基体的同一水平端面设有浮块，浮块与第一基体通过弹性绳连接，浮块为薄板状结构且数量不少于两个，均匀分布在第一基体周边，设置连接在第一基体周边的浮块用于提高第一基体及其上部件的浮力，同时通过浮块分布连接再第一基体周边的方式，使得海面波浪的冲击先接触第一浮块，利用第一浮块来缓冲减少海面波浪的能量，进而保证了第一基体在水面上的平稳性，便于精准取样。

优选地，第一电机的输出轴穿插过滚筒，实现同轴传动，第一电机驱动滚筒正向或反向旋转进而带动滚筒上的绳索的收放，第一基体下设有采集桶，采集桶位于水下并与连接在滚筒上的绳索连接，从而完成第一电机驱动滚筒进而带动绳索连接的采集桶在水中的升降，实现装置在水体环境中多深度采样的功能。

优选地，第一进水管穿插在采集桶顶部，第一进水管的桶外端通过管道连接至水泵，第一进水管的桶内端连接辅助箱和第二进水管，第二进水管与第一进水管连接处设有单向阀，单向阀为常闭合状态，在水泵打开后单向阀阀口打开，第二进水管与第一进水管流通，水体可进入第一进水管，水泵关闭阀口随之关闭，流通阻断，流进第一进水管的水样体不会回流入第二进水管。

优选地，辅助箱内设有压缩气囊，辅助箱底部设有环形橡胶塞，另设有第一推杆穿过环形橡胶塞，可推动压缩气囊上下滑移。第一推杆底部上方设有防撞套筒防止第一推杆底部直接接触辅助箱箱底。在抽取水体过程中，所抽取的水体从第二进水管流向第一进水管流动到抽水泵，此时通过海洋中水体的波动和流动，将推动第一推杆上下移动，从而带动辅助向内的气囊上下压缩，为第一进水管内水体向上被水泵抽离提供助力，且辅助箱底部设置的环形橡胶塞可减少第一推杆与辅助箱箱体的磨损。

优选地，第二进水管下通过管道连通有主进水箱，主进水箱内设有整流件，整流件为悬浮件，主进水箱下方和侧方通过管道连通有副进水箱，在主进水箱的侧面和底部以及副进水箱的底部均设有进水口，并在进水口处设有十字橡胶塞，从不同进水口进入到主进水箱的水体先于整流件接触，避免了多方进入的水体直接接触造成汇流冲击进而才成水堵，水体接触整流件后流速减缓，并沿着整流件外型向上汇流，流进第二进水管，十字橡胶塞在水泵打开时，十字闭合口打开，随着水泵停止工作，十字橡胶塞开口闭合，有效避免在停止抽水和采集桶升降过程中其他深度的水体进入采集桶，使采样精准。

优选地，辅助架为两个环形圆件，环形圆件上均有沿轴线方向均匀布置的三个定位孔和U型管卡，两个环形圆件套在采集桶外围凸台的上下两侧，用三根螺钉分别穿过三个定位孔，每一根螺钉并用三颗螺母向环形圆件方向拧紧固定，缓冲件通过U型管口挤压进入U型槽固定，整个辅助架和缓冲件以圆环式包围在采集桶外周，为整个采集桶提供在水中的侧方浮力，缓冲件吸收、缓冲水泵抽水带来的水体扰动，提供装置的稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该一种海洋水体中环境DNA采集装置设置水上第一基体和水下采集桶，利用电机驱动同轴的滚筒完成采集装置的升降，可实现不同深度和不同水域的环境DNA采集。

利用水泵在采集装置内部抽水产生压差，使得进水口处水体由外向内单向流入完成采集。

在进水口均设置有十字橡胶塞，在上升过程中可通过控制水泵改变压强使得十字橡胶塞塞口关闭，防止其他深度水体进入采集桶内，做到精准深度的水体采样。

设于辅助箱下方的第一推杆在水中受水流扰动作用，可推动辅助箱内压缩气囊向上压缩，节能助力采集水体。

该装置结构简单，便于携带，适用于多种环境的样品采集。

附图说明

图1为本发明提供的一种海洋水体中环境DNA采集装置的较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示采集桶的结构示意图；

图3为图1所示辅助箱的结构示意图；

图4为图1所示主进水箱和副进水箱的结构示意图；

图5为图1所示辅助架以及缓冲件的结构示意图。

图中：1、第一基体；2、滚筒；3、第一电机；4、水泵；6、浮块；7、采集桶；8、绳索；9、辅助架；10、缓冲件；21、弹性绳；5、第一进水管；11、辅助箱；14、压缩气囊；30、环形橡胶塞；15、第一推杆；16、防撞套筒；18、单向阀；12、第二进水管；13、主进水箱；19、整流件；17、进水口；23、十字橡胶塞；20、副进水箱；31、第一环形圆件；24、螺钉；25、第一固定螺母；32、第二环形圆件；10、缓冲件；27、第三固定螺母；26、第二固定螺母；28、定位孔；29、U型管卡；9、辅助架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供的实施例：一种海洋水体中环境DNA采集装置，包括第一基体1，第一基体1短边两侧通过弹性绳21各连接有一个浮块6，浮块6为泡沫材质的扁平长方体，可浮在水面上并为第一基体1提供浮力，第一基体1中部开有方形通槽，方形通槽上方设有带支架的滚筒2，滚筒2上设有绳索8，绳索8穿过方形通槽用于连接采集桶7，滚筒2右侧设有第一电机 3，第一电机3的输出轴穿插到滚筒2内部，并与滚筒2同步转动，通过滚筒2的转动带动绳索8与连接在绳索8上的采集桶7的收放功能，第一电机3右侧设有水泵4，第一进水管5连通于采集桶7的顶部并伸入采集桶7内部，水泵4通过管道22连通到第一进水管5的上端，第一进水管5下端连通辅助箱11，辅助箱11内有压缩气囊11可上下移动，辅助箱11底部设有环形橡胶塞30，在辅助箱11内还设有第一推杆15，第一推杆15位于压缩气囊11下方且穿插在环形橡胶塞30中，环形橡胶塞30能减少第一推杆15上下滑移时对辅助箱11的磨损，第一推杆15的上下移动可推动压缩气囊11上下移动，第一推杆15底部与辅助箱11底部之间套有防撞套筒16，防撞套筒16可相对于第一推杆15上下滑移，并防止第一推杆15底端撞击辅助箱11，第一进水管5侧端通过单向阀18连接到第二进水管12，单向阀18只允许水样由第二进水管流入第一进水管，第二进水管12下连通有主进水箱13，主进水箱13内部设有悬浮整流件19，悬浮整流件19为进入主进水箱13的水流进行缓冲、导流和汇流，主进水箱13下方和侧方通过管道连通副进水箱20，主进水箱13侧方和底部以及副进水箱20底部均设有进水口17，进水口17外套有十字橡胶塞23，十字橡胶塞23在不受力情况为闭合状态，在水泵4抽水时十字橡胶塞23塞口向内打开，水体由外进入主进水箱13，关闭水泵4十字橡胶塞23塞口关闭，水体无法进入主进水箱13，辅助架9为两个环形圆件，两个环形圆件均在轴线方向上均匀分布三个在圆环上定位孔28，并同样在轴线方向上均匀设有三个U型管卡29在外轮廓上，环形圆件一31和环形圆件二32分别套在采集桶7凸台的上面和下面，通过螺钉24穿过环形圆件一31和环形圆件二32的定位孔28，用固定螺母一25向上旋紧至环形圆件一31下表面，用固定螺母二26和固定螺母三27分别向下和向上旋紧至环形圆件二的上、下表面，并将缓冲件10从U型管卡处安装至辅助架9上以提供采集桶7的水下稳定性。

工作原理：实际使用时，将第一基体1通过吊机或人工放置于水面，将缓冲件10安装于辅助架9的U型管卡29中，并用螺钉24与固定螺母1、固定螺母2、固定螺母3固定辅助架于采集桶7上，并连同采集桶7置于水下，打开第一电机3，第一电机3与滚筒2同步转动，带动绳索8放下，采集桶7在水里升降，此时需要说明的是，采集桶7内的主进水箱13和副进水箱20上设有的进水口17在十字橡胶塞的作用下，水体不会从外侧流入进水口，在达到理想深度后，打开水泵4，十字橡胶塞23塞口向内打开，水体进入主进水箱13和副进水箱20，此时需要说明的是，进入主进水箱13的水体先接触设于主进水箱13内的整流件进行缓冲汇流，便于水体向上被抽入第二进水管12，并通过第二进水管12流经单向阀再进入第一进水管5，此时需要说明的是，单向阀在水泵打开的情况下阀口打开，水可从第二进水管12流进第一进水管5，水泵关闭时阀口也将关闭，水体无法回流，此时第一推杆15受海水水流扰动上下运动，推动压缩气囊14向上下移动，助力第一进水管5内的水体被水泵抽走，同时采集过程中会产生水流绕动，缓冲件10会把冲向采集桶7的水流冲击力吸收缓冲，以达到采集过程的平稳。采集完毕时，关闭水泵4，第一电机3运转带动滚筒2旋转，从而带动绳索8和采集桶7与辅助架9一同上岸，完成从水下抽取水体获取环境DNA，此时需要说明的是，在采集桶7上升过程中，外部压强逐渐减小，十字橡胶塞23在水压作用下塞口紧闭，使得其他深度水体无法进入，采样结果不受干扰。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种海洋水体中环境DNA采集装置，包括第一基体（1），其特征在于：所述第一基体（1）右端上方设有水泵（4），所述第一基体（1）左端上方设有第一电机（3）和滚筒（2），所述滚筒（2）设有绳索（8），第一电机（3）驱动滚筒（2）正向或反向旋转进而带动滚筒（2）上的绳索（8）收放，所述第一基体（1）下方设有采集桶（7），所述采集桶（7）与所述滚筒（2）通过所述绳索（8）连接，所述采集桶（7）外围设有辅助架（9），所述采集桶（7）顶端设有第一进水管（5），所述第一进水管（5）下方连接有辅助箱（11），所述第一进水管（5）侧方连接有第二进水管（12），所述第二进水管（12）底部连通有主进水箱（13），所述主进水箱（13）下方连通有副进水箱（20），所述主进水箱（13）和副进水箱（20）均设有进水口（17）；

所述第一进水管（5）穿插在采集桶（7）顶部，所述第一进水管（5）外端通过管道（22）连接至水泵（4），所述第一进水管（5）内端设有分支，分别连接辅助箱（11）和第二进水管（12），所述第二进水管（12）与所述第一进水管（5）连接处设有液控单向阀（18）；

所述辅助箱（11）内设有压缩气囊（14），所述辅助箱（11）底部设有环形橡胶塞（30），所述环形橡胶塞（30）内穿插有与所述辅助箱（11）同轴线的第一推杆（15），所述第一推杆（15）在轴线方向相对于所述辅助箱（11）可上下滑移，所述第一推杆（15）底部与所述辅助箱（11）底部之间设有防撞套筒（16），所述防撞套筒（16）空套在所述第一推杆（15）上，且所述防撞套筒（16）能够相对于所述第一推杆（15）上下滑移；

所述第二进水管（12）下端连接有主进水箱（13），所述主进水箱（13）内设有整流件（19），所述整流件（19）的上半部分为圆台，所述整流件（19）的下半部分为直径略小于圆台底部大径的圆柱，所述主进水箱（13）下方和侧方均通过管道连接副进水箱（20），所述进水口（17）均套有十字橡胶塞（23）；

所述辅助架（9）为两个内侧为圆形，外侧在轴向方向上对称分布有三个U型管卡（29）和三个定位孔（28）的第一环形圆件（31）和第二环形圆件（32），所述辅助架（9）分别套在所述采集桶（7）外围凸台上方和下方，所述辅助架（9）通过螺钉（24）穿插所述定位孔（28），并通过第一固定螺母（25）向上旋紧至所述第一环形圆件（31），第二固定螺母（26）与第三固定螺母（27）分别向下、向上旋紧至第二环形圆件（32）。

2.根据权利要求1所述的一种海洋水体中环境DNA采集装置，其特征在于：所述第一基体（1）的同一水平面设有浮块（6），所述浮块（6）与所述第一基体（1）通过细绳（21）连接，所述细绳（21）为弹性绳体，所述浮块（6）为薄板状结构且数量至少为两块，分布在所述第一基体（1）两侧。

3.根据权利要求1所述的一种海洋水体中环境DNA采集装置，其特征在于：所述第一电机（3）的电机输出轴穿插所述滚筒（2）内部，所述滚筒（2）与所述第一电机（3）同轴传动。

Images