一种自动化采样装置及采样方法

技术领域

本发明涉及微生物采样设备技术领域，特别是涉及一种自动化采样装置及采样方法。

背景技术

人和动植物体以及土壤中的微生物能通过飞沫或尘埃等散布于空气中，使空气中含有一定种类和数量的微生物。空气中理论上一般没有病原微生物的存在，但在医院、兽医院以及畜禽厩舍附近的空气中，常悬浮有病原微生物的气溶胶，健康人或动物往往因吸入而感染。被病原微生物污染的空气，常可成为污染的来源或媒介，引起传染病流行。因此，进行空气微生物采样与检测对于传染病预防与控制以及环境的卫生学监督与保护具有重要的意义，在对微生物进行检测之前，需要预先对微生物的核酸进行提取，现有的空气微生物采集与核酸提取主要依赖于人工操作，空气微生物样品采集与核酸提取需要人工操作不同的仪器设备来完成，操作繁琐，耗时长，技术要求高。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化采样装置及采样方法，以解决上述现有技术存在的问题，本发明提供的自动化采样装置无需人工操作，可重复进行多次空气采样并对空气微生物进行快速核酸提取，进而实现快速检测的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种自动化采样装置，包括：裂解结合液储存瓶、裂解结合液转移装置、磁珠储存装置、磁珠转移装置、采样瓶和控制单元；

所述裂解结合液储存瓶用于储存裂解结合液，所述控制单元能够控制所述裂解结合液转移装置将定量的所述裂解结合液转移至所述采样瓶中；

所述磁珠储存装置用于储存磁珠，所述控制单元能够控制所述磁珠转移装置将定量的所述磁珠转移至所述采样瓶中；

所述控制单元能够控制所述采样瓶对空气中的微生物进行采样。

优选的，所述采样瓶为气旋式采样瓶，所述控制单元控制所述裂解结合液转移装置和所述磁珠转移装置分别将所述裂解结合液和所述磁珠转移至所述采样瓶中后，所述控制单元再控制所述采样瓶对空气中的微生物进行采样。

优选的，还包括中间隔板、转盘和转盘驱动装置，所述中间隔板悬置于所述转盘的正上方，所述控制单元能够控制所述转盘驱动装置驱动所述转盘自转和升降，所述裂解结合液储存瓶和所述磁珠储存装置均固定设置于所述中间隔板上，所述中间隔板上开设有第一过孔、第二过孔和第三过孔；

所述采样瓶为上下分离式结构，包括下部采样瓶和上部采样瓶，所述上部采样瓶固定于所述中间隔板上，且所述上部采样瓶的底端开口穿过所述第三过孔，所述转盘上沿一圆周可拆卸地设置有若干个所述下部采样瓶；任意一个所述下部采样瓶均能够与所述上部采样瓶组成一个所述采样瓶，所述控制单元能够控制所述转盘转动至任意一个所述下部采样瓶对准于所述第一过孔，所述磁珠转移装置通过所述第一过孔将所述磁珠转移至该所述下部采样瓶中，所述控制单元能够控制所述转盘转动至任意一个所述下部采样瓶对准于所述第二过孔，所述裂解结合液转移装置通过所述第二过孔将所述裂解结合液转移至该所述下部采样瓶中，所述控制单元能够控制所述转盘转动至任意一个所述下部采样瓶对准于所述第三过孔；一个所述下部采样瓶对准于所述第三过孔时，所述控制单元能够控制所述转盘驱动装置驱动所述转盘上升至该所述下部采样瓶的上开口压紧于所述上部采样瓶的下开口上并组成所述采样瓶。

优选的，所述转盘上沿一圆周均匀且可拆卸地设置有四个所述下部采样瓶，所述第一过孔、所述第二过孔和所述第三过孔也沿一圆周排布，任意三个所述下部采样瓶能够同时对准所述第一过孔、所述第二过孔和所述第三过孔。

优选的，三个所述下部采样瓶同时对准所述第一过孔、所述第二过孔和所述第三过孔时，剩下的一个所述下部采样瓶位于所述中间隔板正投影外的区域。

优选的，所述下部采样瓶的上开口和/或所述上部采样瓶的下开口上固定设置有橡胶圈。

优选的，所述磁珠转移装置包括磁珠转移球和磁珠转移球驱动装置，所述磁珠储存装置为一磁珠储存瓶，所述磁珠储存瓶的底部开口，所述磁珠储存瓶的底部开口处能够滚动地设置所述磁珠转移球，所述磁珠转移球能够将所述磁珠储存瓶的底部开口封闭，所述磁珠转移球的表面设置有两个向所述磁珠转移球的球心凹陷的容置槽，两个所述容置槽关于所述磁珠转移球的球心中心对称设置；

默认状态下，所述磁珠转移球上的一个所述容置槽朝向所述磁珠储存瓶，另一个所述容置槽朝向所述下部采样瓶的上开口；

工作状态下，所述磁珠转移球驱动装置能够驱动所述磁珠转移球转动至两个所述容置槽的位置互换。

优选的，所述下部采样瓶的底部设置有卡槽，所述转盘上表面固定设置有卡块，所述卡块能够卡进所述卡槽内并将所述下部采样瓶固定。

本发明还提供了一种利用如上所述的自动化采样装置进行采样的方法，包括以下步骤：

步骤一：所述控制单元控制所述磁珠转移装置将定量的所述磁珠转移至所述采样瓶中；所述控制单元控制所述裂解结合液转移装置将定量的所述裂解结合液转移至所述采样瓶中；

步骤二：所述控制单元控制所述采样瓶对空气中的微生物进行采样。

优选的，所述自动化采样装置还包括中间隔板、转盘和转盘驱动装置，所述中间隔板悬置于所述转盘的正上方，所述控制单元能够控制所述转盘驱动装置驱动所述转盘自转和升降，所述裂解结合液储存瓶和所述磁珠储存装置均固定设置于所述中间隔板上，所述中间隔板上开设有第一过孔、第二过孔和第三过孔；

所述采样瓶为上下分离式结构，包括下部采样瓶和上部采样瓶，所述上部采样瓶固定于所述中间隔板上，且所述上部采样瓶的底端开口穿过所述第三过孔，所述转盘上沿一圆周可拆卸地设置有若干个所述下部采样瓶；任意一个所述下部采样瓶均能够与所述上部采样瓶组成一个所述采样瓶，所述控制单元能够控制所述转盘转动至任意一个所述下部采样瓶对准于所述第一过孔，所述磁珠转移装置通过所述第一过孔将所述磁珠转移至该所述下部采样瓶中，所述控制单元能够控制所述转盘转动至任意一个所述下部采样瓶对准于所述第二过孔，所述裂解结合液转移装置通过所述第二过孔将所述裂解结合液转移至该所述下部采样瓶中，所述控制单元能够控制所述转盘转动至任意一个所述下部采样瓶对准于所述第三过孔；一个所述下部采样瓶对准于所述第三过孔时，所述控制单元能够控制所述转盘驱动装置驱动所述转盘上升至该所述下部采样瓶的上开口压紧于所述上部采样瓶的下开口上并组成所述采样瓶；

在所述步骤一中：所述控制单元能够控制所述转盘旋转并使得任意一个所述下部采样瓶旋转至依次对准所述第一过孔和所述第二过孔并控制所述磁珠转移装置和所述裂解结合液转移装置将定量的所述磁珠和定量的所述裂解结合液依次转移至该所述下部采样瓶中。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的自动化采样装置及采样方法中的控制单元能够控制裂解结合液转移装置将定量的裂解结合液转移至采样瓶中；控制单元能够控制磁珠转移装置将定量的磁珠转移至采样瓶中；控制单元能够控制采样瓶对空气中的微生物进行采样，采样过程中，裂解结合液对采集的微生物样品进行裂解，使得微生物样品的核酸释放出来并被磁珠结合，因此，本发明提供的自动化采样装置无需人工操作，可重复进行多次空气采样并对空气微生物进行快速核酸提取，进而实现快速检测的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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。

图1为本发明提供的自动化采样装置的结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为转盘、升降旋转柱以及下部采样瓶的结构示意图；

图4~图7为磁珠转移装置转移磁珠时的四个不同状态下的结构示意图；

图中：1-裂解结合液储存瓶、2-采样瓶、21-上部采样瓶、22-下部采样瓶、23-出气口、24-进气口、221-卡槽、3-裂解结合液转移装置、4-磁珠储存装置、5-中间隔板、6-转盘、61-卡块、7-升降旋转柱、8-转盘驱动装置、9-磁珠转移球、91-容置槽、10-磁珠转移装置。

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。

本发明的目的是提供一种自动化采样装置及采样方法，以解决现有技术存在的问题，本发明提供的自动化采样装置无需人工操作，可对空气微生物进行快速核酸提取，进而实现快速检测的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种自动化采样装置，如图1~图7所示，包括：裂解结合液储存瓶1、裂解结合液转移装置3、磁珠储存装置4、磁珠转移装置10、采样瓶2和控制单元；裂解结合液储存瓶1用于储存裂解结合液，控制单元能够控制裂解结合液转移装置3将定量的裂解结合液转移至采样瓶2中；磁珠储存装置4用于储存磁珠（用于核酸提取的超顺磁性纳米磁珠），裂解结合液转移装置3为蠕动泵，控制单元能够控制磁珠转移装置10将定量的磁珠转移至采样瓶2中；控制单元能够控制采样瓶2对空气中的微生物进行采样。

本发明提供的自动化采样装置中的控制单元能够控制裂解结合液转移装置3将定量的裂解结合液转移至采样瓶2中；控制单元能够控制磁珠转移装置10将定量的磁珠转移至采样瓶2中；控制单元能够控制采样瓶2对空气中的微生物进行采样，采样过程中，裂解结合液能够对采集的微生物样品进行裂解，使得微生物的核酸释放出来后即被磁珠结合，因此，本发明提供的自动化采样装置无需人工操作，可对空气微生物进行快速采集与核酸提取，进而实现快速检测的目的。

进一步的，采样瓶2为气旋式采样瓶，气旋式采样瓶设置有进气口24、出气口23以及进气泵（图中未显示），控制单元控制进气泵将空气从进气口24泵至瓶内，并从出气口23排出，控制单元控制裂解结合液转移装置3和磁珠转移装置10分别将裂解结合液和磁珠转移至采样瓶2中后，控制单元再控制采样瓶2对空气中的微生物进行采样，采样过程中，采集的空气中微生物样品被裂解结合液裂解，微生物释放的核酸被结合到磁珠上。

进一步的，自动化采样装置还包括中间隔板5、转盘6和转盘驱动装置8，中间隔板5悬置于转盘6的正上方，控制单元能够控制转盘驱动装置8驱动转盘6自转和升降，裂解结合液储存瓶1和磁珠储存装置4均固定设置于中间隔板5上，中间隔板5上开设有第一过孔、第二过孔和第三过孔；

采样瓶2为上下分离式结构，包括下部采样瓶22和上部采样瓶21，上部采样瓶21固定于中间隔板5上，且上部采样瓶21的底端开口穿过第三过孔，转盘6上沿一圆周可拆卸地设置有若干个下部采样瓶22，设置为多个时，多个下部采样瓶22沿一圆周均匀布设，任意一个下部采样瓶22均能够与上部采样瓶21组成一个采样瓶2，控制单元能够控制转盘6转动至任意一个下部采样瓶22对准于第一过孔，磁珠转移装置10通过第一过孔将磁珠转移至该下部采样瓶22中，控制单元能够控制转盘6转动至任意一个下部采样瓶22对准于第二过孔，裂解结合液转移装置3通过第二过孔将裂解结合液转移至该下部采样瓶22中，控制单元能够控制转盘6转动至任意一个下部采样瓶22对准于第三过孔；一个下部采样瓶22对准于第三过孔时，控制单元能够控制转盘驱动装置8驱动转盘6上升至该下部采样瓶22的上开口压紧于上部采样瓶21的下开口上并组成采样瓶2；上述结构实现了自动向下部采样瓶22内添加磁珠以及裂解结合液的目的，且添加完毕后可通过控制单元控制下部采样瓶22上升至特定位置并与上部采样瓶21组成完整的气旋采样瓶，以便于后续对空气中的微生物进行采样。

进一步的，转盘6上沿一圆周均匀且可拆卸地设置有四个下部采样瓶22，第一过孔、第二过孔和第三过孔也沿一圆周排布，任意三个下部采样瓶22能够同时对准第一过孔、第二过孔和第三过孔，以便于控制单元同时进行多种工作，比如：在一个下部采样瓶22和上部采样瓶21组成完整的气旋采样瓶并进行采样时，控制单元可控制磁珠转移装置10以及裂解结合液转移装置3向另外两个下部采样瓶22中转移磁珠以及裂解结合液，提高了工作效率。

进一步的，三个下部采样瓶22同时对准第一过孔、第二过孔和第三过孔时，剩下的一个下部采样瓶22位于中间隔板5正投影外的区域，该下部采样瓶22正上方未设置实体结构，进而便于后续检测设备从该下部采样瓶22中取出带有核酸的磁珠。

进一步的，下部采样瓶22的上开口和/或上部采样瓶21的下开口上固定设置有橡胶圈，提高密封效果，进而提高了采样效率。

进一步的，为了实现定量的转移磁珠，将磁珠转移装置10设置为如下结构：磁珠转移装置10包括磁珠转移球9和磁珠转移球驱动装置，磁珠储存装置4为一磁珠储存瓶，磁珠储存瓶的底部开口，磁珠储存瓶的底部开口处能够滚动地设置磁珠转移球9，磁珠转移球9能够将磁珠储存瓶的底部开口封闭，磁珠转移球9的表面设置有两个向磁珠转移球9的球心凹陷的容置槽91，两个容置槽91关于磁珠转移球9的球心中心对称设置；

默认状态下，磁珠转移球9上的一个容置槽91朝向磁珠储存瓶，另一个容置槽91朝向下部采样瓶22的上开口；

工作状态下，磁珠转移球驱动装置能够驱动磁珠转移球9转动至两个容置槽91的位置互换。

进一步的，下部采样瓶22的底部设置有卡槽221，转盘6上表面固定设置有卡块61，卡块61能够卡进卡槽221内并将下部采样瓶22固定，具体的，卡块61呈L形，卡槽221开设于下部采样瓶22的底部的侧面，L形卡块能够横向插设于卡槽221内。

进一步的，转盘6为圆盘，转盘6的中心固定设置有一升降旋转柱7，转盘驱动装置8的驱动端与升降旋转柱7的顶端固定连接，转盘驱动装置8驱动升降旋转柱7并带动转盘6升降或旋转，转盘驱动装置8可由旋转电机和直线电机组合而成。

本发明还提供了一种利用如上所述的自动化采样装置进行采样的方法，包括以下步骤：

步骤一：控制单元控制磁珠转移装置10将定量的磁珠转移至采样瓶中；控制单元控制裂解结合液转移装置3将定量的裂解结合液转移至采样瓶中；

步骤二：控制单元控制采样瓶对空气中的微生物进行采样。

进一步的，在步骤一中：控制单元能够控制转盘6旋转并使得任意一个下部采样瓶22旋转至依次对准第一过孔和第二过孔并控制磁珠转移装置10和裂解结合液转移装置3将定量的磁珠和定量的裂解结合液依次转移至该下部采样瓶22中。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。