CN103347381A - 用于植物材料取样的转移站和示踪系统 - Google Patents
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Abstract
用于处理植物材料样本的系统和方法，以及被设计成用于在此类系统和方法中使用的一种转移站。在一个实施方案中，该系统包括一个控制器、一个植物材料取样装置、以及一个转移站。该植物材料取样装置被配置成与该控制器相连通并读取一株植物的标识符。该取样装置还具有一个可移除的仓盒并且被设计成从多株植物上获取至少一株植物样本、将此类样本放置于该仓盒中、并且对获取每个样本的植物的身份进行示踪。该转移站被配置成在多个位置上保持多个仓盒以及多个托盘这样使得这些仓盒的位置是由这些托盘的位置反映出来、读取每个仓盒的一个标识符、读取每个托盘的一个标识符、将这些仓盒中每一个的存储位点映射到这些托盘之一的存储位点上、并且从这些仓盒中顺序地将多个植物样本卸载至这些托盘上。
Description
相关申请
本申请与2007年8月8日提交的名称为“用于对植物材料取样和示踪的系统（System for Sampling and Tracking Plant Material）”的美国专利号11/835,986和2007年11月30日提交的名称为“用于对植物材料取样的装置（Device for Sampling Plant Material）”的美国专利号11/948,491有关。这些申请的内容都通过引用结合在此。本申请现在正作为一项美国实用新型申请被提交并且同一天按照《专利合作条约》作为一项国际申请被提交。
概述
本发明总体上涉及用于从大量植物中对植物材料取样以及示踪的系统以及方法。更具体地讲，本发明涉及的系统以及方法是针对获得样本材料，以便在应用于发现、标记辅助的选择、或者质量控制程序中用于DNA、RNA、蛋白质或者代谢产物的分析。甚至更具体地，本发明涉及将样本从收集装置中转移至微量滴定托盘（有时被称作“板”）或相似装置中的方法和系统，这样使得下游测试（例如以上所描述的）或其他的处理可以在这些样本上进行。本发明的实施方案在被设计成从大量的植物中获得遗传标记信息来帮助选择植物的系统中是有用的。
人们熟知可以从DNA中获得遗传标记并且可以将其用于多种目的。例如，在植物分析领域，可以分析从植物材料中获得的DNA以产生分子标记信息。在这个过程中，可以分析DNA序列的改变以便发现在分子标记与性状之间的关联性。然后，基于分子标记信息针对所希望的性状可以对这些植物进行选择。通过这个过程所选择的性状可以（非限制性地）包括农艺性状，如产量、非生物性胁迫耐性、生物性胁迫耐性，或者终端用户性状，如植物构成、动物营养性状、人类健康、以及类似性状。
对于标记辅助育种，带有一种所希望性状的植物的种子在一个温室或者一块地中被种植在土壤之中。于是从这些植物中收获植物组织（例如叶片的一部分）用于DNA的制备（一旦可以从这些植物中移除足够的组织而不损害其生存力）。因此，将基因组的DNA分离出来用于进一步的处理，以找出特异的遗传特征。在随后的处理中，这些特征是与所感兴趣的性状有联系的并且由此被用于预测在采样的植物中存在或不存在这些感兴趣的性状。
作为一个实际的问题，植物的标识包括多种复杂的程序，这些程序难以（若非不可能的话）在大田中现场完成。当涉及大量的植物、如在商业化的农业运作（其中数千种或数万种不同的植物种植在同一块大田中）时，情况变得更复杂。在这些运作中，随后识别一种具体植物的能力通常是重要的。
对于一个大型的商业化运作（例如以上提到的类型），要考虑几个因素。一方面，在一块地里的所有植物都需要得到适当识别。另一方面，需要完成这些识别而无不适当的延迟。并且，最后，被识别的每棵植物必须能够随后在其大田位置处被找到。
鉴于以上情况，本发明的一个目的是为处理植物材料的多个样本提供一种系统以及方法，其中在田地中的一个具体的植物可以随后被找到。本发明的另一个目的是为处理植物材料的多个样本提供一种系统以及方法，其中这些植物可以被识别并处理。本发明的又一个目的是提供一种用于将植物样本从一个取样装置转移至托盘或相似装置中的系统和方法，这些托盘或相似的装置被用来对这些植物样本进行DNA和其他测试。对植物样本进行的测试的结果可以用来栽培那些通过测试的植物，或在其他方面基于这些测试展现所希望特征的那些植物。
在一个实施方案中，本发明为处理植物材料样本提供了一种系统，该系统包括一个控制器、一个植物材料取样装置以及一个转移站。该植物材料取样装置被配置成与该控制器连通并读取一株植物的一个标识符、具有一个可移除的仓盒、并且用于从多株植物中获取至少一株植物样本，将这些样本放置于该仓盒中，并且对获取每个样本的植物的身份进行示踪。该转移站被配置成在多个位置上保持多个仓盒和多个托盘这样使得这些仓盒的位置是由这些托盘的位置反映出来，读取每个仓盒的一个标识符，读取每个托盘的一个标识符，将仓盒中的每一个的存储位点映射到这些托盘之一的多个存储位点上，并且顺序地从这些仓盒中将植物样本卸载至这些托盘上。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种处理植物材料样本的方法，该方法包括使用一种植物材料取样装置从多株植物中收集植物材料样本，将这些植物材料样本转移到在一个转移站上的多个托盘中，对植物材料样本进行测试，并且基于这些测试选择这些植物中的某一些用于栽培。该取样装置被配置成与一个控制器连通并读取一株植物的一个标识符、具有一个可移除的仓盒、并且对获取每个样本的植物的身份进行示踪。该转移站被配置成在多个位置上保持多个仓盒以及多个托盘这样使得这些仓盒的位置是由这些托盘的位置反映出来，读取每个仓盒的一个标识符，读取每个托盘的一个标识符，将仓盒中的每一个的存储位点映射到这些托盘之一的多个存储位点上，并且顺序地从这些仓盒中将植物材料卸载至这些托盘上。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种转移站，该转移站包括用于保持多个仓盒的多个仓盒位置，以及用于保持多个托盘的多个托盘位置，这样使得这些仓盒位置通过这些托盘位置反映出来。
通过仔细考虑详细的描述和附图，本发明的其他方面将会变得很明显。
附图的简要说明
图1是根据本发明的一个实施方案用于处理植物样本的系统的一个示意图。
图2是一块植物田地的透视图。
图3是根据本发明的一个取样装置的透视图。
图4是本发明所使用的一个仓盒的俯视图。
图5是处理植物样本时使用的一个托盘的透视图。
图6是根据本发明的一个转移站的透视图。
图7是图6的转移站的俯视图。
图8是图6的转移站的侧视图。
图9是图6的转移站的前视图。
图10是图6的转移站的一部分的透视图。
图11是图6的转移站的底部透视图。
图12是图6的转移站的一部分的透视图。
图13是图6的转移站的一部分的透视图。
图14是图6的转移站的一部分的透视图。
图15是图6的转移站的一部分的透视图。
图16是图6的转移站的一部分的透视图。
图17是图6的转移站的一部分的透视图。
图18是图6的转移站的一部分的仰视图。
图19是图6的转移站的一部分的透视图。
图20是与图6的转移站一起使用的一个图形用户界面的屏幕截图。
图21是与图6的转移站一起使用的一个图形用户界面的屏幕截图。
图22是描述图6的转移站的一个过程的流程图。
图23是描述图6的转移站的一个过程的流程图。
详细描述
在详细地解释本发明的任一实施方案之前，应理解的是，本发明在它的应用上并不限于下面描述中所提出的或下面附图中所图示的结构的细节和部件的安排。本发明可以有其他的实施方案，并且能够以不同的方式被实施或进行。
首先参见图1，示出了根据本发明的一个系统并且该系统总体上被表示为10。如图所示，该系统10包括一个控制器12（例如，一个微处理器，该微处理器带有相关的装置如存储器和输入/输出装置；或一个计算机）。该控制器包括过程管理软件，该软件从两个来源接收输入。这些来源是：一株植物数据库14以及一个数据输入表格16。这些来源（即数据库14以及表格16）一起为监控大数量植物提供有价值的信息。例如，考虑在图2中示出并且总体上表示为18的田地。为了监控这些植物20，每个植物20必须是可识别的。为此目的，从数据库14到控制器12的输入允许用户记录这些个体植物（例如植物20）的身份以及在田地18中的其他植物20的身份。确切地讲，数据库14包括在一个实验中使用的多个虚拟植物。例如，对于使用500株植物的一个实验XYZ，数据库14将包括虚拟植物XYZ-001到XYZ-500。
控制器12也从数据输入表格16中接收输入。该数据可以包括关于一株植物的系谱或旨在用于来自植物20的样本的下游处理的信息，或关于植物20的其他数据，该其他数据包括通过全球定位系统（GPS）确定的该植物的物理位置。例如，一个实验可以要求检测两个亲本植物20以及它们的多个子代植物20。在这样一种情况下，这些亲本植物20可以被种植在一个位置而这些子代种子被种植在另外独特的位置。关于这些亲本植物20以及子代植物20的遗传信息可以被输入该数据输入表格16之中。此外，对于植物20的每种类型的下游处理的指令也可以被输入该数据输入表格16之中，以用于在处理从这些植物20中获取的样本时使用。例如，该指令可以指明植物20的一个样本应该被转移的位置、多少来自一株植物20的样本应该转移到一个具体位置、以及对来自一株植物20中的样本应该进行何种测试。
为了识别这些植物20，例如，一个唯一性特征22（如一个条形码或者RFID）被连接到每株植物20上。这个唯一性特征22可以在物理形式上被预制或者制作在田地18中并且应用到植物20上或者应用到置于邻近适当的植物20的土地中的一个柱24上。如在图1中所示，系统10包括一个装置25，该装置从植物数据库14中接收植物信息并且产生包括植物信息的这种唯一性特征22。在图1中，该产生装置25是一个条形码打印机。取决于所希望的程序，可以为每株植物20或者为每个特定数目的植物20制作一个不同的唯一性特征22。因此，每个唯一性特征22有效地为田地18中的一株或多株对应的植物提供一个地址。如以下将更详细地讨论的，还为包括随后收集的田地数据提供了关于这些唯一性特征22的同一信息并且它以文件形式展示为一个工作列表26。在某些实施方案中，工作列表26包括用于植物样本的下游处理的多条指令的一个清单。因此，工作列表26是机器可读的，并且可以是人工可读的。典型地，工作列表26包含关于每个植物样本的来源的信息、每个植物样本所希望的目的地、以及将每个植物样本移动到它所希望的目的地所涉及的优化的处理步骤。
提供了一个取样装置28，用来在田地18上从选定的植物20中收集植物材料。在从这些植物20上收集样本的过程中，每个被取样的植物20首先通过它的唯一性特征22被识别。此外，应当理解，通过取样装置28所获得的取样数据与该控制器12连通。在图1中，这种连通是由带有至少一个临时存储器的手持式计算机31（例如“Pocket PC”）来进行的。确切地讲，手持式计算机31登录了取样过程的活动并且暂时地存储了该取样数据用于随后下载到控制器12（由箭头27指示）上。应指出，虽然所说明的系统10使用一个分离的手持式计算机31以提供在取样装置28与控制器12之间的连通，取样装置28可以包括存储器或者数据储存，这些存储器或者数据储存可以被直接下载到控制器12上而不使用手持式计算机31作为一个媒介。如由双端箭头33所表示的，手持式计算机31还提供了用于建立不同的取样选项以供取样装置28进行的一个用户界面。
现在参见图3，取样装置28被示出包括一个壳体30，该壳体带有一个冲头32以及冲模34，它们被安装在壳体30的前端。位于壳体30顶部的一个键盘36被定位为在收到指令时启动冲头32。同样的，取样装置28包括用于检索一株植物的唯一性特征22的一个单元29，如一个读取器或者扫描器。一株植物的唯一性特征22与检索单元29相结合作为一个用于识别每个植物20的装置。因此，每当来自一个被识别的植物20的一个叶片（未示出）被安放在冲头32与冲模34之间、并且冲头32被键盘36启动时，将从该叶片中剪下一个插片（亦未示出）。这个插片被存放在一个仓盒38（或相似的容器）之中。如图3中所示，仓盒38是与取样装置28相接合。然而，这是一种选择性的接合，因为它是旨在当仓盒38已被填满之后将从取样装置28中移除。然后，在取样装置28上被移除的仓盒38可以被另一相似的仓盒38替换。为了在下游处理的过程中识别一个具体的仓盒38，每个仓盒38配备了一个区别性的特征39，如一个条形码或者RFID。
图4示出了在某些实施方案中，仓盒38包括九十九个用于收集植物材料（例如叶片插片）的存储位点40。在所示出的实施方案中，这些存储位点40是多个器皿，这些器皿与一个定位器42一起在一个路径44上被定位于仓盒38中。一个或多个叶片插片可以被收集进单个存储位点40。虽然展示了这些器皿40，在此考虑了仓盒38可以使用多个存储位点40中的任何一个，如通过附着或者其他吸引力来保持植物样本的其他类型的容器或者区域。如图所示，这些器皿40沿通道44由一个驱动机构46（如图所示，该驱动机构被安装在仓盒38上）传送。取样装置28进而操作该驱动机构46。因此，通过使用定位器42作为一个起始点，取样装置28能够将这些器皿40沿路径44排列成一条有序的序列。这些器皿40由此被顺序地按次序作为多个独立的器皿40展示在一个冲头位置上（在图4中示出为器皿40’的位置）。此外，取样装置28包括一个计数器47，用于确定每个器皿40相对于定位器42的位置。在图4中，应指出这些器皿40被局限于在路径44上运动。此外，所展示的驱动机构46进行旋转以便顺序地接合特定的器皿40来把运动赋予沿路径44的所有器皿40。虽然这些结构互相协作来收集在冲头位置40’处的植物样本，也考虑了其他系统以及结构用于沿路径44顺序地传送存储位点40。在其他实施方案中，仓盒38包括100个用于收集植物材料的存储位点40。
正是在该冲头位置（在图4中由器皿40’示出）上冲头32产生了一个叶片插片。当一个器皿40已被所希望数目的叶片插片（例如高达八个叶片插片）填充时，驱动机构46将排在下一个的器皿40移动进入该冲头位置中。一旦仓盒38的这些器皿40已经被适当地填充，该仓盒38就被从取样装置28中取出。然后，该仓盒38以及其内容物（即装满叶片插片的器皿40）可以被冷冻干燥或以其他方式进行保存。随后，将冷冻干燥的仓盒38与其他的仓盒38捆在一起并且准备用于进一步处理。
回到图1，再次指出，在从植物20上收集样本的过程中，每个被取样的植物20首先通过其唯一性特征22被识别。此外，应理解由取样装置28为一个仓盒38获得的取样数据是通过手持式计算机31送给控制器12。确切地讲，该取样数据将允许在每个仓盒38中的一个具体储存位点40的内容物（即植物材料）对应于在获取该植物材料的植物20的唯一性特征22上的信息。换种说法，每个储存位点40是通过一个具体的唯一性特征22并且通过在数据库14中对应植物身份来识别的。因此，由控制器12整理的工作列表26将包括关于植物20的位置以及身份（该植物提供了保持在一个具体存储位点40处的植物材料）的信息以及仓盒38的身份以及仓盒38内保持该植物材料的存储位点40的信息。然后，工作列表26以及仓盒38均被用于在图1中的转移站50处的一个转移过程中。
简单来说，在转移站上进行的转移过程包括将植物材料从一个仓盒38的多个独立的存储位点40中转移进入一个接受构件54（如一个微量滴定托盘或板）的对应的孔52之中。如在图5中所见，用于该转移的接受构件54是一个托盘并且包括多个孔52（例如九十六个孔）。这些孔52被典型地安排在带有多个有标记的排和列的一个矩形阵列之中。此外，典型地将托盘54的一个拐角认定为原点，这样在托盘54上的这些孔52可以彼此相区分。在某些实施方案中，托盘54包括一个离散性特征55，该离散性特征允许对每个具体的孔52进行识别。确切地讲，离散性特征55允许对接受构件54的识别并且这些孔52的原点以及安排起到一种关键符（key）的作用，它用于确定在该接收构件54上的一个具体的孔52的位置。
植物材料取样的实例
为了进一步解释系统10，提供了植物材料取样的一个实例。在该实例中，计划了一个实验（标记为EXAM）用于分析两株植物的子代中的某些遗传特征。这里确定了该实验要求来自一百株植物的样本，包括来自每个亲本的十个以及来自子代的八十个。因此，创建了一个数据库14，其中用于植物的虚拟身份被标记为EXAM-001到EXAM-100。此外，数据库14被构造为使得将亲本植物从EXAM-081到EXAM-100进行编号。
为了保证生长足够的数目的子代，种植了一百五十颗子代种子。在种植过程中，这些种子被定位于六排中，每排二十五个。并且，十株遗传上相同的亲本植物中的每对被种植在限定的两排中。在这些子代种子发芽成为能存活的植物之后，进行了植物标记过程。确切地讲，开始于相对植物20的一个已知的位置（例如，这些植物20的阵列的东北角），一个用户每个第五株植物上附上一个唯一性特征22。该用户遵循一个设定的模式，如由北向南通过每一排并且在排与排之间是由东向西。一旦对八十株子代以及二十株亲本应用了足够的唯一性特征22，则标记过程结束。当标记过程完成时，每个有待测试的植物20已经与数据库14中的一个虚拟身份相匹配。当然，可以将一个唯一性特征22附到每株植物上或以不同于每五株植物之一的比率来进行。
此后，从这些植物20上可以获取多株植物样本。确切地讲，该用户使用了植物取样装置28来读取在一个仓盒38上的区别性特征39，并且然后将仓盒38连接到取样装置28上。取样装置28自动地将定位器42定位在仓盒38内并且准备好在第一存储位点40处插入一株植物样本。此后，该用户通过使用取样装置28来读取在植物20处的唯一性特征22来识别第一株植物20。然后，该用户操作在取样装置28上的键盘36以便从植物20中获取所希望的数目的样本。在从第一株植物20中获取所希望的样本之后，该用户指示取样装置28将对相邻的植物20取样。重复这个过程直至遇到具有一个唯一性特征22的下一株植物20。然后，取样装置28被用来读取该唯一性特征22，如对第一株植物20所做的那样。
当唯一性特征22被读取时，用户确保了所相信的被取样的植物20的数目与根据取样装置28所获取的样本的实际数目是相同的。例如，在这个实例中，当使用植物取样装置28来读取在第十六株植物处的唯一性特征22时，该用户注意到植物取样装置28已经记录了获取第十六个样本。因为在第十一株植物处取样未显示这个错误，所以该用户知道在第十一与第十六株植物20之间出现了一个错误。为了纠正这个错误，该用户将一个错误代码输入植物取样装置28中并且返回第十一株植物。读取在第十一株植物处的唯一性特征22并且获取了一个样本。然后，该用户继续该典型的取样过程。
当在仓盒38中已经接收了一个所希望的数目的样本或最大数目的样本时，该用户断开该仓盒38、从一个替换的仓盒38读取区别性特征39并且将该替换仓盒38连接到植物取样装置28上。再次，取样装置28自动寻找仓盒38内的定位器42并且使第一存储位点40定位以接收一个样本。
当该取样过程完成时，仓盒38被带到或以其他方式转移到一个转移站50。并且，该取样数据由手持式计算机31传输给控制器12。在转移站50处，读取了本发明的工作列表26并且执行这些转移指令。例如，工作列表26可以要求来自每个亲本植物的一个样本以及来自子代的十个样本被安置在十个托盘54上的特定的孔52中。此后，每个仓盒38被顺序地识别并且被连接到转移站50上。此外，每个托盘54被连接到转移站50上并且被转移站50识别。对于每个仓盒38，控制器12基于从手持式计算机31中接收的数据识别在每个存储位点40的样本的植物20的来源。根据工作列表26，转移站50将每个样本转移到一个选定的托盘54中的一个选定的孔52。此后，对于任何样本的植物来源可以通过识别该样本所在的孔52以及托盘54而被识别出。通过已知的孔52以及托盘54，存储位点40以及仓盒38是已知的，因此样本来自哪株植物20就是已知的。如以上所指出的，控制器12已经识别了包括取样错误的存储位点40。因此，那些存储位点40将不被转移到这些托盘54上。
转移站
如图6至图9中所示，转移站50包括一个壳体105，该壳体被支撑在一个支架110上。两个上壳体部分115、120通过铰链127枢转连接到一个壳体基座125上。一对支杆130将每个上壳体部分115、120连接到支架110上。支杆130将每个上壳体部分115、120保持在一个打开的位置中。在一个关闭的位置时，每个上壳体部分115、220大体上是水平的。每个上壳体部分115、120是完全相同的。因此，将只详细地描述其中一个上壳体部分。
如图10至图14中所示，上壳体部分120包括一个平台135，该平台被安装在上壳体部分120的一个下末端处。四个样本移除工作站或仓盒位置140被安装在平台135上。每个样本移除工作站140包括一个仓盒接收器145、一个仓盒索引器150、一个冲压杆组件155以及一个条形码扫描器160。仓盒接收器145安装在平台135的一个底表面165上，并且被配置成接收和固定一个仓盒38。仓盒接收器145包括一个闩锁，该闩锁接合仓盒38的一部分以便将该仓盒固定到仓盒接收器145上。仓盒索引器150被安装在平台135的一个上表面170上。仓盒索引器150包括一个电机175以及一个轴180，该轴延伸穿过平台135以便接合仓盒38的驱动机构46。冲压杆组件155被安装在平台135的上表面170上。
冲压杆组件155包括一个致动器185以及一个冲压杆190。冲压杆190同心地对准穿过平台135的一个开口，这允许冲压杆190移动至一个移除位置，在该位置中，冲压杆190的至少一部分延伸穿过该开口并且经过仓盒38。冲压杆190是圆柱形的。致动器185在一个收缩位置与该冲头位置之间驱动冲压杆190，在该收缩位置中，冲压杆190不延伸穿过平台135的底表面165。
如图14所示，条形码扫描器160被安装在平台135的上表面170上，并且被配置成读取仓盒38的条形码39。条形码扫描器160被安装在穿过平台135的一个开口163的附近。一个块体161被安装在底表面165上，靠近开口163。一个镜子162被安装在块体161上，这样使得由条形码阅读器160发射出的一束激光被镜子162重定向以便读取位于仓盒38末端上的条形码39。
如图7以及图16至图18所示，一个转盘195至少部分被定位在壳体基座125内。转盘195包括一个转轮200和一个板205。该转轮200包括八个辐条210。一个样本接收工作站或托盘位置215被定位在该八个辐条210各自的一个远端处。样本接收工作站215包括一个托盘接收器220和一个线性定位滑件230。一个废料收集器225被安装到从每个辐条210延伸出来的一个支撑臂235上。废料收集器225是一个开顶式圆筒，该圆筒被配置成接收不想要的样本或错误的样本。一个单个条形码扫描器222被定位于圆盘195附近，这样使得通过旋转转盘195而使托盘54经过条形码扫描器222时，在每个托盘54上的条形码55能够被条形码扫描器222扫描到。
托盘接收器220被配置成接收和固定一个托盘54。托盘接收器220包括八个定位凸块240，这些定位凸块排列成两个一对，这样使得每一对定位凸块接合托盘54的一个角。托盘接收器220被安装到一个支撑架250的一个上部分245上。该上部分245被定位在辐条210的一个上表面255的上方。支撑架250包括一个臂260，该臂具有一个凸轮滚轮265。凸轮滚轮265被定位在辐条210的上表面255的上方。支撑架250的一个下部分270被连接到线性定位滑件230的一个可移动部分275上。线性定位滑件230被安装在辐条210的一个底表面280上。可移动部分275被连接到线性定位滑件230上，这样使得可移动部分275能沿着线性定位滑件230的长度行进。线性定位滑件230与转轮200的一个半径对齐，这样使得可移动部分275能相对于转轮200的一个中心点285径向地行进。一个旋转轴延伸通过该转轮的中心点285并且与上表面255垂直。凸轮滚轮265接合一个槽290的至少一个表面，该槽在板205的一个底表面295中形成。
如图11和图16至图18所示，一个链轮300被安装到转盘195上。链轮300是以所述旋转轴为中心的。一个传动带305将链轮300连接到一个齿轮箱310上。该齿轮箱310被连接到一个转盘电机315上，这样使得转盘电机315驱动齿轮箱310，该齿轮箱通过传动带305使链轮300旋转，从而使转盘195绕旋转轴旋转。一个轴承320被安装到支架110上，支撑转盘195，并且以旋转轴为中心。
板205被定位在转轮200的上方。板205与转轮200是同心的。延伸通过转盘195的一个轴325将板205与一个板电机330相连接。板电机330使轴325旋转，轴325又使板205旋转。板电机330被安装到转盘195上，这样使得板电机330与转盘195一起旋转。板205可以独立于转盘200被旋转。多个槽290从板205的底表面295延伸进入板205中，并且接收凸轮滚轮265。
如图17至图19所示，当转轮200旋转时，托盘接收器220相对于转轮200的中心点285相切地移动。托盘接收器220沿着线性定位滑件230相对于转轮200的中心点285径向地移动。为了使托盘接收器220径向地移动，板电机330使板205旋转。当板205旋转时，在板205底部的多个槽290之一接合支撑架250的凸轮滚轮265，并且引起支撑架250和可移动部分275沿着线性定位滑件230径向地移动。因为所有的凸轮滚轮265都被在板295中的一个槽290接合，当板295旋转时，所有的托盘接收器220都被移动到在它们相应的线性定位滑件230上的相同的径向位置。作为替代方案，通过使用一个电机组件来使相应的可移动部分275沿着相应的线性定位滑件230移动，托盘接收器220各自可以被单独径向地移动。
如图12和图17最佳示出的，当壳体105的上部分115、120都处于关闭的位置中时，每个样本移除工作站140被定位在一个样本接收工作站215的上方，这样使得每个仓盒38的位置通过每个托盘54的位置反映出来。如图15所示，冲压杆190与仓盒38的在冲头位置40’中的一个器皿40对齐，并且与在托盘54中一个目标位置中的一个孔52对齐。仓盒索引器150可以使驱动机构46旋转，这样使得在仓盒38中的任意一个器皿40可以位于冲头位置40’处。托盘接收器220可以移动，这样使得在托盘54中的任意一个孔52可以处在目标位置中。在所图示的实施方案中转移站50包括八个样本移除工作站140以及八个样本接收工作站215。当然，转移站50可以包括一个单个的样本移除工作站140和一个单个的样本接收工作站215。并且，转移站50可以包括少于八个的样本移除工作站140和八个样本接收工作站215或超过八个的样本移除工作站140和八个样本接收工作站215。
在使用中，通过仓盒索引器150和驱动机构46，带有所希望的样本的器皿40被推进至仓盒38的冲头位置40’。托盘接收器220被定位，这样使得在托盘54中的所希望的孔52处在目标位置中。致动器185将冲压杆190从收缩的位置推进到移除位置，从而通过冲压穿过仓盒38和在冲头位置40’中的器皿40来从仓盒38中移除该希望的样本。冲压杆190将所希望的样本存放在位于目标位置的孔52中，并且然后返回到收缩的位置。当所希望的样本被存放在位于目标位置的孔52中之后，在仓盒38中的器皿40被推进，这样，下一个器皿40就位于冲头位置40’之中，并且托盘接收器220可以被移动，这样使得在托盘54中的一个不同的孔52处在目标位置之中。
在所有想要的样本或无错误样本从仓盒38中被移除以后，不想要的样本或错误的样本可以通过一个清理模式从仓盒38中被转移至废料容器225之中。带有一个错误样本的第一个器皿40被推进到仓盒38的冲头位置40’，并且废料容器225被移动到目标位置。在该目标位置，废料容器225的中心点与冲压杆190和在仓盒38的冲头位置40’中的器皿40对齐。致动器185将冲压杆190从收缩位置推进到移除位置，从而通过冲压穿过仓盒38和在冲头位置40’中的器皿40来从仓盒38中移除该错误样本。冲压杆190将所希望的样本存放在废料容器225中，并且然后返回到收缩的位置。对在仓盒38中任何其余的错误样本重复进行这个过程。所述清理模式可以通过转移站50自动地启动或通过用户启动。作为替代方案，当在转移所希望的样本的过程中，错误的样本出现在仓盒38中的一系列器皿40中时，这些错误的样本可以从仓盒38被转移到废料容器225之中。
一个叶片样本管理器被用来为板或托盘54创建条形码，并且更新工作列表26。该叶片样本管理器包括一个输入装置、一个图形用户界面（GUI）以及一个控制器。该输入装置可以是一个键盘、触摸屏、条形码扫描器、鼠标或其他合适设备或多个设备的组合。图20图示了一个“创建板（Create Plates）”的屏幕350，该屏幕将会在GUI上显示以便使用户能够指定适当的项目、板的布局、每块板的组织或样本的最小数量以及这些板的创建条形码。
一个用户界面包括一个输入设备、一个图形用户界面（GUI）以及一个控制器，该用户界面被配置成允许一个用户控制转移站50。该输入装置可以是一个键盘、触摸屏、条形码扫描器、鼠标或其他合适的设备或多个设备的组合。该控制器被配置成控制和接收来自转移站50的组件的信息。图21图示了一个“将仓盒转移至板（Transfer Magazine to Plate）”的屏幕355，该屏幕355将会在GUI上显示以便使用户能控制转移站50的运作。
在使用中，所希望的工作列表26被加载至所述控制器中以便指导转移站50的转移循环。然后，在用户界面（如图21所示）中，从“项目（Project）”下拉式菜单360中选出所希望的工作列表26或项目。所希望的工作列表26包括植物材料的相关联的样本，这些样本被包含在通过条形码（或其他标识符）识别的多个所需的仓盒38中以及通过条形码（或其他标识符）识别的多个所需的托盘54中。在一些实施方案中，多个工作列表26可以被加载到该控制器上。
转移控制台50循环通过图22中图示的一系列步骤。在第一个步骤401中，圆盘195被旋转至一个复原位置，在该位置，每个样本移除工作站140都被定位在一个样本接收工作站215的上方。在该复原位置，一个样本移除工作站140（被指定为样本移除工作站1）被定位在一个样本接收工作站215（被指定为样本接收工作站1）的上方，以此类推，这样使得所有八个样本移除工作站被指定为1到8，并且所有的相对应的样本接收工作站也被指定为1到8。
在第二个步骤402中，用户将所需的仓盒38加载到样本移除工作站140之中，并且将所需的托盘54加载到托盘接收器220之中。在加载了仓盒38和托盘54之后，用户将两个上壳体部分115、120关闭。被加载到转移站50中的仓盒38可以多于托盘54。被加载到转移站50中的托盘54可以多于仓盒38。
在第三个步骤403中，用户界面显示了一个按钮365（在图21中示出），该按钮上写着“扫描工作站中的仓盒和板（Scan Magazines and Plates inStation）”。然后用户点击该按钮以便移动到第四个步骤404。
在第四个步骤404中，在仓盒38和托盘54各自上的条形码39、55都经过扫描。每个条形码扫描器160扫描在每个样本移除工作站140中的仓盒38的条形码39。当转盘195处在复原位置中时，每个托盘接收器220处在相对于条形码扫描器222的一个已知的位置之中。将转盘195旋转至少一转，这样使得在每个托盘54上的条形码55被条形码扫描器222扫描，并且与适当的托盘接收器220相关联。作为替代方案，在每个托盘54上的条形码55可以被定位在每个托盘接收器220附近的一个条形码扫描器扫描。在其他实施方案中，一个手持式条形码扫描器可以被用于扫描每个仓盒38和每个托盘54的条形码39和条形码55。
在第五个步骤405中，用户界面显示了一个屏幕部分370（如图21所示），该屏幕部分370示出了空的样本移除工作站140和空的样本接收工作站215，其中将这些空的工作站140、215指定为“发现为空（NONE FOUND）”。如果一个工作站140、215中没有来自仓盒38或托盘54的有效条形码，则该工作站140、215被确定为是空的。如果一个工作站140、215被错误地确定为是空的，则用户可以为在该工作站140、215中的仓盒38或托盘54手动地输入适当的标识符。在其他实施方案中，对每个工作站140、215包括一个传感器，该传感器被配置成检测一个仓盒38或托盘54的存在。
在第六个步骤406中，控制器把工作列表26和每个托盘54关联起来。该工作列表是通过托盘54相关联，因为托盘54与一个单个工作列表26相关联，而仓盒38可以包含来自于多个工作列表26的样本。
在第七个步骤407中，控制器接收每个托盘54中空的孔52的呈行、列格式的一个清单。在每个托盘54中的这些孔52形成了由多个列和多个行组成的一个网格。列使用字母指定，而行使用数字指定。孔52被按顺序地放置，这样使得第一个孔是A-1，下一个孔是A-2，以此类推。在列A中所有的孔之后，孔B-1紧接其后，以此类推至在托盘54中所有的孔。
在第八个步骤408中，用户界面在屏幕部分375（如图21所示）处指示了在每个托盘54中可用的孔52的数量。
在第九个步骤409中，用户界面查询工作列表26以便确定哪些仓盒38具有与工作列表26相关联的样本。
在第十个步骤410中，用户界面指示哪些仓盒38没有与工作列表26相关联的样本。
在第十一个步骤411中，用户界面指示哪些托盘54是满的并且不能再接收另外的样本。
在第十二个步骤412中，第二个至第十一个步骤必要时被重复。然后，用户通过点击用户界面上的“开始转移（Start Transfer）”按钮380（如图21所示）来开始样本的转移。
在第十三个步骤413中，基于上述的对孔52的定序，从所有的托盘54中确定第一个空的孔。因为托盘接收器220不能相互独立地移动，在每个托盘54中相同的孔52必须处在每个托盘接收器220中的目标位置之中。因此，所有托盘接收器220必须基于在任意的托盘54中的第一个空的孔来进行初始定位以便使用。使每个托盘接收器220移动，这样使得与该第一个空的孔相对应的孔52被置于目标位置之中。
在第十四个步骤414中，使所有的仓盒38回复原位，这样使得第一个器皿40被定位在冲头位置40’之处。
在第十五个步骤415中，将每个仓盒38推进，这样使得含有待被转移到托盘54中的第一个样本的器皿40处在冲头位置40’之处。
在第十六个步骤416中，对于每个托盘54，相对应的样本移除工作站140将位于冲头位置40’处的器皿40中所包含的该样本冲压到处于目标位置中的孔52之中，条件是：该孔52是空的，该孔不是一个对照物，并且，器皿40包含待被转移到目标位置中的孔52中的一个有效的样本（如从工作列表26确定的）。
在第十七个步骤417中，用户界面更新工作列表26来反映在仓盒38中新的被清空的器皿40，以及在托盘54中新的满的孔52。
在第十八个步骤418中，使所有的托盘接收器220移动，这样使得下一个孔52处在目标位置之中。
在第十九个步骤419中，将刚移除了一个样本的每个仓盒38推进，这样，下一个器皿40处在冲头位置40’之中。
在第二十个步骤420中，用户界面更新和显示现在是状态为满的每个托盘54。
在第二十一个步骤421中，用户界面更新和显示现在状态为空的每个仓盒38。
在第二十二个步骤422中，如果所有的托盘54是满的，则用户界面显示所有状态为满的托盘54，并且停止转移站50的循环以作为第二十七个步骤427。
在第二十三个步骤423中，如果所有的仓盒38是空的，则用户界面显示所有状态为空的仓盒38，并且停止转移站50的循环以作为第二十七个步骤427。
在第二十四个步骤424中，只要最后的孔不在目标位置之中并且不是满的，就在必要时重复第十六至第二十三个步骤。
在第二十五个步骤425中，如果最后的孔处在目标位置之中并且是满的，在仓盒38之一中的至少一个器皿40含有根据工作列表26待被转移至托盘54之一中的样本，并且至少一个托盘54含有一个开放的孔52，则转移站50进入填充模式以作为第二十六个步骤426。如果没有托盘54含有一个开放的孔52，则转移站50的循环停止以作为第二十七个步骤427。
如图23所示，对于填充模式的第一步501，转移站50自动地选择具有最少空的孔的托盘54作为“当前托盘”。对于填充模式的第二步502，转移站50查询每个仓盒38来确定仓盒38是否含有适合当前工作列表26的样本。对于填充模式的步骤三503，带有选定的托盘54的托盘接收器220将在该托盘54中的第一个空的孔移动至目标位置。对于填充模式的步骤四504，转盘195旋转，这样使得选定的托盘54被定位在对于工作列表26具有最少的可用样本的仓盒38的下方。对于填充模式的第五步505，样本移除工作站140将处于冲头位置40’处的器皿40中所含的样本冲压到目标位置中的孔52中，该控制器相应地更新工作列表，仓盒38将下一个器皿40推进到冲头位置40’，并且托盘接收器220移动使得下一个空的孔处在目标位置之中。重复填充模式步骤五505，直到仓盒38是空的或选定的托盘54是满的。对于填充模式的第六步506，如果托盘54是满的，该控制器更新，并且，如果任意一个剩余的托盘54具有至少一个空的孔52，则转移站50返回至填充模式第一步。对于填充模式的第七步507，如果仓盒38是空的，则转盘195旋转，这样使得选定的托盘54被定位在对于工作列表26具有最少的可用样本的非空仓盒38的下方，并且然后转移站50返回至填充模式第四步504。对于填充模式的第八步508，如果所有的托盘54是满的或者没有剩余的仓盒38含有适合工作列表26的一个样本，则控制器相应地更新，并且转移站50停止循环。作为替代方案，一个用户可以进行该填充模式的这些步骤。
每个源植物20相对于一个条形码或其他识别符22进行识别。这种识别被联系到器皿40上，该器皿在取样操作过程中接收该植物的样本。然后，对于被包含在一个仓盒38的每个器皿40中的样本来说的源植物20，还通过在仓盒38中该器皿40相对于定位器42和仓盒的条形码39的位置被识别。在一个托盘54中的每个孔52在该行-列的格式中被指定，并且每个托盘54通过一个条形码或其他标识符55进行识别。转移站50允许一个样本根据工作列表26从一个仓盒38被转移至一个托盘54，从而确保与被包含在一个托盘54中的每个孔52中的样本相关联的源植物是已知的。在对该托盘54中的这些样本进行测试之后，可以基于通过所述测试而确定的特征，来选出一株植物20。
因此，除了其他之外，本发明提供了用于将植物样本从一个取样装置转移至一个转移站来便于这些样本的测试的方法和系统。本发明的多项不同的特点和优势在所附的权利要求书进行了阐述。
Claims (15)
1.一种用于处理植物材料样本的系统，该系统包括：
一个控制器；
一个植物材料取样装置，该装置被配置成与该控制器相连通并读取一株植物的一个标识符，具有一个可移除的仓盒，并且用于从多株植物上获取至少一株植物样本、将此类样本放置于该仓盒中、并且对获取每个样本的植物的身份进行示踪；以及
一个转移站，该转移站被配置成：在多个位置上保持多个仓盒和多个托盘这样使得该多个仓盒的位置是由该多个托盘的位置反映出来，
读取每个仓盒的一个标识符，
读取每个托盘的一个标识符，
将该多个仓盒中的每一个的多个存储位点映射到该多个托盘中的每一个的多个存储位点上，并且
从该多个仓盒中顺序地将多个植物样本卸载至该多个托盘。
2.如权利要求1所述的系统，其中该转移站被配置成读取一个工作列表。
3.如权利要求1所述的系统，其中该转移站被配置成从该多个仓盒到该多个托盘对获取了每个样本的植物的身份进行示踪。
4.如权利要求1所述的系统，其中该转移站进一步包括：
用于保持该多个仓盒的多个仓盒位置；以及
用于保持该多个托盘的多个托盘位置。
5.如权利要求4所述的系统，其中该转移站进一步包括：
安装在一个平台上的该多个仓盒位置；以及
被安装在一个可转动的转盘上的该多个托盘位置。
6.一种用于处理植物材料样本的方法，该方法包括：
使用一个植物材料取样装置从多株植物上收集多个植物材料样本，该植物材料取样装置
被配置成与一个控制器相连通并读取一株植物的一个标识符、具有一个可移动的仓盒、并且
对获取每个样本的植物的身份进行示踪；并且
将这些植物材料样本转移到在一个转移站的多个托盘上，该转移站
被配置成在多个位置上保持多个仓盒和多个托盘这样使得该多个仓盒的位置是由该多个托盘的位置反映出来，
读取每个仓盒的一个标识符，
读取每个托盘的一个标识符，
将该多个仓盒中每一个的多个存储位点映射到该多个托盘之一的多个存储位点上，并且
从该多个仓盒中顺序地将多个植物样本卸载至该多个托盘上；
对这些植物材料样本进行测试；并且
基于这些测试来选择这些植物中的某一些用于栽培。
7.如权利要求6所述的方法，该方法进一步包括：
将一个工作列表加载到该转移站上。
8.如权利要求6所述的方法，其中该转移站进一步包括：
用于保持该多个仓盒的多个仓盒位置；以及
用于保持该多个托盘的多个托盘位置。
9.如权利要求8所述的方法，其中该转移站进一步包括：
安装在一个平台上的该多个仓盒位置；以及
安装在一个可转动的转盘上的该多个托盘位置。
10.一种转移站，包括：
用于保持多个仓盒的多个仓盒位置；以及
用于保持多个托盘的多个托盘位置，这样使得该多个仓盒的位置是由该多个托盘的位置反映出来。
11.如权利要求10所述的转移站，其中该多个仓盒位置各自被安装在一个平台上，并且该多个托盘位置各自被安装在一个可转动的转盘上。
12.如权利要求11所述的转移站，其中每个仓盒位置包括一个仓盒接收器、一个仓盒索引器、一个冲压杆组件、以及用于读取在该多个仓盒之一上的一个标识符的一个扫描器。
13.如权利要求11所述的转移站，其中每个托盘位置包括一个托盘接收器和一个线性定位滑件。
14.如权利要求13所述的转移站，进一步包括一个扫描器，该扫描器被定位在该转盘附近用于读取在该多个托盘之一上的一个标识符。
15.如权利要求10所述的转移站，其中该转移站被配置成读取一个工作列表。
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