CN103592326A - 用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，该多通道检测系统包括取样系统、多套并行称重进样系统、多套核磁共振并行检测系统以及多套并行种子分选系统，所述取样系统从盛放种子的盛料斗中取出多粒样品并分别送至与该取样系统对应的并行称重进样系统进行称重并送至后端的多套核磁共振并行检测系统分别进行检测，多套并行种子分选系统根据核磁共振并行检测系统的检测结果分别对种子进行分选并引导到其对应类别的容器中。本发明用于实现对种子样品进行多通道同时取样、称重、进样、检测、分选、出样的功能，实现种子多通道快速自动取样、分选功能，弥补了传统的人工取样方法中的很多缺陷，大大提高了育种的检测分选效率。

Description

用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统

技术领域

本发明涉及一种低场核磁共振检测设备，具体涉及一种用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统。

背景技术

随着人口的增加和经济的发展，玉米的需求量不断上涨。耕地面积减少和环境的恶化使人们对高产、优质、抗逆性强的玉米新品种需求日益迫切。常规的育种技术已经越来越不能满足人们的育种需求。而单倍体育种属于比较快速、高效的生物育种技术。那么，快速筛选出玉米单倍体，并且提高筛选玉米单倍体的准确率就非常重要。

玉米种子的含油率可以作为种子单倍体和双倍体甄别选优的判断依据。玉米种子样品中蕴含的带氢键油脂分子，可以作为核磁共振分析设备信号采集的准确靶标。目前为止，低场核磁共振技术已经发展为检测粮食种子含油率的已知检测方法中最为快速、准确和稳定的一种。

基于核磁共振技术开发的仪器作为种子含油率测试设备，其测试方法的优越性已得到认可，但目前被应用到玉米选种育种领域的核磁共振仪器还不能满足实际应用需求，仅在科研单位中采用，并没有在科研单位之外得到有效推广。该领域的企业类单位甚至以目测筛选作为选种手段，低效率的选种工作严重阻碍了优质粮食产品的培育。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，提高了对于含油种子的检测速度与分拣效率，且节省了人力投入。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，该多通道检测系统包括取样系统、多套并行称重进样系统、多套核磁共振并行检测系统以及多套并行种子分选系统，所述取样系统从盛放种子的盛料斗中取出多粒样品并分别送至与该取样系统对应的并行称重进样系统进行称重并送至后端的多套核磁共振并行检测系统分别进行检测，多套并行种子分选系统根据核磁共振并行检测系统的检测结果分别对种子进行分选并引导到其对应类别的容器中。

对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化措施。

作为优化，取样系统包括多轨道数粒仪、多个光纤感应器以及多个电磁阀，多轨道数粒仪包括多条输出轨道，光纤感应器设置在多轨道数粒仪的每个轨道顶端，在每条轨道顶端光纤感应器感应区有多个与天平相连的通道口，通过换向电磁阀开关打开进气管吹气把种子送进多套并行称重进样系统进行称重进样。

进一步，所述的多套并行称重进样系统包括多套并行使用的电子天平，每个电子天平与计算机互联通信，称重后的种子经换向电磁阀带动进气管吹送进入多套核磁共振并行检测系统。

进一步，所述多套核磁共振并行检测系统包括核共振分析仪检测线圈，经称重后的种子等距地落入核共振分析仪检测线圈中，检测过程中沿垂直于磁场方向脉冲施加一个梯度磁场给核共振分析仪检测线圈，检测输出的信号为多粒种子的叠加信号，再经傅立叶变换将多粒种子的叠加信号分离，分别得到每粒种子的氢质子含量与多套并行称重进样系统中得到的每粒种子的重量计算每粒种子的含油率并将结果输送至多套并行种子分选系统。

更进一步，在核共振分析仪检测线圈中设有顶杆气缸，多套并行称重进样系统监测顶杆气缸的位置信息并在顶杆气缸到位后才打开进样口，将称重后的种子经换向电磁阀带动进气管吹送进入多套核磁共振并行检测系统。

作为优化，所述多套并行种子分选系统包括多套并行工作的种子分选系统，每套种子分选系统对应单独的种子进行分选，每套种子分选系统根据该粒种子的含油率检测结果将其送往不同的分装容器。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

1.    本发明所描述的用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，其用于实现对种子样品进行多通道（两个及两个以上通道）同时取样、称重、进样、检测、分选、出样的功能，可适用于玉米、大豆、花生等含油种子，实现种子多通道快速自动取样、分选功能，弥补了传统的人工取样方法中的很多缺陷，大大提高了育种的检测分选效率；

2.    本发明中在对含油种子进行含油率核磁共振检测时，采用梯度磁场对多粒种子进行同时检测，然后再进行信号分离得出每个含油种子的含油量进而计算含油率，节约了设备成本，提高了产品检测效率；

3.    本发明所描述的多通道分选系统可长时间运转，工作过程对环境没有任何影响，绿色环保，制造和维护成本低，可为用户节约大笔费用。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例一中多通道分选系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一中多套并行称重进样系统的结构示意图；

其中：1、大料斗、2、数粒仪；21、数粒仪轨道；3、光纤感应器；4、取样吹气用的换向电磁阀；5、电子天平；6、进样吹气用的换向电磁阀；7、三通道核磁共振检测线圈；8、顶杆气缸；9、装置专用安置台9；10、工控机10；11、滚轮11。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例一：

本实施例描述了一种用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，具体为三通道分选系统，可同时对三粒种子同时进行取样、称重、进样、检测、分选、出样。

本实施例中的多通道分选系统的整体结构如图1所示，包括取样系统、三套并行称重进样系统、三套核磁共振并行检测系统以及三套并行种子分选系统，所述取样系统从盛放种子的盛料斗中取出多粒样品并分别送至与该取样系统对应的并行称重进样系统进行称重并送至后端的三套核磁共振并行检测系统分别进行检测，三套并行种子分选系统根据核磁共振并行检测系统的检测结果分别对种子进行分选并引导到其对应类别的容器中。

取样系统包括多轨道数粒仪2、多个光纤感应器3以及多个电磁阀4，多轨道数粒仪2包括多条输出轨道21，光纤感应器3设置在多轨道数粒仪2的每个轨道21顶端，在每条轨道21顶端光纤感应器3感应区有多个与天平相连的通道口，通过换向电磁阀4开关打开进气管吹气把种子送进三套并行称重进样系统进行称重进样。

所述的三套并行称重进样系统包括三套并行使用的电子天平5，每个电子天平5与计算机互联通信，称重后的种子经换向电磁阀6带动进气管吹送进入三套核磁共振并行检测系统。

所述三套核磁共振并行检测系统包括核共振分析仪检测线圈7，经称重后的种子等距地落入核共振分析仪检测线圈7中，检测过程中沿垂直于磁场方向脉冲施加一个梯度磁场给核共振分析仪检测线圈7，检测输出的信号为多粒种子的叠加信号，再经傅立叶变换将多粒种子的叠加信号分离，分别得到每粒种子的氢质子含量与三套并行称重进样系统中得到的每粒种子的重量计算每粒种子的含油率并将结果输送至三套并行种子分选系统。

在核共振分析仪检测线圈7中设有顶杆气缸（图1中未示出），三套并行称重进样系统监测顶杆气缸的位置信息并在顶杆气缸到位后才打开进样口，将称重后的种子经换向电磁阀6带动进气管吹送进入三套核磁共振并行检测系统。

所述三套并行种子分选系统包括三套并行工作的种子分选系统，每套种子分选系统对应单独的种子进行分选，每套种子分选系统根据该粒种子的含油率检测结果将其送往不同的分装容器。

本实施例针对那个数多通道分选系统设计了装置专用安置台9，所述装置专用安置台9整体分为左侧柜体、中间柜体、右侧横板；左侧柜体分为三层，第一层固定盛放种子样品的大料斗1，第二层固定数粒仪2，第三层放置压缩机；中间柜体分为三层，第一层固定电子天平5，第二层固定核磁共振检测线圈7，第三层是容纳柜，用于放置核磁共振测试用工控机10和气缸；右侧横板与中间柜体固定连接，用于放置显示器、键盘和鼠标。本实施例中所述核磁共振测试用工控机10、换向电磁阀、直线动作气缸均为现有技术，所述核磁共振测试用工控机10的内部安装有测试软件，能够对单片机的控制电路发送指令驱动它们运作。

压缩机为顶杆气缸8提供气源，上升和下降均由预设在核磁共振测试用工控机10内部的测试软件和单片机协调控制。

本实施例所述分选系统在具体工作时，盛放在大料斗1中的种子由于数粒仪2的振动作用，三个通道内的种子同时行进，当到达数粒仪轨道21顶端时，种子则阻断了光纤感应器3，单片机接收到信号，若此时没有种子正在称重，则控制吹气阀将种子同时吹入三个电子天平5，完成种子的取样工作进行自动称重；

若此时检测通道（核共振分析仪检测线圈7内）种子检测分选完毕（也就是检测通道内没有种子在检测），检测通道中的顶杆气缸会上升到一定位置，单片机接收到检测通道中顶杆到位信号后，则控制吹气阀把已称好质量的种子分别吹入三个核磁共振检测通道，完成自动进样功能，进入核磁共振并行检测系统；

在核磁共振并行检测的过程中，特定设计的序列信号会在检测过程中沿垂直于磁场方向（如X方向）脉冲施加一个梯度磁场。特殊设计的射频线圈7中沿X方向间隔相应距离等距地放置一个样品管（通道），每个样品管中会从进样系统中进入一粒玉米。由于三个通道中的磁场强度大小不一样，共振频率不一样，施加序列信号时，采集的信号是三粒玉米的叠加信号，经过数据处理（傅立叶变换），可将三粒玉米的信号分离，分别得到三粒玉米中氢质子的含量。配套的软件会根据每个通道的定标曲线，根据种子的质量和氢质子的含量分别给出三粒玉米的含油率，分别判断三粒种子是高油还是低油。在每个通道中，通过起分选作用的顶杆气缸8实现对种子的分选出样，使高油种子进入高油类别的容器中；低油进入低油容器中。从而完成分选和出样工作。

本发明装置能够实现种子多通道同时取样、放样功能，弥补了传统的人工取样方法中的很多缺陷，大大提高了测试效率。该装置可准确实现多颗种子同时取样与放样功能，由测试软件控制取放样，可在1秒内同时完成三颗种子的取放样动作，配合核磁共振分析仪真正实现自动化、智能化、规模化的选种育种。

条件许可的情况下，该装置通道可以从两颗粒、三颗粒通道，升级为四颗粒、五颗粒通道，并根据测试需求调节取样与放样速度，从而有效配合核磁共振分析仪达成自动化、规模化、快速选种的目标，大大提高检测效率。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，其特征在于，该多通道检测系统包括取样系统、多套并行称重进样系统、多套核磁共振并行检测系统以及多套并行种子分选系统，所述取样系统从盛放种子的盛料斗中取出多粒样品并分别送至与该取样系统对应的并行称重进样系统进行称重并送至后端的多套核磁共振并行检测系统分别进行检测，多套并行种子分选系统根据核磁共振并行检测系统的检测结果分别对种子进行分选并引导到其对应类别的容器中。

2.根据权利要求1所述的用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，其特征在于，取样系统包括多轨道数粒仪、多个光纤感应器以及多个电磁阀，多轨道数粒仪包括多条输出轨道，光纤感应器设置在多轨道数粒仪的每个轨道顶端，在每条轨道顶端光纤感应器感应区有多个与天平相连的通道口，通过换向电磁阀开关打开进气管吹气把种子送进多套并行称重进样系统进行称重进样。

3.根据权利要求2所述的用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，其特征在于，所述的多套并行称重进样系统包括多套并行使用的电子天平，每个电子天平与计算机互联通信，称重后的种子经换向电磁阀带动进气管吹送进入多套核磁共振并行检测系统。

4.根据权利要求3所述的用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，其特征在于，所述多套核磁共振并行检测系统包括核共振分析仪检测线圈，经称重后的种子等距地落入核共振分析仪检测线圈中，检测过程中沿垂直于磁场方向脉冲施加一个梯度磁场给核共振分析仪检测线圈，检测输出的信号为多粒种子的叠加信号，再经傅立叶变换将多粒种子的叠加信号分离，分别得到每粒种子的氢质子含量与多套并行称重进样系统中得到的每粒种子的重量计算每粒种子的含油率并将结果输送至多套并行种子分选系统。

5.根据权利要求3或4所述的用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，其特征在于，在核共振分析仪检测线圈中设有顶杆气缸，多套并行称重进样系统监测顶杆气缸的位置信息并在顶杆气缸到位后才打开进样口，将称重后的种子经换向电磁阀带动进气管吹送进入多套核磁共振并行检测系统。

6.根据权利要求4所述的用于含油种子快速分选的核磁共振多通道检测系统，其特征在于，所述多套并行种子分选系统包括多套并行工作的种子分选系统，每套种子分选系统对应单独的种子进行分选，每套种子分选系统根据该粒种子的含油率检测结果将其送往不同的分装容器。

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