CN107063737B - 一种高通量植物样品采集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高通量植物样品采集器，它涉及实验设备技术领域；使用时将需采集的植物以一定行列数的矩阵种植，植物长到一定高度时，将其置于样品切割台的切割装置下方，用切割装置切断，断片的大小通过调节植株与切割装置的相对位置进行调整；样品切割台切割后平移到下一排样品进行切割；切割时每个被切样品上方置有一个带上升气流的样品传输管，样品被切离植株后即由上升气流通过样品传输管运输到收样器中；样品传输管成矩阵状垂直排列，其矩阵行列数与样品台上植物的矩阵行列数相对应，其切自每一个植物的样品经一条管运输后抵达收样器的收样管；本发明可以同时切割、采集多个植物样品；其具有工作稳定、操作简单、维护方便、价格低廉、采样误差小等特点。

Description

一种高通量植物样品采集器

技术领域：

本发明涉及一种高通量植物样品采集器，属于实验设备技术领域。

背景技术：

植物育种和种子公司需要采集大量样本进行独立检测，确定各植物的遗传构成和理化特性。为此，已经开发了几个系统。例如美国某某公司获得了一项切割特定种子组织或结构用于种子分析的装置的专利(US8519297B2，B23K)，可高通量地从植物种子上取获样品。另外某公司获得了一项自动种子采样器及采集、分析和繁殖种子的方法的专利(US8561346B2，A01C)，可高通量地从植物种子上取获取分析样品。正如这两个专利名称所述，这两个专利的采样对象是植物种子，并不能从生长植株上采样。美国威斯康星大学的Clark等报道了一种高通量以96孔板格式产生组织样品用于基因分型的方法(PlantMethods，2007，3：8)。用这种方法可高通量采集植物根系样品用于基因分析，但不能采集植物地上部分如叶片样品。

美国密歇根州的某公司申请了一种自动植物组织采样系统和方法(美国专利申请号20150316451)，法国某公司生产一种植物自动采集系统，这些系统和方法可通过影象分析自动采集(G01 N1/04)、传送多个植物样品用于理化分析。但这些系统结构复杂、价格昂贵。此外目前对于植物样品，特别是叶片样品的采集，是一个一个地从植物上剪切、传送、收集的。这种方法人工成本高，效率低下。

发明内容：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种高通量植物样品采集器。

本发明的一种高通量植物样品采集器，它包含样品台、样品切割台、样品传输管、收样器、吸样机、机电控制器、支架；所述样品台安装在框架的下端，所述框架的上端安装有支架，所述机电控制器安装在框架上，所述样品传输管、收样器分别安装在支架的下端与上端，所述吸样机通过样品传输管与收样器连接；所述样品切割台位于样品台上需切割植物的上端，所述样品切割台由多个同步运作的切割装置构成，同时和分步完成大量样品的切割；所述样品切割台对置于样品台上的多个植物样品进行切割，切割得到的植物样品位于样品传输管的端口，被样品传输管中的气流通过样品传输管传送到收样器；在使用时，将需采集的植物以一定行列数的矩阵种植，植物长到一定高度时，将其置于样品切割台的切割装置下方，用切割装置切断，断片的大小通过调节植株与切割装置的相对位置进行调整；样品切割台切割后平移到下一排样品进行切割；切割时每个被切样品上方置有一个带上升气流的样品传输管，样品被切离植株后即由上升气流通过样品传输管运输到收样器中；样品传输管成矩阵状垂直排列，其矩阵行列数与样品台上植物的矩阵行列数相对应，其切自每一个植物的样品经一条样品传输管运输后抵达收样器的收样管；收样管一端安装有滤网，样品抵达该滤网被档住，留在收样管内。

作为优选，所述样品传输管由多条独立的样品传输管道构成，每条样品传输管道分别传输一个样品；样品传输管道的进样口置于被采样品的上方，供切割装置切割，样品传输管道的出样口与收样器连接，且连接为可拆卸连接，在气流作用下将样品从进样口运输到收样器。

作为优选，所述收样器有多个收样管，同时采集存储多个样品；收样管的进样口与样品传输管连接，并输入样品。

作为优选，所述采集的植物高度在2厘米到200厘米之间；切割的样品大小通过调节样品切割台的高度和位置来调节，宽度在2毫米到50毫米之间，长度在2毫米到200毫米之间；切割次数通过样品切割台的切割次数来调节，同一植株采集一个或多个样品。

作为优选，所述样品切割台上的切割装置为剪切装置，所述剪切装置为剪刀，所述切割装置为激光切割器、超声波切割器、高压气流切割器、高压水流切割器、打孔装置中的一种；使用时，样品切割台在轨道上移动至样品位置并进行一次或者多次切割。

作为优选，所述机电控制器为自动和/或手动地控制；协调样品台、样品切割台、吸样机的运作，将植物送达切割位置进行切割、运输和收集。

作为优选，所述收样器在采样期间临时储存样品，存放的样品数在一个至九十六个之间，样品以矩阵格式存放，与标准九十六孔酶标板直接匹配，或者经适当转换后实现匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：可以同时切割、采集多个植物样品；其具有工作稳定、操作简单、维护方便、价格低廉、采样效率高、采样误差小等特点。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程图。

图中：1-样品台；2-样品切割台；3-样品传输管；4-收样器；5-吸样机；6-机电控制器；7-支架。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含样品台1、样品切割台2、样品传输管3、收样器4、吸样机5、机电控制器6、支架7；所述样品台1安装在框架的下端，所述框架的上端安装有支架7，所述机电控制器6安装在框架上，所述样品传输管3、收样器4分别安装在支架7的下端与上端，所述吸样机5通过管道与收样器4连接；所述样品切割台2位于样品台1上需切割植物的上端，所述样品切割台由多个同步运作的切割装置构成，可同时和分步完成大量样品的切割；样品切割台2对置于样品台上的多个植物样品进行切割，切割得到的植物样品位于样品传输管3的端口，可被样品传输管3中的气流通过样品传输管传送到收样器4；在使用时，将需采集的植物以一定行列数的矩阵种植，植物长到一定高度时，将其置于样品切割台的切割装置下方，用切割装置切断，断片的大小通过调节植株与切割装置的相对位置进行调整；样品切割台切割后平移到下一排样品进行切割；切割时每个被切样品上方置有一个带上升气流的样品传输管，样品被切离植株后即由上升气流通过样品传输管运输到收样器中；样品传输管成矩阵状垂直排列，其矩阵行列数与样品台上植物的矩阵行列数相对应，确保切自每一个植物的样品经一条管运输后抵达收样器的收样管；收样管一端安装有滤网，样品抵达该滤网被档住，留在收样管内。

进一步的，所述样品传输管3由多条独立的传输管道构成，每条管道分别传输一个样品；传输管道的进样口置于被采样品的上方，供切割装置切割，传输管道的出样口与收样器连接，且连接为可拆卸连接，在气流作用下将样品从进样口运输到收样器。

进一步的，所述收样器4有多个收样管，同时采集存储多个样品；收样管的进样口与样品传输管连接，并输入样品。

进一步的，所述采集的植物包括单子叶植物，如水稻、玉米、小麦、高梁、大麦、牧草；双子叶植物，如蕃茄、黄瓜，油菜、甘蓝、白菜、茄子、瓜类。植物可以是草本或木本植物。采集的植物高度在2厘米到200厘米之间。采集前，植物以矩阵状种植或排列。切割的样品大小(长度)可以通过调节样品切割台的高度和位置来调节，宽度在2毫米到50毫米之间，长度在2毫米到200毫米之间。切割次数可通过样品切割台的切割次数来调节，同一植株可采集一个或多个样品。

进一步的，所述样品切割台上的切割装置为剪切装置，所述剪切装置为剪刀；所述切割装置为激光切割器、超声波切割器、高压气流切割器、高压水流切割器、打孔装置中的一种；使用时，样品切割台在轨道上移动至样品位置并进行一次或者多次切割。

进一步的，所述机电控制器6为自动和/或手动地控制；协调样品台、样品切割台、吸样机的运作，将植物送达切割位置进行切割、运输和收集。

进一步的，所述收样器4在采样期间临时储存样品，存放的样品数在一个至九十六个之间，样品以矩阵格式存放，与标准九十六孔酶标板直接匹配，或者经适当转换后实现匹配。

本具体实施方式可同时对大量植物样品进行切割、传送、收集，用于各种理化分析的装置，包括样品放置台、样品切割台、样品传输系统、收样器和吸样机。样品放置台可同时放置多株需采收组织的植株，切割装置位于样品放置台上方、可同时切割多个植物的样品，样品传输系统的输入端位于切割装置上方、以气流为介质独立、同时运输多个切离的植物样品，样品器收集与样品传输系统连接、收集存储的植物样品，并与吸样机通过管道联接。本高通量植物样品采集器的样品放置台可根据需要升降调节高度，吸样机可产生高速定向气流传输切离的植物组织样品。本该置另有电气控制系统和支架，控制整合装置各系统的运作，实现高通量采集植物样品的目的。

实施例：

本实施例以采集种植在96孔标准穴盘中的水稻为例，描述本发明的实施。使用时，将按一定矩阵方式种植的水稻，如生长在矩阵行列数8X12(96孔)孔育苗穴盘中的稻苗置于样品台穴盘安置槽中，调节样品台垂直位置使其高于切割装置的切割平面。同时，如有必要，调节样品台的水平位置，使台上稻苗的位置与上方样品传输管的样品入口对准。由于样品传输管的排列矩阵与标准96孔穴盘的排列矩阵是相同的，因此这个对准过程十分简便。

稻苗放置好后，根据稻苗的高度和拟切割样品(叶片)的长度调节样品台的垂直位置。启动吸样机电源，在置于稻苗上方的样品样品传输管管中产生上吸气流。启动样品剪切装置电源，产生剪切动作，切断稻苗(如叶片)。本实施例的切割装置并联组合有八把剪头，其间隔距离与96孔穴盘上生长的待采植株间距离匹配，因此一次可同时剪切八个稻苗。切下的叶片样品在上升气流的作用下，通过样品传输管道传送到收样器。完成一排样品的剪切后，样品切割台平移电机启动，驱动样品切割台平移到下一排样品，进行类似的切割动作，如此循环，直到完成全部12排的切割，产生96个样品。

完成96个样品切割后，在吸样机产生的吸样气流的作用下，样品全部截留在收样器的顶部的滤网上。这时，将标准96孔分析板与收样器收样管上下对接，关闭吸样机电源，切割的水稻叶样将自动落入96孔分析板中。到此，即可完成96株稻苗的采样。

由于稻苗的生长点位于叶片下方，稻苗采样后，可继续正常生长、发育至成熟。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种高通量植物样品采集器，其特征在于：它包含样品台、样品切割台、样品传输管、收样器、吸样机、机电控制器、支架；所述样品台安装在框架的下端，所述框架的上端安装有支架，所述机电控制器安装在框架上，所述样品传输管、收样器分别安装在支架的下端与上端，所述吸样机通过管道与收样器连接；所述样品切割台位于样品台上需切割植物的上端，所述样品切割台由多个同步运作的切割装置构成，用于同时对置于样品台上的多个植物样品进行切割，切割得到的植物样品位于样品传输管的端口，被样品传输管中的气流通过样品传输管传送到收样器；在使用时，将需采集的植物以一定行列数的矩阵种植，植物长到一定高度时，将其置于样品切割台的切割装置下方，用切割装置切断，断片的大小通过调节植株与切割装置的相对位置进行调整；样品切割台切割后平移到下一排样品进行切割；切割时每个被切样品上方置有一个带上升气流的样品传输管，样品被切离植株后即由上升气流通过样品传输管运输到收样器中；样品传输管成矩阵状垂直排列，其矩阵行列数与样品台上植物的矩阵行列数相对应，其切自每一个植物的样品经一条样品传输管运输后抵达收样器的收样管；收样管一端安装有滤网，样品抵达该滤网被挡住，留在收样管内。

2.根据权利要求1所述的一种高通量植物样品采集器，其特征在于：所述样品传输管由多条独立的样品传输管道构成，每条样品传输管道分别传输一个样品；样品传输管道的进样口置于被采样品的上方，供切割装置切割，样品传输管道的出样口与收样器连接，且连接为可拆卸连接，在气流作用下将样品从进样口运输到收样器。

3.根据权利要求1所述的一种高通量植物样品采集器，其特征在于：所述收样器有多个收样管，同时采集存储多个样品；收样管的进样口与样品传输管连接，并输入样品。

4.根据权利要求1所述的一种高通量植物样品采集器，其特征在于：所述采集的植物高度在2厘米到200厘米之间；切割的样品大小通过调节样品切割台的高度和位置来调节，宽度在2毫米到50毫米之间，长度在2毫米到200毫米之间；切割次数通过样品切割台的切割次数来调节，同一植株采集一个或多个样品。

5.根据权利要求1所述的一种高通量植物样品采集器，其特征在于：所述样品切割台上的切割装置为剪切装置、激光切割器、超声波切割器、高压气流切割器、高压水流切割器、打孔装置中的一种；使用时，样品切割台在轨道上移动至样品位置并进行一次或者多次切割。

6.根据权利要求1所述的一种高通量植物样品采集器，其特征在于：所述机电控制器为自动和/或手动地控制；协调样品台、样品切割台、吸样机的运作，将植物送达切割位置进行切割、运输和收集。

7.根据权利要求1所述的一种高通量植物样品采集器，其特征在于：所述收样器在采样期间临时储存样品，存放的样品数在一个至九十六个之间，样品以矩阵格式存放，与标准九十六孔酶标板直接匹配，或者经适当转换后实现匹配。

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