CN113959751B

CN113959751B - 用于采集植物样本的仪器

Info

Publication number: CN113959751B
Application number: CN202111105465.XA
Authority: CN
Inventors: 吴永锦; 王晓武; 陈艳芳
Original assignee: Heyuan Weihang Technology Development Co ltd; Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Heyuan Weihang Technology Development Co ltd; Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2041-09-22
Also published as: CN113959751A

Abstract

本发明公开一种用于采集植物样本的仪器，其包括采样头组件、收集板、样本存储盘和驱动组件，其中采样头组件设置为能够从植物裁取所需尺寸的样本；收集板设置为能够放置植物的一部分，且收集板设置有能够允许采样头末端的至少一部分进入的通孔；样本存储盘设置有多个存储盘孔，存储样本数量可以设置与标准孔板相适应，且存储盘孔的形状与通孔的形状相对应；驱动组件包括用于驱动采样头移动的第一电机和用于驱动样本存储盘转动的第二电机；收集板设置于采样头和样本存储盘之间，且设置为当采样头从收集板向样本存储盘的方向移动时，从放置于收集板的植物样本截取所需尺寸的样本。本发明的仪器能够快速、高效地采集大量植物样本，特别适用于高通量植物DNA提取。

Description

用于采集植物样本的仪器

技术领域

本发明涉及生物检测领域，具体地涉及用于采集植物样本，特别是叶片样本的仪器。

背景技术

随着生物检测技术的日益发展，迫切需要极大提高动植物DNA提取纯化效率，即高通量DNA提取纯化技术。DNA的磁珠提取纯化法及相应的提取设备-高通量DNA提取纯化仪是目前最基本的方法和设备。就植物DNA提取而言，需要将植物叶片及采样物放入标准孔板，目前该操作依然采样人工的方式进行，工作繁琐重复，劳动强度大，并容易造成采样本种错误，极大地影响生产和科研的效率和工作质量。

近来公开了能够提高工作效率的专用打孔器。例如，CN107214765A公开了一种用于植物叶片的打孔器，其由打孔筒、底座和弹簧推拱组成，打孔筒上部为手柄，中下部向外突出连接弹簧片，下端为切刀。底座中央设计有切槽，切槽中央设置有拱孔，底座长边向外连接座柄，座柄末端设计有插孔柄，用于插入弹簧片并调节切刀与切槽的切合度，插筒上侧设计有螺孔，用于安装螺钉以固定弹簧片。弹簧推拱由拱柱和弹簧弓组成，弹簧弓呈弓形插入到拱柱下端的拱柱孔。切刀与切槽切合后将叶盘从叶片分割，之后拱柱将叶盘推至孔筒的内部。虽然该打孔器可以极大提高试验人员的工作效率，但仍不能满足高通量规模的要求。

背景技术中的信息仅仅在于说明本发明的总体背景，不应视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为解决现有技术中的至少部分技术问题，本发明提供用于采集植物样本的仪器，其能够快速、高效地采集大量植物样本，特别适用于劳动强度大、工作繁琐重复的高通量植物DNA提取领域。另外，本发明的仪器为便携式小型化仪器，可适用于野外现场采集。具体地，本发明主要包括以下内容。

一种用于采集植物样本的仪器，其包括采样头组件、收集板、样本存储盘和驱动组件，其中：

所述采样头组件设置为能够从植物裁取所需尺寸的样本；

所述收集板设置为能够放置植物的一部分，且所述收集板设置有能够允许采样头末端的至少一部分进入的通孔；

所述样本存储盘设置有多个存储盘孔，且所述存储盘孔的形状与所述通孔的形状相对应；

所述驱动组件包括用于驱动所述采样头移动的第一电机和用于驱动所述样本存储盘转动的第二电机；

所述收集板设置于采样头和所述样本存储盘之间，且设置为当采样头从所述收集板向所述样本存储盘的方向移动时，从放置于所述收集板的植物样本截取所需尺寸的样本。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，进一步包括控制电路，其设置为与所述驱动组件电连接，并能够控制由所述第一电机驱动采样头移动至通孔，裁取所需尺寸的样本，然后由所述第二电机驱动所述样本存储盘转动固定孔位。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，进一步包括手柄，且所述手柄设置有控制按钮。优选地，手柄与控制电路电连接。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，进一步包括电池安装部。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，所述多个存储盘孔以环状排列于所述样本存储盘的外周。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，进一步包括支架，其设置为能够支撑所述采样头组件、所述收集板、所述样本存储盘和所述驱动组件。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，所述样本存储盘可拆卸地安装于所述支架。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，所述样本存储盘具有与其他仪器相匹配的结构。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，所述收集板与所述支架一体成形。

根据本发明所述的用于采集植物样本的仪器，优选地，所述植物样本为叶片。

附图说明

图1 示例性用于采集植物样本的仪器的立体图；

图2示例性用于采集植物样本的仪器的左视图；

图3 示例性用于采集植物样本的仪器的仰视图；

图4 示例性示出用于采集植物样本的仪器的内部结构图；

图5示例性示出第二电机与样本存储盘连接结构的图；

图6示例性示出不同部件与支架连接结构的图。

附图标记说明：

采样头组件100、收集板200、样本存储盘300、驱动组件400、控制电路500、手柄600、电池安装部700、支架800、采样头110、第一连接部120、第二连接部130、通孔210、存储盘孔310、固定轴320、第一电机410、第二电机420、手动控制开关或按钮610、下方水平部810、中间垂直部820、上方水平部830。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。除非另有说明，否则“%”为基于重量的百分数。

说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元件，而并不一定用于描述顺序或时序。应当理解，如此使用的术语在特定条件下可互换，并且本文所描述的本发明的实施例能够以不同于本文所描述或例示的其他顺序进行操作。

另外，在说明书和权利要求书中的术语顶部、底部、上、下等用于描述的目的，而不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当条件下可替换，并且本文所描述的本发明的实施例能够以不同于本文所描述或例示的其他取向进行操作。

实施例

图1为示例性用于采集植物样本的仪器的立体图，图2为该仪器的左视图。图3为该仪器的仰视图。图4为示例性示出用于采集植物样本的仪器的内部结构图。图5示例性示出第二电机与样本存储盘连接结构的图。图6示例性示出不同部件与支架连接结构的图。

本实施例的用于采集植物样本的仪器为能够采集植物叶片样本的仪器(以下简称“采样仪”或“叶片采样仪”)。需要说明的是，本实施例仅以植物叶片为例进行示例性说明，实际上除了植物叶片外，本实施例的仪器还可以裁取其他类型的植物样本，例如植物根茎等。

本实施例的采样仪包括采样头组件100、收集板200、样本存储盘300、驱动组件400、控制电路500、手柄600、电池安装部700和用于支撑这些部件的支架800。

采样头组件100包括采样头110和用于将采样头110相对于支架800以可移动方式连接的第一连接部120以及用于将采样头与第一电机410连接的第二连接部130。第一电机410优选为减速电机，其具有连杆结构(未显出)，通过该连杆结构使减速电机的转动力转换为采样头110的直线运动，优选为垂直上下运动。

采样头110的结构不特别限定，优选地，采样头110的末端，即用于裁取植物样本的部位具有利于所述的植物样本从植物体脱离的结构，优选为切口结构。采样头组件100内采样头110的数量不特别限定，可以是一个，也可以是多个。采样头110可以与采样头组件100固定连接，也可以可拆卸的方式连接。在某些示例性实施方案中，采样头组件100包括由多个采样头110组成的采样头套件，且该套件内各采样头110分别能够可拆卸地安装至采样头组件110。该套件内每个采样头110具有特定的不同型号。型号可以按采样头可裁取的样本尺寸编号，或按裁取的样本形状编号。在另外的示例性实施方案中，一个采样头组件100安装或固定一个采样头110。在其他示例性实施方案中，一个采样头组件100可安装或同时固定有多个采样头110。此时多个采样头110可以线性排列或以其他方式排列于采样头组件100上。

本发明中，第一连接部120为可上下滑动的连接部，其包括滑轨结构。本领域技术人员可以理解，为了便于连接，在支架800上可进一步设置其他结构。例如，固定于支架800上用于将采样头110与其可移动连接的连接部。另外，本领域技术人员还可以理解，第一连接部120并非必要部件，在某些情况下，可以完全没有第一连接部120，而不影响采样头110的上下移动。

本发明中，收集板200设置为能够放置植物的至少一部分，优选包含所需样本组织的植物部分。例如，叶片、根茎等，优选为片状样本，特别是叶片。收集板200可以是平板状，也可以设置为具有适用所需的植物部分固定的弧形结构。收集板200设置有能够允许采样头末端的至少一部分进入的通孔210。收集板200上通孔210的数量不特别限定，可根据需要而自由设置。优选地，收集板200上通孔210的数量与采样头组件100上可安装或同时固定的采样头110的数量相一致。通孔210的形状不特别限定，可以是圆形、正方形、星形、三角形或其他任何形状。通孔210的边缘优选具有利于植物样本从植物脱离的结构，例如具有沿边缘内侧下凹的结构。

本发明中，样本存储盘300设置有多个存储盘孔310，且存储盘孔310的形状与通孔210的形状相对应。例如，当通孔210的形状为圆形时，存储盘孔310的形状同样为圆形。当通孔210的形状为方形时，存储盘孔310的形状同样为方形。样本存储盘300为盘状结构，其能够在第二电机420驱动下绕固定轴320以规定方式转运，从而使多个存储盘孔310中的每一个能够分别依次与通孔210相对应，进而通过采样头110的向下移动，将所需的植物样本裁取至各存储盘孔310内。优选地，第二电机420为步进电机，从而使样本存储盘300以固定的距离移动，以使各存储盘孔310先后依次与通孔210相对应。本实施例中，样本存储盘300设置于仪器底部，且通过壳体结构将样本存储盘300与其他结构相对分离。样本存储盘300上存储盘孔310的数量不限定，优选为10个以上，更优选20个以上，还优选30个以上，甚至40个以上。存储盘孔310的数量还优选根据与其配套的其他仪器如高通量DNA提取仪中的通量而设置。优选地，样本存储盘300具有与其他仪器，如高通量DNA提取仪相匹配的结构，从而使本发明采集的样本在采集后可进行用于后续流程。例如，样本存储盘300可设计为与叶片植入孔板仪具有通用结构，从而使得从本发明的仪器取下的样本存储盘300直接安装在叶片植入孔板仪，自动将植物样品装入到多孔板里相应的孔位中。例如，在示例性实施方案中，样本存储盘300含有48个存储盘孔，两个样本存储盘300即可对应一块96孔板。

本发明中，驱动组件400包括两组电机，第一电机410用于驱动采样头组件100或采样头110的直线移动。第二电机420用于驱动样本存储盘300的旋转运动。为了使第一电机410和第一电机420能够以规定方式协同运行，优选通过控制电路500来进行控制。控制电路500通过控制例如第一电机410和第二电机420的先后开启或规律性开启而实现以规定方式运行。第一电机410和第二电机420均固定于支架800。支架800具有适用多个电机固定所需的结构，对于支架800的形状不特别限定，优选具有以合理方式固定不同部件的形状，还优选具有适于小型化、紧密布置的结构。本实施例中，支架800具有“匚”字型结构，其包括下方水平部810、中间垂直部820和上方水平部830。其中上方水平部830固定手柄600。下方水平部810的一侧固定样本存储盘300和第二电机420，另一则与收集板200一体成型。中间垂直部820的一侧固定第一电机410，另一侧固定采样头组件100。

为了驱动仪器工作，用于采集植物样本的仪器还包括能够提供动力的部件。优选地，其为电池安装部，其能够安装小型电池，例如，12V直流充电电池。此时每次充电工作时长为4至5小时。可选地，能够提供动力的部件为电源接头，其能够直接与外部电源如220V电源连接。此时优选进一步设置变压装置。

本实施例中，用于采集植物样本的仪器还包括手柄600，从而提高仪器的可操作性。手柄600上可设置控制开关或按钮610。通过手动控制开关或按钮610启动一次样本的采集。

本实施例所示用于采集植物样本的仪器的工作过程如下：

首先采样头110将放置于收集板200上的植株叶片的一部分裁落成直径4mm左右的叶片样本。采样头110继续下移，将采集的叶片样本压入样本存储盘300的孔内，样本存储盘300旋转一个空位，直到样本存储盘300的全部孔位存满叶片样本。采集完整个样本存储盘300后换盘，继续采样另外的植物样品。

尽管本发明已经参考示例性实施方案进行了描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的示例性实施方案做多种调整或变化。权利要求的范围应基于最宽的解释以涵盖所有修改和等同结构与功能。

Claims

1.一种用于与高通量植物DNA提取仪配套的采集植物样本的仪器，其特征在于，包括采样头组件、收集板、样本存储盘、驱动组件、支架和控制电路，其中：

所述采样头组件设置为能够从植物裁取所需尺寸的样本，其包括采样头和用于将所述采样头相对于所述支架以可移动方式连接的第一连接部以及用于将所述采样头与第一电机连接的第二连接部，所述第一连接部包括滑轨结构，所述采样头的末端具有利于植物样本从植物体脱离的结构；

所述收集板设置为能够放置植物的一部分，且所述收集板设置有能够允许采样头末端的至少一部分进入的通孔，所述通孔的边缘具有利于植物样本从植物脱离的结构；

所述样本存储盘可拆卸地安装于所述支架，且具有与高通量DNA提取仪相匹配的结构，并且所述样本存储盘设置有与所述高通量DNA提取仪中的通量相匹配的多个存储盘孔，且所述存储盘孔的形状与所述通孔的形状相对应；

所述收集板设置于采样头和所述样本存储盘之间，且设置为当采样头从所述收集板向所述样本存储盘的方向移动时，从放置于所述收集板的植物样本截取所需尺寸的样本；

所述控制电路设置为与所述驱动组件电连接，并能够控制由所述第一电机驱动采样头移动至通孔，裁取所需尺寸的样本，然后由所述第二电机驱动所述样本存储盘转动固定孔位；

所述支架设置为能够支撑所述采样头组件、所述收集板、所述样本存储盘和所述驱动组件。

2.根据权利要求1所述的用于与高通量植物DNA提取仪配套的采集植物样本的仪器，其特征在于，进一步包括手柄，且所述手柄设置有控制按钮。

3.根据权利要求1所述的用于与高通量植物DNA提取仪配套的采集植物样本的仪器，其特征在于，进一步包括电池安装部。

4.根据权利要求1所述的用于与高通量植物DNA提取仪配套的采集植物样本的仪器，其特征在于，所述多个存储盘孔以环状排列于所述样本存储盘的外周。

5.根据权利要求1所述的用于与高通量植物DNA提取仪配套的采集植物样本的仪器，其特征在于，所述收集板与所述支架一体成形。

6.根据权利要求1所述的用于与高通量植物DNA提取仪配套的采集植物样本的仪器，其特征在于，所述植物样本为叶片。