CN117388033B - 一种用于处理植物样本的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理植物样本的装置，包括取样组件、收纳组件和隔离组件，其中：取样组件包括冲头座、固定于冲头座的冲头、位于冲头下方的冲模以及设置于冲模上的冲模孔；收纳组件包括固定座、驱动单元、收纳盒，驱动单元设置为能够使固定座在X方向和Y方向进行运动；隔离组件包括能够存放隔离片材的装置，能够存放隔离片材的装置使隔离片材的至少一部分位于冲头和冲模之间。本发明通过设置隔离组件，从而隔离开冲头和叶片，避免冲头和叶片的直接接触，避免叶片粘刀，保证采样的准确性和可靠性，同时提高了工作效率。

Description

一种用于处理植物样本的装置

技术领域

本发明涉及生物检测领域，具体地涉及一种适用于植物细胞的采样装置。

背景技术

随着生物检测技术的日益发展，目前仍需要进一步提高动植物DNA提取纯化效率，即更高通量的DNA提取纯化。例如，在植物DNA提取领域，更多的采用人工将植物叶片及采样物放入标准孔板，使得工作繁琐重复，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。

传统采样仪在裁切叶片时还存在以下缺陷：由于叶片具有汁液，刀头在裁切完叶片后，经常会出现叶片粘接在刀头上的情况，若粘刀叶片与新的叶片混合，会增加叶片被污染的风险，影响试验结果。因此需要一种操作方便、快捷和稳定，既提高工作效率又避免叶片粘刀、叶片被污染的叶片采样装置。

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

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于处理植物样本的装置。具体地，本发明包括以下内容。

本发明提供一种用于处理植物样本的装置，包括取样组件、收纳组件和隔离组件，其中：

所述取样组件包括冲头座、固定于所述冲头座的冲头、位于所述冲头下方的冲模以及设置于冲模上的冲模孔；

所述收纳组件包括固定座、驱动单元、收纳盒，所述驱动单元设置为能够使所述固定座在X方向和Y方向进行运动；和

所述隔离组件包括能够存放隔离片材的装置，所述能够存放隔离片材的装置使隔离片材的至少一部分位于所述冲头和所述冲模之间。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述存放隔离片材的装置为导向座，所述导向座包括导向横板和设置在导向横板上的压头孔，所述导向座安装于所述冲头和所述冲模之间，所述压头孔可以使所述冲头从中穿过。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述隔离组件进一步包括片材供给部、片材回收部，所述片材供给部包括卷带架，所述卷带架用于安装隔离片材。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述片材回收部包括收取轮和压紧机构，且设置为能够使隔离片材通过收取轮和压紧机构之间的间隙移动。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述导向横板两侧设置第一侧板和第二侧板，且所述第一侧板和所述第二侧板分别设置能够使隔离片材通过的导向孔。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述冲头与下方冲模的冲模孔位置对应，且所述冲头沿Z轴方向运动。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述隔离片材为易于裁切的薄片材料。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述收纳组件设置有悬浮结构，所述悬浮结构可采用弹性材料，优选海绵，设置在所述固定座上，所述悬浮结构可使所述收纳盒柔性接触或接近所述冲模底面，增加了采样落入所述收纳盒的稳定性。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，所述采样冲头末端设置防贴附机构，利于采样叶片从冲头上脱落。

在某些实施方案中，根据本发明所述的处理植物样本的装置，其中，具有电源连接接口和外置电池接口，可以选用电池供电，方便户外使用。

本发明的有益效果为，通过设置隔离组件，从而隔离开冲头和叶片，避免冲头和叶片的直接接触，避免叶片粘刀，而且避免粘刀叶片与采样叶片混合使叶片被污染的风险，保证采样的准确性和可靠性，同时提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种示例性实施方案的整体内部结构示意图。

图2为本发明一种示例性实施方案的外形图。

图3为本发明一种示例性实施方案的取样组件分解结构示意图。

图4为本发明一种示例性实施方案的收纳组件安装结构示意图。

图5为本发明一种示例性实施方案的悬浮结构示意图。

图6为本发明一种示例性实施方案的隔离组件安装结构示意图。

附图标记说明：

100.取样组件；110.冲头座；120.冲头；130.冲模；131.冲模孔；140.电机；150.曲柄；160.连杆机构；170.电磁铁；180.连接杆；190.刷毛；

200.收纳组件；210.固定座；220.驱动单元；221.第一步进电机；222.第一移动滑轨；223.第二步进电机；224.第二移动滑轨；230.收纳盒；231.容置仓；232.悬浮结构；

300.隔离组件；310.导向座；311.导向横板；312.压头孔；313.第一侧板；314.第二侧板；320.片材供给部；321.卷带架；322.供给轮；323.支架；330.片材回收部；331.收取轮；332.压紧机构；333.驱动电机；

401.电源连接接口；402.外置电池接口。

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，下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件一体或之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并非特别指称次序或顺位的意思，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

实施例

下面结合附图，对本发明的多种实施方式作进一步详细描述。

本发明公开的处理植物样本的装置包括取样组件、收纳组件和隔离组件，下面进行详细说明。

如图1、图3所示，本发明的取样组件100包括冲头座110、固定于冲头座110内的冲头120以及位于冲头下方的冲模130，冲模上设置冲模孔131，冲模孔131为通孔，冲模孔131尺寸形状与采样冲头120相适应。

采样冲头120与冲模孔131位置对应，且采样冲头120的端头部分可容纳于冲模孔131内，冲头120可从压头孔312、冲模孔131中穿过。

冲头座110包覆在采样冲头120的外部，采样冲头120与冲头座110固定连接，也可以可拆卸的方式连接，采样冲头120随冲头座110同步运动。

冲头座110与连杆机构160连接，驱动电机140的电机轴固定有曲柄150，电机140优选为减速电机，通过曲柄连杆结构使驱动电机140的旋转运动转换为采样冲头120的直线运动，优选为垂直上下运动，即，采样冲头120沿Z轴方向的上下运动。

采样冲头120可以具有不同的直径和截面形状，可根据要裁取的样本尺寸和样本形状进行选择。例如采样冲头120的形状包括但不限于任何形状的凸起结构，如一字型、十字型、米字型、圆形、多边形的凸起结构。

采样冲头120可以与采样冲头120上部的连杆机构160固定连接，也可以可拆卸的方式连接。

进一步的，采样冲头120可以设置限位机构，限位机构主要作用用于将采样冲头120限制在Z轴方向进行上下运动，避免采样冲头120在Z轴方向上偏移，限位机构可以采用多种形式，例如顶丝、销轴。

在另外的示例性实施方案中，采样冲头120的数量不特别限定，可以是一个，也可以是多个，多个采样冲头120可以线性排列或以其他方式排列于连杆机构160上。

在某些实施方案中，采样冲头120末端设置防贴附机构，即用于裁取植物样本的冲头末端部位具有利于植物样本从植物体脱离的结构。防贴附结构不特别限定，优选地，设置在采样冲头的末端，例如在距离采样冲头120的裁切面垂直方向较近外侧面上设置凸起结构，可以是一圈凸起结构，也可以是均布多个凸起结构，优选在距离冲头裁切面1cm的位置设置，冲头120冲压叶片时，叶片碰到凸起结构就会自动掉落下来，该凸起结构可以有多种选择，例如圆弧状、片状，可以是和冲头120是一体成型，也可以是活动连接。裁取叶片时，叶片在沿冲头120上移的过程中遇到防贴附机构受阻，在防贴附机构的阻力作用下，叶片会自动脱离冲头，掉落下来。此防贴附结构不特别限定，只要是能利于叶片从冲头上脱落的结构均可。

本发明的一些实施例中，采样冲头120内部中空且穿设有连接杆180。 连接杆180一端固定有驱动装置，驱动装置用于驱动连接杆180沿采样冲头120的延伸方向活动。连接杆180另一端设置有刷毛190。连接杆180活动带动刷毛190由采样冲头120的端头部分伸出或缩回，附着在采样冲头120的端头部分的样本能够在刷毛190的推动作用下落入收纳组件200 内。需要说明的是，样本在采样冲头冲压完后，再次使用刷毛190推动，确保样本进入到收纳组件200，目的在于减少样本在采样冲头120端部可能存在的残留。

在某些实施例中，刷毛190的驱动装置可以是电磁铁170。当给电磁铁170通电时，电磁铁170推动刷毛190在采样冲头120内部沿Z轴进行上下运动，将附着在采样冲头120的样本推送到收纳组件200内。当给电磁铁170断电时，刷毛190在电磁铁170的带动下在采样冲头120内返回原位。

作为进一步改进，连接杆180设置为在采样冲头120内往下移动时可旋转。

如图1、图4所示，本发明的收纳组件200包括固定座210、驱动单元220、收纳盒230，收纳盒230放置在固定座210上，由驱动单元220驱动固定座210运动。本发明的一些实施例中，如图4所示，收纳盒230上阵列有多个用于容纳样本的容置仓231。驱动单元220驱动预设的容置仓231移动到与冲模孔131对应的位置，取样组件100通过冲模孔131将裁取样本放置在预设的容置仓231内。需要说明的是，收纳组件200能够在驱动单元220的驱动下在X方向和Y方向进行活动，从而使收纳盒230中的每一个容置仓231能够分别依次或按规定顺序与冲模孔131相对应，进而通过采样冲头120的向下移动，将所需的植物样本冲压至各容置仓231内。还需要说明的是，收纳组件200还优选根据与其配套的其他仪器如高通量DNA或RNA提取仪中的通量而设置，收纳组件200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用于后续流程。例如，收纳组件200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装置取下的收纳盒230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。还需要说明的是，本发明中，收纳盒230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。收纳盒230的形状不特别限定，可根据需要而自由设置，例如，收纳盒230底部可以是平板状、弧形结构。收纳盒230的上表面可以是圆形、正方形、星形、椭圆形或其他任何形状。

进一步的，收纳盒230底部设置悬浮机构232，使收纳盒230的上表面可以柔性接触冲模130的底面，如图5所示，悬浮机构232设置在固定座210与收纳盒230之间，对于收纳盒230具有弹性支撑作用，能使收纳盒230接近冲模130的底面时，避免收纳盒230与冲模130的硬碰触，从而避免损伤收纳盒230。悬浮机构232可以有多种形式，只要能对收纳盒230起到弹性支撑的结构均可，例如选用弹性元件、弹性材料，优选为海绵。

驱动单元220带动收纳盒230移动至任一容置仓231与冲模孔131对齐，容置仓231的数量包括但不限于6、12、24、48、96、128、384个，例如，在示例性实施方案中，收纳盒230为纵向有12列，横向有8排，具有96个容置仓231的孔板。

本发明的一些实施例中，如图4所示，驱动单元220包括X轴驱动组件和Y轴驱动组件。

X轴驱动组件包括第一步进电机221和第一移动滑轨222，第一移动滑轨222沿X轴方向布置，固定座210安装在第一移动滑轨222上，第一步进电机221用于驱动固定座210沿第一移动滑轨222活动。

Y轴驱动组件包括第二步进电机223和第二移动滑轨224，第二移动滑轨224沿Y轴方向布置，X轴驱动组件安装在第二移动滑轨224上，第二步进电机223用于驱动固定座210沿第二移动滑轨224活动。

需要说明的是，X轴驱动组件和Y轴驱动组件使样本存放收纳盒230按设定的程序移动，以使各容置仓231先后依次与冲模孔131相对应。

为了使第一步进电机221和第二步进电机223能够自动运行，优选通过控制电路来进行控制，控制电路优选通过PLC控制各个电机的运行。

PLC控制步进电机的第一步是建立坐标系，例如，计算机对96孔板的每个容置仓231的位置进行坐标标号，横、纵坐标分别为列、行排列顺序，例如左下角的容置仓231坐标为（1，1），为第一列第一行，由左下角的容置仓231坐标开始，向右横坐标增加，向上纵坐标增加。登记后将编号为A的96孔板在固定座210上安装到位，并在控制面板上设置运动间隔、速度、方向等参数。PLC读取这些设定值后，通过计算产生脉冲和方向信号，控制步进电机驱动，通过控制第一步进电机221和第二步进电机223的运动，带动96孔板沿着第一移动滑轨222和第二移动滑轨224移动，使坐标为（1，1）的容置仓231与冲模孔131对齐。本发明的第一步进电机221和第二步进电机223的驱动方式是本领域已知的，对此不特别限定。

如图1、图6所示，本发明的隔离组件300包括能够存放隔离片材的装置，通过此装置可以使隔离片材位于叶片和冲头之间，裁取叶片时，冲头先冲压隔离片材，然后才会冲压叶片，隔离片材隔开了冲头和叶片，避免了冲头和叶片的直接接触，从而避免了叶片粘刀的情况发生。其中，隔离片材可以有多种选择，优选片状易裁切材料，例如纸带。优选的，隔离片材与叶片距离越近越好，以防冲压后的隔离片材脱落，位置发生偏移。

本发明的一些实施例中，隔离组件300中能够存放隔离片材的装置设置为导向座310，导向座310设置在冲头120和冲模130之间，导向座310上设置有导向横板311、压头孔312，压头孔312是通孔，压头孔312与冲头120位置对应，方便冲头120从中穿过，将隔离片材放置在导向横板311上，冲头120先冲压隔离片材，然后冲压采样叶片，隔离片材隔离了冲头120与叶片的直接接触，避免了叶片粘刀的情况发生。

压头孔312的形状可以是多种形式，例如，圆形、椭圆形、多边形、菱形，只要能方便冲头120从中穿过的形状均可。优选的，压头孔312设置在导向横板311的中心位置，压头孔312的数量与冲头120的数量相同。

导向横板311垂直与冲头120设置，导向横板311的结构不做特别限定，只要是能起到隔离开冲头120和采样叶片的作用的结构均可，优选的，导向座310为平板支撑结构。

本发明的一些实施例中，隔离组件300包括导向座310、片材供给部320、片材回收部330，如图6所示，片材供给部320包括卷带架321、供给轮322，片材回收部330包括收取轮331、压紧机构332，导向座310包括导向横板311、压头孔312、第一侧板313、第二侧板314，压头孔312与冲头120两者相垂直，压头孔312尺寸略大于冲头120尺寸，方便冲头120从中穿过，第一侧板313、第二侧板314在导向横板311的左右两侧对称设置，在第一侧板313、第二侧板314的对称位置设置导向孔，导向孔为通孔，两侧导向孔的中心线平行于导向横板311，导向横板311与冲模130之间形成隔离片材运行缝隙，隔离片材穿过两个导向孔，将冲头120与叶片进行隔离，导向孔尺寸与隔离片材的厚度、宽度相适应。卷带架321、供给轮322通过轴承固定在支架323上，压紧机构332通过轴承固定在机器外壳上，收取轮331同轴连接有驱动电机333，优选减速电机，用于驱动收取轮331旋转，驱动收取轮331回收隔离片材，同时卷带架321、供给轮322在隔离片材的带动下被动旋转，实现隔离片材的供给，压紧机构332在隔离片材的带动下转动，压紧机构332的侧面与收取轮331的侧面接触，收取轮331转动过程中受到了来自压紧机构332的摩擦力，收取轮331转动受阻，纸带被拉紧。本实施例通过片材供给部320、片材回收部330实现隔离片材的自动供给，代替了人工操作，提高了工作效率。

进一步的，压紧机构332可增加控制弹簧，弹簧压力越大，压紧机构332与收取轮331间的摩擦力越大，隔离片材的张紧力越大，防止隔离片材在传输过程中松弛。

进一步的，供给轮322也可同轴设置驱动电机，同步驱动隔离片材运行。

隔离片材有多种选择，只要能隔离冲头120和采样叶片，并能容易裁切，起到较好隔离效果的材料均可，优选纸带，纸带相对叶片更具有脆性，不会粘刀，并易裁切，能起到很好的隔离效果。

本发明公开了一种处理植物样本的装置，该装置通过在采样冲头和采样叶片之间设置隔离片材，避免了冲头和叶片之间的直接接触，从而避免了叶片粘刀的情况发生。

另外，当前的叶片采样主要通过摘取植株整片叶装入自封袋后放入液氮罐带回实验室。为了保证取样的代表性，叶片比较大的作物每个处理至少需要采集5-10片叶，而叶片较小的作物每个处理需要采集20-30片叶，在此过程中科研人员遇到的最大障碍就是样品的保存与携带不便。野外田间试验叶片取样量较大、路途遥远本身就不便携带，而野外用于样品保存的液氮罐通常是为了便于携带设计的，体积较小，可用空间十分有限，而且在携带过程中极易造成叶片水分的散失和叶片破损。

为解决上述问题，本发明设置了外置电池接口402和室内电源接口401，如图2所示，这样就可以不受环境条件限制，室内室外都可以使用，在室外通过外置电池接口402连接外置电池供电，优选地，电池电压为12V，在室内使用时通过电源适配器连接室内电源即可。

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 (6)

1.一种用于处理植物样本的装置，其特征在于，包括取样组件（100）、收纳组件（200）和隔离组件（300），其中：

所述取样组件（100）包括冲头座（110）、固定于所述冲头座（110）的冲头（120）、位于所述冲头（120）下方的冲模（130）以及设置于冲模（130）上的冲模孔（131）；

所述收纳组件（200）包括固定座（210）、驱动单元（220）、收纳盒（230），所述驱动单元（220）设置为能够使所述固定座（210）在X方向和Y方向进行运动；

所述隔离组件（300）包括能够存放隔离片材的装置，所述隔离片材为易于裁切的薄片材料，所述能够存放隔离片材的装置使隔离片材的至少一部分位于所述冲头（120）和所述冲模（130）之间，所述存放隔离片材的装置为导向座（310），所述导向座（310）包括导向横板（311）和设置在导向横板（311）上的压头孔（312），所述导向座（310）安装于所述冲头（120）和所述冲模（130）之间，所述压头孔（312）能够使所述冲头（120）从中穿过；

所述隔离组件（300）进一步包括片材供给部（320）、片材回收部（330），所述片材供给部（320）包括卷带架（321），所述卷带架（321）用于安装隔离片材；

所述片材回收部（330）包括收取轮（331）和压紧机构（332），且设置为能够使隔离片材通过所述收取轮（331）和所述压紧机构（332）之间的间隙移动。

2.根据权利要求1所述的用于处理植物样本的装置，其特征在于，所述导向横板（311）两侧设置第一侧板（313）和第二侧板（314），且所述第一侧板（313）和所述第二侧板（314）分别设置有能够使隔离片材通过的导向孔。

3.根据权利要求1所述的用于处理植物样本的装置，其特征在于，所述冲头（120）与下方所述冲模（130）的所述冲模孔（131）位置对应，且所述冲头（120）沿Z轴方向运动。

4.根据权利要求1所述的用于处理植物样本的装置，其特征在于，所述收纳组件（200）设置悬浮结构（232），所述悬浮结构（232）采用弹性材料，所述悬浮结构（232）设置在所述固定座（210）上，所述悬浮结构（232）使所述收纳盒（230）柔性接触所述冲模（130）底面。

5.根据权利要求1所述的用于处理植物样本的装置，其特征在于，所述冲头（120）末端设置防贴附机构，利于采样叶片从冲头上脱落。

6.根据权利要求1所述的用于处理植物样本的装置，其特征在于，设置有电源连接接口（401）和外置电池接口（402）。