專利名稱：用于從單獨種子產(chǎn)生、收集并索引種子部分的裝置、方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及用以高效的方式從單獨種子產(chǎn)生、收集并索引種子部分的裝 置、方法和系統(tǒng)。
背景技術：
在植物育種或植物發(fā)展實驗中從已知親本的種子生長植物是常規(guī)做法。種子被種 植在實驗苗圃、生長室、溫室、或其它生長條件中，種子在其中與已知親本的其它植物進行 異花授粉或進行自花授粉。結(jié)果得到的種子是兩個父本植物或自花授粉植物的后代，并且 被收獲、處理并種植以繼續(xù)植物育種循環(huán)?？梢詫χ参铩⒅参锝M織、種子或種子組織執(zhí)行特 定的實驗室或基于現(xiàn)場的測試，以便幫助育種或發(fā)展選擇過程。種植并隨后測試基于已知異花或自花授粉的各代植物以看看這些族系或種類是 否正在朝著在市場中期望的特性進展。期望的遺傳特性的示例包括但不限于增加的產(chǎn)率、 增加的純質(zhì)性、改良或重新賦予的對特定除草劑和/或害蟲及病原體的抵抗力和/或容忍 力、增加的含油量、改變的淀粉含量、營養(yǎng)組成、耐旱性以及基于特定形態(tài)的遺傳特性增強。如可以認識到的和本領域中已知的，這些實驗在規(guī)模上是巨大的。它們包括從科 學家到現(xiàn)場工作人員設計、種植、維護和執(zhí)行實驗的巨大勞動力，這可能涉及數(shù)以千計或數(shù) 以萬計的單獨的植物。它們還要求相當可觀的土地資源。苗圃或溫室可能占用數(shù)千英畝 的土地。這不僅在植物萌芽、生長、并產(chǎn)生種子時占用大量的土地達數(shù)月之久，在此期間可 以對其進行采樣以用于實驗室或現(xiàn)場測試，而且然后必須單獨地對巨大數(shù)量的種子進行標 記、收獲和處理。進一步的復雜性在于許多實驗毫無結(jié)果。在文獻中已經(jīng)報告一些種子公司在實驗 中丟棄了任何早代植物中的80%-90%。因此，為生長、收獲和收獲后處理所耗費的大多數(shù)土 地、人力和物力資源最終對于大多數(shù)種子而言屬于浪費。時機壓力也是一個因素。植物育種方面的顯著進步已對種子公司施加了更多壓力 來更快速地發(fā)展植物的族系或種類以獲得更多且更好的遺傳特性和特征。植物育種者和相 關工人因此處于日益增加的壓力下，以更高效且有效地處理這些代并更多和更早地選擇應 被繼續(xù)至下一代育種中的植物。因此，已經(jīng)出現(xiàn)了朝著通過基于實驗室的種子測試進行感興趣的遺傳特性的提早 識別的動向。對種子進行無損測試以導出遺傳信息。如果識別到感興趣的遺傳特性，則使 用來自特定植物的所選種子以用于進一步的實驗和發(fā)展，或者用于產(chǎn)生商用的量。測試種 子防止了使種子生長至隨后被測試的不成熟植物的需要。這節(jié)省時間、空間和工作量。種 子中的期望遺傳特性的有效的早期識別能夠?qū)е麓蟠蟮販p少實驗測試所需的土地的量、必 須測試的種子的量、和得出推進實驗所需信息所需的時間量。例如，作為幾千英畝的種植和 所有那些植物的后續(xù)操縱和處理的替代，一小部分的耕地和植物可能是足夠的。然而，由于 時機仍是重要的，所以仍存在相當可觀的任務，因為即使此類減少仍涉及例如每天處理數(shù)千個種子。嘗試非致死的種子采樣的常規(guī)方法如下。用鑷子將感興趣的單個種子保持在表面 上展開的一張紙上。使用小鉆頭來鉆入種子上的小位置中。在那張紙上收集由鉆頭從種子 去除的碎屑。提起那張紙并將碎屑轉(zhuǎn)移到試管或其它容器中。因此收集碎屑并準備好用于 實驗室分析。將種子存儲在另一容器中。出于跟蹤的目的索引容納種子和樣本的兩個容器 或使其相關。這種方法意圖對種子而言是非致死的。然而，該過程是緩慢的。它的成功和 有效性在很大程度上取決于工人的注意力和準確性。必須手動地拾取每一個種子并用鑷子 保持。鉆孔也是手動的。必須小心地執(zhí)行鉆孔和碎屑的操縱，以及確保全部量的樣本被轉(zhuǎn) 移至容器中并將獲取樣本的種子轉(zhuǎn)移至另一容器中。然后必須對這兩個容器(例如單獨的 試管)進行操縱和標記或者以其他方式跟蹤和識別。另外，在每個種子的采樣之間必須清潔 鑷子和鉆頭?？赡艽嬖谟捎跇颖局g的遺留物和手動處理而引起的污染風險。并且，常常 期望的是從種子的一定生理組織獲得種子材料。例如，用玉米種子，可能期望的是從胚乳獲 取樣本。在這種情況下，以允許胚乳被定向為使其暴露以進行鉆孔的方式來手動地抓握小 玉米種子不是不重要的，但卻是相當耗費時間且有些困難的。必須避免從諸如種子胚芽的 其它種子結(jié)構(gòu)進行采樣，因為從種子的此類區(qū)域采樣負面地影響發(fā)芽率。有時，難以用這種 方法來獲得有用量的樣本。總而言之，從種子進行采樣在很大程度上依賴于工人的技術，并 且與吞吐量和準確性有關，包括該程序是否為種子提供良好的萌芽機會。這些問題在工人 每天負責處理很多種子時將更為嚴重。如這些示例所證明的，諸如在遺傳分析中使用的本常規(guī)種子分析方法要求去除并 處理種子的至少一部分。在去除種子的一部分時，可能需要達到各種目的。這些可以包括 以下目的中的一個或多個
(a)如果需要，保持采樣后種子的成活力；
(b)在不影響成活力的情況下，獲得至少最低要求的樣本量；
(c)從種子上的特定位置獲得樣本，常常要求能夠高效地將種子定位和定向于用于采 樣的特定位置和取向；
(d)出于效率目的保持特定的吞吐量水平；
(e)減少或?qū)嶋H上消除樣本之間的污染；
(f)保持高效且受控的采樣后操縱情勢和環(huán)境以在采樣之后移動并收集種子部分和種 子；以及
(g)允許跟蹤分離的樣本及其與組中的其它樣本的相關性。(a)成活力
關于保持種子成活力，在一些情況下可能關鍵的是種子采樣方法和裝置不以降低種子 成活力的方式損壞種子。常常期望的是此類分析對于種子而言是非致死的，或者至少導致 經(jīng)采樣的種子將會萌芽的顯著概率(例如沒有萌芽可能性方面沒有顯著下降)，從而其能夠 生長成成熟的植物。對于一些分析而言，不需要保持種子成活力，在這種情況下常?？梢垣@ 取較大的樣本。對種子成活力的需要將取決于采樣后種子的預定用途。因此，需要通過提 供本發(fā)明的種子采樣和操縱裝置、方法和系統(tǒng)來保持種子的成活力。(b)樣本量
期望的是獲得有用量的樣本。為了有用，在一些應用中，其必須高于必要的一定最低量以便執(zhí)行給定測試并獲得有意義的結(jié)果。不同的測試或試驗要求不同的樣本量。避免獲取 過多的組織以用于樣本可能同樣重要，因為過大的樣本可能降低種子的萌芽可能性，這可 能是不期望的。因此，期望的是采樣裝置、方法和系統(tǒng)允許從任何給定種子獲取的樣本量的變化。(C)樣本位置
有用的樣本量還可能涉及樣本位置準確性。例如，在一些應用中，樣本必須僅來自一定 位置或來自一定的組織。此外，難以操縱小的種子。還難以準確地對種子進行定位和定向。 例如在玉米種子上，對胚乳組織進行采樣并將玉米種子定向為用于對該特定組織進行采樣 可能是重要的。因此，期望的是采樣裝置、方法和系統(tǒng)適合于允許種子的高吞吐量種子定位 和定向以便位置特定采樣，其可以包括具有適合于以預定取向?qū)ΨN子進行定位和定向的幾 何結(jié)構(gòu)、架構(gòu)和步驟的種子定向裝置、方法和系統(tǒng)。(d)吞吐量
采樣裝置和方法必須考慮支持以時間高效的方式獲取所需數(shù)目樣本的吞吐量水平。例 如，一些情況涉及每年對數(shù)千個、數(shù)十萬個乃至數(shù)百萬個種子進行采樣的潛在需要。以每 年一百萬個種子和5日工作周為假設示例，這對于一年的每個工作日而言將平均每天接近 四千個樣本。用較低吞吐量的采樣方法難以滿足此類需求。因此，期望更高的吞吐量、自動 甚至半自動的裝置、方法和系統(tǒng)。(e)避免污染
期望的是采樣方法、系統(tǒng)和裝置不易于受到交叉污染，以便保持樣本純度以用于后續(xù) 分析測試程序。這可能不僅涉及樣本位置準確性，使得來自給定位置的樣本不被來自不同 位置的組織污染，而且涉及每個單獨樣本的采樣和操縱方法，確保樣本之間無污染。(f)操縱(采樣后)
以更高的吞吐量為目的，重要的是考慮保持高效且受控的采樣后操縱情勢和環(huán)境以在 采樣之后移動并收集種子部分和種子。此類采樣后操作應確保每個操作沒有污染。根據(jù)用 來去除種子的一部分的工具，諸如激光器，還需要考慮如何操縱和收集種子和種子部分以 保證保持成活力，如何限制污染，并如何保持種子和種子部分的準確、高吞吐量的分離。(g)索引(跟蹤)樣本和經(jīng)采樣的種子
種子和從種子去除的樣本的高效處理提出多種問題和挑戰(zhàn)，尤其是當跟蹤每個種子、 每個樣本及其相互之間或與其它樣本的相關性很重要時。因此，期望的是采樣裝置、方法和 系統(tǒng)允許容易地進行種子及其樣本的跟蹤和相關。常規(guī)種子采樣技術未充分地解決這些要求，導致資本和勞動力資源的壓力，并因 此解釋說明了需要對現(xiàn)有技術的改進。當前裝置、方法和系統(tǒng)是相對低吞吐量的，具有交 叉污染的相當大的風險，并且趨向于不一致，因為依賴于對樣本和種子的大量手動操縱、定 向、去除、后操縱、跟蹤和相關。這可能影響從種子獲取的樣本類型和種子將萌芽的可能性。 需要消除當前方法為了樣本之間的清潔所需的資源。需要減少或最小化由于遺留或其它原 因而引起的樣本之間的交叉污染，或來自任何樣本的任何源的任何污染。還需要更高的可 靠性和準確性。還需要提供用于種子和種子部分的高吞吐量操縱裝置。因此，需要提供實 現(xiàn)以下目的中的一個或多個的種子采樣的方法和系統(tǒng)及其相應的裝置
(a)如果需要，保持采樣后種子的成活力；(b)在不影響成活力的情況下，獲得至少最低要求的樣本量；
(C)從種子上的特定位置獲得樣本，常常要求能夠高效地將種子定位和定向于用于采 樣的特定位置和取向；
(d)出于效率目的保持特定的吞吐量水平；
(e)減少或?qū)嶋H上消除樣本之間的污染；
(f)保持高效、高吞吐量和受控的采樣后操縱情勢和環(huán)境以在采樣之后移動并收集種 子部分和種子；以及
(g)允許跟蹤分離的種子部分及其與組中的其它樣本的相關性。對種子進行采樣時期望的這些目的中的一些可能沖突并甚至對抗的。例如，高吞 吐量方法可能要求相對快速但具有相對高的準確性和低污染風險的操作，使得其必須進行 得比在技術上可能的更慢。因此，在現(xiàn)有技術中存在這些目的，不過尚未被當前可用的裝 置、方法和系統(tǒng)令人滿意地解決或平衡。在本領域中需要克服上述類型的問題，使得在任何 給定實施例中實現(xiàn)最大數(shù)量的目的。

發(fā)明內(nèi)容
公開了用于對來自植物種子的的種子部分(包括有成活力的種子部分)進行定位、 定向、產(chǎn)生、操縱、收集和索引的裝置、方法和系統(tǒng)。在所述裝置的一個一般示例中，所述裝 置包括載體，該載體具有用于對種子、種子部分等進行定位和定向的特征?？梢栽谳d體中從 種子獲取種子部分。一個或多個歧管幫助以高效且高吞吐量的方式對種子和種子部分進行 分離、收集和索引。還公開了用于對來自植物種子的的種子部分(包括有成活力的種子部分)進行定 位、定向、產(chǎn)生、操縱、收集和索引的方法的一般示例。所述方法可以包括相對于載體內(nèi)的承 載位置對種子進行定位和定向，用種子切除設備來切除種子，使用歧管、收集器和間隔層對 種子和種子部分進行分離、收集和索引。還公開了用于對來自植物種子的的種子部分(包括有成活力的種子部分)進行定 位、定向、產(chǎn)生、操縱、收集和索引的系統(tǒng)的一般示例。該系統(tǒng)可以包括載體，該載體適合于 以高吞吐量的方式將種子保持在期望的位置和取向并從該期望位置和取向釋放種子或種 子部分。該系統(tǒng)還可以包括種子切除設備，適合于將種子和種子部分(采樣后)操縱、收集和 索引到一個或多個容器中的歧管。還公開了用于種子樣本的自動化定位、定向、操縱、收集和索引的裝置。所述裝置 包括在最少人工干預的情況下以索引方式來操縱、分離和收集種子及種子部分的自動化方 法和系統(tǒng)，從而在減少污染機會的同時增加種子及其種子部分的操縱和分離效率以及吞吐量。


圖IA是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的裝置的透視圖。圖IB是示出用來對種子進行涂覆、去除、分離成冠部和主體并最終索引的系統(tǒng)的 各種階段的圖。圖IC是圖IA所示裝置的分解透視圖。
圖2是圖IA所示種子載體的透視圖。圖3是圖2所示種子載體的頂視圖。圖4A是沿著圖IA中的線4A-4A截取的裝置的剖視圖。圖4B是沿著圖IA中的線4B-4B截取的裝置的另一剖視圖。圖5是圖2所示種子載體的透視圖。圖6是圖5所示種子載體的第一板的頂視圖。圖7是圖5所示種子載體的第二板的透視圖。圖8是圖7所示種子載體的分隔條的示例性實施例的透視圖。圖9A是圖IC所示第一歧管的透視圖。圖9B是沿著圖9A中的線9B-9B截取的第一歧管的剖視圖。圖IOA是圖IC所示第二歧管的透視圖。圖IOB是沿著圖IOA中的線10B-10B截取的第二歧管的剖視圖。圖IlA是圖IC所示收集器的透視圖。圖IlB是沿著圖IlA中的線11B-11B截取的收集器的剖視圖。
具體實施例方式概述
為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將詳細地描述多個示例性實施例。應理解的是，這些實施 例是且僅是本發(fā)明所可采取的多個形式而且不限制本發(fā)明。將間或?qū)Ω綀D進行參考。使用 附圖標記來指示圖中的一定部分和位置。除非另外指明，遍及各圖，相同的附圖標記將指示 相同的部分和位置。這些特定示例的上下文將是關于玉米粒。然而應理解的是本示例僅僅意圖示出本 發(fā)明的一個應用。可以將本發(fā)明用于其它種子及其它物體。尺寸的范圍以及物體的性質(zhì)可 以改變。如本領域技術人員將理解的那樣，本發(fā)明的實施例將與待采樣的、具有合適尺寸的 種子一起使用。一些種子極其細小，有點像塵土顆?；螓}粒，而其它種子可能特別大且硬， 諸如來自Lodoicea maldivica棕櫚的種子，其重量為20至對磅。本領域技術人員認識到 意圖與本發(fā)明的實施例一起使用的種子必須具有允許用實施例的裝置進行方便采樣的尺 寸和重量。此類種子包括但不限于許多在農(nóng)業(yè)方面重要的種子，諸如來自玉蜀黍(玉米)、大 豆、蕓苔種、加拿大油菜、谷類(諸如小麥、燕麥或其它谷物)的種子，以及各種類型的蔬菜種 子和觀賞植物種子。從本示例，類似應用將是明顯的，并將包括對于本領域技術人員來說明 顯的變體。將對從種子獲取作為種子冠部的樣本進行參考。還可以使用不同的術語來指代已 經(jīng)獲取的種子冠部，諸如例如種子部分、種子樣本、種子組織樣本、種子基片、種子切片、種 子細片、種子剪片或剪取物、和有成活力的種子部分。根據(jù)優(yōu)選實施例，術語冠部的使用是 特別參照玉米粒的，但是應認識到根據(jù)本發(fā)明，可以采用玉米粒或其它種子源的其它部分。方法
本文所述的裝置供在圖IB中概括性示出的方法一起使用。在第一步驟中，用磁性活性 涂料82來涂覆諸如玉米穗的樣本種子源78。在第二步驟中將單獨的種子80定位在種子載 體20內(nèi)的許多孔30中并對準。然后，在第三步驟中，將種子載體20放置在激光切割器92上，在那里，將種子80的冠部84與種子80的主體86分離。一旦與冠部84分離，種子主體 86落入索引的種子封裝90中。然后在第四步驟中將仍與種子冠部84附接的種子載體20 移動至收集裝置10中。一旦被放置在裝置上，空的收集器70被插入裝置10中。收集器70 可以是用于存儲有成活力種子樣本的實驗室托盤或其它已知裝置。如圖4A和圖4B所示， 然后致動活塞12，促使所有存儲的種子80冠部立刻從種子載體20下落通過歧管50、60并 落入收集器70的單獨的室72中，作為第五和最后一個步驟。以這種方式，在與由激光切割 器92去除并被存儲在種子收集器90中的索引的種子主體86相對應的單獨室72中索引種 子冠部84。因此，可以在保留種子主體86以用于種植和進一步測試或開發(fā)的同時在破壞性 測試方法下測試種子冠部84。上述方法是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但可以使用附加步驟或替換手段來實現(xiàn)本發(fā)明 的目的。例如，可以由壓力差、干涉配合、真空、粘合劑、托盤、電磁體或其它此類手段將種 子冠部84保持在孔30中。并且，雖然優(yōu)選地通過致動氣動氣缸來使可滑動壁40移位，但 可以使用其它替換方案。可以用馬達、氣動或液壓活塞或者手動操作來推動或拉動突出物 (tab)46。將種子冠部84保持在孔30內(nèi)的替換裝置允許有替換的去除裝置?？梢杂媒刂?閥、壓力開關、手工操作或自動計時器來釋放壓力差或真空保持?？梢杂檬謩踊驒C械操作來 釋放干涉配合保持?？梢酝ㄟ^與種子冠部或粘合劑的化學、手動或機械相互作用來釋放粘 合劑保持?？梢酝ㄟ^根據(jù)機械、氣動、液壓、手動或自動裝置來推動或拉動托盤而使托盤移 位。作為永磁體的替代，臨時電磁體可被用作為保持裝置，并且可以通過與電路的手動或自 動相互作用以中斷磁荷來釋放。可替換地，如在優(yōu)選實施例中一樣，可以使電磁體移位。優(yōu) 選實施例的上述替換僅僅是示例，并且可以使用未討論的其它手段來實現(xiàn)本發(fā)明的目的。在該方法中還可以存在附加步驟，該附加步驟不是對種子進行辨識抽離 (singulating)、切除和索引的過程的一部分?？梢栽诿看问褂弥笄鍧嵮b置的各種部分以 防止種子采樣之間的遺傳物質(zhì)的交叉污染。諸如標記、標簽、RFID、袋子或其它此類標記的 標識符可以與載體20相關聯(lián)，并在種子冠部84被沉積在收集器70中之后附接于收集器 70。如果種子冠部84變得停留在第二歧管60內(nèi)，則可以從裝置10去除第二歧管60，使得 可以移出種子冠部84。一旦種子冠部84被沉積在收集器70內(nèi)，則收集器70將被移動至實 驗室裝置，在那里將根據(jù)優(yōu)選手段對種子冠部進行測試。例如在2009年4月7日提交的美 國申請No. 12/419,690中示出并描述了用磁性活性涂層來涂覆種子的裝置、方法和系統(tǒng)， 該申請被轉(zhuǎn)讓給本申請的所有者并通過引用整體地結(jié)合到本文中。裝置
現(xiàn)在將對如圖IA和圖IC所示的裝置10進行特定參考。裝置10包括種子載體20、第 一歧管50、第二歧管60、收集器70、以及活塞12和臂14。如圖4A-B所示，種子載體20中 的孔30的數(shù)目與通過第一歧管50的導管56的數(shù)目持平。如圖4A-B進一步所示，第一歧 管50從大體上與種子載體20的尺寸相對應的頂端52向窄的底端M逐漸變細。如圖5所 示，此窄底端M對應于第二歧管60的尺寸和形狀。第二歧管60具有從中通過的許多通道 62，通道62隨著其通過第二歧管60而逐漸變細。諸如圖IlA-B所示的收集器70在其中具 有許多室72，優(yōu)選地被布置成與種子載體20中的孔30的行32和列34相對應的行和列。 如可以認識到的以及如圖4A-B所示，每個單獨孔30的尺寸大于收集器70中的每個室72 的尺寸。此類布置允許種子冠部84在收集器70中的更容易且更經(jīng)濟的存儲，同時必須針對整個種子80來確定孔30的尺寸。收集器70優(yōu)選地是可商購的微量滴定板托盤，其是標 準化的基于科學的格式化托盤，其允許與標準科學實踐相結(jié)合地使用收集裝置10，諸如在 機器人液體操縱及其它應用中。如圖5所示，種子載體20由第一板22和第二板M構(gòu)成。如圖6所示的許多孔30 被布置成許多行32和列34。如圖7所示，許多可滑動壁40在這些行32之間的凹槽中行進 并被設置在第一板22與第二板M之間。如圖8所示，每個可滑動壁40由底座部分42和 設置在其上面的許多磁體44組成。每個可滑動壁40還具有延伸超過第一板22和第二板 24的周界的突出物46。在種子載體20內(nèi)，彈簧48被定位為與突出物46相對以便在活塞 12被去激活時使可滑動壁40返回至指定位置。如圖7所示，可滑動壁40將相鄰行32中的孔30相互分離。磁體44在可滑動壁 40處于松弛或中性位置時與這些孔30對準，并且磁體44在活塞12被致動時從孔30移位。 如圖7進一步所示，根據(jù)優(yōu)選實施例，行32被配對，一個可滑動壁40將每組行32分開，使 得可滑動壁40的數(shù)目小于行32的數(shù)目?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9A-B，示出了第一歧管50。第一歧管50由從頂端52行進到底端M 的許多導管56組成。優(yōu)選地，將頂端52處的導管56編號并布置為從而對應于種子載體20 中的孔30。由于第一歧管50向底端M逐漸變細，導管56相互會聚。此會聚在圖9B中是 明顯的。在裝置10的操作期間，一旦種子冠部84被從種子載體20釋放，它們在頂端52處 進入第一歧管50，在底端M離開歧管。導管56以一定的角度從頂端52向底端逐漸變細。導管56會聚的角度由載體30 和收集器70的相對尺寸以及歧管50的高度確定。必須將此會聚角度控制為在種子冠部 84與導管56的側(cè)壁之間沒有顯著接觸的情況下允許種子冠部84通過歧管50落下。更陡 的會聚角度允許種子冠部84過快地下落，增加種子冠部84變得停留在第一歧管50或第二 歧管60中的可能性。相反地，較淺的會聚角度增加種子冠部84與導管56的側(cè)壁之間的接 觸。此增加的接觸可能導致種子冠部84的磨損，增加相繼種子采樣之間的交叉污染的可能 性。另外，該磨損降低種子冠部84通過第一歧管50落下的速度，從而增加該方法的循環(huán)時 間，并潛在地導致種子冠部84變得停留在第一歧管50中。這兩種情況中的任一種都是不 期望的，已經(jīng)選擇會聚角以便使種子冠部84變得卡在歧管50內(nèi)的風險最小化。第一歧管 50也可不需要具有會聚角，并且種子冠部84可以通過第一歧管50順利地向第二歧管60下 落。如將針對第二歧管60討論的，第一歧管的導管56可以沿著歧管的長度在直徑方面減 小。另外，導管56的數(shù)目和布置不需要對應于收集器20中的孔30的數(shù)目和布置。如圖IC所述，第二歧管60位于第一歧管50下面。第二歧管60以從中通過的許 多通道62為特征，通道62在數(shù)目和布置方面與第一歧管50的底端M上的導管56的開口 相對應。在圖10A-B中示出了第二歧管60。通道62如圖所示地通過第二歧管60，在尺寸 方面逐漸變細以與收集器70中的室72的尺寸相對應。如圖IOA所示，根據(jù)一個優(yōu)選實施 例，第二歧管60還包括位于第二歧管60的底部上的一對凸緣64。這些凸緣64適合于與收 集器70相互作用從而確保通道62與室72之間的對準。雖然第二歧管60的通道62被示為在尺寸上逐漸變細，但還可以構(gòu)想非逐漸變細 的通道。在一定情況下，例如如果收集較大的種子樣本，可能優(yōu)選的是不減小通道的尺寸。 通道62還可以相互會聚，如針對第一歧管50所描述的。第二歧管60還可以具有不對應于第一歧管50中的導管56的數(shù)目和布置的許多通道62。并且，雖然第二歧管60被描述為在 尺寸上與第一歧管50的底端M相稱。但這不是要求的，并且第二歧管60可以具有足以執(zhí) 行本發(fā)明目的的任何尺寸和形狀，或者可以將第二歧管60結(jié)合到第一歧管50中。此外，根據(jù)優(yōu)選實施例，第二歧管60可以從裝置10被去除，同時仍通過凸緣64附 接于收集器70，允許容易地將可能卡在第二歧管60中的種子冠部84從第二歧管60去除至 適當?shù)氖?2。凸緣64還提供收集器70用來適當?shù)嘏c第二歧管60的通道62對準的裝置。本發(fā)明預期了將第二歧管60暫時連接到收集器70的其它手段。將收集器70和第 二歧管60緊固并對準的多個示例包括突出物、縫槽、支柱(stud)、提高的表面、干涉配合、 永磁體或電磁體、電接口、手動對準、或本領域中公知的任何其它手段。另外，可能優(yōu)選的是 使第二歧管60和收集器70未被附接，例如在高吞吐量操作中或者在采用其中幾乎不存在 種子樣本被卡在第二歧管60的通道62內(nèi)的風險的其它種子采樣技術時。在圖IlA-B中示出收集器70。許多室72設置在其中，在數(shù)目和布置上與第二歧管 60中的通道12相對應。優(yōu)選地，室62的數(shù)目和布置與在種子載體20上的相對應，然而這 不是要求的。如圖IlA所示，收集器70還包括經(jīng)倒角的角部74。該經(jīng)倒角的角部74用于 雙重功能首先，其確保載體被適當?shù)夭迦氲诙绻?0上的凸緣64中；其次，經(jīng)倒角的角 部74提供參考點，用于索引種子冠部84至在該過程的較早步驟期間去除的種子主體86。 收集器70內(nèi)的室72足夠深，使得隨著每個種子冠部84落入室72中，防止種子冠部84彈 出室72之外。室72底部也是逐漸變細的，進一步限制此風險。如圖4A和圖4B所示，種子冠部84被存儲在磁體44上。活塞12處于未致動位置 上，臂14與可滑動壁40的突出物46接觸。當活塞12被致動時，可滑動壁40使磁體44遠 離孔30移位，促使種子冠部84立刻下落。此布置相對于現(xiàn)有技術設計有所進步，現(xiàn)有技術 設計要求人工操作以便從種子載體20去除種子冠部84。上述的本發(fā)明的每個元件可以由本領域技術人員已知的任何材料制成。優(yōu)選地， 種子載體20上的第一板22和第二板M由鋁制成，而底座42由塑料制成。磁體44優(yōu)選地 是裝置中的唯一磁性傳導材料。第一和第二歧管50、60可以由鋁、塑料或其它非磁性反應 材料。此外，裝置10由框架94來支撐，框架94也由非磁性反應材料形成。裝置10的元件 具有非磁性反應部件的目的是確保種子冠部84順利地通過第一歧管50和第二歧管60從 種子載體20下落至收集器70。如本領域中一般已知的，諸如在種子80上使用的涂料82的 磁性反應材料能夠獲取持久的磁荷，并且如果裝置10的部件由磁性反應材料組成，則種子 冠部84可能被卡在裝置10內(nèi)。如先前已討論的，使用磁體來將種子冠部84保持在孔30內(nèi)是優(yōu)選的，但不是要求 的。諸如真空或干涉配合的替換手段將不要求本發(fā)明的部件由非磁性傳導材料形成。已經(jīng) 對磁體的使用進行特定參考，以便將收集器70附接并對準至第二歧管60。在此類布置中， 收集器70的至少一部分或第二歧管60的至少一部分將由磁性傳導材料形成。另外，如果第 一歧管50中的導管56的會聚角足夠陡，則可以克服種子樣本被卡在歧管中的問題。因此， 雖然優(yōu)選的是利用重量輕且非磁性反應材料以便實現(xiàn)本發(fā)明的目的，但不要求此類使用以 實施要求保護的發(fā)明。雖然載體20中的孔30和收集器70中的室74被示為布置成行和列，在載體20和 收集器70之間，行和列的數(shù)目在數(shù)目上是相等的，但這不是要求的?？赡芷谕鶕?jù)替換手段來布置孔30，諸如通過角度和距離索引，或者根據(jù)六邊形或其它密排布置，或者本領域中 已知的任何其它手段。此外，孔30的數(shù)目或布置與室74的數(shù)目或布置匹配是不必要的。例 如，可能期望收集器70具有足夠的室74以收集多批種子冠部84，或者現(xiàn)有過程可能要求孔 30和室74的不同布置。系統(tǒng)
本文所述的系統(tǒng)使用在圖1B-11B中概括性示出的裝置中的一個或多個。如上文所闡 述的，用磁性活性涂料82來涂覆諸如玉米穗的樣本種子源78。使用可商購的方法將種子 從植物分離。種子80被辨識抽離到種子載體20內(nèi)的多個孔30中。種子載體20由第一板 22和第二板M構(gòu)成。如圖6所示，許多孔30被布置成許多行32和列34?？梢砸匀魏螛?gòu) 造來布置孔，使得諸如可滑動壁40的間隔物可以將相鄰孔分離。如圖7所示，可滑動壁40 設置在形成于相鄰行32或相鄰孔之間的溝槽中。可滑動壁40被設置在第一板22與第二 板對之間。如圖8所示，每個可滑動壁40由底座部分42和設置在其上或其中的許多磁體 44組成。每個可滑動壁40還具有延伸超過第一板22和第二板M的周界的突出物46。在 種子載體20內(nèi)，彈簧48被定位為與突出物46相對以便在活塞12被去激活時使可滑動壁 40返回至指定位置或原位置。在一方面，種子載體20被設置在激光切割器92中，在那里， 將種子80的冠部84從種子80的主體86分離。一旦與冠部84分離，種子主體86落入索 引的種子封裝90中。然后，將與種子冠部84附接的種子載體20移動至收集裝置10。收集 裝置10包括第一歧管50，第一歧管50具有從頂端52行進到底端M的多個導管56。優(yōu)選 地，將頂端52處的導管56編號并布置為從而對應于種子載體20中的孔30。由于第一歧管 50向底端M逐漸變細，導管56相互會聚。此會聚在圖9B中是明顯的。在裝置10的操作 期間，一旦種子冠部84被從種子載體20釋放，它們在頂端52處進入第一歧管50，在底端 M處離開歧管。收集裝置10還包括位于第一歧管50下面的第二歧管60。第二歧管60以 從中通過的許多通道62為特征；通道62在數(shù)目和布置方面與第一歧管50的底端M上的 導管56的開口相對應。在圖10A-B中示出了第二歧管60。通道62如圖所示地通過第二歧 管60，在尺寸方面逐漸變細以與收集器70中的室72的尺寸相對應。如圖IOA所示，根據(jù)一 個優(yōu)選實施例，第二歧管60還包括位于第二歧管60的底部上的一對凸緣64。這些凸緣64 適合于與收集器70相互作用從而確保通道62與室72之間的對準。根據(jù)系統(tǒng)的一方面，載 體20位于收集裝置10上且空的收集器70被插在第二歧管60的底部處。收集器70可以 是用于存儲有成活力種子樣本的實驗室托盤或其它已知裝置。如圖4A和圖4B所示，然后 致動活塞12，促使所有存儲的種子80冠部立刻通過歧管50、60從種子載體20下落并落入 收集器70的單獨室72中。以這種方式，在與由激光切割器92去除并被存儲在種子收集器 90中的索引的種子主體86相對應的單獨室72中索引種子冠部84。因此，可以在保留種子 主體86以用于種植和進一步測試或開發(fā)的同時對種子冠部84進行測試。上述系統(tǒng)是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但可以使用另外的或替換系統(tǒng)來實現(xiàn)本發(fā)明的 目的中的一個或多個。例如，可以將所述系統(tǒng)配置為使得通過壓力差、干涉配合、真空、粘合 劑、托盤、電磁體或其它此類手段將種子冠部84保持在孔30中。并且，雖然優(yōu)選地通過致動 氣動氣缸來使可滑動壁40移位，但可以使用其它替換方案。在系統(tǒng)的其它方面，可以用馬 達、氣動或液壓活塞或者手動操作來推動或拉動壁40。將種子冠部84保持在孔30內(nèi)的替 換手段允許替換的去除裝置。可以用截止閥、壓力開關、手工操作或自動計時器來釋放壓力差或真空保持。可以用手動或機械操作來釋放干涉配合保持?？梢酝ㄟ^與種子冠部或粘合 劑的化學、手動或機械相互作用來釋放粘合劑保持。在另一系統(tǒng)中，可以通過根據(jù)機械、氣 動、液壓、手動或自動裝置來推動或拉動托盤而使托盤移位。作為永磁體的替代，臨時電磁 體可被用作為保持裝置，并且可以通過與電路的手動或自動相互作用以中斷磁荷來釋放。 可替換地，如在優(yōu)選實施例中一樣，可以使電磁體移位。上述替換系統(tǒng)僅僅是示例，并且可 以使用未討論的其它手段或系統(tǒng)來實現(xiàn)本發(fā)明的目的。在該系統(tǒng)中還可以存在附加步驟，該附加步驟不是對種子進行辨識抽離、切除和 索引的過程的一部分?？梢栽诿看问褂弥笄鍧?一個或多個)系統(tǒng)的各種部分以防止種子 采樣之間的遺傳物質(zhì)的交叉污染。諸如標記、標簽、RFID、袋子或其它此類標記的標識符可 以與載體20相關聯(lián)，并在種子冠部84被沉積在收集器70中之后附接于收集器70。如果種 子冠部84變得停留在第二歧管60內(nèi)，則可以從收集裝置10去除第二歧管60，使得可以移 出種子冠部84。一旦種子冠部84被沉積在收集器70內(nèi)，則收集器70將被移動至實驗室 裝置，在那里將根據(jù)優(yōu)選手段對種子冠部進行測試。例如在2009年4月7日提交的美國申 請No. 12/419,690中示出并描述了用磁性活性涂層來涂覆種子的裝置、方法和系統(tǒng)，該申 請被轉(zhuǎn)讓給本申請的所有者并通過引用整體地結(jié)合到本文中。上述用于將種子冠部從種子主體分離以便保留適合于種植的種子樣本的裝置和 系統(tǒng)僅僅是代表性的，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的限制應出現(xiàn)在權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于對具有磁性響應涂層的許多種子或種子部分進行處理和分類的裝置，所述 裝置包括載體，其具有多個孔；將相鄰孔分離的可滑動壁，所述可滑動壁包括為相鄰孔所共用的種子位置； 歧管，其具有與所述載體中的所述孔相對應的多個導管；以及 收集器，其具有與所述歧管中的所述導管相對應的多個室。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括作用于所述可滑動壁以使所述種子位置從所述孔 移動以將所述種子部分釋放到所述收集器中的機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述可滑動壁能在第一位置和第二位置之間移動a.所述種子位置在所述第一位置上與相鄰孔一致；以及b.所述種子位置在所述第二位置上不與相鄰孔連通。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述歧管包括第一歧管和第二歧管，所述第一歧管 與所述載體聯(lián)接，所述第二歧管與所述第一歧管和所述收集器兩者聯(lián)接。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述種子位置包括磁體，所述磁體設置在所述可滑 動壁中以便吸引所述磁性活性涂層以將所述種子或種子部分保持在所述可滑動壁上的所 述種子位置處。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述機構(gòu)包括用于選擇性地使所述可滑動壁上的 所述種子位置從相鄰孔之見移出的致動器。
7.一種用于分類并且非破壞性地制備種子以便測試特定期望特性的高吞吐量方法，所 述方法包括步驟用磁性活性涂層來涂覆所述種子的一部分； 磁性地將所述種子保持在種子位置處； 從所述種子去除組織樣本； 收集被去除的組織樣本；以及 移動所述種子位置以釋放經(jīng)采樣的種子以進行收集。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述種子位置被包含在種子載體中的可滑動壁中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括步驟將所述種子載體與裝置附接，以便將經(jīng)采樣 的種子索引至收集器中。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括步驟用從經(jīng)采樣的種子去除的組織樣本索引經(jīng) 采樣的種子。
11.一種供在辨識抽離和對準種子時使用以便切除所述種子的一部分的種子載體，包括底板，其包括多個孔，和將相鄰孔分離的溝槽；所述溝槽中的可滑動壁，所述可滑動壁包括細長主體，所述主體具有為所述主體的相 對表面所共用并與所述底板中的相鄰孔相對應的磁體；以及頂板，其具有與所述底板中的所述孔相對應的多個孔，所述頂板被附接于所述底板，由 此，所述可滑動壁被封閉在所述板之間。
12.如權(quán)利要求11所述的載體，其中，所述頂板、所述底板和所述可滑動壁包括非磁性 材料。
13.如權(quán)利要求11所述的載體，其中，所述可滑動壁包括相對的第一端部和第二端部， 所述第一端部具有腔體和設置在所述腔體內(nèi)的彈簧，所述彈簧接合所述溝槽的端部以將所 述可滑動壁彈性偏壓至原位置，其中，所述磁體與所述載體中的相鄰孔一致。
14.如權(quán)利要求13所述的載體，還包括致動器，所述致動器接合所述可滑動壁的所述 第二端部以使所述可滑動壁在所述溝槽中移動以選擇性地使所述磁體從與相鄰孔的對準 移位。
15.一種用于特定種子組織或結(jié)構(gòu)的資源高效的收集以使得能夠進行種子特定分析的 方法，包括將種子辨識抽離至種子載體中的多個孔中； 將種子保持在所述孔的壁上的種子位置處； 從所述種子去除種子組織； 收集所述種子組織；以及將所述孔的所述壁的一部分移到所述孔之外以便釋放經(jīng)采樣的種子以進行收集。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括步驟使所述孔中的所述種子與設置在所述壁 的所述部分內(nèi)的磁體對準。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括步驟使所述種子載體對接在收集歧管上以便 將所述種子組織收集在收集器中。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括步驟用所述收集器中的所述種子組織索引所 述經(jīng)采樣的種子部分。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括步驟致動與所述壁接合的機構(gòu)，以便將經(jīng)采樣 的種子從所述壁的所述部分分離以釋放經(jīng)采樣的種子以進行從所述種子組織分離的收集。
20.一種用于高吞吐量的種子分級和種子部分釋放的裝置，包括 種子載體，其具有多個孔；被滑動壁分離的一對相鄰孔； 所述壁上的種子位置；以及所述壁能在所述一對相鄰孔之間遠離地移動以使所述種子部分或種子從所述種子位置移出。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，還包括自動定位器，所述自動定位器具有接合所述滑 動壁以便移動所述壁的致動器。
22.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述種子位置還包括為所述一對相鄰孔所共用 的磁體。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述種子在其冠部上具有磁性活性涂層，由此， 所述種子被所述磁體保持在所述種子位置處。
24.一種用于辨識抽離、分離和索引種子的種子部分的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 載體，其具有多孔，其中，相鄰孔共享種子位置；歧管，其具有多個導管，所述載體與所述歧管對接，由此，所述載體中的所述孔與所述 歧管中的所述導管對準；收集器，其包括多個室，所述收集器對接在所述歧管內(nèi)，由此所述歧管中的所述導管與 所述收集器中的所述室對準；以及機構(gòu)，其包括致動器，所述致動器接合承載所述種子位置的壁，用于使種子或種子組織 移出所述種子位置，以便通過所述歧管，以便收集在所述收集器中。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述種子位置包括a)永磁體；b)電磁體；c)真空端口；d)粘合劑；e)干涉配合；f)托盤；或g)用于保持所述經(jīng)采樣的種子的其它類似裝置。
26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述機構(gòu)包括a)活塞；b)手動致動的構(gòu)件；c)電路；d)壓力閥；或e)用于使所述壁移位的其它類似裝置。
全文摘要
描述了用于對許多種子進行涂覆、辨識抽離、對準、切除和索引以進行測試的方法、裝置和系統(tǒng)。該裝置具有載體，載體被設計為將種子保持成預定對準以便從種子部分切除種子樣本，種子部分被索引至種子樣本。然后，載體位于將種子樣本從載體遞送至收集器以進行實驗室測試的裝置上。
文檔編號A01C1/00GK102131378SQ200980132645
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者A. 桑達爾 G., 科普 J., 蒙根 J. 申請人:先鋒國際良種公司