Автоматизированный пробоотборник для семян и способы отбора проб, тестирования и увеличения семян

Автоматизированный пробоотборник для семян и способы отбора проб, тестирования и увеличения семян

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится к системам и способам отбора проб из биологических материалов, таких как семена.

При развитии и усовершенствовании растений осуществляют генетическое усовершенствование растений либо посредством селекционного разведения, либо генетического воздействия, и когда желательное усовершенствование достигнуто, получают товарное количество семян посредством посадки и уборки урожая семян в течение нескольких генераций. Не все семена демонстрируют желательные признаки и, таким образом, эти семена должны быть отбракованы из популяции. Для ускорения процесса увеличения объема популяции проводят статистические пробы семян и тестируют их для отбраковки из популяции семян, которые не демонстрируют адекватно желательных признаков. Однако этот статистический отбор проб неизбежно допускает то, что некоторые семена без желательного признака остаются в популяции, а также то, что можно непреднамеренно исключать некоторые семена с желательным признаком из желательной популяции.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к системам и способам неразрушающего отбора проб материала из семян. Способы, в частности, приспособлены для автоматизации, которая допускает больший отбор проб, чем было осуществимо раньше. Благодаря автоматизированному неразрушающему отбору проб, обеспечиваемому, по меньшей мере, некоторыми из вариантов осуществления настоящего изобретения, можно тестировать каждое семя в популяции и отбраковывать те семена, которые не обладают желательным признаком. Это очень ускоряет процесс увеличения данной популяции семян и может приводить к получению улучшенной конечной популяции.

Варианты осуществления настоящего изобретения облегчают тестирование большей части или всех семян популяции до посадки таким образом, чтобы не затрачивать время и ресурсы на выращивание растений без желательных признаков.

По существу, система, соответствующая настоящему изобретению, содержит: станцию отбора проб; пробоотборник для извлечения материала семян на станции отбора проб; конвейер для семян для транспортировки семян из станции отбора проб в отсек в лотке для семян; и конвейер для транспортировки материала, извлеченного из семян, в соответствующий отсек в лотке для проб.

Согласно способу, соответствующему настоящему изобретению, семена подают индивидуально в станцию отбора проб; и они содержатся в станции отбора проб при отборе пробы из семени. Каждая проба транспортируется в, по меньшей мере, один индивидуальный отсек в лотке для проб, и каждое из семян транспортируется в отсек в лотке для семян с известной взаимозависимостью относительно отсека (отсеков) лотка для проб, в который была направлена соответствующая проба. Пробы могут подвергаться тестированию, и семена могут сортироваться на основе результатов тестирования.

Эти система и способ, соответствующие настоящему изобретению, облегчают автоматизированный неразрушающий отбор проб семян. Они обеспечивают тестирование и сортировку больших объемов семян, таким образом облегчая увеличение популяций семян с желательными признаками. Эти и другие признаки и преимущества будут частично очевидны и частично указаны далее.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид в перспективе первого варианта выполнения системы отбора проб семян, изготовленной согласно принципам настоящего изобретения;

Фиг.2 - увеличенный вид в перспективе узла пробоотборника для семян системы отбора проб семян;

Фиг.3 - увеличенный вид в перспективе бункера и механизма подачи семян узла пробоотборника для семян системы отбора проб семян;

Фиг.4 - вид в перспективе зонда для соскабливания проб с семян;

Фиг.5 - вид в перспективе ползуна для направления зонда;

Фиг.6 - вид в перспективе поршня в подающем механизме бункера;

Фиг.7 - вид в перспективе платформы с множеством установленных на ней лотков для семян и лотков для проб;

Фиг.8 - вид в перспективе механизма двумерного перемещения;

Фиг.9 - вид в перспективе входа конвейера для семян;

Фиг.10 - вид в перспективе выхода конвейера для семян;

Фиг.11 - вид в перспективе выхода конвейера для проб;

Фиг.12 - вид в перспективе воздушного усилителя, используемого в конвейерах для семян и для проб;

Фиг.13 - вид сверху высокопроизводительной системы пробоотборника для семян, соответствующей принципам настоящего изобретения;

Фиг.14 - вид сбоку высокопроизводительной системы пробоотборника для семян;

Фиг.15 - вид в перспективе спереди системы пробоотборника для семян;

Фиг.16 - вид в перспективе сзади системы пробоотборника для семян;

Фиг.17 - вид в перспективе станции отбора проб высокопроизводительной системы пробоотборника для семян;

Фиг.18А - частичный вид в перспективе одной части станции отбора проб семян, соответствующей принципам настоящего изобретения, с задвинутым зондом;

Фиг.18В - частичный вид в перспективе одной части станции отбора проб семян, соответствующей принципам настоящего изобретения, с выдвинутым зондом;

Фиг.19А - вид сбоку станции отбора проб семян с зондом в его задвинутом положении;

Фиг.19В - вид сбоку станции отбора проб семян с зондом в его выдвинутом положении;

Фиг.20 - вид продольного сечения станции отбора проб семян;

Фиг.21 - вид спереди станции отбора проб семян;

Фиг.22 - вид поперечного сечения станции отбора проб семян;

Фиг.23А - вид сбоку колеса для отбора семян;

Фиг.23В - вид с пространственным разделением деталей колеса для отбора семян;

Фиг.23С - вид вертикального сечения колеса для отбора семян;

Фиг.24 - вид спереди подающего механизма;

Фиг.25 - вид сбоку подающего механизма;

Фиг.26А - вид в перспективе подающего механизма;

Фиг.26В - вид сбоку подающего механизма;

Фиг.26С - вид продольного сечения подающего механизма, выполненного по линии 26С-26С на фиг.26В;

Фиг.26D - вид снизу подающего механизма;

Фиг.27А - вид вертикального продольного сечения механизма отбора проб;

Фиг.27В - увеличенный частичный вид вертикального сечения механизма отбора проб, показанного на фиг.27А;

Фиг.28А - вид вертикального сечения механизма отбора проб;

Фиг.28В - увеличенный частичный вид сечения механизма отбора проб, показанного на фиг.28А; и

Фиг.29 - аллелограмма, показывающая пробы ткани эндосперма кукурузы, которые подвергнуты полимеразной цепной реакции для определения конкретного однонуклеотидного полиморфизма.

Соответствующие ссылочные позиции обозначают соответствующие детали нескольких видов на чертежах.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Первый вариант выполнения автоматизированной системы пробоотборника для семян, сконструированной согласно принципам настоящего изобретения, обозначен в целом позицией 20 на фиг.1. Система 20 пробоотборника для семян приспособлена для извлечения семени из бункера, подачи его в станцию отбора проб, соскабливания пробы с семени, транспортировки пробы в контейнер для пробы и транспортировки семени в соответствующий контейнер для семян. Как показано на фиг.1, система пробоотборника для семян содержит основание 22, раму 24 на основании; узел 26 отбора проб, платформу 28, установленную на механизме 30 двумерного перемещения, конвейер 32 для семян для транспортировки семян из узла отбора проб семян и конвейер 34 для проб для транспортировки пробы, снятой с семени, в узел отбора проб семян.

Как показано на фиг.1, в первом предпочтительном варианте осуществления изобретения основание 22 содержит колесную тележку 40, имеющую четыре вертикальные стойки 42, соединенные верхними и нижними продольными элементами 44 и 46 на передней и задней сторонах и верхними и нижними поперечными элементами 48 и 50 на левой и правой сторонах, и установленную на них столешницу 52. В основании каждой стойки 42 может быть установлен ролик 54 для облегчения перемещение основания 22. Детали конструкции основания 22 не являются принципиальными для изобретения и, таким образом, основание 22 может иметь какую-либо другую конфигурацию, не отступая от принципов настоящего изобретения.

Как также показано на фиг.1, рама 24 содержит четыре проходящие вертикально стойки 60, установленные на столешнице 52, которые поддерживают в целом горизонтальную пластину 62. Узел 26 отбора проб установлен на пластине 62, как описано более подробно ниже. На пластине также установлена опора 64, проходящая от нее в целом горизонтально. Свободный конец опоры 64 имеет первую и вторую вертикальные стойки 66 и 68 для установки конвейера 32 для семян и частей конвейера 34 для проб, соответственно. Детали конструкции рамы 24 не являются принципиальными для изобретения и, таким образом, рама может иметь какую-либо другую конфигурацию, не отступая от принципов настоящего изобретения.

Как показано на фиг.1 и 2, узел 26 отбора проб установлен на пластине 62 рамы 24. Узел отбора проб содержит ящик или бункер 70, станцию 72 отбора проб и подающий механизм 74 для подачи одного семени из бункера 70 в станцию отбора проб.

Как показано на фиг.1 и 3, платформа 28 приспособлена для прочной установки множества лотков 80 для семян и лотков 82 для проб в зафиксированных положениях и направлениях. Каждый из лотков 80 для семян и лотков 82 для проб, предпочтительно, разделен на множество отсеков. Количество и расположение отсеков в лотках 80 для семян, предпочтительно, соответствуют количеству и расположению отсеков в лотках 82 для проб. Это облегчает взаимно-однозначное соответствие между семенем и его пробой. Однако в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть желательно применять множество отсеков в лотке для проб для каждого отсека в лотке для семян, например, когда с пробами проводят множество тестов, или когда различные пробы могут быть отобраны от одного семени (например, пробы с различных глубин).

Платформа 28 установлена на механизме 30 двумерного перемещения, который в этом предпочтительном варианте осуществления изобретения содержит основание 90 с первым линейным приводом 92, имеющим перемещаемую каретку 94, установленную на основании 90, и вторым линейным приводом 96, имеющим каретку 98, установленную на каретке 94 первого линейного привода 92. Платформа 28 установлена на каретке 98 второго линейного привода 96 и, таким образом, может точно перемещаться в двух измерениях при работе первого и второго линейных приводов 92 и 96.

Конвейер 32 для семян содержит трубку 100 с входным концом 102, примыкающим к станции 72 отбора проб, и выходным концом 104, установленным на стойке 66 рамы 24. Применено первое устройство 106 Вентури на входном конце 102 трубки 100 для создания потока воздуха в трубке к выходному концу 104 трубки и второе устройство 108 Вентури на выходном конце 104 трубки 100 для создания потока воздуха к входному концу 102 трубки. Первое устройство 106 Вентури работает для создания потока воздуха в трубке и всасывания семян из станции отбора проб в трубку через первый конец. Второе устройство 108 Вентури в таком случае работает для создания потока воздуха в противоположном направлении, таким образом, замедляя движение семени для уменьшения возможности повреждения семени, когда оно выходит через выходной конец 104 трубки и доставляется в отсек в лотке. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения вторая трубка 108 Вентури фактически останавливает перемещение семени, допуская его падение под действием силы тяжести в его отсек на лотке 90. На трубке 100 могут быть расположены различные датчики положения для обнаружения наличия семени и подтверждения надлежащей работы конвейера 32 для семян.

Конвейер 34 для проб содержит трубку 120 с входным концом 122, примыкающим к станции 72 отбора проб, и выходным концом 124, установленным на стойке 68 рамы 24. Применено первое устройство 126 Вентури на входном конце 122 трубки 120 для создания потока воздуха в трубке к выходному концу 124 трубки. На выходном конце расположен сепаратор 128 для отделения материала проб от несущего его воздушного потока таким образом, чтобы воздушный поток не выдувал пробу из отсека в лотке 92. Сепаратор, предпочтительно, также содержит фильтр для предотвращения перекрестного загрязнения проб.

Как показано на фиг.2, узел 26 отбора проб семян приспособлен для установки на пластине 62 на стойке 140. Узел 26 отбора проб семян содержит пластину 142 для установки бункера, пластину 144 для установки ползуна и четыре опорные распорки 146 для ползуна между ними. Бункер 70 (показанный на фиг.3), который подает отдельные семена в станцию 72 отбора проб, установлен на пластине 142 для установки бункера. Станция 72 отбора проб содержит гнездо 148 для семян, установленное на держателе 150 гнезда, который поддерживается на пластине 144 для установки ползуна парой опорных распорок 152. Гнездо 148 имеет углубленное отверстие в его донной поверхности, в которое бункер 70 подает одно семя. В верхней части гнезда 148 для семян расположена прорезь, к которой обращена часть семени, расположенного в углублении. Зонд 154 (фиг.4) установлен в держателе 156 зонда, который установлен на переходной пластине 158 ползуна на программируемом ползуне 160, при помощи зажимного блока 162 для зонда. Программируемый ползун 160 (фиг.5) установлен на нижней стороне пластины 144 для установки ползуна и перемещает зонд 154 в прорези в гнезде 148 для семян для отбора пробы семени в выемке в гнезде для семян.

Как лучше показано на фиг.4, зонд 154 имеет множество зубьев 164, высота которых увеличивается к проксимальному концу таким образом, что по мере продвижения зонда 154 в прорези он врезается в семя, расположенное в выемке в гнезде 148, с нарастающей глубиной. Полученное в результате постепенное срезание уменьшает повреждение семени, предохраняя его жизнеспособность. Кроме того, как описано более подробно ниже, благодаря срезанию на разную глубину в разные моменты времени можно производить отбор проб с различных глубин одного семени отдельно для отдельного анализа.

Трубка 166 для передачи проб проходит от выемки в гнезде 148 для семян и имеет соединитель 168 на ее конце для соединения с конвейером 34 для проб.

Станция 26 отбора проб также включает бункер 70, лучше показанный на фиг.3. Бункер 70 содержит левую и правую пластины 170 и 172 для установки бункера и пластину 174 для установки цилиндра и верхний кронштейн 176 для цилиндра. Бункер 70 также имеет переднюю панель 178, заднюю панель 180, первую и вторую торцевые панели 182 и 184 и дно 186. Перегородка 188 делит бункер на первый и второй отсеки 190 и 192. Первый отсек 190 содержит запас семян, которые индивидуально передаются во второй отсек 192.

Привод 194 поршня приводит в действие поршень 196 для подъема семени из первого отсека. Воздушно-струйный узел 198 перемещает семя с конца поршня 196 во второй отсек 192. Второй отсек имеет фигурное дно 200 с отверстием 202 для приема семени и его позиционирования. Привод 210 поршня приводит в действие поршень 214 для подъема семени из второго отсека 192. Воздушно-струйный узел 216 используется для перемешивания семян в ходе подхвата семени.

Как показано на фиг.7, платформа 28 имеет держатели 220 для установки лотков 90 для семян и лотков 92 для проб с их совмещением таким образом, чтобы конвейер для семян и конвейер для проб доставляли семена и пробы в соответствующие отсеки в соответствующих лотках. Лотки 92 для проб могут (как показано) быть приспособлены для удерживания индивидуальных пробирок. Конечно, можно использовать лотки различных конфигураций, например, в которых расположено множество отсеков для множества проб от одного семени. Например, когда одна проба разделена на несколько проб или когда пробы отделены друг от друга в соответствии с тем, откуда они отобраны, например, по глубине.

Как показано на фиг.8, механизм 30 двумерного перемещения также включает ползун 230, имеющий направляющую 232 и каретку 234, которая расположена параллельно первому линейному приводу 92. Второй линейный привод 96 установлен на каретке 94, имеющей каретку 98, установленную на каретке 94 первого линейного привода 92. Платформа 28 установлена на каретке 98 второго линейного привода 96 и, таким образом, может точно перемещаться в двух измерениях при работе первого и второго линейных приводов 92 и 96. При надлежащем управлении механизм перемещения может совмещать индивидуальные отсеки лотков 90 для семян и лотков 92 для проб с выходами конвейера для семян и конвейера для проб.

Как показано на фиг.9, на входном конце 102 трубки 100 конвейера 32 для семян кронштейн 240 удерживает воздушный усилитель 242 и сенсорную трубку 244 для обнаружения семян. Кронштейн 240 содержит секции 246, 248, 250, 252 и 254. Как показано на фиг.2, кронштейн 240 установлен на пластине 142 для установки бункера. Воздушный усилитель 242 (показанный на фиг.12) приспособлен для соединения с источником сжатого воздуха. Когда воздух подают в воздушный усилитель, он создает поток воздуха в трубке 100 с использованием эффекта трубки Вентури. Сенсорная трубка 244 удерживает датчики 256 обнаружения семян для обнаружения прохождения через нее семян. Датчики 256, предпочтительно, являются оптическими датчиками, совмещенными с отверстиями в сенсорной трубке 244, которые оптически обнаруживают прохождение семени.

Как показано на фиг.10, на выходном конце 104 трубки 100 конвейера 32 для семян расположен узел 260 выпуска семян. Узел выпуска установлен на стойке 66 при помощи кронштейна 262 и выпускной опоры 264. Сенсорная трубка 266 для обнаружения семян установлена в кронштейне 262 и удерживает датчики 268 обнаружения семян для обнаружения прохождения через нее семени. Датчики 268, предпочтительно, представляют собой оптические датчики, совмещенные с отверстиями в сенсорной трубке 266, которые оптически обнаруживают прохождение семени. С сенсорной трубкой 266 для обнаружения семян соединен воздушный усилитель 270. Воздушный усилитель 270 (фиг.12) приспособлен для соединения с источником сжатого воздуха. Когда воздух подают в воздушный усилитель, он создает поток воздуха в трубке 100 с использованием эффекта Вентури. Под воздушным усилителем 270 расположена соединительная трубка 272, и под ней расположена продуваемая трубка 274 для выпуска семян, которая также удерживается держателем 276 трубки для выпуска семян, удерживаемым приводом 278 трубки для выпуска семян.

Входной конец 122 трубки 120 конвейера 34 для проб соединен соединителем 168 с трубкой 166 для выпуска проб. Как показано на фиг.11, выходной конец 124 трубки 120 соединен с соединителем 280 для проб, который, в свою очередь, соединен с воздушным усилителем 282, который соединен с узлом 284 наконечника для стружки. Узел наконечника 284 для стружки установлен на держателе 286 выпускной трубки для семян, который удерживается на приводе 288 выпуска. Привод выпуска установлен на стойке 68. В выпускных отверстиях узла 284 наконечника для стружки установлены фильтры 290 для предотвращения загрязнения других отсеков выпускаемыми пробами.

Работа системы пробоотборника

При работе множество семян, например, сои, откладываются в бункере 70. Механизм 74 подачи семян транспортирует индивидуальное семя в станцию 72 отбора проб. В станции отбора проб от семени отбирается проба материала таким образом, который минимизирует ущерб для жизнеспособности семян.

Проба удаляется из станции 72 отбора проб конвейером 34 для проб 34. Устройство 126 Вентури создает поток воздуха в трубке 120 к выходному концу 124. Материал пробы всасывается в трубку и в направлении отсека лотка для пробы, совмещенного с выходным концом 124 трубки 120. Сепаратор 128 отделяет пробу от несущего ее воздушного потока и допускает падение пробы в отсек. В некоторых вариантах осуществления изобретения проба может быть распределена в два или более отсеков в лотке для проб, и в этом случае механизм 30 двумерного перемещения работает для приведения одного или более дополнительных отсеков в положение, совмещенное с выходным концом 124. Можно точно координировать перемещение лотков для проб с работой станции 72 отбора проб таким образом, чтобы пробы от различных частей семени и, в частности с различных глубин в семени, можно было доставлять в отдельные отсеки в лотке для пробы.

После того, как отбор проб от семени закончен, конвейер 32 для семян работает для удаления семени из станции отбора проб. Первое устройство 106 Вентури работает для создания потока воздуха в трубке и всасывания семени из станции 72 отбора проб в трубку 100. Второе устройство 108 Вентури в этом случае работает для создания потока воздуха в противоположном направлении, таким образом, замедляя движение семени для уменьшения повреждения семени, когда оно выходит из выходного конца 104 трубки 100 и доставляется в отсек в лотке 92 для семян. Вторая трубка 108 Вентури, предпочтительно, останавливает движение семени, обеспечивая его падение под действием силы тяжести в его отсек в лотке 90. Работа первой и второй трубок 106 и 108 Вентури может быть синхронной или они могут приводиться в действие датчиками положения, контролирующими трубку 100.

Вариант выполнения высокопроизводительной системы пробоотборника для семян обозначен в целом ссылочной позицией 500 на фиг.13-26. Как показано на фиг.13 и 14, система 500 пробоотборника для семян содержит станцию 502 отбора проб, станцию 504 обработки проб и станцию 506 обработки семян. Желательно, но не существенно, чтобы система 500 пробоотборника для семян была установлена на одну или более колесных тележек, которые могут проходить в обычные дверные проемы таким образом, чтобы систему можно было удобно транспортировать. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения станция 502 отбора проб семян установлена на тележке 508, станция обработки проб установлена на тележке 510 и станция обработки семян установлена на тележке 512.

Станция 502 отбора проб семян содержит механизм 514 подачи семян и механизм 516 строгания семян. От поверхности 520 тележки 508 проходит вертикально вверх множество стоек 518. Платформа 522 установлена на поверхностях стоек 518 и поддерживает механизм 516 строгания семян. Два L-образных кронштейна 524 проходят горизонтально от стоек 518 и поддерживают платформу 526. Платформа 528 установлена на платформе 526 при помощи множества стоек 530 и поддерживает механизм 514 подачи семян.

Множество опор 532 проходят вверх от пластины 522. Пластина 534 установлена на опорах 532. Множество стоек 536 отступают вниз от пластины 534 и удерживают полку 538.

Как показано на фиг.13, 14, 15 и 16, механизм 514 подачи семян содержит бункер 550 с фигурной поверхностью, приспособленной для подачи семян, отложенных в бункер, к отделяющему колесу 552 (см. также фиг.23А-23С). Отделяющее колесо 552 установлено с возможностью вращения в вертикальной плоскости, смежной с бункером 550, и имеет множество разнесенных выемок 554, каждая из которых имеет отверстие 556, сообщающееся с вакуумной системой (не показана). Колесо 552 продвигается шаговым электродвигателем 560. Индивидуальные семена подхватываются выемками 554 в колесе 552 и удерживаются в выемках всасыванием вакуумной системой через отверстия 556. Скребок 562 извлекает индивидуальные семена из выемок 554, обеспечивая их падение по направляющей 564 в отверстие в распределителе 566.

Как показано на фиг.24-26, распределитель 566 содержит вал 568, имеющий множество (шесть в предпочтительном варианте осуществления изобретения) проходов 570, проходящих сквозь него в поперечном направлении. Поверх каждого конца вала 568 с возможностью скольжения установлены рукава 572 и 574, которые могут перемещаться между первым (внутренним) и вторым (внешним) положениями. Рукава 572 и 574 имеют множество пар выровненных отверстий 576 и 578 на их противоположных сторонах. Отверстия 576 имеют продолговатую форму, и отверстия 576 и 578 имеют такие размеры и расположены таким образом, что когда рукава 572 и 574 находятся в их первом (внутреннем) положении (слева на фиг.24), части продолговатых отверстий 576 совмещены с проходами 570 вала 568, и когда рукава находятся в их вторых (внешних) положениях, части продолговатых отверстий 576 и вторых отверстий 578 совмещены с проходами (справа на фиг.24). Привод 580 избирательно обеспечивает скольжение рукавов 572 и 574 между их первым и вторым положениями.

Распределитель 566 установлен при помощи кронштейна 582 на каретке 584 линейного привода 586 с возможностью перемещения относительно направляющей 564 и последовательного совмещения каждого из проходов 570 вала 568 с направляющей 564 таким образом, что семя может быть отложено в него. Датчик обнаружения семян (не показан) может быть установлен смежно с направляющей 564 для подтверждения того, что семя отложено в каждый проход 570. На платформе 528 установлено множество воздушных сопел 590, и они выровнены относительно проходов 570, когда распределитель 566 перемещен в его положение распределения приводом 586. С каждым проходом 570 совмещена трубка 592, и каждая трубка соединена с одной из множества станций 600 отбора проб семян в механизме 516 строгания семян. Рукава 572 и 574 перемещаются, обеспечивая падение семян, находящихся в проходах 570, в трубки 592. Одно из сопел 590 совмещено с каждым из проходов 570 и приводится в действие для содействия перемещению семян из проходов 570 по трубкам 592 в их соответствующие станции 600 отбора проб семян.

Предпочтительно, существует окно 596 в бункере 550, которое совмещается с отверстием 556 в каждой выемке 554 при повороте колеса 552. Окно 596 может сообщаться с вакуумом для всасывания любых загрязнений или частиц шелухи семян или семени, которые могли бы забивать отверстия 556 в выемках 554 и ухудшать способность колеса 552 отбирать индивидуальные семена из бункера 550.

Механизм 516 строгания семян содержит, по меньшей мере, один и, в этом предпочтительном варианте осуществления изобретения, шесть станций 600 отбора проб. Каждая станция 600 отбора проб семян отбирает пробу материала от семени, доставленного в нее. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения станции 600 отбора проб расположены или разбиты на две группы по три, но количество и расположение станций отбора проб могут изменяться. Станция 504 обработки проб принимает пробы ткани, отобранные из семени и отправленные из каждой станции 600 отбора проб. Подобным образом, станция 506 обработки семян принимает семя после того, как проба была отобрана из семени, и семя отправлено из станции 600 отбора проб.

Каждая станция 600 отбора проб семян имеет входную втулку 602, соединенную с трубкой 590, которая открыта в камеру 604. Нижняя поверхность камеры 604 сформирована концом стержня 606 привода 608. Нижняя поверхность расположена ниже входной втулки 602 для обеспечения того, что все семя упадет в камеру 604 и не застрянет в положении лишь частично в камере. Напротив входной втулки 602 может быть расположено вентиляционное отверстие 610 для обеспечения выпуска воздуха, поступающего из воздушных форсунок 590. Вентиляционное отверстие 610 может быть закрыто ячеистой сеткой 612 для предотвращения выпадения семени из камеры 604 и смягчения удара семени, когда оно доставляется в камеру.

Этот стержень 606 поднимает семя из камеры 604 и в выемку 614 для приема семян в нижней стороне пластины 616 для отбора проб семян. Пластина 616 для отбора проб имеет отверстие 618 для отбора проб, в которое выступает семя, находящееся в выемке 614 для приема семян. В верхней поверхности пластины 616 для отбора проб сформирована канавка 620 для отбора проб таким образом, что часть семени, находящегося выемке 614, выступает в канавку. Пластина 616 для отбора проб также имеет поперечно ориентированные отверстия 622 и 624, выровненные с выемкой 614 для приема семян. Когда стержень 606 поднимает семя, доставленное в станцию 600 отбора проб в выемку 614 в пластине 616, пальцы 626 и 628 проходят поперек сквозь отверстия 622 и 624 и приводятся в действие приводом 630 для вхождения в контакт и сжатия семени. Было обнаружено, что сжатие, по меньшей мере, некоторых типов семян в процессе отбора проб может улучшать жизнеспособность семян после отбора проб. Для семян, таких как семена сои, было обнаружено, что сжимающее давление увеличивает жизнеспособность семян, и что сжимающее давление между приблизительно 2,5 и приблизительно 5 фунтами является достаточным для увеличения жизнеспособности.

Зонд 650 для отбора проб, имеющий множество режущих кромок 652, совершает возвратно-поступательное движение в канавке 620 таким образом, что режущие кромки 652 могут соскребать пробу с семени, удерживаемого в выемке 614 стержнем 606 и пальцами 626 и 628. Режущие кромки 652, предпочтительно, параллельные и ориентированы под косым углом меньше 90° относительно направления движения зонда. Желательно, но не принципиально, чтобы режущие кромки 652 были наклонены достаточно для того, чтобы одна кромка всегда находилась в контакте с семенем. Наклон режущих кромок позволяет следующему лезвию установить контакт с семенем до того, как текущее лезвие потеряет контакт с семенем. В предпочтительном варианте осуществления изобретения режущие кромки ориентированы под углом приблизительно 60°, хотя этот угол будет зависеть в некоторой степени от ширины зонда. Ширина зонда может также быть важной для сохранения жизнеспособности семян после осуществления отбора проб и может изменяться в зависимости от типа семени и его влажности.

Режущие кромки 652 имеют ступенчатую конфигурацию, при этом каждый срез прогрессивно глубже предыдущего. Количество материала пробы и глубина среза могут регулироваться посредством регулирования продвижения зонда 650. Для меньших проб и меньших глубин среза ход зонда 650 короче, и для больших проб или более глубоких срезов ход зонда длиннее. При частичных ходах ткань от семени может быть захвачена между кромками 652. Зонд 650 может выдвигаться и задвигаться для содействия освобождения всей пробы. Например, после того, как семя высвобождено, зонд может быть выдвинут и задвинут для содействия извлечению ткани семени, захваченной между режущими кромками. Полный диапазон движения зонда 650 показан на фиг.19А и 19В.

Зонд 650 для отбора проб, предпочтительно, приводится в действие линейным приводом 654. В предпочтительном варианте осуществления изобретения три зонда 650 приводятся в действие одним приводом 654. Использование одного привода для приведения в действие нескольких зондов позволяет экономить пространство и более экономично.

Система 656 транспортировки проб, содержащая канал 658, имеющий вход 660, сообщающийся с проходом 662, который открыт в отверстие 618 для отбора проб и канавку 620 в пластине 616 для отбора проб, удаляет пробы ткани, отобранные действием режущих кромок 652 зонда для отбора проб. Канал 658 транспортирует пробу к выходу 664, где она откладывается в уникальный держатель пробы в станции 504 обработки пробы. Этим держателем пробы может быть, например, гнездо 666 в лотке 668, установленном на двухкоординатном столе 670 на тележке 510 таким образом, что может быть определена зависимость между пробами и их соответствующими семенами. Система 656 транспортировки проб включает воздушно-струйное устройство 672, которое создает поток воздуха в канале 658 для перемещения пробы по каналу.

На линейном приводе 654 может быть установлен второй механизм отбора проб, и он может двигаться вместе с зондом 650. Второй механизм отбора проб может содержать устройство 674 отбора керновой пробы, имеющее колонковый бур 676 для отбора штырьковой пробы семени из надреза, сделанного зондом 650. Эту ткань в этой пробе отбирают из более глубокого места чем ткань, соскобленную зондом 650, и это обеспечивает получение другой информации. В некоторых вариантах осуществления изобретения материал, снятый зондом 650, может быть просто удален, и может быть оставлена только проба, отобранная устройством 674 отбора керновой пробы 674. В некоторых вариантах осуществления изобретения обе пробы могут быть оставлены и могут отдельно храниться для раздельного тестирования. В других вариантах осуществления изобретения единственной пробой является проба, отобранная зондом 650. В вариантах осуществления изобретения без второго механизма отбора проб устройство 674 отбора керновой пробы и колонковый бур 676, могут быть заменены приводом с простым толкателем, который проходит сквозь отверстие 618 для отбора проб, для содействия подталкиванию семени в выемку 614.

Система 680 транспортировки семян имеет вход 682, смежный с выемкой 614, для втягивания семян после того, как они высвобождены пальцами 626 и 628 и стержень 606 опускает семя после операции отбора пробы. Система 680 транспортировки семян 680 транспортирует семена к отдельному держателю семян в станции 506 обработки семян на тележке 512. Этот держатель семян может представлять собой, например, гнездо 684 в лотке 686, установленном на двухкоординатном столе 688 на тележке 612 таким образом, что может быть определена зависимость между пробами и их соответствующими семенами. Механизм 680 транспортировки семян включает воздушно-струйное устройство 690, которое создает поток воздуха в канале 680 для перемещения пробы по каналу.

Работа

При работе множество семян, например, семян сои засыпают в бункер 550 системы 500 отбора проб. Эти семена проходят под действием силы тяжести к диску 552, и всасывание через отверстия 556 удерживает по одному семени в каждой выемке 554. При вращении диска 552 шаговым электродвигателем 560, отдельные семена удаляются с диска скребком 562 и падают под действием силы тяжести по направляющей 564 к выходу. Линейный привод 586 перемещает распределитель 566 таким образом, что каждый проход 570 распределителя выравнивается относительно направляющей 564 для загрузки одного семени сквозь отверстие 576 и в проход 570. Когда все проходы 570 в распределительном элементе 566 заполнены, линейный привод 586 перемещает распределитель в положение для загрузки его семян в станцию 600 отбора проб в механизме 516 строгания семян. Рукава 572 и 574 перемещаются приводом 580, который выравнивает отверстия 578 с проходами 570, позволяя семенам в проходах 570 падать в трубки 592, которые ведут к станциям 600 отбора проб. Сопла 590 продувают воздух, который содействует увлечению семян из проходов 570 через трубки 592 к камерам 604 в станциях 600 отбора проб.

Предпочтительно, все проходы 570 загружаются последовательно и выпускают их семена одновременно в станции 600 отбора проб, но распределитель может быть запрограммирован для работы некоторым другим образом. Как только семена поступают в станцию 600 отбора проб, стержни 606 поднимают семена в выемки 614 в нижней стороне пластин 616. Выемки 614 могут иметь размеры и конфигурации, способствующие оптимальной ориентации семени. В выемках 614 части семян выступают сквозь отверстия 618 для отбора проб и в канавки 620. Зонды 650 перемещаются в канавках 620, позволяющих их режущим кромкам 652 удалять материал с частей семян, выступающих в канавки 620, и формировать небольшие срезы на семенах. Когда каждый зонд 650 удалил материал, система 656 транспортировки образцов втягивает материал пробы сквозь проход 662 и во вход 660. Пробы движутся в каналах 658 из станций 600 отбора проб к месту хранения проб, такому как гнезда 666 в лотке 668 для проб. Вторая проба может быть отобрана колонковым буром 676 из устройства 674 отбора проб через отверстие 618 в пластине 616 для отбора проб. После того как отбор проб закончен, стержень 606 задвигается, и когда семя падает, система 680 транспортирования семян после отбора проб транспортирует семя после отбора пробы в место хранения семян, такое как гнездо 684 в лотке 686 для семян.

Двухкоординатные столы 670 и 688 перемещаются для выравнивания различных гнезд с выходами системы 656 транспортировки проб и системы 680 транспортировки семян, и процесс отбора проб повторяется. Когда все гнезда 666 в лотке 668 для проб заполнены, пробы в лотке для проб могут подвергаться тестированию, и семена в соответствующем лотке 686 для семян могут подвергаться селекции на основе результатов тестирования проб. Отбор проб, предпочтительно, по существу не оказывает неблагоприятного воздействия на жизнеспособность семян.

Варианты применения

Настоящее изобретение обеспечивает получение способов анализа семян, имеющих желательный признак, маркерный ген или генотип. Согласно одному варианту изобретения, аналитические способы позволяют анализировать индивидуальные семена, которые присутствует в популяции в партии или в основной массе семян, таким образом, что могут быть определены химические и/или генетические характеристики индивидуальных семян.

Пробы, подготовленные согласно настоящему изобретению, могут использоваться для определения мн