种子取样系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年7月31日提交的美国临时申请no.62/199,468的优先权，该临时申请以引用的方式明确地并入本文中。

本公开整体涉及用于从种子中获取样本以进行各种测试的装置，该测试包括例如基因测试或含油量/油组分的测试。

背景技术：

本领域已知的现场基因分型研究工作涉及手动叶取样，以对植物种群进行基因分型。这些研究工作需要大量的资源，因为必须对种子进行处理、分类和种植。在基因取样可以发生之前，必须维护所得的植物以产生幼苗。这些幼苗绝大多数是不合需要的并且必须被丢弃和销毁。因此，手动叶取样导致现场资源使用效率低下且员工时间消耗。减少生长的幼苗数量并释放了大量的现场台站资源的改进的流线型基因分型过程可能会加速未来的植物种群生产和发展。可以用于标识种植哪些种子的新过程将是可取的。用于对植物种子进行基因分型同时保持种子生活力的有效且高生产量的方法将促进育种计划且具有提高作物生产率的潜力。

技术实现要素：

公开了一种用于流线型手动种子取样的方法和设备。根据一个方面，公开了一种种子切割系统/设备。该种子切割系统/设备包括切割装置，该切割装置可操作以从种子中取出材料。该种子切割系统/设备包括种子引导件，该种子引导件包括大小被设定成接收从种子中取出的材料的开口。可操作以清洁种子引导件的清洁系统/模块也包括在种子切割设备中。所提供的设备可以包括收集托盘，该收集托盘被构造成接收从种子中取出的材料。种子引导件可在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置，种子引导件置于切割装置与收集托盘之间，并且种子引导件将从种子中取出的材料导引到收集托盘。在第二位置，种子引导件的开口置于清洁系统的喷嘴下方。

本公开的范围不限于所使用的特定结构或特定术语。例如，术语“喷嘴”可以被术语“压力源”取代。另外，术语“种子引导件”可以被术语“漏斗”取代，并且术语“切割装置”可以被术语“旋转刀片”或“锯”取代。

在一些实施方案中，切割装置可以包括被构造成围绕中心轴线旋转的主体。主体可以包括从第一端部周向地延伸到第二端部的锯齿状区段。锯齿状区段可以具有多个切割齿，该多个切割齿在第一端部处限定主体的第一半径并且在第二端部处限定主体的第二半径。第二半径可以大于第一半径。

在一些实施方案中，种子引导件可以包括可在第一位置与第二位置之间移动的漏斗。

在一些实施方案中，漏斗可以包括上部漏斗和置于该上部漏斗下方的下部漏斗。下部漏斗可以可操作以在升高位置与下降位置之间移动。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括保护屏障，该保护屏障位于切割装置与收集托盘之间。当处于下降位置时，下部漏斗可以延伸穿过保护屏障。

在一些实施方案中，当漏斗处于第二位置时，清洁系统可以可操作以清洁漏斗。

在一些实施方案中，清洁系统可以包括压缩空气源。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括第二收集托盘，该第二收集托盘被构造成接收种子。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括传感器，该传感器被构造成检测种子何时存放在收集托盘中。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括索引系统。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括杠杆组件，该杠杆组件可操作以使种子朝向切割装置前进。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括启动开关，该启动开关用于使切割装置通电。杠杆组件被构造成接合启动开关。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括种子承载架，该种子承载架可移除地联接到杠杆组件。种子承载架可以包括大小被设定成接收种子的凹槽。

在一些实施方案中，种子承载架可以包括多个种子承载架。每个种子承载架被构造成接收不同的种子类型。在一些实施方案中，种子类型可以是玉米种子、棉花种子、向日葵种子、小麦种子、水稻种子、油菜种子、高粱种子或大豆种子。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括弹簧，该弹簧用于提供种子承载架与杠杆组件之间的顺应性。

在一些实施方案中，凹槽可以是v形的。凹槽的角度可以是小于约90°的锐角。在一些实施方案中，角度可以是约1°至约89°、约1°至约45°或约45°至约89°。说明性地，凹槽可以是u形的。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括负压源，该负压源被构造成联接到种子承载架。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括线性致动器，该线性致动器可操作以使种子引导件在第一位置与第二位置之间移动。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括储存栈(hotel)，该储存栈被构造成接收多个收集托盘。

在一些实施方案中，种子切割设备还可以包括第二清洁装置，该第二清洁装置被构造成清洁切割装置。

在其他实施方案中，公开一种切割工具。切割工具包括被构造成围绕中心轴线旋转的主体。主体包括从第一端部周向地延伸到第二端部的锯齿状区段。锯齿状区段具有多个切割齿，该多个切割齿在第一端部处限定主体的第一半径并且在第二端部处限定主体的第二半径。第二半径大于第一半径。

在一些实施方案中，多个切割齿可以限定从第一端部到第二端部逐渐增加的半径。

在一些实施方案中，锯齿状区段可以是第一锯齿状区段，并且多个切割齿可以是第一多个切割齿。在一些实施方案中，可以采用大量等间距的齿来产生更精细的切割。相反地，在一些实施方案中，可以采用更少数量的等间距的齿来产生更粗的切割。所使用的刀片可以包括100与300之间个齿。在一个实施方案中，所使用的刀片具有节距为3mm的128个齿。另外，齿的大小和节距可以被构造成从任何给定种类的种子中最佳地取出样本。齿的节距可以在1.5mm与4.5mm之间；在2.2mm与3mm之间；或在2.5mm与3.5mm之间。主体可以包括第二锯齿状区段，该第二锯齿状区段从与第一锯齿状区段的第二端部相邻的第三端部周向延伸到第四端部。第二锯齿状区段可以具有第二多个切割齿，该第二多个切割齿在第三端部处限定主体的第三半径。第三半径可以小于第二半径。

在一些实施方案中，第二多个切割齿可以在第四端部处限定主体的第四半径。第四半径可以大于第三半径。

在一些实施方案中，第三半径在长度上可以等于第一半径，并且第四半径在长度上可以等于第二半径。

在一些实施方案中，第一多个切割齿可以限定从第一端部到第二端部逐渐增加的半径。第二多个切割齿可以限定从第三端部到第四端部逐渐增加的半径。

在一些实施方案中，第一锯齿状区段的第二端部与第二锯齿状区段的第三端部可以由沿大致径向方向延伸的边缘连接。

在一些实施方案中，第一锯齿状区段可以限定延伸约90度的弧。

在一些实施方案中，多个切割齿中的每个切割齿可以从基部径向向外延伸到尖端。每个尖端与中心轴线之间的距离可以限定主体的半径。

在一些实施方案中，齿的尖端可以延伸远离锯齿状区段的第二端部。

在一些实施方案中，主体可以被构造成围绕中心轴线沿第一方向旋转。多个切割齿中的每个切割齿可以沿第一方向从其基部延伸到其尖端。

在一些实施方案中，安装狭槽可以限定在主体的中央。

在一些实施方案中，主体可以包括多个锯齿状区段。每个锯齿状区段可以具有逐渐增加的半径。

根据另一个方面，公开一种切割种子的方法。该方法包括手动地将种子放置在平台上。该方法还包括操作装载器以便将种子沿着平台朝向切割工具移动。另外，该方法包括启动切割工具以便从种子中取出样本。此外，该方法包括获取从种子中取出的样本。该方法包括从装载器取出已切割种子。该方法还包括将已切割种子存放在狭槽中。

在一些实施方案中，该方法还可以包括启动索引装置以便对已切割种子和样本进行索引，从而将已切割种子与样本相关联。

在一些实施方案中，该方法还可以包括从样本中提取dna、蛋白质、脂肪酸油或其他种子部分。在一些实施方案中，该方法还可以包括从种子中取出胚胎、胚乳、种皮或子叶的全部或部分。

在一些实施方案中，该方法还可以包括从样本中确定关于种子的基因信息。在其他实施方案中，该方法还可以包括从样本中确定关于种子的脂肪酸油分布信息。在其他实施方案中，该方法还可以包括从样本中确定关于种子的蛋白质信息。

在一些实施方案中，手动地将种子放置在平台上可以包括使种子定向成使得种子的胚胎背向切割工具。

在一些实施方案中，手动地将种子放置在平台上可以包括将种子安置在限定于装载器中的狭槽中。

在一些实施方案中，可以以第一切割深度切割种子。当启动切割工具时，切割深度可以从第一切割深度逐渐增加到第二切割深度。

在一些实施方案中，种子可以是玉米种子、棉花种子、向日葵种子、小麦种子、水稻种子、油菜种子、高粱种子或大豆种子。

在一些实施方案中，种子可以是可以从单子叶植物获取的种子。在一些实施方案中，种子可以是可以从双子叶植物获取的种子。

在一些实施方案中，该方法还可以包括在从种子中取出样本之后种植种子。在一些实施方案中，该方法还可以包括在从种子中取出样本之后保存种子。

在一些实施方案中，该方法还可以包括在从种子中取出样本之后，从样本中提取dna并且种植种子。在一些实施方案中，该方法还可以包括在从种子中取出样本之后，从样本中提取蛋白质并且种植种子。在一些实施方案中，该方法还可以包括在从种子中取出样本之后，从样本提取脂肪酸油并且种植种子。

根据另一个方面，公开一种切割种子的方法。该方法包括从使用者接收种子。由装载器将种子保持在切割装置的适当位置。该方法包括利用切割装置以第一切割深度和不同于第一切割深度的第二切割深度切割种子，以便产生样本。另外，该方法包括使样本引导件在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置，样本引导件置于切割装置与收集托盘之间，以将从种子中取出的材料导引到收集托盘。在第二位置，种子引导件的开口置于清洁系统的喷嘴下方。检测种子托盘中的种子，并且启动索引系统。当切割种子时，切割深度从第一切割深度逐渐增加到第二切割深度。

附图说明

详细描述具体参考以下附图，在附图中：

图1是种子切割系统的一个实施方案的透视图；

图2是图1的种子切割组件的简化框图；

图3是图1的系统的种子保持器组件的透视图；

图4是图3的种子保持器组件的分解透视图；

图5是图3的保持器组件的种子承载架的前透视图；

图6是图5的种子承载架的底部平面视图；

图7是图3的保持器组件的顶部透视图；

图8是图3的保持器组件的透视图，示出了处于切割位置的保持器组件；

图9是图1的系统的切割刀片的侧视图；

图10是图9的切割刀片的区段的剖面侧视图；

图11是图1的系统的附加部件的透视图；

图12是图1的系统的种子托盘的透视图；

图13是具有图1系统的样本管的样本托盘的透视图；

图14是图1的系统的种子引导件的透视图；

图15是处于取样位置的图1的系统的样本引导机构的透视图；

图16是图15的样本引导机构的另一个透视图；

图17是处于清洁位置的图15的样本引导机构的另一个透视图；

图18是玉米种子的透视图；

图19是利用图1的系统执行切割操作之后的玉米种子的透视图；

图20是种子样本大小的曲线图，示出了每次试验产生的样本重量；

图21a到图21c示出了图1的系统的种子承载架的另一个实施方案；

图22a到图22c示出了图1的系统的种子承载架的又一个实施方案；并且

图23a到图23c示出了图1的系统的种子承载架的又一个实施方案。

具体实施方式

虽然本公开的构思可容许各种修改和替代形式，但已通过实例在附图中详细地描述了具体的示例性实施方案，并且将在本文详细描述这些实施方案。然而，应当了解，无意将本公开的构思限制于所公开的特定形式，相反地，其目的在于将涵盖落入由随附权利要求书所限定的本发明的精神和范畴内的所有修改、等同物和替代方案。

参考图1，示出了用于从种子14中取出样本12以进行基因、蛋白质或脂肪酸油分布测试的系统10。说明性地，系统10被构造成从玉米、棉花或大豆种子14中取得样本12作为基因分型取样方案的一部分。应当了解，在一些实施方案中，系统10可以被配置成从其他物种的种子中取得样本12。也应当了解，在一些实施方案中，系统10可以被配置成从单子叶植物的种子中取得样本12。应当进一步了解，在一些实施方案中，系统10可以被配置成从双子叶植物的种子中取得样本12。如下文更详细地描述，使用者手动地向系统10提供种子14并且操作系统10，以便以使得种子生活力不受损害的方式从种子14中取出样本12。如本文所用，除了其他事物外，“生活力”是指种子(包括已被系统10切割的种子)发芽的能力。系统10被配置成对样本12和从中取得样本12的种子14加索引，使得可以在基因测试期间跟踪样本。作为基因测试的一部分，可以对样本12的基因性状进行标识，以表明将由种子14产生的植物的表型参数。作为蛋白质测试的一部分，可以对样本12的基因性状或翻译后蛋白质修饰进行标识，以表明将由种子14产生的植物的表型参数。作为脂肪酸油分布测试的一部分，可以对样本12的脂肪酸含量进行标识，以表明将由种子14产生的植物的表型参数。如果预测种子14将产生具有期望表型特性的植物，则可以对种子14进行标识并保存。另外，如果预测种子14将产生具有期望表型特性的植物，则可以种植种子14。相反地，如果预测种子14将产生不具有期望表型特性的植物，则可以规避种子14的种植，由此节省资源。有利的是，系统10允许对植物种群进行基因取样，而只种植一部分种群的种子，从而与种植所有种群的种子相比节约了资源。在其他实施方案中，系统10允许针对蛋白质组分对植物种群进行取样，而只种植一部分种群的种子，从而与种植所有种群的种子相比节约了资源。在其他实施方案中，系统10允许针对脂肪酸油组分对植物种群进行取样，而只种植一部分种群的种子，从而与种植所有种群的种子相比节约了资源。

如图2所示，系统10包括种子切割站16，该种子切割站包括种子切割装置18以及支撑样本托盘22和种子托盘24的索引系统20。系统10还包括用于储存样本托盘22和种子托盘24的储存栈28，以及用于将托盘22、24从切割站16移动到储存栈28的机械臂30。一个示例性储存栈28是cytomat^tm储存栈，其可从赛默飞世尔科技公司(thermofisherscientificinc)商购获得。在说明性实施方案中，机械臂30是preciseflexpf400scara^tm机械手四轴铰接样本处理机或类似装置。在其他实施方案中，机械臂30可以具有相较于本文所描述的机械臂不同的自由度。

如图1和图2所示，储存栈28置于与种子切割站16相邻定位的框架32上。如下文更详细地描述，当启动开关34闭合时，站16的切割装置18可操作以从种子14中取出样本12。切割站16的样本引导机构26将样本12导引至样本托盘22的样本管。在切割操作之后，使用者可以将对应的已切割种子存放在限定于被索引到样本托盘22的样本管的种子托盘24的储存腔或孔中。在说明性实施方案中，切割站16包括种子传感器38，该种子传感器可操作以检测已切割种子何时存放在种子托盘24中。当托盘22、24充满样本和已切割种子时，机械臂30将托盘22、24从种子切割站16移动到储存栈28。储存栈28储存托盘22、24，使得它们按位置加索引。

例如，托盘22、24和托盘22、24的孔可以加索引，使得使用者能够标识哪个样本托盘22容纳从任一种子托盘24的种子取得的样本。托盘22、24的孔可以加索引，使得使用者能够标识从任何种子14取得的样本12。下文参考图12到图13更详细地描述样本托盘22和种子托盘24。应当了解，在其他实施方案中，系统10可以包括多个储存栈28，其中每个样本12映射到其对应的种子14，反之亦然。

如图2所示，系统10还包括清洁系统40，该清洁系统可操作以在使用之间清洁样本引导机构26。在说明性实施方案中，切割装置18、样本引导装置36、清洁系统40以及系统10的其他电操作部件由电子控制器50控制。控制器50实质上是主计算机，该主计算机负责解译由与系统10相关联的传感器(即，种子传感器38)发送的电信号且负责启动或激励与系统10相关联的电子控制部件。

虽然电子控制器50在图2中显示为单个单元，但控制器50可以包括用于各种部件的许多单独的控制器以及发送信号且从各种单独控制器接收信号的中央计算机。电子控制器50还确定应何时执行系统的各种操作。如下文将更详细地描述，电子控制器50可操作以控制系统的部件，使得系统在没有污染的情况下从种子14中取出样本12，并且对样本12和从中取得样本12的种子14进行加索引。

为此，电子控制器50包括通常与在机电系统的控制下利用的电子单元相关联的许多电子部件。例如，除通常包括于此类装置中的其他部件之外，电子控制器50可包括诸如微处理器52的处理器和诸如可编程只读存储器装置(“prom”)的存储器装置54，可编程只读存储器装置包括可擦除prom(eprom或eeprom)。除其他事物以外，提供存储器装置54以存储呈例如一个软件例程(或多个例程)形式的指令，该指令在由微处理器52执行时允许电子控制器50控制系统10的操作。

电子控制器50也包括模拟接口电路56(可从thorlabs商购获得的bbd201)。模拟接口电路56将来自各种部件的输出信号转换成适于呈现至微处理器52的输入的信号。具体地讲，模拟接口电路56通过使用模拟-数字(a/d)转换器(未示出)等将由传感器产生的模拟信号转换成数字信号以供微处理器52使用。应当了解，a/d转换器可以体现为离散装置或许多装置，或可以整合到微处理器52中。也应当了解，如果与系统10相关联的传感器中的任何一个或多个产生数字输出信号，则可以绕过(bypass)模拟接口电路56。

类似地，模拟接口电路56将来自微处理器52的信号转换成适合于呈现至与系统相关联的电控制部件(例如，切割装置18)的输出信号。具体地讲，模拟接口电路56通过使用数字-模拟(d/a)转换器(未示出)等将由微处理器52产生的数字信号转换成模拟信号以供与系统10相关联的电子控制部件使用。应当了解，类似于上述a/d转换器，d/a转换器可以体现为离散装置或许多装置，或可以整合到微处理器52中。也应当了解，如果与系统10相关联的电子控制部件中的任何一个或多个对数字输入信号进行操作，则可以绕过模拟接口电路56。

此外，控制器50可以在显示器58上向使用者提供设置指令(例如，将种子提供给切割装置)，经由使用者输入装置60从使用者检索输入(例如，待切割种子的种类、正在使用的托盘22、24的类型、正在使用的储存栈28的类型等)。使用者输入装置60可以体现为任何集成或外围装置，诸如，键盘、鼠标、触摸屏和/或被配置成执行本文所描述的功能的其他输入装置。

如图1所示，系统10包括由多个支腿72支撑的桌面70。桌子70包括基本上平坦的顶表面74，种子保持器组件76位于该顶表面上。现在参考图3，种子保持器组件76包括滑动件80，该滑动件置于限定在桌面70的顶表面74中的狭槽82中。滑动件80支撑种子承载架84，并且滑动件80和种子承载架84可移动地联接到桌面70，使得种子可以朝向和远离种子切割装置18前进，如下文更详细地描述。

种子保持器组件76的滑动件80联接到杠杆组件90，该杠杆组件可操作以使滑动件80(并且因此种子承载架84)相对于桌面70移动。杠杆组件90经由支架92固定到桌面70的顶表面74。在说明性实施方案中，杠杆组件90包括杠杆手柄94，该杠杆手柄在一端上被软盖96围绕，使得杠杆手柄94可以由使用者舒适地抓握。与软盖96相对，杠杆手柄94由连接连杆100连接到驱动杆98。杠杆手柄94也由轴102连接到支架92。连接连杆100在每个端部处枢转地联接到驱动杆98和杠杆手柄94，使得杠杆手柄94、连接连杆100和驱动杆98被准许相对于彼此枢转。杠杆组件90还包括接收驱动杆98并引导驱动杆98沿直线路径移动的引导筒104。驱动杆98在其远端108处附接到支架106。如图3所示，支架106将驱动杆98连接到滑动件80。因此，当使用者沿着箭头110所指示的方向推动杠杆手柄94时，驱动杆98和滑动件80朝向切割装置18前进。

现在参考图4，滑动件80包括从端部114延伸到相对端部116的细长主体112。端部114包括多个螺纹孔118，该螺纹孔的大小被设定成接收紧固件(未示出)以将支架106连接到滑动件80。细长主体112还包括基本上平坦的上表面120，其与基本上平坦的底表面(未示出)相对地安置。在说明性实施方案中，滑动件80包括大小被设定成接收种子承载架84的中央狭槽122。如图4所示，中央狭槽122由多个内壁124限定，该多个内壁从限定在上表面120中的开口126向内延伸到基部表面128。主体112还包括限定在其端部116中的开口130，该开口通向狭槽122。细长主体112还包括从端部116向内延伸并限定在基部表面128中的下部狭槽132。

如图4所示，细长主体112还包括置于中央狭槽122的每一侧上的一对细长狭槽134。每个狭槽134延伸穿过主体112的上表面120和底表面，并且大小被设定成接收紧固件(诸如例如螺栓136)，以将滑动件80固定到桌面70。细长狭槽134的形状和大小准许滑动件80相对于桌面70滑动。应当了解，在其他实施方案中，细长狭槽可以具有不同的构型，以准许滑动件(并且因此种子承载架)根据需要滑动以使种子朝向和远离切割装置前进。

如上所述，种子保持器组件76还包括联接到滑动件80的种子承载架84。如图4所示，种子承载架84包括从端部142延伸到相对端部144的细长主体140。在说明性实施方案中，滑动件80的细长主体112和承载架84的细长主体140由金属材料(诸如例如不锈钢)形成。应当了解，在其他实施方案中，主体112、140可以由其他材料形成，诸如例如硬塑料或其他聚合物。

当种子承载架84置于滑动件80的中央狭槽122中时，主体140的端部142面对滑动件80的内壁146。在说明性实施方案中，承载架主体140的端部142具有限定在其中的多个镗孔148。滑动件80的内壁146包括多个对应的镗孔150。当组装种子保持器组件76时，多个偏置元件(诸如例如弹簧152)的大小被设定成接收在镗孔148、150中。如下文更详细地描述，弹簧152在种子切割操作期间提供顺应性。

如图4所示，承载架84的细长主体140包括延伸穿过主体140的上表面176和下表面178的一对细长狭槽160。每个狭槽160的大小被设定成接收紧固件，诸如例如螺栓162，该紧固件将承载架84可移除地联接到滑动件80。每个螺栓162被接收在限定在滑动件80的基部表面128中的对应螺纹孔164中。细长狭槽160的形状和大小准许承载架84相对于滑动件80滑动。应当了解，在其他实施方案中，细长狭槽可以具有不同的构型以准许承载架相对于滑动件滑动。

现在参考图5到图6，种子承载架84的细长主体140包括置于端部144处的楔形件170。在说明性实施方案中，楔形件170的大小被设定成接收种子14并且具有与玉米种子的形状相关的形状(参见图18到图19)。楔形件170包括一对成角度表面172、174，该对成角度表面从细长主体140的下表面176向上延伸到上表面178。该对成角度的表面172、174协作以在承载架主体140的端部144中限定v形凹槽180。成角度表面172、174以小于约90°的锐角设置。在一些实施方案中，角度为约1°至约89°、约1°至约45°或约45°至约89°。说明性地，成角度表面172、174可协作以限定用于接收种子14的其他形状，诸如u形凹槽。

返回到图4，如上所述，桌面70包括狭槽82，该狭槽被限定在顶表面74中并且大小被设定成接收滑动件80和种子承载架84。在说明性实施方案中，狭槽82由多个内壁182限定，该多个内壁从限定在顶表面74中的矩形开口184向内延伸到底表面186。狭槽82从与切割装置18间隔开的后端188延伸到与切割装置18相邻安置的前端190。在一些实施方案中，后端188与前端190之间的距离为约45mm。

在前端190处，基座192在狭槽82的中间从底表面186向上延伸。如上所述，滑动件的细长主体112包括下部狭槽132，该下部狭槽的大小被设定成接收基座192。如下文更详细地描述，基座192被构造成在切割操作期间支撑种子14。

如上所述，系统10还包括启动开关34，该启动开关可操作以将电子信号发送到控制器52以启动切割装置18。如图4所示，开关34安装在从桌面70向上延伸的支撑件194中。开关34电连接到控制器52并且包括面对杠杆组件90的远端196。在说明性实施方案中，开关34可操作以检测物体(在这种情况下为连接支架106)何时接触其远端196。应当了解，在其他实施方案中，开关34可以采取磁传感器、霍尔效应阵列或其他检测机构的形式。

如图4所示，通道198被限定在与狭槽82相邻的桌面表面74中。通道198的大小被设定成在切割操作完成之后接收已切割种子14，并且种子托盘24置于通道198下方，如下文更详细地描述。如上所述，系统10包括种子传感器38，该种子传感器可操作以检测种子何时存放在种子托盘24中。在说明性实施方案中，种子传感器38是检测种子何时落下通过通道198的光学传感器。传感器38电连接到控制器50，并且在它检测到通道198中的种子时生成电信号。应当了解，在其他实施方案中，可以使用其他传感器类型来检测种子何时存放在托盘24中。

在使用中，当杠杆组件90处于图3所示的脱离位置时，使用者将种子14安置在种子承载架84的v形凹槽180中的基座192上。在说明性实施方案中，种子14以其尖端背离切割装置18的方式定向。在种子14在种子承载架84中适当地定向的情况下，使用者可以握住杆手柄94并且沿着箭头110所指示的方向旋转手柄。当手柄94旋转时，连接连杆100使驱动杆98在图3和图8中箭头200所指示的方向上沿着引导筒104前进，从而使种子保持器组件76并且因此使种子14朝向切割装置18前进。当种子14朝向切割装置18移动时，种子14沿着基座192滑动。

当如图8所示，支架106接合开关34的远端196时，电子控制器50启动切割装置18以从种子14中取出样本。在样本被取出之后，电子控制器50停用切割装置18。在说明性实施方案中，样本采取颗粒的形式，落下通过限定在狭槽82的前端190附近的通道202。置于通道202下方的样本引导机构26将颗粒引导到样本托盘22中的适当样本管中。

使用者然后可以沿相反的方向旋转手柄94，以使种子保持器组件76移动远离切割装置18。使用者然后可以抓住已切割种子14并且从基座192中取出种子。种子14然后可以通过通道198被存放到种子托盘24中。当电子控制器50检测到种子14正在通过通道198时，它操作系统10的电控制部件以使系统10准备好取得另一个样本，如下文更详细地描述。

在说明性实施方案中，站16的切割装置18包括图9到图10所示的切割刀片210。切割刀片210被构造成围绕中心轴线212旋转。如图9所示，刀片210包括由金属材料(诸如例如不锈钢)示例性地形成的狭窄主体214。主体214具有围绕主体214的整个圆周呈锯齿状的外部径向边缘216。在其他实施方案中，边缘216可以仅部分地呈锯齿状。

沿着径向边缘216限定多个切割齿218，并且每个齿218从基部220径向向外延伸到尖锐的尖端222。如图9所示，切割齿218被分组成多个区段224、226、228和230。在说明性实施方案中，区段224、226、228和230中的每一个的构型都是相同的，并且在下文参考区段224更详细地描述。应当了解，在其他实施方案中，区段的构型可以改变。还应当了解，在一些实施方案中，切割刀片210可以包括更少的区段，并且在一些情况下，可以仅包括围绕主体214的整个圆周延伸的单个区段。

如图9所示，锯齿状区段224从圆周端部232延伸到另一个圆周端部234。区段224中的切割齿218的尖端222限定了从端部232到端部234逐渐增加的半径。例如，端部232处的最末端切割齿240的尖端222限定了半径r1。相对端部234处的最末端切割齿242的尖端222限定了大于半径r1的半径r2。在说明性实施方案中，半径r1等于约69.9mm或70mm，并且半径r2等于约75.9mm或76mm。

如图10所示，锯齿状区段224中的齿218径向向外延伸并且远离区段224的端部234。以这种方式，切割齿218的尖端222沿着如图9到图10中的箭头244所指示的旋转方向延伸。在一些实施方案中，采用大量等间距的齿218来产生更精细的切割。相反地，在一些实施方案中，采用更少数量的等间距的齿218来产生更粗的切割。在一些实施方案中，所提供的设备具有每英寸5与15之间个齿；7.25与11.5之间个齿；5.5与9.25之间个齿；或9.5与14.25之间个齿。另外，齿218的大小和节距可以被构造成从任何给定种类的种子14中最佳地取出样本12。在一些实施方案中，所提供的节距的大小在2.2mm与3mm之间；或在2.5mm与3.5mm之间。锯齿状区段224、226、228和230由径向延伸部分246连接起来，该径向延伸部分与相邻区段的最末端齿240、242相邻地安置。

切割装置18还包括由控制器50操作的电动机(未示出)，以使切割刀片210沿箭头244所指示的方向旋转以便选择性地切割种子14。切割刀片210的主体214包括安装镗孔248，该安装镗孔的大小被设定成安置在电动机的输出轴上。在其他实施方案中，切割装置18可以包括清洁装置，诸如例如刷子或正压力源，以在切割操作之间清洁锯齿状边缘216。

现在参考图11，更详细地示出了种子切割站16的下侧。如上所述，种子切割站16包括分别置于切割装置18和种子通道198下方的样本托盘22和种子托盘24。托盘22、24安置在索引系统20的机动平台250上。在说明性实施方案中，机动平台250可操作以在两个方向(例如，x和y)上移动，以便使托盘22、24相对于切割装置18和种子通道198重新定位。平台250的一个实例是可从thorlabs商购获得的mls203。机动平台250电连接到控制器50，该控制器在取得样本并且将种子14存放在托盘24中之后操作机动平台250。

现在参考图12，示出了示例性种子托盘24。托盘24包括矩形主体252和限定在主体252中的多个空腔或孔254。每个孔254的大小被设定成接收一个已切割种子14。在说明性实施方案中，托盘24由丙烯酸材料形成。应当了解，在其他实施方案中，托盘24可以由其他塑料材料形成。

现在参考图13，示出了具有多个样本管256的示例性样本托盘22。托盘22包括矩形主体258和限定在主体258中的多个管腔室260。每个管腔室260的大小被设定成接收单个样本管256。当托盘22、24安置在平台250上时，样本托盘22的每个腔室260(并且因此每个样本管256)的位置被索引到种子托盘24的每个孔254的位置。因此，存放在样本管256之一中的样本被索引或绑定到存放在种子托盘24的对应孔254中的种子14，由此准许使用者在随后的处理期间跟踪样本和种子14。

返回到图11，托盘22、24安置在将托盘22、24与切割装置18分开的保护屏障270下方。如上所述，在完成切割操作后，使用者将已切割种子14存放在限定在桌面70中的种子通道198中。在说明性实施方案中，漏斗272安置在通道198下方，以将已切割种子14引导到种子托盘24的特定孔254中。漏斗272包括固定到桌面70的底表面276的圆锥形上部区段274和从上部区段274向下延伸的圆柱形下部区段278。如图14所示，圆柱形下部区段278延伸穿过限定在保护屏障270中的开口280，并且具有置于样本托盘24上方的下端282。

如上所述，系统10还包括将样本12(即，种子的颗粒)引导到样本托盘22的样本管256中的样本引导机构26。如图11所示，样本引导机构26包括上部漏斗290和下部漏斗292，该下部漏斗被构造成相对于上部漏斗290移动。在说明性实施方案中，上部漏斗290固定到驱动框架294，该驱动框架被构造成将漏斗290、292移入和移出切割装置18下方的位置。

上部漏斗290包括具有上部开口(未示出)的圆锥形主体296，该上部开口被构造成置于样本通道202的正下方。圆锥形主体296包括面向下部漏斗292的下部开口298。下部漏斗292还包括圆锥形主体300，该圆锥形主体具有置于上部漏斗290的下部开口298下方的上部开口302。如图11所示，下部漏斗的主体300的大小被设定成接收在限定在保护屏障270中的开口304中，使得主体300的下部开口306置于样本管256上方。

如上所述，下部漏斗292被构造成相对于上部漏斗290移动。在说明性实施方案中，样本引导机构26包括电操作的致动器310，该致动器在其上端312处联接到上部漏斗290并且在其下端314处联接到下部漏斗292。致动器310包括活塞316，该活塞被构造成当由电机(未示出)操作时沿箭头318所指示的方向移动。当电机由控制器50通电时，活塞316被向上拉动，从而致使下部漏斗292从保护屏障270中的开口304退出并朝向上部漏斗290移动。

样本引导机构26还包括驱动框架294，该驱动框架可操作以将漏斗290、292移入和移出切割装置18下方的位置。在说明性实施方案中，框架294包括位于漏斗290、292的每一侧上的一对梁320、322。漏斗290、292联接到在梁320、322之间延伸的横梁324。横梁324的每个端部(未示出)被接收在限定于每个梁320、322中的纵向狭槽326中。横梁324被构造成沿着横梁320、322的狭槽326在取样位置与清洁位置之间滑动，在该取样位置，漏斗290、292置于样本通道202下方，在该清洁位置，漏斗290、292与样本通道202间隔开。样本引导机构26包括另一个线性致动器330，该线性致动器由控制器50操作以使横梁324在取样位置与清洁位置之间移动。

样本引导机构26的操作在图15到图17中示出。如图15所示，漏斗290、292置于样本通道202下方，其中下部漏斗292置于开口304中。当致动器310由控制器50通电时，活塞316被向上拉动，从而使得下部漏斗292从保护屏障270中的开口304退出并朝向上部漏斗290移动，如图16所示。控制器50然后启动致动器330以将漏斗290、292从图16所示的取样位置移动到图17所示的清洁位置。在清洁位置，漏斗290、292置于限定在保护屏障270中的另一个开口332的上方。

如上所述，系统10还包括清洁系统40，该清洁系统可操作以在切割操作之间清洁漏斗290、292。在说明性实施方案中，系统10包括电连接到控制器50的正压源334。当漏斗290、292处于图17所示的清洁位置时，控制器50启动正压源334以将清洁流体推进到漏斗290、292中并且去除漏斗290、292中的任何颗粒以防止污染。正压源334说明性地是压缩空气源，并且清洁流体是压缩空气。应当了解，在其他实施方案中，可以使用其他清洁流体来清洁漏斗290、292。在控制器50已经启动正压源之后，控制器50启动致动器330以将漏斗290、292从清洁位置移回到取样位置。控制器50然后可以使另一个致动器310断电，以使活塞316向下移动并且将下部漏斗292安置在保护屏障270的开口304中。

如上所述，系统10可以用于切割种子，诸如例如图18到图19所示的玉米种子340。玉米种子340具有宽端342以及与宽端342相对安置的窄端344。端部344会聚到尖端帽346。玉米种子340的胚乳348基本上位于宽端342附近，并且胚胎350基本上位于窄端344附近。如图19所示，系统10可以被操作来从宽端342中取出样本。系统10在宽端342中形成凹口352，该凹口在宽度上与切割刀片210对应并且深度对应于多个因素，包括例如切割刀片210的半径r2和种子14在保持器组件76中的位置。切割刀片210的半径、齿218的数量、齿218的位置、切割刀片210的旋转速度以及施加到种子340的压力被设计成使得从种子14中取出颗粒样本而不会破坏种子14的生活力(即，损坏种子胚或使种子破裂)。

为了使用系统10从种子340中取得样本12，使用者将种子安置在基座192上，该基座限定在桌面70中、在种子承载架84的v形凹槽180内。如上所述，种子340被定向成其宽端342面向切割装置18，并且其尖端帽346与承载架84的成角度表面172、174接合。当种子340在种子承载架84中适当地定向时，使用者可以握住杆手柄94并且沿着图3中的箭头110所指示的方向旋转手柄。当手柄94旋转时，连接连杆100使驱动杆98在图3和图8中箭头200所指示的方向上沿着引导筒104前进，从而使种子保持器组件76并且因此使种子340朝向切割装置18前进。当种子340朝向切割装置18移动时，种子340沿着基座192滑动。

当如图8所示，支架106接合开关34的远端196时，种子340位于切割位置处，其宽端342与切割刀片210对齐。在说明性实施方案中，宽端342安置在切割刀片210的区段224、226、228和230之一的圆周端部232处。因为当支架106接合其远端196时开关34闭合，所以电子控制器50使切割装置18的电动机通电，以便使切割刀片210旋转大约90度。如上所述，切割刀片210的区段224、226、228和230中的每一个具有从圆周端部232到圆周端部234逐渐增加的半径。当切割刀片210旋转时，切割齿218逐渐地接合种子340，其中每个齿218更深地切入种子340的宽端342中。

因此，刀片210最初很少或不接触种子340。当刀片210旋转时，由于半径逐渐增大，刀片210逐渐更深地穿透到种子中。种子340所经历的压力被弹簧152抑制，所述弹簧在承载架84与滑动件80之间产生顺应性。例如，弹簧的大小可以被设定成防止切割刀片210施加能够使种子340破裂的力，同时还产生足够的压力以便在切割操作期间将种子340保持在适当位置。在一些实施方案中，弹簧152的长度为约12.5mm。应当了解，除其他事物以外，弹簧和增加的半径可以根据被切割种子的种类来调整。

当刀片210切割种子340时，产生样本颗粒12并沿样本通道202向下导引所述样本颗粒。样本颗粒12从通道202中流出并进入上部漏斗290中。上部漏斗290的圆锥形状将样本颗粒12导引通过漏斗290的下部开口298并进入下部漏斗292中。下部漏斗292的圆锥形状将样本颗粒12导引到置于下部漏斗292下方的样本管256中。在样本被取出之后，电子控制器50停用切割装置18。

电子控制器50可以启动致动器310以在启动另一致动器330之前将下部漏斗292拉离保护屏障270，以便将漏斗290、292从取样位置移动到清洁位置。当漏斗290、292处于清洁位置时，电子控制器50启动以清洁漏斗290、292并且去除污染物。控制器50然后可以启动致动器310、330以将漏斗290、292移回到取样位置并且使漏斗292返回到其在保护屏障270中的位置。

使用者然后可以沿相反的方向旋转手柄94，以使种子保持器组件76移动远离切割装置18。使用者然后可以从基座192取出种子340并且将种子340存放到种子通道198中。种子340穿过通道198，沿漏斗272向下并进入种子托盘24的孔254中。传感器38检测种子340的通过，并且控制器50启动机动平台250以将托盘22、24移动到接收另一个样本和种子的位置。

当样本托盘22和种子托盘24装满时或者当使用者通过控制器50来命令系统10时，机械臂30被启动以从索引系统20取出托盘。在将两个托盘移动到储存栈之前，机械臂30将样本托盘22移动到封盖站并且将种子托盘移动到密封站。托盘在储存栈中的位置由控制器确定，使得对应的种子和样本托盘可以成对地定位。

在一些实施方案中，从储存栈28中取出样本，以采用本领域已知的方法进行dna提取和基因测试。在另外的实施方案中，从储存栈28取出样本，以采用本领域已知的方法进行蛋白质提取和基因、蛋白质表达和翻译后蛋白质修饰测试。在其他实施方案中，从储存栈28取出样本，以采用本领域已知的方法进行脂肪酸油提取和基因以及脂肪酸表达测试。取决于任何样本的基因特性，可能需要种植从中取出样本的种子。因此，可以标识和种植与任何样本对应的种子。在一个实施方案中，储存栈中的站和托盘中的孔被标记成使得容易标识与样本对应的种子。在另一个实施方案中，控制器用于标识与样本对应的种子。例如，当托盘移动到可被扫描的储存栈时，可以将条形码提供给托盘以允许控制器确定对应托盘的位置。

本公开的方法和设备提供了制备可容易用于dna提取的样本的益处。如图20所示，使用本文所述的方法和设备来切割约80粒玉米种子。该图示出了每次试验产生的样本重量。所得的样本平均大小为40.003mg，并且68％的样本在30mg与50mg之间。样本足够进行基因分型，并且样本的一致大小有助于进行基因分型。

如上所述，种子承载架84可移除地联接到保持器组件76的滑动件80。以此方式，种子承载架84与针对特定种子类型设计的其他种子承载架是可互换的。例如，在图21a到图21c中，示出了与具有圆形形态的种子(诸如大豆种子)一起使用的种子承载架484。种子承载架484(像承载架84)包括从端部142延伸到相对端部144的细长主体140。承载架主体140的端部142具有限定在其中的多个镗孔148，其大小被设定成接收弹簧152。

承载架484的细长主体140包括延伸穿过主体140的上表面176和下表面178的一对细长狭槽160。每个狭槽160的大小被设定成接收紧固件，诸如例如螺栓162，该紧固件将承载架84可移除地联接到滑动件80。每个螺栓162被接收在限定在滑动件80的基部表面128中的对应螺纹孔164中。狭槽160的形状和大小准许承载架484相对于滑动件80滑动。

种子承载架484的细长主体140包括一对成角度表面488、490，该对成角度表面从细长主体140的下表面176向上延伸到上表面178。该对成角度的表面488、490协作以在承载架主体140的端部144中限定v形凹槽492。成角度表面488、490以小于约90°的锐角设置。在一些实施方案中，角度为约1°至约89°、约1°至约45°或约45°至约89°。说明性地，成角度表面488、490可协作以限定用于接收种子14的其他形状，诸如u形凹槽。主体140还包括安置在表面488、490之间的楔形件494。楔形件494是椭圆形的并且大小被设定成接收大豆种子。在说明性实施方案中，承载架484包括可以连接到负压源502的圆形歧管500。圆形歧管500通往向楔形件46打开的开口504，由此提供负压以将大豆种子保持在楔形件494中。参考图4，基座192可以包括端口193，当种子承载架484沿着基座192滑动时，该端口与种子承载架484的圆形歧管500协作地相互作用。

如图23a到图23c所示，在种子承载架484的替代实施方案中，可以采用细长歧管506来代替圆形歧管500。细长歧管506在与种子承载架484的细长主体140相同的方向上延伸。当种子承载架484沿着基座192向前推动时，基座192的端口193与细长歧管506发生接触。当接触时，端口193和细长歧管506协作地相互作用，以向楔形件46的开口504提供负压。当种子承载架484缩回时，细长歧管506停止覆盖端口193，并且不再将负压提供给开口504。

说明性地，种子承载架484维持具有圆形或球形类型形态(诸如大豆的形态)的种子14的取向。圆形种子14倾向于在沿着基座192朝向切割刀片210前进的同时滚动。然而，当向种子承载架484的开口504施加负压时，种子14保持抵靠在楔形件494上，并且当种子14沿着基座192滑动时和种子14与切割刀片210发生接触的同时，维持种子14的取向。因此，种子承载架484提供了这样的优点：防止圆形种子14滚动和重新定向，以免切割刀片210可能损害种子14的生活力。

图22a到图22c中示出了种子承载架(以下称为种子承载架584)的另一个实施方案。种子承载架584包括形状被设定成接收棉籽的楔形件586。

存在源于本文所描述的方法、设备和系统的各种特征的本公开的多个优点。将注意到，本公开的方法、设备和系统的替代性实施方案可以并不包括所描述的所有特征而仍受益于此类特征的至少一些优点。本领域的普通技术人员可容易地设计其自己的方法、设备和系统的实行方案，这些实行方案包括本发明的特征中的一个或多个且落入由随附权利要求所限定的本公开的精神和范畴内。

在一个实施方案中，可以通过在刀片的侧面和顶部上采用坚固的刷子来改进刀片清洁。在另一个实施方案中，将特氟隆涂层施加到刀片上以便减少种子颗粒粘附到刀片。在另一个实施方案中，可以通过清洁和/或吹扫封闭预定义废弃区域的漏斗来减少种子碎屑扩散。在另一个实施方案中，可以通过施加真空或空气流以将种子碎屑导引到预定义废弃区域来减少种子碎屑扩散。在另一个实施方案中，可以基于种子种群、重量或大小来修改刀片深度。在另一个实施方案中，可以使刀片形状扁平化，以实现更浅或更宽的切口(例如，也称为药丸分离器)。

实施例

实施例1

为了使用来自玉米和大豆种子的样本展示dna测试，收集玉米和大豆种子的种群。实验室操作员手动地将每个种子放置在本文提供的种子切割器上以获取样本。手动地将样本收集到96孔板上。手动地将剩余的已切割种子转移到单独板。所使用系统的生产量被估计为玉米每小时约100到300粒，大豆每小时约60到180粒。

针对玉米和大豆分别开发了dna提取方案，以便从已切割样本中提取高质量dna。然后手动地将所提取的dna转移以用于不同的分析，包括kaspar标记、高密度infinium标记和/或序列测定，其中这些分析是本领域公知的。

将剩余的已切割种子和未切割种子对照物一起种在温室里。观察已切割种子的发芽率并且将其与未切割种子进行比较。在发芽之后，从幼苗取得叶样本以进行dna提取。然后将所提取的叶dna转移以用于不同的分析，包括kaspar标记、高密度infinium标记和/或序列测定，以便与所提取的种子dna进行比较。

表1示出了使用kaspar的玉米种子和叶dna比较的代表性结果，并且表2示出了使用infinium的玉米种子和叶dna比较的代表性结果。两个结果都显示来自玉米种子dna的数据与来自玉米叶dna的数据一致。

另外，表3示出了kasper与infinium之间的单核苷酸多态性(snp)的玉米种子dna比较的代表性结果，并且表4示出了infinium与序列测定之间的单核苷酸多态性(snp)的玉米种子dna比较的代表性结果。两个结果都表明，使用不同的分析可以获取高质量snp信息。

表5示出了使用kaspar的大豆种子和叶dna比较的代表性结果，展示了来自大豆种子dna的数据与来自大豆叶dna的数据是一致的。

另外，表6示出了kasper与infinium之间的单核苷酸多态性(snp)的大豆种子dna比较的代表性结果，表7示出了kasper与infinium之间的单核苷酸多态性(snp)的大豆叶dna比较的代表性结果，并且表8示出了infinium与序列测定之间的单核苷酸多态性(snp)的大豆种子dna比较的代表性结果。所有结果都表明，使用不同的分析可以获取高质量snp信息。

表9示出了温室中的已切割玉米种子的代表性发芽研究，并且表10示出了温室中的已切割大豆种子的代表性发芽研究。两个结果都表明，与未切割种子相比，已切割种子发芽率良好。