使用低場(chǎng)核磁共振的經(jīng)由油和/或水分含量的小型物體的高通量分選的制作方法
【專利說(shuō)明】使用低場(chǎng)核磁共振的經(jīng)由油和/或水分含量的小型物體的高通量分選
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)是2013年3月5日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/791，411的PCT國(guó)際申請(qǐng)，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)總體上涉及用于測(cè)量小型物體樣品(例如種子樣品)的油和/或水分含量的低場(chǎng)時(shí)域NMR系統(tǒng)和方法。更具體地說(shuō)，其涉及使用NMR弛豫測(cè)量通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)量油和/或水分含量的小型物體(例如種子)的高通量連續(xù)分選的自動(dòng)化系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]此章節(jié)的陳述僅旨在提供與本公開(kāi)相關(guān)的背景信息，并且可能并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
[0005]低場(chǎng)NMR弛豫測(cè)量已經(jīng)越來(lái)越多地用于許多分析應(yīng)用，例如，測(cè)定小型物體(如種子)的油和/或水分含量，測(cè)量聚乙烯中的二甲苯溶解度以及測(cè)定人造奶油中的固液脂肪比。使用哈恩自旋回波脈沖技術(shù)測(cè)定小型物體樣品中的油/水分含量的常規(guī)NMR方法已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法(A0CS，美國(guó)石油化學(xué)協(xié)會(huì)，法定方法，1995)。盡管其廣泛應(yīng)用在分析實(shí)驗(yàn)室中的非破壞性油測(cè)量，但是哈恩自旋回波以及其他已知基于NMR的方法需要不期望的長(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行單個(gè)測(cè)量。
[0006]發(fā)明概述
[0007]本公開(kāi)描述使用核磁共振(NMR)方法經(jīng)由油和/或水分含量來(lái)分離小型物體(例如種子)的自動(dòng)化高通量小型物體分選系統(tǒng)和方法。本文所述的NMR系統(tǒng)和方法在樣品通量和信噪比方面優(yōu)于用于非破壞性單個(gè)物體油和/或水分測(cè)量的常規(guī)NMR方法(例如，自由感應(yīng)衰減或自旋回波)。使用低場(chǎng)NMR應(yīng)力松弛計(jì)，此非破壞性分析技術(shù)具有每小時(shí)評(píng)估30000到50000個(gè)單個(gè)小型物體或更多個(gè)小型物體中的油和/或水分含量的潛力。本文所述的基于連續(xù)高通量NMR的系統(tǒng)和方法提供快速并精確測(cè)量移動(dòng)中的小型物體的油和/或水分含量的能力。
[0008]例如，在各種實(shí)施方案中，本公開(kāi)提供一種包括小型物體傳送帶的自動(dòng)化高通量小型物體分選系統(tǒng)，在傳送帶上附接有多個(gè)小型物體杯，其中傳送機(jī)組件被配置并且可操作來(lái)在系統(tǒng)操作過(guò)程中以所選的恒定速率持續(xù)移動(dòng)傳送帶。所述系統(tǒng)另外包括小型物體給料器組件，所述小型物體給料器組件被配置和并且可操作來(lái)從多個(gè)小型物體單一化小型物體并且隨著傳送帶以所選的恒定速率持續(xù)移動(dòng)來(lái)將每個(gè)單一化的小型物體存放在相應(yīng)的一個(gè)小型物體杯中。所述系統(tǒng)還包括核磁共振(NMR)組件，所述核磁共振組件具有可操作延伸貫穿其中的傳送帶。所述NMR組件被配置并且可操作來(lái)隨著每個(gè)小型物體以所選的恒定速率移動(dòng)穿過(guò)所述NMR組件來(lái)為每個(gè)小型物體生成油和/或水分質(zhì)量數(shù)據(jù)。
[0009]再有，所述系統(tǒng)包括微波諧振腔，其被配置并且可操作來(lái)在每個(gè)相應(yīng)的小型物體已經(jīng)由NMR組件傳送之后無(wú)停頓地接收每個(gè)小型物體并使每個(gè)小型物體穿過(guò)其中，并且為每個(gè)相應(yīng)的小型物體獲取總體小型物體質(zhì)量數(shù)據(jù)。另外，所述系統(tǒng)包括基于計(jì)算機(jī)的中央控制系統(tǒng)，其被配置并且可操作來(lái):為每個(gè)小型物體從所述NMR組件接收油和水分質(zhì)量數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)數(shù)據(jù)；為每個(gè)小型物體從所述微波諧振腔接收總體小型物體質(zhì)量；以及執(zhí)行油/水分含量軟件。所述油/水分含量軟件的執(zhí)行將為每個(gè)小型物體儲(chǔ)存油和/或水分質(zhì)量數(shù)據(jù)，并且將為每個(gè)小型物體接收的至少一個(gè)油和水分質(zhì)量數(shù)據(jù)與相應(yīng)的小型物體相關(guān)聯(lián)。所述油/水分含量軟件的執(zhí)行還將為每個(gè)小型物體存儲(chǔ)總體小型物體質(zhì)量數(shù)據(jù)，并且將每個(gè)小型物體的總體小型物體質(zhì)量數(shù)據(jù)與相應(yīng)的小型物體相關(guān)聯(lián)。此外，所述油/水分含量軟件的執(zhí)行將基于每個(gè)小型物體的油和水分質(zhì)量與總體質(zhì)量數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)，在傳送帶的所選的恒定速率所指示的時(shí)間段內(nèi)為每個(gè)相應(yīng)的小型物體計(jì)算油/水分含量值。
[0010]盡管本文所述的系統(tǒng)和方法可用于測(cè)量各種小型物體的油和/或水分含量，但是本公開(kāi)將就種子來(lái)示例性地描述本發(fā)明的系統(tǒng)和方法。然而，此類示例性實(shí)施方案和描述不應(yīng)被認(rèn)為限制本公開(kāi)的范圍。
[0011]例如，本文所述的基于連續(xù)高通量NMR的系統(tǒng)和方法在將單倍體從以高油誘導(dǎo)劑生成的二倍體種子中分離出來(lái)是特別有用的，這是雙單倍體培育過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。單倍體從二倍體種子中的分離可基于含油量差異來(lái)實(shí)現(xiàn)。下文詳細(xì)描述在低場(chǎng)時(shí)域NMR儀器中測(cè)量單個(gè)種子的含油量的方法。
[0012]本發(fā)明的其他適用領(lǐng)域?qū)⒂杀疚乃峁┑拿枋鲎兊蔑@而易見(jiàn)。應(yīng)理解，說(shuō)明書(shū)和具體實(shí)施例僅僅是舉例的目的，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。
[0013]附圖簡(jiǎn)述
[0014]本文所述的附圖僅用于示例的目的，而不意在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0015]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的基于油和/或水分含量利用核磁共振來(lái)分選小型物體的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的等距圖。
[0016]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的小型物體給料器組件的等距圖。
[0017]圖3A是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖2中示出的小型物體給料器組件和圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的小型物體傳送器組件的近端的等距圖。
[0018]圖3B是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖3A中示出的小型物體傳送器組件的近端的等距圖。
[0019]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的小型物體傳送器組件的遠(yuǎn)端的等距圖。
[0020]圖5是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的核磁共振組件的側(cè)視圖。
[0021]圖6A是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的微波諧振腔和分流器組件的等距圖。
[0022]圖6B是根據(jù)本公開(kāi)的各種其他實(shí)施方案的內(nèi)聯(lián)微波諧振腔的等距圖。
[0023]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的基于計(jì)算機(jī)的中央控制系統(tǒng)的框圖。
[0024]圖8是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的多個(gè)小型物體杯中的一個(gè)的等距圖。
[0025]圖9A是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的用于在利用圖1中所示的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在兩種不同的Tp值下NMR磁化信號(hào)對(duì)偏移量01的周期性依賴的圖表。
[0026]圖9B是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的類似于圖8中示出的在單個(gè)玉米種子樣品上執(zhí)行的圖解說(shuō)明。
[0027]圖10是顯示根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生成的含油量(質(zhì)量)與NMR信號(hào)幅度之間的相關(guān)性的圖解說(shuō)明。
[0028]圖1lA是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中作為種子樣品的總油質(zhì)量的函數(shù)的信號(hào)幅度的圖解說(shuō)明。
[0029]圖1lB是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中作為種子樣品的總油含量(含油率)的函數(shù)的每單位質(zhì)量信號(hào)幅度的圖解說(shuō)明。
[0030]圖12是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1中所示的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中相對(duì)于NMR信號(hào)繪出01頻率偏移的圖解說(shuō)明，所述NMR信號(hào)隨不同01值周期性變化。
[0031]圖13A是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中參考油重量(以克為單位)對(duì)比36個(gè)校正樣品(實(shí)際二倍體/單倍體種子)組的預(yù)測(cè)油重量(以克為單位)的圖解說(shuō)明。
[0032]圖13B是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖13A中示出的每個(gè)樣品的預(yù)測(cè)殘差的圖解說(shuō)明。
[0033]圖14A是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中參考油重量(以克為單位)對(duì)比78個(gè)驗(yàn)證樣品(實(shí)際二倍體/單倍體種子)組的預(yù)測(cè)油重量(以克為單位)的圖解說(shuō)明。
[0034]圖14B是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的圖14A中示出的每個(gè)樣品的預(yù)測(cè)殘差的圖解說(shuō)明。
[0035]圖15是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在各種速度下移動(dòng)的種子的油質(zhì)量與NMR信號(hào)之間的相關(guān)性的圖解說(shuō)明。
[0036]圖16是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的在利用圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中顯示NMR信號(hào)與含油量之間的良好相關(guān)性(R~2 = 0.982)的帶有78個(gè)加倍單倍體種子的效度研究的圖解說(shuō)明。
[0037]圖17A是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的由圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)實(shí)施的“單次激發(fā)”脈沖序列的圖解說(shuō)明。
[0038]圖17B是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的的為利用由圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)實(shí)施的“單次激發(fā)”脈沖序列的玉米種子生成的信號(hào)的圖解說(shuō)明。
[0039]圖18是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的使用作為單個(gè)激發(fā)分析方法和SSFP分析方法由圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)實(shí)施的校準(zhǔn)曲線的比較的圖解說(shuō)明。
[0040]圖19是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的使用作為單個(gè)激發(fā)分析方法和SSFP分析方法的由圖1中示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)實(shí)施的磁場(chǎng)相關(guān)性的比較的圖解說(shuō)明。
[0041]圖20是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的由圖1示出的高通量動(dòng)態(tài)小型物體分選系統(tǒng)實(shí)施的單個(gè)激發(fā)分析NMR信號(hào)與含油量之間的相關(guān)性的圖解說(shuō)明。
[0042]圖21是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的當(dāng)具有極其低含油量的樣品被移除時(shí)圖20的數(shù)據(jù)的圖解說(shuō)明。
[0043]圖22是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的帶有與標(biāo)有“P1”和“P2”的峰值重疊的結(jié)果擬合的高斯最小二乘曲線的含油率的典型雙峰分布的圖解說(shuō)明。
[0044]圖23是根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的單倍體回收率和單倍體純度對(duì)比由峰值“P1”和“P2”的數(shù)值積分估算的含油率分選閾值的圖解說(shuō)明。
[0045]圖24是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案對(duì)于60個(gè)不同群體由現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)出數(shù)據(jù)測(cè)量的單倍體回收率和來(lái)自群體特異性訓(xùn)練組的高斯曲線擬合的預(yù)測(cè)單倍體回收率之間的相關(guān)性的圖解說(shuō)明。
[0046]圖25是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案對(duì)于60個(gè)不同群體由現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)出數(shù)據(jù)測(cè)量的單倍體純度和來(lái)自群體特異性訓(xùn)練組的高斯曲線擬合的預(yù)測(cè)單倍體純度之間的相關(guān)性的圖解說(shuō)明。
[0047]在附圖的幾個(gè)視圖中，相應(yīng)的參考數(shù)字指示相應(yīng)的部件。
[0048]發(fā)明詳述
[0049]以下描述本質(zhì)上僅僅是示例性的