用于萃取丝纤蛋白的自动化方法技术

本公开提供一种用于从蚕茧自动萃取丝纤蛋白的系统和方法。蚕丝萃取系统可包含沸腾罐、冲洗罐和附接到机械臂的冲洗盆。所述冲洗盆具有适于保持经萃取的丝纤蛋白的多孔底面。所述机械臂能够使所述冲洗盆在所述沸腾罐与所述冲洗罐之间移动，以进行单个的处理阶段。通过处理器执行蚕丝处理算法而使处理自动化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于萃取丝纤蛋白的自动化方法对相关申请的交叉引用本申请是基于2018年8月3日所提交且名称为用于萃取丝纤蛋白的自动化方法的美国临时专利申请第62/714,472号并且要求其优先权，所述临时专利申请以全文引用的方式并入本文中。关于联邦政府资助的研究的声明不适用。技术背景本公开的领域是萃取工艺。更确切地说，本公开涉及一种用于制造丝纤蛋白水溶液的自动化方法。蚕丝是一种经过充分描述的天然纤维且传统上已以丝线的形式用于纺织品中达数千年。最近，经再处理的蚕丝(如丝蛋白)的独特机械性能和其生物相容性使得蚕丝纤维对于用于生物技术材料和医疗应用中尤其有吸引力。在丝纤蛋白萃取过程期间，将蚕茧在溶液中煮沸以从蚕茧中萃取丝纤蛋白。重要的是精确地管理蚕茧的沸腾时间和溶液的温度。在小规模上，此类萃取工艺容易执行。当按比例扩大工艺时，精确地控制丝纤蛋白过程变得更困难。目前，不存在专门设计用于自动萃取丝纤蛋白的系统。因此，需要一种具有专门设计用于以自动化方式萃取丝纤蛋白的算法的系统。
技术实现思路
在一个方面，本公开提供一种用于从蚕茧自动萃取丝纤蛋白的系统。所述系统包含冲洗盆、机械臂、第一沸腾罐、第一冲洗罐、电源、处理器和存储器。所述冲洗盆具有多孔底面。所述冲洗盆具有冲洗盆容积。所述多孔底面包含多个开孔，所述多个开孔适于在离开沸腾罐或冲洗罐之前在挤压丝纤蛋白期间排出丝纤蛋白的液体。所述机械臂耦接到冲洗盆，以便机械臂移动冲洗盆。所述第一沸腾罐具有沸腾罐顶部开口和第一温度调节器。所述第一沸腾罐适于容纳适于使蚕茧脱胶的第一沸腾溶液。所述第一温度调节器适于在第一沸腾溶液存在于第一沸腾罐中时将第一沸腾溶液的温度升高到沸点温度。所述第一沸腾罐适于经由沸腾罐顶部开口接纳冲洗盆。所述第一冲洗罐包含冲洗罐顶部开口。所述第一冲洗罐适于容纳适于冲洗脱胶蚕丝的第一冲洗液体。所述第一冲洗罐适于经由冲洗罐顶部开口接纳冲洗盆。所述电源耦接到机械臂和第一温度调节器。所述处理器与机械臂和第一温度调节器电子通信。所述存储器可由处理器存取且其上存储有蚕丝处理算法。所述蚕丝处理算法在由处理器执行时促使处理器：a)将提高沸腾罐温度至沸点的信号发送到第一温度调节器；b)将移动冲洗盆至沸腾罐的信号发送到机械臂；c)在预定的沸腾时间之后，将移动冲洗盆至冲洗罐的信号发送到机械臂；以及d)在预定的冲洗时间之后，把冲洗盆从冲洗罐移出的信号发送到机械臂。所述机械臂响应于接收到移动冲洗盆至沸腾罐的信号而将冲洗盆移动到沸腾罐中。所述第一温度调节器响应于接收到提高沸腾罐温度至沸点的信号而提高存在于第一沸腾罐中的第一沸腾溶液的温度。所述机械臂响应于接收到移动冲洗盆至冲洗罐的信号而将冲洗盆从沸腾罐移动到冲洗罐中。所述机械臂响应于接收到把冲洗盆从冲洗罐移出的信号而将冲洗盆从冲洗罐移出。在另一方面，本公开提供一种方法。所述方法包含以下步骤：a)接收用户输入，所述用户输入指示希望启动从蚕茧自动化萃取丝纤蛋白；以及b)响应于步骤a)，启动本文所描述的蚕丝处理算法。前述方面和其它方面以及优点将从以下描述中显现。在描述中参考附图，所述附图形成本专利技术一部分且其中借助于说明示出本专利技术的优选实施例。然而，此类实施例不一定代表本专利技术的整个范围，并且因此参考权利要求书和本文以解释本专利技术的范围。附图说明图1示出根据本公开的一个方面的用于从蚕茧萃取丝纤蛋白的自动化系统的透视图。图2示出根据本公开的一个方面的用于从蚕茧萃取丝纤蛋白的自动化系统的侧视图。图3是根据本公开的一个方面的冲洗盆的图像。图4是根据本公开的一个方面的具有机械臂的沸腾罐的侧视图。冲洗罐具有类似结构，且在此针对沸腾罐说明许多方面。图5是根据本公开的一个方面的具有机械臂的沸腾罐的横截面图。冲洗罐具有类似结构，且在此针对沸腾罐说明许多方面。图6是沸腾罐开口的特写视图，其示出罐体、罐盖、附接到壳体结构和罐盖的气动臂、冲洗盆和机械臂。冲洗罐具有类似结构，且在此针对沸腾罐说明许多方面。具体实施方式应理解，本专利技术不限于所述特定实施例。还应理解，本文中所用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“所述(the)”包含复数个实施例。公开了与修饰生物分子有关的具体结构、装置和方法。对于本领域的技术人员应显而易见的是，在不脱离本专利技术构思的情况下，除了已经描述的那些之外，许多另外的修改也是可能的。在解释本公开时，应以与上下文一致的尽可能广泛的方式解释所有术语。术语“包括”的变体应被解释为以非排他性方式指代元件、部件或步骤，因此所提及的元件、部件或步骤可以与未明确提及的其它元件、部件或步骤组合。提及“包括”某些元件的实施例还被考虑是“基本上由那些元件组成”和“由那些元件组成”。当记载特定值的两个或更多个范围时，本公开涵盖未明确记载的那些范围的上限和下限的所有组合。例如，对1与10之间或2与9之间的值的记载还涵盖1与9之间或2与10之间的值。如本文所用，术语“存储器”包含非易失性介质，例如磁性介质或硬盘、光学存储器或快闪存储器；易失性介质，如系统存储器，例如随机存取存储器(RAM)，如DRAM、SRAM、EDORAM、RAMBUSRAM、DRDRAM等；或安装介质，如上面可存储程序和/或上面可缓冲数据通信的软件介质，例如CD-ROM或软盘。术语“存储器”还可包含其它类型的存储器或其组合。如本文所用，术语“处理器”可包含一个或多个处理器和存储器和/或一个或多个可编程硬件元件。如本文所用，术语“处理器”旨在包含能够执行软件指令的任何类型的处理器、CPU、微控制器、数字信号处理器或其它装置。本文中可就各种功能部件和处理步骤来描述各种方面。应了解，此类部件和步骤可以由经配置以执行指定功能的任何数目个硬件部件实现。系统本公开提供系统。系统可适合与本文中所述的方法一起使用。当针对给定系统描述本公开的特征时，除非上下文另外明确指示，否则所述特征还明确地考虑为可与本文中所描述的其它系统、方法和套件组合。参考图1-2，本公开提供用于以自动化方式从蚕茧萃取丝纤蛋白的系统100。所述系统包含任选的壳体结构110、至少一个沸腾罐120(如，一、二、三、四个或更多个沸腾罐)、至少一个冲洗罐121(如，一、二、三、四个或更多个冲洗罐)、冲洗盆150、机械臂160和控制器180。参考图3，独立地示出冲洗盆150。冲洗盆150包含多孔底面152和至少一个周壁154。冲洗盆150限定冲洗盆容积(即，占据冲洗盆150内的空间)。多孔底面152包含适于在冲洗盆容积内支撑经萃取的丝纤蛋白的多个开孔。多孔底面152适于在离开沸腾罐和冲洗罐期间由于本文中其它地方论述的突起的挤压作用而排出所萃取的丝纤蛋白的液体。冲洗盆150可包含耦接到机械臂160的手柄156。在一些方面，壳体结构110可经配置以支撑沸腾罐120、冲洗罐121、冲洗盆150、机械臂160和控制器180。壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从蚕茧自动萃取丝纤蛋白的系统，其特征在于，所述系统包括：/n冲洗盆，所述冲洗盆具有多孔底面，所述冲洗盆具有冲洗盆容积，所述多孔底面包括适于在所述冲洗盆容积内支撑经萃取的丝纤蛋白的多个开孔；/n机械臂，所述机械臂耦接到所述冲洗盆，以便所述机械臂移动所述冲洗盆；/n第一沸腾罐，所述第一沸腾罐具有沸腾罐顶部开口和第一温度调节器，所述第一沸腾罐适于容纳适于使蚕茧脱胶的第一沸腾溶液，所述第一温度调节器适于在所述第一沸腾溶液存在于所述第一沸腾罐中时将所述第一沸腾溶液的温度升高到沸腾温度，所述第一沸腾罐适于经由所述沸腾罐顶部开口接纳所述冲洗盆；/n第一冲洗罐，所述第一冲洗罐具有冲洗罐顶部开口，所述第一冲洗罐适于容纳适于冲洗脱胶蚕丝的第一冲洗液体，所述第一冲洗罐适于经由所述冲洗罐顶部开口接纳所述冲洗盆；/n电源，所述电源耦接到所述机械臂和所述第一温度调节器；/n处理器，所述处理器与所述机械臂和所述第一温度调节器电子通信；以及/n存储器，所述存储器可由所述处理器存取且其上存储有蚕丝处理算法，所述蚕丝处理算法在由所述处理器执行时促使所述处理器：/na)将提高沸腾罐温度至沸点的信号发送到所述第一温度调节器；/nb)将移动冲洗盆至沸腾罐的信号发送到所述机械臂；/nc)在预定的沸腾时间之后，将移动冲洗盆至冲洗罐的信号发送到所述机械臂；以及/nd)在预定的冲洗时间之后，把冲洗盆从冲洗罐移出的信号发送到所述机械臂，/n其中所述机械臂响应于接收到所述移动冲洗盆至沸腾罐的信号而将所述冲洗盆移动到所述沸腾罐中，/n其中第一温度调节器响应于接收到所述提高沸腾罐温度至沸点的信号而提高存在于所述第一沸腾罐中的所述第一沸腾溶液的温度，/n其中所述机械臂响应于接收到所述移动冲洗盆至冲洗罐的信号而将所述冲洗盆从所述沸腾罐移动到所述冲洗罐中，/n其中所述机械臂响应于接收到所述把冲洗盆从冲洗罐移出的信号而将所述冲洗盆从所述冲洗罐移出。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180803 US 62/714,4721.一种用于从蚕茧自动萃取丝纤蛋白的系统，其特征在于，所述系统包括：
冲洗盆，所述冲洗盆具有多孔底面，所述冲洗盆具有冲洗盆容积，所述多孔底面包括适于在所述冲洗盆容积内支撑经萃取的丝纤蛋白的多个开孔；
机械臂，所述机械臂耦接到所述冲洗盆，以便所述机械臂移动所述冲洗盆；
第一沸腾罐，所述第一沸腾罐具有沸腾罐顶部开口和第一温度调节器，所述第一沸腾罐适于容纳适于使蚕茧脱胶的第一沸腾溶液，所述第一温度调节器适于在所述第一沸腾溶液存在于所述第一沸腾罐中时将所述第一沸腾溶液的温度升高到沸腾温度，所述第一沸腾罐适于经由所述沸腾罐顶部开口接纳所述冲洗盆；
第一冲洗罐，所述第一冲洗罐具有冲洗罐顶部开口，所述第一冲洗罐适于容纳适于冲洗脱胶蚕丝的第一冲洗液体，所述第一冲洗罐适于经由所述冲洗罐顶部开口接纳所述冲洗盆；
电源，所述电源耦接到所述机械臂和所述第一温度调节器；
处理器，所述处理器与所述机械臂和所述第一温度调节器电子通信；以及
存储器，所述存储器可由所述处理器存取且其上存储有蚕丝处理算法，所述蚕丝处理算法在由所述处理器执行时促使所述处理器：
a)将提高沸腾罐温度至沸点的信号发送到所述第一温度调节器；
b)将移动冲洗盆至沸腾罐的信号发送到所述机械臂；
c)在预定的沸腾时间之后，将移动冲洗盆至冲洗罐的信号发送到所述机械臂；以及
d)在预定的冲洗时间之后，把冲洗盆从冲洗罐移出的信号发送到所述机械臂，
其中所述机械臂响应于接收到所述移动冲洗盆至沸腾罐的信号而将所述冲洗盆移动到所述沸腾罐中，
其中第一温度调节器响应于接收到所述提高沸腾罐温度至沸点的信号而提高存在于所述第一沸腾罐中的所述第一沸腾溶液的温度，
其中所述机械臂响应于接收到所述移动冲洗盆至冲洗罐的信号而将所述冲洗盆从所述沸腾罐移动到所述冲洗罐中，
其中所述机械臂响应于接收到所述把冲洗盆从冲洗罐移出的信号而将所述冲洗盆从所述冲洗罐移出。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述经萃取的丝纤蛋白保持在所述冲洗盆容积内。


3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述机械臂选择性地耦接到所述冲洗盆。


4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述机械臂适于移动到冲洗盆目标位置。


5.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述机械臂适于在所述冲洗盆目标位置处与所述冲洗盆选择性地断开耦接。


6.根据紧邻于前一项权利要求之前的权利要求所述的系统，其特征在于，所述机械臂适于在所述冲洗盆目标位置处倒置所述冲洗盆以排空所述冲洗盆中的内含物。


7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括一个或多个额外的沸腾罐，以及一个或多个额外的温度调节器，所述一个或多个额外的沸腾罐中的每一个沸腾罐具有适于使其中容纳的额外沸腾溶液的温度升高的所述一个或多个额外的温度调节器中的一个温度调节器。


8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括一个或多个额外的冲洗罐。


9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一沸腾罐进一步包括第一沸腾罐盖，所述第一沸腾罐盖可在打开位置与闭合位置之间移动，所述第一沸腾罐盖任选地经设定尺寸而与至少一个周壁至少部分地形成第一密封，从而形成第一密封冲洗盆容积。


10.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述第一沸腾罐进一步包括耦接到所述第一沸腾罐盖的第一沸腾罐盖致动器，所述第一沸腾罐盖致动器响应于接收到沸腾罐盖打开信号而将所述第一沸腾罐盖移动到所述打开位置，所述第一沸腾罐盖致动器响应于接收到沸腾罐盖闭合信号而将所述第一沸腾罐盖移动到所述闭合位置。


11.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述蚕丝处理算法在由所述处理器执行时进一步促使所述处理器：b1)在步骤b)之后且在所述机械臂已将所述冲洗盆移动到所述第一沸腾罐中之后，将所述沸腾罐盖闭合信号发送到所述沸腾罐盖致动器；以及b4)在步骤c)之前，将所述沸腾罐盖打开信号发送到所述沸腾罐盖致动器。


12.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述蚕丝处理算法在由所述处理器执行时进一步促使所述处理器：b3)在步骤a)和b1)之后且在步骤b4)之前，将沸腾罐萃取信号发送到所述机械臂，其中所述机械臂响应于所述沸腾罐萃取信号，于所述第一沸腾罐盖接合和/或保持所述第一密封的同时，将所述冲洗盆移向所述第一沸腾罐盖，由此减小所述第一密封冲洗盆容积，从而挤压所述第一密封冲洗盆容积中的内含物的至少一部分通过所述多孔底面。


13.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其特征在于，所述蚕丝处理算法在由所述处理器执行时进一步促使所述处理器：b2)在步骤b)之后,将沸腾罐搅拌信号发送到所述机械臂,其中所述机械臂以预定义的速度和距离向上和向下移动所述冲洗盆,从而搅拌所述冲洗盆容积中容纳的液体。


14.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，重复步骤b2)至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30次或更多次。


15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一沸腾罐进一步包括具有沸腾罐入口阀的沸腾罐入口，其中所述沸腾罐入口阀可操作以在沸腾罐溶液源与所述第一沸腾罐之间提供选择性的流体连通，其中所述沸腾罐溶液源任选地是Na2CO3溶液源。


16.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述沸腾罐入口阀是自动化的且与所述处理器电子通信。


17.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述蚕丝处理算法在由所述处理器执行时进一步促使所述处理器：1a)在步骤a)之前，将填充沸腾罐信号发送到所述沸腾罐入口阀，其中所述沸腾罐入口阀响应于接收到所述填充沸腾罐信号而打开，以在所述沸腾罐溶液源与所述沸腾罐之间提供流体连通。


18.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，在i)预定时间长度；ii)所述沸腾罐中已测量到预定容积；或ⅲ)预定容积的流体已通过所述沸腾罐入口之后，所述沸腾罐入口阀闭合。


19.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一沸腾罐进一步包括具有沸腾罐出口阀的沸腾罐出口，其中所述沸腾罐出口阀可操作而自所述沸腾罐排液。


20.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述沸腾罐出口阀是自动化的且与所述处理器电子通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·柳池，T·惠利斯，S·巴塔，F·G·奥梅内托，
申请(专利权)人：塔夫茨大学信托人，佳能弗吉尼亚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US