CN104321420A - 植物浸润设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于使用接种体浸润植物的植物浸润设备以及使用所述设备的方法，该设备包括框架，框架具有适用于接收待浸润植物的至少一个托盘的一个或多个托盘支架；自动化操作机构，所述自动化操作机构安装至框架并且可操作地在设备内位移植物托盘；多个接种体储存器，接种体储存器安装至框架并且容纳一个或多个接种体；浸润池，浸润池安装至框架，并且当植物托盘布置在浸润位置中时植物托盘被接收在浸润池内；以及真空发生设备，真空发生设备与浸润池连通以在浸润池内施加负压，从而使浸没在浸润池内的接种体中的植物叶子的气孔开放并且使得接种体流体浸润到植物叶子中。

Description

植物浸润设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月15日提交的美国临时申请序列号61/599,094的优先权，其全部内容通过引证方式结合于此。

技术领域

本发明通常涉及用于操作和浸润植物的设备与方法，并且更具体地涉及用于植物的自动化的和高产量浸润的设备与方法，所述设备与方法用于生产重组蛋白质。

背景技术

存在对于使用植物资源生产新药物的关注的复苏。现在能使用基因工程植物生产药理学活性蛋白质，包括哺乳动物抗体、血液产品替代品、疫苗、激素、细胞因子以及多种其他药物。医药植物产品具有巨大潜力，并且可成为用于多种新生物制药产品(诸如疫苗)的重要生产系统。

例如目前流感疫苗产生于受精卵中，在病毒能使用适当的生产系统被收获并纯化之前受精卵已经感染并孵化了很长一段时间。在昆虫或哺乳动物细胞中的产生疫苗也需要必需的孵化期以用于细胞分泌足够量的病毒。在引入任何那些系统之前当与必须由目标病毒(要么作为弱病毒要么作为亚单位病毒)制造的适应性相结合时，响应于新出现的威胁现在的候选疫苗的生产方法需要很长时间，此外具有与细胞培养或卵细胞的孵化相联系的高成本。

植物是用于重组药物蛋白质的生产的潜在的低成本与污染物安全的工厂。就氨基酸序列、结构以及生物活性而言，植物中产生的大部分重组蛋白质与它们的哺乳动物相应部分别无二致。传统地，蛋白质已使用复杂的生产系统(例如细胞培养、酵母、细菌或卵子)来生产。然而，在植物中生产蛋白质的能力具有一些主要的优势。植物独特地能够以高产量和低成本形成不同复杂程度和糖基化图案的有效蛋白质表达式。

基因工程植物应用的局限性通常来自于转基因生物在积聚足够量的重组产品的无能，作为低转录率、信息拼接不适当、外来mRNA的不稳定、低转译率、内源蛋白质酶作用下的重组蛋白质的强易感性或者对于外来蛋白质的重组有机体的强易感性的结果，其将导致不适当的或局限性的生长或在最糟糕的情形下，对宿主有机体具有强毒性影响。当利润空间变窄，或者当剩余物质的处理和/或处置引起生物安全或环境问题时，生产水平的不充分对应用的发展具有直接影响。因此出现了对于所需重组产品的积聚水平的改进，所述改进成为保证许多分子农业的应用商业化的关键因素。

基于植物的疫苗生产系统代表了对于传统疫苗开发过程的可行性选择，并且可针对存在于传统的基于卵子或基于细胞的疫苗生产中的许多问题提供更有效的长期解决办法。植物是具有成本效益的蛋白质生产器，并且因此它们的用于生产用于在商业应用中使用的蛋白质的使用(例如但不限于疫苗的开发)提供了针对用于开发与生产这种蛋白质和/或疫苗的更多传统的过程的现实选择性。该种植物生产蛋白质的其它使用包括用于工业过程的酶、治疗性抗体等。

病毒样颗粒(VLP)的使用正作为这样一项科技而出现，其已经被发很好地适合于使用这种基于植物的疫苗制造技术来生产。VLP通常包括布满蛋白质或蛋白质部分的脂质壳或蛋白质壳，脂质壳或蛋白质壳通过疫苗能明确为旨在通过疫苗而目标化的给定疾病。因此，VLP“看起来”像目标病毒，从而允许通过病人的免疫系统识别它们并且向目标病毒提供免疫力。然而由于它们缺少真实病毒的核心遗传物质，因此VLP是非传染性的并且因此不能复制。已经发现用于生产这种VLP和/或其他蛋白质目的的植物的使用比某些先前使用的生产工序(包括细胞培养、酵母、细菌等)更有效，先前使用的生产工序通常更复杂并且因而成本高。

然而，伴随用于VLP和/或蛋白质的商业化生产的植物的使用仍然存在一些挑战，这更具体地是因为先前使用的用于植物的浸润和处理的系统会耗费许多人工和成本。因此，例如在生产效率和成本有效性方面、所制造的疫苗的质量控制以及标准方面，在制造植物基疫苗产品方面仍存在改进。

因此，存在对于能够以自动化工序执行植物的浸润的改进设备的需要，所述自动化工序例如为用于疫苗开发的候选蛋白质的高产量工序以及用于重组蛋白质的生产的标准化工序。

发明内容

因此已经开发了高产量的基于植物的重组蛋白质生产系统，该系统允许新的治疗性化合物(例如通过允许大量重组蛋白质的生产的疫苗抗原，包括用于测试的VLP承载疫苗候选抗原)的发现与发展的加速。例如，当前所述的系统允许在植物中的VLP上生产大量抗原方案，然后能从植物中纯化VLP并且进行测试以用于最有效的基于VLP的疫苗抵抗疾病引起的药剂的鉴别。本系统提供用于使用基于植物的生产技术的新疫苗的发现与发展的快速且低成本的生产系统。

根据本发明的一个方面，存在提供用于用接种体浸润植物的植物浸润设备，该设备包括：框架，所述框架具有适用于容纳一个或多个待浸润植物托盘的一个或多个托盘支架，当布置在输入支架上时托盘处于初始位置；自动化操作机构，所述自动化操作机构安装至框架并且可操作以使植物托盘在设备内位移，所述自动化操作机构具有机器人操作器，所述机器人操作器可致动以至少使植物托盘从初始位置位移至浸润位置；多个接种体储存器，接种体储存器安装至框架并且包含一个或多个接种体，接种体储存器以流体流动连通的方式与流体传输系统相互连接，流体传输系统可操作以控制到接种体储存器中的流入以及从接种体储存器中的流出；浸润池，所述浸润池安装至框架，并且当布置在浸润位置中时植物托盘被容纳在浸润池内，当布置在浸润池内的浸润位置中时，流体传输系统与所述浸润池流体流动连通以用于用来自于接种体储存器的一个中的选定接种体至少部分地填充浸润池以至少部分地浸没植物托盘的植物叶子，当植物托盘布置在其中浸润位置中时，浸润池被封在密封结构内；以及真空发生设备，真空发生设备与浸润池连通以在密封结构内的浸润池内施加负压，从而使浸没在浸润池内的接种体中的植物叶子的气孔开放并且引起接种体浸润进入到植物叶子中。

根据本发明的另一个方面，提供了使用自动化植物浸润设备用接种体浸润植物的方法，植物设置在托盘中，方法包括：为所述植物浸润设备提供浸润池、至少一个接种体储存器以及自动托盘操作机构，植物托盘被容纳在所述浸润池内，所述至少一个接种体储存器容纳接种体并且与所述浸润池处于独立的流体流动连通下，所述自动托盘操作机构具有机器人操作器；将来自于接种体储存器的接种体输送进入浸润池中以便浸润到植物内；使用机器人操作器以使植物托盘从设备内的装载位置位移至浸润位置，在所述装载位置中植物托盘被输送至设备以用于浸润，在所述浸润位置中植物托盘被布置在浸润池内以使得至少植物叶子浸没在浸润池内的选定接种体流体中；在植物处于浸润位置的情况下封住并密封浸润池，并且在密封的浸润池中提供负压；以及在预先设定的一段时间后，从浸润池内的接种体流体中移除植物托盘。

附图说明

现将对附图进行参考。

图1是根据本公开的一个实施方式的植物浸润设备的侧立体图，示出了其下面外部面板被移除，所述植物浸润设备用于用接种体浸润植物以便用于重组蛋白质生产；

图2是图1的植物浸润设备的另一个立体图，示出了下面外部面板处于适当位置中；

图3是图1的植物浸润设备的前立体图；

图4是图1的植物浸润设备的放大侧视图，示出了接种体储存器；

图5是图1的植物浸润设备的相反一侧的侧视图，示出了外部板被移除；

图6是图1植物浸润设备的局部前视立体图，示出了植物托盘处于托盘输入架内的初始、预浸润位置中。

图7是通过操作机构的机器人臂从托盘输入架拾起的植物托盘的放大前视侧视图；

图8是通过操作机构的机器人臂朝向设备的浸润池上方位移的植物托盘的放大立体图；

图9是被封住并密封的浸润池的放大立体图，所述浸润池用接种体溶液浸润其中的植物；

图10是植物托盘的放大的立体图，所述植物托盘在从浸润池移除之后，通过操作机构的机器人臂被水平地位移进入托盘输出架；

图11是在植物托盘从浸润池移除并位移进入输出架之后的操作机构的机器人臂的放大立体图；

图12是图1的植物浸润设备的放大立体图，示出了排空的浸润池；

图13是示出了图11的被清洁的浸润池的顶部立体图；以及

图14是图12的浸润池的侧立体图，更详细地示出了池排空机构。

值得注意的是在所有附图，相似的特征通过相似的参考标号识别。

具体实施方式

如上所述，潜在地，植物是用于重组医药蛋白质的生产的低成本且污染安全的工厂。就氨基酸序列、构造以及生物活性而言，在植物中生产的大多数重组蛋白质与它们在哺乳动物中的相应蛋白质没有区别。当使用基于植物制造技术开发重组蛋白质时，存在某些由当前描述的设备处理的挑战，包括关于植物的操作以及快速选择多个可能的不同接种体中的一个并将其浸润到植物中且能够快速施加不同接种体的能力，例如能够筛查最想要的接种体和/或在这种基于植物的重组蛋白质生产之后执行有效的测试。

因此，本公开的植物浸润设备已经开发出来，以便能够用许多不同接种体中的一个快速且有效地处理待浸润的植物，所述接种体包含整合在细菌中的感兴趣的遗传物质，诸如例如土壤杆菌。当前所描述的植物浸润设备与方法是高产量系统，该系统能够快速表达、净化以及测试重组蛋白质，所述重组蛋白质例如为但不限于疫苗、基于疫苗的VLP、重组抗体和/或诊断试剂，因此允许与更传统的技术相比，重组蛋白质的生产与开发得以加速。

具体地，VLP代表新出现的疫苗技术，其具有优于基于卵与基于细胞的疫苗生产技术的多个优势。同时使用在植物中产生的VLP生产任何给定的基因产品比通过任何其它传统方法的生产更快，主要因为基于VLP的疫苗不需要病毒的实际样本而只需要它的遗传序列，识别与生产最高效的疫苗以对抗新出现的威胁的能力取决于快速且有效地开发与生产多个不同的VLP候选疫苗以对抗用于测试的新出现威胁的能力。在基于植物的VLP开发与生产中具体限制的步骤是浸润步骤，也就是使包括目标病毒蛋白质(或任何其它蛋白质)的遗传信息的土壤杆菌接种体引入植物的步骤。浸润是在浸润池中执行的，在使用第二种不同的接种体之前，浸润池以及相关工具需要彻底的洗涤并清洁掉所有接种体。

如将可见的，通过能够以迅速的连续序列容易地向植物施加许多不同的接种体成分，本系统能够迅速筛选潜在的多种抗原或抗原变体。因此，使用在此所述的设备与方法，能表达大量的目标蛋白质，因此允许在相对短的时间期内开发重要的目标蛋白质库。其中，然后最合适的目标能被表现、生产、纯化以及测试以用于最终在疫苗中使用。

现参照图1至图3，示出了本公开的植物浸润设备10，该设备尤其适合于使用用于重组蛋白质生产的接种体浸润植物，并且尤其用在疫苗开发领域，并且所述植物浸润设备通常包括各种构件安装于其上的框架12或其他合适的固定结构。在其前端13处，该装置包括多个植物托盘输入架14(如将要在下面详细描述的)以及控制板16。在至少一个实施方式中，控制板16包括描述设备操作条件的屏幕，该屏幕可以是触摸屏，能够通过操作者控制植物浸润设备10的操作。因此控制板16与合适的微处理器或其他计算机装置(例如可编程逻辑电路等)电子通信地连接，这组成同样定位于设备10的框架12内的控制系统(未示出)，以使得设备作为独立单元独立地操作。因此使用者可使用控制板，以便激活该设备并以在此所述的方式处理植物(包括独立地激活每一步骤、对该设备编程以使所述设备本身执行所有步骤、循环重复在此所述的整个处理，从本系统提供的多个接种体中选择一个，以及从一个接种体至另一个迅速的转换)。因此，在连续有序的植物托盘上迅速使用不同接种体溶液能高产量筛选用许多候选接种体浸润的植物具。

同样如图1至图3以及图4可见，该设备包括布置在设备10的框架12第一侧上的至少一个接种体储存器21，其中在存在多个储存器的情况下，这些独立接种体储存器20中的每一个均可适合于能容纳不同接种体溶液，以使得这些多重接种体溶液中的任何一个或多个可由操作者手动地或者自动地选择，以便浸润到使用本设备10处理的植物中。可选择地，在期望用相同的接种体浸润更多数量的植物的情况下，一些或甚至全部储存器20能包含相同的接种体。每一个接种体储存器20以流体流动连通经由流体传输系统22与浸润池18连接，浸润池自身布置在设备框架12内，流体传输系统在图1中图形地示出，但是流体传输系统包括多个流体导管以及关联的阀门，为了独立地控制到每一个或全部接种体储存器20的流入以及从每一个或全部接种体储存器的流出，所述阀门被远程地激活。如图5清楚可见的，浸润池18布置在框架12的下部内的更高部分，位于更大的回收池19上面，回收池布置在框架下部的基座处。如将在下面进一步详述的，浸润池18通过枢轴29可旋转地安装至框架12，因此使得浸润池18能倒转以便将使用过的接种体和/或在浸润步骤中植物可能掉落的任何叶子与植物材料倾倒到其下的回收池19中。

如将在下文进一步详述的，浸润池18的尺寸制定成使得能接收至少一个植物托盘11并且更具体地在接收植物的同时从接种体储存器20接收至少一个接种体，其中在植物(见图2)之前接种体被接收到池18中，以便实施选定的接种体溶液的浸润处理。因此，当植物托盘11布置在浸润池18上面或里面且位于浸润位置中时，所述浸润位置相当于通过植物托盘11的这样的位置，在所述位置中至少植物叶子至少部分地浸入接种体中，接种体被预先引入或在植物进入浸润池10后通过流体传输系统22(且更具体地通过其中的流体输出管道25(见图4))从选定的接种体储存器20添加。流体传输系统22的上部的管道系统(例如在图1中定位在接种体储存器20上面)通常使用以引入溶液、水等进入储存器20。

现更详细地参考图2以及图6至图7，位于设备10的前端13的输入架14更清楚的可见。例如输入架14(植物将在输入架中被处理)可包括至少两个支撑件17，所述支撑件彼此平行设置并且以小于细长植物托盘11的宽度的距离间隔开，以便支撑反向的植物托盘11以及允许植物茎干的自由滑动。两个平行的支撑件17可彼此间隔非常小的距离，例如在两个平行的支撑件之间仅形成相对窄的间隙(例如，间隙对于适配从中穿过的植物茎干来说足够宽但是比托盘11中的植物叶子的宽度更窄)。在枢转夹紧部件37的盖子关闭之前，当机器人臂竖直地举起植物托盘远离架14时，该窄间隙能够使植物叶子稍微聚集在一起，如将在下文进一步详细描述的。在图2、图6以及图7示出的实施方式中，虽然各种结构都是可能的，但是植物托盘11倒转地插入输入架14中，使得植物托盘11中的植物叶子向下指向并且因此通过倒转的植物托盘11悬浮在半空中，所述植物托盘转而由输入架14的支撑件17支撑。植物托盘11能在纵向方向上沿输入架14的轨17滑动，如在图6至图7更详细地可见的。在示出的设备10的实施方式中，设置了一个输入架14，并且同样设置了一个输出架24，该输出架布置在设备的框架12内的较低高度处。因此，在由设备10处理前植物托盘11通过操作者插入输入架14，并且一旦实施在此所述的处理以使得接种体浸润到植物叶子中，然后植物托盘11移动至输出架24上用于由操作者最终从设备10移除。

如将在下面进一步详细描述的，本植物浸润设备10还包括安装至框架12并且可操作以便使植物托盘11在设备内位移的自动化操作机构30。操作机构30包括机器人操纵器32(或在下文中称作“机器人臂”32)，所述机器人操纵器可被激活以抓紧与释放倒转的植物托盘11而不会损伤其中的植物。操作机构30的机器人臂32因此可操作以使植物托盘11在设备10内位移，例如为了将它们从输入架14移动到浸润池18中以便于通过接种体溶液浸润，并且随后将处理过的植物托盘从浸润池18移动至输出架24或设备内的其他选定的输出位置。

参考图4，布置在植物浸润设备10的框架12的侧面的接种体储存器20更详细地可见，并且例如，可包括能使操作者在设备操作过程中可视地识别的透明(或者至少大体上透明)的管状圆筒21，由操作者识别接种体储存器20的哪个管状圆筒容纳接种体溶液，其中容纳有多少接种体溶液，并且在使用后能可视的确认圆筒的清洗，以及圆筒也可在任何给定的时间使用。储存器20的这些透明管状圆筒21中的每一个具有一个或多个流体输入口23，所述流体输入口例如可布置在圆筒储存器的侧壁中，可包括泵送系统并且该系统可能使接种体溶液输送进入每一个储存器。或者，通过抬起储存器的顶盖，可将接种体人工地添加进储存器，并且然后通过输入口23添加悬浮溶液进入储存器中(悬浮溶液来自于设备10内部或外侧的悬浮溶液储存器)。一个或多个输入口23也允许水或者其他洗涤流体被引入储存器20中以冲洗储存器，以便用于不同接种体溶液的随后使用。流体传输系统22因此包括致动阀门和管道，其与每个储存器圆筒的输入口23相互连接并且连接至流体源(未示出)以便提供引入的接种体溶液或悬浮溶液或者冲洗流体的输入供给。因此可将冲洗流体从其储藏池泵送或另外地流通至每一个接种体储存器20，并且然后使冲洗流体返回至储藏容器或者至下水道。该种冲洗程序能使用来清洗每一个储存器20以及所有关联的管道系统以及阀门。以使用过的接种体溶液相同的方式，使用过的冲洗流体也能排放到池18中，因此同样冲洗储存器20与浸润池18之间的管道，于是然后能从浸润池18排出并且进入位于其下面的回收池19(见图1和图5)，如下文进一步详述的。流体传输系统22也包括与每一个接种体储存器20的流体输出口25互相连接的致动阀门，使得设备10经由它的通过控制板16操作的控制系统能释放容纳在这些储存器20中任何一个中的接种体溶液以便输送到浸润池18中。流体传输系统22的阀门(例如控制流体流至储存器20以及从储存器流出)可以是任何合适类型的，例如为远程致动阀门的任何手动阀门，所述手动阀门由控制系统通过电子信号和/或交替的流体控制自动地操作。虽然浸润池18可位于比储存器20低的高度，并且因此接种体溶液从选定的储存器20进入浸润池18的传输可由重力独自地执行，但浸润池18也可布置在与储存器20相同或比储存器更高的高度处，在该种情形下流体传输系统22的流体输出部件25可设置有泵送系统，所述泵送系统用于在压力下可操作地将接种体溶液从选定的储存器20引入到浸润池18中。

现在参考图5至图7，植物浸润设备10的操作机构30包括机器人臂32，为了在浸润过程中操作并位移植物托盘11，机器人臂在设备范围内是可位移的。虽然机器人操作器的其他结构是可能的，但是如所示的操作机构30的机器人臂32包括植物托盘夹紧钳34(如图6与图7更好示出的)，所述植物托盘夹紧钳包括固定部件35以及枢转夹紧部件37，所述固定部件构造成在植物托盘11的外边缘9下面滑动，所述枢转夹紧部件可包括盖子，在一个具体实施方式中，所述盖子大体由透明的塑料制品组成，所述盖子大体将植物的悬浮叶子15封装在倒转的托盘11中，以便尤其稍微将叶子压缩至更紧密的封套内，因此允许它们将插入于其中的更小浸润池并且因此在浸润池中对于每一个浸润程序需要使用更少的接种体溶液。此外，然而，封住植物叶子的夹紧盖子也有助于在植物叶子15在设备内的操作过程中保护以及至少部分地封住所述植物叶子，确保所有的植物叶子将被引入浸润池18中并且因此与接种体溶液接触。可替代地，也可使用枢转夹紧部件37的盖子的其它结构，然而因为期望能在植物叶子的操作过程中保护植物叶子，这些盖子优选为至少部分地封住植物以使得在植物的运输和/或操作过程中形成周围的保护。然而，显然盖子不需要由塑料制成以及不需要是透明的。无论如何，这些保护封套37被启动以向内枢转从而大体上封住植物叶子15，之后托盘夹紧钳34通过机器人臂致动以便轻微地向上位移整个托盘11，因此使该托盘脱离与支撑托盘架14的接触。可替代地，保护封套37能通过其他合适的器件和/或致动机构致动，包括向下突出的导向件，当它们相反紧靠时，强制使保护封套闭合与开启。然后植物托盘11向内地朝向设备中心纵向位移，位于大体上与浸润池18对准的位置，如图8所示出的。

如图5示出的，因此机器人臂能够使植物托盘11在设备内以多维的自由度移动，所述多维自由度可包括至少两个平移自由度。例如操作机构30的机器人臂32可包括水平滑架36与竖直滑架38，水平滑架与竖直滑架相对于彼此独立地致动与位移，以便机器人臂32能沿至少两个横向定位的线性轴线使植物托盘11位移。因此，机器人臂32能使植物托盘11从它们的位于输入架14内的静止位置位移进入其位于浸润池18内的浸润位置，并且然后从浸润池18位移到输出托盘24上。植物托盘11的其它操作也是可能的，例如围绕托盘夹紧部分34和/或机器人臂32的一个或更多轴线旋转，例如以便在浸润于浸润池中之前或之后倒转植物托盘11，借此机器人臂也能具有至少一个旋转自由度。

如图8可见，示出了倒转的植物托盘11，在已执行了从输入架14向内移动进入设备的足够的水平移动后，其在大体竖直的方向40由机器人臂32位移，使得植物托盘11从输入架充分脱离并且大体与浸润池18在竖直方向对准。因此在植物托盘11与浸润池18在竖直方向对准后，通过中止机器人臂32的水平滑架36的启动而停止水平方向上的移动，此时通过启动竖直滑架38而开始前述的在垂直方向40上的移动，以便使植物托盘11向下降低进入浸润池18的敞开顶部。虽然替换的池设计是可能的，但在所述的实施方式中浸润池18通常包括具有敞开顶部和封闭侧壁及底部的盆形结构，并且因此同样地通过向下竖直位移而发生植物托盘11移动进入浸润池18。然而，例如，浸润池也可替换地构造成具有开口侧，所述开口侧提供到其中腔体的进入，在该种情形下植物托盘11的移动因此将是大体水平的以便使植物托盘位移到浸润池18的腔体中。

如图9至10可见，一旦植物托盘11已通过操作机构30的机器人臂32定位于浸润池18内，则浸润池18被封闭并密封起来，同时待处理的植物叶子浸没在浸润池18内的接种体溶液内，或者至少部分地浸没。对于浸润池虽然存在以充分经受得起在当前处理过程中应用的真空压力的方式能闭合并密封的许多可能性，但如将在下面讨论的，在本植物浸润设备10的示出的实施方式中，使用大体平坦的池盖44实现了该可能，该池盖安装至机器人臂的可移动部分。因此，当机器人臂32操作植物托盘11进入它的在浸润池18内的浸润位置时，盖44同时开始进入与顶部敞开的池18的上周界边缘46(见图10)密封抵靠接合状态，从而以密封方式充分地封住浸润池18。合适的垫圈或其他密封件可设置在周界边缘46和/或与之开始接触的盖44下侧之间。此外，因为通过机器人臂32的竖直滑架38的控制，池盖44在向下方向的竖直移动是选定的，以使得池盖44些微位移超过浸润池18的上边缘46的竖直高度以确保它们之间的紧密密封适配。此外，附加的互锁或配套对准构件可设置以确保在池与盖的两个密封表面之间的精确对准，特别是在其中相对竖直移动的恰好结束处。例如，这些对准构件可包括布置在盖44和池18之一上的竖直销，该销与所述盖和池中另一个上的相应开口配对。因此对准构件有助于确保池与盖的抵接密封表面之间的更精确对准，并且同样确保这些抵接密封表面保持彼此极佳的平行，以便当池处于真空下时确保在密封表面之间的完全密封。

一旦浸润池18通过盖44如此封闭并且密封性闭合，使用真空发生设备48(见图10)在密封池18内产生负压，该真空发生设备处于与浸润池18以及流体传输系统和/或整个植物浸润设备10的控制系统在压力下连通。虽然其他结构是可能的，但在本实施方式中真空发生设备48集成在机器人臂的托盘夹紧钳34的部分中，布置在盖44之下，从而当盖44定位于在池上其密封位置中时，真空发生设备在浸润池18内保持封闭。因此，使用真空发生设备48，在密封的浸润池18内产生真空，因此改进了接种体溶液进入植物叶子的气孔内的浸润，植物叶子的气孔由于池内产生的真空而是开放的。

植物在浸润池内维持给定的一段时间，该段时间是预先设定的以便更好地允许接种体溶液浸润到植物气孔内。在该预先设定的一段时间后，例如通过使用大气来均衡池内的压力而解除在池中产生的真空，之后植物托盘从接种体溶液以及从池移除，如以下所述的。

如图10可见，一旦已经完成在浸润池18内的接种体溶液到植物中的浸润，盖44从池18移除以使得露出并且提供接近池内的植物，并且机器人臂32通过设备10的控制系统启动以向上提升植物托盘11离开现在打开的浸润池18，使得植物叶子15从接种体溶液移除。在本发明示出的设备10的实施方式中，盖44形成机器人臂32的一部分或附接至机器人臂，如图10可见，并且因此机器人臂32的向上移动同时用于从池18移除盖44。然而，替换地，盖不需要形成机器人臂的部分或直接连接至机器人臂，在该种情形下在机器人臂能够被启动以通过植物托盘11向上提升离开打开的浸润池18之前，或是通过机器人臂或是通过别的方式首先需要将盖移除。然后，例如通过在方向42上从设备10的中心向外地朝向位于设备前端13处的输出架24水平地位移植物托盘11，植物托盘11被操作以便移除。虽然示出的设备包括一个或多个分离的输出架24，所述输出架与输入架14是不同的但是相似地允许植物托盘11从那里悬吊并且例如可定位在设备框架内的较低垂直高度，然而也可能的是单独的支架可交替地用于植物托盘的输入与输出。然而，通过设置至少一个输入架以及至少一个输出架，或者每个保持交替几次，可使用本设备10处理植物托盘11的高容量和/或高产量。

现参考图11，一旦植物托盘已经放置在输出架24上，托盘夹紧钳34被释放，经由其枢转夹紧部件37的向外枢转，使得留下植物托盘11悬吊在输出架24上，之后机器人臂32使得托盘夹紧钳34位移退回朝向设备的中心。在一个可能的实施方式中，可设置滑动门28以便将输入架14和输出架24与设备10的中心部分分开，机器人臂在所述中心部分中操作，例如当设备从浸润池18引入或移除植物托盘11时打开所述滑动门并且在植物托盘11浸润与位移期间闭合所述滑动门。这些门28将输入/输出架与设备的主浸润区域分开简单地帮助当植物悬吊在输入和/或输出架时防止植物的任何污染并且防止当植物托盘定位于这些支架中时植物托盘不必要的位移。同样可有助于使输入架11定位于输出架24上面，使得不会有接种体能通过从朝向输出支架24定向的托盘11滴落而污染输入架11部分。此外，仅仅从安全立场，当闭合所述门28时也用于分开加载站与卸载站(具有输入架与输出架)，所述加载站与卸载站可由设备的操作者从机器人臂30以及自动操作机构30的其他移动部件接近。

一旦对于给定的植物托盘11的浸润处理完成，机器人臂32的托盘夹紧钳34可在设备内向上移动进入其静止位置，如图12中示出的，为下一个待处理的植物托盘做准备。现在可排空浸润池18(在浸润池中仍包含上次植物托盘处理所使用的接种体流体)，除非如果在另外的植物上使用相同的接种体是需要的。在一个可能的替换实施方式中，池可通过使用在池底部的下水道排空，可使用重力或辅助真空来操作。然而，因为还希望能排空掉落进浸润池18中的任何叶子，在至少示出的实施方式中(见图5以及图12至图14)，浸润池18可旋转地安装在设备的框架12内，当启动时，使得浸润池18可至少部分地倒转，例如，通过使其围绕界定其纵向轴线的枢轴29旋转，以便允许接种体溶液与包含在其中的任何松散的叶子排出浸润池并且进入布置在浸润池18下面的回收池19或者排出到合适的下水道。如上所述，然而替换的溶液和/或倾倒结构也是可能的，例如通过在浸润池18内直接设置下水道，所述下水道可根据需要打开和闭合，因此当必要时允许浸润池内的溶液排出，但在其它时间保持密封。

如在图13与图14中可见的，一旦浸润池18已如此清空，必须能够清洁浸润池以用于进一步的使用，并且因此设置了池清洁系统50，该池清洁系统包括多个喷嘴52，该喷嘴操作以将水和/或另一种冲洗流体注射进入浸润池18以允许冲洗并因此清洁池的内表面。该水或可替换的冲洗流体然后可以上述的方式排出，例如通过围绕其轴线旋转池以便倒转该池并且因此将清洗的溶液或水倾倒到下面的回收池19中。

上述步骤中的每个均为自动地并且通过根据待执行的可编程操作的植物浸润设备10来执行。因为每件事情均能通过操作者使用由控制板16致动的控制系统独立地控制，所以使用本设备10能精地控制在植物上执行的每一浸润处理。例如，从其关联的储存器20中能选择给定量的接种体溶液以注射进入浸润池。类似地，能通过操作者选择多个不同接种体溶液中的任何一个(均包含在多个储存器20中的不同储存器内)，并且进一步能以快速的顺序在不同的植物托盘上使用多个不同接种体溶液。所有这些均允许以快速的连续过程快速且有效将具有不同重组蛋白质(例如候选疫苗、基于VLP疫苗、重组抗体或诊断试剂)的多种可能接种体溶液浸润到不同植物中，因此能高产量地筛选重组蛋白质接种体，诸如例如用于最终进一步高产量地筛选所生产的候选疫苗。在此所述的设备与方法同样允许具有相同接种体的植物的多重浸润以使得获得重组蛋白质更高标准的质量，因此能使候选疫苗接种体的高产量筛选成为可能。

上面的描述仅意味着解释性的，并且在不脱离由本发明附属的权利要求所限定的范围的前提下，本领域的技术人员将会认识到所述的实施方式可做出变化。结合对本发明的综述，对于本领域的技术人员而言，其他落入本发明附属的权利要求限定的范围内的修改将是显而易见的。

Claims (28)

1.一种植物浸润设备，用于用接种体浸润植物，所述设备包括：

框架，所述框架具有适用于容纳待浸润的所述植物的一个或多个托盘的一个或多个托盘支架，当布置在输入支架上时所述托盘处于初始位置；

自动化操作机构，所述自动化操作机构安装至所述框架并且能操作以使所述植物托盘在所述设备内位移，所述自动化操作机构具有机器人操作器，所述机器人操作器可致动以至少使所述植物托盘从所述初始位置位移至浸润位置；

多个接种体储存器，所述多个接种体储存器安装至所述框架并且容纳一个或多个接种体，所述接种体储存器以流体流动连通方式与流体传输系统相互连接，所述流体传输系统能操作以控制到所述接种体储存器的流入以及从所述接种体储存器的流出；

浸润池，所述浸润池安装至框架，并且当所述植物托盘布置在所述浸润位置中时所述植物托盘被容纳在所述浸润池内，所述流体传输系统与所述浸润池处于流体流动连通，以用来自于所述接种体储存器的一个中的选定的接种体至少部分地填充所述浸润池，从而当所述植物托盘布置在所述浸润池内的所述浸润位置中时，至少部分地浸没所述植物托盘的植物叶子，当所述植物托盘布置在其中的所述浸润位置中时，所述浸润池被封住在密封结构中；以及

真空发生设备，所述真空发生设备与所述浸润池连通以在所述密封结构内的所述浸润池内施加负压，从而使浸没在所述浸润池内的所述接种体中的所述植物叶子的气孔开放并且使得所述接种体浸润到所述植物叶子中。

2.根据权利要求1所述的植物浸润设备，其中，所述多个接种体储存器设置成与所述浸润池独立地流体流动连通并且被独立地控制。

3.根据权利要求1或2所述的植物浸润设备，其中，所述接种体储存器包括大体透明的管状圆筒，所述管状圆筒可视地显示所述接种体储存器的流体内容物的至少一个特性。

4.根据权利要求3所述的植物浸润设备，其中，所述至少一个特性包括：所述接种体的存在、残留在每个接种体储存器中的接种体的总量以及所述接种体的颜色。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的植物浸润设备，进一步包括能位移的池盖，所述池盖构造成密封地抵接所述浸润池的周界边缘，从而当所述植物托盘布置在其中的所述浸润位置中时使所述浸润池封住在所述密封结构中。

6.根据权利要求5所述的植物浸润设备，进一步包括分别布置在所述池盖与所述浸润池上的互锁构件，所述互锁构件彼此配套地接合以确保所述池盖的密封表面与所述浸润池的密封表面之间的精确对准。

7.根据权利要求6所述的植物浸润设备，其中，所述互锁构件包括布置在所述池盖和所述浸润池中的一个上的竖直销，并且所述竖直销与所述池盖和所述浸润池中另一个中的相应开口配套。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的植物浸润设备，其中，所述流体传输系统包括能远程操作的泵系统，所述泵系统用于将所述接种体泵送到所述接种体储存器中以及从所述接种体储存器中将接种体泵送出来。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的植物浸润设备，其中，所述机器人操作器包括能远程操作的机器人臂，所述机器人臂具有至少一个植物托盘夹紧钳，所述植物托盘夹紧钳能操作以抓紧和释放所述植物托盘，并且使所述植物托盘在所述植物浸润设备内以多重自由度位移。

10.根据权利要求9所述的植物浸润设备，其中，所述植物托盘夹紧钳包括具有延伸盖的枢转夹紧部分，所述枢转夹紧部分基本将所述植物的所述悬吊的叶子封住在所述植物托盘内。

11.根据权利要求10所述的植物浸润设备，其中，所述枢转夹紧部分的所述盖由大体透明的塑料构成。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的植物浸润设备，其中，所述浸润池包括下水道以及回收池，所述下水道用来排空所述浸润池，所述回收池位于所述浸润池的下面并且设置成与所述下水道流体连通。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的植物浸润设备，其中，所述浸润池通过枢轴旋转地安装至所述框架，通过使所述浸润池围绕枢轴旋转来倒转所述浸润池以使所述浸润池排空至布置在所述浸润池下面的回收池。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的植物浸润设备，其中，所述浸润池包括池清洁系统，所述池清洁系统能操作以将流体注射到所述浸润池中。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的植物浸润设备，进一步包括控制系统，所述控制系统包括安装至所述框架并且控制所述植物浸润设备的自动化操作的控制板。

16.根据权利要求15所述的植物浸润设备，其中，所述控制板与程序化的微处理器以电子通信的方式连接以根据预先设定的操作循环操作所述植物浸润设备。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的植物浸润设备，其中，所述接种体包含遗传物质。

18.根据权利要求17所述的植物浸润设备，其中，所述遗传物质整合在细菌中。

19.根据权利要求18所述的植物浸润设备，其中，所述细菌是土壤杆菌。

20.使用自动化的植物浸润设备用接种体浸润植物的方法，所述植物设置在植物托盘中，所述方法包括：

给所述植物浸润设备提供：浸润池，所述植物托盘能被接收在所述浸润池内；至少一个接种体储存器，所述至少一个接种体储存器容纳所述接种体并且与所浸润池处于独立的流体流动连通；以及具有机器人操作器的自动托盘操作机构；

将所述接种体从所述接种体储存器输送到所述浸润池中以用于浸润至所述植物内；

使用所述机器人操作器以使所述植物托盘从所述设备内的装载位置位移至浸润位置，在所述装载位置中所述植物托盘被输送至所述设备内以用于浸润，在所述浸润位置中所述植物托盘布置在所述浸润池内以使得至少所述植物的叶子浸没在所述浸润池内的所选定的接种体流体中；

在所述植物处于所述浸润位置中的情况下封住并密封所述浸润池，并且在密封的所述浸润池中施加负压；以及

在预先设定的一段时间后，从所述浸润池内的所述接种体流体中移除所述植物。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述自动化的植物浸润设备包括多个所述接种体储存器，所述方法进一步包括将来自于所述接种体储存器中选定一个的所述接种体输送到所述浸润池中。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述接种体储存器中的每一个均容纳不同的接种体，所述方法进一步包括从相应接种体储存器中选择所述接种体中的一种以便浸润到植物中。

23.根据权利要求20所述的方法，进一步包括从所述植物浸润设备移除所述植物托盘的步骤，以便在从所述浸润池内移除所述植物托盘的步骤之后允许处理另一个植物托盘。

24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括将具有至少一个新植物的新植物托盘引入至所述浸润池内，并且至少重复以下步骤：将所述接种体输送到所述浸润池内，将具有新植物的所述浸润池封住且密封在浸润位置中，以及在所述密封的浸润池内施加负压。

25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述接种体包含遗传物质。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述遗传物质整合在细菌中。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述细菌是土壤杆菌。

28.根据权利要求20所述的方法，进一步包括向下倒转所述植物托盘的步骤，在所述浸润位置中设置在所述植物托盘中的所述植物向下指向，其中，所述植物托盘布置在所述浸润池内以使得至少所述植物的叶子浸没在所述浸润池内的选定接种体流体中。