微流控微生物培养检测芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种微流控微生物培养检测芯片，包括层叠设置的培养层、弹性隔膜层和驱动层，所述弹性隔膜层位于所述培养层和驱动层之间，所述培养层上分布有一个以上的培养检测单元，每个培养检测单元包括环形的培养沟道以及与所述培养沟道相连通的检测沟道，所述驱动层上分布有循环驱动沟道和检测驱动沟道，其中，所述循环驱动沟道位于所述培养沟道的上方且与所述培养沟道形成交叉，并驱动所述培养沟道中的培养液循环流动；所述检测驱动沟道包括至少两个驱动沟道且均位于所述检测沟道的上方并与所述检测沟道形成交叉。本发明专利技术的微流控微生物培养检测芯片，不仅可以实现微生物或细胞的悬浮培养，同时可以实现培养液中特定成分的检测。

Microfluidic culture and detection chip

The invention discloses a microfluidic chip detection of microbial culture, culture layer, elastic membrane layer and driver layer includes stacked, the elastic diaphragm layer is positioned on the medium layer and driver layer between the culture layer are distributed on the training of more than one detection unit, each detection unit comprises a ring culture the training channel and detection channel channel communicated with the train, the driver layer distributed on the circular drive channel and detection driving channel, wherein the driving cycle channel located in the medium above the channel and the formation of cross culture channel, and driving the culture solution circulation flow culture channel; the detection driving channel includes at least two driving channel and are located in the upper channel detection and the detection of cross channel formation. The microfluidic microbial culture detection chip of the invention not only can realize suspension culture of microorganisms or cells, but also can realize specific component detection in the culture fluid.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微流控领域，特别是涉及一种微流控微生物培养检测芯片。
技术介绍
通过微生物筛选获得高性能菌株，是提高工业微生物生产水平的重要环节。传统的微生物筛选主要是在摇瓶中进行的，包括微生物悬浮培养和培养液检测两个主要步骤。通过将每个菌株接入摇瓶中进行悬浮培养，继而对摇瓶中的培养液进行物质检测，从而确定菌株的性能，从中挑选出优良的菌株。每批筛选往往需用数十上百个摇瓶进行试验。即便如此，摇瓶筛选数量仍远低于待筛选的菌株数量，这直接导致了筛选过程劳动强度大，筛选效率低。另外，筛选过程还会消耗大量的培养基及其他试剂；需要占用较大的培养和操作空间等等。应用微流控芯片进行微生物悬浮培养和培养液检测，可以有效避免产生上述问题。微流控技术是上世纪九十年代在分析化学领域发展起来的，它以微管道网络微结构特征，通过微加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微检测元件等功能元器件像集成电路一样，集成在芯片材料上。微流控技术具有极高的效率，由于结构微小，很容易在芯片上一次集成数十上百个微生物培养检测单元，筛选效率得以提高；培养液及其他药品的消耗也可大幅减少，从而降低筛选成本；微流控芯片的体积小，可以减少培养箱的使用量，降低微生物培养的所需空间和设备限制；微流控芯片可以进行批量加工生产及预处理（如清洗、灭菌等），成为一次性试验耗材，这样不仅可以降低芯片的制造成本，可以减少试验准备的工序，最终降低筛选工作的劳动强度。目前国内外能够进行微生物悬浮培养及培养液检测的微流控芯片还很少，已报道的芯片还存在通量低、加工复杂、通用性不高等问题，离微生物筛选应用尚有一段距离。2002年ToddThorsen,etal.报道了一种微流控光学比较芯片（Science298,580(2002)；DOI:10.1126/science.1076996）。该芯片含有256个反应单元，每个单元包括一个容纳细菌的腔室和一个容纳显色液的腔室，两腔室间有一微阀相隔。进样完成后，打开微阀使细菌与显色液接触发生反应，检测产生的荧光信号就可以判断细菌是否表达特定蛋白。该芯片虽然检测通量很高，但是由于芯片中无法进行悬浮培养使细胞增殖，仅用于个别细菌的筛选，无法用于多样化的微生物筛选目标，通用性不高。2005年NicolasSzita报道了一种多通道微流控微反应芯片（DOI:10.1039/b504243g）。该芯片集成了4个反应腔，每个腔体中有微型搅拌桨用于实现微生物悬浮培养，并且安装了两个贴片传感器实现对培养液pH和溶氧含量的检测。该芯片虽然能够实现微生物悬浮培养，并检测培养液中pH和溶氧浓度，但是由于单个反应腔的体积较大，约数百微升，同时需要加工微型搅拌桨，集成贴片传感器，制作工艺复杂，很难大幅提高芯片单元数量。中国专利第CN201110316751.0和CN201110142095.7号分别公开了一种微流控细胞悬浮培养芯片，该两件专利中提及的芯片可以实现上百通道的微生物批量平行化悬浮培养。然而，该芯片仅能通过细胞计数的方法确定培养液中的细胞数量，缺乏培养液检测结构，无法对培养液中特定成分的浓度进行测定。有鉴于此，有必要提供一种新型的微流控芯片，以同时实现微生物或细胞的悬浮培养以及培养液的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种微流控微生物培养检测芯片，不仅可以实现微生物或细胞的悬浮培养，同时可以实现培养液中特定成分的检测。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种微流控微生物培养检测芯片，包括层叠设置的培养层、弹性隔膜层和驱动层，所述弹性隔膜层位于所述培养层和驱动层之间，其中，所述培养层上分布有一个以上的培养检测单元，每个培养检测单元包括环形的培养沟道以及与所述培养沟道相连通的检测沟道，所述驱动层上分布有循环驱动沟道和检测驱动沟道，其中，所述循环驱动沟道位于所述培养沟道的上方且与所述培养沟道形成交叉，并驱动所述培养沟道中的培养液循环流动；所述检测驱动沟道包括至少两个驱动沟道且均位于所述检测沟道的上方并与所述检测沟道形成交叉。作为本专利技术的进一步改进，所述培养检测单元还包括显色液注入通道，该显色液注入通道连通于所述培养沟道或检测沟道，所述检测驱动沟道位于所述循环驱动沟道和显色液注入通道之间。作为本专利技术的进一步改进，所述显色液注入通道呈Z形。作为本专利技术的进一步改进，所述驱动层上还分布有第三驱动沟道，该第三驱动沟道分别与所述显色液注入通道和检测通道形成交叉。作为本专利技术的进一步改进，所述相邻培养检测单元之间的显色液注入通道相连通。作为本专利技术的进一步改进，所述驱动层上还分布有第五驱动沟道，该第五驱动沟道分别与相邻培养检测单元之间的显色液注入通道形成交叉。作为本专利技术的进一步改进，所述驱动层上还分布有第四驱动沟道，该第四驱动沟道位于所述培养沟道的上方且与所述培养沟道形成交叉，且所述第四驱动沟道位于所述循环驱动沟道和检测驱动沟道之间。作为本专利技术的进一步改进，所述培养检测单元还包括清洗液注入通道，该清洗液注入通道连通于所述培养沟道，且所述清洗液注入通道位于所述第四驱动沟道和检测沟道之间。作为本专利技术的进一步改进，所述清洗液注入通道连通于所述培养沟道与检测沟道的接合处。作为本专利技术的进一步改进，所述培养检测单元还包括清洗液注入通道，该清洗液注入通道连通于所述检测沟道，且位于所述检测沟道中相邻的两个驱动沟道之间。作为本专利技术的进一步改进，所述相邻培养检测单元之间的清洗液注入通道相连通。作为本专利技术的进一步改进，所述驱动层上还分布有第六驱动沟道，该第六驱动沟道分别与相邻培养检测单元之间的清洗液注入通道形成交叉。本专利技术还公开了一种微流控微生物培养检测芯片，包括层叠设置的培养层、弹性隔膜层和驱动层，所述弹性隔膜层位于所述培养层和驱动层之间，其中，所述培养层上分布有一个以上的培养检测单元，每个培养检测单元包括环形的培养沟道以及与所述培养沟道相连通的检测沟道，所述驱动层上分布有循环驱动沟道和检测驱动沟道，其中，所述循环驱动沟道位于所述培养沟道的上方且与所述培养沟道形成交叉，并驱动所述培养沟道中的培养液循环流动；所述检测驱动沟道包括至少两个驱动沟道且均位于所述检测沟道的上方并与所述检测沟道形成交叉，所述相邻的培养检测单元之间连通。与现有技术相比，本专利技术的微流控微生物培养检测芯片将悬浮培养沟道和检测沟道集成于同一芯片上，可同时实现微生物的悬浮培养和检测；同时，检测驱动沟道包括至少两个驱动沟道，可实现在不同时间段内对培养液进行多次检测。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a所示为本专利技术第一实施例中微流控微生物培养检测芯片的俯视图；图1b所示为图1a中沿1D的剖视图；图2a所示为本专利技术第二实施例中微流控微生物培养检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控微生物培养检测芯片，包括层叠设置的培养层、弹性隔膜层和驱动层，所述弹性隔膜层位于所述培养层和驱动层之间，其特征在于：所述培养层上分布有一个以上的培养检测单元，每个培养检测单元包括环形的培养沟道以及与所述培养沟道相连通的检测沟道，所述驱动层上分布有循环驱动沟道和检测驱动沟道，其中，所述循环驱动沟道位于所述培养沟道的上方且与所述培养沟道形成交叉，并驱动所述培养沟道中的培养液循环流动；所述检测驱动沟道包括至少两个驱动沟道且均位于所述检测沟道的上方并与所述检测沟道形成交叉。

【技术特征摘要】
1.一种微流控微生物培养检测芯片，包括层叠设置的培养层、弹性隔膜层和驱动层，所述弹性隔膜层位于所述培养层和驱动层之间，其特征在于：所述培养层上分布有一个以上的培养检测单元，每个培养检测单元包括环形的培养沟道以及与所述培养沟道相连通的检测沟道，所述驱动层上分布有循环驱动沟道和检测驱动沟道，其中，所述循环驱动沟道位于所述培养沟道的上方且与所述培养沟道形成交叉，并驱动所述培养沟道中的培养液循环流动；所述检测驱动沟道包括至少两个驱动沟道且均位于所述检测沟道的上方并与所述检测沟道形成交叉。
2.根据权利要求1所述的微流控微生物培养检测芯片，其特征在于：所述培养检测单元还包括显色液注入通道，该显色液注入通道连通于所述培养沟道或检测沟道，所述检测驱动沟道位于所述循环驱动沟道和显色液注入通道之间。
3.根据权利要求2所述的微流控微生物培养检测芯片，其特征在于：所述显色液注入通道呈Z形。
4.根据权利要求3所述的微流控微生物培养检测芯片，其特征在于：所述驱动层上还分布有第三驱动沟道，该第三驱动沟道分别与所述显色液注入通道和检测通道形成交叉。
5.根据权利要求2或3所述的微流控微生物培养检测芯片，其特征在于：所述相邻培养检测单元之间的显色液注入通道相连通。
6.根据权利要求5所述的微流控微生物培养检测芯片，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立桅，甘明哲，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32