一种微液滴处理装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微液滴处理装置，其包括：进样系统、微流控芯片系统、控温系统、液滴识别系统、液滴检测系统以及控制系统，其中，进样系统，其用于向微液滴处理装置进样水相和油相，其中，该进样系统至少包括：进样系统I和进样系统II，进样系统I用于向微液滴处理装置中进样油相，进样系统II用于向微液滴处理装置中进样水相；微流控芯片系统，其包括：基板、形成在基板内的管道、以及第一检测窗和第二检测窗；控温系统，其包括：温度传感器、以及控温构件；液滴识别系统，其包括：激光光源和光电传感器；液滴检测系统，其包括：光纤光谱仪、及卤素光源；以及控制系统，其用于对微液滴处理装置中的各系统进行控制。

A micro droplet treatment device and its application

【技术实现步骤摘要】
一种微液滴处理装置及其使用方法
本专利技术属于微流控领域，特别涉及一种微液滴处理装置及其使用方法，具体来说该微液滴处理装置可以是一种微生物液滴培养装置。
技术介绍
微流控芯片技术被广泛应用到生物、化学、医学分析等过程中的样品制备、反应、分离、检测等工作中，是飞速发展的前沿技术和研究最为活跃的领域之一。处理样品溶液的微流控芯片对灭菌和进样的稳定性有很高的要求，微流控芯片的样品注入需要缓慢，如pL-nL/s级别，液滴微流控对进样的稳定性更高，轻微的波动就会影响到液滴的稳定性和均一性。传统的微生物选育一般采用平板涂布培养获得单菌落，再用摇瓶规模发酵培养验证。由于普通的微生物经过初筛、复筛等流程，到确认满足生产需要，一般要经过几个月到几年的时间，采用这种选育方法，筛选周期长。其次，采用传统选育方法，摇瓶水平发酵培养及评价过程，需要足够的人力和实验空间、培养空间，筛选效率往往只能达到101～2/每批次，造成筛选通量低；再次，诱变筛选工作的成功与否和筛选数量密切相关，如要获得目标性状突变株，需要大量的筛选样品量，使研发人员的工作量非常大。最后，传统选育方法，建立在固体培养或者大体积液体培养的基础上，造成了培养、检测用物料和资源消耗较多，实验成本高。为了解决上述问题，发展了微孔板培养筛选技术和微流控技术。微孔板筛选技术将培养体系从摇瓶水平的50～100毫升降低到几毫升至几十微升，可以同步实现24、48、96乃至384、1536等多个样品的培养，再配合相应的自动化监测设备，实现某些过程参数的在线监测。为了提高微孔板的筛选效率，围绕多孔板体系开发了包括自动化单克隆挑选设备、自动灭菌培养基制备设备、自动培养基分装系统、自动细菌平板稀释仪等在内的专业配套设备，大大提高了工作效率。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，它是基于微管道网络结构，实现微量样品的制备、进样、反应、分离、检测于一体的微型分析实验装备。微流控技术具有极高的效率，由于结构微小，易在芯片上一次集成上百个微生物培养单元，可节省大量的培养基；采用软件集成操作，可在芯片上模拟整个实验流程操作。专利文献CN103983794A于2014年公开了一种微流控芯片，一种微流控芯片，包括检测窗(检测孔)、电极、含有分叉结构的通道、进液池(或进液接口)、成品池(或出液接口)、废液池(或废液接口)等，进液池(或进液接口)、成品池(或出液接口)、废液池(或废液接口)分别与通道物理连接，检测窗(或检测孔)位于通道附近，电极固定在接近分叉处的通道两侧，从结构上解决了微流控中对液滴位置的识别、液滴体积的控制、液滴单个样品的切分、液滴内多个样品的分离、液滴参数筛选五个重要问题，实现了微流控技术的物质载体，但是不能实现检测功能，也不能在线控制微生物液滴的培养与筛选。专利文献CN104007091A于2014年公开了一种基于液滴微流控芯片的高通量检测系统，主要包括液滴微流控芯片系统、光路系统、数据采集分析系统构成；其中液滴微流控芯片系统将待检测微生物包埋形成独立单液滴微反应小室，通过光路系统进行单液滴微反应小室内微生物样品的激光诱导荧光检测信号传输，并由数据采集分析系统通过计算机软件对采集得到的信号进行检测分析，能实现包括大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌和酿酒酵母不同类型工业微生物生产相关目标酶和代谢物高效的筛选，但是也不能实现微生物的在线培养。由于微生物的选育是一个特殊的生物过程，需要先接种培养，再进行检测评价，最后才能选出目标微生物。因此，需要一种能够替代传统接种、摇瓶培养和传统检测的新装置，实现微生物微体积、高通量长时间连续培养、实时在线检测，并且通过生长性能、性状进行微生物选育的装备。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种微液滴处理装置，该装置可以用于微生物液滴的培养。该装置可以实现通过微流控芯片装载数百个体积在0.5～10μL含有微生物的微液滴，通过在线连续培养、检测和分选，完成微生物选育。本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现。1.一种微液滴处理装置，其包括：进样系统、微流控芯片系统、控温系统、液滴识别系统、液滴检测系统以及控制系统，其中，进样系统，其用于向微液滴处理装置进样水相和油相，该进样系统至少包括：进样系统I和进样系统II，所述进样系统I用于向微液滴处理装置中进样油相，进样系统II用于向微液滴处理装置中进样水相；微流控芯片系统，其包括：基板、形成在基板内的管道、以及第一检测窗和第二检测窗；控温系统，其包括：温度传感器、以及控温构件；液滴识别系统，其包括：激光光源和光电传感器；液滴检测系统，其包括：光纤光谱仪、及卤素光源；以及控制系统，其用于对微液滴处理装置中的各系统进行控制。2.根据项1所述的装置，其中，所述液滴识别系统利用光电传感器与激光光源对通过微流控芯片系统的第一检测窗的水相样品液滴进行识别；所述液滴检测系统利用光纤光谱仪与卤素光源对通过微流控芯片系统的第二检测窗的水相样品液滴的光谱信号进行检测。3.根据项1或2所述的装置，其中，所述进样系统至少分别包括两个进样系统I和一个进样系统II。4.根据项3所述的装置，其中，所述进样系统包括三个进样系统I和三个进样系统II。5.根据项3或4所述的装置，其中所述进样系统I包括液体容器以及动力源，所述进样系统II包括液体容器、动力源以及缓冲瓶，所述动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选为注射泵，所述液体容器，其容纳与待进样的样品溶液不相溶且不可压缩的液体，所述动力源，其驱动所述液体经由输入管进入缓冲瓶，所述缓冲瓶，所述缓冲瓶容纳所述样品溶液，当动力源驱动时，所述液体经由输入管进入缓冲瓶从而推动样品溶液经由输出管进入所述微流控芯片系统，所述液体容器、动力源和缓冲瓶经由毛细管道连通。6.根据项1～5中任一项所述的装置，其中，微流控芯片系统，其包括：基板；以及形成在所述基板内的第一管道、第二管道以及第三管道，其中，所述第一管道，其两端分别包括第一连接口和第二连接口，第二管道，其一端包括第三连接口，另一端与第一管道连通，第三管道，其一端包括第四连接口，另一端与第一管道连通，第一管道和第二管道的第一连通部位位于第三管道和第一管道的第二连通部位的在液滴移动方向的上游，且第一连通部位和第二连通部位之间的距离为500μm～2000μm，优选750μm～1800μm，优选为1000μm～1500μm，形成在第一管道上的第一检测窗和第二检测窗，第一检测窗和第二检测窗为形成在第一管道上的透明区域，以及与第一管道、第二管道以及第三管道密封连接的毛细管道。7.根据项6所述的装置，其中，所述第一管道在第一连通部位的上游分支为第一管道a、第一管道b、第一管道c以及第一管道d，其中第一检测窗和第二检测窗形成在第一管道a上，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微液滴处理装置，其包括：进样系统、微流控芯片系统、控温系统、液滴识别系统、液滴检测系统以及控制系统，其中，/n进样系统，其用于向微液滴处理装置进样水相和油相，该进样系统至少包括：进样系统I和进样系统II，所述进样系统I用于向微液滴处理装置中进样油相，进样系统II用于向微液滴处理装置中进样水相；/n微流控芯片系统，其包括：基板、形成在基板内的管道、以及第一检测窗和第二检测窗；/n控温系统，其包括：温度传感器、以及控温构件；/n液滴识别系统，其包括：激光光源和光电传感器；/n液滴检测系统，其包括：光纤光谱仪、及卤素光源；以及/n控制系统，其用于对微液滴处理装置中的各系统进行控制。/n

【技术特征摘要】
20180607 CN 20181058140571.一种微液滴处理装置，其包括：进样系统、微流控芯片系统、控温系统、液滴识别系统、液滴检测系统以及控制系统，其中，
进样系统，其用于向微液滴处理装置进样水相和油相，该进样系统至少包括：进样系统I和进样系统II，所述进样系统I用于向微液滴处理装置中进样油相，进样系统II用于向微液滴处理装置中进样水相；
微流控芯片系统，其包括：基板、形成在基板内的管道、以及第一检测窗和第二检测窗；
控温系统，其包括：温度传感器、以及控温构件；
液滴识别系统，其包括：激光光源和光电传感器；
液滴检测系统，其包括：光纤光谱仪、及卤素光源；以及
控制系统，其用于对微液滴处理装置中的各系统进行控制。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述液滴识别系统利用光电传感器与激光光源对通过微流控芯片系统的第一检测窗的水相样品液滴进行识别；
所述液滴检测系统利用光纤光谱仪与卤素光源对通过微流控芯片系统的第二检测窗的水相样品液滴的光谱信号进行检测。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，
所述进样系统至少分别包括两个进样系统I和一个进样系统II。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，
所述进样系统包括三个进样系统I和三个进样系统II。


5.根据权利要求3或4所述的装置，其中，
所述进样系统I包括液体容器以及动力源，
所述进样系统II包括液体容器、动力源以及缓冲瓶，
所述动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选为注射泵，
所述液体容器，其容纳与待进样的样品溶液不相溶且不可压缩的液体，
所述动力源，其驱动所述液体经由输入管进入缓冲瓶，
所述缓冲瓶，所述缓冲瓶容纳所述样品溶液，当动力源驱动时，所述液体经由输入管进入缓冲瓶从而推动样品溶液经由输出管进入所述微流控芯片系统，所述液体容器、动力源和缓冲瓶经由毛细管道连通。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其中，
微流控芯片系统，其包括：
基板；以及
形成在所述基板内的第一管道、第二管道以及第三管道，
其中，所述第一管道，其两端分别包括第一连接口和第二连接口，
第二管道，其一端包括第三连接口，另一端与第一管道连通，
第三管道，其一端包括第四连接口，另一端与第一管道连通，
第一管道和第二管道的第一连通部位位于第三管道和第一管道的第二连通部位的在液滴移动方向的上游，且第一连通部位和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立言，段保峰，郭肖杰，
申请(专利权)人：洛阳华清天木生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41