基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置，属于生物细胞培养和生物催化技术领域。本实用新型专利技术的装置包括控制器、平行微小型生物反应器组件、物料储瓶、压力泵及微流控芯片；控制器连接至平行微小型生物反应器组件；微小型生物反应器组件包括多个平行罐；物料储瓶及压力泵通过微流控微管道连接至微流控芯片并通过多通管连接至多个平行罐，多通管连接至多个平行罐的分管道上分别设置有电磁阀—流量控制阀组件；平行微小型生物反应器组件还设置有用于检测pH、温度及溶解氧的电极，微小型平行生物反应器组件上设置有支架，用于固定多通管及其分管道上设置的电磁阀—流量控制阀组件；微流控微管道上还设置有压力传感器。设置有压力传感器。设置有压力传感器。

【技术实现步骤摘要】
基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置


[0001]本技术涉及基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应器，属于生物细胞培养和生物催化


技术介绍

[0002]生物反应器是推动生物制品产业化应用的一项关键动力。通过随机诱变和代谢工程改造等技术得到的积累特定目标产物的细胞工厂，通常需要通过生物反应器设计及工艺优化进一步提高生物转化过程的效率。近年来，随着合成生物技术和高通量筛选技术的兴起，传统的实验室规模的摇瓶、生物反应器已无法满足从海量菌株样本中快速获取优良菌株的需求。高度自动化和功能柔性化的高通量微小型生物反应器的出现一定程度上缓解了这一问题。然而，由于目前微小型生物反应器在平行性和pH控制、补料控制等方面不精确，在生物制品，特别是微生物发酵产品的发酵生产方面的应用受限。
[0003]近年来，微流控液滴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。微流控技术采用的微管道尺寸通常非常细小，可到达微米级别或毫米级别，并且能够缓慢地控制物料流加的速率，可低达pL/s～nL/s级别，且物料流加的稳定性和均一性更高。然而，目前仍没有将微流控技术与微小型反应器结合的装置或设备，以提高生物反应器反应过程中的可重复性和工艺控制的精准性。

技术实现思路

[0004][技术问题][0005]本技术要解决的问题是：降低微小生物反应器的体积，提高微小生物反应器的平行性，并提高物料流加的精准度。
[0006][技术方案][0007]本技术提供一种体积小、物料流加的精准度高、平行性好的基于微流控液滴控制的微小型平行生物反应装置。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置，包括控制器、平行微小型生物反应器组件、物料储瓶、压力泵及微流控芯片；
[0010]所述控制器连接至平行微小型生物反应器组件，用于控制所述微小型生物反应器组件；所述微小型生物反应器组件中包括多个平行罐；所述物料储瓶及所述压力泵通过微流控微管道连接至所述微流控芯片，所述微流控芯片通过多通管连接至所述平行微小型生物反应器组件的多个平行罐，所述多通管连接至平行微小型生物反应器组件的各个平行罐的分管道上分别设置有电磁阀—流量控制阀组件；
[0011]所述平行微小型生物反应器组件中还设置有用于检测pH、温度及溶解氧(DO)的电极，所述微小型平行生物反应器组件上设置有支架，所述支架用于固定多通管及其分管道上设置的电磁阀—流量控制阀组件；所述微流控微管道上设置有压力传感器。
[0012]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述物料储瓶及所述压力泵为多个，用于提供多种物料，多个所述物料储瓶及所述压力泵通过所述微流控微管道连接至所述微流控芯片。
[0013]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述微流控芯片用于将多个所述物料储瓶中提供的多种物料进行混合，并且混合后的物料通过多通管分别输送至所述平行微小型生物反应器组件的多个平行罐。
[0014]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述微小型平行生物反应器组件中平行罐的个数为2、4、8、16或32，优选为2个或4个。
[0015]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述多通管的分管道的数量对应于所述微小型平行生物反应器组件中的平行罐的个数。
[0016]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述平行微小型生物反应器组件中，单个平行罐的容积为15mL～100mL。
[0017]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述平行微小型生物反应器组件中，单个平行罐的容积为100mL～500mL。
[0018]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述微流控微管道的内径为0.2μm～4mm。
[0019]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述多通管的分管道的内径为0.2μm～500μm。
[0020]根据本技术的装置，在一个实施例中，所述装置中，所述物料储瓶、所述压力泵和所述微流控管道的数量对应于所需提供的物料种类的数目。
[0021][有益效果][0022]本技术提供的基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置，具有如下优点：
[0023]1、本技术的装置体积小、通量大，可用于实现生物化学品生产用优良菌株的快速筛选；尤其在生物细胞筛选过程中的应用，更能提高筛选效率和提高工艺优化效率，减少培养用物料消耗和实验成本，缩短产品生产从研究室开发到工业化生产的周期；
[0024]2、本技术的装置通过微流控液滴控制物料流加，物料流加精准度高、平行性和均一性好，可显著提高细菌、酵母菌、霉菌等发酵生产目标生物化学品的工艺优化效率，缩短小试实验到工业化生产的周期；
[0025]3、本技术的装置基于微流控液滴控能精确控制物料流加速率，可实现全细胞或酶催化过程中底物的精准流加，尤其是对细胞或酶具有毒害作用的底物，减少了有害底物对细胞的损伤程度，从而显著提高催化效率和产物积累；
[0026]4、本技术的装置通过微流控技术的微流控芯片可实现多种物料的液体通过单一通道的流加；
[0027]5、本技术的装置基于微流控技术可以更加精准控制物料所需补料的量；
[0028]6、本技术的装置基于微流控技术可以使所采用的管道小于一般微生物的直径，从而不需要经过培养基的灭菌过程。
附图说明
[0029]图1为本技术的基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置的整体示意图；
[0030]图2为本技术的装置的单个微小型生物反应器的放大示意图；
[0031]图3为本技术的装置的双物料流加的微流控芯片的放大示意图；
[0032]图4为本技术的装置的控制器的工作原理示意图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图和具体实施例对本技术提出的基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应器作进一步详细说明。根据下述的说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。
[0034]实施例一
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。
[0036]如图1所示为本实施例的基于微流控液滴控制物料流加的微小型生物反应装置的示意图，本实施例中，微流控微管道中采用了两种物料混合流加的微流控芯片。由图1可知，本实施例的基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置，包括控制器1、微小型平行生物反应器组件2、所述控制器1连接至平行微小型生物反应器组件2，用于控制所述微小型生物反应器组件2；微小型平行生物反应器组件2包括4个平行罐；压力泵一3与物料储瓶一4通过微流控微管道7连接，压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置，其特征在于，所述装置包括控制器、平行微小型生物反应器组件、物料储瓶、压力泵及微流控芯片；所述控制器连接至平行微小型生物反应器组件，用于控制所述微小型生物反应器组件；所述微小型生物反应器组件中包括多个平行罐；所述物料储瓶及所述压力泵通过微流控微管道连接至所述微流控芯片，所述微流控芯片通过多通管连接至所述平行微小型生物反应器组件的多个平行罐，所述多通管连接至平行微小型生物反应器组件的多个平行罐的分管道上分别设置有电磁阀—流量控制阀组件；所述平行微小型生物反应器组件中还设置有用于检测pH、温度及溶解氧的电极，所述微小型平行生物反应器组件上设置有支架，所述支架用于固定多通管及其分管道上设置的电磁阀—流量控制阀组件；所述微流控微管道上设置有压力传感器。2.如权利要求1所述的基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置，其特征在于，所述物料储瓶及所述压力泵为多个，用于提供多种物料；并且，多个所述物料储瓶及所述压力泵通过所述微流控微管道连接至所述微流控芯片。3.如权利要求1所述的基于微流控液滴控制物料流加的微小型平行生物反应装置，其特征在于，所述微流控芯片用于将多个所述物料储瓶中提供的多种物料进行混合，并且混合的物料通过所述多通管分别输送至所述平行微小...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐沙，石贵阳，周颂，顾正华，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：新型
国别省市：