本发明专利技术提出了一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置，包括耐压可视分选舱、光学识别系统和自动分选系统；通过向耐压可视分选舱注入含微生物的菌液；由设置在耐压可视分选舱内载物芯片实现富集微生物在通道内分散通过；富集微生物微通过载物芯片时，通过光学识别系统对微生物进行观察和识别；自动分选系统根据微生物识别的结果对微生物进行自动分选。本发明专利技术还提出一种海洋原位环境单细胞高通量分选方法，通过载物芯片实现微生物的单细胞分散后，通过光学识别系统进行观察识别，并由自动分选系统智能地进行分选，实现了在高压和极端温度环境下，通过光学和光谱检测对海洋微生物的高通量单细胞识别和分选过程，有效提高海洋微生物的可培养性。物的可培养性。物的可培养性。
【技术实现步骤摘要】
一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置及方法
[0001]本专利技术涉及海洋微生物
，特别是涉及一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置及方法。
技术介绍
[0002]浩瀚的海洋是地球生命的摇篮，蕴含着资源丰富、种类繁多的微生物。海洋微生物是重要的海洋生物资源。海水、海洋沉积物里面的海洋细菌、海洋真菌、海洋放线菌、海洋古菌等的代谢产物存在大量的生物活性物质，在能源、材料、环境、医药等领域有着重要的应用前景。比如，深海冷泉、热液环境发现的能够产生生物能源的自养型微生物；能够降解塑料的海洋微生物已经被发现；科学家从海洋细菌和放线菌中分离出了有效的抗生素；海洋嗜甲烷菌等古菌具有较强的甲烷代谢能力，作为海洋极端生态环境的初级生产者，通过化能合成，与后生动物共生，为它们提供重要的碳源和能源。因此，海洋微生物是重要生物资源，具有重要的开发利用价值。
[0003]分离和培养是开发利用海洋微生物的重要前提。目前，对于海洋微生物的分离，多数是在常压环境下采用平板划线或者单细胞分选仪，但已被分离出的海洋微生物仍然很少于1%，而微生物的生理学、生物地球化学和生态学等机理和特性不容易从自然界中直接获得，将微生物从自然环境中分离出来并建立纯培养，是研究其基因序列、形态特征、生理特征和生态特征的重要基础。然而，由于海洋微生物多生活在极端环境，例如嗜压微生物几乎不能在常压环境进分离和培养得到，这限制了我们对海洋微生物的认识和开发利用价值。因此，亟需开发针对海洋高压环境下的微生物有效识别和分选技术。
[0004]现有技术公开了一种基于单细胞拉曼光谱的好氧不产氧光合细菌检测方法，实现了环境水体的好氧不产氧光合细菌单细胞检测。且其采用拉曼光谱检测是非破坏性检测，检测出的好氧不产氧光合细菌可用于单细胞分选和测序。但由于深海微生物所生活的环境特殊，上述方案并不适用于深海微生物的识别与分选。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决以上至少一种技术缺陷，提供一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置及方法，在高压环境下，通过光学和光谱检测，实现海洋微生物的高通量单细胞识别和分选，提高海洋微生物的可培养性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置，包括富集微生物注入系统、耐压可视分选舱、环壁温度控制系统、增压系统、环压控制系统、光学识别系统、自动分选系统和数据采集与处理系统；其中：所述富集微生物注入系统用于培养并向耐压可视分选舱注入含微生物的菌液；所述耐压可视分选舱内设置有载物芯片，所述载物芯片由可视材料制成，内嵌有刻蚀微流体通道，用于实现富集微生物在通道内分散通过；富集微生物微通过载物芯片时，通过光学识别系统对微生物进行观察和识别；耐压可视分选舱出口端与所述自动分选
系统连接，自动分选系统根据光学识别系统对微生物识别的结果对微生物进行自动分选；所述环壁温度控制系统用于保证耐压可视分选舱内部温度一致；所述增压系统用于满足耐压可视分选舱内部压力与所述富集微生物注入系统内部压力一致的功能需求；所述环压控制系统用于根据自动分选系统内压力值变化保持耐压可视分选舱内部压力与其一致，避免载物芯片承受压差产生形变或破坏；所述富集微生物注入系统、环壁温度控制系统、增压系统、环压控制系统、光学识别系统、自动分选系统均与所述数据采集与处理系统电性连接。
[0007]上述方案中，载物芯片上设置有微细进出通道，进入通道主要是从富集微生物注入系统里面泵入含微生物的菌液，以及从增压系统里面注入气体和液体增压。
[0008]上述方案中，提出了一种载物芯片，实现微生物的分散通过，通过光学识别系统进行观察识别后，由自动分选系统智能地进行分选，实现了在高压环境下，通过光学和光谱检测对海洋微生物的高通量单细胞识别和分选过程，有效提高海洋微生物的可培养性。
[0009]本方案针对目前海洋微生物难分离的难题，提出了针对高压环境进行高通量单细胞分选的装置与技术。相对于现有的常压分离培养，能够满足微生物在深海原位高压环境进行富集、分离，解决深海原位嗜压菌在常压环境培养不能存活或者表达差异等难题。另一方面，本方案相比常规的富集、平板划线分离技术，提供了一种根据特定形态和代谢特征高通量筛选微生物的思路与方法，既解决海洋高压环境微生物在脱离高压环境富集、分离、培养困难的问题，又可以实现高压情况下，单细胞尺度的海洋微生物高通量识别和筛选难题，提高分离效率。
[0010]其中，所述富集微生物注入系统包括微流泵、高压微生物富集培养室和进口压力检测装置；其中：所述微流泵控制端与所述数据采集与处理系统电性连接；所述微流泵输入端与所述高压微生物富集培养室的出液端连接，输出端通过进口压力检测装置与所述耐压可视分选舱入口端连接；所述高压微生物富集培养室用于培养含微生物的菌液，并通过所述微流泵注入耐压可视分选舱中。
[0011]其中，所述耐压可视分选舱还包括耐压可视腔、环壁载冷/热腔和环壁高压腔；其中：耐压可视腔由耐压和防腐金属材料制成，其正面和背面镶嵌耐压可视材料，整个可承受5000米水深的压力，其与增压系统连接；所述载物芯片设置在所述耐压可视腔中央；载物芯片的微流体通道入口与所述富集微生物注入系统连接，其出口为耐压可视分选舱的出口端，与所述自动分选系统连接；所述环壁高压腔设置在耐压可视腔外环，用于保护载物芯片在耐压可视腔中不受损坏；所述环壁高压腔与增压系统、环压控制系统连接；所述环壁载冷/热腔包裹在耐压可视腔外壁，用于装载载冷/热流体，并通过载冷/热流体与环壁温度控制系统连接。
[0012]上述方案中，耐压可视腔设置有放空阀，其输出端与数据采集与处理系统电性连接，方便进行腔内的压力调节。为了保护载物芯片在耐压可视腔内不受损坏，耐压可视腔设置有环壁高压腔，在耐压可视腔的外环同时增压，并且设置有环压控制系统，根据耐压可视腔压力变化自动增减环壁高压腔的压力，实现耐压可视腔和环壁高压腔的压力平衡，保证载物芯片承受最小的压力差，而不受破坏。
[0013]其中，所述环壁温度控制系统采用循环制冷/热装置和温度传感器；所述循环制冷/热装置控制端与所述数据采集与处理系统电性连接，用于制冷/热并使环壁载冷/热腔内的载冷/热流体循环流动；所述温度传感器探头设置在耐压可视腔内，其信号输出端与所
述数据采集与处理系统电性连接。
[0014]上述方案中，耐压可视腔的温度主要是通过在环壁载冷/热腔内注入载冷/热流体，并且通过将流体进行循环制冷或者加热保证环壁载冷/热腔内流体的低温或者高温状态，然后通过载冷/热流体与耐压可视腔内的热交换保证耐压可视腔内的低温或者高温状态。
[0015]其中，所述增压系统包括空气压缩机、增压泵、储气罐、调压阀和压力传感器；所述空气压缩机、增压泵、储气罐、调压阀依次连接后，与所述耐压可视腔、环壁高压腔分别连接；所述压力传感器探头设置在耐压可视腔内，其信号输出端与所述数据采集与处理系统电性连接。
[0016]上述方案中，温度传感器、压力传感器的设置，用于在整个微生物分选过程中，对耐压可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置，其特征在于，包括富集微生物注入系统（1）、耐压可视分选舱（2）、环壁温度控制系统（3）、增压系统（4）、环压控制系统（5）、光学识别系统（6）、自动分选系统（7）和数据采集与处理系统（8）；其中：所述富集微生物注入系统（1）用于培养并向耐压可视分选舱（2）注入含微生物的菌液；所述耐压可视分选舱（2）内设置有载物芯片（21），所述载物芯片（21）由可视材料制成，内嵌由刻蚀微流体通道，用于实现富集微生物在通道内分散通过；富集微生物微通过载物芯片（21）时，通过光学识别系统（6）对微生物进行观察和识别；耐压可视分选舱（2）出口端与所述自动分选系统（7）连接，自动分选系统（7）根据光学识别系统（6）对微生物识别的结果对微生物进行自动分选；所述环壁温度控制系统（3）用于保证耐压可视分选舱（2）内部温度一致；所述增压系统（4）用于令耐压可视分选舱（2）内部压力与所述富集微生物注入系统（1）内部压力一致；所述环压控制系统（5）用于根据自动分选系统（7）内压力值变化保持耐压可视分选舱（2）内部压力与其一致，避免载物芯片（21）承受压差产生形变或破坏；所述富集微生物注入系统（1）、环壁温度控制系统（3）、增压系统（4）、环压控制系统（5）、光学识别系统（6）、自动分选系统（7）均与所述数据采集与处理系统（8）电性连接。2.根据权利要求1所述的一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置，其特征在于，所述富集微生物注入系统（1）包括微流泵（11）、高压微生物富集培养室（12）和进口压力检测装置（13）；其中：所述微流泵（11）控制端与所述数据采集与处理系统（8）电性连接；所述微流泵（11）输入端与所述高压微生物富集培养室（12）出液端连接，输出端通过进口压力检测装置（13）与所述耐压可视分选舱（2）入口端连接；所述高压微生物富集培养室（12）用于培养含微生物的菌液，并通过所述微流泵（11）注入耐压可视分选舱（2）中。3.根据权利要求1所述的一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置，其特征在于，所述耐压可视分选舱（2）还包括耐压可视腔、环壁载冷/热腔（22）和环壁高压腔；其中：耐压可视腔由耐压和防腐金属材料制成，其正面和背面镶嵌耐压可视材料，其与增压系统（4）连接；所述载物芯片（21）设置在所述耐压可视腔中央；载物芯片（21）的微流体通道入口与所述富集微生物注入系统（1）连接，其出口为耐压可视分选舱（2）的出口端，与所述自动分选系统（7）连接；所述环壁高压腔设置在耐压可视腔外环，用于保护载物芯片（21）在耐压可视腔中不受损坏；所述环壁高压腔与增压系统（4）、环压控制系统（5）连接；所述环壁载冷/热腔（22）包裹在耐压可视腔外壁，用于装载载冷/热流体，并通过载冷/热流体与环壁温度控制系统（3）连接。4.根据权利要求3所述的一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置，其特征在于，所述环壁温度控制系统（3）采用循环制冷/热装置（31）和温度传感器（32）；所述循环制冷/热装置（31）控制端与所述数据采集与处理系统（8）电性连接，用于制冷/热并使环壁载冷/热腔（22）内的载冷/热流体循环流动；所述温度传感器（32）探头设置在耐压可视腔内，其信号输
出端与所述数据采集与处理系统（8）电性连接。5.根据权利要求3所述的一种海洋原位环境单细胞高通量分选装置，其特征在于，所述增压系统（4）包括空气压缩机（41）、增压泵（42）、储气罐（43）、调压阀（44）和压力传感器（45）；所述空气压缩机（41）、增压泵（42）、储气罐（43）、调压阀（44）依次连接后，与所述耐压可视腔、环壁高压腔分别连接；所述压力传感器（45）探头设置在耐压可视腔内，其信号输出端与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯景春，张偲，杨志峰，王屹，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。