[實用新型]多通道光路裝置及微生物高通量培養(yǎng)和檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920145583.5
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN210528936U
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 蔣佩琪;吳維;萬俊;齊一伯
• 申請（專利權）人: 杰靈儀器制造（天津）有限公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/36;C12M1/38;C12M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及實驗室微生物研究領域，公開了一種多通道光路裝置及用于微生物高通量培養(yǎng)和檢測裝置，包括高通量檢測微生物樣品濃度的多通道光路裝置、改進的振搖裝置以及適用于多通道光路裝置的復合微孔板。該檢測裝置使用分光器和前向散射光路結合的方式來錯時檢測微孔板上每個孔內樣品的濃度，避免了普通多通道檢測探頭同時對多個樣品檢測時相鄰孔信號相互干擾的缺點。所述光路的工作由分光器、紅外光發(fā)射電路和紅外光接收電路的協(xié)調控制構成，紅外光發(fā)射電路采用專用的恒流源芯片控制，既能保證紅外發(fā)光二極管的使用安全和使用壽命，同時也能保證發(fā)射的紅外光功率穩(wěn)定。

技術領域：

本技術屬于實驗室微生物研究領域，涉及一種能高通量培養(yǎng)微生物并實時檢測微生物濃度的自動化裝置或儀器，包括高通量檢測微生物樣品濃度的多通道光路裝置、改進的振搖裝置以及適用于多通道光路裝置或自動化裝置的復合微孔板。

背景技術

生物技術產品中除了占比最大的生物制藥外，在工業(yè)市場上，精細化學品和生物燃料也占據了重要的地位。越來越多的工業(yè)應用和產品都涉及或源于生物催化反應。這些新興產品大多數都是在微生物或細胞培養(yǎng)發(fā)酵中產生。此外，基因工程中涌現的各種新的研究工具被用來操縱細胞以產生新的生物分子。定向進化、系統(tǒng)生物學和合成生物學領域為自下而上設計新穎并具有更高生產效率的生物過程鋪平了道路。在微生物或細胞中設計新的代謝途徑使得更有競爭力的生物過程能取代或改進化學生產過程?；瘜W和制藥行業(yè)受到市場競爭的壓力，各個公司都在以盡可能快的速度開發(fā)新產品，以縮短產品上市時間，而且新制藥的專利有效期也限迫使這些公司在市場早期推出新產品以獲取更大的市場回報。加快開發(fā)這些生物過程的速度需要非常快速、高效的工具，新的研究工具也成為促進生物過程研發(fā)的必要條件。

生物技術的這些要求催生了高通量篩選(HTS)技術的出現。發(fā)明于1951年的微孔板 (或微量滴定板，MTPs)最開始主要用于滿足制藥，化學和基礎研究中高通量的需求。通過在同一面積上集中更多樣品孔，微孔板的通量不斷增加，從6、12、24、48、96、384、 1536演變?yōu)?456個孔?，F在微孔板已經成為藥物發(fā)現高通量實驗的標準工具之一。

由于其具有使用成本低，操作簡單，通量高，能和大多數自動化設備兼容的特點，在過去的十多年，各種微孔板(24-384孔)在培養(yǎng)微生物中的應用也越來越普遍，和三角瓶一樣，如今微孔板在科研和工業(yè)生物過程開發(fā)中已經成為了最常用的生物反應器。

微孔板中進行微生物培養(yǎng)的明顯缺點是其有限的最大氧轉移能力(OTR_max)。因此，微孔板用于微生物培養(yǎng)和保存初期主要限于建立大腸桿菌和酵母的克隆文庫。由于大腸桿菌和大多數酵母可以在厭氧或低氧條件下生長，所以氧氣供應不足通常對培養(yǎng)效果沒有太大影響。然而，需氧菌培養(yǎng)過程中，在微孔板中就會出現生長不良的情況。如果高通量篩選(HTS) 或菌株開發(fā)過程目的在篩選用于需氧發(fā)酵的生產菌株，則必須為篩選的微生物提供足夠的溶氧。否則，篩選菌株會失敗，即便篩選成功，后期在氧氣供應充足的發(fā)酵罐中擴大培養(yǎng)以獲得更多的產物時也可能會無效。

近年來，隨著對動態(tài)微孔板的生物工程參數表征方面進行的深入研究，發(fā)現影響微孔內氣液氧傳遞速度的決定因素在于是否能在孔內壁上形成面積足夠大的液膜。隨著微孔橫切面積的減小，表面張力會對微孔板中流體的流動施加越來越大的抵抗力，加上毛細管力的疊加，更阻礙了分子的自由擴散和強制流動。從而不能形成較大面積的液膜，進而導致在比較大的振幅和常見振搖頻率下氣液氧傳遞速度很低。所以，要達到同樣的氣液氧傳遞效果，在相同振搖半徑的條件下，對于96、384和1536孔板，相比于傳統(tǒng)的三角瓶或培養(yǎng)瓶則需要更高的振搖速度。

發(fā)明人發(fā)現在高速圓周振搖條件下，液體在48孔微孔板的圓弧形壁上形成薄膜時，傳質系數(k_L)能高達0.8m/h，明顯優(yōu)于96孔板或三角瓶。因此，48孔板可以作為微生物培養(yǎng)和表達研究的有力工具，兼具96孔板高通量和傳統(tǒng)振搖三角瓶較高的氣液氧傳遞速度的優(yōu)點。