[实用新型]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

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型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领域。

背景技术

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。

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。

实用新型内容

[技术问题]

本实用新型要解决的问题是：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。

[技术方案]

本实用新型提供一种体积小、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。

本发明的技术方案如下：

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；

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；

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。

根据本实用新型的装置，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。

根据本实用新型的装置，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。

根据本实用新型的装置，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。