专利名称：微藻高通量培养设备的制作方法微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物。许多微藻能够在细胞中积累大量的油脂，有些藻类在氮元素缺乏时脂肪酸含量可达细胞干重的 80%，通过生物炼制的方法可从这类微藻中提取油脂，用于制备食用油和生物柴油；微藻还可用于废水处理等工业处理过程中，以减少环境污染。微藻的环境友好特性、对人和动物的保健特性及其生物能源的良好应用性，引发了全球微藻生物能源研发热潮，并逐渐朝规模化、产业化靠近，但是商业化开发还有许多技术瓶颈需要突破，其中微藻藻种的改良最为重要，而优良微藻藻株的筛选又是重中之重。优良微藻藻株的筛选必须通过它们不同性能进行比较，如生长速度、细胞中的生化组成成分、 对环境的抗性等，进而综合考虑选出适用于规模化培养的藻株。高通量筛选(High throughput screening, HTS)技术是20世纪80年代发展起来的一种用于新化合物开发及目的菌种选育等方面的高新技术。它的基本特点是以微孔板为载体，采用高密度、微量自动化加样的方法，能快速平行地测试大量样本。高通量技术兼具平行化、自动化、微量化及集约化的优点。高通量筛选成为药物开发和微生物领域有很多较为成功的应用。在利用微藻制备生物柴油及高附加值产品的研究中，藻种的筛选占据重要的位置，其中高通量筛选将发挥重要的作用，大大地降低研究过程中对于人力、物力和时间的消耗。另外，还可以为发展潜力较大的基因工程育种提供强有力的技术保障，推进微藻相关产业化的进程。合理有效的培养方法及条件控制对于藻种高通量培养具有重要的作用。目前，实验室用于藻种高通量培养的体系相对比较简单，藻株的培养一般都是在三角瓶系统置于人工气候箱中，不通气培养或简单的插入通气管通气培养，光照和温度均由人工气候箱来调控，温度控制较均勻，但是这种方式难以实现光照和通气效果的一致。另外还有一种培养系统就是置于摇床中，光照和温度均由摇床来调控，通过摇动加速气体交换，这种方式的通气效果和温度相对一致，但是同样面临光照不均勻、光照强度无法满足藻类生长和高通量筛选需要的问题。另外，上述两种方式还存在体系大和微藻生长缓慢的问题。并且，现有的光照培养箱或光照摇床是采用日光灯管进行光照，不仅存在光照不均勻、光照度衰减明显等问题外，还存在产热大、寿命短、光照度调节不连续等缺陷。这样的培养装置目前只适合采用三角瓶培养方式，如果用于培养微型化实验样品，这些问题会更加突出。此外，传统摇床的顶部光照和器皿固定方式也限制了微孔板的使用，特别在解决通气、混合、交叉污染、蒸发和光照方面，无法满足微型化高通量的实验技术实施。
参阅后续的图示与描述将可更好地了解本实用新型的上述和其它特征和优点。文中未详列暨非限制性的实施例则请参考该后续图示的描述。图示中的组成元件并不一定符合比例，而系以强调的方式描绘出本实用新型的原理。在各图示中，相同的元件在不同图示中用相同的附图标记表示。在附图中图1为示出根据本实用新型的适于进行微藻高通量培养的设备的构成部分的示意图；图2示出了其中设置有根据本实用新型的适于进行微藻高通量培养的设备的照明装置的摇床平台；图3A为图2中的A部分的放大示意图；图3B为图2中的B部分的放大示意图；图3C为图2中的C部分的放大示意图；图3D为图2中的D部分的放大示意图；图4为示出来自光源的光线在导光结构中的行进方向的示意图；以及图5图示了利用本实用新型的高通量培养设备的藻细胞微型化培养和常规培养方式下的相关性。下面将结合附图及对本实用新型做进一步的说明。 图1示出了根据本实用新型的适于进行微藻高通量培养的设备。如图1所示，适于进行微藻高通量培养的设备100包括箱体或框架结构1。箱体结构1分为两部分，在图1 中的左侧部分中，设置有摇床平台2和支撑摇床平台2并适于对摇床平台2进行振荡的传动机构3，由此能够实现微藻的振荡培养。其中，在摇床平台2上设置有照明装置5，其用于向放置在摇床平台2上方的接种有微藻的微孔板或多孔板10提供光照。多孔板10可以包括96孔板、48孔板、24孔板和12孔板等。根据本实用新型的一种实施方式，多孔板10可以由其它微藻培养承载结构代替，如摇瓶或三角瓶等。在一种实施方式中，多孔板10通过载物台(未图示)固定在箱体结构1中，照明装置5位于多孔板10的下方，从其底部供给光源，从而便于将多孔板上部密封，能够防止交叉污染、保证通气、蒸发一致性、增加转速、增加通气效果等。在箱体结构1中，还可以设置有温度传感器6、加湿孔7、加热风机8、制冷风机9、 蒸发器和压缩机(未图示)等，在图1中的左侧部分中设置有控制装置4，由此对箱体结构 1内培养微藻的环境，包括温度、湿度、通风等进行控制，实现适于微藻培养的良好环境。图2A示出了其中设置有根据本实用新型的适于进行微藻高通量培养的设备中的照明装置的摇床平台。其中在图2中，左下方为摇床平台的俯视图，左上方为沿其中的I-I 线截取的剖视图，右下方为沿其中的II-II线截取的剖视图。根据本实用新型的一种实施方式，照明装置5设置在摇床平台2中，能够随摇床平台2—起摇动，并向摇床平台2上方的接种有微藻的多孔板10提供光照，由此能够对微藻进行摇动培养。 如图2所示，摇床平台2表面上设置有多个开孔201，如方形孔，使得来自设置在摇床平台2表面下的照明装置5的光线可以穿过开孔201投射向多孔板。摇床平台2和其下的照明装置5之间可以通过螺钉202等组装在一起。根据本实用新型的实施方式，照明装置5位于上盖板203和底板204之间。上盖板203仅覆盖照明装置5的角部部分，以便于光线出射。底板204完全覆盖照明装置5并向其提供支撑。如图2所示，照明装置5包括光源501和导光结构，其设置在导光结构的两侧，优选设置在导光结构的相对的两侧，向导光结构中入射光线。根据本实用新型的一种实施方式，光源501采用LED阵列，这可以克服诸如日光灯管等常规光源的散热大、光照不均勻、光照度衰减明显、寿命短、光照度调节不连续等缺陷。通过调节供给至LED阵列的电流，可以调节其光照强度。在本实用新型中，导光结构构造为适于将来自光源的光均勻地提供至接种有微藻的多孔板10。本实用新型的实施方式采用底部供光方式，照明装置5设置在多孔板10的下方，导光结构引导来自光源501的光向上向着多孔板10均勻地投射。图3A-3D详细示出了根据本实用新型的照明装置的结构，其中图3A为图2中的A 部分的放大示意图，图3B为图2中的B部分的放大示意图，图3C为图2中的C部分的放大示意图，以及图3D为图2中的D部分的放大示意图。根据本实用新型的实施方式，如图3A和3B所示，导光结构为多层结构，包括导光层或导光板503和覆盖导光层503底面的底面反射膜504，导光层503适于将从光源501入射的光线均勻地向各个方向反射、折射或透射，底面反射膜504适于将射向导光层503底面的光线反射回导光层503中。在底面反射膜504的下方还可以设置反射板506，其能够进一步将射向导光层503底面的光线和射出底面反射膜503的光线反射回导光层503中。根据本实用新型的一种实施方式，在导光层503的顶面上还可以设置有均光膜 507，均光膜507可以对从导光层503出射的光线进行均化。在本实用新型的另一种实施方式中，在导光层503的靠近边缘的顶面部分上，还可以设置上反射膜509，上反射膜509适于将试图从顶面周边倾斜出射的光线反射回导光层503。在本实用新型中，反射板506、底面反射膜504、导光层503、均光膜507、上反射膜 509顺次设置在底板204和上盖板203之间，且上盖板203中形成有适于从导光层503出射的光线通过的开口。根据本实用新型的一种实施方式，在导光层503的上方还可以设置有上均光板508，其位于上盖板203的下面并支撑上盖板203，且适于进一步均化从导光层 503出射的光线。根据本实用新型的一种实施方式，如图3A-3C所示，上均光板508与导光层503之间可以隔开预定距离，以便在上均光板508与导光层503之间形成一定的空间510。从导光层503出射的光线在该空间510内与例如空气之类的空气碰撞，发生漫反射，使得出射的光更加均勻。在一种实施方式中，在上均光板508与导光层503之间设置有高度可调的支撑装置，如图3B所示的支撑铜柱511，其能够调整上述预定距离的大小，以便调整所述空间510的容积，从而可调整从导光层503出射的光线发生漫反射的程度，即所述空间越大，漫反射进行的越充分，出射的光越均勻。根据本实用新型的实施方式，如图3A和3B所示，LED阵列501设置在基板502上， 如铝基板。基板502固定至侧基板205上，LED阵列501向导光层503的两个光入射侧面投射光线。侧基板205可以为L形状，完全覆盖导光结构的侧面，并在导光结构下面延伸一定长度。导光结构下面延伸的侧基板205与底板204通过诸如螺钉206之类的连接装置固定一起，以形成框架结构。在导光层503和侧基板205之间以及上均光板508和导光层503 之间可以设置诸如垫圈之类的支撑装置208和209。在本实用新型中，如图3C所示，在导光结构的另外两 个侧面处，即在导光层503的非受光的两个侧面(例如，垂直于光入射侧面的两个侧面)，还设置有侧面反射膜505。来自其中LED阵列501的光经透镜511 (如图3D所示)会聚后入射到导光层503中，经过底面反射膜504和侧面反射膜505反射后从导光层503的顶面出射，均勻地投射到接种有微藻的多孔板10上。图3D示出了光源的详细结构。其中，LED阵列501电连接至基板502，在每个LED 单元的上面设置有透镜511，透镜511用于将从LED阵列射出的光会聚到导光层503中。图4更详细地图示了来自LED阵列的入射光在导光结构中的光路或行进方向。如图4所示，导光层503由基底材料5030和均勻地分布在基底材料5030中的导光粉或导光颗粒5031构成。基底材料5030例如可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料，其通常具有高折射率。导光粉或导光颗粒5031可以为纳米导光粉或颗粒。根据本实用新型的实施方式，LED阵列501发出的光束经透镜511会聚后投射进入导光层503中，由于导光颗粒5031在基底材料5030中均勻地分布，因此每束光线进入导光层后必然有两种可能，一是沿原来的路线前行，另一种则是与导光颗粒5031相遇发生折射、反射或透射。进入导光层503的光线在经历了多次折射、反射之后，均勻地射向导光层的六个面。由于在导光层的非受光的两个侧面和底面处分别设置了反射膜或反射板，如 504,506和505，覆盖导光层503底面的底面反射膜504将试图从导光层503底面射出的光线再次反射回导光层503，侧面反射膜505将试图从导光层503的非受光的两个侧面射出的光线再次反射回导光层503，最终光线只能从导光层503的顶面和两个光入射侧面出射。 根据本实用新型，将导光层503的顶面的面积设置为远大于光入射侧面的面积，则所有的光线几乎全部从导光层503的顶面侧均勻地出射。根据本实用新型的一种实施方式，导光层的顶面与所述另一对侧面中的每一个侧面的面积之比设置为大于约10 1，使得从光源进入导光结构的光几乎全部从导光层的顶面侧均勻出射至接种有微藻的多孔板10，从而提高光照效率。从导光层505的顶面侧出射的光线在经均光膜507和上均光板508以及其间空间中的气体均化后投射到上方的接种有微藻的多孔板10，对微藻藻种进行光照培养。根据本实用新型的一种实施方式，为了避免入射光线在导光结构内的损失，底面反射膜504和侧面反射膜505可以由全反射层或全反射膜构成。以下将通过具体实施例来验证设置有本实用新型的用于微藻高通量培养的照明装置的摇床的性能。实施例1在本实施例中，通过测定不同位置处的光强来评价所设计的摇床的光强分布是否达到微藻高通量筛选的要求。实验步骤为， 设定摇床的温度为25。C，光强为40001UX，用照度计测定所设计的摇床左上角、右上角、左下角、右下角和中心位置处的光照强度。测定时以96微孔板作为测量基准。数据处理采用SPSS Statistics 17. 0软件。通过对各微孔板中的每个孔处光照强度的变异系数(CV)的计算和单因素方差分析(ANOVA)来评价每个微孔板的各孔之间的光照均一性。通过对不同位置的5个微孔板中光强平均值的变异系数(CV)的计算和单因素方差分析(ANOVA)来评价不同位置处的光照均一性。以上数据处理中以误差P <0.05 作为显著水平的衡量。通过计算得到每个微孔板各孔间的CV分别为左上角9. 32%，右上角9. 85%，左下角9. 43%，右下角10. 22%，中心8. 34%。通过单因素方差分析得到各微孔板各孔间的自由度F > Fatl5，误差P < 0. 05，因此说明各孔间的藻株的生长差异未达到显著水平，即说明各位置处的微孔板各孔间的光强分布较均一，可以满足微藻的高通量筛选。通过计算得到各位置处微孔板间的CV为9. 58 %，方差分析得到F > Fatl5, P < 0. 05，因此说明各微孔板间光强间的差异未达到显著水平，即整个载物台不同位置处的光强分布是均一的，可以满足微藻的高通量筛选。实施例2在本实施例中，分别选择96孔板、48孔板、24孔板、12孔板，采用本实用新型中的照明装置提供光照，对藻株Chlorella vulgaris (购于中科院水生生物研究所淡水藻种库， 编号为1068)进行培养，采用BGll培养基(见下表1-3)。表1 BGll培养基的组成及其含量