CN105135051B - 一种微流控阀门和微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微流控阀门和微流控芯片，微流控阀门包括：底座，所述底座上设置有微孔；设置在所述底座上的套筒；可旋转地内套于所述套筒远离所述底座的一端的转子，所述转子、所述套筒以及所述底座配合围成搅拌腔，所述微孔能够与所述搅拌腔连通；设置在所述转子上并位于所述搅拌腔内的微柱，所述微柱能够封闭所述微孔。本发明提供的微流控阀门通过转子的旋转，既能够实现底座上微孔的通断，还可以实现搅拌腔内液体的搅拌与混合，故该微流控阀门同时具有流路的通断功能和对流体的搅拌功能，从而减少了微流控芯片上安装的部件个数，进而便于装配。

Description

一种微流控阀门和微流控芯片
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，更具体地说，涉及一种微流控阀门，本发明还涉及一种具有上述微流控阀门的微流控芯片。
背景技术
微流控芯片通过微阀精确控制微流体在芯片内的流动。目前常采用的一种微阀，通过转子底部流体结构和基板上通向一个或多个管道的通孔来控制流体流动。该微流控阀门通过旋转转子使转子下方管道与基板内通向不同方向的管道相连，完成流路的开启与闭合。
但是，上述微流控阀门通过旋转部件仅完成了流路的通断功能，所以还需要借助另外的搅拌器控制流体运动，实现流体的混匀、反应等操作，进而导致微流控芯片上安装的部件较多，微流控芯片的结构比较复杂，不便于装配。
综上所述，如何提供一种具有搅拌功能的微流控阀门，以减少微流控芯片上安装的部件个数，从而便于装配，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微流控阀门，以使其具有搅拌功能，从而减少微流控芯片上安装的部件个数，进而便于装配。
本发明的另一目的在于提供一种具有上述微流控阀门的微流控芯片。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微流控阀门，包括：
底座，所述底座上设置有微孔；
设置在所述底座上的套筒；
可旋转地内套于所述套筒远离所述底座的一端的转子，所述转子、所述套筒以及所述底座配合围成搅拌腔，所述微孔能够与所述搅拌腔连通；
设置在所述转子上并位于所述搅拌腔内的微柱，所述微柱能够封闭所述微孔。
优选的，上述微流控阀门中，所述转子远离所述底座的端面上设置有便于旋转所述转子的接口结构，所述接口结构为旋转凸起或旋转凹槽。
优选的，上述微流控阀门中，所述套筒远离所述底座的一端具有向内突出的环形定位凸起，所述环形定位凸起沿所述套筒的轴向将所述转子限位于所述套筒内。
优选的，上述微流控阀门中，所述套筒远离所述底座的端面平齐于/高于所述转子远离所述底座的端面；
且所述微流控阀门还包括与所述套筒固定连接的盖板，所述盖板靠近所述底座的端面上具有轴向定位所述套筒和所述转子的环形槽，且所述盖板上具有使所述转子外露的操作通孔，所述操作通孔与所述环形槽连通。
优选的，上述微流控阀门中，所述套筒和所述盖板上的环形槽均为多个，且所述环形槽与所述套筒一一对应。
优选的，上述微流控阀门中，所述微孔为两个；
所述微柱为三个，依次为第一微柱、第二微柱和第三微柱，所述第一微柱与所述第三微柱相对设置，且所述第一微柱和所述第三微柱配合能够同时封闭或打开两个所述微孔，所述第二微柱能够单独封闭两个所述微孔中的一个。
优选的，上述微流控阀门中，所述套筒靠近所述底座的一端以及所述微柱靠近所述底座的一端均内嵌于所述底座，所述底座靠近所述微柱的端面上开设有与所述微柱滑动配合的环形滑槽，所述微柱的外侧壁与所述套筒之间通过弹性垫圈密封配合；
所述微孔设置在所述底座与所述套筒的连接端面以及所述弹性垫圈上，所述微柱的外侧壁能够封闭所述微孔。
优选的，上述微流控阀门中，所述微孔沿所述底座的厚度方向设置，所述微柱远离所述转子的端面能够封闭所述微孔。
优选的，上述微流控阀门中，所述转子靠近所述底座的端面外周上还设置有突向所述底座的导向筒，所述导向筒与所述套筒转动配合，所述微柱设置在所述导向筒内。
优选的，上述微流控阀门中，所述微孔包括孔腔和微管道，所述微管道通过所述孔腔与所述搅拌腔连通；
所述孔腔包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段靠近所述搅拌腔，且所述第一孔段和所述第二孔段的孔径比为1：(3-10)，所述微孔的直径大于所述转子直径的百分之一，并小于所述转子直径的二分之一。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的微流控阀门包括底座、套筒，底座、转子和微柱，底座上设置有微孔；套筒设置在底座上；转子可旋转地内套于套筒远离底座的一端，转子、套筒以及底座配合围成搅拌腔，微孔能够与搅拌腔连通；微柱设置在转子上并位于搅拌腔内，且微柱能够封闭微孔。
本发明通过旋转转子将微柱带到微孔处，封闭微孔，实现流体通路的截断；还可以通过旋转转子将微柱带离微孔，打开微孔，使微孔与搅拌腔连通，实现流体通路的打开；同时旋转转子的过程中，微柱也会在搅拌腔内转动，从而实现搅拌腔内液体的搅拌与混合。
综上可知，本发明提供的微流控阀门通过转子的旋转，既能够实现底座上微孔的通断，还可以实现搅拌腔内液体的搅拌与混合，故该微流控阀门同时具有流路的通断功能和对流体的搅拌功能，从而减少了微流控芯片上安装的部件个数，进而便于装配。
本发明还提供了一种微流控芯片，包括芯片本体和设置在所述芯片本体上的微流控阀门，所述微流控阀门为上述任一种微流控阀门，由于上述微流控阀门具有上述效果，具有上述微流控阀门的微流控芯片具有同样的效果，故本文不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例提供的微流控阀门的主视图；
图2是本发明另一种实施例提供的微流控阀门的主视图；
图3是本发明第三种实施例提供的微流控阀门的主视图；
图4是本发明第四种实施例提供的微流控阀门的主视图；
图5是本发明一种实施例提供的转子与微柱的仰视图；
图6是本发明另一种实施例提供的转子与微柱的仰视图；
图7是本发明第三种实施例提供的转子与微柱的仰视图；
图8是本发明一种实施例提供的微柱与微孔的相对关系图；
图9是本发明另一种实施例提供的微柱与微孔的相对关系图；
图10是本发明第三种实施例提供的微柱与微孔的相对关系图；
图11是本发明第四种实施例提供的微柱与微孔的相对关系图；
图12是本发明一种实施例提供的转子的接口结构的结构示意图；
图13是本发明另一种实施例提供的转子的接口结构的结构示意图；
图14是本发明第三种实施例提供的转子的接口结构的结构示意图；
图15是本发明第四种实施例提供的转子的接口结构的结构示意图；
图16是本发明提供的微流控阀门的应用实例示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种微流控阀门，具有搅拌功能，从而减少微流控芯片上安装的部件个数，进而便于装配。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考附图1-16，本发明实施例提供的微流控阀门包括底座1、套筒4，底座1、转子3和微柱2，底座1上设置有微孔；套筒4设置在底座1上；转子3可旋转地内套于套筒4远离底座1的一端，转子3、套筒4以及底座1配合围成搅拌腔5，微孔能够与搅拌腔5连通；微柱2设置在转子3上并位于搅拌腔5内，且微柱2能够封闭微孔，为了便于加工，本发明将微柱2与转子3设置为一体式结构，当然，微柱2也可以单独加工，然后固定在转子3上。
本发明通过旋转转子3将微柱2带到微孔处，封闭微孔，实现流体通路的截断；还可以通过旋转转子3将微柱2带离微孔，打开微孔，使微孔与搅拌腔5连通，实现流体通路的打开；同时旋转转子3的过程中，微柱2也会在搅拌腔5内转动，从而实现搅拌腔5内液体的搅拌与混合。
综上可知，本发明提供的微流控阀门通过转子3的旋转，既能够实现底座1上微孔的通断，还可以实现搅拌腔5内液体的搅拌与混合，故该微流控阀门同时具有流路的通断功能和对流体的搅拌功能，从而减少了微流控芯片上安装的部件个数，进而便于装配。
此外，本发明的微流控阀门又可以承载一定量的液体，还能够实现在搅拌腔5内样品与试剂或不同种试剂的充分混匀功能，实现对流体流动的控制、混匀、反应的多方位操作。
为了便于旋转转子3，转子3远离底座1的端面(即图中的上表面)上设置有便于旋转转子3的接口结构32，接口结构32为旋转凸起或旋转凹槽。本实施例的转子3可通过上表面的接口结构32在外力作用下转动，下表面的微柱2可对搅拌腔5内的液体进行搅拌。
上述旋转凸起或旋转凹槽可以是一字型、十字型、T字形、三角形等形状，如图12-15所示，其具体形状与尺寸根据转子3的外部组件进行设计与加工；转子3可以通过螺杆手动旋转也可以通过仪器部件自动旋转，进行搅拌腔5内样品的混匀和开启或关闭微孔输送液体的功能。当然，本发明也可以不设置上述接口结构32，如当转子3为金属件时，利用磁铁带动其一起转动。此外，本发明还可以包括驱动转子3旋转的驱动件，如旋转气缸等。
为了便于转子3的安装固定，套筒4远离底座1的一端具有向内突出的环形定位凸起，环形定位凸起沿套筒4的轴向将转子3限位于套筒4内。如图1所示，该环形定位凸起与转子3共轴线，且环形定位凸起中心的孔小于转子3上表面面积，从而保证转子3外露，实现转子3的旋转。当然，本发明还可以不设置上述环形定位凸起，通过将转子3内嵌于套筒4内壁，实现转子3的固定。
本发明另一具体实施例中，套筒4远离底座1的端面平齐于/高于转子3远离底座1的端面；如图2-3所示，微流控阀门还包括与套筒4固定连接的盖板6，盖板6靠近底座1的端面上具有轴向定位套筒4和转子3的环形槽，且盖板6上具有使转子3外露的操作通孔61，操作通孔61与环形槽连通。本实施例通过盖板6将转子3与套筒4固定，此时套筒4为直筒状，便于加工。
本发明中，转子3的材料可以是硬质材料，例如各种塑料、金属、或其他复合材料；也可以是柔性材料，例如橡胶、硅胶、PDMS(polydimethylsiloxane的缩写，聚二甲基硅氧烷)等；也可以是硬质材料与柔性材料的组合；转子3、套筒4、底座1以及盖板6的材料可以是亲水性材料也可以是疏水性材料，为了减少搅拌过程中液体的溢出量，优选为疏水性或经过表面疏水化处理的材料。
为了满足微流控芯片的多种功能需求，套筒4和盖板6上的环形槽均为多个，且环形槽与套筒4一一对应。如图3所示，本发明根据需要可以将多个与各自对应的转子3相平齐的套筒4通过用一个盖板6固定，此时多个套筒4共用一个底座1，结构比较简单，且每一个套筒4配合相对应的转子3可以形成不同的搅拌腔5，实现多种样品和试剂的检测，保证了搅拌腔5的功能多样性。当然，本发明也可以仅包括一个套筒4，此时盖板6相应地开设一个环形槽。
根据底座1的微孔与微柱2的配合方式，转子3上可以设置一个或多个微柱2；并且根据需求微柱2含有如图5-7所示的多种排布方式，根据多种排布方式使用者可以任意的通断流路。
如图5所示，一种实施例中，微柱2和微孔均为一个，当旋转微柱2至打开微孔的位置时，可以通过移液器向微孔内导入流体，还可以通过对微流控阀门施加离心力将搅拌腔5内的流体导出。
如图9-10所示，根据底座1的微孔大小，转子3上的各个微柱2的横截面面积可以相同，也可以不同；并且根据使用者需求转子3上的微柱2的形状可以相同或不同，例如可以是圆柱、扇形柱体、矩形柱体等形状。
具体的实施例中，微柱2和微孔均为两个，微孔的大小和形状可以相同，相应的两个微柱2的大小和形状也相同，如图9所示。根据不同性质的流体，微孔的大小和形状可以不同，相应的两个微柱2的大小也不同，如图10所示。此时，利用两个微柱2可以同时打开或关闭上述两个微孔，也可以仅关闭或打开其中一个微孔，本实施例可以同时向搅拌腔5内加入两种流体，实现两种流体的混合，或者在搅拌腔5本身置于样品，实现两种流体与样品的混合、反应等。当需要导出搅拌腔5内的混合液体时，将其中一个微孔打开，另一个关闭，再通过对微流控阀门施加离心力即可将搅拌腔5内的流体导出。
如图10-11所示，再一种实施例中，微孔为两个，该两个微孔可以如图10所示的相对设置，也就是说两个微孔均位于底座1上的过转子3轴线的同一条直线上，当然，两个微孔也可以按照如图11所示不相对设置的方式布置。
本实施例中，微柱2为三个，依次为第一微柱、第二微柱和第三微柱，第一微柱与第三微柱相对设置，且第一微柱和第三微柱配合能够同时封闭或打开两个微孔，第二微柱能够单独封闭两个微孔中的一个。当需要向搅拌腔5内倒入流体时，使上述三个微柱均远离所有的微孔，使微孔全部打开，然后通过两个微孔分别导入两种流体，然后转动微柱2对搅拌腔5内的流体以及样品或者试剂进行混合、反应等操作；然后将第二微柱旋转到其中一个微孔处，封闭该微孔，对微流控阀门施加离心力，使搅拌腔5内的液体从另一个微孔流出。
优选的，套筒4靠近底座1的一端以及微柱2靠近底座1的一端均内嵌于底座1，底座1靠近微柱2的端面上开设有与微柱2滑动配合的环形滑槽13；旋转转子3时，微柱2会沿着环形滑槽13滑动，并与套筒4密封配合。本实施例中，套筒4与底座1通过端面以及侧面与底座1连接，连接面积较大，提高了底座1与套筒4的连接强度，同时还能提高搅拌腔5的密封性。当然，上述套筒4和微柱2还可以不嵌入底座1，与底座1的表面密封接触。
为了进一步提高搅拌腔5的密封性，微柱2的外侧壁与套筒4之间通过弹性垫圈(图中未示出)密封配合，此时，微柱2的外侧壁与转子3的外侧壁平齐；弹性垫圈和套筒4内表面可以通过热压、胶粘、激光焊接、超声焊接、螺丝拧紧、一体注塑等方式固定，也可以不做任何处理直接镶嵌于套筒4之间。
上述实施例中，微孔设置在底座1与套筒4的连接端面以及弹性垫圈上，微柱2的外侧壁能够封闭微孔，保证微柱2阻断微孔与搅拌腔5的可靠性。此时，微孔位于微柱2的外侧，如图4所示，该微孔通过底座1靠近套筒4的端面(图4中的上表面)上的第一开槽以及套筒4下表面上的第二开槽配合围成，通过微柱2的外侧壁与微孔的配合，可以完成微孔的通断。
本实施例中，转子3可以通过弹性垫圈固定于套筒4内，弹性垫圈的材质可以是硅胶、PDMS或其他橡胶类材料，也可以直接固定于内嵌于套筒4。弹性垫圈和套筒4内表面，或盖板6和套筒4、套筒4和底座1可以通过热压、胶粘、激光焊接、超声焊接、螺丝拧紧、一体注塑等方式固定。
如图1所示，本发明另一具体的实施例中，微孔沿底座1的厚度方向设置，微柱2远离转子3的端面(即图1中的下表面)能够封闭微孔；该微柱2的横截面面积大于微孔的横截面面积，并且微柱2端面与相对的底座1表面之间的结合面光滑且平整，起到较好的密封液体的作用。该结构的微孔便于加工。
转子3下表面可以仅含有微柱2，如图5所示；还可以是微柱2与薄侧壁的结合；如图6所示，转子3靠近底座1的端面外周上还设置有突向底座1的导向筒31，导向筒31与套筒4转动配合，微柱2设置在导向筒31内。此时，搅拌腔5内的试剂与导向筒31接触，避免与套筒4内壁直接接触，密封性更好。
为了进一步优化上述技术方案，微孔包括孔腔11和微管道12，微管道12通过孔腔11与搅拌腔5连通；孔腔11包括第一孔段和第二孔段，第一孔段靠近搅拌腔，且第一孔段和第二孔段的孔径比为1：3-10。这样一来，孔腔11远离微柱2一端的横截面积大于靠近微柱2一端的横截面面积，能够防止微孔开启时，液体的渗漏。如图1、2、4、16所示，微孔具有微管道12，通过孔腔11与微柱2的配合，可以完成流体的上下层流动。该微管道12便于将流体导入或导出搅拌腔5。当然，孔腔11还可以为锥形口等。本发明还可以不设置流体管道12，是微孔仅包括孔腔11。本发明的微孔也可以为等径的圆柱孔。
上述微孔的直径大于转子3直径的百分之一，并小于转子3直径的二分之一，具体的，转子3直径为0.3cm-3cm，微孔的直径为0.003cm-0.6cm，此时的微孔相对于搅拌腔5的尺寸大小合适，能够保证在导出或导入流体时保证流体的正常进出，还可以阻止搅拌时流体的渗漏。
本发明实施例还提供了一种微流控芯片，包括芯片本体和设置在芯片本体上的微流控阀门，微流控阀门为上述任一项实施例提供的微流控阀门，减少了微流控芯片上安装的部件个数，进而便于装配，其优点是由微流控阀门带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。
如图16所示，为本发明实际应用中的一种微流控阀门，通过逆时针或顺时针旋转转子3以及下方的微柱2，开启或关闭与腔室A、B、D相连的流体管道12，可以实现两种液体A和B的个别或同时进样，两种液体可以是粘稠液体、非粘稠液体或包含固体颗粒的液体试剂；搅拌腔5可以预先含有液体或固体试剂C，进入搅拌腔5内的两种试剂A和B与试剂C通过微柱2搅拌，实现预先包埋的固体试剂的复溶及其上述几种试剂的充分混匀。混匀后的样品也可以在一定条件下，在搅拌腔5内直接进行后续反应及检测；也可以仅在搅拌腔5内进行反应，之后进入腔室D进行检测；也可以仅在搅拌腔5内进行混匀后，进入腔室D进行反应及检测。在一张芯片内，通过集成具有搅拌功能的微流控阀门完成样品的进样、混匀、反应、分离、检测的全过程，在极大程度上节约了时间、节省了成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种微流控阀门，其特征在于，包括：
底座(1)，所述底座(1)上设置有微孔；
设置在所述底座(1)上的套筒(4)；
可旋转地内套于所述套筒(4)远离所述底座(1)的一端的转子(3)，所述转子(3)、所述套筒(4)以及所述底座(1)配合围成搅拌腔(5)，所述微孔能够与所述搅拌腔(5)连通；
设置在所述转子(3)上并位于所述搅拌腔(5)内的微柱(2)，所述微柱(2)能够封闭所述微孔。
2.如权利要求1所述的微流控阀门，其特征在于，所述转子(3)远离所述底座(1)的端面上设置有便于旋转所述转子(3)的接口结构(32)，所述接口结构(32)为旋转凸起或旋转凹槽。
3.如权利要求1所述的微流控阀门，其特征在于，所述套筒(4)远离所述底座(1)的一端具有向内突出的环形定位凸起，所述环形定位凸起沿所述套筒(4)的轴向将所述转子(3)限位于所述套筒(4)内。
4.如权利要求1所述的微流控阀门，其特征在于，所述套筒(4)远离所述底座(1)的端面平齐于/高于所述转子(3)远离所述底座(1)的端面；
且所述微流控阀门还包括与所述套筒(4)固定连接的盖板(6)，所述盖板(6)靠近所述底座(1)的端面上具有轴向定位所述套筒(4)和所述转子(3)的环形槽，且所述盖板(6)上具有使所述转子(3)外露的操作通孔(61)，所述操作通孔(61)与所述环形槽连通。
5.如权利要求4所述的微流控阀门，其特征在于，所述套筒(4)和所述盖板(6)上的环形槽均为多个，且所述环形槽与所述套筒(4)一一对应。
6.如权利要求1所述的微流控阀门，其特征在于，所述微孔为两个；
所述微柱(2)为三个，依次为第一微柱、第二微柱和第三微柱，所述第一微柱与所述第三微柱相对设置，且所述第一微柱和所述第三微柱配合能够同时封闭或打开两个所述微孔，所述第二微柱能够单独封闭两个所述微孔中的一个。
7.如权利要求1所述的微流控阀门，其特征在于，所述套筒(4)靠近所述底座(1)的一端以及所述微柱(2)靠近所述底座(1)的一端均内嵌于所述底座(1)，所述底座(1)靠近所述微柱(2)的端面上开设有与所述微柱(2)滑动配合的环形滑槽(13)，所述微柱(2)的外侧壁与所述套筒(4)之间通过弹性垫圈密封配合；
所述微孔设置在所述底座(1)与所述套筒(4)的连接端面以及所述弹性垫圈上，所述微柱(2)的外侧壁能够封闭所述微孔。
8.如权利要求1所述的微流控阀门，其特征在于，所述微孔沿所述底座(1)的厚度方向设置，所述微柱(2)远离所述转子(3)的端面能够封闭所述微孔。
9.如权利要求8所述的微流控阀门，其特征在于，所述转子(3)靠近所述底座(1)的端面外周上还设置有突向所述底座(1)的导向筒(31)，所述导向筒(31)与所述套筒(4)转动配合，所述微柱(2)设置在所述导向筒(31)内。
10.如权利要求1-9任一项所述的微流控阀门，其特征在于，所述微孔包括孔腔(11)和微管道(12)，所述微管道(12)通过所述孔腔(11)与所述搅拌腔(5)连通；
所述孔腔(11)包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段靠近所述搅拌腔，且所述第一孔段和所述第二孔段的孔径比为1：(3-10)，所述微孔的直径大于所述转子(3)直径的百分之一，并小于所述转子(3)直径的二分之一。
11.一种微流控芯片，包括芯片本体和设置在所述芯片本体上的微流控阀门，其特征在于，所述微流控阀门为如权利要求1-10任一项所述的微流控阀门。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105135051B (zh) 2015-09-30 2019-06-18 博奥生物集团有限公司 一种微流控阀门和微流控芯片
CN107398307B (zh) 2016-05-18 2023-07-25 博奥生物集团有限公司 一种集成化微流控芯片
CN110291396B (zh) * 2016-10-07 2021-02-26 刘新宇 用于自主免疫测定的微流体分析平台
CN107096580A (zh) * 2017-06-09 2017-08-29 北京百康芯生物科技有限公司 一种具有旋转阀结构的微流控芯片
EP3763439A1 (en) * 2019-07-12 2021-01-13 Curiosity Diagnostics sp. z o.o Microfluidic chip and valve, production process and uses
CN110215858A (zh) * 2019-07-15 2019-09-10 宁波镇海藤原电子科技有限公司 一种固液混合化学试剂配制机
WO2022243869A1 (en) * 2021-05-18 2022-11-24 Johnson & Johnson Consumer Inc. Biofluid sampling and monitoring for extended tracking and stress testing
CN113483122B (zh) * 2021-09-06 2021-11-26 江苏博赢环保科技有限公司 一种阀门以及具有该阀门的植物纤维包装餐具的反应釜
CN114225979B (zh) * 2021-12-06 2023-02-21 天津大学 微流控装置和微流控工作系统
CN115138409A (zh) * 2022-06-30 2022-10-04 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 适用于微流控系统集成的旋转阀

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991019567A1 (en) * 1990-06-15 1991-12-26 Chiron Corporation Self-contained assay assembly and apparatus
US8048386B2 (en) * 2002-02-25 2011-11-01 Cepheid Fluid processing and control
US20020045243A1 (en) * 2000-09-15 2002-04-18 Laska Ronald C. Fluid cartridge and method
DE60221185T2 (de) * 2001-05-15 2008-04-10 Sysmex Corp., Kobe Messeinheit mit Drehventil
US20030087198A1 (en) * 2001-09-19 2003-05-08 Dharmatilleke Saman Mangala Three-dimensional polymer nano/micro molding by sacrificial layer technique
US6568799B1 (en) * 2002-01-23 2003-05-27 Eastman Kodak Company Drop-on-demand ink jet printer with controlled fluid flow to effect drop ejection
US7582472B2 (en) * 2003-08-26 2009-09-01 Smith Kenneth E Apparatus and method for liquid sample testing
CN100417428C (zh) * 2003-09-30 2008-09-10 博奥生物有限公司 离心分离的仪器和方法
EP1805318B1 (en) * 2004-10-27 2014-09-03 Cepheid Closed-system multi-stage nucleic acid amplification reactions
EP2049261B1 (en) * 2006-07-28 2018-07-04 Diagnostics for the Real World, Ltd Device, system and method for processing a sample
US7981386B2 (en) * 2008-06-20 2011-07-19 Silverbrook Research Pty Ltd Mechanically-actuated microfluidic valve
EP2414710B1 (en) 2009-04-03 2019-03-20 Integrated Nano-Technologies LLC Multi-chamber rotating valve
US9347086B2 (en) * 2009-04-03 2016-05-24 Integrated Nano-Technologies, Llc Method and system for sample preparation
JP2011145185A (ja) 2010-01-15 2011-07-28 Sony Corp 流路構造、マイクロチップ及び送流方法
CN101907631B (zh) * 2010-07-19 2012-07-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 微流控芯片内的双液体毛细微流控制阀及其制作方法
US20150137015A1 (en) * 2012-07-12 2015-05-21 Agency For Science, Technology And Research Connector for microfluidic device, a method for injecting fluid into microfluidic device using the connector and a method of providing and operating a valve
CN102797872B (zh) * 2012-09-01 2014-01-15 安徽理工大学 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀
PL401491A1 (pl) * 2012-11-07 2014-05-12 Scope Fluidics Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Mikrokuwetka do oznaczeń biochemicznych
ITBO20120614A1 (it) 2012-11-08 2014-05-09 Gd Spa Macchina assemblatrice per la produzione di sigarette e relativo metodo di assemblaggio.
DE102013203656B4 (de) * 2013-03-04 2016-03-03 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidisches Drehventil
WO2015084458A2 (en) * 2013-09-18 2015-06-11 California Institute Of Technology System and method for movement and timing control
CN105135051B (zh) 2015-09-30 2019-06-18 博奥生物集团有限公司 一种微流控阀门和微流控芯片
CN205047979U (zh) * 2015-09-30 2016-02-24 博奥生物集团有限公司 一种微流控阀门和微流控芯片

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