CN109234153B - 基因测序芯片及其基因测序方法 - Google Patents

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Abstract

一种基因测序芯片及其基因测序方法。该基因测序芯片包括微流道基板、与微流道基板相对设置的第一基板以及与微流道基板相对设置且设置在微流道基板远离第一基板的一侧的第二基板。微流道基板与第一基板相对的一侧设置有至少一个第一微流道，第一基板包括与第一微流道连通的第一进样口和第一出样口；微流道基板与第二基板相对的一侧设置有至少一个第二微流道，第二基板包括与第二微流道连通的第二进样口和第二出样口。该基因测序芯片提升了测序通量和基因测序效率，降低了基因测序成本。

Description

基因测序芯片及其基因测序方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种基因测序芯片以及基因测序芯片的基因测序方法。
背景技术
随着基因测序技术的不断发展，基因测序技术逐渐成为现代分子生物学研究中最常用的技术，具有广泛的应用场景。因此，用于基因测序的装置具有较大的市场空间。
从1977年第一代基因测序发展至今，基因测序技术取得了相当大的发展，第一代sanger测序技术，第二代高通量测序技术，第三代单分子测序技术，第四代纳米孔测序技术，目前市场主流的测序技术仍以第二代高通量测序为主。
第二代高通量测序技术主要包括Illumina的边合成边测序技术，Thermo Fisher的离子半导体测序技术、连接法测序技术和Roche的焦磷酸测序技术等。
发明内容
本发明实施例提供一种基因测序芯片及其基因测序方法。该基因测序芯片通过在微流道基板的两侧设置第一基板和第二基板，充分利用微流道基板，在微流道基板的两侧分别形成第一微流道和第二微流道，从而使得该基因测序芯片的基因测序能力翻倍，提升了测序通量和基因测序效率，降低了基因测序成本。另外，该基因测序芯片也同时减少了频繁更换基因测序芯片以及加载化学试剂占用的时间，进一步提高基因测序效率。
本发明至少一个实施例提供一种基因测序芯片，其包括：微流道基板；第一基板，与所述微流道基板相对设置；以及第二基板，与所述微流道基板相对设置且设置在所述微流道基板远离所述第一基板的一侧，所述微流道基板与所述第一基板相对的表面设置有至少一个第一微流道，所述第一基板包括与所述第一微流道连通的第一进样口和第一出样口，所述微流道基板与所述第二基板相对的表面设置有至少一个第二微流道，所述第二基板包括与所述第二微流道连通的第二进样口和第二出样口。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一微流道在所述微流道基板上的正投影与所述第二微流道在所述微流道基板上的正投影至少部分重叠。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一微流道在所述微流道基板上的正投影与所述第二微流道在所述微流道基板上的正投影不重叠。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一进样口和所述第一出样口分别设置在对应的所述第一微流道的两端，所述第二进样口和所述第二出样口分别设置在对应的所述第二微流道的两端。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一基板包括从所述第一基板靠近所述微流道基板的一侧凹入所述第一基板的多个第一测序井，各所述第一测序井与对应的所述第一微流道连通并设置在对应的所述第一进样口和所述第一出样口之间，所述第一测序井被配置为放置待测样本。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第二基板包括从所述第二基板靠近所述微流道基板的一侧凹入所述第二基板的多个第二测序井，各所述第二测序井与对应的所述第二微流道连通并设置在所述第二进样口和所述第二出样口之间，所述第二测序井被配置为放置待测样本。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一微流道和/或第二微流道的深度在10-500微米的范围。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一微流道和/或第二微流道的宽度在100-10000微米的范围。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一微流道包括多个间隔设置的第一测序区域，所述第一测序区域被配置为放置待测样本。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述多个第一测序区域沿所述第一微流道的延伸方向依次设置。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第二微流道包括多个间隔设置的第二测序区域，所述第二测序区域被配置为放置待测样本。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述多个第二测序区域沿所述第二微流道的延伸方向依次设置。
例如，在本发明一实施例提供的基因测序芯片中，所述第一基板和/或第二基板的材料包括石英、玻璃或有机树脂。
本发明至少一个实施例提供一种基因测序芯片的基因测序方法，所述基因测序芯片包括上述任一项所述的基因测序芯片，所述基因测序方法包括：通过所述第一进样口向与所述第一进样口相连通的所述第一微流道依次加入四种不同的脱氧核糖核苷三磷酸；以及通过所述第二进样口向与所述第二进样口相连通的所述第二微流道依次加入四种不同的脱氧核糖核苷三磷酸。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1为一种基因测序芯片的结构示意图；
图2为一种基因测序芯片的平面示意图；
图3为一种基因测序芯片的侧面示意图；
图4为根据本发明一实施例的一种基因测序芯片的结构示意图；
图5为根据本发明一实施例的一种基因测序芯片的平面示意图；
图6为根据本发明一实施例的一种基因测序芯片的侧面示意图；
图7为根据本发明一实施例的另一种基因测序芯片的侧面示意图；
图8为根据本发明一实施例的一种基因测序芯片的剖面示意图；
图9为根据本发明一实施例的一种微流道基板的平面示意图；以及
图10为根据本发明一实施例的一种微流道基板的基因测序方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
目前市场上主流二代的基因测序芯片为流通池(flow-cell)测序芯片，占据市场90％以上的份额。然而，通常的流通池(flow-cell)测序芯片的制作成本较高，而通常的测序芯片主要为两层结构形成单层微流道，测序能力有限，从而导致基因测序的效率较低，成本较高。
例如，图1为一种基因测序芯片的示意图。如图1所示，该基因测序芯片包括相对设置的基板10和微流道基板30。微流道基板30靠近基板10的表面设置有至少一个微流道31，图1示出了两个微流道。基板10上设置有与至少一个微流道31对应设置的至少一对进样口17和出样口18，对应设置的进样口17和出样口18与微流道31相连通。在图1中，为了清楚地示出基板10和微流道基板30的结构，基板10和微流道基板30相隔一定距离；然而，在使用过程中，基板10和微流道基板30接触设置。图2为图1所示的基因测序芯片的平面示意图。如图2所示，微流道基板30上设置有两个微流道31，基板10上设置有与两个微流道31对应设置的两对进样口17和出样口18。图3为图1所示的基因测序芯片的侧面示意图。如图3所示，微流道31为从微流道基板30靠近基板10的表面凹入微流道基板30的凹槽结构。由于图1-图3所示的基因测序芯片通过基板10和微流道基板40形成了微流道31和对应设置的进样口17和出样口18，其测序能力有限，从而导致基因测序的效率较低，成本较高。
本发明实施例提供一种基因测序芯片及其基因测序方法。该基因测序芯片包括微流道基板、与微流道基板相对设置的第一基板以及与微流道基板相对设置且设置在微流道基板远离第一基板的一侧的第二基板。微流道基板与第一基板相对的一侧设置有至少一个第一微流道，第一基板包括与第一微流道连通的第一进样口和第一出样口；微流道基板与第二基板相对的一侧设置有至少一个第二微流道，第二基板包括与第二微流道连通的第二进样口和第二出样口。由此，通过在微流道基板的两侧设置第一基板和第二基板，充分利用微流道基板，在微流道基板的两侧分别形成第一微流道和第二微流道，从而使得该基因测序芯片的基因测序能力翻倍，提升了测序通量和基因测序效率，降低了基因测序成本。另外，该基因测序芯片也同时减少了频繁更换基因测序芯片以及加载化学试剂占用的时间，进一步提高基因测序效率。
下面，结合附图对本发明实施例提供的基因测序芯片及其基因测序方法进行说明。
本发明至少一个实施例提供一种基因测序芯片。该基因测序芯片包括微流道基板、与微流道基板相对设置的第一基板以及与微流道基板相对设置且设置在微流道基板远离第一基板的一侧的第二基板。微流道基板与第一基板相对的一侧设置有至少一个第一微流道，第一基板包括与第一微流道连通的第一进样口和第一出样口；微流道基板与第二基板相对的一侧设置有至少一个第二微流道，第二基板包括与第二微流道连通的第二进样口和第二出样口。
图4为本发明一实施例提供的基因测序芯片的结构示意图。如图1所示，该基因测序芯片包括第一基板110、第二基板120以及微流道基板130。第一基板110与微流道基板130相对设置，第二基板120与微流道基板130相对设置且设置在微流道基板130远离第一基板110的一侧；也就是说，第一基板110和第二基板120分别与微流道基板130的两个侧面相对设置。微流道基板130与第一基板110相对的表面(即微流道基板130面对第一基板110的表面)设置有至少一个第一微流道131，第一基板110包括与第一微流道131连通的第一进样口117和第一出样口118。微流道基板130与第二基板120相对的表面(即微流道基板130面对第二基板120的表面)设置有至少一个第二微流道132，第二基板120包括与第二微流道132连通的第二进样口127和第二出样口128。需要说明的是，第一微流道的数量可以是多个，第二微流道的数量也可是多个；当微流道基板包括多个第一微流道时，第一基板也包括多个成对的第一进样口和第一出样口，各第一微流道与一对第一进样口和第一出样口对应设置；当微流道基板包括多个第二微流道时，第二基板也包括多个成对的第二进样口和第二出样口，各第二微流道与一对第二进样口和第二出样口对应设置。
在本实施例提供的基因测序基板中，可通过第一进样口和第一出样口向第一微流道施加或排出各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，并且可通过第二进样口和第二出样口向第二微流道施加或排出各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，以同时在微流道基板两侧的第一微流道和第二微流道完成基因测序。该基因测序基板可充分利用微流道基板，在微流道基板的两侧分别形成第一微流道和第二微流道，从而使得该基因测序芯片的基因测序能力翻倍，提升了测序通量和基因测序效率，降低了基因测序成本。另外，由于该基因测序芯片一次可容纳的待测样本的增加，该基因测序芯片也同时减少了频繁更换基因测序芯片以及加载化学试剂占用的时间，进一步提高基因测序效率。
值得注意的是，在图4中，为了清楚地示出第一基板110、第二基板120和微流道基板130的结构，第一基板110和微流道基板130相隔一定距离，第二基板120和微流道基板130相隔一定距离；然而，在实际使用过程中，第一基板110和微流道基板130接触设置，第二基板120和微流道基板130接触设置。
例如，第一微流道131为从微流道基板130靠近第一基板110的表面凹入微流道基板130的凹槽结构；第二微流道132为从微流道基板130靠近第二基板120的表面凹入微流道基板130的凹槽结构。
图5为图4所示的基因测序芯片的平面示意图。如图5所示，第一进样口117和第一出样口118分别设置在对应的第一微流道131的两端，第二进样口127和第二出样口128分别设置在对应的第二微流道132的两端。由此，可在通过第一进样口和第一出样口向第一微流道施加或排出各种化学试剂以及通过第二进样口和第二出样口向第二微流道施加或排出各种化学试剂时，提高效率，并避免化学试剂残留。
图6为图4所示的基因测序芯片的侧面示意图。如图6所示，第一微流道131在微流道基板130上的正投影与第二微流道132在微流道基板130上的正投影不重叠。由此，可降低相邻的第一微流道和第二微流道之间的干扰。当然，本发明实施例包括但不限于此。
例如，图7为根据本实施例的另一种基因测序芯片的侧面示意图。如图7所示，第一微流道131在微流道基板130上的正投影与第二微流道132在微流道基板130上的正投影至少部分重叠，甚至完全重叠。可降低相邻的第一微流道之间的间隔以及相邻的第二微流道之间的间隔，从而增加该基因测序芯片上第一微流道和第二微流道的数量。
在一些示例中，第一微流道的数量的取值范围为1-10。当然，本发明实施例包括但不限于此，第一微流道的数量可大于10。
在一些示例中，第二微流道的数量的取值范围为1-10。当然，本发明实施例包括但不限于此，第二微流道的数量可大于10。
在一些示例中，第一微流道的深度的取值范围可为10-500微米，第二微流道的深度的取值范围可为10-500微米。当然，本发明实施例包括但不限于此。
在一些示例中，第一微流道的宽度的取值范围为100-10000微米，第二微流道的宽度的取值范围为100-10000微米。当然，本发明实施例包括但不限于此。
在一些示例中，第一基板的材料包括石英、玻璃或有机树脂，第二基板的材料包括石英、玻璃或有机树脂。
图8为根据本实施例的另一种基因测序芯片的剖面示意图。如图8所示，第一基板110包括从第一基板110靠近微流道基板130的一侧凹入第一基板110的多个第一测序井115，各第一测序井115与对应的第一微流道131连通并设置在对应的第一进样口117和第一出样口118之间，第一测序井115可放置待测样本。由此，通过第一进样口117向第一微流道131施加各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，然后各种化学试剂流入各放置有待测样本的第一测序井115并与待测样本发生反应，然后通过第一出样口118排出，从而完成对待测样本的基因测序。
在一些示例中，如图8所示，第二基板120包括从第二基板120靠近微流道基板130的一侧凹入第二基板120的多个第二测序井125，各第二测序井125与对应的第二微流道132连通并设置在对应的第二进样口127和第二出样口128之间，第二测序井125可放置待测样本。由此，通过第二进样口127向第二微流道132施加各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，然后各种化学试剂流入各放置有待测样本的第二测序井125并与待测样本发生反应，然后通过第二出样口128排出，从而完成对待测样本的基因测序。
例如，第一测序井或第二测序井的横截面形状可为圆形，正多边形等。
值得注意的是，本发明实施例提供的基因测序芯片也可不在第一基板上设置第一测序井，不在第二基板上设置第二测序井。图9示出了根据本实施例的一种微流道基板的平面示意图。如图9所示，第一微流道131包括多个间隔设置的第一测序区域1310，第一测序区域1310可用于放置待测样本。由此，通过在第一微流道131施加各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，可直接在不同的第一测序区域1310与不同的待测样本发生反应，从而完成对待测样本的基因测序。例如，如图9所示，第二微流道132包括多个间隔设置的第二测序区域1320，第二测序区域1320可用于放置待测样本。由此，通过在第二微流道132施加各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，可直接在不同的第二测序区域1320与不同的待测样本发生反应，从而完成对待测样本的基因测序。
需要说明的是，待测样本可固定在第一测序区或第二测序区域，从而防止待测样本在第一微流道或第二微流道发生流动。例如，可在第一测序区域或第二测序区域形成凝胶层，并在凝胶层上设置接头，通过将待测样本以配对的方式附接至凝胶层的接头上，从而将待测样本固定在第一测序区域或第二测序区内。凝胶层可采用通常的材料，例如可包括水凝胶。进一步例如，可采用胶状结构的物质，聚合物网状结构的物质，或者交联的聚合物结构的物质，胶状结构的物质例如包括琼脂糖，聚合物网状结构的物质例如包括明胶，交联的聚合物结构的物质例如包括聚丙烯酰胺。凝胶层材质还可以为无硅烷丙烯酰胺或N-[5-(2-溴乙酰基)氨基戊基]丙烯酰胺(BRAPA)。
例如，如图9所示，多个第一测序区域1310可沿第一微流道131的延伸方向依次设置。
例如，如图9所示，多个第二测序区域1320可沿第二微流道132的延伸方向依次设置。
本发明至少一个实施例还提供一种基因测序芯片的基因测序方法。该基因测序芯片可采用上述任一项所描述的基因测序芯片。图10为一种基因测序芯片的基因测序方法的流程图。该基因测序方法包括以下步骤S201-S202。
步骤S201：通过第一进样口向与第一进样口相连通的第一微流道依次加入四种不同的脱氧核糖核苷三磷酸。
步骤S202：通过第二进样口向与第二进样口相连通的第二微流道依次加入四种不同的脱氧核糖核苷三磷酸。
需要说明的是，上述的步骤S201和步骤S202没有时间顺序，即步骤S201和步骤S202可同时进行。
在本实施例提供的基因测序基板的基因测序方法中，可通过第一进样口和第一出样口向第一微流道施加或排出各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，并且可通过第二进样口和第二出样口向第二微流道施加或排出各种化学试剂，例如包括四种包括不同的碱基脱氧核糖核苷三磷酸的溶液，以同时在微流道基板两侧的第一微流道和第二微流道完成基因测序。该基因测序方法可充分利用微流道基板两侧的第一微流道和第二微流道，从而使得基因测序能力翻倍，提升了测序通量和基因测序效率，降低了基因测序成本。
例如，上述的脱氧核糖核苷三磷酸为可逆终止脱氧核糖核苷三磷酸，该基因测序方法还包括：清洗反应池中加入的可逆终止脱氧核糖核苷三磷酸，并加入疏基试剂。在完成待测样本(例如，DNA片段)上一个位置的碱基类型检测后，需要清洗掉在反应池中加入的可逆终止脱氧核糖核苷三磷酸，并加入疏基试剂。需要说明的是，与普通的脱氧核糖核苷三磷酸不同，可逆终止脱氧核糖核苷三磷酸的3′端连接一个叠氮基团，在DNA合成过程中不能形成磷酸二酯键，因而会中断DNA的合成，如果加入疏基试剂，叠氮基团就会断裂，并在原来位置形成一个羟基。在加入疏基试剂后可继续进行后续位置的碱基类型检测，检测方法与上述方法相同，在此不再赘述。
例如，当待测样本为DNA片段时，上述的可逆终止脱氧核糖核苷三磷酸可包括可逆终止三磷酸腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、可逆终止三磷酸胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸、可逆终止三磷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸和可逆终止三磷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸。若反应池中加入的且发生反应的脱氧核糖核苷三磷酸为三磷酸腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，则此时待测样本(例如，DNA片段)上的碱基为胸腺嘧啶；如果反应池中加入的且发生反应的脱氧核糖核苷三磷酸为三磷酸胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，则此时待测样本(例如，DNA片段)上的碱基为腺嘌呤；如果反应池中加入的且发生反应的脱氧核糖核苷三磷酸为三磷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则此时待测样本(例如，DNA片段)上的碱基为鸟嘌呤；如果反应池中加入的且发生反应的脱氧核糖核苷三磷酸为三磷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，则此时待测样本(例如，DNA片段)上的碱基为胞嘧啶。
有以下几点需要说明：
(1)本发明实施例附图中，只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本发明同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种基因测序芯片，包括：
微流道基板；
第一基板，与所述微流道基板相对设置；以及
第二基板，与所述微流道基板相对设置且设置在所述微流道基板远离所述第一基板的一侧，
其中，所述微流道基板与所述第一基板相对的表面设置有至少一个第一微流道，所述第一基板包括与所述第一微流道连通的第一进样口和第一出样口，
所述微流道基板与所述第二基板相对的表面设置有至少一个第二微流道，所述第二基板包括与所述第二微流道连通的第二进样口和第二出样口，
所述第一微流道为从所述微流道基板靠近所述第一基板的表面凹入所述微流道基板的第一凹槽结构，所述第二微流道为所述微流道基板靠近所述第二基板的表面凹入所述微流道基板的第二凹槽结构，所述第一凹槽结构的深度和所述第二凹槽结构的深度均小于微流道基板的深度，所述第一微流道和所述第二微流道相互隔绝。
2.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其中，所述第一微流道在所述微流道基板上的正投影与所述第二微流道在所述微流道基板上的正投影至少部分重叠。
3.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其中，所述第一微流道在所述微流道基板上的正投影与所述第二微流道在所述微流道基板上的正投影不重叠。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基因测序芯片，其中，所述第一进样口和所述第一出样口分别设置在对应的所述第一微流道的两端，所述第二进样口和所述第二出样口分别设置在对应的所述第二微流道的两端。
5.根据权利要求4所述的基因测序芯片，其中，所述第一基板包括从所述第一基板靠近所述微流道基板的一侧凹入所述第一基板的多个第一测序井，各所述第一测序井与对应的所述第一微流道连通并设置在对应的所述第一进样口和所述第一出样口之间，所述第一测序井被配置为放置待测样本。
6.根据权利要求4所述的基因测序芯片，其中，所述第二基板包括从所述第二基板靠近所述微流道基板的一侧凹入所述第二基板的多个第二测序井，各所述第二测序井与对应的所述第二微流道连通并设置在所述第二进样口和所述第二出样口之间，所述第二测序井被配置为放置待测样本。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的基因测序芯片，其中，所述第一微流道和/或第二微流道的深度在10-500微米的范围。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的基因测序芯片，其中，所述第一微流道和/或第二微流道的宽度在100-10000微米的范围。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的基因测序芯片，其中，所述第一微流道包括多个间隔设置的第一测序区域，所述第一测序区域被配置为放置待测样本。
10.根据权利要求9所述的基因测序芯片，其中，所述多个第一测序区域沿所述第一微流道的延伸方向依次设置。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的基因测序芯片，其中，所述第二微流道包括多个间隔设置的第二测序区域，所述第二测序区域被配置为放置待测样本。
12.根据权利要求11所述的基因测序芯片，其中，所述多个第二测序区域沿所述第二微流道的延伸方向依次设置。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的基因测序芯片，其中，所述第一基板和/或第二基板的材料包括石英、玻璃或有机树脂。
14.一种基因测序芯片的基因测序方法，所述基因测序芯片包括根据权利要求1-13中任一项所述的基因测序芯片，所述基因测序方法包括：
通过所述第一进样口向与所述第一进样口相连通的所述第一微流道依次加入四种不同的脱氧核糖核苷三磷酸；以及
通过所述第二进样口向与所述第二进样口相连通的所述第二微流道依次加入四种不同的脱氧核糖核苷三磷酸。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11938480B2 (en) * 2020-05-14 2024-03-26 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Urbana, Illinois Microfluidic diagnostic device with a three-dimensional (3D) flow architecture
CN114045211A (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 上海天马微电子有限公司 基因测序结构、基因测序装置及基因测序方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105467111A (zh) * 2014-09-05 2016-04-06 宏达国际电子股份有限公司 微流道模块

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6033544A (en) 1996-10-11 2000-03-07 Sarnoff Corporation Liquid distribution system
US5997708A (en) * 1997-04-30 1999-12-07 Hewlett-Packard Company Multilayer integrated assembly having specialized intermediary substrate
US5888390A (en) * 1997-04-30 1999-03-30 Hewlett-Packard Company Multilayer integrated assembly for effecting fluid handling functions
US6485690B1 (en) 1999-05-27 2002-11-26 Orchid Biosciences, Inc. Multiple fluid sample processor and system
JP4013671B2 (ja) 2002-07-05 2007-11-28 松下電器産業株式会社 ポリメラーゼ連鎖反応容器及びその製造方法
US7413712B2 (en) * 2003-08-11 2008-08-19 California Institute Of Technology Microfluidic rotary flow reactor matrix
US6966212B2 (en) * 2004-04-08 2005-11-22 Agilent Technologies, Inc. Focusing device based on bonded plate structures
KR101421733B1 (ko) * 2008-01-25 2014-07-22 엘지전자 주식회사 바이오 칩 및 생체 물질을 분석하는 장치
US20100075340A1 (en) * 2008-09-22 2010-03-25 Mehdi Javanmard Electrical Detection Of Biomarkers Using Bioactivated Microfluidic Channels
GB0818609D0 (en) * 2008-10-10 2008-11-19 Univ Hull apparatus and method
US9352315B2 (en) 2013-09-27 2016-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method to produce chemical pattern in micro-fluidic structure
US9630177B2 (en) 2014-03-13 2017-04-25 Genapsys, Inc. Microfluidic devices, systems and methods for sample preparation and analysis
US10379101B2 (en) * 2015-11-23 2019-08-13 Hai Kang Life Corporation Limited Apparatus for detection of biomolecules and its fabrication
CN106391151B (zh) * 2016-08-31 2018-11-09 清华大学 适合于批量化生产的多层微流体芯片制作方法
CN106754312A (zh) 2017-01-03 2017-05-31 京东方科技集团股份有限公司 基因测序芯片、基因测序设备及基因测序方法
CN106591109B (zh) * 2017-02-20 2020-05-05 京东方科技集团股份有限公司 基因测序基板及其测序方法和基因测序装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105467111A (zh) * 2014-09-05 2016-04-06 宏达国际电子股份有限公司 微流道模块

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