CN112195099B - 一种用于核酸检测的微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

一种用于核酸检测的微流控芯片，包含气道层、中间层和流道层，气道层包含按钮一至按钮四及其气道、反应液储液池、洗脱液储液池、清洗液储液池、以及样本液储液池，中间层为弹性薄膜，流道层包含废液池、核酸纯化浓缩腔室、反应腔室以流道，反应液储液池、洗脱液储液池、清洗液储液池及样本液储液池分别通过薄膜上的通孔与流道层上的第一至第四流道相连，第一至第四流道分别设置四微泵，第一至第三流道连接核酸纯化浓缩腔室的入口，核酸纯化浓缩腔室通过第五至第六流道分别连接废液池和反应腔室，反应液储液池通过第四流道连接反应腔室，按钮一至按钮四分别通过气道连接微泵，按压时通过相应的微泵从储液池内泵送出液体，实现驱动液体定量流动。

Description

一种用于核酸检测的微流控芯片
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术和分子诊断等领域，具体是一种用于核酸检测的微流控芯片。
背景技术
微型全分析系统概念20世纪90年代首次提出，此后在微电子、微机械、生物工程和纳米技术的基础上，微流控技术迅速发展起来，成为当前世界最前沿的科技领域之一。目前其核心技术是以微流控技术为基础的微流控芯片，又称芯片实验室(Lab on chip)。微流控芯片因为具有低消耗、低成本、高通量、自动化操作等优势，广泛用于生物医学领域，其中一个重要的应用就是基于微流控芯片的分子诊断技术。
2020年初新型冠状病毒在全世界范围内传播，严重威胁着人类的生命健康，即时核酸检测是打赢这场疫情阻击战必不可少的一部分。传统的检测方法(如聚合酶链反应(PCR)和单核苷酸多态性(SNP))不仅需要专业的实验人员，而且还需要笨重的设备，而这些设备无法进行高效且低成本的检测。因此亟需一种快速检测的方法，无需专业人员即可进行的快速、简单、有效的方法。微流控技术日益成熟，近年来有大量学者将微流控技术应用在核酸检测中，研发了一些自动化的产品进行高通量的核酸检测。尽管以上产品将核酸检测从手动变成自动，但是操作过程还是需要较为笨重的设备。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种将核酸的纯化浓缩与LAMP实时荧光核酸检测功能集成到同一个微流控芯片中，且便携式的、无需外界设备提供驱动力的核酸检测芯片。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于核酸检测的微流控芯片，包含气道层、中间层和流道层，所述气道层包含按钮一至按钮四及其气道、反应液储液池、洗脱液储液池、清洗液储液池、以及样本液储液池，所述中间层为弹性薄膜，所述流道层包含废液池、核酸纯化浓缩腔室、反应腔室以若干流道，所述反应液储液池、所述洗脱液储液池、所述清洗液储液池以及所述样本液储液池分别通过所述薄膜上的通孔与所述流道层上的第一至第四流道相连，所述第一至第四流道上均分别设置有第一至第四微泵，所述第一至第三流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述核酸纯化浓缩腔室通过第五至第六流道分别连接所述废液池和所述反应腔室，所述反应液储液池通过所述第四流道连接所述反应腔室，其中，所述按钮一至所述按钮四分别通过气道连接所述第一至第四微泵，并在按压时改变气道中的气压以通过相应的微泵从相应的储液池内泵送液体，实现驱动液体定量流动。
进一步地：
所述第一至第三、第五、第六流道还设有微阀，所述按钮一还通过气道与第二、第三和第六流道的微阀相连，所述按钮二还通过气道与第一、第三和第六流道的微阀相连，所述按钮三还通过气道与第一、第二和第五流道的微阀相连，从而在任一按压按钮时通过改变对应气道中的气压控制相应的微阀关闭。
所述微泵包括泵送腔室和分别设置在所述泵送腔室的上、下游的第一阀门及第二阀门，对应按钮的气道与所述泵送腔室和所述第一阀门上方的空腔相连，而所述第二阀门上方与大气相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，在初始状态下，上方的气道内抽出真空度而形成负压，所述泵送腔室和所述第一阀门处的弹性薄膜朝向上方的空腔内形变，在下方的流道内产生负压，所述第二阀门处的弹性薄膜在大气作用下向下方的流道内形变从而关闭流道；当按下按钮时，所述气道内气压增大，所述泵送腔室和所述第一阀门上方的空腔气压增大，相应处的弹性薄膜朝向下方的所述泵送腔室内及流道内形变，流道内的压强增大而使所述第二阀门打开，使所述泵送腔室内的液体向前泵送；当松开按钮时，所述气道内气压重新恢复负压，所述泵送腔室和所述第一阀门处的弹性薄膜又朝向上方的空腔内形变，液体从相应的储液池吸入所述泵送腔室内，而所述第二阀门处的弹性薄膜再次向下方的流道内形变从而关闭流道，多次反复按压实现液体定量泵送。
所述微阀包括弹性薄膜，按钮对应微阀的气道与所述微阀上方的空腔相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，当按下按钮时，所述气道内的气压增大使所述空腔内的压力增加，弹性薄膜向下方的流道内形变从而关闭流道，当松开按钮时，弹性薄膜又朝向上方形变从而打开流道。
所述薄膜的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS。
所述气道层与所述流道层的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
所述气道层、所述中间层和所述流道层通过螺栓紧固键合。
核酸纯化浓缩腔室内含有修饰过的微阵列结构，所述微阵列结构经过紫外光照射，使其表面更易缠绕DNA。
所述反应腔室预包埋有冻干引物。
一种核酸检测方法，使用所述微流控芯片进行核酸纯化浓缩、恒温扩增及LAMP实时荧光核酸检测。
进一步地：
通过外部的加热器来维持所述反应腔室设定的恒温，将所述微流控芯片置于荧光检测平台中，进行LAMP核酸扩增反应，通过实时检测荧光强度的变化来检测核酸扩增情况。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种便携式的无需外界设备提供驱动力的核酸检测芯片，并将核酸的纯化浓缩与LAMP实时荧光核酸检测技术结合到同一个微流控芯片中，能够极大地减少人为操作，缩短检测时间，同时也能够发挥出微流控芯片技术本身的优势(低成本、自动化等)，可满足临床中快速诊断的需要
本发明的核酸检测芯片可用于进行核酸的自动化纯化浓缩、恒温扩增以及LAMP实时荧光检测，在芯片上可以实现无需外部设备的加样、反应及检测，结构简单，控制方便，芯片可批量化、低成本加工。在芯片上检测核酸的过程中，可以用手指方便准确控制试剂用量，降低试剂消耗，可保证检测结果的可靠、稳定以及可快速获得。
本发明实施例的优点还包括：
本发明将实时荧光核酸检测实现在微流控芯片上，同时将核酸的纯化浓缩过程也实现在芯片上，简化了繁琐的人为操作；同时，本发明中使用修饰过的微阵列模块来实现核酸的提取，使得核酸提取纯化模块可以集成在芯片上；同时，本发明中使用手指按压驱动的方式实现流体的顺序释放，提供一种便携式无需要借助外部设备的驱动方式；同时，本发明中指压驱动方式每次按压驱动量与圆形腔室的大小有关，可实现定量泵送；同时，本发明中设置了止回微阀，实现了各个流道之间不互相干扰。
附图说明
图1为本发明实施例的微流控芯片的整体结构示意图；
图2为图1中气道层的结构示意图；
图3为图1中流道层的结构示意图；
图4为图1所示的微流控芯片各指压按钮气道整体示意图；
图5为图1所示的微流控芯片样本液储液池附近的微泵的结构示意图；
图6为图5所示的微流控芯片样本液储液池附近的微泵的剖视图；
图7为图4所示的局部区域的流道微阀及相连气道的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1至图4，本发明实施例提供一种用于核酸检测的微流控芯片，包含气道层1、中间层2和流道层3，所述气道层1包含按钮一4及其气道30、按钮二5及其气道30、按钮三6及其气道30、按钮四7及其气道30、反应液储液池12、洗脱液储液池13、清洗液储液池14、以及样本液储液池15，所述中间层2为弹性薄膜，所述流道层3包含废液池16、核酸纯化浓缩腔室17、反应腔室18以若干流道，所述反应液储液池12、所述洗脱液储液池13、所述清洗液储液池14以及所述样本液储液池15分别通过所述薄膜上的通孔与所述流道层3上的第一至第四流道L1～L4相连，所述第一至第四流道L1～L4上均分别设置有第一至第四微泵，所述第一至第三流道L1～L3连接所述核酸纯化浓缩腔室17的入口，所述核酸纯化浓缩腔室17通过第五至第六流道L5、L6分别连接所述废液池16和所述反应腔室12，所述反应液储液池12通过所述第四流道连接所述反应腔室18，其中，所述按钮一至所述按钮四分别通过各自的气道30连接所述第一至第四微泵，并在按压时改变气道中的气压以通过相应的微泵从相应的储液池内泵送液体，实现驱动液体定量流动。
参阅图5和图6，在优选的实施例中，所述微泵包括泵送腔室20和分别设置在所述泵送腔室20的上、下游的第一阀门19及第二阀门21，对应按钮的气道与所述泵送腔室20和所述第一阀门19上方的空腔相连，而所述第二阀门21上方与大气相连通，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，在初始状态下，上方的气道内抽出真空度而形成负压，所述泵送腔室20和所述第一阀门19处的弹性薄膜朝向上方的空腔内形变，在下方的流道内产生负压，所述第二阀门21处的弹性薄膜在大气作用下向下方的流道内形变从而关闭流道；当按下按钮时，所述气道内气压增大，所述泵送腔室20和所述第一阀门19上方的空腔气压增大，相应处的弹性薄膜朝向下方的所述泵送腔室20内及流道内形变，流道内的压强增大而使所述第二阀门21打开，使所述泵送腔室20内的液体向前泵送；当松开按钮时，所述气道内气压重新恢复负压，所述泵送腔室20和所述第一阀门19处的弹性薄膜又朝向上方的空腔内形变，液体从相应的储液池吸入所述泵送腔室20内，而所述第二阀门21处的弹性薄膜再次向下方的流道内形变从而关闭流道，多次反复按压实现液体定量泵送。
参阅图1、图2和图4，在优选的实施例中，所述第一至第三、第五、第六流道还设有微阀，所述按钮一4还通过气道与第二、第三和第六流道L2、L3、L6的微阀11相连，所述按钮二5还通过气道与第一、第三和第六流道L1、L3、L6的微阀10相连，所述按钮三6还通过气道与第一、第二和第五流道L1、L2、L5的微阀9相连，从而在任一按压按钮时通过改变对应气道中的气压控制相应的微阀关闭，该按钮所泵送的储液池的液体保持单向流动。
参阅7，在优选的实施例中，所述微阀包括弹性薄膜，按钮对应微阀的气道与所述微阀上方的空腔相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，当按下按钮时，所述气道内的气压增大使所述空腔内的压力增加，弹性薄膜向下方的流道内形变从而关闭流道，当松开按钮时，弹性薄膜又朝向上方形变从而打开流道。
在优选的实施例中，所述薄膜的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS。
在优选的实施例中，所述气道层1与所述流道层3的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
在优选的实施例中，所述气道层1、所述中间层2和所述流道层3通过螺栓紧固键合。
在优选的实施例中，所述核酸纯化浓缩腔室17内含有修饰过的微阵列结构，所述微阵列结构经过紫外光照射，使其表面更易缠绕DNA。
在优选的实施例中，所述反应腔室18预包埋有冻干引物。
参阅图1至图4，本发明实施例提供一种核酸检测方法，使用前述任一实施例所述的微流控芯片进行核酸纯化浓缩、恒温扩增及LAMP实时荧光核酸检测。
在优选的实施例中，通过外部的加热器来维持所述反应腔室18设定的恒温，将所述微流控芯片置于荧光检测平台中，进行LAMP核酸扩增反应，通过实时检测荧光强度的变化来检测核酸扩增情况。
使用本发明实施例的微流控芯片进行LAMP实时荧光核酸检测的步骤包括：
(1)将裂解后的样本液，清洗液，洗脱液及反应液预存在微流控芯片的相应储液腔室内；
(2)手指按压按钮一4释放裂解后的样本液，经过核酸纯化浓缩腔室17，同时流向废液池16的微阀打开，流向反应腔室18的微阀关闭，废液单向流入废液池16；
(3)手指按压按钮二5释放清洗液，经过核酸纯化浓缩腔室17，同时，流向废液池16微阀打开，流向反应腔室18的微阀关闭，废液单向流入废液池16，完成样本清洗过程；
(4)然后进行核酸洗脱：手指按压按钮三6定量释放洗脱液，混有Mg+的洗脱液缓慢流过所述核酸纯化浓缩腔室17，同时，通向废液池16的微阀关闭，通向反应腔室18的微阀打开，将核酸纯化浓缩腔室17中的核酸洗脱下来的洗脱液定向流入反应腔室18；
(5)手指按压按钮四7定量释放含有酶的反应液，含有酶的反应液与洗脱液在反应腔室18进行混合；反应腔室18即恒温核酸扩增腔室预包埋有冻干引物，反应液、洗脱液的混合液与引物充分混合；外部的加热器控制所述核酸恒温扩增及检测单元的温度保持设定恒温，优选65℃，通过荧光检测平台来实时观测反应物的荧光强度变化情况，并进行核酸浓度的定量分析。
以下结合附图进一步描述本发明具体实施例。
如图1所示为该核酸检测芯片的结构示意图，芯片包括气道层1、中间层2以及流道层3。
如图2所示，气道层1包含按钮一4用以控制释放裂解后的样本液、按钮二5用以控制释放清洗液、按钮三6用以控制释放洗脱液、按钮四7用以控制释放反应液、7个螺栓孔8、按钮三的气道上的微阀9、按钮二的气道上的微阀10、按钮一的气道上的微阀11、反应液储液池12、洗脱液储液池13、清洗液储液池14、裂解后的样本液储液池15以及若干流道。
如图3所示，流道层3包含用于收集样本液、裂解液和清洗液的废液废液池16、核酸纯化浓缩腔室17、反应腔室18以及若干其他流道。
气道层和流道层3以分别厚度为10mm的PMMA为基底，采用机加工方式加工，加工完成后进行清洗和吹干。芯片中核酸纯化浓缩单元采用铝板加工的模具，PC上微柱的位置对应在模具上只需用打孔便可完成。然后先后使用异丙醇和去离子水对PC晶圆进行超声清洗5分钟，清洗完成后，置于65℃烘箱过夜烘干。之后使用压印机(LS-核酸提取模块的设计与提取效率分析nanoprinter1608)将PC晶圆压在铝模具上，压力3Bar，温度191℃，压印时间22min，升温速率5℃/min。阵列压印完成后，切除因挤压外溢导致表面不平的边缘，并在阵列中间打直径为3mm的通孔。
核酸检测步骤具体为：
使用注射枪向裂解后的样本液储液池15灌注待测裂解后的样本液100μL，向清洗液储液池14灌注清洗液100μL，向洗脱液储液池13灌注洗脱液50μL，向反应液储液池12灌注反应液50μL；
如图4所示，按压按钮一4释放裂解后的样本液，同时按钮一4气道上的微阀11关闭，样本液经过核酸纯化浓缩腔室17，液体流向废液池16；
如图4所示，按压按钮二5释放清洗液，同时按钮二5气道上的微阀10关闭，清洗液经过核酸纯化浓缩腔室17，流向废液池16；
如图4所示，按压按钮三6释放洗脱液，同时按钮三6气道上的微阀9关闭，混有Mg+的洗脱液缓慢流过核酸纯化浓缩腔室17，核酸纯化浓缩腔室中的核酸洗脱下来流入反应腔室18；
如图4所示，按压按钮四7释放反应液，流入反应腔室18，含有酶的反应液、洗脱液与反应腔室18预包埋的冻干引物充分混合；
外部的加热器控制所述核酸恒温扩增及检测单元的温度保持65℃恒温，通过荧光检测平台来实时观测反应物的荧光强度变化情况，并进行核酸浓度的定量分析。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (8)

1.一种用于核酸检测的微流控芯片，其特征在于，包含气道层、中间层和流道层，所述气道层包含按钮一至按钮四及其气道、反应液储液池、洗脱液储液池、清洗液储液池、以及样本液储液池，所述中间层为弹性薄膜，所述流道层包含废液池、核酸纯化浓缩腔室、反应腔室以及若干流道，所述反应液储液池、所述洗脱液储液池、所述清洗液储液池以及所述样本液储液池分别通过所述薄膜上的通孔与所述流道层上的第一至第四流道相连，所述第一至第四流道上均分别设置有第一至第四微泵，所述第一至第三流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述核酸纯化浓缩腔室通过第五至第六流道分别连接所述废液池和所述反应腔室，所述反应液储液池通过所述第四流道连接所述反应腔室，其中，所述按钮一至所述按钮四分别通过气道连接所述第一至第四微泵，并在按压时改变气道中的气压以通过相应的微泵从相应的储液池内泵送液体，实现驱动液体定量流动；
所述第一至第三、第五、第六流道还设有微阀，所述按钮一还通过气道与第二、第三和第六流道的微阀相连，所述按钮二还通过气道与第一、第三和第六流道的微阀相连，所述按钮三还通过气道与第一、第二和第五流道的微阀相连，从而在任一按压按钮时通过改变对应气道中的气压控制相应的微阀关闭，所述按钮一在驱动第一微泵泵送液体的同时还控制第二、第三和第六流道的微阀止回实现液体泵送的第一流道不与第二、第三和第六流道之间互相干扰，所述按钮二在驱动第二微泵泵送液体的同时还控制第一、第三和第六流道的微阀止回实现液体泵送的第二流道不与第一、第三和第六流道之间互相干扰，所述按钮三在驱动第三微泵泵送液体的同时还控制第一、第二和第五流道的微阀止回实现液体泵送的第三流道不与第一、第二和第五流道之间互相干扰；
所述微泵包括泵送腔室和分别设置在所述泵送腔室的上、下游的第一阀门及第二阀门，对应按钮的气道与所述泵送腔室和所述第一阀门上方的空腔相连，而所述第二阀门上方与大气相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，在初始状态下，上方的气道内抽出真空度而形成负压，所述泵送腔室和所述第一阀门处的弹性薄膜朝向上方的空腔内形变，在下方的流道内产生负压，所述第二阀门处的弹性薄膜在大气作用下向下方的流道内形变从而关闭流道；当按下按钮时，所述气道内气压增大，所述泵送腔室和所述第一阀门上方的空腔气压增大，相应处的弹性薄膜朝向下方的所述泵送腔室内及流道内形变，流道内的压强增大而使所述第二阀门打开，使所述泵送腔室内的液体向前泵送；当松开按钮时，所述气道内气压重新恢复负压，所述泵送腔室和所述第一阀门处的弹性薄膜又朝向上方的空腔内形变，液体从相应的储液池吸入所述泵送腔室内，而所述第二阀门处的弹性薄膜再次向下方的流道内形变从而关闭流道，多次反复按压实现液体定量泵送；
所述微阀包括弹性薄膜，按钮对应微阀的气道与所述微阀上方的空腔相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，当按下按钮时，所述气道内的气压增大使所述空腔内的压力增加，弹性薄膜向下方的流道内形变从而关闭流道，当松开按钮时，弹性薄膜又朝向上方形变从而打开流道。
2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述薄膜的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS。
3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述气道层与所述流道层的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述气道层、所述中间层和所述流道层通过螺栓紧固键合。
5.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，核酸纯化浓缩腔室内含有修饰过的微阵列结构，所述微阵列结构经过紫外光照射，使其表面更易缠绕DNA。
6.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述反应腔室预包埋有冻干引物。
7.一种核酸检测方法，其特征在于，使用如权利要求1至6任一项所述微流控芯片进行核酸纯化浓缩、恒温扩增及LAMP实时荧光核酸检测。
8.如权利要求7所述的核酸检测方法，其特征在于，通过外部的加热器来维持所述反应腔室设定的恒温，将所述微流控芯片置于荧光检测平台中，进行LAMP核酸扩增反应，通过实时检测荧光强度的变化来检测核酸扩增情况。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114768894B (zh) * 2021-01-22 2023-08-11 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种检测芯片及检测方法
CN112903411B (zh) * 2021-01-25 2023-02-03 东南大学 一种多模式生物粒子浓缩仪
CN113457757B (zh) * 2021-07-07 2022-08-26 清华大学深圳国际研究生院 一种基于壳聚糖吸附核酸的微流控芯片及制作方法
CN113686843A (zh) * 2021-07-19 2021-11-23 清华大学深圳国际研究生院 一种基于超声波裂解的比色反应微流控快速检测设备
CN114247489B (zh) * 2021-12-10 2022-08-26 广州国家实验室 微流控芯片及外泌体提取方法
CN113930327B (zh) * 2021-12-16 2022-03-25 北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所 用于核酸检测的微流控芯片及检测方法
CN114480096A (zh) * 2021-12-29 2022-05-13 清华大学 按压式微流控芯片、微流控装置及细菌检测方法
CN115193358A (zh) * 2022-07-21 2022-10-18 扬州大学 一种试管形多功能微流控反应装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010068783A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Toshiba Corp 核酸検出カセット及び核酸検出装置
WO2014100743A2 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Micronics, Inc. Low elasticity films for microfluidic use

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7025323B2 (en) * 2001-09-21 2006-04-11 The Regents Of The University Of California Low power integrated pumping and valving arrays for microfluidic systems
TW200924849A (en) * 2007-12-03 2009-06-16 Univ Nat Cheng Kung Micro type sucking chip
CN105170206B (zh) * 2015-09-24 2017-06-16 基蛋生物科技股份有限公司 一种多指标检测的微流控芯片
CN107893020A (zh) * 2017-11-27 2018-04-10 深圳华炎微测医疗科技有限公司 分子诊断微流控芯片和分子诊断微流控芯片体系以及它们的应用
CN109307102B (zh) * 2018-10-17 2020-07-31 东南大学 一种用于微流控芯片的微阀装置及其制备方法和应用
TWI743430B (zh) * 2019-01-04 2021-10-21 國立清華大學 用於a型流感快篩之自驅動微流體晶片

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010068783A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Toshiba Corp 核酸検出カセット及び核酸検出装置
WO2014100743A2 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Micronics, Inc. Low elasticity films for microfluidic use

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