CN112384607A - 采用恒温扩增技术检测核酸的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用恒温扩增技术检测核酸的装置与方法。本发明的装置包括样品处理器和磁敏检测器，其中样品处理器包括微流槽、温控器、捕获芯片储存室、DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室。采用本发明装置检测核酸，反应速度快且信号输出稳定。

Description

采用恒温扩增技术检测核酸的装置与方法
技术领域
本发明涉及检测核酸的装置与方法，具体涉及一种采用恒温扩增技术检测核酸的装置与方法。
背景技术
利用普通PCR(聚合酶链式反应)扩增和荧光检测是现有的进行DNA检测的常用方法。目前使用的常规PCR仪具有拥有多达数十个可进行精密控制的PCR反应槽，这使得PCR仪可同时且大批量地进行反应条件不同的PCR反应。然而，对于快速、简单的DNA检测而言却是耗时且昂贵的。因此，等温扩增技术(isothermal amplification)得到越来越多的应用。等温扩增技术是在等温条件下，短时间地进行核酸扩增，其与常规PCR技术相比，不需要DNA模板的热变性、温度循环等复杂过程，而因此具有简单、快速等特点。
然而，无论对于现有的PCR还是等温扩增技术而言，荧光检测技术仍是主要的检测技术，而荧光信号具有不稳定与易衰减的特点，且其试剂储存条件也相对苛刻。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种反应速度快、信号输出稳定检测核酸的装置及检测方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种检测核酸的装置，其包括样品处理器和磁敏检测器；所述样品处理器包括微流槽、温控器、捕获芯片储存室、DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室；
所述微流槽上设有试剂进口和试剂出口；所述温控器设于所述微流槽上；
所述捕获芯片储存室的进口通过第一微通道与所述微流槽的试剂出口连通，并通过第二微通道与所述DNA修饰磁珠储存室连通，通过第三微通道与所述清洗液储存室连通；所述第一微通道、第二微通道和第三微通道上设有用于控制微流槽中的试剂、DNA修饰磁珠和清洗液分别流入所述捕获芯片储存室的阀门；
所述磁敏检测器包括磁传感器和可容纳捕获芯片储存室的凹槽，所述捕获芯片储存室插于所述凹槽的内部，所述磁传感器感应捕获芯片储存室中的DNA修饰磁珠，并将DNA修饰磁珠的磁信号转化为电信号。
本发明采取的另一技术方案为：一种检测核酸的装置，其特征在于，包括样品处理器和磁敏检测器；所述样品处理器包括微流槽、温控器、捕获芯片储存室、DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室；
所述微流槽上设有试剂进口和试剂出口；所述温控器设于所述微流槽上；
所述捕获芯片储存室的进口通过第一微通道与所述微流槽的试剂出口连通，并通过第二微通道与所述DNA修饰磁珠储存室连通，通过第三微通道与所述清洗液储存室连通；所述第一微通道、第二微通道和第三微通道上设有用于控制微流槽中的试剂、DNA修饰磁珠和清洗液分别流入所述捕获芯片储存室的阀门；
所述磁敏检测器包括磁传感器，所述磁传感器感应所述捕获芯片储存室中的DNA修饰磁珠，并将DNA修饰磁珠的磁信号转化为电信号。
优选的，所述磁敏检测器位于可容纳捕获芯片储存室的凹槽的内部。
进一步地，所述样品处理器还包括待测DNA容纳室和核酸剪切酶容纳室，所述待测DNA容纳室和核酸剪切酶容纳室上均设有试剂进口和试剂出口；所述微流槽的试剂进口通过第四微通道与所述待测DNA容纳室的试剂出口连通，并通过第五微通道与所述核酸剪切酶容纳室的试剂出口连通；所述第四微通道和第五微通道上设有用于控制待测DNA、核酸剪切酶分别流向微流槽的阀门。
进一步地，所述待测DNA容纳室和核酸剪切酶容纳室均设于所述微流槽的上方；所述捕获芯片储存室位于所述DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室的下方，且所述捕获芯片储存室的高度不高于所述微流槽。
进一步地，所述样品处理器还包括加压器，所述加压器与所述待测DNA容纳室、核酸剪切酶容纳室、DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室分别连接。
进一步地，所述检测核酸的装置还包括内置有DNA提取液的DNA提取室，所述DNA提取室与所述待测DNA容纳室的试剂进口连通。
进一步地，所述样品处理器还包括内置有RNA提取液的RNA提取室和逆转录试剂储存室，所述逆转录试剂储存室与所述RNA提取室的试剂出口和所述待测DNA容纳室的试剂进口分别连通。
进一步地，所述温控器包括加热体、与所述加热体电连接并检测加热体温度的温度传感器和与所述加热体电连接并控制加热体温度的温度控制单元；所述温度传感器还与温度控制单元电连接，用于将检测出的加热体的温度传输到所述温度控制单元；所述加热体设于所述微流槽上。
进一步地，所述样品处理器还包括废液池，所述废液池与所述捕获芯片储存室的出口连通，连通所述废液池与所述捕获芯片储存室的出口的管道上设有阀门。
进一步地，所述阀门为机械阀或电磁阀。
进一步地，所述机械阀为机械挡片或机械挡板；所述电磁阀为微型电磁阀。
另外，本发明还提供了一种检测核酸的方法，其包括以下步骤：
(1)将待测DNA与PCR反应液混合于微流槽，得到混合液；
(2)使步骤(1)所得混合液在微流槽中进行恒温扩增反应，反应完后，向微流槽中加入核酸剪切酶，将恒温扩增反应所得产物剪切成预定长度的DNA片段；
(3)将步骤(2)所得预定长度的DNA片段与含有捕获DNA的捕获芯片反应，得到含有预定长度的DNA片段的捕获芯片；
(4)反应完后，用清洗液洗去未结合的DNA片段；
(5)使步骤(3)所得含有预定长度的DNA片段的捕获芯片与DNA修饰磁珠反应；
(6)通过磁敏检测器检测信号。
进一步地，所述检测核酸的方法包括以下步骤：
(1)将PCR反应液置于微流槽中，打开连通微流槽的试剂进口与待测DNA容纳室的试剂出口的第四微通道上的阀门，使待测DNA流入微流槽中，得到待测DNA与PCR反应液的混合液；
(2)使步骤(1)所得混合液在微流槽中进行恒温扩增反应，反应完后，打开连通微流槽的试剂进口与核酸剪切酶容纳室的试剂出口的第五微通道上的阀门，向微流槽中加入核酸剪切酶，将恒温扩增反应所得产物剪切成预定长度的DNA片段；
(3)打开连通微流槽的试剂出口与捕获芯片储存室的进口的第一微通道上的阀门，使步骤(2)所得预定长度的DNA片段流入捕获芯片储存室中，与含有捕获DNA的捕获芯片反应，得到含有预定长度的DNA片段的捕获芯片；
(4)反应完后，打开连通清洗液储存室与捕获芯片储存室的进口的第三微通道上的阀门，使清洗液流入捕获芯片储存室中，洗去未结合的DNA片段；
(5)打开连通DNA修饰磁珠储存室与捕获芯片储存室的进口的第二微通道上的阀门，使DNA修饰磁珠流入捕获芯片储存室中，与步骤(3)所得含有预定长度的DNA片段的捕获芯片反应；
(6)通过磁敏检测器检测信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明检测核酸的装置设置了微流槽，在微流槽中进行恒温扩增反应，反应速度快，且相对PCR反应简化了流道设计；本发明进一步采用磁敏检测器，信号输出稳定，且不会随时间衰退。
附图说明
图1为本发明实施例1检测核酸的装置中样品处理器的结构示意图；
图2为本发明实施例2检测核酸的装置中样品处理器的结构示意图。
图中，1为微流槽，2为温控器，301为捕获芯片储存室，302为DNA修饰磁珠储存室，303为清洗液储存室，4为待测DNA容纳室，5为核酸剪切酶容纳室，601为第一阀门，602为第二阀门，603为第三阀门，604为第四阀门，605为第五阀门，606为第六阀门，701为第一微通道，702为第二微通道，703为第三微通道，704为第四微通道，705为第五微通道，8为加压器，9为DNA提取室，10为RNA提取室，11为逆转录试剂储存室，12为废液池。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明实施例的一种检测核酸的装置，其包括样品处理器和磁敏检测器；样品处理器的结构如图1所示，包括微流槽1、温控器2、捕获芯片储存室301、DNA修饰磁珠储存室302和清洗液储存室303；
微流槽上1设有试剂进口和试剂出口；温控器2设于微流槽1上；
捕获芯片储存室301的进口通过第一微通道701与微流槽1的试剂出口连通，并通过第二微通道702与DNA修饰磁珠储存室302连通，通过第三微通道703与清洗液储存室303连通；第一微通道701上设有第一阀门601，第二微通道702上设有第二阀门602，第三微通道703上设有第三阀门603，第一阀门601、第二阀门602和第三阀门603用于控制微流槽1中的试剂、DNA修饰磁珠、清洗液分别流入捕获芯片储存室301。
磁敏检测器包括磁传感器和可容纳捕获芯片储存室301的凹槽，捕获芯片储存室301插于凹槽的内部，磁传感器感应捕获芯片储存室301中的DNA修饰磁珠，并将DNA修饰磁珠的磁信号转化为电信号。
本发明检测核酸的装置设置了微流槽1，在微流槽1中进行恒温扩增反应，反应速度快，且相对PCR反应简化了流道设计。使用前，在捕获芯片储存室301中预先形成捕获DNA。然后，在捕获DNA周围、或固定有捕获DNA的基板周围，或通过基板在捕获DNA的反面设置磁敏检测器。使用时，可将待测DNA和PCR反应液先加入微流槽1中，待进行恒温扩增反应后，加入核酸剪切酶进行剪切，得到反应产物；微流槽1中的反应产物进入捕获芯片储存室301后，会被捕获芯片储存室301中的捕获DNA捕获，用清洗液储存室303中的清洗液洗去未结合的DNA后，待测DNA进一步与DNA修饰磁珠储存室302中带有连接DNA的磁珠反应，通过检测磁信号即可检测待测DNA。其中，所述的连接DNA的磁珠是指，与从GMR所在的基板生出的DNA结合并且末端附着有磁珠的物质。采用磁信号检测，信号输出稳定，且不会随时间衰退。检测器为磁敏检测器，例如GMR(Giant Magneto Resitive)检测器或TMR(Tunnel MagnetoResistive)检测器。
为了保证使用本发明检测核酸的装置时，可依次进行下述操作：微流槽1中的反应产物先与捕获芯片储存室301中的捕获DNA反应，然后未结合的DNA被洗去，最后微流槽1中的反应产物与带有连接DNA的磁珠反应，需设置阀门使流槽1中的试剂、DNA修饰磁珠、清洗液单独流入捕获芯片储存室301。
进一步地，本发明检测核酸的样品处理器还包括待测DNA容纳室4和核酸剪切酶容纳室5，待测DNA容纳室4和核酸剪切酶容纳室5上均设有试剂进口和试剂出口；微流槽1的试剂进口通过第四微通道704与待测DNA容纳室4的试剂出口连通，并通过第五微通道705与核酸剪切酶容纳室5的试剂出口连通；第四微通道704上设有第四阀门604，第五微通道705上均设有第五阀门605，有第四阀门604和第五阀门605用于控制待测DNA、核酸剪切酶分别流向微流槽1的阀门。
进一步地，待测DNA容纳室4和核酸剪切酶容纳室5均设于微流槽1的上方；捕获芯片储存室301位于DNA修饰磁珠储存室302和清洗液储存室303的下方，且捕获芯片储存室301的高度不高于微流槽1。按照所述特定的方位排布各部件，有利于试剂顺利从上至下流动。当然，也可以通过外力使试剂按照预定的流路流动。
进一步地，本实施例的样品处理器还包括加压器8，加压器8与待测DNA容纳室4、核酸剪切酶容纳室5、DNA修饰磁珠储存室302和清洗液储存室303分别连接。加压器8可为待测DNA容纳室4、核酸剪切酶容纳室5、DNA修饰磁珠储存室302和清洗液储存室303提供压力，即为试剂流动提供驱动力。加压器8可内置压缩空气驱动，也可以是机械压力驱动。
为了使得DNA提取过程可直接在本发明装置内进行，样品处理器还包括内置有DNA提取液的DNA提取室9，DNA提取室9与待测DNA容纳室4的试剂进口连通。为了加压器8同时为DNA提取室9和待测DNA容纳室4提供驱动力，DNA提取室9设于待测DNA容纳室4与加压器8之间。但需注意的是，DNA提取室9也可以不设于待测DNA容纳室4与加压器8之间，而是和加压器8可分别与待测DNA容纳室4的试剂进口连通。
进一步地，温控器2包括加热体、与加热体电连接并检测加热体温度的温度传感器和与加热体电连接并控制加热体温度的温度控制单元；温度传感器还与温度控制单元电连接，用于将检测出的加热体的温度传输到温度控制单元；加热体设于微流槽1上。本发明的装置可采用本领域常用的温控器，温控器的具体结构在图1中未标出。其中，加热体可以是条状的，也可以是片状的。
为方便收集清洗液或其他废液，样品处理器还包括废液池12，废液池12与捕获芯片储存室301的出口连通，连通废液池12与捕获芯片储存室301的出口的管道上设有第六阀门606。
进一步地，本实施例中，阀门为机械阀或电磁阀。优选，机械阀为机械挡片或机械挡板；电磁阀为微型电磁阀。
本实施例检测核酸的装置的使用方法(即本发明检测核酸的方法)为：
(1)在DNA提取室9中提取DNA，得到待测DNA；
(2)步骤(1)得到的待测DNA由DNA提取室9进入待测DNA容纳室4；
(3)将PCR反应液置于微流槽1中，打开连通微流槽1的试剂进口与待测DNA容纳室4的试剂出口的第四微通道704上的第四阀门604，使待测DNA流入微流槽1中，得到待测DNA与PCR反应液的混合液；
(4)使步骤(3)所得混合液在微流槽中进行恒温扩增反应，反应完后，打开连通微流槽1的试剂进口与核酸剪切酶容纳室5的试剂出口的第五微通道705上的第五阀门605，向微流槽1中加入核酸剪切酶，将恒温扩增反应所得产物剪切成预定长度的DNA片段；
(5)打开连通微流槽1的试剂出口与捕获芯片储存室301的进口的第一微通道701上的第一阀门601，使步骤(4)所得预定长度的DNA片段流入捕获芯片储存室301中，与含有捕获DNA的捕获芯片反应，得到含有预定长度的DNA片段的捕获芯片；
(6)反应完后，打开连通清洗液储存室303与捕获芯片储存室301的进口的第三微通道703上的第三阀门603，使清洗液流入捕获芯片储存室301中，洗去未结合的DNA片段；
(7)打开连通DNA修饰磁珠储存室302与捕获芯片储存室301的进口的第二微通道702上的第二阀门602，使DNA修饰磁珠流入捕获芯片储存室中，与步骤(5)所得含有预定长度的DNA片段的捕获芯片反应；
(8)通过磁敏检测器检测信号。
实施例2
本发明实施例的一种检测核酸的装置，其与实施例1的区别仅在于样品处理器不同，本实施例检测核酸的装置的样品处理器如图2所示，其与实施例1样品处理器的不同之处为：本实施例检测核酸的装置的样品处理器不包括内置有DNA提取液的DNA提取室9，但本实施例检测核酸的装置的样品处理器还包括内置有RNA提取液的RNA提取室10和逆转录试剂储存室11，逆转录试剂储存室11与RNA提取室10的试剂出口和待测DNA容纳室4的试剂进口分别连通；且本实施例中，加压器8与RNA提取室10连接。
采用本实施例检测核酸的装置可提取RNA并进行RNA测定。本实施例检测核酸的装置的使用方法与实施例1仅步骤(1)不同，本实施例检测核酸的装置的使用时，步骤(1)为：在RNA提取室10中提取RNA，提取的RNA由RNA提取室10进入逆转录试剂储存室11，进行逆转录，得到待测DNA。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (14)

1.一种检测核酸的装置，其特征在于，包括样品处理器和磁敏检测器；所述样品处理器包括微流槽、温控器、捕获芯片储存室、DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室；
所述微流槽上设有试剂进口和试剂出口；所述温控器设于所述微流槽上；
所述捕获芯片储存室的进口通过第一微通道与所述微流槽的试剂出口连通，并通过第二微通道与所述DNA修饰磁珠储存室连通，通过第三微通道与所述清洗液储存室连通；所述第一微通道、第二微通道和第三微通道上设有用于控制微流槽中的试剂、DNA修饰磁珠和清洗液分别流入所述捕获芯片储存室的阀门；
所述磁敏检测器包括磁传感器和可容纳捕获芯片储存室的凹槽，所述捕获芯片储存室插于所述凹槽的内部，所述磁传感器感应捕获芯片储存室中的DNA修饰磁珠，并将DNA修饰磁珠的磁信号转化为电信号。
2.一种检测核酸的装置，其特征在于，包括样品处理器和磁敏检测器；所述样品处理器包括微流槽、温控器、捕获芯片储存室、DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室；
所述微流槽上设有试剂进口和试剂出口；所述温控器设于所述微流槽上；
所述捕获芯片储存室的进口通过第一微通道与所述微流槽的试剂出口连通，并通过第二微通道与所述DNA修饰磁珠储存室连通，通过第三微通道与所述清洗液储存室连通；所述第一微通道、第二微通道和第三微通道上设有用于控制微流槽中的试剂、DNA修饰磁珠和清洗液分别流入所述捕获芯片储存室的阀门；
所述磁敏检测器包括磁传感器，所述磁传感器感应所述捕获芯片储存室中的DNA修饰磁珠，并将DNA修饰磁珠的磁信号转化为电信号。
3.如权利要求1或2所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述样品处理器还包括待测DNA容纳室和核酸剪切酶容纳室，所述待测DNA容纳室和核酸剪切酶容纳室上均设有试剂进口和试剂出口；所述微流槽的试剂进口通过第四微通道与所述待测DNA容纳室的试剂出口连通，并通过第五微通道与所述核酸剪切酶容纳室的试剂出口连通；所述第四微通道和第五微通道上设有用于控制待测DNA、核酸剪切酶分别流向微流槽的阀门。
4.如权利要求3所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述待测DNA容纳室和核酸剪切酶容纳室均设于所述微流槽的上方；所述捕获芯片储存室位于所述DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室的下方，且所述捕获芯片储存室的高度不高于所述微流槽。
5.如权利要求3所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述样品处理器还包括加压器，所述加压器与所述待测DNA容纳室、核酸剪切酶容纳室、DNA修饰磁珠储存室和清洗液储存室分别连接。
6.如权利要求3所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述样品处理器还包括内置有DNA提取液的DNA提取室，所述DNA提取室与所述待测DNA容纳室的试剂进口连通。
7.如权利要求3所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述样品处理器还包括内置有RNA提取液的RNA提取室和逆转录试剂储存室，所述逆转录试剂储存室与所述RNA提取室的试剂出口和所述待测DNA容纳室的试剂进口分别连通。
8.如权利要求1或2所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述温控器包括加热体、与所述加热体电连接并检测加热体温度的温度传感器和与所述加热体电连接并控制加热体温度的温度控制单元；所述温度传感器还与温度控制单元电连接，用于将检测出的加热体的温度传输到所述温度控制单元；所述加热体设于所述微流槽上。
9.如权利要求1或2所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述样品处理器还包括废液池，所述废液池与所述捕获芯片储存室的出口连通，连通所述废液池与所述捕获芯片储存室的出口的管道上设有阀门。
10.如权利要求1、2或9所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述阀门为机械阀或电磁阀。
11.如权利要求10所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述机械阀为机械挡片或机械挡板；所述电磁阀为微型电磁阀。
12.如权利要求2所述的检测核酸的装置，其特征在于，所述磁敏检测器位于可容纳捕获芯片储存室的凹槽的内部。
13.一种检测核酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待测DNA与PCR反应液混合于微流槽，得到混合液；
(2)使步骤(1)所得混合液在微流槽中进行恒温扩增反应，反应完后，向微流槽中加入核酸剪切酶，将恒温扩增反应所得产物剪切成预定长度的DNA片段；
(3)将步骤(2)所得预定长度的DNA片段与含有捕获DNA的捕获芯片反应，得到含有预定长度的DNA片段的捕获芯片；
(4)反应完后，用清洗液洗去未结合的DNA片段；
(5)使步骤(3)所得含有预定长度的DNA片段的捕获芯片与DNA修饰磁珠反应；
(6)通过磁敏检测器检测信号。
14.如权利要求13所述的检测核酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PCR反应液置于微流槽中，打开连通微流槽的试剂进口与待测DNA容纳室的试剂出口的第四微通道上的阀门，使待测DNA流入微流槽中，得到待测DNA与PCR反应液的混合液；
(2)使步骤(1)所得混合液在微流槽中进行恒温扩增反应，反应完后，打开连通微流槽的试剂进口与核酸剪切酶容纳室的试剂出口的第五微通道上的阀门，向微流槽中加入核酸剪切酶，将恒温扩增反应所得产物剪切成预定长度的DNA片段；
(3)打开连通微流槽的试剂出口与捕获芯片储存室的进口的第一微通道上的阀门，使步骤(2)所得预定长度的DNA片段流入捕获芯片储存室中，与含有捕获DNA的捕获芯片反应，得到含有预定长度的DNA片段的捕获芯片；
(4)反应完后，打开连通清洗液储存室与捕获芯片储存室的进口的第三微通道上的阀门，使清洗液流入捕获芯片储存室中，洗去未结合的DNA片段；
(5)打开连通DNA修饰磁珠储存室与捕获芯片储存室的进口的第二微通道上的阀门，使DNA修饰磁珠流入捕获芯片储存室中，与步骤(3)所得含有预定长度的DNA片段的捕获芯片反应；
(6)通过磁敏检测器检测信号。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230212552A1 (en) * 2020-06-09 2023-07-06 Suzhou Singleron Biotechnologies, Ltd. Single cell processing instrument
CN113817577B (zh) * 2021-10-20 2023-08-08 郑州大学 一种具有核酸自动提取纯化功能的液滴微流控芯片
CN114182000B (zh) * 2021-12-10 2023-07-07 西安交通大学 一种基于crispr技术的一体化核酸检测芯片及方法
CN114480096B (zh) * 2021-12-29 2024-06-18 清华大学 按压式微流控芯片、微流控装置及细菌检测方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040018611A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 Ward Michael Dennis Microfluidic devices for high gradient magnetic separation
WO2007082480A1 (en) * 2006-01-19 2007-07-26 Capitalbio Corporation Cartridge-based microfluidic analyzer
WO2007092552A2 (en) * 2006-02-07 2007-08-16 Antara Biosciences Inc. Device and methods for detecting and quantifying one or more target agents
JP2008139096A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Canon Inc 生化学反応カートリッジの検査方法および検査装置と生化学処理装置
US20110244466A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Robert Juncosa Nucleic acid testing device and method
US20140356874A1 (en) * 2011-04-14 2014-12-04 Jane P. Bearinger Methods and apparatus for point-of-care nucleic acid amplification and detection
CN104407036A (zh) * 2014-11-06 2015-03-11 上海慧观贸易有限公司 用于核酸等温扩增的电化学微流控器件的制备及其应用
CN105802843A (zh) * 2016-02-02 2016-07-27 中国科学院深圳先进技术研究院 液滴捕获芯片和微流控芯片
CN107384774A (zh) * 2017-09-22 2017-11-24 杭州遂真生物技术有限公司 一种基于液段控制的基因检测方法及装置
CN107541462A (zh) * 2017-09-13 2018-01-05 北京理工大学 一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统及应用方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070248958A1 (en) * 2004-09-15 2007-10-25 Microchip Biotechnologies, Inc. Microfluidic devices
US8372340B2 (en) * 2005-10-19 2013-02-12 Luminex Corporation Apparatus and methods for integrated sample preparation, reaction and detection
US20080153152A1 (en) * 2006-11-22 2008-06-26 Akira Wakabayashi Microfluidic chip
US9731297B2 (en) * 2011-01-06 2017-08-15 Meso Scale Technologies, Llc. Assay cartridges and methods of using the same
US9623409B2 (en) * 2013-03-11 2017-04-18 Cue Inc. Cartridges, kits, and methods for enhanced mixing for detection and quantification of analytes
EP3792921A1 (en) * 2013-12-11 2021-03-17 Genapsys, Inc. Systems and methods for biological analysis and computation
US10005080B2 (en) * 2014-11-11 2018-06-26 Genmark Diagnostics, Inc. Instrument and cartridge for performing assays in a closed sample preparation and reaction system employing electrowetting fluid manipulation

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040018611A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 Ward Michael Dennis Microfluidic devices for high gradient magnetic separation
WO2007082480A1 (en) * 2006-01-19 2007-07-26 Capitalbio Corporation Cartridge-based microfluidic analyzer
WO2007092552A2 (en) * 2006-02-07 2007-08-16 Antara Biosciences Inc. Device and methods for detecting and quantifying one or more target agents
JP2008139096A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Canon Inc 生化学反応カートリッジの検査方法および検査装置と生化学処理装置
US20110244466A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Robert Juncosa Nucleic acid testing device and method
US20140356874A1 (en) * 2011-04-14 2014-12-04 Jane P. Bearinger Methods and apparatus for point-of-care nucleic acid amplification and detection
CN104407036A (zh) * 2014-11-06 2015-03-11 上海慧观贸易有限公司 用于核酸等温扩增的电化学微流控器件的制备及其应用
CN105802843A (zh) * 2016-02-02 2016-07-27 中国科学院深圳先进技术研究院 液滴捕获芯片和微流控芯片
CN107541462A (zh) * 2017-09-13 2018-01-05 北京理工大学 一种用于核酸纯化，扩增及基因检测的系统及应用方法
CN107384774A (zh) * 2017-09-22 2017-11-24 杭州遂真生物技术有限公司 一种基于液段控制的基因检测方法及装置

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