CN115041243B - 一种基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其包括：芯片层机构，所述芯片层机构的内部上层及下层分布的第一流道及与所述第一流道下方对应的两段先后连接的渐变聚焦微孔阵列区域及阶梯型分选微孔阵列区域，所述渐变聚焦微孔阵列区域的末端与阶梯型分选微孔阵列区域的始端互相连通，所述第一流道的始端及末端分别设置有微粒子入口及废液通道，所述阶梯型分选微孔阵列区域包括多段呈阶梯错位分布的第二微孔机构，阶梯型分选微孔阵列区域的末端设置有浓缩通道。本发明公开了基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，上述基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，作为一种被动式、低流速的微流控浓缩芯片，其不会对样本中的微粒的生物活性造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，本装置应用在基于微孔进行粒子物理性能的分选及高度浓缩的微流控，属于生物医学分析领域。
背景技术
在生物医学工程的研究过程中，科研人员往往只对样本中特定的微粒感兴趣，需要对样本中的微量成分进行浓缩和富集，比如从血液样本中富集稀有的循环肿瘤细胞(circularing tumor cell，CTCs)。CTCs是指从患者实体癌症细胞上面脱落，并伴随循环系统流动的一类肿瘤细胞。这种肿瘤细胞在人体液(血液以及淋巴液等等)内含量极少，因此对于循环肿瘤细胞的富集和浓缩技术成为制约其临床研究的重要瓶颈。
微流控是一种能够在尺寸几微米到几十微米的通道范围内操纵流体的新兴技术，其主要利用样本中主微粒之间物理、化学或者生物性质的差异来实现稀有粒子的富集和浓缩。与传统的浓缩技术相比，用微流控技术获得的浓缩液纯度要更高，并且其能够对微量样本进行处理，这就比较适用于处理某些比较珍贵的样本。微流控方法通常不会对样本中微粒的生物活性造成损伤，因此近两年微流控样本浓缩技术越来越受到了研究者的青睐。
目前的微流控富集和浓缩方法主要可以分为主动和被动两种类型。主动浓缩通常需要引入声光电磁热等外部物理场，但其通常需要引入外部的场设备，并且外加物理场容易对稀有粒子的生物活性造成影响。利用生物化学特性的富集方法是一种被动式的方法，这种方法一般需要在需要富集的微粒上添加标记，比如免疫磁珠法需要用带磁珠的抗体与CTC表面的抗原结合，这种方法容易受到流体动力阻力的影响，因此其通量比较低。利用稀有粒子的物理性质进行浓缩和富集的方法与前面所介绍的方法相比，通常其浓缩的纯度要更低，但是一般不需要添加外部物理场，也不需要提前对样本中的微粒进行标记。目前最常用的被动浓缩方法是膜滤富集法，通过在微流控通道内设置多孔屏障来实现稀有粒子的浓缩。但是这种方法容易造成芯片内部的堵塞，因此难以做到高通量和高纯度富集。确定性横向位移(derministric laeral displacement,DLD)可以根据尺寸将特定的粒子分选出来，其不容易造成堵塞。但是这种方法需要在通道内排布一定量特定形状的微柱，这就对芯片的制造精度提出了一定的要求，并且其能够实现的通量相对比较小。惯性微流控是最近几年兴起的一种被动式根据尺寸进行分选的技术，这种技术能够在高流速下处理样本，虽然具有很高的通量，但其对于高流速的要求也会对样本中稀有粒子的活性造成影响。
发明内容
本发明提供一种基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明的技术方案为一种基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其包括：芯片层机构，所述芯片层机构的内部上层及下层分布的第一流道及与所述第一流道下方对应的两段先后连接的渐变聚焦微孔阵列区域及阶梯型分选微孔阵列区域，所述渐变聚焦微孔阵列区域的末端与阶梯型分选微孔阵列区域的始端互相连通，所述第一流道的始端及末端分别设置有微粒子入口及废液通道，所述渐变聚焦微孔阵列区域包括至少一行第一微孔机构，所述第一微孔机构包括成行排列的多个第一微孔，所述阶梯型分选微孔阵列区域包括多段呈阶梯错位分布的第二微孔机构，所述第二微孔机构包括成行排列的多个第二微孔，所述阶梯型分选微孔阵列区域的末端设置有浓缩通道。
进一步，所述第一微孔机构包括从所述渐变聚焦微孔阵列区域的始端到末端依次设置的第一段微孔组件、第二段微孔组件及第三段微孔组件，所述第一段微孔组件包括一行排列的多个第一微孔，所述第二段微孔组件包括两行排列的多个第一微孔，所述第三段微孔组件包括一行排列的多个第一微孔。
进一步，所述第一微孔机构还包括第一微流道，在所述第一段微孔组件中，相邻的一对第一微孔之间的中轴线附近通过所述第一微流道连通；在所述第二段微孔组件中，两行排列的第一微孔分布在中轴线的两侧互相对称，所述第一微孔的直径从首端到末端逐渐变小；在所述第三段微孔组件中，一行排列的第一微孔的直径从首端到末端逐渐变小。
进一步，在所述第一段微孔组件中，所述第一微孔的形状是椭圆形，其中，在微粒流动前进的方向中，后一个第一微孔的短轴长度大于前一个第一微孔的短轴长度。
进一步，所述第一段微孔组件末端的一个第一微孔与第二段微孔组件首端的两个第一微孔相邻设置，所述第二段微孔组件末端的两个第一微孔与第三段微孔组件首端的一个第一微孔相邻设置。
进一步，所述第二微孔机构还包括第二微流道，每段所述第二微孔之间的中轴线附近通过所述第二微流道连通。
进一步，所述第二微孔机构包括从阶梯型分选微孔阵列区域的始端到末端依次设置的第一段分选微孔组件及第二段分选微孔组件，所述第一段分选微孔组件包括一行排列的多个第二微孔，所述第二段分选微孔组件包括一行排列的多个第二微孔。
进一步，所述第一段分选微孔组件末端的一个第二微孔与第二段分选微孔组件首端的一个第二微孔错位设置，所述第二段分选微孔组件末端的一个第二微孔与浓缩通道的入口相邻设置。
进一步，所述废液通道的入口处设置间隔设置多个缓冲块。
进一步，所述废液通道的入口尺寸大于浓缩通道的入口尺寸。
本发明的有益效果为：
1、上述基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，作为一种被动式、低流速的微流控浓缩芯片，其不会对样本中的微粒的生物活性造成影响。
2、该装置不需要引入外加物理场，不仅不会对样本中微粒的生物活性造成影响，也有利于在芯片中实现大规模的集成。
3、由于微粒子的性质(尺寸、弹性模量、密度)会影响其在微孔中的聚焦效率，可以通过聚焦效率的差异将微粒子分离开，因此该装置具有多种参数的浓缩和分选指标，该装置具体通过灵活调节流量、阶梯型微孔的规格、芯片尺寸等芯片的具体参数，将这种高效浓缩芯片机构应用在不同的微粒浓缩过程。
4、该微流控装置基于微孔进行粒子物理性能(大小、密度和弹性等)分选及高度浓缩的用途广泛。
附图说明
图1是根据本发明实施例的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置的总体示意图。
图2是根据本发明实施例的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置的细节示意图。
图3是根据本发明实施例的微粒子在渐变聚焦微孔阵列区域流动并聚焦的细节示意图。
图4是根据本发明实施例的微粒子在阶梯型分选微孔阵列区域浓缩流动的细节示意图。
图5是根据本发明实施例的微粒子在第二微孔机构浓缩流动的细节示意图。
图6是根据本发明实施例的第一微孔及第一微流道连接的的细节示意图。
图7是根据本发明实施例的第二微孔及第二微流道连接的细节示意图。
图8是根据本发明实施例的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置的剖视图。
图9是根据本发明实施例的渐变微孔聚焦阵列实验图。
图10是根据本发明实施例的各种形状的第二微孔的细节示意图。
图11是根据本发明实施例的多个第二微孔连接的细节示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
参照图1至图11，在一些实施例中，本发明公开了一种基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其包括：
参照图1至2结合图3所示的芯片层机构1000。所述芯片层机构1000的内部上层及下层分布的第一流道1100及与所述第一流道1100下方对应的两段先后连接的渐变聚焦微孔阵列区域1200及阶梯型分选微孔阵列区域1300。所述渐变聚焦微孔阵列区域1200的末端与阶梯型分选微孔阵列区域1300的始端互相连通，所述第一流道1100的始端及末端分别设置有微粒子入口1110及废液通道1120。该处的微粒子入口1110连接有样品的注塑器，通过精密注射泵控制样品的注射速度。
参照图1至图4，所述渐变聚焦微孔阵列区域1200包括至少一行第一微孔机构1210，渐变聚焦微孔阵列区域1200的作用在于将样品中的微粒聚焦到流道的中心位置处，从而可以将其应用于下一步的分选过程。参照图1结合图2，所述第一微孔机构1210包括成行排列的多个第一微孔1211。
参照图1至图3，所述阶梯型分选微孔阵列区域1300包括多段呈阶梯错位分布的第二微孔机构1310，所述第二微孔机构1310包括成行排列的多个第二微孔1311，所述阶梯型分选微孔阵列区域1300的末端设置有浓缩通道1320。阶梯型分选微孔阵列区域1300的首端通过调节入口的流量，使得样品中特定的微粒通常是粒径较大、密度比较大的微粒聚焦效果最好，比如血液样品中的循环肿瘤细胞不断地被聚焦到每段第二微孔机构的中轴线，并在下一段第二微孔机构阵列中继续被聚焦至中轴线，直至被聚焦到流道的最下方并通过浓缩出口进行收集。而其它微粒由于聚焦性能较差，因此不会被聚焦到流道下方而伴随着废液从废液通道被流出。
上述基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，作为一种被动式、低流速的微流控浓缩芯片，其不会对样本中的微粒的生物活性造成影响。
该装置不需要引入外加物理场，不仅不会对样本中微粒的生物活性造成影响，也有利于在芯片中实现大规模的集成。
由于微粒子的性质(尺寸、弹性模量、密度)会影响其在微孔中的聚焦效率，可以通过聚焦效率的差异将微粒子分离开，因此该装置具有多种参数的浓缩和分选指标，该装置具体通过灵活调节流量、阶梯型微孔的规格、芯片尺寸等芯片的具体参数，将这种高效浓缩芯片机构应用在不同的微粒浓缩过程。
该微流控装置基于微孔进行粒子物理性能(大小、密度和弹性等)分选及高度浓缩的用途广泛。
参照图1结合图2，渐变聚焦微孔阵列区域1200内部具体的结构设计如下：所述第一微孔机构1210包括从所述渐变聚焦微孔阵列区域1200的始端到末端依次设置的第一段微孔组件1216、第二段微孔组件1217及第三段微孔组件1218。图2中的微孔组件的三段式设计。所述第一段微孔组件1216包括一行排列的多个第一微孔1211，所述第二段微孔组件1217包括两行排列的多个第一微孔1211，所述第三段微孔组件1218包括一行排列的多个第一微孔1211。参照图3所示，两种不同的微粒在第二段微孔组件1217及第三段微孔组件1218的连接处被不断聚焦到中轴线的第一微孔上。
参照图6，所述第一微孔机构1210还包括第一微流道1212，在所述第一段微孔组件1216中，相邻的一对第一微孔1211之间的中轴线附近通过所述第一微流道1212连通。参照图2，在所述第二段微孔组件1217中，两行排列的第一微孔1211分布在中轴线的两侧互相对称，所述第一微孔1211的直径从首端到末端逐渐变小。继续图2，在所述第三段微孔组件1218中，一行排列的第一微孔1211的直径从首端到末端逐渐变小。微粒子在上述的微孔机构中先后实现两行微孔中线的偏转，微粒子再完全聚焦到第三段微孔组件的中轴线位置。
参照图2结合图6，在所述第一段微孔组件1216中，所述第一微孔1211的形状是椭圆形，其中，在微粒流动前进的方向中，后一个第一微孔1211的短轴长度大于前一个第一微孔1211的短轴长度。微粒子进入该段微孔首先实现初步的聚集。
参照图2，所述第一段微孔组件1216末端的一个第一微孔1211与第二段微孔组件1217首端的两个第一微孔1211相邻设置。所述第二段微孔组件1217末端的两个第一微孔1211与第三段微孔组件1218首端的一个第一微孔1211相邻设置。
参照图7，所述第二微孔机构1310还包括第二微流道1312，每段所述第二微孔1311之间的中轴线附近通过所述第二微流道1312连通。
参照图4，所述第二微孔机构1310包括从阶梯型分选微孔阵列区域1300的始端到末端依次设置的第一段分选微孔组件1316及第二段分选微孔组件1317。所述第一段分选微孔组件1316包括一行排列的多个第二微孔1311，所述第二段分选微孔组件1317包括一行排列的多个第二微孔1311。参照图4，上述的阶梯型分选微孔阵列区域的多段呈阶梯错位分布的第二微孔机构1310，图中的第一段分选微孔组件1316与第二段分选微孔组件1317错位设置，上一段第二微孔机构的首端与下一段第二微孔机构的末端错位设置，使微粒子从渐变聚焦微孔阵列区域聚焦后，从阶梯型分选微孔阵列区域进入，经过每段的第二微孔机构，引导微粒子从阶梯型分选微孔阵列区域末端下方特定的方向的浓缩通道流出被收集微粒子。
参照图4及图5，所述第一段分选微孔组件1316末端的一个第二微孔1311与第二段分选微孔组件1317首端的一个第二微孔1311错位设置，所述第二段分选微孔组件1317末端的一个第二微孔1311与浓缩通道1320的入口相邻设置。
参照图2，所述废液通道1120的入口处设置间隔设置多个缓冲块1121，使废液的流速进一步降低，防止从浓缩通道流出的微粒子流到废液通道流出，造成分类好的微粒子混合。
参照图2，所述废液通道1120的入口尺寸大于浓缩通道1320的入口尺寸，使废液通道1120的流速大于浓缩通道1320的流速，使微粒快速从浓缩通道1320流出收集。
参照图9的渐变微孔聚焦阵列实验图。图中显示20μm聚苯乙烯微球在经过微孔阵列的5个位置后被逐渐偏转到流道的中间。
参照图10，上述的第二微孔1311的形状可以采用椭圆形、三角形或菱形等形状。
参照图11，上述的多个第二微孔1311之间可以不通过第二微流道1312连接的结构。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (10)
1.一种基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，包括：
芯片层机构(1000)，所述芯片层机构(1000)的内部上层及下层分布的第一流道(1100)及与所述第一流道(1100)下方对应的两段先后连接的渐变聚焦微孔阵列区域(1200)及阶梯型分选微孔阵列区域(1300)，所述渐变聚焦微孔阵列区域(1200)的末端与阶梯型分选微孔阵列区域(1300)的始端互相连通，所述第一流道(1100)的始端及末端分别设置有微粒子入口(1110)及废液通道(1120)，
所述渐变聚焦微孔阵列区域(1200)包括至少一行第一微孔机构(1210)，所述第一微孔机构(1210)包括成行排列的多个第一微孔(1211)，
所述阶梯型分选微孔阵列区域(1300)包括多段呈阶梯错位分布的第二微孔机构(1310)，所述第二微孔机构(1310)包括成行排列的多个第二微孔(1311)，所述阶梯型分选微孔阵列区域(1300)的末端设置有浓缩通道(1320)。
2.根据权利要求1所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述第一微孔机构(1210)包括从所述渐变聚焦微孔阵列区域(1200)的始端到末端依次设置的第一段微孔组件(1216)、第二段微孔组件(1217)及第三段微孔组件(1218)，所述第一段微孔组件(1216)包括一行排列的多个第一微孔(1211)，所述第二段微孔组件(1217)包括两行排列的多个第一微孔(1211)，所述第三段微孔组件(1218)包括一行排列的多个第一微孔(1211)。
3.根据权利要求2所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述第一微孔机构(1210)还包括第一微流道(1212)，
在所述第一段微孔组件(1216)中，相邻的一对第一微孔(1211)之间的中轴线附近通过所述第一微流道(1212)连通；
在所述第二段微孔组件(1217)中，两行排列的第一微孔(1211)分布在中轴线的两侧互相对称，所述第一微孔(1211)的直径从首端到末端逐渐变小；
在所述第三段微孔组件(1218)中，一行排列的第一微孔(1211)的直径从首端到末端逐渐变小。
4.根据权利要求3所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
在所述第一段微孔组件(1216)中，所述第一微孔(1211)的形状是椭圆形，其中，在微粒流动前进的方向中，后一个第一微孔(1211)的短轴长度大于前一个第一微孔(1211)的短轴长度。
5.根据权利要求3所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述第一段微孔组件(1216)末端的一个第一微孔(1211)与第二段微孔组件(1217)首端的两个第一微孔(1211)相邻设置，
所述第二段微孔组件(1217)末端的两个第一微孔(1211)与第三段微孔组件(1218)首端的一个第一微孔(1211)相邻设置。
6.根据权利要求1所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述第二微孔机构(1310)还包括第二微流道(1312)，
每段所述第二微孔(1311)之间的中轴线附近通过所述第二微流道(1312)连通。
7.根据权利要求1所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述第二微孔机构(1310)包括从阶梯型分选微孔阵列区域(1300)的始端到末端依次设置的第一段分选微孔组件(1316)及第二段分选微孔组件(1317)，所述第一段分选微孔组件(1316)包括一行排列的多个第二微孔(1311)，所述第二段分选微孔组件(1317)包括一行排列的多个第二微孔(1311)。
8.根据权利要求7所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述第一段分选微孔组件(1316)末端的一个第二微孔(1311)与第二段分选微孔组件(1317)首端的一个第二微孔(1311)错位设置，
所述第二段分选微孔组件(1317)末端的一个第二微孔(1311)与浓缩通道(1320)的入口相邻设置。
9.根据权利要求1所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述废液通道(1120)的入口处设置间隔设置多个缓冲块(1121)。
10.根据权利要求1所述的基于微孔进行粒子分选和高度浓缩的微流控装置，其特征在于，
所述废液通道(1120)的入口尺寸大于浓缩通道(1320)的入口尺寸。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200420169Y1 (ko) * | 2006-04-18 | 2006-06-28 | (주) 에이텍 | 포장 용기 구조 |
| WO2010117470A2 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Nanopore sequencing devices and methods |
| CN102190283A (zh) * | 2010-03-12 | 2011-09-21 | 国家纳米技术与工程研究院 | 一种实现微球离散化的微流控芯片制备方法 |
| WO2017173820A1 (zh) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 清华大学 | 利用单路鞘液实现二维流体动力聚焦的微流道结构和微流体芯片 |
| CN108246374A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-07-06 | 东南大学 | 三维螺旋结构细胞分选微流控芯片及其制作方法 |
| CN110044774A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-23 | 中国石油大学(北京) | 用于表面活性剂原位乳化提高采收率研究的微流控装置和方法 |
| CN110180612A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-08-30 | 山东交通职业学院 | 一种微流控芯片及其微流驱动控制系统 |
| CN112206838A (zh) * | 2019-07-10 | 2021-01-12 | 国家电网有限公司 | 微流控芯片、微流控系统以及微物质检测和分选方法 |
| CN112547145A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-26 | 东南大学 | 一种稀有细胞快速筛选微流控器件 |
| CN214881401U (zh) * | 2021-01-29 | 2021-11-26 | 广州万孚生物技术股份有限公司 | 微流控流道及微流控芯片 |
| WO2022088588A1 (zh) * | 2020-10-26 | 2022-05-05 | 深圳亘流科技有限公司 | 阶跃式惯性聚焦微流控芯片 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11084032B2 (en) * | 2018-08-28 | 2021-08-10 | International Business Machines Corporation | Method to create multilayer microfluidic chips using spin-on carbon as gap fill and spin-on glass tone inversion |
-
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200420169Y1 (ko) * | 2006-04-18 | 2006-06-28 | (주) 에이텍 | 포장 용기 구조 |
| WO2010117470A2 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Nanopore sequencing devices and methods |
| CN102190283A (zh) * | 2010-03-12 | 2011-09-21 | 国家纳米技术与工程研究院 | 一种实现微球离散化的微流控芯片制备方法 |
| WO2017173820A1 (zh) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 清华大学 | 利用单路鞘液实现二维流体动力聚焦的微流道结构和微流体芯片 |
| CN108246374A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-07-06 | 东南大学 | 三维螺旋结构细胞分选微流控芯片及其制作方法 |
| CN110044774A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-23 | 中国石油大学(北京) | 用于表面活性剂原位乳化提高采收率研究的微流控装置和方法 |
| CN112206838A (zh) * | 2019-07-10 | 2021-01-12 | 国家电网有限公司 | 微流控芯片、微流控系统以及微物质检测和分选方法 |
| CN110180612A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-08-30 | 山东交通职业学院 | 一种微流控芯片及其微流驱动控制系统 |
| WO2022088588A1 (zh) * | 2020-10-26 | 2022-05-05 | 深圳亘流科技有限公司 | 阶跃式惯性聚焦微流控芯片 |
| CN112547145A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-26 | 东南大学 | 一种稀有细胞快速筛选微流控器件 |
| CN214881401U (zh) * | 2021-01-29 | 2021-11-26 | 广州万孚生物技术股份有限公司 | 微流控流道及微流控芯片 |
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