CN116367921A - 数字微流控芯片及其驱动方法、数字微流控装置 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种数字微流控芯片及其驱动方法、数字微流控装置。数字微流控芯片包括相对设置的第一基板(1)和第二基板(2)，第一基板(1)上设置有用于驱动液滴移动的多个驱动区域，至少一个驱动区域包括驱动晶体管(50)、驱动电极(60)和存储电容，驱动电极(60)分别与驱动晶体管(50)和存储电容连接，存储电容被配置为在驱动晶体管(50)导通时充电，在驱动晶体管(50)断开时保持驱动电极(60)上的电压信号。

Description

数字微流控芯片及其驱动方法、数字微流控装置 技术领域

本公开涉及但不限于微机电技术领域，具体涉及一种数字微流控芯片及其驱动方法、数字微流控装置。

背景技术

随着微机电系统技术的发展，数字微流控(Digital microfluidics)技术已经在微液滴的驱动和控制等方面有所突破，依靠其自身优势在生物、化学和医药等领域得到了广泛的应用。

数字微流控技术是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科，能够实现对微小液滴的精准控制和操控。由于具有微型化、集成化等特征，采用微流控技术的装置通常被称为数字微流控芯片，是片上实验室(Laboratory on a Chip,简称LOC)系统的重要组成部分，各种细胞等样品可以在数字微流控芯片中培养、移动、检测和分析，具有样品消耗少、检测速度快、操作简便、多功能集成、体积小和便于携带等优点。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

一方面，本公开实施例提供了一种数字微流控芯片，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上设置有多个驱动区域，至少一个驱动区域包括驱动晶体管、驱动电极和存储电容，所述驱动电极分别与所述驱动晶体管和存储电容连接，所述存储电容被配置为在所述驱动晶体管导通时充电，在所述驱动晶体管断开时保持所述驱动电极上的电压信号。

在示例性实施方式中，所述第一基板上设置有多条栅线和多条数据线， 多条栅线和多条数据线相互交叉限定出多个驱动区域，至少一个驱动区域中，所述驱动晶体管至少包括第一栅电极、第二栅电极、第一极和第二极，所述第一栅电极和第二栅电极与所述栅线连接，所述第一极与所述数据线连接，所述第二极与所述驱动电极连接。

在示例性实施方式中，至少一个驱动区域还包括电容电极，所述电容电极在所述第一基板上的正投影与所述驱动电极在所述第一基板上的正投影至少部分交叠，所述电容电极与所述驱动电极构成所述存储电容。

在示例性实施方式中，所述电容电极连接系统接地信号。

在示例性实施方式中，至少一个驱动区域中，所述第一基板包括：

第一基底；

设置在所述第一基底上的第一导电层，所述第一导电层至少包括栅线、第一栅电极和第二栅电极，所述第一栅电极和第二栅电极分别与所述栅线连接；

覆盖所述第一导电层的第一绝缘层；

设置在所述第一绝缘层远离第一基底一侧的半导体层，所述半导体层至少包括第一有源层和第二有源层，所述第一有源层在第一基底上的正投影与所述第一栅电极在第一基底上的正投影至少部分交叠，所述第二有源层在第一基底上的正投影与所述第二栅电极在第一基底上的正投影至少部分交叠；

设置在所述半导体层远离第一基底一侧的第二导电层，所述第二导电层至少包括数据线、第一极、连接电极和第二极，所述第一极的第一端与所述数据线连接，所述第一极的第二端和所述连接电极的第一端分别设置在所述第一有源层上，所述连接电极的第二端和所述第二极的第一端分别设置在所述第二有源层上；

覆盖所述第二导电层的第二绝缘层；

设置在所述第二绝缘层远离第一基底一侧的第三导电层，所述第三导电层至少包括电容电极；

覆盖所述第三导电层的第三绝缘层，所述第三绝缘层上设置有连接过 孔，所述连接过孔暴露出所述第二极；

设置在所述第三绝缘层远离第一基底一侧的第四导电层，所述第四导电层至少包括驱动电极，所述驱动电极通过所述连接过孔与所述第二极连接，所述驱动电极在第一基底上的正投影与所述电容电极在第一基底上的正投影至少部分交叠，所述电容电极与所述驱动电极构成所述存储电容。

在示例性实施方式中，所述第二基板上设置有多个对向电极，所述驱动电极和对向电极构成驱动液滴移动的驱动单元。

在示例性实施方式中，所述第一基板和第二基板通过密封剂形成处理腔体，所述处理腔体至少包括筛选区、裂解区、预扩增区和文库制备区，所述筛选区被配置为进行稀有细胞的筛选和富集，所述裂解区设置在所述筛选区的一侧，被配置为进行筛选富集后的稀有细胞的单一化和细胞裂解，所述预扩增区设置在所述裂解区远离所述筛选区的一侧，被配置为进行细胞裂解后的稀有单细胞的核酸预扩增，所述文库制备区设置在所述预扩增区远离所述筛选区的一侧，被配置为进行稀有单细胞预扩增后的样本文库制备。

在示例性实施方式中，所述筛选区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述筛选区角部区域的筛选区第一试剂口、筛选区第二试剂口、筛选区第三试剂口和筛选区第四试剂口，所述筛选区第一试剂口、筛选区第二试剂口、筛选区第三试剂口和筛选区第四试剂口中的至少一个被配置为：接收全血样本，或者接收磁纳米颗粒，或者接收缓冲液，或者排出废液。

在示例性实施方式中，所述筛选区包括第一磁场区域，所述第一磁场区域包括规则排布的多个第一磁区，至少一个第一磁区在第一基板上的正投影包含至少一个驱动单元在第一基板上的正投影。

在示例性实施方式中，所述筛选区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述筛选区角部区域的裂解区第一试剂口、裂解区第二试剂口、裂解区第三试剂口和裂解区第四试剂口，所述裂解区第一试剂口、裂解区第二试剂口、裂解区第三试剂口和裂解区第四试剂口中的至少一个被配置为：接收裂解液，或者接收终止液，或者接收缓冲液，或者排出废液。

在示例性实施方式中，所述筛选区中驱动单元满足如下公式：

其中，θ代表液滴与第一基板上疏水表面的初始接触角，H代表数字微流控芯片的盒厚，L代表驱动电极的尺寸。

在示例性实施方式中，所述数字微流控芯片的盒厚H≤19.8μm，所述驱动电极的尺寸L≤48.5μm。

在示例性实施方式中，所述筛选区中驱动单元被配置为检测单细胞包裹和空泡的阻抗信号，所述单细胞包裹的阻抗包括细胞质的电阻和包裹细胞质的细胞膜的电容。

在示例性实施方式中，所述预扩增区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述预扩增区角部区域的预扩增区第一试剂口、预扩增区第二试剂口、预扩增区第三试剂口和预扩增区第四试剂口，所述预扩增区第一试剂口、预扩增区第二试剂口、预扩增区第三试剂口和预扩增区第四试剂口中的至少一个被配置为：接收片段化酶试剂，或者接收预扩增试剂，或者接收片段化缓冲液，或者排出废液。

在示例性实施方式中，所述预扩增区包括具有不同温度的多个扩增温区，相邻扩增温区之间的距离大于或等于1mm。

在示例性实施方式中，所述文库制备区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述文库制备区边缘区域的制备区第一试剂口、制备区第二试剂口、制备区第三试剂口、制备区第四试剂口、制备区第五试剂口、制备区第六试剂口、制备区第七试剂口、制备区第八试剂口、制备区第九试剂口、制备区第十试剂口和制备区第十一试剂口；所述制备区第一试剂口、制备区第二试剂口、制备区第三试剂口、制备区第四试剂口和制备区第五试剂口设置在所述文库制备区第二方向一侧的边缘区域，且沿着第一方向依次设置，所述制备区第六试剂口、制备区第七试剂口、制备区第八试剂口、制备区第九试剂口和制备区第十试剂口设置在所述文库制备区第二方向的反方向一侧的边缘区域，且沿着第一方向依次设置，所述制备区第十一试剂口设置在所述文库制备区第一方向一侧的边缘区域；所述文库制备区的多个制备区试剂口中的至 少一个被配置为：接收洗涤珠子液，或者接收末端修补主混合料液，或者接收尺寸筛选珠子液，或者接收洗脱液，或者接收文库扩增预混液，或者接收A跟踪主混合料液，或者接收适配接头液，或者接收结扎主混合料液，或者接收洗涤缓冲液，或者接收引物，或者排出废液。

在示例性实施方式中，所述文库制备区包括具有不同温度的多个聚合温区，相邻聚合温区之间的距离大于或等于0.5mm。

在示例性实施方式中，所述文库制备区包括第二磁场区域，所述第二磁场区域包括规则排布的多个第二磁区，至少一个第二磁区在第一基板上的正投影包含至少一个驱动单元在第一基板上的正投影。

另一方面，本公开实施例还提供了一种数字微流控装置，包括上述的数字微流控芯片，还包括温控装置、磁控装置和检测装置，所述温控装置被配置为在所述数字微流控芯片上生成至少一个温度区域，所述磁控装置被配置为在所述数字微流控芯片上生成至少一个磁场区域，所述检测装置被配置为识别并定位稀有细胞，所述数字微流控芯片被配置为依次进行稀有细胞的筛选和富集、稀有细胞的单一化和细胞裂解、稀有单细胞的核酸预扩增、以及样本文库制备。

又一方面，本公开实施例还提供了一种数字微流控芯片的驱动方法，所述数字微流控芯片包括依次设置的筛选区、裂解区、预扩增区和文库制备区，所述驱动方法包括：

在所述筛选区进行稀有细胞的筛选和富集；

在所述裂解区进行筛选富集后的稀有细胞的单一化和细胞裂解；

在所述预扩增区进行细胞裂解后的稀有单细胞的核酸预扩增；

在所述文库制备区进行稀有单细胞预扩增后的样本文库制备。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部 分，与本申请的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。

图1为本公开示例性实施例一种数字微流控装置的结构示意图；

图2为本公开示例性实施例一种数字微流控芯片的剖面结构示意图；

图3为本公开示例性实施例一种数字微流控芯片的平面结构示意图；

图4为本公开示例性实施例一种第一基板的平面结构示意图；

图5为图4中A-A向的剖视图；

图6a和图6b为本公开实施例形成第一导电层图案后的示意图；

图7a和图7b为本公开实施例形成半导体层图案后的示意图；

图8a和图8b为本公开实施例形成第二导电层图案后的示意图；

图9a和图9b为本公开实施例形成第三导电层图案后的示意图；

图10a和图10b为本公开实施例形成第二绝缘层图案后的示意图；

图11a和图11b为本公开实施例形成第四导电层图案后的示意图；

图12为本公开示例性实施例一种筛选区的平面结构示意图；

图13a至图13c为本公开一种进行稀有细胞筛选和富集处理的示意图；

图14为本公开示例性实施例一种裂解区的平面结构示意图；

图15a至图15c为本公开一种进行稀有细胞裂解处理的示意图；

图16为一种数字微流控芯片中液滴的示意图；

图17和图18为一种阻抗分析方法的原理示意图；

图19为本公开示例性实施例一种预扩增区的平面结构示意图；

图20a至图20c为本公开一种进行稀有单细胞预扩增处理的示意图；

图21为本公开示例性实施例一种文库制备区的平面结构示意图；

图22a至图22c为本公开一种进行稀有单细胞文库制备处理的示意图。

附图标记说明:

1—第一基板； 2—第二基板； 10—数字微流控芯片；

11—第一基底； 12—第一结构层； 13—第一疏液层；

20—温控装置； 20-1—第一温控装置； 20-2—第二温控装置；

21—第二基底； 22—第二结构层； 23—第二疏液层；

30—磁控装置； 30-1—第一磁控装置； 30-2—第二磁控装置；

31—第一栅电极； 32—第二栅电极； 33—第一有源层；

34—第二有源层； 35—第一极； 36—连接电极；

37—第二极； 38—电容电极； 40—检测装置；

50—驱动晶体管； 51—栅线； 52—数据线；

60—驱动电极； 61—第一绝缘层； 62—第二绝缘层；

63—第三绝缘层； 64—第四绝缘层； 70—对向电极；

100—筛选区； 110—第一磁场区域； 111—第一磁区；

200—裂解区； 210—检测区域； 300—预扩增区；

310—第一扩增温区； 320—第二扩增温区； 400—文库制备区；

420—第一聚合温区； 430—第二聚合温区； 440—第三聚合温区；

450—第二磁场区域； 451—第二磁区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本公开，但不用来限制本公开的范围。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任意组合。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。注意，实施方式可以以多个不同形式来实施。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是方式和内容可以在不脱离本公开的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本公开不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意 组合。

本公开中的附图比例可以作为实际工艺中的参考，但不限于此。例如：沟道的宽长比、各个膜层的厚度和间距、各个信号线的宽度和间距，可以根据实际需要进行调整。显示基板中像素的个数和每个像素中子像素的个数也不是限定为图中所示的数量，本公开中所描述的附图仅是结构示意图，本公开的一个方式不局限于附图所示的形状或数值等。

本说明书中的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混同而设置，而不是为了在数量方面上进行限定的。

在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，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公开的限制。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本说明书中，晶体管是指至少包括栅电极、漏电极以及源电极这三个端子的元件。晶体管在漏电极(漏电极端子、漏区域或漏电极)与源电极(源电极端子、源区域或源电极)之间具有沟道区域，并且电流能够流过漏电极、沟道区域以及源电极。注意，在本说明书中，沟道区域是指电流主要流过的区域。

在本说明书中，“电连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不 仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等开关元件、电阻器、电感器、电容器、其它具有各种功能的元件等。

在本说明书中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态，因此，也包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态，因此，也包括85°以上且95°以下的角度的状态。

本说明书中三角形、矩形、梯形、五边形或六边形等并非严格意义上的，可以是近似三角形、矩形、梯形、五边形或六边形等，可以存在公差导致的一些小变形，可以存在导角、弧边以及变形等。

本公开中的“约”，是指不严格限定界限，允许工艺和测量误差范围内的数值。

自人类基因组计划启动以来，高通量测序(High-Throughput Sequencing)技术得到了快速的发展。然而，传统测序中的组织样本包含了成千上万的细胞，混合一起得到所有细胞的全基因组序列信息，故而最终测序结果是反映一群细胞中所有基因信号的平均值，或代表其中数量占明显优势的细胞遗传信息，因而该测序分析难以辨别群体细胞中的异质性。为了弥补这种缺陷,便产生了单细胞测序技术(single-cell sequencing)，单细胞测序技术是指在单个细胞水平上对其携带的遗传信息进行测序，旨在分子层面获得某种细胞类型的基因序列、转录本、蛋白质及表观遗传学表达谱信息。通过对稀有单细胞进行脱氧核糖核酸(DeoxyriboNucleic Acid，简称DNA)和核糖核酸(RNA)测序，得以高精度的了解单个细胞水平的细胞突变情况，已被广泛用于肿瘤异质性、胚胎干细胞分化和微生物群落多样性等多个研究领域。

稀有样本单细胞测序流程主要包括三个步骤：(1)获得单个细胞样本；(2)将所得单细胞进行裂解和文库制备；(3)进行高通量测序分析。为了进行稀有样本单细胞测序，首先需要分离出感兴趣的稀有单细胞。目前，传统的单细胞分离技术更多的依赖于手工操作，不仅操作过程中容易造成稀有样本的丢失和破坏，而且手工方式操作复杂，过程繁琐，耗时长，建库出错几率极高。例如，传统的梯度稀释法虽然具有操作简单和成本低廉等特点，但该方法易出现操作误差，特异性差。又如，传统的流式细胞分选技术虽然 分选具有高度的特异性，但该方法样本需求量大，且可能会对细胞产生机械损伤。再如，激光捕获显微切割技术虽然具有准确、快速和可视化等特点，但该方法需要手工做操，且容易破坏细胞完整性。因此，传统的单细胞分离技术很难避免稀有样本的损失及破坏，而且即使获得了单细胞样本，在稀有的单细胞层次优化建库质量也是十分困难的，手工操作输出的文库很难满足深度测序的需求，这些问题影响了稀有单细胞测序前样本的处理质量，阻碍了稀有单细胞测序技术的临床应用及推广。因此，亟需一种稀有单细胞样本捕获-分离-文库制备一体化的解决方案。

数字微流控芯片是利用介电润湿(Electrowetting on Dielectric，简称EWOD)的原理，将液滴设置在具有疏水层的表面上，借助电润湿效应，通过对液滴施加电压，改变液滴与疏水层之间的润湿性，使液滴内部产生压强差和不对称形变，进而实现液滴定向移动，可在微米尺度对液滴进行移动、混合和分离等操控，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米的芯片上的能力，具有尺寸小、便携、功能可灵活组合以及集成度高等优势。

数字微流控分为有源数字微流控和无源数字微流控，两者的主要区别在于，有源数字微流控是阵列化驱动液滴，可以精确地控制某个位置上的液滴单独移动，而无源数字微流控是所有位置上的液滴一起动或一起停。有源数字微流控技术通过设置控制驱动电极的薄膜晶体管(Thin Film Transistors，TFTs)，可以实现驱动电极的独立控制，从而实现液滴的精确控制。与无源数字微流控技术相比，对于M×N个驱动电极无源数字微流控技术需要M×N路控制信号，而有源数字微流控技术凭借其行寻址和列寻址的驱动方式，只需要M+N路控制信号，M和N为大于1的正整数。因此，有源数字微流控更适合于高通量样本的操纵，可实现单个/多个液滴运动路径任意可编程，可同时并行操纵多个样本。有源数字微流控技术其工艺流程可兼容电学、光学传感器制作，可以将电学检测、光学检测等手段集成在芯片内，形成多功能的有源数字微流控芯片实验室。

本公开示例性实施例提供了一种基于有源数字微流控芯片的稀有单细胞捕获-分离-文库制备自动化、一体化的数字微流控装置。

图1为本公开示例性实施例一种数字微流控装置的结构示意图。如图1所示，数字微流控装置可以包括数字微流控芯片10、温控装置20、磁控装置30和检测装置40，温控装置20被配置为在数字微流控芯片10上生成至少一个温度区域，磁控装置30被配置为在数字微流控芯片10上生成至少一个磁场区域，检测装置40被配置为识别并定位稀有细胞，数字微流控芯片10被配置为依次进行稀有细胞的筛选和富集、稀有细胞的单一化和细胞裂解、稀有单细胞的核酸预扩增、以及样本文库制备，实现自动化、一体化的稀有单细胞捕获、分离和文库制备。

图2为本公开示例性实施例一种数字微流控芯片的剖面结构示意图，图3为图2所述数字微流控芯片的平面结构示意图。如图2和图3所示，在示例性实施方式中，数字微流控芯片10可以包括相对设置的第一基板1和第二基板2，第一基板1可以包括第一基底11、设置在第一基底11朝向第二基板2一侧的第一结构层12和设置在第一结构层12朝向第二基板2一侧的第一疏液层13，第二基板2可以包括第二基底21、设置在第二基底21朝向第一基板1一侧的第二结构层22和设置在第二结构层22朝向第一基板一侧的第二疏液层23。

在示例性实施方式中，相对设置的第一基板1和第二基板2可以通过密封剂(sealant)对盒封装，第一基板1、第二基板2和密封剂一起形成封闭的处理腔体，被处理的样本可以设置在处理腔体中。在示例性实施方式中，处理腔体可以被划分成依次设置的多个功能区，多个功能区可以至少包括筛选区100、裂解区200、预扩增区300和文库制备区400，裂解区200设置在筛选区100的一侧，预扩增区300设置在裂解区200远离筛选区100的一侧，文库制备区400设置在预扩增区300远离筛选区100的一侧。在示例性实施方式中，筛选区100被配置为进行稀有细胞的筛选和富集，裂解区200被配置为进行筛选富集后的稀有细胞的单一化和细胞裂解，预扩增区300被配置为进行细胞裂解后的稀有单细胞的核酸预扩增，文库制备区400被配置为进行稀有单细胞预扩增后的样本文库制备。

在示例性实施方式中，检测装置40可以设置在第一基板1远离第二基板2的一侧，或者设置在第二基板2远离第一基板1的一侧，位置与裂解区200 所在区域相对应，检测装置40被配置为在裂解区200形成检测区域210，在检测区域210识别并定位包含稀有细胞的液滴。

在示例性实施方式中，温控装置20可以至少包括第一温控装置20-1和第二温控装置20-2。

在示例性实施方式中，第一温控装置20-1可以设置在第一基板1远离第二基板2的一侧，或者设置在第二基板2远离第一基板1的一侧，位置与预扩增区300所在区域相对应，第一温控装置20-1被配置为在预扩增区300生成多个具有不同温度的扩增温区。例如，第一温控装置20-1可以在预扩增区300生成第一扩增温区310和第二扩增温区320。在示例性实施方式中，第一扩增温区310和第二扩增温区320被配置为实现稀有单细胞的预扩增处理。

在示例性实施方式中，第二温控装置20-2可以设置在第一基板1远离第二基板2的一侧，或者设置在第二基板2远离第一基板1的一侧，位置与文库制备区400所在区域相对应，第二温控装置20-2被配置为在文库制备区400生成多个具有不同温度的聚合温区。例如，第二温控装置20-2可以在文库制备区400生成第一聚合温区420、第二聚合温区430和第三聚合温区440。在示例性实施方式中，第一聚合温区420、第二聚合温区430和第三聚合温区440被配置为实现聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，简称PCR)热循环处理。

在示例性实施方式中，第一温控装置20-1和第二温控装置20-2可以包括加热器、温度传感器和控制器等，加热器与温度传感器和控制器形成闭环控制以精确有效的控制热区的温度。

在示例性实施方式中，磁控装置30可以至少包括第一磁控装置30-1和第二磁控装置30-2。

在示例性实施方式中，第一磁控装置30-1可以设置在第一基板1远离第二基板2的一侧，或者设置在第二基板2远离第一基板1的一侧，位置与筛选区100所在区域相对应，第一磁控装置30-1被配置为在筛选区100生成至少一个第一磁场区域110。在示例性实施方式中，至少一个第一磁场区域 110被配置为实现稀有细胞的捕获处理，第一磁场区域110可以包括规则排布的多个第一磁区。

在示例性实施方式中，第二磁控装置30-2可以设置在第一基板1远离第二基板2的一侧，或者设置在第二基板2远离第一基板1的一侧，位置与文库制备区400所在区域相对应，第二磁控装置30-2被配置为在文库制备区400生成至少一个第二磁场区域450。在示例性实施方式中，至少一个第二磁场区域450被配置为实现样本纯化处理，第二磁场区域450可以包括规则排布的多个第二磁区。

在示例性实施方式中，第一磁控装置30-1和第二磁控装置30-2可以包括永磁铁或电磁铁、控制器等，控制器通过调整永磁铁与第一基板或第二基板之间的距离或通过电磁铁的通断电，控制所形成的磁场区域以及磁场的强弱。

在示例性实施方式中，温控装置20和磁控装置30可以是单独设置，或者可以组合在一起的温控磁控集成装置。

图4为本公开示例性实施例一种第一基板的平面结构示意图，示意了一个驱动单元的结构，图5为图4中A-A向的剖视图。在示例性实施方式中，数字微流控芯片的驱动阵列采用有源驱动实现方式，能够精确地控制每个液滴的单独移动，第一基板可以包括第一基底、设置在第一基底朝向第二基板一侧的第一结构层和设置在第一结构层朝向第二基板一侧的第一疏液层，第一结构层可以至少包括栅线、数据线、驱动晶体管和驱动电极。如图4和图5所示，在平行于第一基板的平面上，第一基板可以包括多条沿着第一方向D1延伸的栅线51和多条沿着第二方向D2延伸的多条数据线52，多条栅线51和多条数据线52相互交叉形成阵列排布的多个驱动区域，第一方向D1和第二方向D2交叉。至少一个驱动区域中设置有驱动晶体管50和驱动电极60，在第一基板上形成驱动电极阵列，驱动晶体管50分别与所在驱动区域中的栅线51、数据线52和驱动电极60连接，栅线51被配置为向对应的驱动晶体管50提供扫描信号，响应于栅线扫描信号，驱动晶体管50导通，将来自数据线52的数据电压施加到驱动电极60上。

在示例性实施方式中，在垂直于第一基板的平面上，第一基板可以包 括：

第一基底11；

设置在第一基底11上的第一导电层，第一导电层可以至少包括栅线51以及位于每个驱动单元中的第一栅电极31和第二栅电极32，第一栅电极31和第二栅电极32分别与栅线51连接；

覆盖第一导电层的第一绝缘层61；

设置在第一绝缘层61远离第一基底一侧的半导体层，半导体层可以至少包括位于每个驱动单元中的第一有源层33和第二有源层34，第一有源层33在第一基底上的正投影与第一栅电极31在第一基底上的正投影至少部分交叠，第二有源层34在第一基底上的正投影与第二栅电极32在第一基底上的正投影至少部分交叠；

设置在半导体层远离第一基底一侧的第二导电层，第二导电层可以至少包括数据线52以及位于每个驱动单元中的第一极35、连接电极36和第二极37。第一极35的第一端与数据线52连接，第一极35的第二端设置在第一有源层33靠近数据线52的一侧；连接电极36的第一端设置在第一有源层33远离数据线52的一侧，连接电极36的第二端设置在第二有源层34靠近数据线52的一侧；第二极37的第一端设置在第二有源层34远离数据线52的一侧，第二极37的第二端设置在第一绝缘层61上；第一极35的第二端与连接电极36的第一端之间形第一沟道，连接电极36的第二端与第二极37的第一端之间形第二沟道；

覆盖第二导电层的第二绝缘层62；

设置在第二绝缘层62远离第一基底一侧的第三导电层，第三导电层可以至少包括位于每个驱动单元中的电容电极38，电容电极38在第一基底上的正投影包含第一沟道和第二沟道在第一基底上的正投影；

覆盖第三导电层的第三绝缘层63，第三绝缘层63上设置有连接过孔，连接过孔内的第三绝缘层63和第二绝缘层62被去掉，暴露出第二极37的表面；

设置在第三绝缘层63远离第一基底一侧的第四导电层，第四导电层可以至少包括位于每个驱动单元中的驱动电极60，驱动电极60通过连接过孔与第二极37连接，驱动电极60在第一基底上的正投影与电容电极38在第一基底上的正投影至少部分交叠；

覆盖第四导电层的第四绝缘层64，第四绝缘层64可以称为介质层；

设置在第四绝缘层64远离第一基底一侧的第一疏液层13。

在示例性实施方式中，第一方向D1可以是水平方向，第二方向D2可以是竖直方向，第一方向D1和第二方向D2垂直。

在示例性实施方式中，第一栅电极31、第二栅电极32、第一有源层33、第二有源层34、第一极35、连接电极36和第二极37组成双栅结构的驱动晶体管50，驱动晶体管50分别与栅线51、数据线52和驱动电极60连接，即驱动晶体管50中的第一栅电极31和第二栅电极32与栅线51连接，驱动晶体管50中的第一极35与数据线52连接，驱动晶体管50中的第二极37与驱动电极60连接，实现每个驱动单元中驱动电极60的独立控制和寻址。

在示例性实施方式中，第一栅电极31和第二栅电极32与栅线51可以是相互连接的一体结构，第一极35与数据线52可以是相互连接的一体结构。

在示例性实施方式中，第一极可以为漏电极、第二极可以为源电极，或者第一极可以为源电极、第二极可以为漏电极。

在示例性实施方式中，电容电极38和驱动电极60可以组成存储电容C _st，存储电容C _st被配置为在一定时间内保持驱动电极60的电压。在示例性实施方式中，驱动电极60与驱动晶体管50中的第二极37连接，电容电极38可以连接系统的接地信号(GND)。在驱动晶体管50导通时，数据线52传输的数据电压(如20V)通过驱动晶体管50输出到驱动电极60，由于驱动电极60与电容电极38之间存在电压差，因而存储电容C _st充电。在驱动晶体管50断开后，存储电容C _st可以在一定时间T(T大于或等于液滴介电润湿反应时间T _drop)内将驱动电极60上的电压保持在设定保持电压V _hold，以保证液滴的顺利形变，实现液滴的有效操控。

在示例性实施方式中，为了保证液滴的有效操控，设定保持电压V _hold 通常大于或等于液滴驱动的阈值电压V _drop-th，即V _hold≥V _drop-th。由于设定保持电压V _hold与存储电容C _st的电容值有关，因而可以通过设计合适的存储电容C _st的电容值来获得合适的设定保持电压V _hold。

在示例性实施方式中，存储电容C _st的电容值与电容电极38和驱动电极60的正对面积、真空介电常数和第三绝缘层的介电常数成正比，与电容电极38和驱动电极60第三绝缘层的厚度(即电容电极38与驱动电极60之间的间距)成反比，因而可以通过调整电容电极38和驱动电极60的正对面积、电容电极38与驱动电极60之间的间距来获得合适的存储电容C _st的电容值。

在示例性实施方式中，由于电容电极38在第一基底上的正投影包含第一沟道和第二沟道在第一基底上的正投影，因而电容电极38可以作为遮挡层，遮挡来自外界环境的自然光，防止自然光直接照射驱动晶体管的沟道，避免影响驱动晶体管的电学性能。

研究发现，传统数字微流控芯片存在液滴形变不可控和液滴操控失效等问题。进一步研究发现，传统数字微流控芯片出现液滴形变不可控和液滴操控失效问题的原因，是由于驱动晶体管特性变化导致的。为了实现液滴的可控形变，尤其是微小液滴(如pL级液滴)的精细操控(如生成、分裂、混合等)，驱动电极通常采用较大的驱动电压。例如，驱动电压通常大于或等于20V。由于传统数字微流控芯片采用单栅结构的驱动晶体管，而单栅结构的驱动晶体管在导通高电压时易出现电学性能恶化，如较大的阈值电压偏移、较大的漏电流甚至被击穿等，因而导致出现液滴形变不可控和液滴操控失效等问题，且不能实现多个液滴的并行精确控制。本公开示例性实施例通过采用双栅结构的驱动晶体管，具有耐高压、低漏流和性能稳定等特点，有效减小了阈值电压偏移和漏电流，有效避免了液滴形变不可控和液滴操控失效等问题，可以实现微小液滴的精细操控，且可以实现多个液滴并行精确控制。

下面通过第一基板的制备过程进行示例性说明。本公开所说的“图案化工艺”，对于金属材料、无机材料或透明导电材料，包括涂覆光刻胶、掩模曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等处理，对于有机材料，包括涂覆有机材料、掩模曝光和显影等处理。沉积可以采用溅射、蒸镀、化学气相沉积中的 任意一种或多种，涂覆可以采用喷涂、旋涂和喷墨打印中的任意一种或多种，刻蚀可以采用干刻和湿刻中的任意一种或多种，本公开不做限定。“薄膜”是指将某一种材料在基底上利用沉积、涂覆或其它工艺制作出的一层薄膜。若在整个制作过程当中该“薄膜”无需图案化工艺，则该“薄膜”还可以称为“层”。若在整个制作过程当中该“薄膜”需图案化工艺，则在图案化工艺前称为“薄膜”，图案化工艺后称为“层”。经过图案化工艺后的“层”中包含至少一个“图案”。本公开所说的“A和B同层设置”是指，A和B通过同一次图案化工艺同时形成，膜层的“厚度”为膜层在垂直于显示基板方向上的尺寸。本公开示例性实施例中，“B的正投影位于A的正投影的范围之内”，是指B的正投影的边界落入A的正投影的边界范围内，或者A的正投影的边界与B的正投影的边界重叠。

在示例性实施方式中，本公开实施例数字微流控芯片中第一基板的制备过程可以包括如下操作。

(1)在第一基底上形成第一导电层图案。在示例性实施方式中，在第一基底上形成第一导电层图案可以包括：在第一基底上沉积第一导电薄膜，通过图案化工艺对第一导电薄膜进行图案化，在第一基底11上形成第一导电层图案，第一导电层图案可以至少包括栅线51、第一栅电极31和第二栅电极32，第一栅电极31和第二栅电极32均与栅线51连接，如图6a和图6b所示，图6b为图6a中A-A向的剖视图。

(2)形成半导体层图案。在示例性实施方式中，形成半导体层图案可以包括：在形成前述图案的第一基底上依次沉积第一绝缘薄膜和半导体薄膜，通过图案化工艺对半导体薄膜进行图案化，形成覆盖第一导电层图案的第一绝缘层61以及设置在第一绝缘层61上的半导体层图案，半导体层图案至少包括第一有源层33和第二有源层34，第一有源层33在第一基底上的正投影与第一栅电极31在第一基底上的正投影至少部分交叠，第二有源层34在第一基底上的正投影与第二栅电极32在第一基底上的正投影至少部分交叠，如图7a和图7b所示，图7b为图7a中A-A向的剖视图。

(3)形成第二导电层图案。在示例性实施方式中，形成第二导电层图案可以包括：在形成前述图案的第一基底上沉积第二导电薄膜，通过图案化工 艺对第二导电薄膜进行图案化，形成第二导电层图案，第二导电层图案可以至少包括数据线52、第一极35、连接电极36和第二极37，第一极35的第一端与数据线52连接，第一极35的第二端设置在第一有源层33靠近数据线52的一侧，连接电极36的第一端设置在第一有源层33远离数据线52的一侧，连接电极36的第二端设置在第二有源层34靠近数据线52的一侧，第二极37的第一端设置在第二有源层34远离数据线52的一侧，第二极37的第二端设置在第一绝缘层上，第一极35的第二端与连接电极36的第一端之间形第一沟道，连接电极36的第二端与第二极37的第一端之间形第二沟道，如图8a和图8b所示，图8b为图8a中A-A向的剖视图。

(4)形成第三导电层图案。在示例性实施方式中，形成第三导电层图案可以包括：在形成前述图案的第一基底上依次沉积第二绝缘薄膜和第三导电薄膜，通过图案化工艺对第三导电薄膜进行图案化，形成覆盖第二导电层图案的第二绝缘层62以及设置在第二绝缘层62上的第三导电层图案，第三导电层图案可以至少包括电容电极38，电容电极38在第一基底上的正投影可以包含第一沟道和第二沟道在第一基底上的正投影，如图9a和图9b所示，图9b为图9a中A-A向的剖视图。

在示例性实施方式中，多个驱动单元的电容电极38可以是相互连接的一体结构，且连接系统的接地信号(GND)。

(5)形成第二绝缘层图案。在示例性实施方式中，形成第三绝缘层图案可以包括：在形成前述图案的第一基底上沉积第三绝缘薄膜，通过图案化工艺对第三绝缘薄膜进行图案化，形成覆盖第三导电层图案的第三绝缘层63图案，第三绝缘层63上形成有连接过孔K1，连接过孔K1内的第三绝缘层和第二绝缘层被去掉，暴露出第二极37的表面，如图10a和图10b所示，图10b为图10a中A-A向的剖视图。

(6)形成第四导电层图案。在示例性实施方式中，形成第四导电层图案可以包括：在形成前述图案的第一基底上沉积第四导电薄膜，通过图案化工艺对第四导电薄膜进行图案化，在第三绝缘层63上形成第四导电层图案，第四导电层图案可以至少包括驱动电极60，驱动电极60在第一基底上的正投影与电容电极38在第一基底上的正投影至少部分交叠，驱动电极60通过 连接过孔K1与第二极37连接，如图11a和图11b所示，图11b为图11a中A-A向的剖视图。

(7)形成介质层和第一疏水层图案。在示例性实施方式中，形成介质层和第一疏水层图案可以包括：在形成前述图案的第一基底上依次形成第四绝缘层64和第一疏液层13，如图5所示。

在示例性实施方式中，基底可以是刚性基底，或者可以是柔性基底。在示例性实施方式中，刚性基底可以采用玻璃或石英等材料，柔性基底可以采用聚酰亚胺(PI)等材料，柔性基底可以是单层结构，或者可以是无机材料层和柔性材料层构成的叠层结构，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层可以采用无机材料，第四绝缘层和第一疏液层可以采用有机材料。无机材料可以是硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)和氮氧化硅(SiON)中的任意一种或更多种，可以是单层、多层或复合层。第一绝缘层可以称为栅绝缘(GI)层，第二绝缘层和第三绝缘层可以称为钝化(PVX)层。第一导电层、第二导电层和第三导电层可以采用金属材料，如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、钛(Ti)和钼(Mo)中的任意一种或更多种，或上述金属的合金材料，如铝钕合金(AlNd)或钼铌合金(MoNb)，可以是单层结构，或者多层复合结构。第四导电层可以采用透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。半导体层可以采用非晶态氧化铟镓锌材料(a-IGZO)、氮氧化锌(ZnON)、氧化铟锌锡(IZTO)、非晶硅(a-Si)、多晶硅(p-Si)、六噻吩、聚噻吩等各种材料，即本公开适用于基于氧化物Oxide技术、硅技术以及有机物技术制造的晶体管。

需要说明的是，前述所示结构及其制备过程仅仅是一种示例性说明。在示例性实施方式中，可以根据实际需要变更相应结构以及增加或减少构图工艺，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，第二基板可以包括第二基底、设置在第二基底朝向第一基板一侧的第二结构层和设置在第二结构层朝向第一基板一侧的第二疏液层。在示例性实施方式中，第二结构层可以至少包括多个对向电极，多个对向电极的位置和大小可以与第一基板上驱动单元的位置和大小相对应， 在第二基板上形成对向电极阵列，第一基板的驱动电极阵列和第二基板的对向电极阵列一起构成驱动液滴的驱动单元阵列，每个驱动单元至少包括驱动电极和对向电极。在一些可能的示例性实施方式中，第二结构层可以包括整面结构的对向电极，本公开在此不做限定。

图12为本公开示例性实施例一种筛选区的平面结构示意图。如12所示，在示例性实施方式中，筛选区100可以包括矩阵方式排布的多个驱动单元和多个筛选区试剂口，多个筛选区试剂口可以至少包括设置在第二基板上的筛选区第一试剂口101、筛选区第二试剂口102、筛选区第三试剂口103和筛选区第四试剂口104。

在示例性实施方式中，筛选区100可以为矩形状，多个驱动单元可以采用矩阵方式排布，筛选区第一试剂口101、筛选区第二试剂口102、筛选区第三试剂口103和筛选区第四试剂口104可以分别设置在筛选区100的四个角部区域，以避免从试剂口进入筛选区100的液体污染细胞和影响细胞处理。

在示例性实施方式中，筛选区第一试剂口101可以被配置为接收外部装置注入的全血样本，筛选区第二试剂口102可以被配置为接收外部装置注入的磁纳米颗粒，筛选区第三试剂口103可以被配置为接收外部装置注入的第一缓冲液，筛选区第四试剂口104可以被配置为利用外部装置排出第一废液。

在示例性实施方式中，筛选区100中筛选区试剂口的数量、位置、尺寸以及每个筛选区试剂口注入的试剂种类可以根据实际需要进行设置。例如，筛选区第一试剂口101可以被配置为接收磁纳米颗粒，筛选区第二试剂口102可以被配置为接收全血样本，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，第一磁控装置可以设置在第一基板远离第二基板的一侧，或者设置在第二基板远离第一基板的一侧，位置与筛选区100所在区域相对应，第一磁控装置被配置为在筛选区100生成第一磁场区域110，第一磁场区域110被配置为实现稀有细胞的捕获处理。

在示例性实施方式中，第一磁场区域110可以包括规则排布的多个第一磁区111，为了实现有效的磁捕获，至少一个第一磁区111(磁捕获点)在第 一基板上的正投影包含筛选区100中至少一个驱动单元在第一基板上的正投影。例如，驱动单元可以为矩形状，具有第一长边和第一宽边，第一磁区111可以为矩形状，具有第二长边和第二宽边，第二长边的长度可以大于或等于第一长边的长度，第二宽边的宽度可以大于或等于第一宽边的宽度，且驱动单元在第一基板上的正投影位于第一磁区111在第一基板上的正投影的范围之内。

在一种示例性实施方式中，第一磁区111可以是块状，多个第一磁区111可以采用规则排布方式，如正方形、九宫形、品字形、钻石形等排布方式，每个块状的第一磁区111可以覆盖一个驱动单元。在另一种示例性实施方式中，每个块状的第一磁区111可以覆盖多个驱动单元。在又一种示例性实施方式中，第一磁区111可以是沿着第一方向延伸的条状，多个第一磁区111可以沿着第二方向依次设置，每个条状的第一磁区111可以覆盖沿着第一方向排列的多个驱动单元，第一方向和第二方向交叉。在又一种示例性实施方式中，多个第一磁区111的形状和大小可以相同，或者可以不同，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，筛选区100中的多个驱动单元被配置为进行稀有细胞的筛选和富集。筛选区100中的多个驱动单元被配置为：将样本、磁纳米颗粒和第一缓冲液混合均匀成混合液滴，将混合液滴分散成若干个子液滴，将未被第一磁场区域捕获的子液滴移动到第一废液口排出，将被第一磁场区域捕获的子液滴混合成一个富集液滴，富集液滴中包含有稀有细胞-磁纳米颗粒复合物。

图13a至图13c为本公开示例性实施例一种筛选区进行稀有细胞筛选和富集处理的示意图。在示例性实施方式中，筛选区进行稀有细胞筛选和富集处理包括如下步骤。

(11)细胞-磁珠混匀孵育步骤。先将一滴血液样本、一滴磁颗粒液滴和若干滴第一缓冲液分别从筛选区第一试剂口101、筛选区第二试剂口102和筛选区第三试剂口103注入筛选区100，血液样本中包含有红细胞、白细胞和稀有细胞，磁颗粒液滴中包含若干个偶联有特殊抗体的磁纳米颗粒。然后，驱动单元驱动血液样本、磁颗粒液滴和缓冲液混合形成混合液滴，通过 驱动混合液滴来回移动使混合液滴震荡混合若干次以混合均匀，被特异性抗体包被的免疫磁纳米颗粒与样本中稀有细胞充分接触，使得包被磁纳米颗粒的抗体与稀有细胞表面抗原特异结合，稀有细胞被多个磁纳米颗粒包围，形成稀有细胞(靶细胞)-磁纳米颗粒复合物，如图13a所示。

(12)稀有细胞的捕获步骤。将若干滴第一缓冲液从筛选区第三试剂口103注入筛选区100，驱动单元利用第一缓冲液将混合均匀的混合液滴分散成等体积的若干个子液滴。通过第一磁控装置形成包括多个第一磁区111的第一磁场区域110，在包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴移动到第一磁区111所在位置时，稀有细胞-磁纳米颗粒复合物在磁场的作用下吸附在第一基板的表面，实现包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴的捕获。驱动单元驱动未被第一磁区111捕获的子液滴移动到筛选区第四试剂口104排出，实现稀有细胞与红细胞和白细胞的分离，如图13b所示。

(13)稀有细胞富集步骤。将若干滴第一缓冲液从筛选区第三试剂口103注入筛选区100，第一磁控装置停止工作，第一磁场区域取消，驱动单元驱动第一缓冲液与捕获的子液滴混合成一个富集液滴，稀有细胞-磁纳米颗粒复合物悬置在富集液滴中，如图13c所示。

图14为本公开示例性实施例一种裂解区的平面结构示意图。如14所示，在示例性实施方式中，裂解区200可以包括矩阵方式排布的多个驱动单元和多个裂解区试剂口，多个裂解区试剂口可以至少包括设置在第二基板上的裂解区第一试剂口201、裂解区第二试剂口202、裂解区第三试剂口203和裂解区第四试剂口204。

在示例性实施方式中，裂解区200可以为矩形状，多个驱动单元可以采用矩阵方式排布，裂解区第一试剂口201、裂解区第二试剂口202、裂解区第三试剂口203和裂解区第四试剂口204可以分别设置在裂解区200的四个角部区域，以避免从试剂口进入裂解区200的液体污染细胞和影响细胞处理。

在示例性实施方式中，裂解区第一试剂口201可以被配置为接收外部装置注入的裂解液，裂解区第二试剂口202可以被配置为接收外部装置注入的终止液，裂解区第三试剂口203可以被配置为接收外部装置注入的第二缓冲液，裂解区第四试剂口204可以被配置为利用外部装置排出第二废液。

在示例性实施方式中，裂解区200中裂解区试剂口的数量、位置、尺寸以及每个裂解区试剂口注入的试剂种类可以根据实际需要进行设置。例如，裂解区第一试剂口201被配置为接收外部装置注入的终止液，裂解区第二试剂口202被配置为接收外部装置注入的裂解液，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，裂解区200中的多个驱动单元被配置为进行稀有细胞的单一化和细胞裂解。裂解区200中的多个驱动单元被配置为：将富集液滴分散成若干个子液滴，将多个子液滴分别设置在不同的驱动单元上，驱动单元复用为检测单元，识别并定位包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴后，将包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴混合形成裂解液滴，得到单细胞核酸样本。

在示例性实施方式中，检测装置可以与裂解区200的多个驱动单元连接，使得裂解区200的多个驱动单元复用为多个检测单元，多个检测单元在裂解区200识别并定位包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴，实现稀有细胞的识别并定位。

图15a至图15c为本公开示例性实施例一种裂解区进行稀有细胞的单一化和细胞裂解处理的示意图。在示例性实施方式中，裂解区进行稀有细胞的单一化和细胞裂解处理包括如下步骤。

(21)稀有细胞单一化步骤。筛选区100得到的富集液滴移动到裂解区200后，将若干滴第二缓冲液从裂解区第三试剂口203注入裂解区200，驱动单元利用第二缓冲液将富集液滴分散成若干个等体积的子液滴，使得每个子液滴中仅包含一个稀有细胞-磁纳米颗粒复合物(单细胞包裹)或者不包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物(空泡)，如图15a所示。

(22)稀有细胞阻抗检测步骤。驱动单元驱动多个子液滴分别位于检测区域210内的多个驱动单元内，形成单细胞/空泡阵列，通过检测装置识别并定位包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴，如图15b所示。

(23)稀有细胞裂解步骤。得到包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴的位置信息后，驱动单元驱动空泡移动到第二废液口204排出，实现包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴与空泡的分离。随后，将若干滴裂解 液从裂解区第一试剂口201注入裂解区200，驱动单元驱动裂解液与包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴混合形成裂解液滴，通过驱动裂解液滴来回移动使裂解液滴震荡混合若干次，使得裂解液与稀有细胞充分接触以裂解细胞膜，将稀有细胞内的核酸完全曝露出来。随后，将一滴终止液从裂解区第二试剂口202注入裂解区200，驱动单元驱动裂解液滴与终止液混合，终止裂解反应，形成单细胞核酸样本，如图15c所示。

在示例性实施方式中，为了实现每个子液滴中仅包含一个稀有细胞-磁纳米颗粒复合物(单细胞包裹)或者不包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物(即空泡)，需要设置数字微流控芯片中驱动电极的尺寸与子液滴的尺寸相匹配。本公开利用大量平均法来计算单细胞包裹的尺寸，认为液滴中细胞的分布服从泊松分布规律，其函数如下式所示：

其中，λ为理论上平均每个液滴内的细胞个数，n为液滴内的细胞个数，f(λ；n)表示细胞数是n的包裹概率，也就是包裹的细胞个数是n的液滴占总液滴数的百分比。

在液滴被稀释到一定的程度下，以肿瘤细胞为例，肿瘤细胞的直径D一般在10μm至20μm之间，肿瘤细胞在血液样本中的浓度约为1cells/mL至10cells/mL。按照泊松分布公式，当λ＝1.98，理论上的单细胞包裹率为f(1)＝27.3％，液滴特征直径D _drop接近19.8μm，液滴体积V _drop接近为皮升(pL)级别，即可实现单细胞包裹。单细胞包裹液滴的体积可以表示为如下公式：

其中，θ代表液滴与第一基板上疏水表面的初始接触角，一般接近120°，H代表数字微流控芯片的盒厚，L代表单个驱动电极的尺寸。

图16为一种数字微流控芯片中液滴的示意图。如图16所示，数字微流 控芯片的盒厚H是指第一基板1中第一疏液层13与第二基板2中第二疏液层23之间的距离，驱动电极的尺寸L是指沿着液滴的移动方向驱动电极的长度。为了实现单细胞包裹，即单个子液滴体积V _drop接近pL量级，根据上述公式，在数字微流控芯片的盒厚H≤19.8μm时，单个驱动电极的尺寸L≤48.5μm。

图17为一种阻抗分析方法的原理示意图，图18为图17中空泡和单细胞包裹的等效阻抗示意图。如图17所示，在示例性实施方式中，检测单元识别并定位包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴可以采用阻抗分析法，在每个子液滴所在区域的驱动电极60和对向电极70之间施加交流信号(图17中虚线表示电场线)，并检测每个子液滴的阻抗信号，通过对比相邻子液滴的阻抗信号，并进行差分运算，可以判断稀有细胞的有无和位置。如图17所示，对于空泡，驱动电极60和对向电极70之间的阻抗可以包括介质层64的阻抗(介质层的电阻R1和介质层的电容C1)、第一疏液层13的阻抗(第一疏液层的电阻R2和第一疏液层的电容C2)、液滴的阻抗(液滴的电阻R3和液滴的电容C3)和第二疏液层23的阻抗(第二疏液层的电阻R4和第二疏液层的电容C4)。对于包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴，驱动电极60和对向电极70之间的阻抗可以包括介质层64的阻抗(R1和C1)、第一疏液层13的阻抗(R2和C2)、液滴的阻抗(R3和C3)、单细胞包裹的阻抗(单细胞包裹的电阻R5、单细胞包裹的电容C5和C6)和第二疏液层23的阻抗(R4和C4)。在示例性实施方式中，单细胞包裹的电阻R5可以是细胞质的电阻，复合物的电容C5和C6可以是包裹细胞质的细胞膜的电容。

图19为本公开示例性实施例一种预扩增区的平面结构示意图。如19所示，在示例性实施方式中，预扩增区300可以包括矩阵方式排布的多个驱动单元和多个预扩增区试剂口，多个预扩增区试剂口可以至少包括设置在第二基板上的预扩增区第一试剂口301、预扩增区第二试剂口302、预扩增区第三试剂口303和预扩增区第四试剂口304。

在示例性实施方式中，预扩增区300可以为矩形状，多个驱动单元可以采用矩阵方式排布，预扩增区第一试剂口301、预扩增区第二试剂口302、预 扩增区第三试剂口303和预扩增区第四试剂口304可以分别设置在预扩增区300的四个角部区域，以避免从试剂口进入预扩增区300的液体污染细胞和影响细胞处理。

在示例性实施方式中，预扩增区第一试剂口301可以被配置为接收外部装置注入的片段化酶试剂，预扩增区第二试剂口302可以被配置为接收外部装置注入的预扩增试剂，预扩增区第三试剂口303可以被配置为接收外部装置注入的片段化缓冲液，预扩增区第四试剂口304可以被配置为利用外部装置排出第三废液。

在示例性实施方式中，预扩增区300中预扩增区试剂口的数量、位置、尺寸以及每个预扩增区试剂口注入的试剂种类可以根据实际需要进行设置。例如，预扩增区第一试剂口301被配置为接收外部装置注入的预扩增试剂，预扩增区第二试剂口302被配置为接收外部装置注入的片段化酶试剂，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，第一温控装置可以设置在第一基板远离第二基板的一侧，或者设置在第二基板远离第一基板的一侧，位置与预扩增区300所在区域相对应，第一温控装置被配置为在预扩增区300生成第一扩增温区310和第二扩增温区320，两个扩增温区分别具有不同的温度，第一扩增温区310和第二扩增温区320被配置为实现稀有单细胞的预扩增处理。例如，第一扩增温区310的温度可以约为30℃，第二扩增温区320的温度可以约为105℃。

在示例性实施方式中，预扩增区300中的多个驱动单元被配置为进行稀有单细胞预扩增。预扩增区300中的多个驱动单元被配置为：将单细胞核酸样本处理成片段化后的DNA样本，与预扩增试剂混合形成扩增液滴，通过驱动扩增液滴在第一扩增温区和第二扩增温区之间移动，最终获得稀有单细胞的预扩增后核酸样本。

图20a至图20c为本公开示例性实施例一种预扩增区进行稀有单细胞预扩增处理的示意图。在示例性实施方式中，预扩增区进行稀有单细胞预扩增处理可以包括如下步骤。

(31)核酸片段化步骤。裂解区200得到的单细胞核酸样本移动到预扩增区300后，将片段化酶试剂和片段化缓冲液分别从预扩增区第一试剂口301和预扩增区第三试剂口303注入预扩增区300，驱动单元驱动片段化酶试剂和片段化缓冲液与单细胞核酸样本混合，进行片段化处理，将长链的DNA样本均匀的截断为一定的长度，形成片段化后的DNA样本，如图20a所示。

(32)核酸预扩增步骤。将预扩增试剂从预扩增区第二试剂口302注入预扩增区300，驱动单元驱动预扩增试剂与片段化后的DNA样本混合，形成扩增液滴。通过第一温控装置在预扩增区300形成第一扩增温区310和第二扩增温区320，驱动单元驱动扩增液滴在第一扩增温区310和第二扩增温区320之间快速移动，使得扩增液滴快速升温和降温，对所述片段化后的DNA样本进行预扩增处理，实现单细胞层面的全基因组预扩增，最终获得稀有单细胞预扩增后核酸样本，如图20b和图20c所示。

在示例性实施方式中，全基因组预扩增技术可为多重链替换扩增(MDA)技术或多次退火环状循环扩增(MALBAC)技术，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，第一扩增温区310和第二扩增温区320可以是沿着第一方向D1延伸的条状，第一扩增温区310和第二扩增温区320可以沿着第二方向D2依次设置。在示例性实施方式中，扩增液滴的导热速率与传热面积和扩增温区之间的温度差成正比，与扩增温区之间的间距成反比。为了避免第一扩增温区(低温区)和第二扩增温区(高温区)之间发生温度串扰，第一扩增温区和第二扩增温区之间最小的第一距离L1可以可以大于或等于0.1*B1，B1为第一扩增温区的宽度或者第二扩增温区的第一宽度，第一距离L1和第一宽度均为第二方向D2上的尺寸。例如，PCR典型应用中温区的第一宽度B1可以约为10mm左右，则第一扩增温区和第二扩增温区之间最小的第一距离L1大于或等于1mm左右。

在示例性实施方式中，预扩增区300可以包括具有不同温度的多个温区，温区的温度、温区的排布方式、温区的形状以及温区的尺寸可以根据实际需要设置，本公开在此不做限定。

图21为本公开示例性实施例一种文库制备区的平面结构示意图。如21所示，在示例性实施方式中，文库制备区400可以包括矩阵方式排布的多个驱动单元和多个制备区试剂口，多个制备区试剂口可以至少包括设置在第二基板上的制备区第一试剂口401、制备区第二试剂口402、制备区第三试剂口403、制备区第四试剂口404、制备区第五试剂口405、制备区第六试剂口406、制备区第七试剂口407、制备区第八试剂口408、制备区第九试剂口409、制备区第十试剂口410和制备区第十一试剂口411。

在示例性实施方式中，文库制备区400可以为矩形状，多个驱动单元可以采用矩阵方式排布，制备区第一试剂口401、制备区第二试剂口402、制备区第三试剂口403、制备区第四试剂口404和制备区第五试剂口405可以设置在文库制备区400第二方向D2一侧的边缘区域，且可以沿着第一方向D1依次设置，制备区第六试剂口406、制备区第七试剂口407、制备区第八试剂口408、制备区第九试剂口409和制备区第十试剂口410可以设置在文库制备区400第二方向D2的反方向一侧的边缘区域，且可以沿着第一方向D1依次设置，制备区第十一试剂口411可以设置在文库制备区400第一方向D1一侧的边缘区域，且可以位于文库制备区400第二方向D2的中部区域。

在示例性实施方式中，制备区第一试剂口401、制备区第五试剂口405、制备区第六试剂口406和制备区第十试剂口410可以分别设置在文库制备区400的四个角部区域。

在示例性实施方式中，制备区第一试剂口401可以被配置为接收外部装置注入的洗涤珠子(Clean-up beads)液，制备区第二试剂口402可以被配置为接收外部装置注入的末端修补主混合料液(End repair master mix)，制备区第三试剂口403可以被配置为接收外部装置注入的尺寸筛选珠子(Size selection beads)液，制备区第四试剂口404可以被配置为接收外部装置注入的洗脱液(Elution buffer)，制备区第五试剂口405可以被配置为接收外部装置注入的文库扩增预混液(Library Amplification Master Mix)，制备区第六试剂口406可以被配置为接收外部装置注入的A跟踪主混合料液(A-tailing master mix)，制备区第七试剂口407可以被配置为接收外部装置注入的适配接头液(Adapter)，制备区第八试剂口408可以被配置为接收外部装置注入 的结扎主混合料液(Ligation master mix)，制备区第九试剂口409可以被配置为接收外部装置注入的洗涤缓冲液(Wash buffer)，制备区第十试剂口410可以被配置为接收外部装置注入的引物(Primer)，制备区第十一试剂口411可以被配置为利用外部装置排出第四废液。

在示例性实施方式中，文库制备区400中制备区试剂口的数量、位置、尺寸以及每个制备区试剂口注入的试剂种类可以根据实际需要进行设置。例如，制备区第一试剂口401可以被配置为接收外部装置注入的末端修补主混合料液，制备区第二试剂口402可以被配置为接收外部装置注入的洗涤珠子，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，第二温控装置和第二磁控装置可以设置在第一基板远离第二基板的一侧，或者设置在第二基板远离第一基板的一侧，位置与文库制备区400所在区域相对应。第二温控装置被配置为在文库制备区400形成依次设置的第一聚合温区420、第二聚合温区430和第三聚合温区440，三个聚合温区的温度不同，第一聚合温区420、第二聚合温区430和第三聚合温区440被配置为实现PCR热循环处理。例如，第一聚合温区420的温度可以约为98℃左右，第二聚合温区430的温度可以约为72℃左右，第三聚合温区440的温度可以约为60℃左右。第二磁控装置被配置为在文库制备区400生成第二磁场区域450，第二磁场区域450可以包括规则排布的多个第二磁区451，至少一个第二磁区451在第一基板上的正投影包含文库制备区400中至少一个驱动单元在第一基板上的正投影。

在示例性实施方式中，第一聚合温区420、第二聚合温区430和第三聚合温区440可以是沿着第二方向D2延伸的条状，第一聚合温区420、第二聚合温区430和第三聚合温区440可以沿着第一方向D1依次设置。为了避免相邻的聚合温区之间发生温度串扰，相邻的聚合温区之间最小的第二距离L2可以可以大于或等于0.05*B2，B2为第一聚合温区的第二宽度、第二聚合温区的第二宽度或者第三聚合温区的第二宽度，第二距离L2和第二宽度均为第一方向D1上的尺寸。例如，PCR典型应用中温区的第二宽度B2可以约为10mm左右，则相邻的聚合温区之间最小的第二距离L2大于或等于0.5mm左右。

在示例性实施方式中，第二磁场区域450可以位于第三聚合温区440远离第一聚合温区420的一侧，第二磁场区域450被配置为实现样本纯化处理。在一种示例性实施方式中，第二磁区451可以是块状，多个第二磁区451可以沿着第二方向D2依次设置，每个块状的第二磁区451可以覆盖一个驱动单元。在另一种示例性实施方式中，第二磁区451可以是沿着第二方向D2延伸的条状，条状的第二磁区451可以覆盖多个驱动单元。在又一种示例性实施方式中，多个第二磁区451的形状和大小可以相同，或者可以不同，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，文库制备区400中的多个驱动单元被配置为进行稀有单细胞文库制备。文库制备区400中的多个驱动单元被配置为：进行预扩增后核酸样本末端修复，筛选出所需长度的DNA片段，在DNA片段加上A碱基、接头和目的插入片段，进行PCR富集及纯化，最终得到文库。

图22a至图22c为本公开示例性实施例一种文库制备区进行稀有单细胞文库制备处理的示意图。在示例性实施方式中，文库制备区进行稀有单细胞文库制备处理可以包括如下步骤。

(41)末端修复及片段筛选步骤。预扩增区获得的稀有单细胞预扩增后核酸样本被移动到文库制备区400后，将洗涤珠子液从制备区第一试剂口401注入文库制备区400，洗涤珠子液中包含有若干洗涤珠子。驱动单元驱动洗涤珠子与预扩增后核酸样本相混合后，驱动混合后的液滴移动到第二磁场区域450，在磁场环境下进行磁珠纯化。将洗脱液从制备区第四试剂口404注入文库制备区400，驱动单元驱动洗脱液对预扩增后核酸样本进行洗脱。将末端修补主混合料液从制备区第二试剂口402注入文库制备区400，驱动单元驱动末端修补主混合料液与预扩增后核酸样本相混合，进行预扩增后核酸样本末端修复，使其成为满足接头连接的一致形式。将尺寸筛选珠子液从制备区第三试剂口403注入文库制备区400，尺寸筛选珠子液中包含有若干尺寸筛选珠子。驱动单元驱动尺寸筛选珠子与预扩增后核酸样本相混合，驱动混合后的液滴移动到第二磁场区域450，在第二磁场区域450进行片段筛选，通过控制加入尺寸筛选珠子的体积可选择性的筛选出所需长度的DNA片段，如图22a所示。

(42)样本加A加接头步骤。将A跟踪主混合料液从制备区第六试剂口406注入文库制备区400，驱动单元驱动A跟踪主混合料液与核酸样本相混合，在所有平末端DNA的3'-端加上A碱基。随后，驱动液滴移动到第二磁场区域450，利用尺寸筛选珠子在第二磁场区域450对末端修复的样本进行纯化。随后，将适配接头液和结扎主混合料液分别从制备区第七试剂口407和制备区第八试剂口408注入文库制备区400，驱动单元驱动适配接头液和结扎主混合料液与加A后的样本相混合，在连接酶的作用下，接头和目的插入片段被连接在样本上。随后，驱动液滴移动到第二磁场区域450，利用尺寸筛选珠子在第二磁场区域450对样本进行纯化，去除样本中的副产物，得到纯化后的连接产物，如图22b所示。在示例性实施方式中，副产物可以包括游离的接头、一端有一端无、两端都没有、空接头自连等，

(43)样本PCR富集及纯化步骤。将文库扩增预混液和引物分别从制备区第五试剂口405和制备区第十试剂口410注入文库制备区400，驱动单元驱动文库扩增预混液和引物与纯化后的连接产物相混合，驱动液滴在第一聚合温区420、第二聚合温区430和第三聚合温区440之间来回移动，使得液滴在不同的温区间进行若干次PCR热循环(例如，约5至13个循环)，选择性的扩增两端都成功连接上接头的DNA片段，以增加DNA文库的总量。将尺寸筛选珠子液从制备区第三试剂口403注入文库制备区400，驱动单元驱动PCR扩增后的产物再与尺寸筛选珠子混合并移动到第二磁场区域450，在第二磁场区域450对样本进行纯化。将洗涤缓冲液从制备区第九试剂口409注入文库制备区400，驱动单元驱动洗涤缓冲液对纯化后的样本进行洗脱，得到最终的文库，在芯片下进行文库质检后上机测序，如图22c所示。

在示例性实施方式中，PCR热循环可以采用如下方案。

本公开示例性实施例提供了一种数字微流控装置，通过在有源数字微流控芯片上设置筛选区、裂解区、预扩增区和文库制备区，筛选区进行稀有细胞的筛选和富集，裂解区进行稀有细胞的单一化和细胞裂解，预扩增区进行稀有单细胞的核酸预扩增，文库制备区进行稀有单细胞预扩增后的样本文库制备，实现了稀有单细胞的捕获-分离-文库制备的一体化流程，完全自动化，无需人为操作，有效避免了人工操作在痕量样本建库过程中引入的误差，保证了输出的文库质量的重复性及稳定性，为后续单细胞测序提供了有力的保证。

与传统手工操作输出文库的技术相比，本公开提出的数字微流控装置，通过数字微流控芯片与温控装置、磁控装置和检测装置相配合，不需在不同腔室间转移样品，避免了不同腔室间样本转移造成的痕量损耗和稀有样本丢失，可在数字微流控芯片内实现稀有细胞无损耗自动分离及单细胞样本文库制备的一体化流程。本公开利用有源数字微流控芯片主动式液滴操控功能实现样品和试剂的自动移动、混匀和分离等操作，样本消耗少、速度快、人工操作少、成本低，且无需外围微泵、阀及复杂管路，提高了系统的集成度；利用有源数字微流控芯片实现单细胞液滴的均匀排布，并通过检测装置通过阻抗信息识别并定位稀有单细胞，识别和定位的准确性高。本公开无需大型的检测设备，具有结构紧凑、体积小、功耗低、成本低等特点，本公开无需进行片外繁琐的样品预处理，节省了样品和试剂，缩短了处理时间。本公开文库制备过程无需手工操作，全程自动化，避免了手工建库流程繁琐、易出错等问题，直接输出可上机测序文库，在癌症的早期诊断、癌症异质性、胚胎发育等方面具有良好的应用前景。

本公开利用偶联有特殊抗体的磁纳米颗粒与稀有细胞表面特殊的抗原相结合，形成稀有细胞(靶细胞)-磁纳米颗粒复合物，并利用第一磁控装置形成的第一磁场区域将磁纳米颗粒吸附在芯片表面，实现了稀有细胞与其它细胞的分离。与传统的单细胞分离技术相比，不仅可以快速和准确获得稀有细 胞，不会丢失稀有细胞，不会对稀有细胞产生损伤，保证了稀有细胞的完整性，而且不需要人为操作，分离过程简单、方便、快速、特异性强，具有操作简单、耗时短和成本低等特点。

本公开示例性实施例还提供了一种数字微流控的驱动方法，可以利用前述的数字微流控芯片，所述数字微流控芯片包括依次设置的筛选区、裂解区、预扩增区和文库制备区。在示例性实施方式中，所述驱动方法可以包括：

S1、在所述筛选区进行稀有细胞的筛选和富集；

S2、在所述裂解区进行筛选富集后的稀有细胞的单一化和细胞裂解；

S3、在所述预扩增区进行细胞裂解后的稀有单细胞的核酸预扩增；

S4、在所述文库制备区进行稀有单细胞预扩增后的样本文库制备。

在示例性实施方式中，步骤S1可以包括：

驱动血液样本、磁颗粒液滴和缓冲液混合形成混合液滴，所述混合液滴包含有稀有细胞-磁纳米颗粒复合物；

将所述混合液滴分散成若干个子液滴，利用磁场捕获包含有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴；

将捕获的子液滴混合成一个富集液滴。

在示例性实施方式中，步骤S2可以包括：

所述筛选区得到的富集液滴移动到所述裂解区后，将所述富集液滴分散成若干个子液滴，每个子液滴中仅包含一个稀有细胞-磁纳米颗粒复合物或者不包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物；

将多个子液滴形成单细胞/空泡阵列，识别并定位包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴；

将包含稀有细胞-磁纳米颗粒复合物的子液滴进行裂解反应，形成单细胞核酸样本。

在示例性实施方式中，步骤S3可以包括：

所述裂解区得到的单细胞核酸样本移动到所述预扩增区后，对所述单细胞核酸样本进行片段化处理，形成片段化后的DNA样本；

对所述片段化后的DNA样本进行预扩增处理，形成稀有单细胞预扩增后核酸样本。

在示例性实施方式中，步骤S4可以包括：

所述预扩增区获得的稀有单细胞预扩增后核酸样本被移动到所述文库制备区后，对所述稀有单细胞预扩增后核酸样本依次进行末端修复，利用磁场选择性的筛选出所需长度的DNA片段；

对筛选出所需长度的DNA片段依次进行加A加接头处理，得到纯化后的连接产物；

对连接产物进行聚合酶链式反应热循环处理后，依次进行纯化和洗脱处理，得到文库。

虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1. 一种数字微流控芯片，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上设置有多个驱动区域，至少一个驱动区域包括驱动晶体管、驱动电极和存储电容，所述驱动电极分别与所述驱动晶体管和存储电容连接，所述存储电容被配置为在所述驱动晶体管导通时充电，在所述驱动晶体管断开时保持所述驱动电极上的电压信号。
2. 根据权利要求1所述的数字微流控芯片，其中，所述第一基板上设置有多条栅线和多条数据线，多条栅线和多条数据线相互交叉限定出多个驱动区域，至少一个驱动区域中，所述驱动晶体管至少包括第一栅电极、第二栅电极、第一极和第二极，所述第一栅电极和第二栅电极与所述栅线连接，所述第一极与所述数据线连接，所述第二极与所述驱动电极连接。
3. 根据权利要求1所述的数字微流控芯片，其中，至少一个驱动区域还包括电容电极，所述电容电极在所述第一基板上的正投影与所述驱动电极在所述第一基板上的正投影至少部分交叠，所述电容电极与所述驱动电极构成所述存储电容。
4. 根据权利要求3所述的数字微流控芯片，其中，所述电容电极连接系统接地信号。
5. 根据权利要求1所述的数字微流控芯片，其中，至少一个驱动区域中，所述第一基板包括：

   第一基底；

   设置在所述第一基底上的第一导电层，所述第一导电层至少包括栅线、第一栅电极和第二栅电极，所述第一栅电极和第二栅电极分别与所述栅线连接；

   覆盖所述第一导电层的第一绝缘层；

   设置在所述第一绝缘层远离第一基底一侧的半导体层，所述半导体层至少包括第一有源层和第二有源层，所述第一有源层在第一基底上的正投影与所述第一栅电极在第一基底上的正投影至少部分交叠，所述第二有源层在第 一基底上的正投影与所述第二栅电极在第一基底上的正投影至少部分交叠；

   设置在所述半导体层远离第一基底一侧的第二导电层，所述第二导电层至少包括数据线、第一极、连接电极和第二极，所述第一极的第一端与所述数据线连接，所述第一极的第二端和所述连接电极的第一端分别设置在所述第一有源层上，所述连接电极的第二端和所述第二极的第一端分别设置在所述第二有源层上；

   覆盖所述第二导电层的第二绝缘层；

   设置在所述第二绝缘层远离第一基底一侧的第三导电层，所述第三导电层至少包括电容电极；

   覆盖所述第三导电层的第三绝缘层，所述第三绝缘层上设置有连接过孔，所述连接过孔暴露出所述第二极；

   设置在所述第三绝缘层远离第一基底一侧的第四导电层，所述第四导电层至少包括驱动电极，所述驱动电极通过所述连接过孔与所述第二极连接，所述驱动电极在第一基底上的正投影与所述电容电极在第一基底上的正投影至少部分交叠，所述电容电极与所述驱动电极构成所述存储电容。
6. 根据权利要求1所述的数字微流控芯片，其中，所述第二基板上设置有多个对向电极，所述驱动电极和对向电极构成驱动液滴移动的驱动单元。
7. 根据权利要求1至6任一项所述的数字微流控芯片，其中，所述第一基板和第二基板通过密封剂形成处理腔体，所述处理腔体至少包括筛选区、裂解区、预扩增区和文库制备区，所述筛选区被配置为进行稀有细胞的筛选和富集，所述裂解区设置在所述筛选区的一侧，被配置为进行筛选富集后的稀有细胞的单一化和细胞裂解，所述预扩增区设置在所述裂解区远离所述筛选区的一侧，被配置为进行细胞裂解后的稀有单细胞的核酸预扩增，所述文库制备区设置在所述预扩增区远离所述筛选区的一侧，被配置为进行稀有单细胞预扩增后的样本文库制备。
8. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述筛选区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述筛选区角部区域的筛选区第一试剂口、筛选区第二试剂口、筛选区第三试剂口和筛选区第四试剂口，所述筛选区第一 试剂口、筛选区第二试剂口、筛选区第三试剂口和筛选区第四试剂口中的至少一个被配置为：接收全血样本，或者接收磁纳米颗粒，或者接收缓冲液，或者排出废液。
9. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述筛选区包括第一磁场区域，所述第一磁场区域包括规则排布的多个第一磁区，至少一个第一磁区在第一基板上的正投影包含至少一个驱动单元在第一基板上的正投影。
10. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述筛选区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述筛选区角部区域的裂解区第一试剂口、裂解区第二试剂口、裂解区第三试剂口和裂解区第四试剂口，所述裂解区第一试剂口、裂解区第二试剂口、裂解区第三试剂口和裂解区第四试剂口中的至少一个被配置为：接收裂解液，或者接收终止液，或者接收缓冲液，或者排出废液。
11. 根据权利要求10所述的数字微流控芯片，其中，所述筛选区中驱动单元满足如下公式：

    

    其中，θ代表液滴与第一基板上疏水表面的初始接触角，H代表数字微流控芯片的盒厚，L代表驱动电极的尺寸。
12. 根据权利要求11所述的数字微流控芯片，其中，所述数字微流控芯片的盒厚H≤19.8μm，所述驱动电极的尺寸L≤48.5μm。
13. 根据权利要求10所述的数字微流控芯片，其中，所述筛选区中驱动单元被配置为检测单细胞包裹和空泡的阻抗信号，所述单细胞包裹的阻抗包括细胞质的电阻和包裹细胞质的细胞膜的电容。
14. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述预扩增区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述预扩增区角部区域的预扩增区第一试剂口、预扩增区第二试剂口、预扩增区第三试剂口和预扩增区第四试剂口，所述预扩增区第一试剂口、预扩增区第二试剂口、预扩增区第三试剂口和预扩增区第四试剂口中的至少一个被配置为：接收片段化酶试剂，或者接收预扩 增试剂，或者接收片段化缓冲液，或者排出废液。
15. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述预扩增区包括具有不同温度的多个扩增温区，相邻扩增温区之间的距离大于或等于1mm。
16. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述文库制备区包括多个驱动单元，以及分别设置在所述文库制备区边缘区域的制备区第一试剂口、制备区第二试剂口、制备区第三试剂口、制备区第四试剂口、制备区第五试剂口、制备区第六试剂口、制备区第七试剂口、制备区第八试剂口、制备区第九试剂口、制备区第十试剂口和制备区第十一试剂口；所述制备区第一试剂口、制备区第二试剂口、制备区第三试剂口、制备区第四试剂口和制备区第五试剂口设置在所述文库制备区第二方向一侧的边缘区域，且沿着第一方向依次设置，所述制备区第六试剂口、制备区第七试剂口、制备区第八试剂口、制备区第九试剂口和制备区第十试剂口设置在所述文库制备区第二方向的反方向一侧的边缘区域，且沿着第一方向依次设置，所述制备区第十一试剂口设置在所述文库制备区第一方向一侧的边缘区域；所述文库制备区的多个制备区试剂口中的至少一个被配置为：接收洗涤珠子液，或者接收末端修补主混合料液，或者接收尺寸筛选珠子液，或者接收洗脱液，或者接收文库扩增预混液，或者接收A跟踪主混合料液，或者接收适配接头液，或者接收结扎主混合料液，或者接收洗涤缓冲液，或者接收引物，或者排出废液。
17. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述文库制备区包括具有不同温度的多个聚合温区，相邻聚合温区之间的距离大于或等于0.5mm。
18. 根据权利要求7所述的数字微流控芯片，其中，所述文库制备区包括第二磁场区域，所述第二磁场区域包括规则排布的多个第二磁区，至少一个第二磁区在第一基板上的正投影包含至少一个驱动单元在第一基板上的正投影。
19. 一种数字微流控装置，其中，包括如权利要求1至18任一项所述的数字微流控芯片，还包括温控装置、磁控装置和检测装置，所述温控装置被配置为在所述数字微流控芯片上生成至少一个温度区域，所述磁控装置被配 置为在所述数字微流控芯片上生成至少一个磁场区域，所述检测装置被配置为识别并定位稀有细胞，所述数字微流控芯片被配置为依次进行稀有细胞的筛选和富集、稀有细胞的单一化和细胞裂解、稀有单细胞的核酸预扩增、以及样本文库制备。
20. 一种数字微流控芯片的驱动方法，所述数字微流控芯片包括依次设置的筛选区、裂解区、预扩增区和文库制备区，所述驱动方法包括：

    在所述筛选区进行稀有细胞的筛选和富集；

    在所述裂解区进行筛选富集后的稀有细胞的单一化和细胞裂解；

    在所述预扩增区进行细胞裂解后的稀有单细胞的核酸预扩增；

    在所述文库制备区进行稀有单细胞预扩增后的样本文库制备。

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