数字微流控装置及其驱动方法

技术领域

本公开涉及但不限于化学发光检测技术领域，具体涉及一种数字微流控装置及其驱动方法。

背景技术

随着微机电系统技术的发展，数字微流控(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。由于其具有微型化、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 aChip,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，各种细胞等样品可以在微流控芯片中培养、移动、检测和分析，具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。

近年来，数字微流控芯片以其样品用量少、灵敏度高等特点逐步应用于聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，简称PCR)。经本申请发明人研究发现，现有应用于PCR反应的数字微流控装置存在变温速率慢、变温超调量大、结构复杂和体积较大等问题。

公开内容

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。

本公开示例性实施例所要解决的技术问题是，提供一种数字微流控装置及其驱动方法，以解决现有现有结构存在变温速率慢和变温超调量大等问题。

为了解决上述技术问题，本公开示例性实施例提供了一种数字微流控装置，其特征在于，包括数字微流控芯片、热控制装置和弹性支撑装置；所述数字微流控芯片设置有液滴通道，所述液滴通道被配置为供液滴在其间移动；所述热控制装置设置在所述数字微流控芯片的一侧，被配置为在所述液滴通道内生成至少两个独立且互不干涉的热区，并控制所述热区的温度；所述弹性支撑装置设置在所述热控制装置远离所述数字微流控芯片的一侧，所述弹性支撑装置被配置为驱动所述热控制装置贴设在所述数字微流控芯片的表面上。

在示例性实施方式中，所述热控制装置包括支撑体和至少两个热控制体；所述支撑体朝向所述数字微流控芯片的一侧设置有至少两个凹槽，所述至少两个热控制体分别设置在所述至少两个凹槽内，相邻热控制体之间的最小距离为0.1mm至4mm。

在示例性实施方式中，在平行于数字微流控芯片的平面内，所述热控制体的形状为如下任意一种或多种：正方形、矩形、圆形和椭圆形；所述热控制体的特征长度大于3倍的液滴直径。

在示例性实施方式中，所述热控制体包括叠设的热源体和传热体，所述热源体设置在所述凹槽内，被配置为提供热源，所述传热体设置在所述热源体靠近所述数字微流控芯片的一侧，被配置为传导所述热源体的热量；所述热源体和传热体的厚度之和大于所述凹槽的深度。

在示例性实施方式中，所述热源体和传热体的厚度之和与所述凹槽的深度之差为0.5mm至2mm。

在示例性实施方式中，所述数字微流控装置还包括温度传感器；所述支撑体的一侧设置有至少一个第一通孔，所述第一通孔贯通所述凹槽的侧壁；所述传热体的一侧设置有至少一个传感器孔，所述传感器孔与所述第一通孔连通，所述温度传感器插设在所述传感器孔内。

在示例性实施方式中，所述热源体还包括连接件；所述支撑体的一侧设置有至少一个第二通孔，所述第二通孔贯通所述凹槽的侧壁；所述热源体的一侧设置有至少一个连接孔，所述连接孔与所述第二通孔连通，所述连接件插设在所述连接孔内。

在示例性实施方式中，所述弹性支撑装置包括弹性元件和支撑框；所述支撑框包括底框、侧框和顶框；所述底框为板状结构，所述顶框为中部设置有第一开口的板状结构，所述侧框为筒状结构，所述侧框的第一端与所述底框的外侧边缘连接，所述侧框的第二端与所述顶框的外侧边缘连接，使所述底框、侧框和顶框围成一个容置所述弹性元件和热控制装置的第一容置腔，所述第一开口与所述第一容置腔连通；所述弹性元件远离所述数字微流控芯片一端与所述底框连接，所述弹性元件靠近所述数字微流控芯片的一端与所述热控制装置连接，所述弹性元件被配置对所述热控制装置施加弹性力，使所述热控制装置伸入到所述第一开口中，并贴设在所述数字微流控芯片的表面上。

在示例性实施方式中，所述数字微流控还包括盖框，所述盖框设置在数字微流控芯片远离所述热控制装置的一侧；所述盖框包括前框和边框，所述前框为中部设置有第二开口的板状结构，所述边框为筒状结构，所述边框的第一端与所述支撑框连接，所述边框的第二端与所述前框的外侧边缘连接，使所述前框、边框和支撑框围成一个容置所述数字微流控芯片的第二容置腔，将所述数字微流控芯片固定在所述第二容置腔内。

在示例性实施方式中，所述弹性元件包括3个至6个弹簧，所述弹簧的压缩距离为1mm至3mm。

在示例性实施方式中，所述弹性支撑装置包括弹性元件、支撑柱和支撑基架；所述支撑基架为中部设置有第一开口的板状结构，所述弹性元件远离所述数字微流控芯片一端与所述支撑柱连接，所述弹性元件靠近所述数字微流控芯片的一端与所述热控制装置连接，所述弹性元件被配置对所述热控制装置施加弹性力，使所述热控制装置伸入到所述第一开口中，并贴设在所述数字微流控芯片的表面上。

在示例性实施方式中，所述数字微流控还包括盖框，所述盖框设置在数字微流控芯片远离所述热控制装置的一侧，所述盖框包括前框和边框，所述前框为中部设置有第二开口的板状结构，所述边框为筒状结构，所述边框的第一端与所述支撑基架连接，所述边框的第二端与所述前框的外侧边缘连接，使所述前框、边框和支撑基架围成一个容置所述数字微流控芯片的第二容置腔，将所述数字微流控芯片固定在所述第二容置腔内。

在示例性实施方式中，所述数字微流控装置还包括校正传感器和温度控制器，所述温度控制器分别与温度传感器和校正传感器连接；所述校正传感器被配置为：在校正阶段设置在所述数字微流控芯片上，采集所述热区的温度；所述温度控制器被配置为：在校正阶段获取所述校正传感器采集的热区温度，根据所述热区温度获取校正值，在测试阶段获取所述温度传感器采集的传热体温度，根据所述传热体温度和校正值控制所述热源体的加热量。

本公开示例性实施例还提供了一种采用上述数字微流控装置的数字微流控驱动方法，包括：

S1、在所述数字微流控芯片上分别生成独立且互不干涉的第一热区、第二热区和第三热区，所述第一热区具有执行变性步骤的第一温度，所述第二热区具有执行延伸步骤的第二温度，所述第三热区具有执行退火步骤的第三温度；或者，在所述数字微流控芯片上分别生成独立且互不干涉的第一热区和第二热区，所述第一热区具有执行变性步骤的第一温度，所述第二热区具有执行退火步骤和延伸步骤的第二温度；

S2、执行聚合酶链式反应循环，包括：将所述液滴移动到所述第一热区，使核酸变性；将所述液滴移动到所述第三热区，使引物与核酸模板结合，形成局部双链；将所述液滴移动到所述第二热区，合成与模板互补的核酸链；或者，将所述液滴移动到所述第一热区，使核酸变性；将所述液滴移动到所述第二热区，使引物与核酸模板结合，形成局部双链，并合成与模板互补的核酸链；

S3、重复执行聚合酶链式反应循环。

在示例性实施方式中，步骤S1之前，还包括：

判断是否是校正阶段，是则进行校正处理，否则执行步骤S1；

所述校正处理包括：

在所述数字微流控芯片的至少一个热区设置校正传感器；

所述温度控制器分别获取所述温度传感器采集的传热体温度和所述校正传感器采集的热区温度；计算所述传热体温度和热区温度的差值，将所述差值作为校正值并存储；

从所述数字微流控芯片上移除所述校正传感器。

本公开示例性实施例提供了一种数字微流控装置及其驱动方法，通过在数字微流控芯片上形成多个独立且互不干涉的热区，液滴在多个热区间循环往复移动即可实现液滴的快速变温，变温速率远远大于现有结构的最大变温速率。本公开提供的数字微流控装置不需采用温度超调，不仅进一步缩短了温度稳定时长，而且避免了温度超调对酶活性的影响。本公开最大限度地简化了结构，具有结构简单、体积小和成本低等优点。

当然，实施本公开的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本公开的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开示例性实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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，与本公开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2a至图2c为本公开实施例一种数字微流控芯片的结构示意图；

图3为本公开实施例另一种数字微流控芯片的结构示意图；

图4为本公开实施例又一种数字微流控芯片的结构示意图；

图5为本公开实施例又一种数字微流控芯片的结构示意图；

图6a至图6b为本公开实施例一种热控制装置的结构示意图；

图7为本公开实施例一种弹性支撑装置的结构示意图；

图8为本公开实施例一种盖板的结构示意图；

图9为本公开实施例另一种数字微流控装置的结构示意图；

图10a至图10c为本公开实施例热区温度分布的示意图；

图11为本公开实施例热区重复性测试结果图；

图12a至图12b为本公开实施例另一种弹性支撑装置的结构示意图；

图13为本公开实施例又一种数字微流控装置的立体结构示意图；

图14为本公开实施例一种数字微流控装置的外观示意图。

附图标记说明:

10—数字微流控芯片； 11—第一基板； 12—第二基板；

13—封框胶； 14—进液口； 20—热控制装置；

21—支撑体； 22—热控制体； 23—热源体；

24—传热体； 30—弹性支撑装置； 31—支撑框；

32—弹性元件； 33—第一开口； 34—第一容置腔；

35—支撑柱； 36—支撑基架； 40—盖框；

41—前框； 42—边框； 43—第二开口；

44—第二容置腔； 50—温度传感器； 51—第一热区；

52—第二热区； 53—第三热区； 60—校正传感器；

70—温度控制器； 80—输入输出装置； 90—液滴；

91—液滴通道； 100—基架； 110—第一基底；

111—第一电极层； 112—第一保护层； 113—第一疏液层；

120—第二基底； 121—第二电极层； 122—第二保护层；

123—第二疏液层； 210—凹槽； 220—第一通孔；

230—第二通孔； 231—连接孔； 232—连接件；

241—传感器孔； 311—底框； 312—侧框；

313—顶框。

具体实施方式

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。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，“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。

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。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。

通常，PCR反应涉及多种反应温度。例如，PCR反应可以包括如下三个基本反应步骤：(1)DNA变性(90℃至96℃)，双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA；(2)退火(60℃至65℃)，系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链；(3)延伸(70℃至75℃)，在Taq酶(在约72℃左右，活性最佳)的作用下，以dNTP为原料，从引物的3′端开始以从5′→3′端的方向延伸，合成与模板互补的DNA链。经过变性、退火和延伸是一个循环，DNA含量便增加一倍，大多数PCR反应可以包括25至35个循环。研究表明，多种反应温度间循环切换的变温速率，对于整体PCR反应效率至关重要。

经本申请发明人研究发现，由于现有数字微流控装置采用在一个微反应池内循环升降温的方式实现反应温度的循环切换，受限于变温系统的加热速率和冷却速率，因而变温速率较慢，最大变温速率仅能达到8℃/s。此外，由于频繁升温降温，因而温度控制需要引入温度超调量(约3℃左右)，不仅超调量回归稳定耗时较长，而且存在影响酶活性的风险。进一步地，由于变温系统采用半导体制冷片、散热片、风扇等结构，导致装置结构复杂、体积较大，成本较高。

为了解决现有数字微流控装置存在的变温速率慢、变温超调量大、结构复杂、体积较大等问题，本公开示例性实施例提供了一种数字微流控装置。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、热控制装置20和弹性支撑装置30。在示例性实施方式中，数字微流控芯片10可以设置有液滴通道，液滴通道被配置为供液滴90在其间移动。热控制装置20设置在数字微流控芯片10的一侧，被配置为在液滴通道内生成至少两个独立且互不干涉的热区，并控制每个热区的温度。弹性支撑装置30设置在热控制装置20远离数字微流控芯片10的一侧，被配置为驱动热控制装置20贴设在数字微流控芯片10的表面上。

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11和第二基板12，第一基板11和第二基板12可以通过封框胶13实现连接，使得第一基板11、第二基板12和封框胶13形成具有合适间隙的腔体，极性材料(水性的和/或离子的)的液滴90被约束在第一基板11和第二基板12之间的平面中。在示例性实施方式中，第一基板11和第二基板12之间可以设置多个隔垫物，多个隔垫物可以形成液滴通道。在示例性实施方式中，第一基板11上可以设置驱动电极，第二基板12上可以设置参考电极，驱动电极和参考电极被配置为驱动液滴90在液滴通道中移动。

在示例性实施方式中，数字微流控芯片10可以包括进液口14，进液口14被配置为将流体输入到液滴通道中。

在示例性实施方式中，热控制装置20可以设置在第一基板11远离第二基板12的一侧，并由弹性支撑装置30驱动压设贴合在该侧的表面上。在示例性实施方式中，热控制装置20可以至少包括第一热控制元件、第二热控制元件和第三热控制元件，第一热控制元件被配置为在数字微流控芯片10的液滴通道内生成第一热区，并控制第一热区具有第一温度，第二热控制元件被配置为在数字微流控芯片10的液滴通道内生成第二热区，并控制第二热区具有第二温度，第三热控制元件被配置为在数字微流控芯片10的液滴通道内生成第三热区，并控制第三热区具有第三温度，在数字微流控芯片10上形成独立且互不干涉的三个热区，即数字微流控芯片上的三个热区是由热控制装置创建并控制的。

在示例性实施方式中，弹性支撑装置30可以包括支撑框和弹性元件，支撑框可以设置在热控制装置20远离数字微流控芯片10的一侧，弹性元件可以设置在支撑框和热控制装置20之间，弹性元件被配置对热控制装置20施加弹性力，使热控制装置20压设贴合在数字微流控芯片10的表面上。

在示例性实施方式中，数字微流控芯片10可以驱动液滴90从第一热区移动到第二热区，使得液滴90从第一温度T1迅速变温成第二温度T2，或者，数字微流控芯片10可以驱动液滴90从第二热区移动到第三热区，使得液滴90从第二温度T2迅速变温变成第三温度T3，变温速率可以大于或等于12℃/s。

本公开示例性实施例通过设置多个热区，且液滴可以在多个热区之间迅速移动，使得本公开示例性实施例数字微流控装置可以适用于实施任何需要将液滴变温到多个温度作为液滴操纵方案的一部分的片上实验室中。

图2a至图2c为本公开示例性实施例一种数字微流控芯片的结构示意图，图2a为数字微流控芯片的立体结构示意图，图2b为数字微流控芯片的平面结构示意图，图2c为数字微流控芯片的剖面结构示意图。如图2a和图2b所示，在示例性实施方式中，数字微流控芯片10上设置有液滴通道91，液滴通道91被配置为供液滴90在其间移动。在示例性实施方式中，液滴通道91可以包括至少一个沿着第一方向X延伸的第一通道91-1和至少一个沿着第二方向Y延伸的第二通道91-2，第一通道91-1和第二通道91-2相互连通形成网格状，第一方向X和第二方向Y交叉。

在示例性实施方式中，位于数字微流控芯片10下侧的热控制装置在液滴通道91上形成独立且互不干涉的三个热区，三个热区分别为第一热区51、第二热区52和第三热区53。

在示例性实施方式中，在平行于数字微流控芯片平面上，三个热区的形状可以为矩形。

如图2c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11和第二基板12。第一基板11可以包括第一基底110、设置在第一基底110靠近第二基板12一侧的第一电极层111、设置在第一电极层111靠近第二基板12一侧的第一保护层112以及设置在第一保护层112靠近第二基板12一侧的第一疏液层113。第二基板12可以包括第二基底120、设置在第二基底120靠近第一基板11一侧的第二电极层121、设置在第二电极层121靠近第一基板11一侧的第二保护层122以及设置在第二保护层122靠近第一基板11一侧的第二疏液层123。

在示例性实施方式中，第一电极层111可以包括多个第一电极，多个第一电极间隔设置在与液滴通道相对应的位置，配置为驱动液滴在液滴通道内移动。第一电极层111的材料可以采用金属材料，如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)或钼(Mo)等，或者可以采用由金属组成的合金材料，如铝钕合金(AlNd)或钼铌合金(MoNb)等，合金材料可以是单层结构，或者可以是多层复合结构，如Mo层、Cu层和Mo层组成的复合结构等。第一保护层112覆盖第一电极层111，具有良好的绝缘性，第一保护层112的材料可以采用绝缘材料，如树脂、聚酰亚胺(PI)、硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)或氮氧化硅(SiON)等，可以是单层结构，或者可以是多层复合结构。第一疏液层113具有良好的疏液性，在与液滴90直接接触时，使液滴90具有较大的表面张力。液滴90与第一疏液层113的接触角为初始接触角，通过给对应的第一电极施加电压，使第一电极对应位置的第一疏液层113聚集电荷，从而改变第一疏液层113与附着于第一疏液层113表面的液滴90之间的润湿特性，使液滴90与第一疏液层113之间的接触角发生变化，从而使得液滴90发生形变，促使液滴90内部产生压强差,进而实现对液滴90的操控。第一疏液层113的材料可以采用特氟龙、全氟树脂(CYTOP)等含氟聚合物。

在示例性实施方式中，若第一保护层112具有良好的疏液性，则可以设置液滴90与第一保护层112直接接触，第一基板11可以包括第一基底110、第一电极层111和第一保护层112。若第一疏液层113具有良好的绝缘性，则可以设置第一疏液层113直接覆盖第一电极层111，第一基板11可以包括第一基底110、第一电极层111和第一疏液层113，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，第二电极层121可以包括参考电极，参考电极被配置为施加参考电位，以给多个第一电极提供参考电压，使第一电极与参考电极之间具有较大的电压差，从而能够形成较大的驱动电压操控液滴90移动。在一种示例性实施方式中，参考电极可以为面电极，面电极在第一基底上的正投影包含多个第一电极在第一基底上的正投影。在另一种示例性实施方式中，参考电极可以为多个条形电极。例如，条形的参考电极可以是沿着第一方向X延伸的条形状，每个条形的参考电极在第一基底上的正投影包含多个在第一方向X上依次排布的多个第一电极在第一基底上的正投影。第二电极层121的材料可以采用金属材料，如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)或钼(Mo)等，或者可以采用由金属组成的合金材料，如铝钕合金(AlNd)或钼铌合金(MoNb)等，合金材料可以是单层结构，或者可以是多层复合结构，如Mo层、Cu层和Mo层组成的复合结构等。

在示例性实施方式中，第二保护层122覆盖第二电极层121具有良好的绝缘性，第二保护层122的材料可以采用绝缘材料，如树脂、聚酰亚胺(PI)、硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)或氮氧化硅(SiON)等，可以是单层结构，或者可以是多层复合结构。第二疏液层123具有良好的疏液性，在与液滴90直接接触时，使液滴90具有较大的表面张力。第二疏液层123的材料可以采用特氟龙、全氟树脂(CYTOP)等含氟聚合物。

在示例性实施方式中，若第二保护层122具有良好的疏液性，则可以设置液滴90与第二保护层122直接接触，第一基板11可以包括第二基底120、第二电极层121和第二保护层122。若第二疏液层123具有良好的绝缘性，则可以设置第二疏液层123直接覆盖第二电极层121第二基板12可以包括第二基底120、第二电极层121和第二疏液层123，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，在平行于数字微流控芯片平面上，第一电极的形状可以为如下任意一种或多种：正方形、矩形、菱形、梯形、多边形、圆形和椭圆形，第一电极的排布方式可以为如下任意一种或多种：沿着第一方向X或第二方向Y排列的直线形，沿着第一方向X和第二方向Y排列的十字形、T字形或X字形等，可以根据操纵液滴的功能来确定，本公开在此不做限定。

在示例性实施方式中，数字微流控芯片10上液滴通道91的以外区域可以包括多个虚拟单元，虚拟单元所在位置可以设置相应的第一电极和参考电极，但不具有操控液滴的功能。

在示例性实施方式中，数字微流控芯片10可以为单基板，例如仅包括第一基板，或者仅包括第二基板，本公开在此不做限定。

本公开示例性实施例提供的数字微流控芯片，基于电极产生的电压，结合疏液层与液滴之间疏液性，基于介电润湿效应对液滴进行操控，从而实现了液滴在液滴通道中移动。

如图2a至图2c所示，第一热区51、第二热区52和第三热区53可以沿着第一方向X依次设置，第一热区51的中心点所对应的第一电极与第二热区52的中心点所对应的第一电极之间可以设置M个电极，第二热区52的中心点所对应的第一电极与第三热区53的中心点所对应的第一电极之间可以设置N个电极。在示例性实施方式中，M、N可以约为5个至15个。例如，M、N可以约为8个。这样，当液滴90从第一热区51的中心点移动到第二热区52的中心点时，液滴90会经过9个第一电极。在示例性实施方式中，液滴90经过1个第一电极耗时约为0.2s左右，经过9个第一电极则耗时1.8s左右，当第一热区51和第二热区52的温度差约为23℃左右时，液滴90的变温速率为12.8℃/s左右，远远大于现有结构的最大变温速率。

在示例性实施方式中，第一热区、第二热区和第三热区可以按照温度递增或温度递减的方式顺序排布，以降低温区间的温度串扰。

在示例性实施方式中，第一热区的第一温度T1可以约为95℃±1℃，第二热区的第二温度T2可以约为72℃±1℃，第三热区的第三温度T3可以约为60℃±1℃。

图3为本公开示例性实施例另一种数字微流控芯片的结构示意图。在示例性实施方式中，本示例性实施例数字微流控芯片的结构与前述实施例基本上相同，所不同的是，在平行于数字微流控芯片平面上，三个热区的形状可以为圆形，如图3所示。

在示例性实施方式中，由于数字微流控芯片10上的三个热区是由热控制装置20的三个热控制元件创建并控制的，因而热区的形状是与热控制元件的形状相对应。对于正方形状或矩形状的热控制元件，其在数字微流控芯片10上形成的热区基本上是正方形状或矩形状。对于圆形状或椭圆形状的热控制元件，其在数字微流控芯片10上形成的热区基本上是圆形状或椭圆形状。

图4为本公开示例性实施例又一种数字微流控芯片的结构示意图。在示例性实施方式中，本示例性实施例数字微流控芯片的结构与前述实施例基本上相同，所不同的是，数字微流控芯片10上形成有两个热区，如图4所示。

在示例性实施方式中，对于应用于PCR反应的数字微流控装置，当需求的引物退火温度与延伸温度相差不超过3℃时，则可以在一个热区进行退火处理和延伸处理，将退火和延伸合并为一步(如60℃)，即两步PCR。两步PCR法无需在退火和延伸之间转换，从而可缩短PCR所需的时间。此时，可以在数字微流控芯片10上形成两个热区，驱动液滴在两温区间循环运动，实现该反应。

图5为本公开示例性实施例又一种数字微流控芯片的结构示意图。在示例性实施方式中，本示例性实施例数字微流控芯片的结构与前述实施例基本上相同，所不同的是，数字微流控芯片上设置有三个进行生化反应的液滴通道91，三个液滴通道91中相同温度的热区由一个热控制元件生成，使得每个热区可以覆盖三个液滴通道。每个液滴通道中的液滴90可以按照相应的驱动时序在三个热区间循环运动，可以同时完成多通道的生化反应，如图5所示。

图6a至图6b为本公开示例性实施例一种热控制装置的结构示意图，图6a为热控制装置的立体结构示意图，图6b为热控制装置的爆炸示意图。如图6a和图6b所示，在示例性实施方式中，热控制装置20可以包括支撑体21和多个热控制体22，支撑体21配置为承载多个热控制体22，多个热控制体22分别设置在支撑体21内，被配置为在数字微流控芯片上分别形成多个热区。

在示例性实施方式中，支撑体21可以为长方体状，支撑体21第三方向Z的一侧(朝向数字微流控芯片的一侧)开设有多个凹槽210，多个凹槽210配置为安装固定承载多个热控制体22，第三方向Z可以垂直于数字微流控芯片的平面。

在示例性实施方式中，多个凹槽210可以沿着第一方向X依次设置，相邻凹槽210之间的最小距离可以约为0.1mm至4mm。

在示例性实施方式中，在平行于数字微流控芯片平面内，凹槽210的形状可以是如下任意一种或多种：正方形、矩形、圆形和椭圆形。

在示例性实施方式中，对于形状为正方形的凹槽210，凹槽210的边长可以作为凹槽的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。对于直径约为3mm的液滴，凹槽210的边长可以约为10mm左右。对于形状为长方形的凹槽210，长方形的长边沿着第一方向X延伸，凹槽210的长边可以作为凹槽的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。对于形状为圆形的凹槽210，凹槽210的直径可以作为凹槽的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。对于形状为椭圆形的凹槽210，椭圆形的长轴沿着第一方向X延伸，凹槽210的长轴可以作为凹槽的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。

在示例性实施方式中，支撑体21可以采用隔热性能及耐热性能良好的材料，如电木、亚克力等。

在示例性实施方式中，在平行于数字微流控芯片平面内，热控制体22的形状可以与所在凹槽210的形状基本上相同，可以是如下任意一种或多种：正方形、矩形、圆形和椭圆形。

在示例性实施方式中，在平行于数字微流控芯片平面内，热控制体22的尺寸可以稍小于所在凹槽210的尺寸。对于形状为正方形的热控制体22，正方形的边长可以作为热控制体的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。对于直径约为3mm的液滴，热控制体22的边长可以约为10mm左右。对于形状为长方形的热控制体22，长方形的长边沿着第一方向X延伸，长边可以作为热控制体的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。对于形状为圆形的热控制体22，圆形的直径可以作为热控制体的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。对于形状为椭圆形的热控制体22，椭圆形的长轴沿着第一方向X延伸，长轴可以作为热控制体的特征长度，可以大于3倍的液滴直径。

在示例性实施方式中，平面形状为正方形的热控制体22可以在数字微流控芯片上形成正方形的热区，平面形状为长方形的热控制体22可以在数字微流控芯片上形成长方形的热区，平面形状为圆形的热控制体22可以在数字微流控芯片上形成圆形的热区，平面形状为椭圆形的热控制体22可以在数字微流控芯片上形成椭圆形的热区。其中，平面形状为圆形的热控制体22具有与数字微流控芯片接触面积小、不易影响热区以外其他区域试剂反应等优点。

在示例性实施方式中，每个热控制体22可以包括叠设的热源体23和传热体24，热源体23设置在凹槽210内，被配置为提供热源，传热体24设置在热源体23第三方向Z的一侧，被配置为传导热源体23的热量，在数字微流控芯片上分别形成多个热区。

在示例性实施方式中，热源体23和传热体24的厚度之和可以大于凹槽210的深度，使得部分传热体24从凹槽210中凸出，即传热体24第三方向X一侧的表面高于支撑体21第三方向X的一侧的表面。本公开中，凹槽的深度、热源体的厚度和传热体的厚度均为第三方向Z的尺寸。

在示例性实施方式中，热源体和传热体的厚度之和与凹槽的深度之差可以约为0.5mm至2mm。

在示例性实施方式中，传热体24的材料可以采用导热性能良好的材料，如铝或铜等，传热体24与数字微流控芯片中第一基板远离第二基板一侧的表面直接接触，将热源体23产生的热量均匀地传递至数字微流控芯片，在数字微流控芯片上形成热区。

在示例性实施方式中，支撑体21第二方向Y的一侧或者第二方向Y的反方向的一侧可以设置有至少一个第一通孔220，至少一个第一通孔220可以设置在至少一个凹槽210所在区域，且贯通凹槽210的侧壁。至少一个传热体24第二方向Y的一侧或者第二方向Y的反方向的一侧可以设置至少一个传感器孔241，传感器孔241配置为安装固定温度传感器50。在示例性实施方式中，传感器孔241可以是盲孔。在传热体24设置在凹槽210内后，第一通孔220和传感器孔241的位置相对应，且第一通孔220和传感器孔241连通，使得温度传感器50可以穿过第一通孔220插设在传感器孔241内。

在示例性实施方式中，温度传感器50配置为感测传热体24的温度。温度传感器50可以包括传感头和传感杆，传感头可以为盘状，其内设置有温度传感元件，如NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、铂电阻、热电偶等，传感头可以设置在传感杆的端部，使得传感头可以伸入到传热块的内部，如传热块的中心区域，以感测传热体24内部的温度。

在示例性实施方式中，温度传感器50插设在传感器孔241内后，可以采用导热性能良好的硅胶或硅脂填充传感器孔241从而固定温度传感器50。

在示例性实施方式中，支撑体21第二方向Y的一侧或者第二方向Y的反方向的一侧可以设置有至少一个第二通孔230，至少一个第二通孔230可以设置在至少一个凹槽210所在区域，且贯通凹槽210的侧壁。至少一个热源体23第二方向Y的一侧或者第二方向Y的反方向的一侧可以设置至少一个连接孔231，连接孔231配置为安装固定连接件232。在示例性实施方式中，连接孔231可以是盲孔。在热源体23设置在凹槽210内后，第二通孔230和连接孔231的位置相对应，且第二通孔230和连接孔231连通，使得连接件232可以穿过第二通孔230插设在连接孔231内。

在示例性实施方式中，热源体23可以采用陶瓷加热板，具有热导性好、加热均匀、保温性能好、耐腐蚀、寿命长等优点。连接件232可以为杆状，一端与电源连接，另一端通过插设在连接孔231内与热源体23电连接。

图7为本公开示例性实施例一种弹性支撑装置的结构示意图。如图7所示，在示例性实施方式中，弹性支撑装置30可以包括支撑框31和弹性元件32，弹性元件32远离数字微流控芯片10的一端与支撑框31连接，弹性元件32靠近数字微流控芯片10的一端与热控制装置20连接，弹性元件32被配置为对热控制装置20施加弹性力，使热控制装置20贴设在数字微流控芯片10的表面上。

在示例性实施方式中，支撑框31可以包括底框311、侧框312和顶框313。底框311可以为板状结构，顶框313可以为中部设置有第一开口33的板状结构，侧框312可以为筒状结构，侧框312的第一端与底框311的外侧边缘连接，侧框312的第二端与顶框313的外侧边缘连接，使得底框311、侧框312和顶框313围成一个能够设置弹性元件32和热控制装置20的第一容置腔34，第一开口33与第一容置腔34连通。

在示例性实施方式中，弹性元件32的一端与底框311连接，弹性元件32的另一端与热控制装置20靠近底框311一侧的表面连接，被弹性元件32弹性支撑的热控制装置20中，靠近弹性元件32的一侧设置在第一容置腔34内，远离弹性元件32的一侧从第一开口33伸出，即热控制装置20远离底框311一侧的表面与底框311之间的距离大于顶框313远离底框311一侧的表面与底框311之间的距离。

在示例性实施方式中，弹性元件32可以为3个至6个弹簧，3个至6个弹簧分别与底框311和热控制装置20连接。

在示例性实施方式中，热控制装置与多个弹簧连接后(即未加载数字微流控芯片时)，弹簧的长度为L1。

图8为本公开示例性实施例一种盖板的结构示意图。如图8所示，在示例性实施方式中，数字微流控装置还可以包括盖框40，盖框40可以包括前框41和边框42。前框41可以为中部设置有第二开口43的板状结构，边框42可以为筒状结构，边框42的第一端与支撑框31的顶框313连接，边框42的第二端与前框41的外侧边缘连接，使得盖框40中的前框41和边框42与支撑框31中的顶框313围成一个能够设置数字微流控芯片10的第二容置腔44，第一开口33和第二开口43分别与第二容置腔44连通。

在示例性实施方式中，本公开示例性实施例数字微流控装置的装配过程可以包括：将热控制装置20的下侧与弹性支撑装置30中的弹性元件32连接后，然后将数字微流控芯片10设置在热控制装置20的上侧，随后将盖框40的前框41压设数字微流控芯片10上，通过施加压力使盖框40的边框42与支撑框31的顶框313接触，通过连接件将盖框40与支撑框31固接，将数字微流控芯片10固定在盖框40与支撑框31之间限定的第二容置腔44内。

在下压过程中，弹性元件32被压缩，弹性元件32的弹性力作用在热控制装置20上，使热控制装置20的多个传热体24与数字微流控芯片10的下侧表面紧密接触，可以实现热量的均匀传递，在数字微流控芯片10上形成多个热区。

在示例性实施方式中，对于弹性元件32采用弹簧，盖框40与支撑框31固接后(即加载数字微流控芯片之后)，弹簧的长度为L2。可以设置弹簧的压缩距离L1-L2约为1mm至3mm，不仅可以确保热控制装置20与数字微流控芯片10紧密接触，而且可以保证弹簧具有一定的弹力，实现多次压接的热稳定性和热重复性。

图9为本公开示例性实施例另一种数字微流控装置的结构示意图。如图9所示，在示例性实施方式中，数字微流控装置可以包括数字微流控芯片10、热控制装置20、弹性支撑装置30、盖框40、温度传感器50、校正传感器60、温度控制器70和输入输出装置80，数字微流控芯片10、热控制装置20、弹性支撑装置30和盖框40的结构与前述实施例基本上相同，这里不再赘述。

在示例性实施方式中，温度控制器70分别与插设在热源体23内的连接件232、插设在传热体24内的温度传感器50和设置在数字微流控芯片10内部的校正传感器60连接，温度控制器70被配置为在校正阶段获取校正值，在测试阶段获取温度控制器70采集的传热体温度，根据传热体温度和校正值通过连接件232控制热源体23的加热量。

在示例性实施方式中，在校正阶段，多个校正传感器60可以设置在数字微流控芯片10的内部，被配置为采集数字微流控芯片10内的温度，在校正完成后，校正传感器60从数字微流控芯片10中移除。

在示例性实施方式中，在校正阶段，多个校正传感器60可以分别设置在数字微流控芯片10中多个预设热区的中心，在多个温度点下采集各个热区的热区温度。在温度控制器70分别获取温度传感器50采集的传热体温度和校正传感器60采集的热区温度后，可以得到传热体温度和热区温度的差值，该差值可以作为校正值。后续测试阶段中，温度控制器70采集的传热体温度减去该校正值，可以作为数字微流控芯片10中热区的温度值。

在示例性实施方式中，校正传感器60可以采用NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、铂电阻、热电偶等，校正传感器60的尺寸小于数字微流控芯片10的盒厚即可。

在示例性实施方式中，在校正阶段，温度控制器70分别获取温度传感器50采集的传热体温度和校正传感器60采集的热区温度后，得到各个温度点下传热体温度和热区温度的差值，将该差值作为校正值并存储。在测试阶段，温度控制器70根据采集的传热体温度和预先存储的校正值，控制加热体的工作电压，控制热源体的加热量，实现温度控制功能。

在示例性实施方式中，输入输出装置80与温度控制器70通信连接，输入输出80被配置为使得测试人员输入PCR反应中多个热区的设定温度值，将设定温度值发送给温度控制器70，从温度控制器70接收有关温度和电压等参数，并实时显示。

在示例性实施方式中，数字微流控装置还可以包括驱动电路，驱动电路与数字微流控芯片连接，驱动电路被配置为通过驱动信号控制数字微流控芯片的工作。

在示例性实施方式中，驱动电路可以单独设置，或者可以设置在温度控制器中，或者可以设置在输入输出装置中，本公开在此不做限定。

图10a至图10c为本公开示例性实施例热区温度分布的示意图，以液滴直径约为3mm左右为例。在示例性实施方式中，仿真分析表明，在传热块边长约为10mm左右、相邻热控制体之间间距(即相邻传热体之间间距)约为3.5mm左右时，第一热区中液滴温度标准差σ为0.26℃，第二热区中液滴温度标准差σ为0.14℃，第三热区中液滴温度标准差σ为0.10℃，三个热区中液滴温度标准差σ的最大值为0.26℃，如图10a所示。按照三倍标准差原则，3σ<1℃。因此，传热块边长约为10mm左右、间距约为3.5mm左右时，三个热区中液滴的温度满足±1℃的精度要求。其中，液滴温度标准差σ为液滴内部温度的有限元仿真结果，用于表征液滴内部温度分布差异程度。

在示例性实施方式中，仿真分析表明，在传热块边长约为5mm左右、相邻热控制体之间间距(即相邻传热体之间间距)约为3.5mm左右时，第一热区中液滴温度标准差σ为0.84℃，第二热区中液滴温度标准差σ为0.45℃，第三热区中液滴温度标准差σ为0.34℃，三个热区中液滴温度标准差σ的最大值为0.84℃，如图10b所示。按照三倍标准差原则，3σ>1℃。因此，传热块边长约为5mm左右、间距约为3.5mm左右时，三个热区中液滴的温度不满足±1℃的精度要求。

在示例性实施方式中，仿真分析表明，在传热块边长约为10mm左右、相邻热控制体之间间距(即相邻传热体之间间距)约为0.1mm左右时，第一热区中液滴温度标准差σ为0.28℃，第二热区中液滴温度标准差σ为0.22℃，第三热区中液滴温度标准差σ为0.13℃，三个热区中液滴温度标准差σ的最大值为0.28℃，如图10c所示。按照三倍标准差原则，3σ<1℃。因此，传热块边长约为10mm左右、间距约为0.1mm左右时，三个热区中液滴的温度满足±1℃的精度要求。

仿真分析表明，传热块边长越小，液滴温度标准差σ越大，即液滴温度分布越不均匀，当传热块边长与液滴直径的比值大于3倍时，热区中液滴的温度满足±1℃的精度要求。

仿真分析表明，相邻传热体之间间距对液滴温度分布影响不显著。因此，在加工允许的前提下，可以适当减小传热块间距，以减少液滴在热区间移动的距离，减少液滴在热区间移动的耗时。

图11为本公开示例性实施例热区重复性测试结果图。在同一热控制装置和弹性支撑装置中，对三片数字微流控芯片进行了测试。测试结果表明，三片数字微流控芯片的全工作流程中，液滴温度标准差小于或等于0.06℃，液滴温度最大误差为0.48℃(目标72℃，实测71.52℃)，表明本系统控温稳定性及重复性良好，如图11所示。

图12a至图12b为本公开示例性实施例另一种弹性支撑装置的结构示意图，图12a为弹性支撑装置的立体结构示意图，图12b为弹性支撑装置的爆炸示意图。如图12a至图12b所示，在示例性实施方式中，弹性支撑装置30可以包括弹性元件32、支撑柱35和支撑基架36。支撑基架36可以为中部设置有第一开口33的板状结构，数字微流控芯片10可以设置在支撑基架36第三方向Z的一侧，盖框40可以设置在数字微流控芯片10远离支撑基架36的一侧，盖框40通过多个螺钉与支撑基架36连接，将数字微流控芯片10固定在盖框40与支撑基架36之间。弹性元件32和支撑柱35可以设置在支撑基架36远离数字微流控芯片10的一侧，弹性元件32远离数字微流控芯片10的一端与支撑柱35连接，弹性元件32靠近数字微流控芯片10的一端与热控制装置20连接，弹性元件32被配置为对热控制装置20施加弹性力，使热控制装置20伸入到支撑基架36上的第一开口33中，并紧紧贴设在数字微流控芯片10的表面上。

在示例性实施方式中，弹性元件32可以为弹簧机构，弹簧机构可以包括底板、顶板和3个至6个弹簧，3个至6个弹簧设置在底板和顶板之间，且分别与底板和顶板连接，底板被配置为与支撑柱35靠近数字微流控芯片10一侧的端部连接，顶板被配置为与热控制装置20远离数字微流控芯片10一侧的表面连接。

在示例性实施方式中，支撑柱35可以为柱状结构，通过插孔等方式与弹性元件32的底板连接。

图13为本公开示例性实施例又一种数字微流控装置的立体结构示意图。如图13所示，数字微流控装置可以包括数字微流控芯片10、热控制装置、弹性支撑装置30、盖框40、温度控制器、输入输出装置80和基架100，数字微流控芯片10、热控制装置、弹性支撑装置30和盖框40的结构与图12a至图12b所示结构基本上相同，这里不再赘述。

在示例性实施方式中，基架100可以包括底架和固定柱，底架可以为板状结构，固定柱可以为柱状结构，固定柱的一端与底架连接，固定柱的另一端与弹性支撑装置30的支撑基架36，使得弹性支撑装置30通过固定柱固定在底架上，且弹性支撑装置30中支撑柱35远离数字微流控芯片10的一端可以顶设在底架上。

在示例性实施方式中，输入输出装置80可以包括触控显示屏，测试人员可以通过触控显示屏输入PCR反应的，并通过触控显示屏查看PCR反应的结果。

图14为本公开示例性实施例一种数字微流控装置的外观示意图。如图14所示，数字微流控装置可以包括壳体，热控制装置、弹性支撑装置、盖框和基架等结构设置在壳体内，数字微流控芯片和输入输出装置设置在壳体上，具有外观简洁、体积小和操作便利等优点。

通过本公开数字微流控装置的结构可以看出，本公开通过在数字微流控芯片上形成多个独立且互不干涉的热区，液滴在多个热区间循环往复移动即可实现液滴的快速变温，而且变温速率较快。例如，液滴从恒定温度为72℃的第二热区移动至恒定温度为95℃的第一热区过程中，液滴经过9个第一电极，耗时1.8s，变温速率为12.8℃/s，远远大于现有结构的最大变温速率。本公开提供的数字微流控装置无需频繁控制加热元件升降温，可以大幅度提高变温速率，可以大幅度缩短变温时长。本公开提供的数字微流控装置不需采用温度超调，不仅进一步缩短了温度稳定时长，而且避免了温度超调对酶活性的影响。由于本公开每个热区不需要频繁升温和降温，可以采用自然冷却方案，因而避免了采用半导体制冷片、散热片、风扇等强制冷却元件，最大限度地降低了结构复杂性，最大限度地简化了结构，具有结构简单、体积小和成本低等优点。

本公开示例性实施例还提供了一种采用前述数字微流控装置的数字微流控装置的驱动方法。在示例性实施方式中，数字微流控装置的驱动方法可以包括：

S1、在所述数字微流控芯片上分别生成独立且互不干涉的第一热区、第二热区和第三热区，所述第一热区具有执行变性步骤的第一温度，所述第二热区具有执行延伸步骤的第二温度，所述第三热区具有执行退火步骤的第三温度；

S2、执行聚合酶链式反应循环，包括：将所述液滴移动到所述第一热区，使核酸变性；将所述液滴移动到所述第三热区，使引物与核酸模板结合，形成局部双链；将所述液滴移动到所述第二热区，合成与模板互补的核酸链；

S3、重复执行聚合酶链式反应循环。

在示例性实施方式中，第一热区的第一温度T1可以约为95℃±1℃，第二热区的第二温度T2可以约为72℃±1℃，第三热区的第三温度T3可以约为60℃±1℃。

在示例性实施方式中，第一热区、第二热区和第三热区可以按照温度递增或温度递减的方式顺序排布，以降低温区间的温度串扰。

在示例性实施方式中，步骤S1之前还可以包括判断处理。在示例性实施方式中，判断处理可以包括：

判断是否是校正阶段，是则进行校正处理，否则执行步骤S1。

在示例性实施方式中，校正处理可以包括：

在所述数字微流控芯片的至少一个热区设置校正传感器；

所述温度控制器分别获取所述温度传感器采集的传热体温度和所述校正传感器采集的热区温度；计算所述传热体温度和热区温度的差值，将所述差值作为校正值并存储；

从所述数字微流控芯片上移除所述校正传感器。

在示例性实施方式中，第一校正传感器可以设置在数字微流控芯片中预设的第一热区的中心位置，第二校正传感器可以设置在数字微流控芯片中预设的第二热区的中心位置，第三校正传感器可以设置在数字微流控芯片中预设的第三热区的中心位置，以尽可能准确地采集各个热区的温度。

在示例性实施方式中，与数字微流控芯片中预设的第一热区、第二热区和第三热区的对应位置，热控制装置分别设置有第一热控制体、第二热控制体和第三热控制体，第一热控制体被配置为形成第一热区，第二热控制体被配置为形成第二热区，第三热控制体被配置为形成第三热区。第一热控制体中的传热体设置有采集该传热体温度的第一温度传感器，第二热控制体中的传热体设置有采集该传热体温度的第二温度传感器，第三热控制体中的传热体设置有采集该传热体温度的第三温度传感器。

在示例性实施方式中，温度控制器分别与第一校正传感器、第二校正传感器、第三校正传感器、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器连接，分别获取三个温度传感器采集的三个传热体温度和三个校正传感器采集的三个热区温度，温度控制器根据第一校正传感器和第一温度传感器采集的温度获得第一热区的校正值，根据第二校正传感器和第二温度传感器采集的温度获得第二热区的校正值，根据第三校正传感器和第三温度传感器采集的温度获得第三热区的校正值。

以第一热区的设定温度值为TC为例，校正处理的具体过程可以包括：(1)温度控制器控制第一热控制体中的热源体加热，并实时获取第一温度传感器采集的传热体温度值和第一校正传感器采集的热区温度值。(2)待第一校正传感器所采集的热区温度值为TC时，记录第一温度传感器所采集的传热体温度值TW；(3)计算校正值，校正值TX＝TW-TC。(4)存储该校正值TX。在示例性实施方式中，可以进行多个温度点的校正处理，获得多个温度点的校正值，并对多个温度点的设定温度值和校正值进行拟合，得到二者关系式。例如，以线性拟合为例，y＝ax+b，其中x为设定温度值，y为校正值，a、b为标定得到的拟合温度系数，利用该方式可以获得其它温度点下的校正值。

在示例性实施方式中，以在数字微流控芯片上生成第一热区为例，步骤S1可以包括：

设定第一热区的设定温度值TC1；根据校正值计算传热体的目标温度值TW1，TW1＝TC1+TX；温度控制器控制第一热控制体中的热源体加热，实时获取第一温度传感器采集的传热体温度值，根据采集的传热体温度值和目标温度值TW1控制工作电压，当采集的传热体温度值等于目标温度值TW1停止加热。

在示例性实施方式中，步骤S2可以包括预处理阶段和处理阶段，预处理阶段可以包括：数字微流控芯片驱动液滴移动到第一热区，在95℃的第一热区维持3min，完成DNA预变性，随后数字微流控芯片驱动液滴离开第一热区。

在示例性实施方式中，处理阶段可以包括：数字微流控芯片驱动液滴移动到第一热区，在95℃的第一热区维持0.5min，完成DNA变性。随后，数字微流控芯片驱动液滴移动到第三热区，在60℃的第三热区维持0.5min，完成退火。随后，数字微流控芯片驱动液滴移动到第二热区，在72℃的第二热区维持0.5min，完成延伸。

在示例性实施方式中，步骤S3中重复执行聚合酶链式反应循环是重复执行处理阶段，循环次数可以约为25次至35次。

在示例性实施方式中，热区温度、时长及循环次数等可以根据试剂种类、DNA片段长度等相应变化，本公开在此不做限定。

本公开示例性实施例还提供了另一种采用前述数字微流控装置的数字微流控装置的驱动方法。在示例性实施方式中，数字微流控装置的驱动方法可以包括：

在所述数字微流控芯片上分别生成独立且互不干涉的第一热区和第二热区，所述第一热区具有执行变性步骤的第一温度，所述第二热区具有执行退火步骤和延伸步骤的第二温度；

执行聚合酶链式反应循环，包括：将所述液滴移动到所述第一热区，使核酸变性；将所述液滴移动到所述第二热区，使引物与核酸模板结合，形成局部双链，并合成与模板互补的核酸链；

重复执行聚合酶链式反应循环。

通过本公开数字微流控装置的驱动过程可以看出，本公开通过采用在多个热区间循环往复移动液滴的方式，不仅可以实现液滴快速变温，而且变温速率较快，变温速率远远大于现有结构的最大变温速率。本公开提供的数字微流控装置无需频繁控制加热元件升降温，可以大幅度提高变温速率，可以大幅度缩短变温时长。此外，本公开提供的数字微流控装置不需采用温度超调，不仅进一步缩短了温度稳定时长，而且避免了温度超调对酶活性的影响。此外，由于本公开每个热区不需要频繁升温和降温，可以采用自然冷却方案，因而避免了采用半导体制冷片、散热片、风扇等强制冷却元件，最大限度地降低了结构复杂性，最大限度地简化了结构，具有结构简单、体积小和成本低等优点。

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，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。