[发明专利]基于编码译码的数字微流控生物芯片在线测试结构及方法

说明书

本发明提供了一种基于编码译码的数字微流控生物芯片在线测试结构及方法，其解决了在线测试中故障发现不及时、错误修复时间长且资源消耗多，以及控制引脚过多导致的芯片规模过大的技术问题。包括译码器，输入端与控制器连接，输出端与电极连接，用于将电压信号根据译码规则转换为电极驱动序列，作用于各个电极上；编码器，输入端与电极连接，输出端与控制器连接，用于将各电极的实际电压信号经电路编码后通过数据总线传回控制器；及控制器，用于将传回电压信号与输出的电压信号进行对比，判断电极是否出现故障，若有，则将对应的电极标记为故障，并对之后的液滴调度进行调整。本发明广泛应用于数字微流控生物芯片在线测试技术领域。

技术领域

本发明涉及数字微流控生物芯片在线测试技术领域，特别是涉及一种基于编码译码的数字微流控生物芯片在线测试结构及方法。

背景技术

数字微流控生物芯片主要由一个二维电极阵列组成，上极板是一个覆盖阵列中所有单元的大电极，作为公共接地端；下极板在使用中根据需要施加不同的控制电压，可参考文献1(R.Fair,A.Khlystov,V. Srinivasan,V.Pamula,and K.Weaver,“Integratedchemical/biochemical sample collection,pre-concentration,and analysis on adigital microfluidic lab-on-a-chip platform”,Proceedings of SPIE,volume 5591,Issue 8,page 113–124,2004)。基于介电润湿技术，纳升级的液滴在操作过程中被限制在两极板之间，通过同时向液滴所在电极施加低电平和相邻电极施加高电平，改变液滴的表面张力，从而实现了液滴从低电平向高电平移动，如文献2(R.B.Fair,A.Khlystov,T.D.Tailor,V.Ivanov,R.D.Evans,P.B. Griffin,V.Srinivasan,V.K.Pamula,M.G.Pollack,J.Zhou,Chemical and biological applications of digital-microfluidic devices.IEEE Des.Test Comput.24,10–24(2007))。控制器将实验步骤翻译成一系列电压序列，通过引脚加载到每个电极上，实现液滴混合、分离、稀释、注入等所有操作。随着数字微流控生物芯片在各领域的广泛引用，其功能越来越复杂，在使用中需要大量流体操作在电极阵列上重复进行，电极将不断与各种易粘连其上的大分子物质接触，并长时间保持高电平或不断进行高低电平的切换，这就会使其故障率增加。一旦其发生故障则会导致液滴移动和流体操作的错误，进而引起试验结果的错误，不仅会消耗大量时间和液滴等资源，更会在实际应用中造成严重后果。

由于数字微流控生物芯片通常用于健康检测、药品研发和空气质量监测等方面，为了保证操作结果的快速性、准确性和可靠性，就必须要在芯片使用过程中对其进行在线测试。