王 鹤

（河南工程学院 机械工程学院，河南 郑州451191）

0 引言

数字微流控生物芯片的出现，打破了生化检验在传统实验室中操作繁琐、成本高、耗时长等发展瓶颈，并对其向微型化、集成化、自动化与便携化方向发展起到了重大推动作用。介电湿润是数字微流控技术中最常见的液滴驱动方式之一。通过按次序地对电极施加电压，数字微流控技术可在二维阵列结构上独立地控制多个样本或试剂微液滴完成各种基本操作（如分配、输运、存储、合并、混合、分离与检测等），以实现相应的生化检验分析[1,2]，如图1(a)所示。样本试剂消耗小、成本低廉、检测灵敏度高以及重复使用等优势使其在生物医学、分析化学、药物诊断、食品安全以及环境监测等领域都有着广泛的应用[3,4]。

在生化检验分析中，生物样本对很多因素（如环境、温度等）都非常敏感，难以在片上保持最佳的临床（如床边检测）或实验室环境。所以，为了确保检验结果的完整性，在满足约束（包括资源约束和时序约束）的前提条件下，要实现生化检验中各样本和试剂操作的并行处理达到最大化，进而减少样本液滴在片上的操作时间，以使生化检验完成时间最小化。然而，二维电极阵列的尺寸（即资源约束）以及生化检验中各操作之间的功能依赖性（时序约束）限制了片上并行操作的数量。这使得传统数字微流控生物芯片的全定制设计技术已经远不适用于大规模的生化分析与检验。因此，模仿超……