數字微流控生化芯片多液滴稀釋方法的研究＊

張 玲，梅軍進

（湖北理工學院計算機學院，湖北 黃石435003）

1 引言

片上試驗室LOC（Lab－On－a－Chip）是近年來為進行重大藥物研制而出現的一種新的生化試驗模式［1～5］。LOC通常在一個只有幾平方厘米的小芯片上運行一個或多個生化試驗協議或者生化檢測，但這個小小的芯片卻涉及多個交叉領域，包括微電子、生物化學、病毒診斷、計算機輔助設計、制造等領域，與傳統的試驗過程比較，LOC 非常節省樣品和試劑，并且不容易出人為錯誤，結果較準確［1，5～7］。

樣品試劑的配備過程是生化試驗中最常用且必需的基本操作，傳統的LOC 無法將樣品配備放在片上進行，需要片外準備，給整個LOC試驗過程造成延期。而對于DMF（Digital MicroFluidic）的芯片，則可以通過設計片上協議來進行樣品配備，通過控制離散的液滴多次混合/分離操作而獲得目標樣品。樣品配備一般通對儲備的原溶液進行稀釋來獲得各種目標濃度溶液［8］。如何通過最少的步驟且產生較少的廢棄液滴獲得目標溶液是樣品配備的一個挑戰［9］。

DMF生化芯片通常在一個二維電極陣列上通過控制離散的液滴運動來實現相應的生化試驗，因此，相應的控制液滴為單位液滴的整數倍，其中單位液滴（Unit Volume）為電極陣列控制的液滴單位。混合操作可以抽象為（k∶l）的模式，代表k個單位的物質1和l個單位的物質2同時參與混合操作，獲得（k＋l）單位的混合物［9］。若用CF來表示結果濃度，稀疏過程可以描述為給定濃度為100%的試劑或樣品和給定濃度為0%的中性溶液，確定一系列的（k∶l）模式的混合過程來達到所需要目標濃度。……