數(shù)字微流控生物芯片由2層板構(gòu)成，底層為控制電極層，可由外部引腳進(jìn)行控制，頂層為連續(xù)的地電極。在電極上均涂有疏水物質(zhì)，以利于液滴在芯片上的電極間進(jìn)行移動(dòng)。當(dāng)需要移動(dòng)液滴至相鄰電極時(shí)，需要激活該相鄰電極，并使液滴所在的電極為低電位，則液滴即可移動(dòng)至該相鄰電極。通過對控制電極施加不同的高低電平對板極之間的液滴進(jìn)行移動(dòng)、混合等操作。當(dāng)芯片出現(xiàn)開路與短路等災(zāi)難性故障時(shí)，液滴在經(jīng)過故障單元時(shí)，將會(huì)停滯不前，使生化實(shí)驗(yàn)無法正常進(jìn)行。由于生化實(shí)驗(yàn)對數(shù)字微流控芯片的可靠性要求非常高，所以需要對芯片進(jìn)行充分的離線與在線測試，即不僅需要在芯片生產(chǎn)后或?qū)嶒?yàn)開展前進(jìn)行離線測試，而且需要在實(shí)驗(yàn)開展時(shí)對芯片進(jìn)行在線測試，以便確保芯片的可靠性。

根據(jù)芯片引腳的控制方式的不同，數(shù)字微流控生物芯片可以分為直接尋址型與電極共用引腳約束型2種不同結(jié)構(gòu)的芯片，圖1所示為5x5電極陣列的數(shù)字微流控芯片。圖1(a)為直接尋址型芯片，該芯片中的每一個(gè)電極均連接一個(gè)單獨(dú)的控制引腳，也即一個(gè)控制引腳僅僅控制著一個(gè)電極單元。圖1(b)為“5-連接”算法設(shè)計(jì)的電極共用引腳約束型芯片，該電極陣列中的每個(gè)電極與其上、下、左、右四個(gè)直接相鄰電極的引腳編號均不同，共需5個(gè)不同的引腳編號。芯片中的多個(gè)電極可以共用一個(gè)相同編號的控制引腳，也即一個(gè)控制引腳可以同時(shí)激活多個(gè)電極單元。

對于直接尋址芯片而言，由于控制引腳與電極之間是一一對應(yīng)關(guān)系，所以液滴的操縱很方便。但是隨著芯片規(guī)模的逐漸增大，這種方式需要較多的控制引腳，使得芯片的設(shè)計(jì)成本與制造成本均急劇上升。而電極共用引腳約束芯片由于多個(gè)電極只需要由一個(gè)控制引腳進(jìn)行控制，從而減少了芯片外圍的引腳數(shù)量，進(jìn)而降低了芯片成本，彌補(bǔ)了直接尋址芯片的不足。然而，由于電極共用引腳約束芯片中存在多個(gè)電極共用一個(gè)引腳的情況，相比直接尋址芯片而言，液滴操縱的自由度降低，同時(shí)芯片的測試復(fù)雜度也更高。

在數(shù)字微流控芯片的測試中，直接尋址芯片的研究成果較多，而對于電極共用引腳約束芯片的研究較少。有學(xué)者提出了通用型電極共用引腳約束芯片的設(shè)計(jì)方法，也有學(xué)者利用蟻群算法對通用引腳芯片進(jìn)行了離線與在線測試，取得了較好的測試效果。但這些通用型的設(shè)計(jì)方法較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。另有學(xué)者采用了“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束芯片的設(shè)計(jì)方法，該方法設(shè)計(jì)思路簡單，生產(chǎn)成本較低。但該類電極共用引腳約束的芯片在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮芯片的在線測試，雖然該類芯片可以較大比例地減少芯片引腳數(shù)量，卻無法在生化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的同時(shí)對芯片進(jìn)行在線測試。

本發(fā)明的目的在于提供一種基于“5連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束數(shù)字微流控生物芯片在線測試方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種“5連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束數(shù)字微流控生物芯片在線測試方法，包括：

獲取“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束數(shù)字微流控生物芯片的引腳約束規(guī)則；

確定“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束數(shù)字微流控生物芯片引腳分配方案；

將“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束數(shù)字微流控生物芯片模型轉(zhuǎn)換為無向連通圖模型，并設(shè)置所述無向連通圖模型中的每一條邊的優(yōu)先級等級；

以優(yōu)先級策略作為路徑選擇策略，利用路徑選擇策略生成一條遍歷邊的路徑；

通過遺傳算法對所述無向連通圖模型中的邊的優(yōu)先級等級進(jìn)行選擇、交叉和變異操作，生成新的優(yōu)先級等級，并通過迭代的方式，逐漸獲得更短的測試路徑。

本發(fā)明的一種基于“5連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束數(shù)字微流控生物芯片在線測試方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明在“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束芯片特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束芯片引腳約束規(guī)則，同時(shí)，協(xié)同考慮“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束芯片的設(shè)計(jì)與在線測試要求，提出適合在線測試的“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束芯片的引腳分配方案，使該結(jié)構(gòu)的芯片可以進(jìn)行在線測試(使在線測試成為可能，或者說具備進(jìn)行在線測試的條件)。

2、為了解決“5-連接”結(jié)構(gòu)的電極共用引腳約束數(shù)字微流控生物芯片的在線測試，并提高測試效率，采用優(yōu)先級策略與遺傳算法相結(jié)合的混合方法，首次解決了“5-連接”結(jié)構(gòu)引腳受限芯片的在線測試問題，且具有較好的測試效果。