Efficient Sample Preparation With Fully Programmable Valve Arrays

Abhik Kumar Khan

doi:10.1109/TCAD.2025.3551655

Efficient Sample Preparation With Fully Programmable Valve Arrays

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AI

Bhargab B. Bhattacharya

S

Sukanta Bhattacharjee

DOI：10.1109/TCAD.2025.3551655

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全可编程阀门阵列（FPVAs）的2-D架构被设计为由反应腔和微阀门组成的交叉阵列，功能上是一种通用的、基于流动的微流控芯片，用于实现生物化学协议。尽管FPVA能够高效执行各种流体操作——例如混合、装载和存储，但腔室之间的流体传输仍是一项具有挑战性的任务。此外，将一个通用混合树（代表混合步骤序列）映射到FPVA上也很复杂。它需要将试剂仔细放置到特定腔室中，并安排后续的混合操作。大多数样本制备算法旨在生成最小深度的混合树以实现目标混合比。然而，由于流体传输和调度的限制，这样的树可能并非FPVA实现中最实用的方案。在本文中，我们利用可满足性求解器的功能推导出一种倾斜的混合树/图，能够通过单个混合器高效地映射到FPVA上。这种方法将大多数流体操作局部化到交叉阵列的一个小区域内。仿真结果表明，对于大多数混合比，可以找到一个倾斜的混合树，它不仅能减少流体传输距离和调度复杂性，还能在样本制备中减少装载周期数、试剂体积和废物产生，与基于最小深度混合树的方法相比。

Keyword:

Lab-on-a-Chip

sample preparation

satisfiability

Efficient Sample Preparation With Fully Programmable Valve Arrays

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