[发明专利]基于禁忌搜索与人工势场法相结合的数字微流控芯片在线测试方法

权利要求书

1.一种基于禁忌搜索与人工势场法相结合的数字微流控芯片在线测试方法，所述方法用于生成测试液滴在数字微流控芯片上的移动路径，所述移动路径通过顶点序列表示；所述顶点用于表示数字微流控芯片上的电极；

其特征在于，所述方法包括如下步骤；

步骤一、建立数字微流控芯片在线测试的数学模型，构建禁忌表；

步骤二、构建邻接列表；

步骤三、设置禁忌搜索算法以及人工势场法的初始参数；

步骤四、根据人工势场法计算从当前顶点的可选邻域内各个顶点所受到的合力值，根据所述合力值以及禁忌表选择下一顶点；

步骤五、更新禁忌表；

步骤六、判断路径是否完整，若否，则跳转至步骤四；

步骤七、判断迭代次数是否达到预设的值，若否，则跳转至步骤三；若是，则输出最优路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，建立数字微流控芯片在线测试的数学模型具体为：

建立测试液滴遍历所有顶点及其邻域的模型，表达式为：

其中，t为时刻，j为试验液滴所在的顶点，i为测试液滴所在的顶点，N(i)为顶点i的邻域；V为顶点集；为用于记录在t时刻测试液滴是否从顶点i移动到顶点j情况的值，若是，则的值为1，若否，则的值为0；

测试液滴的移动路径满足如下流体约束条件：

其中，MR(j,t)表示在同一时刻与位置j的液滴能够发生融合的液滴存在的区域，记为合并区域；IR(j,t)表示下一时刻的位置将进入合并区域MR(j,t)，记为干涉区域；T_e为片上实验所需要的时间；

所述表达式的优化目标为：

其中z表示测试的总时间，为用于记录在t时刻测试液滴是否从顶点i移动至其邻域N(i)中一个顶点的情况的值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，邻接列表的头结点为数字微流控芯片中的一个电极；邻接列表的表节点为m·n行4列的矩阵，用于表示与其头结点对应的电极相邻的四个电极的编号；其中m和n分别为数字微流控芯片上电极的行数和列数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，下一个顶点的表达式为其中，Allowed(i)表示顶点i的邻域内不在禁忌表中的顶点组成的集合；x为Allowed(i)中的顶点，F(x)为合力值，通过如下公式确定：

F(x)＝F_G(x)+F_O(x) x∈Allowed(i)

其中F_O(x)为人工势场法中的斥力；F_G(x)为人工势场法中的引力；k_o为用于表示试验液滴间的距离对斥力大小影响的参数；k_g为用于表示图模型中某条边被访问次数对引力大小的影响的参数；d(x,Tabu(t))为顶点x到禁忌区域时刻表Tabu(t)中的所有顶点的距离中最小的一个距离；R为用于记录路径(i,x)被访问次数的矩阵。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤一中：

禁忌表包含禁忌区域时刻表Tabu(t)以及禁忌搜索表Tabulist(t)；

禁忌区域时刻表Tabu(t)用于存储试验液滴流体约束条件限制下的禁止区域；Tabu(t)满足Tabu(t)＝IR(j,t)∪MR(j,t)，其中j为某一时刻试验液滴的位置所对应的顶点；

禁忌搜索表Tabulist(t)用于存储测试液滴最近特定步数的电极区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，当测试液滴在当前时刻已经没有可选择的未走路径，则释放出禁忌表中禁忌步数最小的顶点作为当前选择。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，更新禁忌表具体为：

禁忌区域时刻表Tabu(t)随时刻t进行动态更新；

将禁忌搜索表Tabulist(t)表内的顶点禁忌步数减1；将此时禁忌步数为0的顶点移出该表；将测试液滴下一时刻将要选择的顶点j加入Tabulist(t)表，并将其禁忌步数设置为k；其中k为禁忌步数的初始值，用于表示最近一个加入禁忌搜索表Tabulist(t)的顶点的禁忌步数，k随着路径搜索过程进行更新。