WO2023216692A1 - 分子模块组装设备和分子模块组装方法 - Google Patents

分子模块组装设备和分子模块组装方法 Download PDF

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WO2023216692A1
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molecular
content
module assembly
module
microfluidic
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张璐帅
姜朔
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密码子（杭州）科技有限公司
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
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    • G11C5/14—Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/147—Voltage reference generators, voltage or current regulators; Internally lowered supply levels; Compensation for voltage drops

Definitions

  • the present disclosure relates to the field of storage technology, and specifically to a molecular module assembly device and a molecular module assembly method.
  • DNA molecules are very stable, and the data in them can be preserved for more than a thousand years under dry and low-temperature conditions.
  • DNA molecular storage also has great advantages over traditional storage methods in terms of carbon emissions and energy consumption, data security, and portability.
  • One of the purposes of the present disclosure is to provide a molecular module assembly device and a molecular module assembly method.
  • a molecular module assembly device which includes:
  • a plurality of microfluidic devices are arranged in an array, wherein each microfluidic device includes a first electrode and a second electrode, and each microfluidic device is configured to apply The voltage between the first electrode and the second electrode is used to control the movement of the droplets containing the molecular modules in the microfluidic device, so that at least two droplets in the molecular module assembly device are mixed to assemble at least Two molecular modules.
  • each microfluidic device further includes:
  • a switching device wherein one of the source and drain of the switching device is connected to the first electrode of the microfluidic device, and the other of the source and drain of the switching device is configured to receive a corresponding data signal , and the gate of the switching device is configured to receive the corresponding scan signal.
  • the switching device includes at least one of a thin film transistor and an organic electrochemical transistor.
  • the plurality of microfluidic devices are arranged in a rectangular array.
  • the switching devices in the microfluidic devices in the same row are connected to the same scan line for transmitting scan signals, and the switching devices in the microfluidic devices in different rows are connected to different scan lines respectively. line;
  • the switching devices in the microfluidic devices in the same column are connected to the same data line for transmitting data signals, and the switching devices in the microfluidic devices in different columns are connected to different data lines respectively.
  • At least two of the plurality of microfluidic devices are configured such that droplets therein move simultaneously.
  • At least two microfluidic devices among the plurality of microfluidic devices are configured to cause portions of the droplets to move in different directions respectively to split the droplets.
  • At least one microfluidic device among the plurality of microfluidic devices is configured to cause the mixed droplets to move along a preset path.
  • the preset path includes at least one of a straight path, a zigzag path, and a reciprocating path.
  • the first electrode and the second electrode in the same microfluidic device are disposed on the same plane.
  • At least one of the plurality of microfluidic devices further includes:
  • a dielectric layer is provided on a side of the first electrode and the second electrode closer to the droplet.
  • the dielectric layer is formed from a hydrophobic material.
  • At least one of the plurality of microfluidic devices further includes:
  • a hydrophobic layer is provided on a side of the dielectric layer closer to the droplets.
  • the molecular module assembly device further includes:
  • a first substrate, a portion of the microfluidic devices among the plurality of microfluidic devices are provided on the first substrate;
  • a second substrate, the second substrate and the first substrate are arranged opposite to each other, and another part of the microfluidic devices among the plurality of microfluidic devices is provided on the second substrate.
  • the first electrode and the second electrode in the same microfluidic device are disposed on different planes, and the first electrode and the second electrode are disposed opposite to each other.
  • At least one of the plurality of microfluidic devices further includes:
  • the first dielectric layer is provided on a side of the first electrode closer to the droplet;
  • the second dielectric layer is disposed on a side of the second electrode closer to the droplet.
  • the first dielectric layer is formed from a hydrophobic material
  • the second dielectric layer is formed of hydrophobic material.
  • At least one of the plurality of microfluidic devices further includes:
  • a first hydrophobic layer, the first hydrophobic layer is provided on a side of the first dielectric layer closer to the droplet;
  • the second hydrophobic layer is disposed on a side of the second dielectric layer closer to the droplet.
  • the molecular module assembly device further includes:
  • a first substrate, the first electrodes in the plurality of microfluidic devices are provided on the first substrate;
  • a second substrate, the second substrate and the first substrate are arranged opposite to each other, and the second electrodes in the plurality of microfluidic devices are provided on the second substrate.
  • droplets are configured to move along at least one of the first substrate and the second substrate.
  • droplets are configured to move between the first substrate and the second substrate under the influence of electrostatic forces.
  • At least one of the plurality of microfluidic devices further includes:
  • the fluid-filled layer is provided between the first substrate and the second substrate, the fluid-filled layer is incompatible with the liquid droplets, and the liquid droplets are configured within the fluid-filled layer move.
  • At least one of the plurality of microfluidic devices further includes:
  • a temperature control device configured to control the temperature of a droplet in the at least one microfluidic device.
  • At least one of the plurality of microfluidic devices further includes:
  • a temperature sensor configured to sense the temperature of a droplet in the at least one microfluidic device.
  • the molecular module assembly device further includes:
  • a plurality of droplet sources each of the plurality of droplet sources being configured to provide droplets containing a corresponding molecular module.
  • a molecular module assembly method which includes:
  • a molecular module assembly device is used to assemble the molecular module into a molecule for storing information, wherein the molecular module assembly device includes the molecular module assembly device as described above, and the assembly signal is configured to generate a signal applied to the microfluidic The voltage between the first and second electrodes of the device.
  • determining the corresponding molecular modules and assembly sequence based on the initial information to be stored includes:
  • each first address code separately to represent a corresponding first address code with first re-encoding information having a first preset number of digits and a first preset base;
  • the corresponding molecular module and assembly sequence are determined according to the first content encoding and the first re-encoding information.
  • determining the corresponding molecular modules and assembly sequence based on the initial information to be stored includes:
  • each first content code separately to represent a corresponding first content code with second re-encoding information having a second preset number of digits and a second preset base;
  • the corresponding molecular module and assembly sequence are determined based on the first address encoding and the second re-encoding information.
  • determining the corresponding molecular modules and assembly sequence based on the initial information to be stored includes:
  • Each first address code and each first content code are respectively re-encoded to represent a corresponding first address code with first re-encoding information having a first preset number of digits and a first preset base. , and use second re-encoding information with a second preset number of digits and a second preset base to represent a corresponding first content encoding;
  • the corresponding molecular modules and assembly sequence are determined based on the first recoding information and the second recoding information.
  • Figure 1 shows a schematic flow chart of a molecular module assembly method according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 2 shows a storage form of storing information in a molecule in a specific example of the present disclosure
  • Figure 3 shows a schematic flowchart of step S100 in the molecular module assembly method according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 4 shows a storage form of storing information in a molecule in another specific example of the present disclosure
  • Figure 5 shows a storage form of storing information in molecules in yet another specific example of the present disclosure
  • Figure 6 shows a schematic flowchart of step S100 in a molecular module assembly method according to another exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 7 shows a schematic flowchart of step S100 in the molecular module assembly method according to yet another exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 8 shows a schematic diagram of a molecular module assembly device according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 9 shows a schematic diagram of a microfluidic device and droplets therein in an initial contact angle state according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 10 shows a schematic diagram of a microfluidic device and droplets therein under a changing contact angle state according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 11 shows a schematic diagram of a microfluidic device according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figure 12 shows a schematic diagram of droplets moving along a first substrate and a second substrate of a microfluidic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 13 shows a schematic diagram of the connection between a microfluidic device and a scan line and a data line according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 23 shows a schematic diagram of a molecular module assembly device according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • any specific values are to be construed as illustrative only and not as limiting. Accordingly, other examples of the exemplary embodiments may have different values.
  • molecular modules can be used to represent different contents of the information to be stored, and the complete information to be stored can be represented by assembling these molecular modules.
  • the present disclosure proposes a molecular module assembly method and molecular module assembly equipment. After determining the molecular modules and their assembly sequence based on the information to be stored, a method based on the electrowetting-on-dielectric (EWOD) effect can be used. Digital Microfluidics (DMF) technology is used to manipulate droplets containing various molecular modules, so that these droplets move and mix along the desired path, so that the molecular modules in them react and assemble in the desired way, so as to Generate molecules corresponding to the information to be stored.
  • EWOD electrowetting-on-dielectric
  • the molecular module assembly method may include:
  • Step S100 Determine the corresponding molecular module and assembly sequence based on the initial information to be stored.
  • a piece of binary information shown in Table 1 below has a total of 1010 bits, and the value of the content on each bit can be 0 or 1.
  • two different molecular modules can be used to represent content 0 and content 1 respectively, and 10 10 different molecular modules can be used to represent 10 10 addresses respectively, by synthesizing or combining the above-mentioned ( 2+10 10 ) kinds of molecular modules can represent this piece of information shown in Table 1, in the storage form shown in Figure 2, where each small rectangular box represents a kind of molecular module.
  • the molecular module library formed by 10 to 10 different molecular modules for storing information will be very large, and its assembly will be very difficult, which will lead to the difficulty of writing information into molecules. It was very difficult.
  • reading the information may involve analyzing and identifying 10 to 10 different molecular modules, which is also very difficult.
  • step S100 may include:
  • Step S110 Obtain the initial information to be stored, and use the first address code and the first content code to represent the initial information.
  • the initial information may include various forms of information, such as text information, picture information, audio information or video information, etc.
  • various forms of information can be conveniently converted into, for example, binary encoding.
  • the technical solution of the present disclosure will be explained in detail, taking information in which the initial information is binary code as an example.
  • the initial information can also be information encoded in other bases as needed.
  • the obtained initial information can be represented by a first address code and a first content code, wherein each position in the initial information can be represented by a first address code that corresponds to the position one-to-one, and the initial The content at each position of the information may be represented by a corresponding first content code respectively.
  • obtaining the initial information to be stored and using the first address code and the first content code to represent the initial information may include:
  • the initial information is padded so that the total number of digits of the resulting padded initial information is an integer multiple of the unit digits, and the padded initial information is divided into One or more pieces of initial information.
  • the number of unit bits of the content at each position in the initial information is equal to each other, and the number of bits of each initial information fragment is the number of unit bits. That is to say, when the first address code and the first content code are used to represent the initial information, the initial information is divided into one or more initial information fragments each having a unit number of digits, and each initial information fragment is given a corresponding first information fragment. An address encoding and a first content encoding for subsequent processing.
  • placeholder content can be added to the initial information.
  • the placeholder content and non-placeholder content in the initial information can respectively correspond to different molecular modules.
  • placeholder content can be supplemented at one or more places at the head, tail and middle of the initial information (in some embodiments, the placeholder content can be represented by "0", but it should be noted that, The "0" used for filling is different from the original "0" in the initial information.
  • different molecular modules must be used to represent these two different "0”s. In this article, they are underlined as "0" for placeholder content).
  • the placeholder content and non-placeholder content in the initial information correspond to different molecular modules, they can be easily distinguished when reading the information. For example, if the initial information is "1001100010110001" and the number of unit digits is 3, that is, when the total number of digits 16 in the initial information is not an integer multiple of 3, then the placeholder content can be added to the head of the initial information, and the resulting complement The initial bit information is " 00 1001100010110001". Alternatively, placeholder content can be added to the tail of the initial information, and the resulting padding initial information can be expressed as "1001100010110001 00 ".
  • the same molecular module can also be used to represent placeholder content and non-placeholder content.
  • the number of units, or the different ways of dividing the initial information can be determined as needed. For example, for the initial information "1001100010110001", it can be divided into different initial information fragments as shown in Table 2 to Table 8 below:
  • the first address code may include “0”, “1", “2”, “3”, “4", "5", “6”, “7”, “8”, “9", "10"
  • the first address code may include “0”, “1", “2”, “3”, “4", “5", “6” and “7” in total, and the first content code may include “00” “, “01”, “10” and “11", a total of 4 types.
  • the number of units of the initial information fragment is 3. Since the total number of bits of the initial information is not an integer multiple of the unit number, in Table 4, two "0"s as placeholder content are added to the header of the initial information, so that the resulting total bits of the initial information are filled. Numbers are integer multiples of unit digits to facilitate division.
  • the first address code may include six types: “0”, “1", “2”, “3”, “4" and "5", and the corresponding first content code may include "001", "010", There are 4 types of "100” and "110". In addition, when other specific initial information is represented in this manner, the first content code may also include one or more of "000”, “011”, “101” and "111".
  • the total number of bits of supplementary initial information can be an integer multiple of the unit number by adding placeholder content at the end of the initial information. It should be noted that " 0 " is used here to represent the placeholder content, but it can also be represented by other characters, and the " 0 " used for the placeholder has different meanings from other "0"s in the initial information. In the steps, different molecular modules can be used to represent them respectively.
  • the first address code may include four types: “0", “1", “2” and “3”, and the corresponding first content code may include "1001", “1000”, “1011” and "0001". It can be understood that in other specific examples, the first content code may also be other four-digit binary numbers, which will not be enumerated here.
  • the first address code may include two types: "0" and "1", and the corresponding first content code may include "10011000” and "10110001". It can be understood that in other specific examples, the first content code may also be other eight-bit binary numbers, which will not be enumerated here.
  • the number of units of the initial information fragment is 16.
  • the first address code may include "0" There is 1 type in total, and the corresponding first content code may include "1001100010110001". It can be understood that in other specific examples, the first content code may also be other sixteen-digit binary numbers, which will not be enumerated here.
  • first address code and the first content code can also be converted into other base systems, such as octal system, decimal system, hexadecimal system, etc.
  • step S100 may also include:
  • Step S121 re-encode each first address code respectively to represent a corresponding first address code with first re-encoding information having a first preset number of digits and a first preset base;
  • Step S131 determine the corresponding molecular module and assembly sequence according to the first content encoding and the first re-encoding information.
  • the sum of the first preset number of bits B1 and the first preset base S1 may be less than the maximum possible number of different values of the first address encoding, so as to effectively reduce the representation
  • the first address encodes the total number of molecular modules required.
  • the first preset digit power (S1 B1 ) of the first preset base system can be greater than the maximum possible number of different values of the first address encoding of the initial information, so that the first re-encoding information can represent all The first address encoding that may appear to ensure the reliability of the encoding.
  • first re-encoding information 5 (i.e., 3+2) different molecular modules can be used to represent a total of 8 (i.e., 2 3 ) different first address codes; using 4
  • the first re-encoding information in binary system can use 6 (i.e., 4+2) different molecular modules to represent a total of 16 (i.e., 2 4 ) different first address codes; using 5-digit binary system
  • the first re-encoding information can be represented by 7 (i.e., 5+2) different molecular modules to represent a total of 32 (i.e., 2 5 ) different first address codes;
  • using the 5-digit ternary first re-encoding Encoding information can use 8 (i.e., 5+3) different molecular modules to represent a total of 243 (i.e., 3 5 ) different first address codes; using the 10-digit decimal first re-encoding information, it can A total of 10 10 different first address codes are represented by 20 (ie, 10+10) different mole
  • the corresponding molecular module and assembly sequence can be determined based on the first content encoding and the first re-encoding information. Specifically, different molecular modules may be determined for the first content encoding and the first re-encoding information respectively.
  • different molecular modules can be determined for the content at different bits in the first re-encoded information, and respectively for the first re-encoded information. Different contents of the same bit identify different molecular modules. It should be noted that in such an embodiment, the same content at different positions in the first re-encoding information will also be represented by different molecular modules, so as to include the position information in the molecular modules, thereby distinguishing The same content in different locations.
  • each of the first address codes can be recoded into 3-digit binary first recoded information, as shown in Table 10 below:
  • the molecule module A1 and the molecule module A2 can be used to represent the two different first content codes “0” and “1” respectively, and the molecule module B1 and the molecule module B2 can be used to represent the first re-encoded information.
  • "0" and "1" on one bit are represented by molecular modules B3 and B4 respectively to represent “0” and "1” on the second bit in the first re-encoded information, and molecular modules B5 and B4 are used respectively.
  • Molecular module B6 represents "0" and "1" on the third bit in the first re-encoded information, where, molecule module A1, molecule module A2, molecule module B1, molecule module B2, molecule module B3, molecule module B4 , molecule module B5 and molecule module B6 are molecules or molecule fragments, and they are different from each other. In this way, a total of 8 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information. It can be seen that although the molecular modules B1, B3 and B5 all represent “0", since they represent "0" at different positions in the first re-encoding information, they are different from each other to distinguish the "0" at different positions. "0". Similarly, the molecular modules B2, B4 and B6 representing "1" in different positions are also different from each other.
  • the storage form obtained after combination can be as shown in Figure 4.
  • the first to fourth molecular modules from left to right respectively represent the first content code of the first bit "1" of the initial information and the first re-encoded information of the first address code. "0" on the first bit of the first address-encoded first re-encoded information, and "0" on the third bit of the first re-encoded information of the first address-encoded ".
  • the first chain in the first line corresponds to the 1st bit “1” in the initial information "10011000”
  • the second chain in the second line corresponds to the 2nd bit in the initial information "10011000””0
  • the third chain in the third row corresponds to the 3rd bit “0” in the initial information "10011000”
  • the fourth chain in the fourth row corresponds to the 4th bit in the initial information "10011000””1
  • the fifth chain in the fifth line corresponds to the 5th bit "1” in the initial information "10011000”
  • the sixth chain in the sixth line corresponds to the 6th bit "10011000” in the initial information 0
  • the seventh chain in the seventh row corresponds to the 7th bit "0” in the initial information "10011000”
  • the eighth chain in the eighth row corresponds to the 8th bit "0" in the initial information "10011000”0.
  • Chains of each type in each row can be mixed together, or linked end to end to form longer chains to represent the initial information.
  • step S131 may include:
  • a second address code and a second content code are used to represent the first re-encoded information, wherein each position in the first re-encoded information can be represented by a one-to-one corresponding to the position. be represented by a second address code, and the content at each position in the first re-encoded information may be represented by a corresponding second content code;
  • the corresponding molecular module is determined according to the first content code, the second address code and the second content code.
  • each first re-encoded information can be represented by the second address encoding and the second content encoding respectively, as shown in Table 11 below:
  • the first content code has two different values of "0” and "1”
  • the second address code has three different values of "0", "1” and “2”
  • the second content code has There are two different values of "0” and "1”.
  • different molecular modules may be determined for the first content encoding, the second address encoding, and the second content encoding respectively to distinguish the three encodings.
  • determining the corresponding molecular module according to the first content encoding, the second address encoding and the second content encoding may include:
  • Different molecular modules are determined for the second content codes with different values respectively.
  • two different first content codes "0" and “1” can be represented by molecule module A1 and molecule module A2 respectively, and molecule module A3 and molecule module A4 can be used to represent the two different first content codes “0" and "1” respectively.
  • molecule module A5 Indicates two different second contents Capacity codes "0” and “1”, and use molecule module A5, molecule module A6 and molecule module A7 to represent three different second address codes "0", "1” and “2", among which, molecule module A1,
  • the molecular module A2, the molecular module A3, the molecular module A4, the molecular module A5, the molecular module A6 and the molecular module A7 are molecules or molecular fragments, and each of them is different. In this way, a total of 7 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information.
  • the combined storage form may be as shown in FIG. 5 .
  • the first to seventh molecular modules from left to right respectively represent the first content code of the first digit "1" of the initial information, the first digit "1" of the first digit The second content code "0" and the corresponding first digit of the second address code "0", the first digit of the second digit of the second content code "0” and the corresponding second digit of the second address code "1", the first The third bit of the second content code is "0" and the corresponding third bit of the second address code is "2".
  • the first chain in the first line corresponds to the 1st bit “1” in the initial information "10011000”
  • the second chain in the second line corresponds to the 2nd bit in the initial information "10011000” "0
  • the third chain in the third row corresponds to the 3rd bit “0” in the initial information "10011000”
  • the fourth chain in the fourth row corresponds to the 4th bit in the initial information "10011000” "1
  • the fifth chain in the fifth line corresponds to the 5th bit "1” in the initial information "10011000”
  • the sixth chain in the sixth line corresponds to the 6th bit "10011000” in the initial information 0
  • the seventh chain in the seventh row corresponds to the 7th bit "0” in the initial information "10011000”
  • the eighth chain in the eighth row corresponds to the 8th bit "0" in the initial information "10011000” 0.
  • Chains of each type in each row can be mixed together, or linked end to end to form longer chains to represent the initial information.
  • determining the corresponding molecular module and assembly sequence according to the first content code, the second address code and the second content code may include:
  • a code for a certain value may not correspond to any molecular module, but is represented by a missing state, which can reduce the number of different types of molecular modules required.
  • the molecule module A1 can be used to represent the first content code "0", and the missing state can be used to represent the first content code "1", that is, there is no molecule module to represent the first content code "1".
  • the molecule module A3 and the molecule module A4 can be similarly used to represent the second content codes "0" and "1" with two different values, and the molecule module A5, the molecule module A6 and the molecule module A7 can be used to represent three different values.
  • the second address encoding of the value is "0", "1” and "2", wherein the molecular module A1, the molecular module A3, the molecular module A4, the molecular module A5, the molecular module A6 and the molecular module A7 are molecules or molecular fragments, and each of them is different. In this way, a total of 6 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information.
  • different molecular modules may also be determined for different combinations of values of the first content encoding, the second address encoding, and the second content encoding.
  • determining the corresponding molecular module according to the first content code, the second address code, and the second content code may include:
  • Different molecular modules are determined for different value combinations of the second address code and the second content code respectively.
  • the molecule module A8 can be used to represent the combination of the second content code being “0" and the second address code being “0”
  • the molecule module A9 can be used to represent the second content code
  • the combination of "0" and the second address code is "1”
  • use molecule module A10 to represent the combination of the second content code "0” and the second address code "2”
  • use molecule module A11 to represent the second
  • the combination of the content code as "1" and the second address code as "0” is represented by the molecule module A12 as the combination of the second content code as "1” and the second address code as "1”
  • the molecule module A13 is used to represent Indicates a combination of the second content code being "1” and the second address code being "2”.
  • the initial information in Table 11 can also be completely represented. In this way, a total of 8 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information
  • different molecular modules can also be determined for different value combinations of the first address code and the second address code, and the initial information can be expressed in combination with the molecular module representing the second content code; or it can also be separately Different value combinations of the first address code and the second content code determine different molecular modules, and are combined with the molecular modules representing the second address code to represent the initial information.
  • the missing state may be used to represent a value of a two-code combination among the first content code, the second address code, and the second content code.
  • determining the corresponding molecular module according to the first content encoding, the second address encoding and the second content encoding may include:
  • the missing state can be used to represent the combination of the second content code as "0" and the second address code as "0”
  • the molecule module A9 can be used to represent the second content code as
  • the combination of "0” and the second address code is "1” is represented by the molecule module A10.
  • the combination of the second content code is "0” and the second address code is "2”
  • the molecule module A11 is used to represent the second content.
  • the combination coded as "1" and the second address coded as “0” uses the molecule module A12 to represent the second The combination of the content code being “1” and the second address code being “1", and the molecule module A13 being used to represent the combination of the second content code being “1” and the second address code being “2".
  • the initial information in Table 11 can also be completely represented. In this way, a total of 7 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information.
  • step S100 may include:
  • Step S122 re-encode each first content code respectively to represent a corresponding first content code with second re-encoding information having a second preset number of digits and a second preset base;
  • Step S132 determine the corresponding molecular module and assembly sequence based on the first address encoding and the second re-encoding information.
  • the sum of the second preset number of bits B2 and the second preset base S2 may be less than the maximum possible number of different values of the first content encoding, so as to effectively reduce the representation The total number of molecular modules required for the first content encoding.
  • the second preset digit power (S2 B2 ) of the second preset base system may be greater than the maximum possible number of different values of the first content encoding, so that the second re-encoding information can represent all possible occurrences.
  • First content coding to ensure the reliability of coding.
  • the number of units of the initial information fragment is large, if all first content codes with different values are directly traversed to select the corresponding molecular module, the number of molecular modules required to represent the first content code will be relatively large. is large, so the first content encoding can be re-encoded to obtain the second re-encoding information to reduce the number required to represent the first content encoding.
  • the 3-bit binary second re-encoding information 5 (ie, 3+2) different molecular modules can be used to represent a total of 8 (ie, 2 3 ) different first content codes; using 4
  • the second binary encoding information can use 6 (i.e., 4+2) different molecular modules to represent a total of 16 (i.e., 2 4 ) different first content codes; using the 5-digit binary
  • the second level of encoding information can use 7 (i.e., 5+2) different molecular modules to represent a total of 32 (i.e., 2 5 ) different first content encodings;
  • using the 5-digit ternary second level Encoding information can use 8 (i.e., 5+3) different molecular modules to represent a total of 243 (i.e., 3 5 ) different first content codes; using the 10-digit second decimal encoding information, it can A total of 10 10 different first content codes are represented by 20 (i.e., 10+10) different molecular modules. It can be seen
  • the corresponding molecular module can be determined based on the first address encoding and the second re-encoding information. Specifically, different molecular modules may be determined for the first address encoding and the second re-encoding information respectively.
  • different molecular modules can be determined for the content at different bits in the second re-encoded information, and respectively for the second re-encoded information.
  • the same Different contents at the bits identify different molecular modules. It should be noted that in such an embodiment, the same content at different positions in the second re-encoding information will be represented by different molecular modules to include the position information in the molecular modules to distinguish The same content in different locations.
  • determining the corresponding molecular module and assembly sequence based on the first address encoding and the second re-encoding information may include:
  • a third address code and a third content code are used to represent the second re-encoded information, wherein each position in the second re-encoded information can be represented by a one-to-one corresponding to the position. be represented by a third address code, and the content at each position in the second re-encoded information may be represented by a corresponding third content code;
  • the corresponding molecular module is determined according to the first address code, the third address code and the third content code.
  • each of the first content codes can be re-coded and represented by a third address code and a third content code, as shown in Table 13 below:
  • the third address code has two different values of "0” and “1”
  • the third content code has two different values of "0” and “1”
  • the first address code has two different values of "0”
  • different molecular modules may be determined for the first address encoding, the third address encoding, and the third content encoding respectively to distinguish the three encodings.
  • determining the corresponding molecular module according to the first address code, the third address code and the third content code may include:
  • Different molecular modules are determined respectively for the third content codes with different values.
  • determining the corresponding molecular module according to the first address code, the third address code and the third content code may include:
  • the first address code has Na1 different values
  • different molecular modules are determined for the first address codes with (Na1-1) different values, and the remaining first address codes with one value do not correspond to each other. in any molecule module; or
  • a code for a certain value may not correspond to any molecular module, but is represented by a missing state, which can reduce the number of different types of molecular modules required.
  • the missing state can be used to represent the first address code "0", that is, there is no molecule module corresponding to the first address code "0”, and the molecule module A15, molecule Module A16 and molecule module A17 represent other three different first address codes "1", "2" and "3".
  • the molecule module A18 and the molecule module A19 can be similarly used to represent two different third content codes “0” and “1”
  • the molecule module A20 and the molecule module A21 can be used to represent two different third address codes “ 0" and "1” where molecular module A15, molecular module A16, molecular module A17, molecular module A18, molecular module A19, molecular module A20 and molecular module A21 are molecules or molecular fragments, and each of them is different. In this way, a total of 7 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information.
  • different molecular modules may also be determined for different combinations of values of the first address code, the third address code, and the third content code.
  • determining the corresponding molecular module and assembly sequence according to the first address code, the third address code and the third content code may include:
  • Different molecular modules are determined for different value combinations of the third address code and the third content code respectively.
  • the molecule module A22 can be used to represent the combination of the third content code being "0" and the third address code being “0”
  • the molecule module A23 can be used to represent the third content code
  • the combination of "0” and the third address code is "1” is represented by the molecule module A24.
  • the combination of the third content code is “1” and the third address code is "0” is represented by the molecule module A25.
  • the initial information in Table 13 can also be completely represented. In this way, a total of 8 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information.
  • different molecular modules can also be determined for different value combinations of the first address code and the third address code, and the initial information can be expressed in combination with the molecular module representing the third content code; or it can also be separately Different value combinations of the first address code and the third content code determine different molecular modules, and are combined with the molecular module representing the third address code to represent the initial information.
  • the missing state can be used to represent a value of a two-code combination among the first address code, the third address code, and the third content code.
  • determining the corresponding molecular module according to the first address code, the third address code and the third content code may include:
  • the missing state can be used to represent the combination of the third content code as "0" and the third address code as "0”
  • the molecule module A23 can be used to represent the third content code as
  • the combination of "0” and the third address code is "1” is represented by the molecule module A24.
  • the combination of the third content code is “1” and the third address code is "0” is represented by the molecule module A25.
  • the initial information in Table 13 can also be completely represented. In this way, a total of 7 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information.
  • step S100 may include:
  • Step S123 Re-encode each first address code and each first content code respectively to represent a corresponding first re-encoding information with a first preset number of digits and a first preset base.
  • Step S133 Determine the corresponding molecular module and assembly sequence based on the first re-encoding information and the second re-encoding information.
  • the sum (B1+S1) of the first preset number of digits and the first preset base can be The maximum possible number of different values of the first address encoding is less than the maximum possible number of different values of the first content encoding, and the sum of the second preset number of bits and the second preset base (B2+S2) can be less than the maximum possible number of different values of the first content encoding. number to effectively reduce the total number of molecular modules required to characterize the first address encoding and the first content encoding.
  • the first preset digit power (S1 B1 ) of the first preset base system may be greater than the maximum possible number of different values of the first address code
  • the second preset digits of the second preset base system Several powers (S2 B2 ) can be greater than the maximum possible number of different values of the first content encoding, so that the first re-encoding information and the second re-encoding information can respectively represent all possible first address codes and first re-encoding information.
  • Content coding to ensure coding reliability.
  • determining the corresponding molecular module according to the first re-encoding information and the second re-encoding information may include:
  • Different molecular modules are determined for the first re-encoded information and the second re-encoded information respectively.
  • different molecular modules can be determined respectively for the content on different bits in the first re-encoding information, and respectively determined for different contents on the same bit in the first re-encoding information. Different molecular modules.
  • different molecular modules may be determined for different bit contents in the second re-encoded information, and different molecules may be determined for different contents at the same bit in the second re-encoded information. module, as described above.
  • a second address code and a second content code may be further used to represent the first re-encoded information, wherein each position in the first re-encoded information may be represented by a first re-encoded information corresponding to the position.
  • Two address codes are represented, and the content at each position in the first re-encoded information can be represented by a corresponding second content code, as described above.
  • the third address code and the third content code may be further used to represent the second re-encoded information, wherein each position in the second re-encoded information may be represented by a one-to-one corresponding to the position. is represented by a third address code, and the content at each position in the second re-encoded information may be represented by a corresponding third content code, as described above.
  • different molecular modules can be determined for the contents at different bits in the first re-encoded information, and different molecular modules can be determined for different contents at the same bit in the first re-encoded information.
  • Molecular modules, and different molecular modules are respectively determined for the contents at different bits in the second re-encoding information, and different molecular modules are determined for different contents at the same bit in the second re-encoding information.
  • the molecular modules respectively corresponding to the first re-encoded information and the second re-encoded information may be different molecules or molecular fragments.
  • different segments may be determined for the content on different bits in the first re-encoding information.
  • the information is encoded twice, and the corresponding molecular module is determined according to the third address encoding and the third content encoding.
  • the molecular modules respectively corresponding to the first re-encoded information, the third address code and the third content code may be different molecules or molecular fragments.
  • the first re-encoded information can be represented by a second address code and a second content code, and the corresponding code is determined based on the second address code and the second content code.
  • Molecular modules, and different molecular modules are respectively determined for the contents at different bits in the second re-encoding information, and different molecular modules are determined for different contents at the same bit in the second re-encoding information.
  • the molecular modules respectively corresponding to the second address code, the second content code and the second re-encoded information may be different molecules or molecular fragments.
  • the first re-encoded information can be represented by a second address code and a second content code, and the corresponding code is determined based on the second address code and the second content code.
  • molecule module and for each second re-encoded information, the second re-encoded information can be represented by a third address code and a third content code, and the corresponding molecule is determined according to the third address code and the third content code module.
  • each first address code and each first content code can be recoded, and the second address code and the second content code can be used to represent the first recoded information, and the third address code and the third content code can be used to represent the first recoded information.
  • encoding to represent the second re-encoding information as shown in Table 14 below:
  • the second content code, the second address code, the third content code and the third address code each have two different values of "0" and "1".
  • different molecular modules may be determined for the second address code, the second content code, the third address code and the third content code respectively to distinguish these codes.
  • determining the corresponding molecular module according to the first re-encoding information and the second re-encoding information may include:
  • Different molecular modules are determined respectively for the third content codes with different values.
  • two different second address codes "0" and “1” can be represented by molecule module A5 and molecule module A6 respectively, and molecule module A3 and molecule module A4 can be used to represent the two different second address codes "0" and "1” respectively.
  • determining the corresponding molecular module based on the first re-encoding information and the second re-encoding information may include:
  • a value of a code may not correspond to any molecular module, but is represented by a missing state, which can reduce the number of required molecular module types.
  • the missing state can be used to represent the second address code "0", that is, there is no molecule module corresponding to the second address code "0", and the molecule module A6 can be used to represent the second address code "0".
  • the second address code, the second content code, the third address code and the third The combination of different values of two codes or three codes in the three-content code determines different molecular modules.
  • determining the corresponding molecular module and assembly sequence based on the first recoding information and the second recoding information may include:
  • Different molecular modules are determined for different value combinations of the third address code and the third content code respectively.
  • the molecule module A8 can be used to represent the combination of the second content code being "0" and the second address code being "0”
  • the molecule module A9 can be used to represent the second content code
  • the combination of "0" and the second address code is "1”
  • use the molecule module A11 to represent the combination of the second content code "1” and the second address code "0”
  • use the molecule module A12 to represent the second A combination of content coded "1" and second address coded "1”.
  • the molecule module A22 can also be used to represent the combination in which the third content code is “0” and the third address code is “0”
  • the molecule module A23 can be used to represent the combination in which the third content code is "0" and the third address code is
  • the molecule module A24 is used to represent the combination of the third content code being “1” and the third address code being "0”
  • the molecule module A25 being used to represent the combination of the third content code being "1" and the third address A combination coded as "1".
  • molecule module A8, molecule module A9, molecule module A10, molecule module A11, molecule module A22, molecule module A23, molecule module A24 and molecule module A25 can be used to represent the 8-bit binary initial information.
  • molecule module A8, molecule module A9, molecule module A10, molecule module A11, molecule module A20, molecule module A21, molecule module A18 and molecule module A19 can be used to represent the 8-bit binary initial information.
  • molecule module A3, molecule module A4, molecule module A5, molecule module A6, molecule module A22, molecule module A23, molecule module A24 and molecule module A25 can be used to represent the 8-bit binary initial information.
  • the corresponding molecular module can also be determined based on a combination of two or three other codes among the second address code, the second content code, the third address code and the third content code, which will not be described again. .
  • determining the corresponding molecular module based on the first re-encoding information and the second re-encoding information may include:
  • the missing state can be used to represent the combination of the third content code as "0" and the third address code as "0”
  • the molecule module A23 can be used to represent the third content code as
  • the combination of "0” and the third address code is "1” is represented by the molecule module A24.
  • the combination of the third content code is “1” and the third address code is "0” is represented by the molecule module A25.
  • the initial information in Table 14 can also be completely represented by combining the molecule module A10, molecule module A11, molecule module A12 and molecule module A13 that represent different value combinations of the second content code and the second address code. In this way, a total of 7 different molecular modules are needed to represent the 8-bit binary initial information.
  • molecular modules may include deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), peptides, organic polymers, organic small molecules, carbon nanomaterials, inorganic substances, non-natural nucleotides, Modified nucleotides or synthetic nucleotides, etc.
  • DNA deoxyribonucleic acid
  • RNA ribonucleic acid
  • peptides organic polymers, organic small molecules, carbon nanomaterials, inorganic substances, non-natural nucleotides, Modified nucleotides or synthetic nucleotides, etc.
  • molecular modules can be linked by covalent bonds, ionic bonds, hydrogen bonds, intermolecular forces, hydrophobic forces, complementary base pairing, etc. Modes of action are assembled together.
  • different molecular modules representing different values of the same content encoding or address encoding can be the same type of molecular modules, for example, both are DNA.
  • different molecular modules representing different values of the same content encoding or address encoding can be different types of molecular modules.
  • one type of DNA and one type of RNA are respectively used to represent two different values of one content encoding.
  • the molecular modules representing different types of content codes or address codes can be the same type of molecular modules, for example, different RNAs are used to represent all content codes and address codes.
  • different types of molecular modules can be used to represent different types of content encoding and address encoding respectively, for example, RNA is used to represent content encoding, DNA is used to represent address encoding, etc.
  • the molecular modules representing the address codes can be assembled before, after, or inserted in the middle of the molecular modules representing the corresponding content codes, here No restrictions.
  • the molecular module representing a certain address code or content code may also include multiple molecular fragments, and these molecular fragments may also be set at intervals.
  • the molecule module representing the second address code may be assembled in front of, behind, or inserted in the middle of the molecule module representing the corresponding second content code.
  • information is stored according to content-address pairs, and is implemented by re-encoding the address and/or content of the information and repeatedly utilizing molecular modules in a pre-made molecular module library for large-scale parallel assembly.
  • Information storage Compared with storing information by growing nucleotides one by one to synthesize DNA, the number of types of molecular modules required is greatly reduced, and parallel assembly greatly improves the efficiency of combination, thereby reducing the difficulty of storage and improving storage efficiency. .
  • other methods can also be used to determine the Determine the corresponding molecular modules and assembly sequence, which are not limited here.
  • the molecular module assembly method can also include:
  • Step S200 generate an assembly signal according to the determined molecular module and assembly sequence
  • Step S300 based on the assembly signal, use a molecular module assembly device to assemble the molecular modules into molecules for storing information.
  • the specific form of the assembly signal can be determined according to the molecular module assembly device, and the assembly signal can include one or more signals, respectively used to control corresponding components in the molecular module assembly device, thereby driving the assembly of the molecular module at least partially automatically. run on ground.
  • a molecular module assembly device can drive the movement of a droplet containing a molecular module based on a dielectric wetting effect, thereby assembling a variety of molecular modules into molecules for storing information.
  • the molecular module assembly device may include multiple microfluidic devices 100 , and the multiple microfluidic devices 100 may be arranged in an array.
  • the molecular module assembly equipment includes a total of 7 ⁇ 12 microfluidic devices 100 , and these 84 microfluidic devices 100 are arranged in a rectangular array.
  • microfluidic device 100 array can be changed as needed.
  • multiple microfluidic devices 100 can also be arranged in other non-rectangular shapes. Arrays to meet corresponding needs are not limited here.
  • the molecular module assembly device may also include a plurality of droplet sources 200 , and each of the plurality of droplet sources 200 may be respectively configured to provide a device containing a corresponding Molecular modules of droplets.
  • the size of the droplets provided by the droplet source 200 can be in the order of picoliters to microliters, for example, the volume ranges from 10 picoliters to 100 microliters.
  • the molecular modules contained in the droplets provided by different droplet sources 200 may be different.
  • the number of such droplet sources 200 may be equal to the number of types of molecular modules contained in the molecules used to store information.
  • the molecular modules contained in the droplets provided by some droplet sources 200 may be the same, so as to more efficiently provide, for example, molecular modules that are used more frequently.
  • some droplet sources 200 may also provide such Molecular modules of droplets.
  • the droplet source 200 may be disposed close to some of the microfluidic devices 100 in the plurality of microfluidic devices 100 to provide droplets to the corresponding microfluidic devices 100 . In the specific example shown in FIG.
  • the droplet source 200 in order to reserve enough space for the assembly of molecular modules, can be centrally located on one side of the molecular module assembly device.
  • the position of the droplet source 200 in the molecular module assembly device can also be changed accordingly according to the desired movement path of the droplets, which is not limited here.
  • large droplets containing various molecular modules can also be provided directly on part of the microfluidic device 100, and in subsequent assembly steps, these large droplets can be Small droplets that actually participate in the assembly are separated from the droplets. In this case, it is not necessary to set up a special droplet source in the molecular module assembly equipment.
  • each microfluidic device 100 may include a first electrode 111 and a second electrode 121 , and each microfluidic device 100 may be configured to connect the first electrode 111 and the second electrode 121 .
  • the voltage between the electrodes 121 is used to control the movement of the droplets 900 containing molecular modules in the microfluidic device 100, so that at least two droplets in the molecular module assembly device are mixed to assemble at least two molecular modules.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate different states of droplets 900 in a microfluidic device 100 .
  • 9 and 10 each depict two microfluidic devices 100 in a molecular module assembly device (the two microfluidic devices are separated by a dotted line in the figure for identification).
  • the first electrode 111 and the second electrode 121 in the same microfluidic device 100 are provided on different planes, and the first electrode 111 and the second electrode 121 are arranged opposite each other.
  • the relationship between the contact angle of the droplet and the voltage U applied to the first electrode satisfies
  • ⁇ r represents the relative dielectric constant of the first dielectric layer (described in detail later)
  • ⁇ 0 represents the vacuum dielectric constant
  • d represents the thickness of the first dielectric layer
  • ⁇ lg represents the gas-liquid surface tension.
  • the droplet 900 can be in direct contact with the first electrode 111 and/or the second electrode 121, this usually results in an electrolytic reaction between the droplet 900 and the electrode, and then This results in changes in the molecular modules contained in the droplet 900 .
  • the microfluidic device 100 may further include at least one of a first dielectric layer 112 and a second dielectric layer 122 . Wherein, the first dielectric layer 112 may be disposed on a side of the first electrode 111 closer to the droplet 900 .
  • the second dielectric layer 122 may be provided on a side of the second conductive electrode 121 closer to the droplet 900 .
  • the dielectric layer may be formed from one or more dielectric materials. In a specific example, if the voltage is applied to the first electrode 111 and the second electrode 121 is grounded, the second electrode 121 can be omitted. Dielectric layer 122.
  • the dielectric layer can effectively avoid electrolysis reactions caused by direct contact of droplets with electrodes. It can also act as a dielectric between adjacent electrodes so that each electrode can be controlled individually, thereby ensuring that the assembly of molecular modules can be performed in the desired manner. conduct.
  • At least one of the first dielectric layer 112 and the second dielectric layer 122 may be formed of a hydrophobic material, for example, a dielectric material including an organic dielectric material or the like.
  • the dielectric layer can be in direct contact with the droplets, and since the surface of the dielectric layer is hydrophobic, the droplets can be avoided from spreading on the dielectric layer, so that the corresponding molecular modules can be well confined. in droplets without undesired flow or mixing.
  • the microfluidic device 100 can also At least one of the first hydrophobic layer 113 and the second hydrophobic layer 123 is included.
  • the first hydrophobic layer 113 may be disposed on a side of the first dielectric layer 112 closer to the droplets 900 and in direct contact with the droplets 900 .
  • the second hydrophobic layer 123 may be disposed on a side of the second dielectric layer 122 closer to the droplet 900 to directly contact the droplet 900 .
  • the droplets 900 in the molecular module assembly device can be kept in a spherical or substantially spherical shape to avoid the droplets from spreading on the dielectric layer, so that the corresponding Molecular modules can be well confined within droplets without undesired flow or mixing.
  • the molecular module assembly device may also include a first substrate and a second substrate arranged opposite to each other, first electrodes 111 in a plurality of microfluidic devices, and possible first dielectric layers 112 And the first hydrophobic layer 113 may be disposed on the first substrate.
  • the second electrodes 121, the possible second dielectric layer 122 and the second hydrophobic layer 123 in the plurality of microfluidic devices may be disposed on the second substrate.
  • the substrate can support the microfluidic device.
  • the first electrode and/or the second electrode and other components themselves have sufficient mechanical strength, the corresponding substrate may not be provided.
  • the opposed first substrate and the second substrate may be separated by a plurality of spacers, and the space between the first substrate and the second substrate may be filled with air, that is, the droplets move in the air.
  • the microfluidic device may further include a fluid-filled layer, the fluid-filled layer may be disposed between the first substrate and the second substrate, the fluid-filled layer is incompatible with the droplets, and the droplets may be configured To move within the fluid-filled layer.
  • silicone oil can be filled between the first substrate and the second substrate to make the droplets move more smoothly, reduce the voltage required to drive the droplets to move, and improve assembly efficiency.
  • a suitable surfactant can be added to the droplets to reduce the voltage required to drive the droplets to move.
  • the first electrode 111 and the second electrode 121 in the same microfluidic device 100 can be disposed on the same plane.
  • the three-dimensional structure of the microfluidic device 100 can be simplified, and observation can be more convenient during the operation of the molecular module assembly device. and monitoring the movement of droplets.
  • the microfluidic device 100 may further include a dielectric layer 102 , which may be provided on the side of the first electrode 111 and the second electrode 121 closer to the droplet. superior.
  • the dielectric layer 102 may be formed of one or more dielectric materials to effectively avoid electrolytic reactions caused by droplets directly contacting electrodes, and may also act as a dielectric between adjacent electrodes so that each electrode can be individually Control to ensure that the assembly of molecular modules proceeds in the desired manner.
  • dielectric layer 102 may be formed of a hydrophobic material, for example, a dielectric material including an organic dielectric material or the like.
  • the dielectric layer 102 can be in direct contact with the droplets, and since the surface of the dielectric layer 102 is hydrophobic, the droplets can be prevented from spreading on the dielectric layer 102, so that the corresponding molecular modules can be easily absorbed. Well contained in droplets without undesired flow or mixing.
  • the microfluidic device 100 may also include a hydrophobic layer 103 .
  • the hydrophobic layer 103 can be disposed on the side of the dielectric layer 102 closer to the droplets, and is in direct contact with the droplets.
  • the droplets in the molecular module assembly device can be kept in a spherical or substantially spherical shape to avoid the droplets from spreading on the dielectric layer, so that the corresponding molecular modules can be well confined within the droplets. without undesired flow or mixing.
  • the molecular module assembly device may also include a substrate, on which the first electrode 111, the second electrode 121, and possible dielectric layer 102 and hydrophobic layer 103 may be disposed.
  • the substrate can support the microfluidic device.
  • the molecular module assembly device may include a first substrate and a second substrate disposed opposite to each other, wherein some of the microfluidic devices among the plurality of microfluidic devices may be disposed on the first substrate, while other microfluidic devices may be disposed on the first substrate. A portion of the microfluidic device may be disposed on the second substrate.
  • the first substrate and the second substrate that are oppositely arranged can be separated by a plurality of spacers, and the space between the first substrate and the second substrate can be filled with air, that is, the droplets move in the air.
  • the microfluidic device may also include a fluid-filled layer, which may be disposed between the first substrate and the second substrate.
  • the fluid-filled layer may be incompatible with the droplets, and the droplets may be configured to be in the fluid. Move within the fill layer.
  • the droplet 900 can is configured to move along at least one of the first substrate 110 and the second substrate 120 to fully utilize the vertical space in the molecular module assembly equipment, especially when multiple droplets 900 are simultaneously on the first substrate 110 and the second substrate 120 In the case of movement on the substrate 120, it is possible to effectively Improve the assembly efficiency of molecular modules.
  • the reacting droplets can be placed on the second substrate 120 for reaction, while the unmixed liquids are allowed to react.
  • the droplets or the mixed droplets move to a desired position along the first substrate 110 , that is, the first substrate 110 is used to transfer the droplets, and the second substrate 120 is used to carry out the reaction of the molecular modules.
  • droplets 900 may be configured to move between first substrate 110 and second substrate 120 under the influence of electrostatic forces. For example, by applying a voltage to a corresponding area of the second substrate 120 located above, the droplets 900 under the area can be attracted to the second substrate 120 . When the droplet 900 itself is small enough, after the droplet 900 is attracted to the second substrate 120 under the action of electrostatic force, the voltage that generates the electrostatic force can be removed, and the droplet 900 can still remain on the second substrate 120 move without falling back onto the first substrate 110 due to gravity.
  • each microfluidic device 100 may further include a switching device 130.
  • one of the source (S) and the drain (D) of the switching device 130 can be connected to the first electrode 111 of the microfluidic device 100, and the source (S) and drain (D) of the switching device 100 ) may be configured to receive the corresponding data signal (shown in FIG. 13 is that the drain (D) of the switching device is connected to the first electrode 111, and the source (S) is used to receive the data signal),
  • the gate (G) of the switching device can be configured to receive the corresponding scan signal.
  • the scanning signal can be transmitted by the scanning line 200 in the molecular module assembly device, and the data signal can be transmitted by the data line 300 in the molecular module assembly device.
  • the switching devices 130 in the microfluidic devices 100 in the same row can be connected to the same scan line 200 for transmitting scan signals, and the microfluidic devices 100 in different rows can be connected to the same scan line 200 for transmitting scan signals.
  • the switching devices 130 in may be connected to different scan lines 200 respectively. More specifically, the gate electrodes of the switching devices 130 in the same row are connected to the same scan line 200 , while the gate electrodes of the switching devices 130 in different rows are connected to different scan lines 200 .
  • the switching devices 130 in the microfluidic devices 100 in the same column can be connected to the same data line 300 for transmitting data signals, and the switching devices 130 in the microfluidic devices 100 in different columns can be connected to different data line 300.
  • each microfluidic device 100 in the molecular module assembly device can be efficiently and independently controlled so that the droplets can move along a desired path.
  • the switching device 130 may also be conductive between the source and the drain when its gate receives a low-level voltage; or, when the first electrode 111 receives a low-level voltage, At low level voltage, the contact angle of the droplet in the microfluidic device will become smaller and move. In these cases, it is only necessary to adjust the data signal and scanning signal accordingly to make the droplet move along the desired path. , which will not be described in detail here.
  • switching device 130 may include a thin film transistor.
  • multiple microfluidic devices in the molecular module assembly device can be prepared based on the preparation of thin film transistor arrays. Since the size of each unit in the thin film transistor array can be on the order of millimeters or microns, the size of each microfluidic device can be reduced from the order of centimeters to the order of millimeters or microns. The size of such microfluidic devices can be This is significantly reduced while enabling finer control of droplet movement.
  • switching device 130 may include an organic electrochemical transistor.
  • multiple microfluidic devices in molecular module assembly devices can be prepared based on the preparation of organic electrochemical transistor arrays, and the size of each microfluidic device can be small enough while achieving fine control of droplet movement.
  • the material of the organic electrochemical transistor itself is usually hydrophobic, in this case, the provision of a hydrophobic layer on the organic electrochemical transistor array layer can also be omitted to further simplify the structure of the molecular module assembly device.
  • Figures 14 to 19 illustrate the assembly process of molecular modules in a specific example.
  • (m, n) will be used to represent the coordinates of the microfluidic device 100 located in the mth column from left to right and the nth row from top to bottom.
  • the first droplet source 200 can output the first droplet 900 containing the first molecular module, control the scanning signal on the first row of scanning lines to be at a high level voltage, and control the second,
  • the data signals on the three and four columns of data lines are at high level voltage in sequence, which can make the first droplet edge coordinates (1, 1), (2, 1), (3, 1) and (4, 1)
  • the microfluidic device moves (as indicated by the dotted arrow) and rests at the microfluidic device at coordinates (4, 1).
  • the second droplet source 200 can output the second droplet 900 containing the second molecular module, by controlling the scanning signals on the third row, the second row and the first row of scan lines in sequence.
  • the microfluidic device moves, and then controls the scanning signal on the first row of scanning lines to be at a high level voltage, and controls the data signals on the second, third, and fourth column data lines to be at a high level voltage in sequence, which can make the second
  • the droplet moves along the microfluidic device with coordinates (1,1), (2,1), (3,1) and (4,1) (as indicated by the dotted arrow), and rests at the coordinate (4 , 1) At the microfluidic device, mix with the first droplet. After the first droplet is mixed with the second droplet, the first molecular module and the second molecular module
  • the third droplet source 200 can output a third droplet containing a third molecular module. 900.
  • the third droplet can be caused to move in the direction indicated by the dotted arrow and be connected to the previous droplet.
  • One droplet mixes with a second droplet, allowing a third molecular module to participate in the assembly process.
  • the mixed droplets can move in the direction indicated by the dotted arrow until they reach the position shown in Figure 18.
  • the three molecular modules can better mix to react, producing molecules that correspond to the information to be stored.
  • At least one microfluidic device among the plurality of microfluidic devices may be further configured to cause the droplets formed by mixing to move along a preset path, which may include a straight path, a zigzag path, and a reciprocating path. At least one of the paths may also include other curved paths.
  • a preset path which may include a straight path, a zigzag path, and a reciprocating path.
  • At least one of the paths may also include other curved paths.
  • droplets can be mixed in the manner described above to generate other molecules for storing information, and these molecules can be moved to corresponding positions in the molecular module assembly equipment for further processing such as separation.
  • the previously mixed or assembled droplets or molecules can be Moved to a location further away from the droplet source.
  • At least two microfluidic devices among the plurality of microfluidic devices may be configured such that droplets therein move simultaneously.
  • droplets in the same row can be moved simultaneously.
  • the scan signal on the scan line corresponding to this row can be in a high-level voltage state
  • the data signals on multiple data lines corresponding to multiple columns can be in a high-level voltage state at the same time. In this way, Multiple droplets on multiple columns will be able to move simultaneously.
  • At least two microfluidic devices 100 among the plurality of microfluidic devices 100 can be configured such that two parts of the droplet move in different directions (such as (indicated by the dashed arrows in Figure 20) to break up the droplets.
  • At least one microfluidic device 100 among the plurality of microfluidic devices 100 may further include a temperature control device 140 , which may be configured to control the at least one microfluidic device 100 .
  • the temperature of the droplets in the microfluidic device 100 may include, for example, a microresistor.
  • the temperature control device 140 is provided to take into account that in the assembly reaction of some molecular modules, there may be specific conditions for the reaction temperature. requirements, accordingly, it is necessary to control the temperature of the mixed droplets.
  • the mixed droplets need to react at the first temperature T1 for the first time t1, then at the second temperature T2 for the second time t2, and finally at the third temperature T3.
  • the temperature of the mixed droplets can be controlled in two ways.
  • two areas with temperature control devices 140 can be set up in the molecular module assembly equipment, and by applying corresponding scanning signals and data signals, the mixed droplets are first placed in the area with the first temperature T1 stay for a first time t1; then, move the droplet to an area with a second temperature T2 and stay for a second time t2.
  • the temperature of the area where the droplet was previously located can be adjusted from the first temperature T1 to third temperature T3; finally, the droplets are returned to the area currently having the third temperature T3 to stay for a third time t3 to complete the reaction.
  • three or more regions with different temperatures can also be set in the molecular module assembly device, and the droplets can be heated at the desired temperature by applying corresponding scanning signals and data signals. Stay in the area for the desired time.
  • the position of the mixed droplets can be kept unchanged, and the temperature of the area containing the temperature control device 140 in the molecular module assembly device can be changed. Specifically, the temperature of the corresponding area can be adjusted to the first temperature T1 for the first time t1, then the temperature can be quickly adjusted to the second temperature T2 for the second time t2, and finally the temperature can be quickly adjusted to the third temperature T3.
  • the third time t3 is to complete the reaction.
  • At least one microfluidic device among the plurality of microfluidic devices may further include a temperature sensor, and the temperature sensor may be configured to sense the liquid in the at least one microfluidic device. Drop temperature.
  • the movement of the droplet containing the molecular module is controlled based on the dielectric wetting effect by applying a signal including, for example, a scanning signal and a data signal to each microfluidic device in the microfluidic device array.
  • the corresponding assembly signal can realize high-throughput positioning and quantitative distribution of droplets containing molecular modules, so that the assembly of molecular modules can be realized simply, efficiently, and accurately, thereby realizing the storage of information in molecules.
  • this method can also be used in other high-throughput biochemical reactions, including but not limited to DNA assembly, cloning, plasmid construction, PCR amplification, etc.
  • each block in the flowchart or block diagrams may represent a module, segment, or portion of code that contains one or more logic for implementing the specified Function executable instructions.
  • the functions noted in the block may occur out of the order noted in the figures. For example, two blocks shown one after another may actually execute substantially in parallel, and they may sometimes execute in reverse order, depending on Depends on the functionality involved.
  • each block of the block diagram and/or flowchart illustration, and combinations of blocks in the block diagram and/or flowchart illustration can be implemented by special purpose hardware-based systems that perform the specified functions or operations. , or can be implemented using a combination of specialized hardware and computer instructions.
  • the various example embodiments of the present disclosure may be implemented in hardware or special purpose circuits, software, firmware, logic, or any combination thereof. Some aspects may be implemented in hardware, while other aspects may be implemented in firmware or software that may be executed by a controller, microprocessor, or other computing device. While aspects of embodiments of the present disclosure are illustrated or described as block diagrams, flowcharts, or using some other graphical representation, it will be understood that the blocks, devices, systems, techniques, or methods described herein may be used as non-limiting Examples are implemented in hardware, software, firmware, special purpose circuitry or logic, general purpose hardware or controllers, or other computing devices, or some combination thereof.
  • the word "exemplary” means “serving as an example, instance, or illustration” rather than as a “model” that will be accurately reproduced. Any implementation illustratively described herein is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other implementations. Furthermore, the disclosure is not bound by any expressed or implied theory presented in the above technical field, background, brief summary or detailed description.
  • the word “substantially” is meant to include any minor variations resulting from design or manufacturing defects, device or component tolerances, environmental effects, and/or other factors.
  • the word “substantially” also allows for differences from perfect or ideal conditions due to parasitic effects, noise, and other practical considerations that may be present in actual implementations.
  • connection means that one element/node/feature is electrically, mechanically, logically, or otherwise directly connected to another element/node/feature (or direct communication).
  • coupled means that one element/node/feature can be directly or indirectly connected mechanically, electrically, logically, or otherwise to another element/node/feature. to allow interactions even though the two features may not be directly connected. That is, “coupled” is intended to encompass both direct and indirect connections of elements or other features, including connections via one or more intervening elements.
  • first,” second, and similar terms may also be used herein for reference purposes only and are therefore not intended to be limiting.
  • the words “first”, “first” and “th” refer to a structure or element. Two” and other such numerical words do not imply a sequence or order.
  • the term “provide” is used in a broad sense to cover all ways of obtaining an object, so “providing an object” includes but is not limited to “purchasing”, “preparing/manufacturing”, “arranging/setting up”, “installing/ Assembly”, and/or “Order” objects, etc.

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Abstract

本公开涉及一种分子模块组装设备和分子模块组装方法，分子模块组装设备包括：多个微流控器件，多个微流控器件呈阵列状排布，其中，每个微流控器件包括第一电极和第二电极，且每个微流控器件被配置为通过施加在第一电极与第二电极之间的电压来控制处于该微流控器件中的包含分子模块的液滴的移动，使得分子模块组装设备中的至少两个液滴被混合以组装至少两种分子模块。

Description

分子模块组装设备和分子模块组装方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年5月10日提交的、标题为“分子模块组装设备和分子模块组装方法”的中国专利申请第202210503189.0的优先权，该申请的公开内容通过引用被全部合并于此。
技术领域
本公开涉及存储技术领域，具体来说，涉及一种分子模块组装设备和分子模块组装方法。
背景技术
随着信息技术的大幅发展，人们对于数据存储的需求也在迅速提高。传统的数据存储介质包括硬盘、闪存、磁带、光盘等，其存在存储密度低、保存时间短、能耗高等问题。为了实现更高的存储密度和更可靠的存储效果，可以将信息存储在分子中。以DNA分子进行数据存储为例，其存储密度理论上可以达到传统存储介质的106至107倍以上，数量级地降低了数据存储运行和维护的费用。此外，DNA分子还非常稳定，在干燥低温的条件下，其中的数据可以保存千年以上。另外，在碳排放和能耗、数据安全、便携性等方面，DNA分子存储相比于传统的存储方式也有着非常大的优势。在将信息存储到分子中时，可以通过分子模块组装来实现，因此存在对于这种技术的需求。
发明内容
本公开的目的之一是提供一种分子模块组装设备和分子模块组装方法。
根据本公开的第一方面，提出了一种分子模块组装设备，所述分子模块组装设备包括：
多个微流控器件，所述多个微流控器件呈阵列状排布，其中，每个微流控器件包括第一电极和第二电极，且每个微流控器件被配置为通过施加在第一电极与第二电极之间的电压来控制处于该微流控器件中的包含分子模块的液滴的移动，使得所述分子模块组装设备中的至少两个液滴被混合以组装至少两种分子模块。
在一些实施例中，每个微流控器件还包括：
开关器件，其中，开关器件的源极和漏极中的一者连接到该微流控器件的第一电极，开关器件的源极和漏极中的另一者被配置为接收相应的数据信号，且开关器件的栅极被配置为接收相应的扫描信号。
在一些实施例中，开关器件包括薄膜晶体管和有机电化学晶体管中的至少一者。
在一些实施例中，所述多个微流控器件呈矩形阵列状排布。
在一些实施例中，处于同一行的微流控器件中的开关器件连接到同一条用于传输扫描信号的扫描线，且处于不同行的微流控器件中的开关器件分别连接到不同的扫描线；以及
处于同一列的微流控器件中的开关器件连接到同一条用于传输数据信号的数据线，且处于不同列的微流控器件中的开关器件分别连接到不同的数据线。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少两个微流控器件被配置为使得其中的液滴同时地移动。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少两个微流控器件被配置为使得液滴的一部分分别向不同的方向移动，以分裂所述液滴。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件被配置为使得混合形成的液滴沿预设路径移动。
在一些实施例中，所述预设路径包括直线路径、折线路径和往复路径中的至少一者。
在一些实施例中，同一个微流控器件中的第一电极和第二电极设于同一平面上。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
介电层，介电层设于第一电极和第二电极的更靠近液滴的一侧上。
在一些实施例中，介电层由疏水性材料形成。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
疏水层，疏水层设于介电层的更靠近液滴的一侧上。
在一些实施例中，所述分子模块组装设备还包括：
第一基板，所述多个微流控器件中的一部分微流控器件设于所述第一基板上；以及
第二基板，所述第二基板与所述第一基板彼此相对设置，且所述多个微流控器件中的另一部分微流控器件设于所述第二基板上。
在一些实施例中，同一个微流控器件中的第一电极和第二电极设于不同的平面上，且第一电极和第二电极彼此相对设置。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
第一介电层，第一介电层设于第一电极的更靠近液滴的一侧上；和/或
第二介电层，第二介电层设于第二电极的更靠近液滴的一侧上。
在一些实施例中，第一介电层由疏水性材料形成；和/或
第二介电层由疏水性材料形成。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
第一疏水层，第一疏水层设于第一介电层的更靠近液滴的一侧上；和/或
第二疏水层，第二疏水层设于第二介电层的更靠近液滴的一侧上。
在一些实施例中，所述分子模块组装设备还包括：
第一基板，所述多个微流控器件中的第一电极设于所述第一基板上；以及
第二基板，所述第二基板与所述第一基板彼此相对设置，且所述多个微流控器件中的第二电极设于所述第二基板上。
在一些实施例中，液滴被配置为沿所述第一基板和所述第二基板中的至少一者移动。
在一些实施例中，液滴被配置为在静电力的作用下在所述第一基板与所述第二基板之间移动。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
流体填充层，所述流体填充层设于所述第一基板与所述第二基板之间，所述流体填充层与液滴不相容，且液滴被配置为在所述流体填充层内移动。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
温控器件，所述温控器件被配置为控制处于所述至少一个微流控器件中的液滴的温度。
在一些实施例中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
温度传感器，所述温度传感器被配置为感测处于所述至少一个微流控器件中的液滴的温度。
在一些实施例中，所述分子模块组装设备还包括：
多个液滴源，所述多个液滴源中的每个液滴源分别被配置为提供包含相应的分子模块的液滴。
根据本公开的第二方面，提出了一种分子模块组装方法，所述分子模块组装方法包括：
根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序；
根据所确定的分子模块和组装顺序生成组装信号；以及
基于组装信号，利用分子模块组装设备来将分子模块组装为用于存储信息的分子，其中，分子模块组装设备包括如上所述的分子模块组装设备，且组装信号被配置为产生施加在微流控器件的第一电极与第二电极之间的电压。
在一些实施例中，根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序包括：
获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示所述初始信息，其中，所述初始信息中的每个位置分别由与该位置一一对应的第一地址编码来表示，且所述初始信息的每个位置处的内容分别由相应的第一内容编码来表示；
分别对每个第一地址编码进行重编码，以用具有第一预设位数和第一预设进制的第一重编码信息来表示相应的一个第一地址编码；
根据第一内容编码和第一重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
在一些实施例中，根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序包括：
获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示所述初始信息，其中，所述初始信息中的每个位置分别由与该位置一一对应的第一地址编码来表示，且所述初始信息的每个位置处的内容分别由相应的第一内容编码来表示；
分别对每个第一内容编码进行重编码，以用具有第二预设位数和第二预设进制的第二重编码信息来表示相应的一个第一内容编码；
根据第一地址编码和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
在一些实施例中，根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序包括：
获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示所述初始信息，其中，所述初始信息中的每个位置分别由与该位置一一对应的第一地址编码来表示，且所述初始信息的每个位置处的内容分别由相应的第一内容编码来表示；
分别对每个第一地址编码和每个第一内容编码进行重编码，以用具有第一预设位数和第一预设进制的第一重编码信息来表示相应的一个第一地址编码，并用具有第二预设位数和第二预设进制的第二重编码信息来表示相应的一个第一内容编码；
根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释 本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1示出了根据本公开的一示例性实施例的分子模块组装方法的流程示意图；
图2示出了本公开的一具体示例中在分子中存储信息的存储形式；
图3示出了根据本公开的一示例性实施例的分子模块组装方法中步骤S100的流程示意图；
图4示出了本公开的另一具体示例中在分子中存储信息的存储形式；
图5示出了本公开的又一具体示例中在分子中存储信息的存储形式；
图6示出了根据本公开的另一示例性实施例的分子模块组装方法中步骤S100的流程示意图；
图7示出了根据本公开的又一示例性实施例的分子模块组装方法中步骤S100的流程示意图；
图8示出了根据本公开的一示例性实施例的分子模块组装设备的示意图；
图9示出了根据本公开的一示例性实施例的微流控器件及其中的液滴在初始接触角状态下的示意图；
图10示出了根据本公开的一示例性实施例的微流控器件及其中的液滴在接触角变化状态下的示意图；
图11示出了根据本公开的另一示例性实施例的微流控器件的示意图；
图12示出了根据本公开的一示例性实施例的液滴沿微流控器件的第一基板和第二基板移动的示意图；
图13示出了根据本公开的一示例性实施例的微流控器件与扫描线和数据线的连接示意图；
图14至图19示出了根据本公开的一示例性实施例的组装分子模块的示意图；
图20至图22示出了根据本公开的一示例性实施例的分离液滴的示意图；
图23示出了根据本公开的另一示例性实施例的分子模块组装设备的示意图。
注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的 位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
在分子存储技术中，可以用不同的分子模块来表示待存储的信息中的不同的内容，并通过组装这些分子模块来表示完整的待存储的信息。本公开提出了一种分子模块组装方法和分子模块组装设备，在根据待存储的信息确定了分子模块及其组装顺序后，可以采用基于介电润湿(Electrowetting-on-dielectric,EWOD)效应的数字微流控(Digital Microfluidics,DMF)技术来操纵包含各种分子模块的液滴，使这些液滴沿着期望的路径移动和混合，进而使其中的分子模块按照期望的方式反应和组装，以产生与待存储的信息对应的分子。
在本公开的一示例性实施例中，如图1所示，分子模块组装方法可以包括：
步骤S100，根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序。
例如，在一具体示例中，对于下面的表1中所示的一段二进制信息，其具有共1010位，且每一位上的内容的取值可以为0或者1。相应地，可以用两种不同的分子模块来分别表示内容0和内容1，并用1010种不同的分子模块来分别表示1010个地址，通过按照预设规则来合成或组合上面所述的(2+1010)种分子模块，可以表示表1中所示的这段信息，如图2中所示的存储形式，其中每个小矩形框表示一种分子模块。
表1
然而，可以理解的是，用于存储信息的由1010量级的不同分子模块所形成的分子模块库将是非常庞大的，其组装难度很高，这会导致将信息写入到分子中变得非常困难。此外，在读取信息时，可能涉及分析鉴别1010量级的不同分子模块，这也是非常困难的。
为了解决上述问题，可以通过对待存储的初始信息进行重编码来大幅度地减少所需的分子模块的种数，以方便组装。在一些实施例中，如图3所示，步骤S100可以包括：
步骤S110，获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示初始信息。
其中，初始信息可以包括各种形式的信息，例如文字信息、图片信息、音频信息或视频信息等。在信息技术中，可以方便地将上述各种形式的信息转换为例如二进制编码等。在后文中，将以初始信息为二进制编码的信息为例，详细阐述本公开的技术方案。然而可以理解的是，根据需要，初始信息也可以是其他进制编码的信息。
进一步地，可以用第一地址编码和第一内容编码来表示获取到的初始信息，其中，初始信息中的每个位置可以分别由与该位置一一对应的第一地址编码来表示，且初始信息的每个位置处的内容可以分别由相应的第一内容编码来表示。
在一些实施例中，获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示初始信息可以包括：
获取初始信息；
确定初始信息中的与一个第一地址编码对应的一个位置处的内容的单位位数；
当初始信息的总位数是单位位数的整数倍时，将初始信息划分为一个或多个初始信息片段；
当初始信息的总位数不是单位位数的整数倍时，对初始信息进行补位，使所得的补位初始信息的总位数是单位位数的整数倍，并将补位初始信息划分为一个或多个初始信息片段。
其中，在初始信息中的每个位置处的内容的单位位数彼此相等，且每个初始信息片段的位数为单位位数。也就是说，在用第一地址编码和第一内容编码来表示初始信息时，将初始信息划分为各自具有单位位数的一个或多个初始信息片段，并赋予每个初始信息片段相应的第一地址编码和第一内容编码，以便后续的处理。
当初始信息的总位数不是单位位数的整数倍时，可以在初始信息中补充占位内容， 其中，初始信息中的占位内容与非占位内容可以分别对应于不同的分子模块。具体而言，可以在初始信息的头部、尾部和中间的一处或多处补充占位内容(在一些实施例中，该占位内容可以用“0”来表示，但要注意的是，用于补位的“0”和初始信息中原有的“0”是不同的，相应地也要用不同的分子模块来表示这两种不同的“0”，在本文中，以下划线标出作为占位内容的“0”)。由于初始信息中的占位内容与非占位内容分别对应于不同的分子模块，因此在读取信息时可以方便地进行区分。例如，如果初始信息为“1001100010110001”，单位位数为3，即初始信息的总位数16不是单位位数3的整数倍时，那么可以在初始信息的头部补充占位内容，所得的补位初始信息为“001001100010110001”。或者，可以在初始信息的尾部补充占位内容，所得的补位初始信息可以被表示为“100110001011000100”。此外，可以理解的是，在一些实施例中，当可以采用其他方式来区分占位内容与非占位内容时(例如，可以将位于信息的头部的一个或多个“0”直接视为占位内容)，也可以用相同的分子模块来表示占位内容和非占位内容。
单位位数，或者说对初始信息的不同划分方式可以是根据需要来确定的。例如，对于初始信息“1001100010110001”，可以将其划分为如下面的表2至表8中所示的不同的初始信息片段：
表2
在表2所示的具体示例中，初始信息片段的单位位数为1。第一地址编码可以包括“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“10”、“11”、“12”、“13”、“14”和“15”共16种，而第一内容编码可以包括“0”和“1”共2种。
表3
在表3所示的具体示例中，初始信息片段的单位位数为2。第一地址编码可以包括“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”和“7”共8种，而第一内容编码可以包括“00”、“01”、“10”和“11”共4种。
表4
表5
在表4和表5所示的具体示例中，初始信息片段的单位位数为3。由于初始信息的总位数不是单位位数的整数倍，在表4中，在初始信息的头部补充了作为占位内容的两个“0”，以使所得的补位初始信息的总位数是单位位数的整数倍，以便于划分。第一地址编码可以包括“0”、“1”、“2”、“3”、“4”和“5”共6种，而相应的第一内容编码可以包括“001”、“010”、“100”和“110”共4种。此外，当以这种方式来表示其他具体的初始信息时，第一内容编码还可能包括“000”、“011”、“101”和“111”中的一种或多种。
另外，如表5中所示，可以通过在初始信息的尾部补充占位内容来使补位初始信息的总位数是单位位数的整数倍。需要注意的是，这里用“0”表示了占位内容，但也可以用其它字符来表示，且用于占位的“0”和初始信息中的其它“0”具有不同的含义，在后续步骤中，可以用不同的分子模块来分别表示。
表6
在表6所示的具体示例中，初始信息片段的单位位数为4。第一地址编码可以包括“0”、“1”、“2”和“3”共4种，而相应的第一内容编码可以包括“1001”、“1000”、“1011”和“0001”。可以理解的是，在其它具体示例中，第一内容编码也可能是其它的四位二进制数，这里不再枚举。
表7
在表7所示的具体示例中，初始信息片段的单位位数为8。第一地址编码可以包括“0”和“1”共2种，而相应的第一内容编码可以包括“10011000”和“10110001”。可以理解的是，在其它具体示例中，第一内容编码也可能是其它的八位二进制数，这里不再枚举。
表8
在表8所示的具体示例中，初始信息片段的单位位数为16。第一地址编码可以包括“0” 共1种，而相应的第一内容编码可以包括“1001100010110001”。可以理解的是，在其它具体示例中，第一内容编码也可能是其它的十六位二进制数，这里不再枚举。
此外，第一地址编码和第一内容编码也可以被转换为其它进制，八进制、十进制、十六进制等。
返回图3，步骤S100还可以包括：
步骤S121，分别对每个第一地址编码进行重编码，以用具有第一预设位数和第一预设进制的第一重编码信息来表示相应的一个第一地址编码；
步骤S131，根据第一内容编码和第一重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
在一些实施例中，第一预设位数B1与第一预设进制S1的和(B1+S1)可以小于第一地址编码的不同取值的最大可能种数，以有效地减小表征第一地址编码所需的分子模块的总数目。并且，第一预设进制的第一预设位数次幂(S1B1)可以大于初始信息的第一地址编码的不同取值的最大可能种数，从而使得第一重编码信息能够表示所有可能出现的第一地址编码，以保障编码的可靠性。
例如，利用3位2进制的第一重编码信息，可以用5(即，3+2)个不同的分子模块来表示共8(即，23)个不同的第一地址编码；利用4位2进制的第一重编码信息，可以用6(即，4+2)个不同的分子模块来表示共16(即，24)个不同的第一地址编码；利用5位2进制的第一重编码信息，可以用7(即，5+2)个不同的分子模块来表示共32(即，25)个不同的第一地址编码；利用5位3进制的第一重编码信息，可以用8(即，5+3)个不同的分子模块来表示共243(即，35)个不同的第一地址编码；利用10位10进制的第一重编码信息，可以用20(即，10+10)个不同的分子模块来表示共1010个不同的第一地址编码。由此可见，通过重编码，当需要表示的第一地址编码的数目发生指数增长时，只需要线性增加分子模块的数量即可，因而大幅地压缩了所需的分子模块的种类。
进一步地，可以基于第一内容编码和第一重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。具体而言，可以分别为第一内容编码和第一重编码信息确定不同的分子模块。
在一些实施例中，在为第一重编码信息确定相应的分子模块时，可以分别为第一重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分子模块，并且分别为第一重编码信息中的同一位上的不同内容确定不同的分子模块。需要注意的是，在这样的实施例中，对于第一重编码信息中的在不同位置上的相同内容，也会用不同的分子模块来表示，以将位置信息包含在分子模块中，从而区分位于不同位置上的相同内容。
例如，在一具体示例中，当所获取的初始信息为“10011000”时，可以按照上文所述 的方式将其表示为如下面的表9中所示的形式：
表9
进一步地，可以将其中的每个第一地址编码重编码为3位2进制的第一重编码信息，如下面的表10所示：
表10
相应地，可以分别用分子模块A1和分子模块A2来表示两种不同的第一内容编码“0”和“1”，分别用分子模块B1和分子模块B2来表示第一重编码信息中的第一位上的“0”和“1”，分别用分子模块B3和分子模块B4来表示第一重编码信息中的第二位上的“0”和“1”，并分别用分子模块B5和分子模块B6来表示第一重编码信息中的第三位上的“0”和“1”，其中，分子模块A1、分子模块A2、分子模块B1、分子模块B2、分子模块B3、分子模块B4、分子模块B5和分子模块B6为分子或分子片段，且它们两两各不相同。这样，共需要8种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。可以看到，虽然分子模块B1、B3和B5都表示“0”，但由于其表示第一重编码信息中的不同位置上的“0”，因此它们是彼此不同的，以区分不同位置上的“0”。类似地，表示不同位置上的“1”的分子模块B2、B4和B6也是彼此不同的。
在一具体示例中，组合后所得的存储形式可以如图4中所示。其中，以第一行为例，从左往右的第一个至第四个分子模块分别表示初始信息的第一位“1”的第一内容编码、第一地址编码的第一重编码信息中的第一位上的“0”、第一地址编码的第一重编码信息中的第二位上的“0”和第一地址编码的第一重编码信息中的第三位上的“0”。以此类推，第一行中的第一条链对应于初始信息“10011000”中的第1位“1”，第二行中的第二条链对应于初始信息“10011000”中的第2位“0”，第三行中的第三条链对应于初始信息“10011000”中的第3位“0”，第四行中的第四条链对应于初始信息“10011000”中的第4位“1”，第五行中的第五条链对应于初始信息“10011000”中的第5位“1”，第六行中的第六条链对应于初始信息“10011000”中的第6位“0”，第七行中的第七条链对应于初始信息“10011000”中的第7位“0”，第八行中的第八条链对应于初始信息“10011000”中的第8位“0”。每行中的每类分子链可以被混合在一起，或者也可以首尾相连形成更长的分子链来表示初始信息。
在另一些实施例中，步骤S131可以包括：
对于每个第一重编码信息，用第二地址编码和第二内容编码来表示该第一重编码信息，其中，第一重编码信息中的每个位置可以分别由与该位置一一对应的第二地址编码来表示，且第一重编码信息中的每个位置处的内容可以分别由相应的第二内容编码来表示；以及
根据第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码来确定相应的分子模块。
如同上文所述的具体示例，当所获取的初始信息为“10011000”时，可以用第二地址编码和第二内容编码来分别表示每个第一重编码信息，如下面的表11所示：
表11
其中，第一内容编码具有“0”和“1”两种不同的取值，第二地址编码具有“0”、“1”和“2”三种不同的取值，而第二内容编码具有“0”和“1”两种不同的取值。
进一步地，在一些实施例中，可以分别为第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码确定不同的分子模块，以区分这三种编码。
例如，根据第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码来确定相应的分子模块可以包括：
分别为不同取值的第一内容编码确定不同的分子模块；或
分别为不同取值的第二地址编码确定不同的分子模块；或
分别为不同取值的第二内容编码确定不同的分子模块。
例如，在上面表11所示的具体示例中，可以分别用分子模块A1和分子模块A2来表示两种不同的第一内容编码“0”和“1”，用分子模块A3和分子模块A4来表示两种不同的第二内 容编码“0”和“1”，并用分子模块A5、分子模块A6和分子模块A7来表示三种不同的第二地址编码“0”、“1”和“2”，其中，分子模块A1、分子模块A2、分子模块A3、分子模块A4、分子模块A5、分子模块A6和分子模块A7为分子或分子片段，且它们两两各不相同。这样，共需要7种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
在本公开的另一具体示例中，组合后所得的存储形式可以如图5中所示。其中，以第一行为例，从左往右的第一个至第七个分子模块分别表示初始信息的第一位“1”的第一内容编码、第一位“1”的第一位第二内容编码“0”和对应的第一位第二地址编码“0”、第一位的第二位第二内容编码“0”和对应的第二位第二地址编码“1”、第一位的第三位第二内容编码“0”和对应的第三位第二地址编码“2”。以此类推，第一行中的第一条链对应于初始信息“10011000”中的第1位“1”，第二行中的第二条链对应于初始信息“10011000”中的第2位“0”，第三行中的第三条链对应于初始信息“10011000”中的第3位“0”，第四行中的第四条链对应于初始信息“10011000”中的第4位“1”，第五行中的第五条链对应于初始信息“10011000”中的第5位“1”，第六行中的第六条链对应于初始信息“10011000”中的第6位“0”，第七行中的第七条链对应于初始信息“10011000”中的第7位“0”，第八行中的第八条链对应于初始信息“10011000”中的第8位“0”。每行中的每类分子链可以被混合在一起，或者也可以首尾相连形成更长的分子链以表示初始信息。
或者，根据第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码来确定相应的分子模块和组装顺序可以包括：
当第一内容编码具有Nc1种不同取值时,分别为(Nc1-1)种不同取值的第一内容编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第一内容编码不对应于任何分子模块；或
当第二地址编码具有Na2种不同取值时,分别为(Na2-1)种不同取值的第二地址编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第二地址编码不对应于任何分子模块；或
当第二内容编码具有Nc2种不同取值时,分别为(Nc2-1)种不同取值的第二内容编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第二内容编码不对应于任何分子模块。
也就是说，某一取值的一种编码可以不对应于任何分子模块，而是用缺失状态来表示，这可以减少所需的分子模块的不同种类的数目。
例如，在上面表11所示的具体示例中，可以用分子模块A1来表示第一内容编码“0”，而用缺失状态来表示第一内容编码“1”，即没有任何分子模块来表示第一内容编码“1”。此外，可以类似地用分子模块A3和分子模块A4来表示两种不同取值的第二内容编码“0”和“1”，并用分子模块A5、分子模块A6和分子模块A7来表示三种不同取值的第二地址编码“0”、“1” 和“2”，其中，分子模块A1、分子模块A3、分子模块A4、分子模块A5、分子模块A6和分子模块A7为分子或分子片段，且它们两两各不相同。这样，共需要6种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
在一些实施例中，也可以分别为第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码中的两种编码的不同取值的组合确定不同的分子模块。
在一具体示例中，根据第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码来确定相应的分子模块可以包括：
分别为第二地址编码和第二内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块。
例如，在上面表11所示的具体示例中，可以用分子模块A8来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“0”的组合，用分子模块A9来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“1”的组合，用分子模块A10来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“2”的组合，用分子模块A11来表示第二内容编码为“1”且第二地址编码为“0”的组合，用分子模块A12来表示第二内容编码为“1”且第二地址编码为“1”的组合，以及用分子模块A13来表示第二内容编码为“1”且第二地址编码为“2”的组合。结合表示第一内容编码的分子模块A1和分子模块A2，也可以完整地表示表11中的初始信息。这样，共需要8种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
可以理解的是，也可以分别为第一地址编码和第二地址编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并结合表示第二内容编码的分子模块来表示初始信息；或者也可以分别为第一地址编码和第二内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并结合表示第二地址编码的分子模块来表示初始信息。
类似地，可以用缺失状态来表示第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码中的一种两编码组合的一种取值。例如，根据第一内容编码、第二地址编码和第二内容编码来确定相应的分子模块可以包括：
当第二地址编码和第二内容编码的组合具有Nac2种不同取值时，分别为(Nac2-1)种第二地址编码和第二内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第二地址编码和第二内容编码的组合不对应于任何分子模块。
例如，在上面表11所示的具体示例中，可以用缺失状态来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“0”的组合，用分子模块A9来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“1”的组合，用分子模块A10来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“2”的组合，用分子模块A11来表示第二内容编码为“1”且第二地址编码为“0”的组合，用分子模块A12来表示第二 内容编码为“1”且第二地址编码为“1”的组合，以及用分子模块A13来表示第二内容编码为“1”且第二地址编码为“2”的组合。结合表示第一内容编码的分子模块A1和分子模块A2，也可以完整地表示表11中的初始信息。这样，共需要7种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
如图6所示，在本公开的另一示例性实施例中，也可以对第一内容编码进行重编码。具体而言，步骤S100可以包括：
步骤S122，分别对每个第一内容编码进行重编码，以用具有第二预设位数和第二预设进制的第二重编码信息来表示相应的一个第一内容编码；以及
步骤S132，根据第一地址编码和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
在一些实施例中，第二预设位数B2与第二预设进制S2的和(B2+S2)可以小于第一内容编码的不同取值的最大可能种数，以有效地减小表征第一内容编码所需的分子模块的总数目。并且，第二预设进制的第二预设位数次幂(S2B2)可以大于第一内容编码的不同取值的最大可能种数，从而使得第二重编码信息能够表示所有可能出现的第一内容编码，以保障编码的可靠性。例如在初始信息片段的单位位数较大的情况下，如果直接遍历所有不同取值的第一内容编码来选取相应的分子模块，则用来表示第一内容编码所需的分子模块的数目较大，因此可以对第一内容编码进行重编码以获得第二重编码信息，以减小用来表示第一内容编码所需的数目。
例如，利用3位2进制的第二重编码信息，可以用5(即，3+2)个不同的分子模块来表示共8(即，23)个不同的第一内容编码；利用4位2进制的第二重编码信息，可以用6(即，4+2)个不同的分子模块来表示共16(即，24)个不同的第一内容编码；利用5位2进制的第二重编码信息，可以用7(即，5+2)个不同的分子模块来表示共32(即，25)个不同的第一内容编码；利用5位3进制的第二重编码信息，可以用8(即，5+3)个不同的分子模块来表示共243(即，35)个不同的第一内容编码；利用10位10进制的第二重编码信息，可以用20(即，10+10)个不同的分子模块来表示共1010个不同的第一内容编码。由此可见，通过重编码，当需要表示的第一内容编码的数目发生指数增长时，只需要线性增加分子模块的数量即可，因而大幅地压缩了所需的分子模块的种类。
进一步地，可以基于第一地址编码和第二重编码信息来确定相应的分子模块。具体而言，可以分别为第一地址编码和第二重编码信息确定不同的分子模块。
在一些实施例中，在为第二重编码信息确定相应的分子模块时，可以分别为第二重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分子模块，并且分别为第二重编码信息中的同一 位上的不同内容确定不同的分子模块。需要注意的是，在这样的实施例中，对于第二重编码信息中的在不同位置上的相同内容，将会用不同的分子模块来表示，以将位置信息包含在分子模块中，从而区分位于不同位置上的相同内容。
在另一些实施例中，根据第一地址编码和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序可以包括：
对于每个第二重编码信息，用第三地址编码和第三内容编码来表示该第二重编码信息，其中，第二重编码信息中的每个位置可以分别由与该位置一一对应的第三地址编码来表示，且第二重编码信息中的每个位置处的内容可以分别由相应的第三内容编码来表示；以及
根据第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码来确定相应的分子模块。
例如，当所获取的初始信息为“10011000”时，可以按照上文所述的方式将其表示为如下面的表12中所示的形式：
表12
进一步地，可以将其中的每个第一内容编码重编码，并用第三地址编码和第三内容编码来表示，如下面的表13所示：
表13
其中，第三地址编码具有“0”和“1”两种不同的取值，第三内容编码具有“0”和“1”两种不同的取值，且第一地址编码具有“0”、“1”、“2”和“3”共四种不同的取值。
进一步地，在一些实施例中，可以分别为第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码确定不同的分子模块，以区分这三种编码。
其中，根据第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码来确定相应的分子模块可以包括：
分别为不同取值的第一地址编码确定不同的分子模块；或
分别为不同取值的第三地址编码确定不同的分子模块；或
分别为不同取值的第三内容编码确定不同的分子模块。
例如，在上面表13所示的具体示例中，可以分别用分子模块A14、分子模块A15、分子模块A16和分子模块A17来表示四种不同的第一地址编码“0”、“1”、“2”和“3”，用分子模块A18和分子模块A19来表示两种不同的第三内容编码“0”和“1”，并用分子模块A20和分子模块A21来表示两种不同的第三地址编码“0”和“1”，其中，分子模块A14、分子模块A15、分子模块A16、分子模块A17、分子模块A18、分子模块A19、分子模块A20和分子模块A21为分子或分子片段，且它们两两各不相同。这样，共需要8种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
或者，根据第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码来确定相应的分子模块可以包括：
当第一地址编码具有Na1种不同取值时,分别为(Na1-1)种不同取值的第一地址编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第一地址编码不对应于任何分子模块；或
当第三地址编码具有Na3种不同取值时,分别为(Na3-1)种不同取值的第三地址编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第三地址编码不对应于任何分子模块；或
当第三内容编码具有Nc3种不同取值时,分别为(Nc3-1)种不同取值的第三内容编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第三内容编码不对应于任何分子模块。
也就是说，某一取值的一种编码可以不对应于任何分子模块，而是用缺失状态来表示，这可以减少所需的分子模块的不同种类的数目。
例如，在上面表13所示的具体示例中，可以用缺失状态来表示第一地址编码“0”，即没有任何分子模块对应于第一地址编码“0”，并分别用分子模块A15、分子模块A16和分子模块A17来表示其它三种不同的第一地址编码“1”、“2”和“3”。此外，可以类似地用分子模块A18和分子模块A19来表示两种不同的第三内容编码“0”和“1”，并用分子模块A20和分子模块A21来表示两种不同的第三地址编码“0”和“1”，其中，分子模块A15、分子模块A16、分子模块A17、分子模块A18、分子模块A19、分子模块A20和分子模块A21为分子或分子片段，且它们两两各不相同。这样，共需要7种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
在一些实施例中，也可以分别为第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码中的两种编码的不同取值的组合确定不同的分子模块。
在一具体示例中，根据第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码来确定相应的分子模块和组装顺序可以包括：
分别为第三地址编码和第三内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块。
例如，在上面表13所示的具体示例中，可以用分子模块A22来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A23来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“1”的组合，用分子模块A24来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A25来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“1”的组合。结合表示第一地址编码的分子模块A14、分子模块A15、分子模块A16和分子模块A17，也可以完整地表示表13中的初始信息。这样，共需要8种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
可以理解的是，也可以分别为第一地址编码和第三地址编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并结合表示第三内容编码的分子模块来表示初始信息；或者也可以分别为第一地址编码和第三内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并结合表示第三地址编码的分子模块来表示初始信息。
类似地，可以用缺失状态来表示第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码中的一种两编码组合的一种取值。例如，根据第一地址编码、第三地址编码和第三内容编码来确定相应的分子模块可以包括：
当第三地址编码和第三内容编码的组合具有Nac3种不同取值时，分别为(Nac3-1)种第三地址编码和第三内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第三地址编码和第三内容编码的组合不对应于任何分子模块。
例如，在上面表13所示的具体示例中，可以用缺失状态来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A23来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“1”的组合，用分子模块A24来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A25来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“1”的组合。结合表示第一地址编码的分子模块A14、分子模块A15、分子模块A16和分子模块A17，也可以完整地表示表13中的初始信息。这样，共需要7种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
在本公开的又一示例性实施例中，也可以对第一地址编码和第一内容编码两者都进行重编码。具体而言，如图7所示，步骤S100可以包括：
步骤S123，分别对每个第一地址编码和每个第一内容编码进行重编码，以用具有第一预设位数和第一预设进制的第一重编码信息来表示相应的一个第一地址编码，并用具有第二预设位数和第二预设进制的第二重编码信息来表示相应的一个第一内容编码；
步骤S133，根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
如上文所描述的，在一些实施例中，第一预设位数与第一预设进制的和(B1+S1)可 以小于第一地址编码的不同取值的最大可能种数，以及第二预设位数与第二预设进制的和(B2+S2)可以小于第一内容编码的不同取值的最大可能种数，以有效地减小表征第一地址编码和第一内容编码所需的分子模块的总数目。此外，第一预设进制的第一预设位数次幂(S1B1)可以大于第一地址编码的不同取值的最大可能种数，以及第二预设进制的第二预设位数次幂(S2B2)可以大于第一内容编码的不同取值的最大可能种数，从而使第一重编码信息和第二重编码信息能够分别表示所有可能出现的第一地址编码和第一内容编码，以保障编码的可靠性。
在一些实施例中，根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块可以包括：
分别为第一重编码信息和第二重编码信息确定不同的分子模块。
如上文所述的，在一些实施例中，可以分别为第一重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分子模块，并且分别为第一重编码信息中的同一位上的不同内容确定不同的分子模块。
类似地，在一些实施例中，可以分别为第二重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分子模块，并且分别为第二重编码信息中的同一位上的不同内容确定不同的分子模块，如上文所述。
在一些实施例中，也可以进一步用第二地址编码和第二内容编码来表示第一重编码信息，其中，第一重编码信息中的每个位置可以分别由与该位置一一对应的第二地址编码来表示，且第一重编码信息中的每个位置处的内容可以分别由相应的第二内容编码来表示，如上文所述。
类似地，在一些实施例中，可以进一步用第三地址编码和第三内容编码来表示第二重编码信息，其中，第二重编码信息中的每个位置可以分别由与该位置一一对应的第三地址编码来表示，且第二重编码信息中的每个位置处的内容可以分别由相应的第三内容编码来表示，如上文所述。
可以理解的是，在一具体示例中，可以分别为第一重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分子模块，且分别为第一重编码信息中的同一位上的不同内容确定不同的分子模块，并且分别为第二重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分子模块，且分别为第二重编码信息中的同一位上的不同内容确定不同的分子模块。此外，分别与第一重编码信息和第二重编码信息对应的分子模块可以为不同的分子或分子片段。
在另一具体示例中，可以分别为第一重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分 子模块，且分别为第一重编码信息中的同一位上的不同内容确定不同的分子模块，并且对于每个第二重编码信息，可以用第三地址编码和第三内容编码来表示该第二重编码信息，且根据第三地址编码和第三内容编码来确定相应的分子模块。此外，分别与第一重编码信息、第三地址编码和第三内容编码对应的分子模块可以为不同的分子或分子片段。
在又一具体示例中，对于每个第一重编码信息，可以用第二地址编码和第二内容编码来表示该第一重编码信息，且根据第二地址编码和第二内容编码来确定相应的分子模块，并且分别为第二重编码信息中的不同位上的内容确定不同的分子模块，且分别为第二重编码信息中的同一位上的不同内容确定不同的分子模块。此外，分别与第二地址编码、第二内容编码和第二重编码信息对应的分子模块可以为不同的分子或分子片段。
在再一具体示例中，对于每个第一重编码信息，可以用第二地址编码和第二内容编码来表示该第一重编码信息，且根据第二地址编码和第二内容编码来确定相应的分子模块，并且对于每个第二重编码信息，可以用第三地址编码和第三内容编码来表示该第二重编码信息，且根据第三地址编码和第三内容编码来确定相应的分子模块。
例如，当所获取的初始信息为“10011000”时，可以按照上文所述的方式将其表示为如表12中所示的形式。进一步地，可以将其中的每个第一地址编码和每个第一内容编码重编码，并用第二地址编码和第二内容编码来表示第一重编码信息，用第三地址编码和第三内容编码来表示第二重编码信息，如下面的表14中所示：
表14
其中，第二内容编码、第二地址编码、第三内容编码和第三地址编码各自具有“0”和“1”两种不同的取值。
进一步地，可以分别为第二地址编码、第二内容编码、第三地址编码和第三内容编码确定不同的分子模块，以区分这些编码。
在一些实施例中，根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块可以包括：
分别为不同取值的第二地址编码确定不同的分子模块；或
分别为不同取值的第二内容编码确定不同的分子模块；或
分别为不同取值的第三地址编码确定不同的分子模块；或
分别为不同取值的第三内容编码确定不同的分子模块。
例如，在上面表14所示的具体示例中，可以分别用分子模块A5和分子模块A6来表示两种不同的第二地址编码“0”和“1”，用分子模块A3和分子模块A4来表示两种不同的第二内容编码“0”和“1”，用分子模块A20和分子模块A21表示两种不同的第三地址编码“0”和“1”，并用分子模块A18和分子模块A19来表示两种不同的第三内容编码“0”和“1”，其中，分子模块A5、分子模块A6、分子模块A3、分子模块A4、分子模块A20、分子模块A21、分子模块A18和分子模块A19为分子或分子片段，且它们两两各不相同。这样，共需要8种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
或者，根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块可以包括：
当第二地址编码具有Na2种不同取值时,分别为(Na2-1)种不同取值的第二地址编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第二地址编码不对应于任何分子模块；或
当第二内容编码具有Nc2种不同取值时,分别为(Nc2-1)种不同取值的第二内容编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第二内容编码不对应于任何分子模块；或
当第三地址编码具有Na3种不同取值时,分别为(Na3-1)种不同取值的第三地址编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第三地址编码不对应于任何分子模块；或
当第三内容编码具有Nc3种不同取值时,分别为(Nc3-1)种不同取值的第三内容编码确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第三内容编码不对应于任何分子模块。
也就是说，一种编码的一种取值可以不对应于任何分子模块，而是用缺失状态来表示，这可以减少所需的分子模块的种类数目。
例如，在上面表14所示的具体示例中，可以用缺失状态来表示第二地址编码“0”，即没有任何分子模块对应于第二地址编码“0”，并用分子模块A6来表示第二地址编码“1”，用分子模块A3和分子模块A4来表示两种不同的第二内容编码“0”和“1”，用分子模块A20和分子模块A21表示两种不同的第三地址编码“0”和“1”，用分子模块A18和分子模块A19来表示两种不同的第三内容编码“0”和“1”，其中，分子模块A6、分子模块A3、分子模块A4、分子模块A20、分子模块A21、分子模块A18和分子模块A19为分子或分子片段，且它们两两各不相同。这样，共需要7种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
在一些实施例中，也可以分别为第二地址编码、第二内容编码、第三地址编码和第 三内容编码中的两种编码或三种编码的不同取值的组合确定不同的分子模块。
在一具体示例中，根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序可以包括：
分别为第二地址编码和第二内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块；或
分别为第三地址编码和第三内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块。
例如，在上面表14所示的具体示例中，可以用分子模块A8来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“0”的组合，用分子模块A9来表示第二内容编码为“0”且第二地址编码为“1”的组合，用分子模块A11来表示第二内容编码为“1”且第二地址编码为“0”的组合，用分子模块A12来表示第二内容编码为“1”且第二地址编码为“1”的组合。此外，还可以用分子模块A22来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A23来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“1”的组合，用分子模块A24来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A25来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“1”的组合。
在一些实施例中，可以用分子模块A8、分子模块A9、分子模块A10、分子模块A11、分子模块A22、分子模块A23、分子模块A24和分子模块A25来表示8位2进制的初始信息。或者，可以用分子模块A8、分子模块A9、分子模块A10、分子模块A11、分子模块A20、分子模块A21、分子模块A18和分子模块A19来表示8位2进制的初始信息。又或者，可以用分子模块A3、分子模块A4、分子模块A5、分子模块A6、分子模块A22、分子模块A23、分子模块A24和分子模块A25来表示8位2进制的初始信息。
可以理解的是，也可以基于第二地址编码、第二内容编码、第三地址编码和第三内容编码中的其它两种或三种编码的组合来确定相应的分子模块，在此不再赘述。
类似地，可以用缺失状态来表示第二地址编码、第二内容编码、第三地址编码和第三内容编码中的一种组合的一种取值。在一具体示例中，根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块可以包括：
当第二地址编码和第二内容编码的组合具有Nac2种不同取值时，分别为(Nac2-1)种第二地址编码和第二内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第二地址编码和第二内容编码的组合不对应于任何分子模块；或
当第三地址编码和第三内容编码的组合具有Nac3种不同取值时，分别为(Nac3-1)种第三地址编码和第三内容编码的不同取值的组合确定不同的分子模块，并使剩余的一种取值的第三地址编码和第三内容编码的组合不对应于任何分子模块。
例如，在上面表14所示的具体示例中，可以用缺失状态来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A23来表示第三内容编码为“0”且第三地址编码为“1”的组合，用分子模块A24来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“0”的组合，用分子模块A25来表示第三内容编码为“1”且第三地址编码为“1”的组合。结合表示第二内容编码和第二地址编码的不同取值的组合的分子模块A10、分子模块A11、分子模块A12和分子模块A13，也可以完整地表示表14中的初始信息。这样，共需要7种不同的分子模块来表示8位2进制的初始信息。
在本公开的示例性实施例中，分子模块可以包括脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、肽、有机聚合物、有机小分子、碳纳米材料、无机物、非天然核苷酸、经修饰的核苷酸或人工合成核苷酸等。在存储信息时，涉及表示内容编码和地址编码的不同分子模块的组装，这些分子模块之间可以以共价键、离子键、氢键、分子间作用力、疏水作用力、碱基互补配对等作用方式被组装在一起。
其中，表示同一种内容编码或地址编码的不同取值的不同分子模块可以是同种类型的分子模块，例如都为DNA。或者，表示同一种内容编码或地址编码的不同取值的不同分子模块可以是不同类型的分子模块，例如分别用一种DNA和一种RNA来表示一种内容编码的两种不同取值。此外，表示不同种类的内容编码或地址编码的分子模块可以是同种类型的分子模块，例如用不同的RNA来表示所有的内容编码和地址编码。或者，可以用不同类型的分子模块来分别表示不同种类的内容编码和地址编码，例如用RNA表示内容编码、用DNA表示地址编码等。
在按顺序来组装表示各种编码的分子模块时，表示地址编码的分子模块可以被组装在表示相应的内容编码的分子模块的前面、后面或插入在表示相应的内容编码的分子模块中间，这里不作限制。此外，表示某一地址编码或内容编码的分子模块也可以包括多个分子片段，这些分子片段也可以是间隔设置的。例如，表示第二地址编码的分子模块可以被组装在表示相应的第二内容编码的分子模块的前面、后面或插入在表示相应的第二内容编码的分子模块中间。
在本公开的一些实施例中，按照内容-地址对来存储信息，并且通过对信息的地址和/或内容进行重编码，反复利用预制的分子模块库中的分子模块进行大规模平行组装来实现信息存储，相比采用逐个生长核苷酸来合成DNA的方式存储信息，所需的分子模块的种类数目大幅减少，且平行组装大幅提高了组合的效率，从而降低了存储难度，改善了存储效率。然而可以理解的是，在其它一些实施例中，也可以采用其它方式来根据待存储的信息 确定相应的分子模块和组装顺序，在此不作限制。
返回图1，分子模块组装方法还可以包括：
步骤S200，根据所确定的分子模块和组装顺序生成组装信号；以及
步骤S300，基于组装信号，利用分子模块组装设备来讲分子模块组装为用于存储信息的分子。
其中，组装信号的具体形式可以根据分子模块组装设备来确定，且组装信号可以包括一个或多个信号，分别用于分子模块组装设备中的相应部件的控制，从而驱动分子模块的组装至少部分自动地运行。
在本公开的示例性实施例中，分子模块组装设备可以基于介电润湿效应来驱动包含分子模块的液滴的移动，从而将多种分子模块组装为用于存储信息的分子。如图8所示，该分子模块组装设备可以包括多个微流控器件100，多个微流控器件100可以呈阵列状排布。在图8所示的具体示例中，分子模块组装设备包括共7x12个微流控器件100，且这84个微流控器件100呈矩形阵列状排布。然而可以理解的是，在其它一些实施例中，可以根据需要来改变微流控器件100阵列的行数和列数，此外，多个微流控器件100也可以被排布为其它非矩形的阵列，以满足相应的需求，在此不作限制。
此外，在一些实施例中，如图8所示，分子模块组装设备还可以包括多个液滴源200，多个液滴源200中的每个液滴源200可以分别被配置为提供包含相应的分子模块的液滴。其中，液滴源200所提供的液滴的大小可以在皮升至微升的量级上，例如从10皮升至100微升的体积。在一具体示例中，不同的液滴源200所提供的液滴中所包含的分子模块可以是不同的。这样的液滴源200的数量可以等于用于存储信息的分子中所包含的分子模块的种类数量。在另一具体示例中，为了提高分子模块的组装效率，一些液滴源200所提供的液滴中包含的分子模块可以是相同的，以更高效地提供例如使用频率更高的分子模块。另外，在组装分子模块的过程中，可能还需要在某些分子模块之间添加用于连接的其它分子模块(例如，连接酶)等，相应地，一些液滴源200也可以提供包含这样的分子模块的液滴。通常情况下，液滴源200可以靠近多个微流控器件100中的部分微流控器件100设置，以将液滴提供给相应的微流控器件100。在图8所示的具体示例中，为了给分子模块的组装预留出足够的空间，液滴源200可以集中设置在分子模块组装设备的一侧上。然而可以理解的是，在其它一些实施例中，根据期望的液滴移动路径，也可以相应地改变液滴源200在分子模块组装设备中的位置，在此不作限制。另外，还需要理解的是，在一些实施例中，也可以直接在部分微流控器件100上提供包含各种分子模块的大液滴，在后续的组装步骤中，可以从这些大 液滴中分离出实际参与组装的小液滴，那么在这种情况下，也可以不在分子模块组装设备中设置专门的液滴源。
如图9至图11所示，每个微流控器件100可以包括第一电极111和第二电极121，且每个微流控器件100可以被配置为通过施加在第一电极111与第二电极121之间的电压来控制处于该微流控器件100中的包含分子模块的液滴900的移动，使得分子模块组装设备中的至少两个液滴被混合以组装至少两种分子模块。
具体而言，图9和图10示出了在一种微流控器件100中液滴900的不同状态。其中，图9和图10各自描绘了分子模块组装设备中的两个微流控器件100(在图中用虚线间隔开这两个微流控器件以便识别)。在图9和图10所示的微流控器件100中，同一个微流控器件100中的第一电极111和第二电极121设于不同的平面上，且第一电极111和第二电极121彼此相对设置。
在图9中，两个微流控器件100的第一电极111和第二电极121之间都没有施加电压，这样，液滴900的接触角可以被表示为θ1。
在图10中，左侧的微流控器件100的第一电极111和第二电极121之间没有施加电压，而右侧的微流控器件100的第一电极111和第二电极121之间施加了电压U，这样，由于介电润湿效应的作用，液滴900右侧的接触角从θ1减小为θ2，换句话说，右侧的微流控器件100对液滴900的浸润性变得更加亲水。当液滴900与右侧的微流控器件100的第一电极111之间的接触角减小到一定程度时，液滴900将向施加有电压的微流控器件100的方向移动。具体而言，液滴的接触角和施加在第一电极上的电压U(这里，第二电极接地)之间的关系满足其中，εr表示第一介电层(后文中将详细描述)的相对介电常数，ε0表示真空介电常数，d表示第一介电层的厚度，以及γlg表示气-液表面张力。这样，基于介电润湿效应，通过按照预设时序向相应的微流控器件100施加电压，可以驱动分子模块组装设备中的液滴900按照期望的路径移动，进而实现分子模块的组装。
此外，虽然在最简单的微流控器件100中，液滴900可以与第一电极111和/或第二电极121直接接触，但这通常会导致液滴900与电极之间发生电解反应，进而导致液滴900中所包含的分子模块发生变化。为了解决这一问题，在一些实施例中，如图9和图10所示，微流控器件100还可以包括第一介电层112和第二介电层122中的至少一者。其中，第一介电层112可以设于第一电极111的更靠近液滴900的一侧上。类似地，第二介电层122可以设于第二导电电极121的更靠近液滴900的一侧上。介电层可以由一种或多种介电材料形成。在一具体示例中，如果电压被施加在第一电极111上，而第二电极121接地，那么可以省去第二 介电层122。介电层可以有效地避免液滴直接接触电极所引起的电解反应等，还可以充当相邻电极之间的电介质以使得各个电极能够被单独地控制，从而保证分子模块的组装能够按照期望的方式进行。
在一些实施例中，第一介电层112和第二介电层122中的至少一者可以由疏水性材料形成，例如，由包括有机介电材料等的介电材料形成。在这种情况下，介电层可以与液滴直接接触，且由于介电层的表面是疏水性的，可以避免液滴铺展在介电层上，使得相应的分子模块可以被很好地限制在液滴中，而不会发生不期望的流动或混合。
在一些实施例中，尤其是在第一介电层112和/或第二介电层122本身的浸润性较好的情况下，如图9和图10所示，微流控器件100还可以包括第一疏水层113和第二疏水层123中的至少一者。其中，第一疏水层113可以设于第一介电层112的更靠近液滴900的一侧上，与液滴900直接接触。类似地，第二疏水层123可以设于第二介电层122的更靠近液滴900的一侧上，与液滴900直接接触。通过设置第一疏水层113和/或第二疏水层123，可以使得分子模块组装设备中的液滴900保持为球形或基本球形的形状，以避免液滴铺展在介电层上，使得相应的分子模块可以被很好地限制在液滴中，而不会发生不期望的流动或混合。
进一步地，在一些实施例中，分子模块组装设备还可以包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，多个微流控器件中的第一电极111、可能存在的第一介电层112和第一疏水层113可以设置在第一基板上。类似地，多个微流控器件中的第二电极121、可能存在的第二介电层122和第二疏水层123可以设置在第二基板上。基板可以起到对微流控器件的支撑作用。当然，可以理解的是，如果第一电极和/或第二电极等部件本身具有足够的机械强度，也可以不设置相应的基板。
在一些实施例中，相对设置的第一基板和第二基板可以由若干个间隔件分隔开，且第一基板和第二基板之间可以由空气填充，即液滴在空气中移动。
在一些实施例中，微流控器件还可以包括流体填充层，该流体填充层可以设于第一基板与第二基板之间，流体填充层与液滴不相容，且液滴可以被配置为在流体填充层内移动。例如，可以在第一基板和第二基板之间填充硅油，以使得液滴更顺畅地移动，降低驱动液滴移动所需的电压，提高组装效率。或者，在一些实施例中，也可以在液滴中添加合适的表面活性剂，以降低驱动液滴移动所需的电压。
如图11所示，在另一具体实施例中，同一个微流控器件100中的第一电极111和第二电极121可以设于同一平面上。通过将第一电极111和第二电极121设置在同一平面上，可以简化微流控器件100的立体结构，且在分子模块组装设备的运行过程中，可以更方便地观察 和监测液滴的移动。
如图11所示，在一些实施例中，微流控器件100还可以包括介电层102，该介电层102可以设于第一电极111和第二电极121的更靠近液滴的一侧上。介电层102可以由一种或多种介电材料形成，以有效地避免液滴直接接触电极所引起的电解反应等，还可以充当相邻电极之间的电介质以使得各个电极能够被单独地控制，从而保证分子模块的组装能够按照期望的方式进行。
在一些实施例中，介电层102可以由疏水性材料形成，例如，由包括有机介电材料等的介电材料形成。在这种情况下，介电层102可以与液滴直接接触，且由于介电层102的表面是疏水性的，可以避免液滴铺展在介电层102上，使得相应的分子模块可以被很好地限制在液滴中，而不会发生不期望的流动或混合。
在一些实施例中，尤其是在介电层102本身的浸润性较好的情况下，如图11所示，微流控器件100还可以包括疏水层103。其中，疏水层103可以设于介电层102的更靠近液滴的一侧上，与液滴直接接触。通过设置疏水层103，可以使得分子模块组装设备中的液滴保持为球形或基本球形的形状，以避免液滴铺展在介电层上，使得相应的分子模块可以被很好地限制在液滴中，而不会发生不期望的流动或混合。
进一步地，在一些实施例中，分子模块组装设备还可以包括基板，第一电极111、第二电极121以及可能存在的介电层102和疏水层103可以被设置在基板上。基板可以起到对微流控器件的支撑作用。当然，可以理解的是，如果第一电极和/或第二电极等部件本身具有足够的机械强度，也可以不设置相应的基板。
在另一些实施例中，分子模块组装设备可以包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，其中，多个微流控器件中的一部分微流控器件可以设置在第一基板上，而另一部分微流控器件可以设置在第二基板上。
如上文所述的，相对设置的第一基板和第二基板可以由若干个间隔件分隔开，且第一基板和第二基板之间可以由空气填充，即液滴在空气中移动。
类似地，微流控器件也可以包括流体填充层，该流体填充层可以设于第一基板与第二基板之间，流体填充层与液滴不相容，且液滴可以被配置为在流体填充层内移动。
在上文所述的第一电极与第二电极彼此相对设置的分子模块组装设备中，或者包含彼此相对设置的微流控器件的分子模块组装设备中，如图12所示，液滴900可以被配置为沿第一基板110和第二基板120中的至少一者移动，以充分利用分子模块组装设备中的竖直空间，尤其是在多个液滴900同时在第一基板110和第二基板120上移动的情况下，可以有效地 提高分子模块的组装效率。例如，考虑到需要一定的反应时间使得来自不同的液滴源的液滴中的分子模块充分反应，因此可以使反应中的液滴处于第二基板120上以进行反应，同时使未混合的液滴或混合完成的液滴沿第一基板110移动到期望的位置，即利用第一基板110进行液滴的转移，而利用第二基板120进行分子模块的反应。
在一些实施例中，液滴900可以被配置为在静电力的作用下在第一基板110与第二基板120之间移动。例如，通过在位于上方的第二基板120的相应区域中施加一电压，可以使得该区域下的液滴900被吸引到第二基板120上。在液滴900本身足够小的情况下，当液滴900在静电力作用下被吸引到第二基板120上后，可以去除产生静电力的电压，液滴900仍然可以保持在第二基板120上移动，而不会在重力作用下落回到第一基板110上。
在本公开的示例性实施例中，为了实现对各个微流控器件100的高效控制，如图13所示，每个微流控器件100还可以包括开关器件130。其中，开关器件130的源极(S)和漏极(D)中的一者可以连接到该微流控器件100的第一电极111，开关器件100的源极(S)和漏极(D)中的另一者可以被配置为接收相应的数据信号(图13中所示为开关器件的漏极(D)连接到第一电极111，而源极(S)用于接收数据信号)，且开关器件的栅极(G)可以被配置为接收相应的扫描信号。扫描信号可以由分子模块组装设备中的扫描线200进行传输，而数据信号可以由分子模块组装设备中的数据线300进行传输。
进一步地，在图13的具体示例中，处于同一行的微流控器件100中的开关器件130可以连接到同一条用于传输扫描信号的扫描线200，且处于不同行的微流控器件100中的开关器件130可以分别连接到不同的扫描线200。更具体地说，处于同一行的开关器件130的栅极连接到同一条扫描线200，而处于不同行的开关器件130的栅极连接到不同的扫描线200。另外处于同一列的微流控器件100中的开关器件130可以连接到同一条用于传输数据信号的数据线300，且处于不同列的微流控器件100中的开关器件130可以分别连接到不同的数据线300。更具体地说，处于同一列的开关器件130的源极(或漏极)连接到同一条数据线300，而处于不同列的开关器件130的源极(或漏极)连接到不同的数据线300。这样，可以高效且独立地控制分子模块组装设备中的各个微流控器件100，使得液滴可以沿着期望的路径移动。
在一具体示例中，假设当开关器件130的栅极接收到高电平电压时，其源极和漏极之间导通，且当第一电极111接收到高电平电压时，处于该微流控器件中的液滴的接触角将变小而移动，那么，当与微流控器件100相连的扫描线200和数据线300均输出高电平电压时，该微流控器件100对应的液滴将移动。反之，只要与微流控器件100相连的扫描线200和数据 线300中的一者输出低电平电压，该微流控器件100对应的液滴将保持静止。在后文中，将以上述假设为前提进行具体的阐述。然而可以理解的是，在一些实施例中，开关器件130也可以在其栅极接收到低电平电压的情况下，源极和漏极之间导通；或者，当第一电极111接收到低电平电压时，处于该微流控器件中的液滴的接触角将变小而移动，在这些情况下，只要相应地调整数据信号和扫描信号来使得液滴沿期望的路径移动即可，在此不再赘述。
在一些实施例中，开关器件130可以包括薄膜晶体管。在这种情况下，可以基于制备薄膜晶体管阵列的方式来制备分子模块组装设备中的多个微流控器件。由于薄膜晶体管阵列中每个单元的尺寸可以在毫米或微米量级，因此每个微流控器件的尺度可以从厘米量级减小到毫米或微米量级，这样的微流控器件的尺寸可以大幅减小，同时可以实现对液滴移动的更精细的控制。
在另一些实施例中，开关器件130可以包括有机电化学晶体管。类似地，可以基于制备有机电化学晶体管阵列的方式来制备分子模块组装设备中的多个微流控器件，且每个微流控器件的尺寸可以足够小，同时实现对液滴移动的精细控制。此外，由于有机电化学晶体管本身的材料通常是疏水性的，在这种情况下，还可以省略有机电化学晶体管阵列层上的疏水层的设置，以进一步简化分子模块组装设备的结构。
图14至图19示出了一具体示例中分子模块的组装过程。在下文的描述中，将以(m，n)来表示位于从左到右数第m列、从上到下数第n行的微流控器件100的坐标。如图14所示，第一个液滴源200可以输出包含第一种分子模块的第一个液滴900，控制第一行扫描线上的扫描信号处于高电平电压，并控制第二、三、四列数据线上的数据信号依次处于高电平电压，可以使得第一个液滴沿坐标为(1，1)，(2，1)，(3，1)和(4，1)的微流控器件移动(如虚线箭头所指示的)，并静止在坐标为(4，1)的微流控器件处。
如图15所示，第二个液滴源200可以输出包含第二种分子模块的第二个液滴900，通过控制第三行、第二行和第一行扫描线上的扫描信号依次处于高电平电压，并控制第一列数据线上的数据信号处于高电平电压，可以使得第二个液滴沿坐标为(1，3)，(1，2)和(1，1)的微流控器件移动，然后控制第一行扫描线上的扫描信号处于高电平电压，并控制第二、三、四列数据线上的数据信号依次处于高电平电压，可以使得第二个液滴沿坐标为(1，1)，(2，1)，(3，1)和(4，1)的微流控器件移动(如虚线箭头所指示的)，并静止在坐标为(4，1)的微流控器件处，与第一个液滴混合。在第一个液滴与第二个液滴混合后，其中的第一种分子模块和第二种分子模块将发生反应而组装。
类似地，如图16所示，第三个液滴源200可以输出包含第三种分子模块的第三个液滴 900，通过控制连接到相应的微流控器件的扫描线和数据线上的扫描信号和数据信号的电平，可以使得第三个液滴沿虚线箭头所指示的方向移动，并与之前的第一个液滴和第二个液滴混合，进而使得第三种分子模块也参与到组装过程中。
如图17所示，混合后的液滴可以沿虚线箭头所指示的方向移动，直至到达如图18所示的位置。在移动过程中，三种分子模块可以更好地混合以发生反应，从而产生与待存储的信息对应的分子。
在一些实施例中，多个微流控器件中的至少一个微流控器件还可以被配置为使得混合形成的液滴沿预设路径移动，该预设路径可以包括直线路径、折线路径和往复路径中的至少一者，也可以包括其它曲线路径。通过使混合后的液滴沿预设路径移动，一方面可以帮助液滴中各种分子模块更高效和更均匀地组装，另一方面可以将液滴移动到某些特定的位置(例如，移动到后文中所述的具有特定温度的位置)，以更好地完成组装反应。
如图19所示，可以按照上文所述的方式混合液滴来产生其它的用于存储信息的分子，并将这些分子移动到分子模块组装设备中的相应位置上，以便进一步进行分离等处理。可以理解的是，为了给在后的液滴的混合或分子的组装预留足够的空间，以及尽可能并行地进行多种分子的组装过程，在先被混合或组装完成的液滴或分子可以被移动到距离液滴源较远的位置。
为了进一步提高分子模块的组装效率，在一些实施例中，多个微流控器件中的至少两个微流控器件可以被配置为使得其中的液滴同时地移动。如上文中所述的，由于同一行微流控器件共用一条扫描线，而同一列微流控器件共用一条数据线，因此在设计多个液滴的移动路径时，只要保证同一行或同一列中的液滴的移动不发生冲突即可。在一具体示例中，处于同一行中的液滴可以被同时地移动。在这种情况下，与这一行对应的扫描线上的扫描信号可以处于高电平电压状态，且多个列对应的多条数据线上的数据信号可以同时处于高电平电压状态，这样，处于多个列上的多个液滴将可以同时移动。
在一些实施例中，如图20至图22所示，多个微流控器件100中的至少两个微流控器件100可以被配置为使得液滴的两部分分别向不同的方向移动(如图20中的虚线箭头所指示的)，以分裂液滴。
在一些实施例中，如图23所示，多个微流控器件100中的至少一个微流控器件100还可以包括温控器件140，该温控器件140可以被配置为控制处于该至少一个微流控器件100中的液滴的温度。在一具体示例中，该温控器件140可以包括例如微电阻器。
设置温控器件140是考虑到在一些分子模块的组装反应中，可能对反应温度存在特定 的要求，相应地，有必要对混合后的液滴的温度进行控制。假设在某一具体的组装反应中，需要混合后的液滴在第一温度T1下反应达第一时间t1,再在第二温度T2下反应达第二时间t2，最后在第三温度T3下反应达第三时间t3，那么可以通过两种方式来控制混合所得的液滴的温度。
在一种方式中，可以在分子模块组装设备中设置两个带有温控器件140的区域，通过施加相应的扫描信号和数据信号，使混合所得的液滴首先在具有第一温度T1的区域中停留第一时间t1；然后，使液滴移动到具有第二温度T2的区域中停留第二时间t2，与此同时，可以将之前液滴所处的区域的温度从第一温度T1调节到第三温度T3；最后，使液滴返回到目前具有第三温度T3的区域中停留第三时间t3，以完成反应。可以理解的是，在其它一些实施例中，也可以在分子模块组装设备中设置具有不同温度的三个或更多个区域，并通过施加相应的扫描信号和数据信号使液滴在期望的温度区域中停留达期望的时间。
在另一种方式中，可以保持混合所得的液滴的位置不变，而改变分子模块组装设备中包含温控器件140的区域的温度。具体而言，可以将相应的区域的温度调节到第一温度T1达第一时间t1,再迅速将温度调节到第二温度T2达第二时间t2，最后迅速将温度调节到第三温度T3达第三时间t3，以完成反应。
进一步地，为了监测温控器件的温度，多个微流控器件中的至少一个微流控器件还可以包括温度传感器，该温度传感器可以被配置为感测处于至少一个微流控器件中的液滴的温度。
在本公开的分子模块组装设备中，基于介电润湿效应来控制包含分子模块的液滴的移动，通过向微流控器件阵列中的各个微流控器件施加包含例如扫描信号和数据信号的相应的组装信号，可以实现包含分子模块的液滴的高通量定位定量分配，从而能够简洁、高效、精准地实现分子模块的组装，进而实现了在分子中存储信息。
该方法除应用于本文所描述的DNA数据存储方法外，还可以用于其它的高通量生化反应中，包括但不限于DNA组装、克隆、质粒构建、PCR扩增等。
需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依 所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、固件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。
在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
另外，前面的描述可能提及了被“连接”或“耦接”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第 二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (29)

  1. 一种分子模块组装设备，包括：
    多个微流控器件，所述多个微流控器件呈阵列状排布，其中，每个微流控器件包括第一电极和第二电极，且每个微流控器件被配置为通过施加在第一电极与第二电极之间的电压来控制处于该微流控器件中的包含分子模块的液滴的移动，使得所述分子模块组装设备中的至少两个液滴被混合以组装至少两种分子模块。
  2. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，每个微流控器件还包括：
    开关器件，其中，开关器件的源极和漏极中的一者连接到该微流控器件的第一电极，开关器件的源极和漏极中的另一者被配置为接收相应的数据信号，且开关器件的栅极被配置为接收相应的扫描信号。
  3. 根据权利要求2所述的分子模块组装设备，其中，开关器件包括薄膜晶体管和有机电化学晶体管中的至少一者。
  4. 根据权利要求2所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件呈矩形阵列状排布。
  5. 根据权利要求4所述的分子模块组装设备，其中，处于同一行的微流控器件中的开关器件连接到同一条用于传输扫描信号的扫描线，且处于不同行的微流控器件中的开关器件分别连接到不同的扫描线；以及
    处于同一列的微流控器件中的开关器件连接到同一条用于传输数据信号的数据线，且处于不同列的微流控器件中的开关器件分别连接到不同的数据线。
  6. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少两个微流控器件被配置为使得其中的液滴同时地移动。
  7. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少 两个微流控器件被配置为使得液滴的两部分分别向不同的方向移动，以分裂所述液滴。
  8. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件被配置为使得混合形成的液滴沿预设路径移动。
  9. 根据权利要求8所述的分子模块组装设备，其中，所述预设路径包括直线路径、折线路径和往复路径中的至少一者。
  10. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，同一个微流控器件中的第一电极和第二电极设于同一平面上。
  11. 根据权利要求10所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
    介电层，介电层设于第一电极和第二电极的更靠近液滴的一侧上。
  12. 根据权利要求11所述的分子模块组装设备，其中，介电层由疏水性材料形成。
  13. 根据权利要求11所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
    疏水层，疏水层设于介电层的更靠近液滴的一侧上。
  14. 根据权利要求10所述的分子模块组装设备，还包括：
    第一基板，所述多个微流控器件中的一部分微流控器件设于所述第一基板上；以及
    第二基板，所述第二基板与所述第一基板彼此相对设置，且所述多个微流控器件中的另一部分微流控器件设于所述第二基板上。
  15. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，同一个微流控器件中的第一电极和第二电极设于不同的平面上，且第一电极和第二电极彼此相对设置。
  16. 根据权利要求15所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至 少一个微流控器件还包括：
    第一介电层，第一介电层设于第一电极的更靠近液滴的一侧上；和/或
    第二介电层，第二介电层设于第二电极的更靠近液滴的一侧上。
  17. 根据权利要求16所述的分子模块组装设备，其中，第一介电层由疏水性材料形成；和/或
    第二介电层由疏水性材料形成。
  18. 根据权利要求16所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
    第一疏水层，第一疏水层设于第一介电层的更靠近液滴的一侧上；和/或
    第二疏水层，第二疏水层设于第二介电层的更靠近液滴的一侧上。
  19. 根据权利要求15所述的分子模块组装设备，还包括：
    第一基板，所述多个微流控器件中的第一电极设于所述第一基板上；以及
    第二基板，所述第二基板与所述第一基板彼此相对设置，且所述多个微流控器件中的第二电极设于所述第二基板上。
  20. 根据权利要求14或19所述的分子模块组装设备，其中，液滴被配置为沿所述第一基板和所述第二基板中的至少一者移动。
  21. 根据权利要求20所述的分子模块组装设备，其中，液滴被配置为在静电力的作用下在所述第一基板与所述第二基板之间移动。
  22. 根据权利要求14或19所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
    流体填充层，所述流体填充层设于所述第一基板与所述第二基板之间，所述流体填充层与液滴不相容，且液滴被配置为在所述流体填充层内移动。
  23. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少 一个微流控器件还包括：
    温控器件，所述温控器件被配置为控制处于所述至少一个微流控器件中的液滴的温度。
  24. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，其中，所述多个微流控器件中的至少一个微流控器件还包括：
    温度传感器，所述温度传感器被配置为感测处于所述至少一个微流控器件中的液滴的温度。
  25. 根据权利要求1所述的分子模块组装设备，还包括：
    多个液滴源，所述多个液滴源中的每个液滴源分别被配置为提供包含相应的分子模块的液滴。
  26. 一种分子模块组装方法，包括：
    根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序；
    根据所确定的分子模块和组装顺序生成组装信号；以及
    基于组装信号，利用分子模块组装设备来将分子模块组装为用于存储信息的分子，其中，分子模块组装设备包括根据权利要求1至25中任一项所述的分子模块组装设备，且组装信号被配置为产生施加在微流控器件的第一电极与第二电极之间的电压。
  27. 根据权利要求26所述的分子模块组装方法，其中，根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序包括：
    获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示所述初始信息，其中，所述初始信息中的每个位置分别由与该位置一一对应的第一地址编码来表示，且所述初始信息的每个位置处的内容分别由相应的第一内容编码来表示；
    分别对每个第一地址编码进行重编码，以用具有第一预设位数和第一预设进制的第一重编码信息来表示相应的一个第一地址编码；
    根据第一内容编码和第一重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
  28. 根据权利要求26所述的分子模块组装方法，其中，根据待存储的初始信息确定 相应的分子模块和组装顺序包括：
    获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示所述初始信息，其中，所述初始信息中的每个位置分别由与该位置一一对应的第一地址编码来表示，且所述初始信息的每个位置处的内容分别由相应的第一内容编码来表示；
    分别对每个第一内容编码进行重编码，以用具有第二预设位数和第二预设进制的第二重编码信息来表示相应的一个第一内容编码；
    根据第一地址编码和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
  29. 根据权利要求26所述的分子模块组装方法，其中，根据待存储的初始信息确定相应的分子模块和组装顺序包括：
    获取待存储的初始信息，并用第一地址编码和第一内容编码来表示所述初始信息，其中，所述初始信息中的每个位置分别由与该位置一一对应的第一地址编码来表示，且所述初始信息的每个位置处的内容分别由相应的第一内容编码来表示；
    分别对每个第一地址编码和每个第一内容编码进行重编码，以用具有第一预设位数和第一预设进制的第一重编码信息来表示相应的一个第一地址编码，并用具有第二预设位数和第二预设进制的第二重编码信息来表示相应的一个第一内容编码；
    根据第一重编码信息和第二重编码信息来确定相应的分子模块和组装顺序。
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