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用于微电极点阵列数字微流控生物芯片的液滴尺寸感知高级综合

Droplet Size-Aware High-Level Synthesis for Micro-Electrode-Dot-Array Digital Microfluidic Biochips.

作者信息

Li Zipeng, Lai Kelvin Yi-Tse, Yu Po-Hsien, Chakrabarty Krishnendu, Ho Tsung-Yi, Lee Chen-Yi

出版信息

IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2017 Jun;11(3):612-626. doi: 10.1109/TBCAS.2017.2653808. Epub 2017 May 19.

DOI:10.1109/TBCAS.2017.2653808
PMID:28333641
Abstract

A digital microfluidic biochip (DMFB) is an attractive technology platform for automating laboratory procedures in biochemistry. In recent years, DMFBs based on a microelectrode-dot-array (MEDA) architecture have been demonstrated. However, due to the inherent differences between today's DMFBs and MEDA, existing synthesis solutions for biochemistry mapping cannot be utilized for MEDA biochips. We present the first synthesis approach that can be used for MEDA biochips. We first present a general analytical model for droplet velocity and validate it experimentally using a fabricated MEDA biochip. We then present the proposed synthesis method targeting reservoir placement, operation scheduling, module placement, routing of droplets of various sizes, and diagonal movement of droplets in a two-dimensional array. Simulation results using benchmarks and experimental results using a fabricated MEDA biochip demonstrate the effectiveness of the proposed synthesis technique.

摘要

数字微流控生物芯片(DMFB)是一种用于自动化生物化学实验室程序的极具吸引力的技术平台。近年来,基于微电极点阵列(MEDA)架构的DMFB已得到验证。然而,由于当今的DMFB与MEDA之间存在固有差异,现有的生物化学映射合成解决方案无法用于MEDA生物芯片。我们提出了第一种可用于MEDA生物芯片的合成方法。我们首先提出了一个液滴速度的通用分析模型,并使用制造的MEDA生物芯片进行了实验验证。然后,我们提出了针对储液器放置、操作调度、模块放置、各种尺寸液滴的路由以及二维阵列中液滴的对角线移动的合成方法。使用基准测试的模拟结果和使用制造的MEDA生物芯片的实验结果证明了所提出的合成技术的有效性。

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