數(shù)字微流體生物芯片設(shè)計(jì)與測(cè)試

趙陽(yáng)等

微流體生物芯片將樣品制備、生化反應(yīng)、結(jié)果檢測(cè)等步驟集成到生物芯片上，使實(shí)驗(yàn)所用流體的量從毫升、微升級(jí)降至納升或皮升級(jí)，大大降低了生物檢測(cè)過(guò)程中樣本的消耗，其中的微流體技術(shù)得到了人們廣泛的關(guān)注。數(shù)字微流體是一種新興的技術(shù)，它使得生物芯片具有了流體處理能力。因此，基于數(shù)字微流體技術(shù)的生物芯片可以自動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使得生化分析系統(tǒng)具有連續(xù)采樣和分析的能力，可以應(yīng)用到臨床診斷、免疫測(cè)定和DNA測(cè)序等工作中。

本書(shū)著重于開(kāi)發(fā)一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)字微流體生物芯片優(yōu)化框架，綜合了設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的各種設(shè)計(jì)問(wèn)題，為數(shù)字微流體系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、測(cè)試與診斷、健壯與低成本以及可制造的實(shí)現(xiàn)提供了一種全面的方法。

本書(shū)共7章：1.引言，概述數(shù)字微流體以及自動(dòng)化芯片設(shè)計(jì)與測(cè)試；2. 液滴路由交叉污染的避免方法；3.引腳限制的生物芯片中流控操作同步；4. 液滴路由與控制引腳到電極之間的映射優(yōu)化；5. 內(nèi)建自測(cè)試和診斷；6.在線測(cè)試與測(cè)試產(chǎn)生；7.集成控制路徑設(shè)計(jì)與錯(cuò)誤恢復(fù)；8. 結(jié)論。

本書(shū)闡述了數(shù)字微流體生物芯片實(shí)用設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具，以統(tǒng)一的方式處理不同的設(shè)計(jì)問(wèn)題；并把測(cè)試圖樣產(chǎn)生和錯(cuò)誤恢復(fù)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字微流體生物芯片研究中；使用真正的生物測(cè)定作為評(píng)價(jià)的例子，生物芯片設(shè)計(jì)師可以利用本書(shū)講述的設(shè)計(jì)方法去評(píng)估各種設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行設(shè)計(jì)空間探索，以獲得最佳的設(shè)計(jì)，同時(shí)為從事數(shù)字微流控生物芯片研究的科研人員以及高年級(jí)研究生進(jìn)行數(shù)字微流控生物芯片計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供了寶貴的參考。

作者Krishnendu Chakrabarty是美國(guó)杜克大學(xué)電氣與計(jì)算工程系杰出教授，研究興趣包括測(cè)試和設(shè)計(jì)可測(cè)試性集成電路（特別是3D和多核芯片）；數(shù)字微流體，生物芯片，并物理編碼系統(tǒng)，最優(yōu)數(shù)字印刷和基礎(chǔ)設(shè)施生產(chǎn)系統(tǒng)，在研項(xiàng)目包括數(shù)字微流體芯片冷卻，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。作者趙陽(yáng)是Krishnendu Chakrabarty教授的博士生，現(xiàn)為AMD公司高級(jí)ASIC設(shè)計(jì)工程師。

杜利東，助理研究員

（中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所）

Du Lidong，Assistant Professor

（Institute of Electronics，CAS）endprint