数字微流体生物芯片设计与测试

赵阳等

微流体生物芯片将样品制备、生化反应、结果检测等步骤集成到生物芯片上，使实验所用流体的量从毫升、微升级降至纳升或皮升级，大大降低了生物检测过程中样本的消耗，其中的微流体技术得到了人们广泛的关注。数字微流体是一种新兴的技术，它使得生物芯片具有了流体处理能力。因此，基于数字微流体技术的生物芯片可以自动进行实验，使得生化分析系统具有连续采样和分析的能力，可以应用到临床诊断、免疫测定和DNA测序等工作中。

本书着重于开发一种计算机辅助设计的数字微流体生物芯片优化框架，综合了设计过程中遇到的各种设计问题，为数字微流体系统的自动化设计、测试与诊断、健壮与低成本以及可制造的实现提供了一种全面的方法。

本书共7章：1.引言，概述数字微流体以及自动化芯片设计与测试；2. 液滴路由交叉污染的避免方法；3.引脚限制的生物芯片中流控操作同步；4. 液滴路由与控制引脚到电极之间的映射优化；5. 内建自测试和诊断；6.在线测试与测试产生；7.集成控制路径设计与错误恢复；8. 结论。

本书阐述了数字微流体生物芯片实用设计自动化工具，以统一的方式处理不同的设计问题；并把测试图样产生和错误恢复技术应用于数字微流体生物芯片研究中；使用真正的生物测定作为评价的例子，生物芯片设计师可以利用本书讲述的设计方法去评估各种设计方案，并进行设计空间探索，以获得最佳的设计，同时为从事数字微流控生物芯片研究的科研人员以及高年级研究生进行数字微流控生物芯片计算机辅助设计提供了宝贵的参考。

作者Krishnendu Chakrabarty是美国杜克大学电气与计算工程系杰出教授，研究兴趣包括测试和设计可测试性集成电路（特别是3D和多核芯片）；数字微流体，生物芯片，并物理编码系统，最优数字印刷和基础设施生产系统，在研项目包括数字微流体芯片冷却，无线传感器网络和实时嵌入式系统。作者赵阳是Krishnendu Chakrabarty教授的博士生，现为AMD公司高级ASIC设计工程师。

杜利东，助理研究员

（中国科学院电子学研究所）

Du Lidong，Assistant Professor

（Institute of Electronics，CAS）endprint