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        中國科學報:微流控芯片“縮小”醫療檢測設備
        作者:admin 編輯:學生 來源:其他 時間:2021-03-19 點擊量:3141

               部分醫療檢測設備的小型化、便攜化,已經成為發展趨勢。杭州電子科技大學副教授王駿超團隊在微流控研究領域的研究,有望打開醫療檢測設備小型化芯片設計制造的“快捷之門”。相關研究成果近日發表于《芯片實驗室》(Lab on a Chip),并被英國皇家化學學會中文官微頭條推介。

                據悉,微流控芯片不同于一般集成電路芯片,后者通過硅、銅材質的電路圖電壓運行工作,而前者則通過樹脂、玻璃等聚合物里的液體(聚合物有惰性,不會和流經液體發生反應)壓力差運行工作。

                “微流控芯片做液體檢測,優勢是液體樣本量變小了,反應體芯片也很小,流體在微米級別大小會變得更可控。”王駿超告訴《中國科學報》,“流體到達微流控里的反應區,經過小型閥門的控制,發生生化反應,傳感器件通過解碼液體里隱藏的信息,得到醫療檢測所要的結論,比如新冠核酸檢測、病毒感染檢測等等。”

                事實上,微流控作為專業術語有些“生僻”,但其應用對大眾來說并不陌生。王駿超以驗孕棒為例介紹道:“驗孕棒就是用了微流控原理。女性將極少量尿液放到驗孕棒試紙上,試紙就是一款基于紙張的微流控芯片,尿液進入微流控,通過生化反應,通過判斷試紙出現單線或雙線解碼出女性是否已孕。”

               此項研究最大的創新點在于,大幅提升了微流控芯片仿真速度。眾所周知,集成電路芯片生產出來,前面要經歷軟件設計、代工、封測等環節。芯片設計需要的EDA(電子設計自動化)軟件設計工具,被認為是中國集成電路產業“卡脖子中的卡脖子”。微流控芯片設計也需要EDA軟件設計工具,一般被稱為MEDA,而王駿超團隊通過芯片結構矩陣化,換句話說是“對芯片結構拍照”,將流體力學問題轉化為“圖像識別問題”,相比傳統微流控芯片仿真設計速度,MEDA可以將速度提升51600倍,從而縮短微流控芯片設計時間,減少設計研發成本。

               此外,論文還提出了基于卷積神經網絡(CNN)的技術來預測隨機微流控混合器的流體行為。

               王駿超表示,隨著微流控應用擴大,用戶可以在家通過微型檢測設備DIY檢測唾液、汗液、尿液,而不用去醫院自己獲取身體健康信息,未來微流控芯片將得到廣泛應用。

        相關論文信息:https://doi.org/10.1039/D0LC01158D

        http://news.sciencenet.cn//htmlnews/2021/3/454447.shtm?id=454447


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