Mikrofluidiske biochips erstatter i stigende grad konventionelle biokemiske analyser ved at integrere alle nødvendige operationer i den biokemiske analyse på en enkelt biochip. Digitale Mikrofluidiske Biochips (DMBs) manipulerer små diskrete mængder væske i størrelsesordnen nanoliter, kaldet dråber (eng., droplets), på et array af elektroder, for at udføre operationer så som: dosering, transport, blanding, opsplitning, fortynding og detektering.Forskere har foreslået en samlet design proces, der startende fra en biokemisk applikation (bioassay) og en biochip arkitektur, fastsætter allokering, resurse binding, afviklings rækkefølge, placering og transport, af de i applikationen anvendte operationer. Under eksekveringen af bioassayet kan operationerne blive udsat for transiente fejl, hvilket kan påvirke nøjagtigheden af operationer og i værste fald betyde at applikationen leverer et forkert resultat. Vi har udviklet både offline (dvs. under design processen) og online (dvs. under eksekvering) fejlkorrektionsmetoder. Online fejlkorrigering beslutter den nødvendige redundans, der sikre tilstrækkelig fejltolerance. Vi håndterer både tids-redundans, dvs., genberegning af fejlende operationer, og fysisk-redundans, dvs., dublering af dråber. Fejlrettelse udføres således, at antallet af transiente fejl, der kan accepteres, maksimeres, samtidig med at tidskrav for den biokemiske applikation overholdes.Tidligere arbejder har antaget, at biochip arkitekturen er givet på forhånd, og de fleste tilgange antager en rektangulær form af elektrodearrayet, hvor operationer afvikles inden for et rektangulært set af elektroder, kaldet et “modul”. Dog forekommer irregulære applikationsspecifikke arkitekturer ofte i praksis. Derfor har vi foreslået en udviklingsmetode til applikationsspecifike arkitekturer, der sikre at prisen minimeres og tidskravene for applikationen overholdes.Vi foreslår en algoritme til at opbygge et bibliotek af ikke-rektangulære moduler til en given applikationsspecifik arkitektur, således, at arealet af irregulære applikationsspecifikke biochip kan udnyttes effektivt. Under fabrikation kan DMBs være udsat for permanente fejl, hvilket kan lede til at bioassayet fejler. Vi foreslår også en metode der, i tilfælde af permanente fejl, kan estimere tiden for færdiggørelsen af applikationen, under selve designprocessen. Vi kan således verificere, at applikationen kan afvikles på den fejlbehæftede arkitektur.Den udviklingsmetode er blevet evalueret på adskillige virkelige case-studier og syntetiske benchmarks.
展开▼
