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ParaVOM: Parallel-Execution-Aware Validation and Optimization for Multilayered Continuous-Flow Microfluidic Biochips
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PRE
AI
DOI：10.1109/TCAD.2025.3586892.png)
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摘要
En 中文
微流控芯片实验室（mCFMB）是快速发展的精密生物应用平台。生物芯片结构的高复杂性和应用协议的多样性推动了对设计自动化解决方案的日益增长的需求。当前研究已实现生物芯片物理布局的自动合成以及调度和绑定协议的生成，展示了微流控设计自动化在提高资源利用率和缩短生物分析完成时间方面的巨大潜力。然而，现有先进合成方法主要关注器件和操作层面，假设流路始终可用，忽略了流路与控制通道的交互作用。这导致合成过程中存在关键缺陷，造成性能下降、资源冗余甚至不可行的设计。本研究通过两阶段方法弥合这一缺陷。首先，我们构建数学模型以合成高级协议，该协议指定流体传输操作的路径和执行顺序。具体而言，我们基于给定生物芯片设计的流路架构构建流路，并优化调度方案以最小化给定生物分析的完成时间。其次，我们通过仿真实现高级协议的控制通道加压序列合成。实验结果表明，所提出的方法有效验证了可行设计的流路，识别了不可行设计中的冲突特征，并提升了设计效率和质量：与原始设计相比，平均减少了49%的控制通道数量；与前期工作相比，平均减少了19%的流体传输时间和38%的程序运行时间。
Keyword:
Valves
Fluids
Protocols
Transportation
Mixers
Microfluidics
Cells (biology)
Biochips
Design automation
Chip scale packaging
Control sequence synthesis
integer linear programming (ILP)
multilayered continuous-flow microfluidic biochips (mCFMB)
scheduling
validation
期刊
I
IF:
2.9
论文数:
668
被引数:
9.6K
机构
引用论文
PathDriver+: Enhanced Path-Driven Architecture Design for Flow-Based Microfluidic BiochipsPathDriver+: 基于流式微流控生物芯片的增强型路径驱动架构设计
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