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《芯片實驗室》封面
■本報記者 沈春蕾 通訊員 程振偉
部分醫(yī)療檢測設備的小型化、便攜化已成為發(fā)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(yī)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(fā)表于《芯片實驗室》，并被英國皇家化學學會中文官微頭條推介。
據(jù)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(zhì)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(jīng)液體發(fā)生反應）壓力差運行工作。
“微流控芯片做液體檢測，優(yōu)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?！蓖躜E超告訴《中國科學報》，“流體到達微流控里的反應區(qū)，經(jīng)過小型閥門的控制，發(fā)生生化反應，傳感器件通過解碼液體里隱藏的信息，得到醫(yī)療檢測所要的結論，比如新冠核酸檢測、病毒感染檢測等等?！?/p>
事實上，微流控作為專業(yè)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，發(fā)生生化反應，判斷試紙出現(xiàn)單線或雙線解碼出女性是否已孕?！?/p>
此項研究最大的創(chuàng)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(chǎn)要經(jīng)歷軟件設計、代工、封測等環(huán)節(jié)。芯片設計需要的電子設計自動化（EDA）軟件設計工具，被認為是中國集成電路產(chǎn)業(yè)“卡脖子中的卡脖子技術”。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，即“對芯片結構拍照”，將流體力學問題轉(zhuǎn)化為“圖像識別問題”。相比傳統(tǒng)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(fā)成本。
此外，論文還提出了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)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(yī)院獲取身體健康信息。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1039/D0LC01158D
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