Title of article :
Drug Discovery Acceleration Using Digital Microfluidic Biochip Architecture and Computer-aided-design Flow
Author/Authors :
Momtahen, S Department of Electrical and Computer Engineering - Ryerson University, Toronto, Canada , Taajobian, M Department of Computer Engineering - Mahdishahr Branch Azad University, Tehran, Iran , Jahanian, A Department of Computer Science and Engineering - Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
Pages :
8
From page :
1169
To page :
1176
Abstract :
A Digital Microfluidic Biochip (DMFB) offers a promising platform for medical diagnostics, DNA sequencing, Polymerase Chain Reaction (PCR), and drug discovery and development. Conventional Drug discovery procedures require timely and costly manned experiments with a high degree of human errors with no guarantee of success. On the other hand, DMFB can be a great solution for miniaturization, integration, automation, and cost reduction of drug discovery. DMFB can improve the parallelism of drug discovery procedures; since most procedures in drug discovery are concurrent and parallel, DMB can reduce the execution time of these bioassays. Therefore, there is a critical need to develop DMFBs to speed up the drug discovery applications and improve cost and error of these reactions. In this paper, a new architecture is used for drug discovery applications. The architecture is evaluated and compared with FPPC architecture. The experimental results prove that the new architecture is faster and cheaper than FPPC; it reduces all the important parameters such as total execution time, number of controlling pins, CAD algorithm execution time, and the area usage and its costs. There is an urgent need for collaboration between experts of drug discovery, microfluidic platform architecture and also machine learning to design a data-driven microfluidic architecture which improves the CAD algorithms by learning from prior knowledge.
Farsi abstract :
جهشي در مراحل كشف دارو با ارائه معماري و روند طراحي سفارشي تراشه هاي زيستي ريزسيال ديجيتال تراشه هاي زيستي ريزسيال ديجيتال از كاربردهاي صنعت مدارهاي مجتمع است كه به ابزار قدرتمندي براي خودكارسازي و كنترل آزمايش ها و تحقيقات دارويي، پزشك ي و آزمايشگاهي تبديل شدهاند ؛ اين تراشه ها قابليت انجام عمليات چند منظوره و موازي را دارند ؛ موجب كاهش خطا و زمانِ عمليات مي شوند و قابل برنامه ريزي و استفاده مجدد هستند. آزمايش هاي دارويي كنوني، محدوديت هاي زيادي از جمله زمان طولاني براي انجام آزمايش، خطاي ناشي از دخالت انساني و هزينه بالا به دليل گران و كمياب بودن مواد شيميايي دارند. در دستگاه هاي معمول، متوسط ده تا پانزده سال طول مي كشد تا داروي جديد وارد بازار شود و هزينه متوسط در حدود يك ميليارد دلار است. اين در شرايطي است كه از بين يك ميليون تركيب شيميايي، تنها يك عدد دارو وارد بازار مي شود. درحاليكه كوچك سازي تراشه هاي زيستي ريز سيال باعث مصرف نمونه هاي كمتر، هزينه كمتر، مصرف انرژي كمتر شده و در نتيجه بر بسياري از محدوديت هاي فعلي غلبه مي كند. بنابراين طراحي و ساخت تراشه هاي ريزسيال ديجيتال كه موجب افزايش سرعت انجام آزمايش، كاهش هزينه هاي ساخت دستگاه هاي آزمايش و كاهش هزينه هاي مواد مصرفي مورد استفاده مي شود، از اهميت بسياري برخوردار است. در اين مقاله، تراشه زيستي ريزسيال ديجيتال براي كاربردهاي دارويي سفارشي سازي شده و معماري جديد )معماري آرايه منطقي برنامه پذير( به همراه روند طراحي آن براي اين تراشه ها بررسي شده است. در ادامه چند آزمايش دارويي بر روي معماري جديد و همچنين معماري مبنا اجرا شدند تا كارايي و عملكرد معماري جديد ارزيابي شود. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه معماري جديد )نسبت به معماري مبنا( سريعتر و ارزانتر است و زمان اجراي آزمايش ها، زمان انجام محاسبات مسيريابي )و زمان بندي( ابزار و مساحت آرايه الكترودهاي تراشه هاي زيستي ريزسيال ديجيتال را كاهش مي يابد.
Keywords :
Digital Microfluidic Biochip , Lab-on-chip , Drug Discovery , Machine Learning
Serial Year :
2019
Record number :
2496775
Link To Document :
بازگشت