技術名稱 OpenFluidics: 開源微流體晶片設計生態系統
計畫單位 國立清華大學
計畫主持人 何宗易
技術簡介
在精準醫療、即時疾病檢測、藥物篩選、基因定序、器官晶片等生物醫學應用上,微流體生物晶片(Microfluidic biochips)因具有自動化、高穩定性、低耗能及樣品用量、節省人力和時間等優點,能夠更低成本且高效率的設計出生醫產品,促進整體生醫領域的研究發展,對全人類健康帶來極大的益處,因此有許多公司投入其中,代表性的公司有Illumina, Agilent Technologies, Amazon, BIO-RAD, GenMark等。 
然而,除了以上大公司以外,小型新創公司及學研機構並沒有龐大的資金成本及相關資源,若要設計生產微流體生物晶片將具備極高的進入門檻(Entry barrier),限制了整體領域的發展,其中有:
1).低效率:小型新創公司及學研機構不具備良好的設計工具及設計標準,大多數設計人員仍透過手工方式設計晶片,設計耗時且週期長而難以收斂,無法達到Time-To-Market之目標,也不具備晶片生產產線及晶片控制器,因此從設計模擬到製作操作,必須不斷地將分散的資源收集整理及摸索學習。
2).高成本:在設計模擬方面,即使所需的晶片並不複雜,也必須花費大量學習成本去使用專業設計工具,且不論晶片製造量大小,製造微流體晶片、製造儀器及控制系統皆需要大量資金成本,根據晶片材質類型,甚至需要建構無塵室來進行製造生產。
基於以上門檻,即使微流體晶片具有許多優勢,現階段願意投入之公司數量仍較低,本計劃除了克服以上門檻外,亦旨在提出一套開源微流體設計生態系統:OpenFluidics,將設計製作微流體生物晶片所需之必要資源,整合成一雲端平台,並透過開源社群的概念,刺激微流體晶片設計生態系統的成長,其中將本團隊多年開發之高技術門檻微流體晶片設計自動化相關研究成果雲端服務化(SaaS),其中包含人工智慧模型演算法自動化工具,以及開發控制微流體生物晶片的物聯網裝置(IoT device),整合至開源社群平台,媒合用戶與微流體晶片製造工廠,讓用戶從晶片的設計模擬到製作操作,皆可於同一線上網頁輕鬆操作達成,透過開源社群及統一設計標準,讓平台中的晶片設計可互相連結(clone, fork…),用戶可於社群上分享自己的設計,也可自由組合不同用戶的設計概念,有助於社群持續壯大,建立良好的設計生態系統。
科學突破性
本團隊已在全世界微流體生物晶片設計自動化領域取得領先地位,近五年的研究成果陸續發表在EDA及AI領域最頂尖的國際會議期刊上,本計劃提出之OpenFluidics開源微流體設計社群平台,將本團隊過去累積之設計自動化技術雲端服務化,以及將微流體晶片控制系統物聯網化,創造出一雲端微流體晶片設計生態系統。
產業應用性
本計畫解決目前微流體晶片設計產業遭遇的瓶頸,透過將高技術門檻的設計自動化工具雲端服務化,吸引用戶於平台上設計自己的微流體晶片,提供方便的雲端服務讓用戶高效率低成本的取得晶片並操作,可有效解決市場上大多數小型新創公司與學研機構之問題,更能促進整體微流體晶片設計及應用生態環境的蓬勃發展。
關鍵字 微流體生物晶片 電子設計自動化 人工智慧 晶片安全 控制平台 設計服務 雲端服務 物聯網 開源社群 生物醫學
備註
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  • 黃新權
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