Digital Microfluidics

AI驱动的生命科学数据工厂
“芯片上的智能生物实验室”

基于有源矩阵 TFT 阵列技术。让生物实验像编写软件一样灵活。 操控纳升-微升级液滴,重新定义传统生物实验室。通过自动化、全数字化实验,产生海量多模态、标准化正负样本数据, 实现生命科学探索从AI预测到自动化实验验证的完整闭环。

干湿实验闭环,打通生物 AI 最后一公里

公司致力于开发自动化、智能化、真正数字闭环的生物AI基础设施,解决生命科学发现"设计-构建-测试-学习(DBTL)"循环中的痛点问题:传统生物湿实验依赖人力/机械和试管体系,依赖昂贵的、功能单一的专用仪器,结果反馈周期长、通量低,负样本数据缺失,难以支持高效训练等,打造一站式的通用生物实验平台。

将分离的各种专用实验设备模块化、一体化设计,不同类型的实验数据打通。将复杂反应体系微型化、液滴化,实现单细胞、单细菌级别的精准生物反应。支持成百上千个生物微反应器的独立、并行、可编程控制。实验操作全面自动化、无人化、智能化,消除人为操作误差。支持高通量地生产高质量的阴性/阳性多模态数据,帮助生物AI模型进行再训练、微调和对齐,持续提升设计成功率。

DBTL 设计-构建-测试-学习循环

新一代数字微流体处理器

融合先进半导体制造工艺与新一代数字液滴微流控技术,带来前所未有的高通量与液滴控制能力。

主动矩阵数字微流控(AM-DMF)

借鉴现代平板显示技术,采用主动矩阵数字微流控技术,通过对电极的精细控制,可以实现微小液滴的精准移动、分裂、合并、部署。从而在手机屏幕大小的芯片上创建了一个可对成百上千个微反应器 (液滴)进行独立、并行、可编程控制的片上生物实验室(Lab-on-a-Chip)。

Python 可编程

使用标准 Python API 控制生物流程。

def mix_samples():
  chip.move(drop_a, (10, 5))
  chip.move(drop_b, (10, 5))
  chip.merge_and_mix()

复杂液滴路径规划

通过自主开发的适配数字微流控芯片的多液滴多操作多阶段整合路径规划算法,配合强大的本地算力资源,可以实时计算和规划液滴反应路径和操作时序,给出协同移动和无交叠路径。

全流程自动化

消除人为操作误差,实验操作全面转向无人操作,实现“样本进,结果出”,确保实验数据的可靠性和可重现性。

实验智能化

通过LLM等智能体按照提示(Prompt)自主规划实验步骤,并自主决定实验流程,实现“无人值守”的自动实验。

TFT 有源矩阵驱动

不同于传统的 PCB 无源电极排布,我们利用薄膜晶体管 (TFT) 工艺在玻璃基板上制造高密度像素化电极,实现了类似于显示屏的像素级控制。

  • 虚拟管路 (Virtual Channels)

    通过点亮电极创建“电压陷阱”,可以自由地框定并移动液滴,无需在半导体表面布置物理微通道。

  • 可编程空心框 (Hollow Frame)

    如图所示,通过生成一个移动的环形高压场,精确控制中心液滴的位移。

  • 零死体积

    液滴直接在疏水表面运动,无管路残留,杜绝交叉污染。

虚拟电压仿真

图灵通用智能生物工作站

独树一帜的桌面级生物实验平台。利用新一代数字微流控芯片(BPU)技术,在手机屏幕大小的半导体芯片内实现对纳升-微升级液滴的精准、柔性控制。硬件采用模块化设计,通过调用不同功能模块,实现复杂生物反应,支持超多应用场景。

  • 超高通量

    支持上千个微反应器并行及串行实验。

  • 提升效率

    将蛋白合成验证时间从数周缩减至48小时。

  • 更低成本

    试剂消耗降低90%以上。

  • 数字化闭环

    全流程数字化,生产海量多模态数据。

应用演示

基于数字微流控技术创新传统生物实验应用,实现从样本进到结果出的全流程自动化。

NGS建库自动化

利用图灵智能生物工作站实现NGS文库构建的全流程自动化,从样本处理到文库产出,无需人工干预,显著提升实验效率与数据一致性。

  • 多样本/高低通量灵活处理

    微液滴(0.5微升~10微升)体系,大幅节省试剂成本50%以上。

  • 复杂生物反应一站式完成

    通过磁控、温控等不同功能模块的组合调用,完成复杂生物反应。省去移液操作,避免人为操作和环境暴露带来的污染风险。

  • 全流程自动化与数字化

    样本进,结果出,实验过程无需人工操作,减少人工误差。全流程数字化,生成海量实验数据。

NGS建库自动化流程演示
实例演示:NGS建库自动化流程
数字微流控芯片蛋白合成
全数字化无细胞蛋白合成测试流程

无细胞蛋白表达

整合图灵智能生物工作站的数字微流控芯片和先进的无细胞蛋白合成反应体系(CFPS),在单张芯片上构建前所未有的高通量"设计-构建-测试"一体化蛋白表达和测试平台。

  • 1. 加载(Loading)

    将低至0.5微升级液滴形式的线性DNA模板、CFPS反应液、靶蛋白、检测试剂加载到芯片上。

  • 2. 合成(Synthesis)

    由程序自动化控制DNA液滴与CFPS液滴混合,在指定区域孵育,并行合成200-1000种不同的蛋白质设计。

  • 3. 测试(Testing)

    将合成的蛋白液滴与靶蛋白液滴混合,进行亲和力筛选。

  • 4. 读取数据(Readout)

    集成在芯片系统中的光学检测块实时读取每个反应单元的信号,生成海量、并行的实验数据。

按需合成短片段 DNA

利用图灵智能生物工作站的数字微流控芯片,实现微量引物与探针的按需合成及实时标记。

  • 微量DNA合成

    按需进行微量引物和探针合成,并实时标记,灵活响应实验需求。

  • 无人化、自动化操作

    全程无人化、自动化操作,大幅提高实验效率,在芯片上实现单轮反应时间缩短 4 倍以上。

  • 小液滴封闭体系

    小液滴封闭反应体系,隔绝人为和环境污染,保障合成质量。

芯片上基因酶法合成实验演示
动画演示:芯片上基因酶法合成实验流程

新闻动态

了解程控数芯的最新合作进展、学术交流与行业动态。

合作动态

与引加生物合作推进干湿闭环的AI辅助蛋白合成新范式

利用程控数芯的图灵智能生物工作站,引加生物在数字微流控芯片上成功验证了高通量的微量无细胞蛋白表达体系,可以在0.5微升的反应体系中完整实现多种新型蛋白的高效表达。这一革命性的突破,不但能够显著降低蛋白合成的成本,还能够大幅缩短“AI辅助蛋白设计-高通量湿实验验证-完整的多模态数据反馈-蛋白大模型优化再设计”的闭环周期,将AI辅助蛋白设计和合成的能力提升至全新的高度。

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学术报告

首席顾问王永雄院士应邀做客清华论坛,发表学术报告

美国国家科学院院士王永雄(Wing Hung Wong)教授在清华大学清华论坛发表题为《定量生物学中的软件驱动实验与闭环学习》的学术报告。介绍一种新的生物芯片平台技术,可以通过软件驱动硬件的方式执行生物湿实验,从而将生物实验数据和人工智能数据模型之间形成真正的闭环,加速生物人工智能的发展和价值突破。

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来访交流

北京大学生命科学学院师生到访程控数芯开展暑期实习

由刘凤麟老师带领的北京大学生命科学学院暑期实习团队来访程控数芯,交流探索“芯片上的实验室”。在为期一周的实习中,同学们与程控数芯的研究员和工程师并肩作战,从文献调研到实验方案设计,从代码编写到模拟验证,展现了卓越的科研素养与创新探索精神。

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程控数芯致力于成为全球领先的具有自我理解、自主规划、自动实验的通用型人工智能“芯片实验室”技术提供商。基于新一代数字微流控芯片(BPU)技术,公司自主研发了可编程生物实验平台-图灵通用智能生物工作站。无论您有任何疑问和需求,都欢迎与我们联系。我们的团队将尽快回复您,为您提供专业的解决方案。

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公司总部:浙江省杭州市滨江区和瑞科技园

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