I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   2021 ,   pp .   68 8 ~ 6 9 8   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 22 .i 2 . pp 68 8 - 6 9 8             688       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   S e l f - d i a g n o st i c   a p p r o a c h   f o r   c e l l   c o u n t i n g   b i o s e n so r       Q ai s   Al - G aye m 1 ,   H u s s ai n   F.   Ja afar 2 ,   S aad   S.   H r e s h e e 3   1 , 3 D e pa r t m e n t   of   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   of   B a b y l o n,   I r a q   2 D e pa r t m e n t   of   B i o m e di c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   of   B a by l o n,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   O c t   12 ,   2020   R e v i s e d   M a 29 ,   20 21   A c c e pt e d   A p r   27 ,   2021       In   t hi s   r e s e a r c h,   a   t e s t   m o ni t o r i ng   s t r a t e g y   f o r   an   a r r a y   of   bi os e ns o r s   is   pr o po s e d.   T h e   pr i nc i p l e   i de a   of   t hi s   d i a g no s t i c   t e c hn i qu e   is   to   m e a s u r e   a nd   c om pa r e   t h e   i m pe d a nc e   of   e a c h   s e n s o r   in   t he   a r r a y   to   a c hi e v e   f ul l y   c o nt r o l l e d   o nl i ne   he a l t h   m o ni t o r i ng   t e c hn i qu e   at   t he   s y s t e m   l e v e l .   T he   w o r k   i nc l u de s   i m pl e m e n t a t i o n   of   t he   di a g no s t i c   s y s t e m ,   s y s t e m   a r c hi t e c t ur e   f o r   a na l o g ue   pa r t ,   a nd   S N R   a na l y s i s .   T he   t e c hn i qu e   ha s   be e n   a pp l i e d   on   a   c e l l   c o ul t e r   c o unt i ng   bi o c hi p   w he r e   t he   de s i g n   a nd   f a b r i c a t i o n   of   t hi s   s e ns i ng   c hi p   w i t h   e l e c t r o de s   m a k e   t he   c o ul t e r   c o unt e r   be   an   e f f e c t i v e   m e a n   to   c o unt   a nd   a na l y s e s   t he   c e l l s   in   a   bl o o d   s a m p l e .   T he   e xpe r i m e n t a l   r e s u l t s   s ho w   t ha t   t h e   i nd i c a t i o n   f a c t o r   of   t he   s e ns i ng   e l e c t r o de s   h a s   i nc r e a s e d   f r o m   1   to   1 . 8   g r a dua l l y   de pe ndi ng   on   t h e   f a ul t   l e v e l .     Ke y w or ds :   B i oc h i ps   B i of l ui di c   M E M S   S e l f - t e s t   S e n s o r s   T hi s   is   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   CC   BY - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Q a i s   Al - G a y e m   D e pa rt m e n t   of   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g   U n i v e r s i t y   of   B a by l o n   B a b i l ,   I ra q   E m a i l :   e n g . q a i s . ka r e m @ uo b a by l o n . e du. i q       1.   I N TR O D U C TI O N   M i c r o   e l e c t r o   m e c ha n i c a l   s y s t e m s   (M E M S )   ha v e   de ve l o p e d   a n d   e xpa nde d   e n o ug h   to   m e e t   t h e   c o m pl e x   n e e ds   of   b i o m e di c a l   s c i e n c e .   B i o c h i p   is   o n e   of   t h e s e   m i c r o s y s t e m s   w h i c h   p r o v i de   t h e   a b i l i t y   to   a c c ur a t e l y   de t e c t   a n d   s e pa r a t e   b i o l o gi c a l   pa r t i c l e s   f r o m   b l oo d   a n d   o t h e r   f l ui ds .   T hi s   is   ve r y   e s s e n t i a l   in   di a g n o s i s ,   h e a l t h c a r e ,   a n d   r e s e a r c h .   S e v e r a l   m i c r o   de v i c e s   a r e   a l r e a dy   de v e l o pe d,   l i ke   m i c r o - e l e c t r o de s ,   mi c r o - n e e dl e s ,   a n d   a dv a n c e s   b i o s e n s o r s   (e nz y m e   f i e l d   e f fe c t   t r a n s i s t o r s )   [1 ] - [ 11].   In   r e c e n t   y e a r s ,   s y s t e m s   c a l l e d   L a b - On - a - C h i p   ha v e   b e e n   de ve l o pe d   to   be   c a pa b l e   of   p e r f o r m i n g   a   f ul l   s e t   of   b i o - c h e m i c a l   a n a l y s i s   a n d   r e a c t i o n s   on   a   s i ngl e   p l a t f o r m ,   w h i c h   i n c l ude s   s a m pl e   c o l l e c t i o n   a n d   ha n d l i ng,   p h y s i c a l   a n d   c h e m i c a l   pr o c e s s e s ,   a n d   s i g n a l   de t e c t i o n   [1] .   U t i l i z a t i o n   o f   n a n o   e l e c t ro   m e c h a n i c a l   s y s t e m s   (N E M S )   c o ul d   a l s o   r e s ul t   in   r e duc t i o n   of   s a m pl e s   a n d   r e a ge n t s ,   a n d   i m p r o v e m e n t   in   a n a l y t i c a l   pe r f o r m a n c e .   T hi s   m a ke s   t h e   a na l y s i s   s a f e ,   e a s y   to   be   r e a l i z e d,   a n d   a c c u r a t e .   D e t e c t i o n   of   a m m o n i a   c o ul d   be   a c h i e v e d   us i n g   a   m i c r o f l ui di c   de v i c e ,   w h e r e   a   pa i r   of   e l e c t r o de s   w a s   us e d   to   m e a s ur e   t h e   c a pa c i t a n c e   of   t h e   ri v e r   w a t e r   to   de t e c t   t h e   a m m o ni a   [ 2].   In   a n o t h e r   w o r k,   t h e   de s i g n   of   a   r e m o t e   m o ni t o r i n g   de v i c e   for   b i o m e di c a l   f i e l d   w a s   p r e s e n t e d   [ 3].   In   t hi s   w o r k,   t h e   s y s t e m   i n c l ude s   fo ur   b i o m e di c a l   s e n s o r s   a n d   h i g h   a c c ur a c y   r e s ul t s   ha v e   b e e n   ob t a i n e d.   N um e r i c a l   s t udy   a n d   o pt i m i z a t i o n   of   K O H   w e t   e t c h i n g   p r o c e s s   w e r e   pr o po s e d   to   a c h i e v e   t h e   de s i r e d   s ha pe   a n d   s i z e   of   M E M S   di a p hra g m   [4] .   T h e   r e s ul t s   of   t h i s   m e t h o d   o ffe r e d   an   e ff e c t i v e   t e c h ni que   to   r e a l i z e   t h e   c h o s e n   de s i gn.   Cha ra c t e ri z a t i o n   of   t h e   ge o m e t r i c a l   s ha pe   of   e l e c t r o de s   fo r   di e l e c t r o p h o r e s i s   w a s   pr e s e nt e d   w h e r e   t h e   pa r t i c l e s   di s t r i b ut i o n   ha s   b e e n   e v a l ua t e d   by   a n a l y z i n g   t h e   pa rt i c l e s   b e h a v i o r   in   t h e   e xi s t e n c e   of   n o n - u n i f o r m   e l e c t r i c   f i e l d   [ 5].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Se l f - di a gnos t i c   appr oa c h   f or   c e l l   c ount i ng   bi os e ns or   ( Q ai s   A l - G ay e m )   689   D e t e c t i o n   a nd   c l a s s i f i c a t i o n   of   c e l l s   a r e   i m po r t a n t   a s pe c t s   in   m e di c a l   r e s e a r c h   for   di a g n o s i s   a n d   t r e a t m e nt   of   di s e a s e s   at   c e l l ul a r   l e v e l .   Ce l l   c o un t i n g   t e c hni q ue s   a r e   w i de l y   us e d   in   l a b o r a t o r y   a n d   pa t h o l o g y .   In   t h e   l i t e ra t u r e ,   f e w   t e c hn i que s   a r e   de s i g n e d   b a s e d   on   c y t o m e t r y ,   f l u o r e s c e n c e ,   a n d   c o ul t e r   c o un t e r .   F l o w   c y t o m e t r y   w a s   us e d   to   c o un t   a nd   i n v e s t i ga t e   m i c r o s c o pi c   p a r t i c l e s ,   s uc h   as   c e l l s   a n d   c hr o m o s o m e s ,   a n d   is   b a s e d   on   s us pe n d   t h e   c e l l s   in   a   s t r e a m   of   f l ui d   a nd   pa s s i n g   t h e m   by   e l e c t r o ni c   c o n t r o l l i ng   a nd   de t e c t i o n   c i r c ui t s   [6].   It   a l l o w s   s i m ul t a n e o us   m ul t i p a r a m e t r i c   a n a l y s i s   of   ph y s i c a l   or   c h e m i c a l   c h a ra c t e ri s t i c s   of   up   to   t h o us a nds   of   pa rt i c l e s   pe r   s e c o n d.   A   s pe c i a l   t y pe   of   f l ow   c y t o m e t r y   is   f l uo r e s c e n c e - a c t i v a t e c e l l   s o r t i n g   (F A CS ).   It   o ff e r s   a   t e c hn i q ue   for   a rra n gi ng   a   h e t e r o ge n e o us   m i xt u r e   of   b i o - l o gi c a l   c e l l s   i n t o   di f f e r e n t   c o n t a i n e r s ,   o n e   c e l l   at   a   t i m e   a n d   b a s e d   on   t h e   f l uo r e s c e nt   c h a ra c t e ri s t i c s   of   e a c h   c e l l   [7 ] - [ 8].   T h e   c e l l   s us pe n s i o n   is   f oc us e d   in   t h e   c e n t e r   of   a   n a rr o w   a n d   f a s t   f l o w i n g   s t r e a m   of   l i qui d.   T h e   m o v e m e n t   is   o r g a n i z e d   so   t h a t   t h e r e   is   a   v e r y   l a r ge   s e pa ra t i o n   b e t w e e n   c e l l s   a n d   by   us i n g   a   v i b r a t i n g   m e c ha n i s m ,   t h e   s t r e a m   of   c e l l s   is   di v i de d   i n t o   s e pa ra t e d   d r o pl e t s .   A f t e r   t ha t ,   t h e   f l ow   c r os s e s   t h e   f l uo r e s c e n c e   m e a s ur i ng   s i t e   w h e r e   t h e   f l uo r e s c e n t   c h a ra c t e r   of   t h e   c e l l   of   i n t e r e s t   is   r e c o r de d.   A no t h e r   e ff e c t i v e   c e l l   c o un t i n g   m e t h o d   b a s e d   on   a   c o ul t e r   c o un t e r   ha s   b e e n   us e d   in   t hi s   w o r k.   W a l l a c e   H.   Co ul t e r   de v e l o p e d   a   t e c hni que   for   c o un t i ng   a nd   s i z i ng   pa r t i c l e s   us i n g   i m pe da n c e   m e a s ur e m e nt s .   It   w a s   m a i nl y   de v e l o pe d   to   c o un t   b l o o d   c e l l s   by   m e a s ur i n g   t h e   c h a nge s   in   e l e c t r i c a l   c o n duc t a n c e   as   c e l l s   s us pe n de d   in   a   c o n duc t i v e   f l ui d   pa s s e d   t hr o ug h   a   s m a l l   h o l e   [9].   Ce l l s ,   b e i n g   n o n - c o n duc t i n g   p a r t i c l e s ,   c o ul d   a l t e r   t h e   e f fe c t i ve   c r o s s - s e c t i o n   of   t h e   c o n duc t i v e   m i c r o   c ha nn e l .   If   t h e s e   pa rt i c l e s   a r e   n o n - c o n d uc t i n g ,   t h e   e l e c t ri c a l   r e s i s t a n c e   a c r o s s   t h e   c ha nn e l   i n c r e a s e s ,   c a us i n g   t h e   e l e c t r i c   c urr e n t   pa s s i ng   a c r o s s   t h e   c h a nn e l   to   s l i ght l y   de c r e a s e .   By   m o n i t o r i n g   s uc h   pu l s e s   in   e l e c t r i c   c urr e nt ,   t h e   n um b e r   of   pa rt i c l e s   for   a   gi v e n   v o l um e   of   f l ui d   can   be   c o un t e d.   W h e n   a   pa rt i c l e   p a s s e s ,   t h e r e   is   a   c h a nge   in   t h e   e l e c t r i c a l   r e s i s t a n c e   of   t h e   f l ui d   b e t w e e n   t h e   e l e c t r o de s   a n d   t h a t   c a us e s   a   pul s e .   A s s um i ng   t h e   pa rt i c l e s   ha v e   i n f i ni t e   r e s i s t a n c e ,   t h e   c h a n ge   in   t h e   e l e c t r i c a l   c r o s s   s e c t i o n   de pe n ds   on   t h e   c r o s s   s e c t i o n   of   t h e   pa r t i c l e .   T h e   c ha n ge   in   t h e   e l e c t r i c a l   r e s i s t a n c e   can   be   de t e rm i n e d   by   fo l l ow i n g   t h e   m e t h o d,   p r e s e n t e d   in   [10 ] - [ 11] .   D ue   to   gr o w i n g   i nt e r e s t   in   t hi s   t y pe   of   b i oc h i ps ,   it   b e c o m e s   e s s e n t i a l   to   i n c r e a s e   t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e s e   m i c r o s y s t e m s   a n d   a v o i d   t h e   f a l s e   r e a di n gs .   T h i s   can   be   a c h i e v e d   by   de v e l o pi n g   s e l f - t e s t   m e t h o do l o gi e s   t h a t   can   be   e m pl oy e d   in   t h e   s y s t e m   de s i gn   to   m a ke   t h e   o ut put   r e a d i n g   m o r e   r e l i a b l e .   D i f f e r e n t   t e c hn i q ue s   ha v e   b e e n   pr o po s e d   a n d   de ve l o pe d   a n d   h e r e   is   a   r e v i e w   a bo ut   t hi s   t o pi c .   E m b e dde d   t e s t   h a s   b e c o m e   t h e   i m po rt a nt   pa rt   of   t h e   de s i gn   f l ow   of   B i o - M E M S .   In   t hi s   t e c hn i q ue ,   de pe n da b i l i t y   h a s   b e e n   a do pt e d   in   t h e   m i c r o s y s t e m   a n d   its   m e d i c a l   a ppl i c a t i o n s   w h e r e   t h e   s o ur c e s   of   t h e   m a l f u n c t i o n   a r e   s t i l l   u nk n o w n   w h i l e   t h e   w h o l e   i n t e r c o nn e c t   s ub s y s t e m   of   t h e   b i oc h i ps   h a s   b e e n   t e s t e d   a n d   di f f e r e n t   p r o c e dur e s   fo r   c h a ra c t e ri s i n g   t h e   m e c h a ni c a l   a nd   f l ui d i c   m a c h i n e r y   h a v e   b e e n   p r o po s e d   [12 ] - [ 13].   T h e   po t e n t i a l   of   us i n g   o s c i l l a t i o b a s e t e st   (O B T )   h a s   b e e n   i n v e s t i ga t e d,   w h e r e   t h i s   t e c hni que   w a s   ut i l i z e d   to   ge n e r a t e   i n di c a t i o n   a b o ut   t h e   s t a t us   of   t h e   e l e c t r o de s   in   m u l t i   e l e c t r o de   a rra y   (M E A )   [14 ] - [ 16] .   T h i s   t e c hn i q ue   p r o duc e s   an   o s c i l l a t i o n   f r e que n c y   t h a t   is   de pe n de nt   on   t h e   f a ul t   l e v e l   on   t h e   s ur f a c e   of   t h e   s e n s i n g   e l e c t r o de .   T h i s   f a ul t   l e v e l   a ff e c t s   t h e   c a pa c i t a n c e   of   t h e   e l e c t r i c a l   do ub l e   l a y e r   t h a t   is   ge n e ra t e d   on   i n t e r f a c e   l a y e r   b e t w e e n   t h e   t e s t i n g   l i qu i d   a nd   t h e   t o p   s e n s i ng   l a y e r .   A   b ui l t - in - s e l f - t e s t   (B IS T )   a r c h i t e c t u r e   for   m i c r o   e l e c t r o de   do t   a rr a y   (M E D A )   w h i c h   is   an   e xa m p l e   of   di gi t a l   b i o c h i ps   ha s   b e e n   pr o po s e d   in   a   r e s e a r c h   w h e r e   de f e c t s   in   t h e   M E D A   c a n   be   de t e c t e d   a n d   t h e   f a ul t y   m i c r o c e l l s   c a n   be   e a s i l y   i de n t i f i e d   [17].   A n o t h e r   a pp r o a c h   w hi c h   i n c l ude s   t h e   t e s t   of   t h e   m i c r o f l ui di c   pa r a m e t e r s   a nd   t h e   CM O S   c i r c ui t r y ,   w h e r e   a   pa s s / f a i l   i ndi c a t o r ,   w a s   ge n e r a t e d   to   e n s u r e   i de a l   f u n c t i o na l   o pe r a t i o n   of   t h e   di ff e r e n t   c h i p   u ni t s   [18] .   A   w o r k   w h i c h   is   r e l a t e d   to   di gi t a l   b i o c h i ps   ha s   a l s o   b e e n   p r e s e n t e d,   w h e r e   t e c hni que s   for   t e s t   p l a nni n g ,   f a ul t   c l a s s i f i c a t i o n,   a n d   t e s t   o pt i m i z a t i o n   w e r e   p r o po s e d   [19].   T h e   m a i n   a n d   s o f t   f a ul t   ha v e   b e e n   i de n t i f i e d   a n d   de t e c t e d   by   t r a c ki ng   t h e   m o t i o n   of   dr o pl e t s   us i n g   an   RC   o s c i l l a t o r   [20 ] - [ 21] .   T h e   o pe n   s t ruc t u r e   of   t h e   di gi t a l   a rra y   c a n   be   e a s i l y   r e c o n f i gu r e d   to   a v o i d   t h e   de f e c t e d   c e l l s   a n d   r u n   a   b i o c h e m i c a l   s e n s i n g   o pe ra t i o n   a n d   f a u l t   r e c o gn i t i o n   s c h e m e   s i m ul t a n e o us l y .   In   a n o t h e r   w o r k,   a   B IS T   fo r   t h e   m e m b ra n e   of   pi e z o r e s i s t i v e   M E M S   s e n s o r   w a s   pr e s e n t e d   [22].   T h e   i m po r t a n c e   of   t h e   pr o po s e d   m e t h o d   is   in   a n a l y z i n g   t h e   o ut put   r e s po n s e   of   t h e   s e n s o r   a f t e r   a ppl y i n g   an   on   c hi p   s i g na l   on   it   (a s   a   t e s t   s t i m u l us ).   T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   p r o v e d   t ha t   t hi s   t e c hni que   is   v e r y   e ff e c t i v e   a n d   can   be   us e d   as   a l t e rna t i v e   fo r   t h e   e xt e rna l   c i r c ui t s   to   r e duc e   t h e   m a n uf a c t u ri n g   c o s t .   In   a d di t i o n,   l o gi c   B IS T   w i t h   v a r i a b l e   t e s t   c l o c k   ge n e ra t i o n   w a s   us e d   to   o b s e r v e   t h e   a g i n g   p h e n o m e n o n   on   a   c h i p   u n de r   a c c e l e ra t e d   n o rm a l   l i f e   t e s t   [23] .   D i gi t a l   t e m pe ra t u r e   a nd   v o l t a ge   s e n s o r s   w e r e   us e d   a n d   t h e   e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   s h o w e d   a   s i gn i f i c a nt   i n c r e a s e   in   t h e   c i r c u i t   de l a y .   M o r e ov e r ,   t h e   f a i l u r e   m o de s   of   c a pa c i t i v e   M E M S   m i c r o p h o n e   w e r e   de t e c t e d   by   us i n g   a   t e c hn i q ue   w h i c h   is   b a s e d   on   a c o us t i c   m e a s u r e m e n t s   for   t h e   pul l - in   a nd   s n a pb a c k   v o l t a ge   r a nge s   [24].   T h e   r e s ul t s   s h o w e d   a   s i g n i f i c a n t   ra t e   in   de t e c t i ng   m e m b ra n e   c a p t ur e   e v e n t s   for   t hi s   t y pe   of   de v i c e .   T h e   w o r k   p r e s e n t e d   in   t hi s   r e s e a r c h   is   m o t i v a t e d   f r o m   t h e   a b i l i t y   to   pr o duc e   a c c ur a t e   m e a s u r e m e n t s   w h e n   us i n g   v e r y   s m a l l   s a m p l e   at   v e r y   l ow   c o s t   a n d   is   f oc us i n g   on   b i o c h i p   e l e c t r o de s   t h a t   a r e   us e d   to   c o un t   t h e   c e l l s   in   a   l i qu i d   s a m pl e .   T h e s e   e l e c t r o de s   c a n   be   e a s i l y   d e gr a de d   d ue   to   m a n y   r e a s o n s ,   s uc h   as   l o s i n g   t h e   s ur f a c e   m a t e r i a l   (s e n s i ng   l a y e r )   du ri n g   t h e   n o r m a l   o pe ra t i o n   a n d   t h e   c h e m i c a l   re a c t i o n s   or   s e t t l i n g   s o m e   b i o - m a t e ri a l s   on   t h i s   s u r f a c e .   T h e   f a i l u r e   m o de s ,   r e l a t e d   to   t he s e   r e a s o n s   of   de gr a d a t i o n   a r e :   a   c o n s i de ra b l e   i n c r e a s e   in   t h e   e l e c t r o de   i m pe da n c e ,   a   f l uc t ua t i o n   in   t h e   i nt e r f a c e   l i qu i d/ s o l i d   c a pa c i t a n c e ,   a n d   a   r e duc t i o n   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     6 8 8   -   6 9 8   690   t h e   SNR   of   t h e   e xt ra c t e d   s i g na l .   T h e   t h e o r y   of   t h e   e l e c t r o de / e l e c t r o l y t e   i n t e r f a c e   a n d   t h e   e l e c t r i c a l   p r o pe r t i e s   of   t h i s   i n t e r f a c e   a r e   c r uc i a l   pa ra m e t e r s   w i t h i n   t h e   de s i g n   of   t h e   t e s t   t e c hn i q ue   a n d   t h e   b a c kg r o und   is   a v a i l a b l e   in   [25 ] - [ 28].   As   a   c o n s e que n c e ,   all   t h e   f a i l u r e   m e c ha ni s m s   w i l l   di r e c t l y   a f fe c t   t h e   e l e c t r o de   c o n duc t a n c e   a n d   a c c o r di n gl y   t h e   s e n s i ng   of   t h e   b i o c h i p.   T h e r e f o r e   to   r e duc e   t h e   n e e d   fo r   e xt e rn a l   c i r c ui t s   a n d   t h e n   t h e   m a n uf a c t u ri n g   c o s t   a nd   i n c r e a s e   t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h i s   b i o c h i p,   it   is   e s s e n t i a l   to   h a v e   an   e m b e dde d   s e l f - c h e c k   fo r   t h e   w h o l e   e l e c t r o de   a rr a y .   T h i s   is   a c h i e v e d   by   t h e   pro pos e d   t e c hn i que   w h e r e   t h e   i m pe d a n c e   of   t h e   e l e c t r o de s   a r e   m e a s u r e d   a nd   c o m pa r e d   w i t h   r e f e r e n c e   i m pe da n c e   to   l o c a t e   t h e   pa rt i a l l y   a n d   f ul l y   de gr a de d   e l e c t r o de s .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   In   t hi s   s e c t i o n,   t h e   t e s t   m e t h o do l o g y   fo r   t h e   w h o l e   s y s t e m s   is   p r o po s e d.       2. 1 .      S ys t e m   ar c h i t e c tu r e   As   s h o w n   in   F i gu r e   1,   t h e   p r o po s e d   s y s t e m   c o n s i s t s   of   a   c o n t r o l   a nd   p r o c e s s i n g   u ni t ,   a   s w i t c h i ng   m a t r i x ,   a nd   a   t e s t i n g   c i r c ui t .   T h e   t e s t i n g   c i r c ui t   is   m a de   up   by   a   h a l f   b r i dge   c i r c ui t ,   n a m e l y   t w o   i de n t i c a l   r e s i s t o r s   a n d   an   AC   s i g n a l   (1 . 5   m V )   at   a   f r e que n c y   of   1   kH z .   T h e   b r i d ge   c i r c ui t   is   us e d   to   m e a s u r e   t h e   i m pe da n c e   c ha n ge   of   t h e   e l e c t r o de s .   T h e   s w i t c h i n g   m a t ri x   c o n t a i n s   an   a n a l o gue   s w i t c h   a rr a y   a nd   a   bi - di r e c t i o n a l   a n a l o gue   m ul t i p l e xe r   a rra y .   T h e   f o r m e r   is   us e d   to   c o n t r o l   t h e   c o nn e c t i o n/ i s o l a t i o n   b e t w e e n   t h e   e l e c t r o de s   a nd   us e r   i n t e r f a c e ,   w h i l e   t h e   l a t e r   is   to   s w i t c h   t h e   e l e c t r o de s   f r o m   di f f e r e n t   po s i t i o n s .             F i gu r e   1.   S y s t e m   a r c hi t e c t u r e       T h e   c o n t r o l   a n d   p r o c e s s i n g   u ni t   is   r e s po n s i b l e   for   s y n c hr o n i z a t i o n   of   t h e   w h o l e   s y s t e m   a n d   c a l c ul a t i o n   of   t h e   r e l a t i v e   i m pe da n c e   c h a nge .   As   V B i a s   is   a c t ua l l y   an   AC   s i g n a l ,   i n f o r m a t i o n   a b o ut   i m pe da n c e   c h a n ge   ha s   to   be   e xt ra c t e d   f r o m   AC   s i g n a l s .   H e nc e   as   s h o w n   in   F i gu r e   2,   a   m e t h o d   s i m i l a r   to   t h e   a m p l i t ude   s h i f t   ke y i n g   ( ASK )   de c o di n g   m e c h a ni s m   is   a do pt e d.             F i gu r e   2.   B l o c k   di a g r a m   of   a   p r e - p r o c e s s i n g   u n i t       T h e   m i xe r   w i l l   p r o duc e   a   DC   s i g na l   a nd   t h e   s e c o n d   ha rm o ni c   of   t h e   o ri g i na l   s i g na l ,   as   e xp re s s e d   in   (1 ) :     c o s (  ) c o s (  ) = 1 + c o s ( 2  ) 2   (1)     H e n c e   t h e   i m pe d a n c e   c h a nge   i n f o r m a t i o n   ( a s   r e p r e s e n t e d   by   (1))   w i l l   be   c a rr i e d   by   t h e   DC   v o l t a ge   l e v e l .   A   l ow - pa s s   f i l t e r   can   be   us e d   to   i s o l a t e   t h e   DC   s i gna l   a n d   t h e   s e c o n d   h a rm o ni c   s i gna l ,   a n d   f i n a l l y   an   a n a l o gue   to   di gi t a l   c o n v e r t e r   is   us e d   to   di gi t a l i z e   t h e   i m pe da n c e   c h a n ge   i n f o r m a t i o n .   T h e   s y s t e m   pr o v i de s   on - l i n e   m o n i t o r i ng   of   t h e   de g r a d a t i o n   s t a t e s   of   e l e c t r o de s ,   a n d   is   t r i gge r e d   by   a   c l o c k   s i gn a l   w h i c h   ha s   l o w   dut y   c y c l e   a n d   f r e que n c y .   W h e n   t h e   c l o c k   s i gna l   is   l o gi c   h i g h,   t h e   s y s t e m   is   pe r fo r m i ng   i m pe da n c e   t e s t s .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Se l f - di a gnos t i c   appr oa c h   f or   c e l l   c ount i ng   bi os e ns or   ( Q ai s   A l - G ay e m )   691   a n a l o gue   m ul t i pl e xe r s   a r e   on   a nd   a na l o gue   s w i t c h e s   a r e   t urn e d   off.   T e s t i n g   d a t a   w i l l   be   de l i v e r e d   to   t h e   pr o c e s s i n g   u n i t   a nd   di a g n o s i s   w i l l   be   p e r f o r m e d.   D u r i ng   t he   s e c o n d   h a l f   w h i l e   t h e   c l o c k   s i gna l   is   l o gi c a l l y   l o w ,   t h e   c h i p   is   in   us e .   T h e   a na l o gue   s w i t c h e s   w i l l   be   t u rn e d   on   a nd   t h e   m u l t i pl e xe r s   a r e   off.   If   an   e l e c t r o de   is   de t e c t e d   to   be   de gr a de d   in   t h e   p r e v i o us   h a l f ,   t h e   c o r r e s po n di n g   s w i t c h   w i l l   be   off   so   t h a t   t h e   w r o n g   e xpe r i m e nt a l   d a t a   w i l l   n o t   be   de l i v e r e d   to   t h e   us e r .   T h e   s y s t e m ,   i nt r o duc e d   in   t h i s   s e c t i o n,   w i l l   t u rn   o ff   t h e   c o r r e s po n d i n g   s w i t c h   if   an   e l e c t r o de   is   de t e c t e d   to   be   d e gr a de d ,   w h i c h   m e a n s   f e w e r   e l e c t r o de s   a r e   in   us e .   An   a dv a n c e d   s y s t e m   is   a b l e   to   c o m pe n s a t e   fo r   t h e   de gr a da t i o n,   h e n c e   t h e   n u m b e r   of   e l e c t r o de s ,   in   us e ,   w i l l   m a i nt a i n   u n c h a nge d   e ve n   t h e   e l e c t r o de s   a r e   de gr a de d.   T h e   us e d   a m pl i f i e r   is   a   v o l t a ge   c o n t r o l l e d   a m p l i f i e r   w h o s e   ga i n   a nd   o ff s e t   a r e   c ha n ge a b l e .   T h e   pr e v i o us   w o r ks   ha v e   s h ow e d   t h a t   t h e   de gra da t i o n   can   be   m o de l l e d   by   t h e   r e s i s t a n c e   c h a n ge   w h i c h   di r e c t l y   a f fe c t s   t h e   m a g n i t ude   a n d   o ff s e t   of   t h e   e l e c t r i c   s i g na l s .   H e n c e ,   by   a dj us t i n g   t h e   ga i n s   a nd   of fs e t s   of   t h e   a m p l i f i e r,   c o m pe n s a t i o n   for   t h e   da m a ge   of   e l e c t r o de s   c a n   be   a c hi e v e d.     2. 2 .       S w i tc h   an d   am p l i f i e r   d e s i gn   It   c a n   be   n o t e d   in   F i gu r e   1   t ha t   t h e   a n a l o gue   pa r t   is   s e pa r a t e d   f r o m   t h e   di gi t a l   p a r t ,   w h i l e   t h e   a n a l o gue   pa rt   is   in   di r e c t   c o n t a c t   w i t h   t h e   s i g n a l s .   H e n c e   o n e   of   t h e   c r uc i a l   que s t i o n s   is   h o w   to   a c h i e ve   a n a l o gue   s w i t c h   a n d   a m p l i f i e r   w i t h   go o d   qua l i t y .   L ow   n o i s e ,   l o w   c r o s s - t a l ki n g ,   hi g h   s e n s i t i v i t y ,   a n d   h i g h   r e s o l ut i o n   a r e   r e qui r e d   in   t h i s   de s i g n   (A s   t h e   bi - di r e c t i o na l   a na l o gue   m ul t i p l e xe r   a do pt s   a   s i m i l a r   w o r ki n g   m e c h a ni s m   as   t h e   a na l o gue   s w i t c h ,   t h e   de s i g n   of   t h i s   c o m po n e n t   can   be   s e e n   e qui v a l e n t   to   t ha t   of   t h e   s w i t c h ).   T h e   de s i g n   is   de m o n s t r a t e d   by   us i n g   C a de n c e ,   a n d   a   s i n g l e   NMOS   t ra n s i s t o r   is   us e d   as   t h e   s w i t c h .   S o m e   a ppl i c a t i o n s   of   b i oc h i ps   h a v e   i n di c a t e d   t h a t   t h e   e l e c t r i c a l   s i g n a l s   c o m i ng   f r o m   t h e   c ul t u r e d   c e l l s   or   t i s s ue s   c a n   be   v e r y   s m a l l   to   be   f e w   m i c r o   vo l t s   [6 ] - [8 ].   H e n c e   in   o r de r   to   a c hi e v e   g oo d   s e n s i t i v i t y   a n d   r e s o l ut i o n,   t h e   s w i t c h   s h o ul d   be   a b l e   to   h a n d l e   a   s i g na l   at   na n o - vo l t   l e v e l .   T h us   t h e   i nput   s i g na l ,   na m e l y   t h e   s i g n a l   f r o m   e l e c t r o de ,   is   a s s um e d   to   ha v e   a   m a g n i t ude   of   5   n V .   T w o   di ffe r e nt   t e c hn o l o gy   f i l e s   (C35B 4C3   a n d   S M IC018 )   a r e   us e d   a n d   t h e   r e s ul t s   w i l l   be   pr e s e n t e d   r e s pe c t i v e l y .   T h e   AMS   of   0. 35   m i c r o n   f a b r i c a t i o n   pr o c e s s ,   m o de l e d   by   t e c h n o l o g y   f i l e   C35B 4C3,   w a s   pr o pos e d   by   A us t r i a   M i c r o   S y s t e m   Co r po r a t i o n,   w i t h   m i ni m u m   c ha nn e l   l e ngt h   of   0. 35   m i c r o n.   F i gu r e   3   s h o w s   t he   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s w i t c h .   T h e   c h a nn e l   l e ngt h   a n d   w i dt h   of   t h e   NMOS   t ra n s i s t o r   a r e   3 50   nm   a n d   3   µm   r e s p e c t i v e l y .             F i gu r e   3.   A na l o gue   s w i t c h   pe r f o r m a n c e   (i nput   a nd   o ut pu t )       T h e   fo l l ow i n g   po i nt s   can   be   n o t e d   f r o m   t h e   F i gu r e   3 :   In   t h e   a b ov e   s i m ul a t i o n ,   t h e   ga t e   of   t h e   t r a n s i s t o r   is   c o nn e c t e d   to   a   c l o c k   s i gna l .   H e n c e   w h e n e v e r   t he   c l oc k   s i gn a l   t ra n s i t s   f r o m   h i g h   to   l o w   or   f r o m   l o w   to   h i gh,   an   u n w a nt e d   t ra n s i e n t   r e s po n s e   t a ke s   pl a c e   w h i c h   can   be   as   l a r ge   as   f e w   µ V .   T h e   m a g ni t ude   of   t h i s   t r a n s i e n t   r e s po n s e   de pe n ds   on   t h e   f a l l / r i s e   t i m e   of   t h e   c l o c k   s i gn a l .   F i gu r e   4   s h o w s   t h e   r e s po n s e s   w i t h   5   di f fe r e nt   f a l l / ri s e   time   v a l ue s .   T h e   t r a n s i e n t   r e s po n s e   b e c o m e s   s m a l l e r   as   t h e   f a l l / ri s e   time   i n c r e a s e s .   In   t h i s   b i o - f l ui di c   di a g n o s t i c   s y s t e m ,   s i n c e   t h e   s w i t c h e s   a r e   n o t   de s i gn e d   to   s w i t c h - on   a n d   s w i t c h - off   f r e que n t l y ,   t h e   l a r ge   t ra n s i e n t   r e s po n s e   is   a c c e pt a b l e .   G oo d   i s o l a t i o n   is   a c hi e v e d   w h e n   t h e   t ra n s i s t o r   is   o ff .   W h e n   t h e   t r a n s i s t o r   is   o n,   t h e   o n   r e s i s t a n c e   of   t h e   t ra n s i s t o r   a n d   t he   l o a d   f o r m   a   v o l t a ge   di v i de r ,   a nd   t h e   s i g n a l   is   de gr a de d.   F i gu r e   4   de pi c t s   t h e   s i g n a l   de g ra da t i o n   w i t h   r e s pe c t   to   f r e que n c y   fo r   d i f fe r e nt   c h a nn e l   w i dt h s .   T h e   l o a d   r e s i s t a n c e   is   s e t   to   be   10   KΩ   ( us ua l l y   t h e   i n pu t   r e s i s t a n c e   of   t h e   a m p l i f i e r   is   l a rge r   t ha n   t hi s   v a l ue ).   A   c h a nn e l   w i dt h   of   20   µm   gi v e s   a   s i g na l   de g r a d a t i o n   of   0. 07 2   dB .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     6 8 8   -   6 9 8   692       F i gu r e   4.   T r a n s i e nt   r e s po n s e s   w i t h   r e s pe c t   to   f i v e   di ff e r e n t   ri s e / f a l l   t i m e s       A n o t h e r   f a b ri c a t i o n   p r o c e s s ,   m o de l e d   by   t e c hn o l o g y   f i l e   S M IC018” ,   is   t r i e d.   T h i s   f a b r i c a t i o n   pr o c e s s   is   pr o p o s e d   by   S e m i c o n duc t o r   M a n uf a c t u r i n g   I nt e rn a t i o n a l   Co r po ra t i o n ,   w i t h   m i n i m u m   c h a nn e l   l e n g t h   of   180   nm .   F i gu r e   5   s h o w s   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   c o rr e s po n d i n g   s w i t c h .             (a )   (b )       (c )     F i gu r e   5.   A na l o gue   s w i t c h   pe r f o r m a n c e :   ( a )   o ut p ut   s i g na l ,   (b )   a   c l o s e r   l o o k   at   t h e   o ut put   s i g na l ,   a n d     (c )   n o i s e   a n a l y s i s       In   t hi s   t ra n s i s t o r ,   n o i s e   is   s t i l l   n o t   a   m a j o r   p r o b l e m .   As   s how n   in   F i gu r e   5 (c ),   t h e   po w e r   s pe c t ra l   de n s i t y   is   e ve n   s m a l l e r   t ha n   t ha t   i m pl e m e n t e d   by   t h e   f a b r i c a t i o n   p r o c e s s   of   AMS   of   0. 35   m i c r o n.   H ow e ve r ,   w h e n   t h e   t ra n s i s t o r   is   o ff ,   as   p r e s e n t e d   in   F i gu r e   5(b ),   t h e   s t a t i c   c r o s s - t a l ki ng   can   be   v e r y   l a rge .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Se l f - di a gnos t i c   appr oa c h   f or   c e l l   c ount i ng   bi os e ns or   ( Q ai s   A l - G ay e m )   693   m a g ni t u de   is   in   t h e   s a m e   o r de r   w i t h   t h e   i n c o m i n g   s i g na l s .   T h us   t hi s   f a b r i c a t i o n   p r o c e s s   c a nn o t   a c hi e v e   t h e   n e c e s s a r y   r e qui r e m e n t s .   T h e   a m p l i f i e r   de s i g n   is   i m p l e m e n t e d   by   us i n g   c o m m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   o pe r a t i o n a l   a m p l i f i e r   ICs .   As   t h e   DC   b i a s i n g   a n d   t h e   i n c o m i ng   s i g n a l s   a r e   i s o l a t e d   by   c a pa c i t o r s   in   a   B J T   or   F E T   a m p l i f i e r,   D C   s i g na l s   or   l o w   f r e que n c y   s i gn a l s   c a nn o t   be   a m pl i f i e d   l i n e a r l y .   H e n c e   op - amp   is   t h e   o nl y   c h o i c e   to   i m p l e m e n t   t h e   a m pl i f i e r .   F i gu r e   6   s h o w s   t h e   a m pl i f i e r   de s i gn.             F i gu r e   6.   T h e   a m p l i f i e r   c o n f i gu r a t i o n       T h e   a m pl i f i e r   c o n s i s t s   of   t hr e e   pa rt s :   a   n o n - i n v e r t i n g   a m pl i f i e r ,   a   d i f fe r e nt i a l   a m pl i f i e r ,   a n d   a   b uf fe r   in   b e t w e e n .   T h e   n o n - i n v e r t i n g   a m p l i f i e r   is   us e d   to   a m pl i f y   t h e   s i g na l ,   w h i l e   t h e   di f f e r e n t i a l   a m pl i f i e r   is   r e s po n s i b l e   for   e l i m i n a t i ng   t h e   o f fs e t   i nt r o duc e d   by   t h e   op - a m ps .   It   s h o ul d   be   n o t e d   t ha t   t h e   g a i n   of   t h i s   a m p l i f i e r   de pe nds   on   t h e   ra t i o   of   r e s i s t o r s   R2   a n d   U 7,   a n d   t he   off s e t   l e ve l   de pe n ds   on   t h e   vo l t a ge   s o ur c e   V 11.   H e n c e   t h e   c o m pe n s a t i o n   for   e l e c t r o de   d e gr a d a t i o n   can   be   i m pl e m e nt e d   by   a dj us t i n g   t h e   v a l ue s   of   r e s i s t o r   U7   a n d   v o l t a ge   s o u r c e   V 11.   To   s um m a r y   t h i s   s e c t i o n ,   a n a l o gue   s w i t c h   a nd   a m pl i f i e r   de s i gn s   a r e   p r e s e nt e d.   AMS   of   0. 35   m i c r o n   f a b r i c a t i o n   s c h e m e   is   a   po t e n t i a l   c a n d i da t e   to   a c h i e v e   t h e   r e qu i r e d   t r a n s i s t o r s   w i t h   a c c e pt a b l e   s i gn a l   de gr a da t i o n   at   s w i t c h   on   s t a t e   a nd   go o d   i s o l a t i o n   at   s w i t c h   o ff   s t a t e .   It   a l s o   a c hi e v e s   goo d   s i gn a l - to - n o i s e   ra t i o .   A m pl i f i e r   can   be   i m pl e m e nt e d   by   c o m m e r c i a l l y   a va i l a b l e   ICs ,   w h i c h   i m pl i e s   to   t h e   f e a s i b i l i t y   of   i n t e g r a t i ng   t h e   a na l o gue   p a r t   of   t h e   di a g n o s t i c   s y s t e m .       3.   A P P LI C A TI O N   OF   TH E   D I A G N O S TI C   A P P R O A C H   ON   TH E   C ELL   C O U N TI N G   B I O S EN S O R   M i xi n g ,   f o c us i n g,   a n d   m e a s u r e m e nt   a r e   t h e   m a i n   t hr e e   pa rt s   of   t h e   b i o s e n s o r ,   a n d   t h e   f l ui d   p a s s e s   s e que n t i a l l y   t hr o ug h   t h e m .   T w o   f l ui ds   a r e   m a de   to   pa s s   t hr o ug h   s qua r e   w a ve   s h a pe d   c h a nn e l   to   e n s u r e   c h a o t i c   m i x i n g.   T hi s   o c c ur s   due   to   t u r b ul e n c e   a n d   m a i n t a i n s   a   p r o pe r   a m o u n t   of   o s m o l a l i t y .   T h e   u ni f o r m i t y   in   t h e   i m pe da n c e   gi v e s   a c c ur a t e   r e s ul t s   du r i n g   m e a s u r i n g   t he   c h a n ge s   at   t h e   m e a s u r i ng   s e c t i o n .   F o r   a c c ura t e   c e l l   c o un t ,   it   is   n e c e s s a r y   fo r   t h e   c e l l s   to   pa s s   o n e   at   a   t i m e   t hr o ug h   t h e   m e a s u r i n g   e l e c t r o de s .   F o r   t h i s   r e a s o n   t h e   f l ui d   pa s s e s   t hr o ug h   a   n a rr o w   f oc us i n g   r e gi o n.   T hi s   r e gi o n   is   c o n n e c t e d   to   t w o   e l e c t r o de s ,   a n d   t h e s e   t w o   e l e c t r o de s   c r e a t e   a   n e ga t i v e   f i e l d   a r o u n d   t h e   f oc us i n g   r e gi o n   to   ge t   a   ph e n o m e n o n   c a l l e d   di e l e c t r o p h o r e t i c   (D E P )   f o c us i n g.   T h e   D E P   f o r c e ,   a c t i n g   on   t h e   p a r t i c l e s ,   m a ke s   t h e   c e l l s   e n t e r   t h e   na rr o w   w i dt h   c h a nn e l   o n e   by   o n e   w i t h o ut   c l o ggi n g .   A f t e r   pa s s i n g   t h e   f oc us i n g   c ha nne l ,   a   s t r a i g h t   s t r e a m l i n e d   f l ow   of   s i n g l e   c e l l s   is   pr o duc e d.   T h e s e   c e l l s   t ra v e l   o n e   by   o n e   to   t h e   s e r i e s   of   m e a s u r i n g   e l e c t r o de s .   T h e s e   e l e c t r o de s   pr o duc e   an   e l e c t r i c   f i e l d   in   t h e   di r e c t i o n   pe r pe ndi c ul a r   to   t h e   pl a n e   of   t h e   c h a nn e l .   As   t h e   c e l l s   pa s s   t hr o ug h   t h e   e l e c t r o de s ,   t h e   i m pe d a n c e   c h a n ge   ge n e r a t e s   a   pul s e .   T hi s   pul se   h a s   t h e   s a m e   vo l t a ge   fo r   t h e   s a m e   t y p e   of   c e l l s .   T h e   o ut pu t   of   e a c h   e l e c t r o de   is   c o nn e c t e d   to   an   o s c i l l o s c o pe   a n d   PC   us i ng   L a b V i e w   s o f t w a r e   to   o b t a i n   a   r e a l   t i m e   g ra p h.   T h e   g ra p h   s h o w s   v a r i o us   pe a ks   for   a   pa r t i c ul a r   t y pe   of   c e l l .   T h e   d a t a   is   c a pt u r e d   us i n g   d a t a   a c qui s i t i o n   c a r d   a n d   s t o r e d .   By   c a l c ul a t i n g   t h e   n u m b e r   of   p e a ks ,   t h e   n u m b e r   of   pa r t i c ul a r   t y pe   of   c e l l s   c o ul d   t h e n   be   ob t a i n e d.   T h e   s e n s o r   c hi p   w a s   de s i gn e d   us i n g   A u t o CA D   a n d   t h e n   t ra n s f e rr e d   to   a c t ua l   pl a t f o r m   us i ng   x - r a y   e xpo s ur e   a n d   de v e l o pm e n t .   T h e   c hi p   c o m p r i s e s   of   a   lid   l a y e r   a n d   b a s e   l a y e r .   T h e   lid   l a y e r   is   a   2m m   PMMA   e l e c t r o de   a rra y   a n d   t h e   b a s e   l a y e r   is   SU - 8   c o a t i n g   p a t t e rn e d   a n d   c u r e d   to   f o r m   f l ui d   c ha nn e l s .   T h e s e   l a y e r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     6 8 8   -   6 9 8   694   a r e   d r i l l e d   w i t h   h o l e s   for   f l ui d   a nd   e l e c t r o de   a c c e s s   b e fo r e   b e i n g   t h e rm a l l y   bo n de d   t o ge t h e r   to   f o r m   t h e   c o m pl e t e   l a m i na t e .   T h e   f a b r i c a t i o n   p r o c e s s   s t a rt s   w i t h   f a b r i c a t i o n   of   e l e c t r o de s   w h e r e   f i l m   b a s e d   c o n duc t i v e   c a rri e r   is   c o a t e d   w i t h   m   SU - 8   a n d   p h o t o   pa t t e rn e d   w i t h   e m ul s i o n   on   an   a c e t a t e   ph o t o   t oo l .   A   2   mm   PMMA   pa n e l   is   pl a s m a   t r e a t e d   a n d   c o a t e d   w i t h   a   10   µm   l a y e r   of   t r a n s f e r   a d he s i ve   a nd   e l e c t r o de   a rra y   is   c o l d   l a m i na t e d   to   t h e   s ur f a c e   of   t hi s   pa n e l .   T h e   t ra n s f e r   a d h e s i v e   is   t h e n   a c t i v a t e d   by   e xp o s i n g   to   UV   t hr o ugh   t h e   PMMA   a n d   is   t h e n   t h e r m a l l y   c ur e d.   T h e   b a s e   e l e c t r o de   l a y e r   is   pl a s m a   t r e a t e d   a nd   c o a t e d   w i t h   25   µm   of   SU - 8   ph o t o r e s i s t   us i n g   e m u l s i o n   on   a c e t a t e d   p h o t o   t o o l i ng.   F l ui d   a nd   e l e c t ro de   a c c e s s   h o l e s   a r e   d ri l l e d   in   r e g i s t ra t i o n   w i t h   e l e c t r o de   a n d   f l ui di c   f e a t ur e s .   T h e   l i d   a n d   b a s e   l a y e r s   a r e   a s s e m b l e d   in   b o n di n g   j i gs   a n d   e xpo s e d   to   t e m pe ra t u r e   a n d   l o a d   to   a c h i e v e d   bo n de d   l a m i na t e .   F i n a l l y ,   b o n de d   l a m i n a t e   h a s   f i xe d   h o l e s   dri l l e d   a n d   is   di c e d   up   i n t o   i ndi v i du a l   c o m po n e nt s .   F i gu r e   7   s h o w s   t h e   f i n a l   b i o s e n s o r .             F i gu r e   7.   T h e   f i n a l   f a b ri c a t e d   b i o s e n s o r   p l a c e d   on   p l a t f o r m       4.   TES T   R ES U LTS   T h e   i n l e t s   a n d   o ut l e t s   a r e   c o n n e c t e d   to   t h e   c h i p   v i a   s m a l l   di a m e t e r   pi pe s   w i t h   c o nn e c t o r s   at   t h e   e n d   of   e a c h   of   t h e m .   T h e   f l ui d   is   pum pe d   in   t h e   i nl e t s   by   pum ps   w h i c h   ha v e   i n j e c t o r s   on   t h e m .   P u m p   s pe e ds   can   be   e a s i l y   c o n t r o l l e d   a nd   is   m a i nt a i n e d   qui t e   l o w ,   a n d   is   1. 5   µ l / s .   T h e   s l ow   s pe e d   e n s ur e s   a c c ur a t e   m i x i n g   a nd   l a m i na r   f l o w .   A n o t h e r   pi pe   is   c o nn e c t e d   to   t h e   o ut l e t   to   t a ke   o ut   t h e   f l ui d   a f t e r   t h e   m e a s u ri n g   p r o c e s s .   An   e l e c t r i c a l   c i r c ui t   is   r e qui r e d   to   m e a s u r e   a nd   i n t e r p r e t   t h e   c ha n ge   in   t h e   i m pe da n c e   of   t h e   f l ui d.   T h i s   c i r c ui t   t a ke s   t h e   o ut put   f r o m   t h e   e l e c t r o de s   a n d   a m p l i f i e s   it   vi a   di f f e r e n t i a l   a m pl i f i e r .   F i gu r e   8   s h o w s   t h e   e xpe r i m e nt a l   s e t up .             F i gu r e .   8   T h e   e xpe ri m e nt a l   s e t up       A f t e r   t h e   s e t up   of   t h e   h a r dw a r e   c o m po n e nt s ,   t h e   f l ui di c   c hi p   ha s   to   be   t e s t e d.   T h e   f l ow   of   pa r t i c l e s   a n d   t h e   i m pe da n c e   c ha n ge s   in   f o r m   of   vo l t a ge   pe a ks   w e r e   t e s t e d   in   t h e   f o c us i n g   a n d   m e a s u r i ng   r e gi o n s .   T h e   D E P   e l e c t r o de s   a r e   us e d   to   m a ke   up   t h e   f oc us i n g   r e g i o n,   so   t h a t   t h e   c e l l s   a r e   f o c us e d   i nt o   s i n gl e   l i n e   a nd   to   t h e   c e n t e r   of   t h e   c h a nn e l .   An   AC   e l e c t r i c   f i e l d   is   a ppl i e d   a c ro s s   t h e   e l e c t r o de s ,   s i n c e   a ppl i c a t i o n   of   DC   f i e l d   w i l l   c a us e   t h e   c h a rge   to   ke e p   on   a c c um ul a t i n g   a nd   l e a d   to   da m a ge   of   t h e   c h a nn e l s .   M i c r o - b e a ds   of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Se l f - di a gnos t i c   appr oa c h   f or   c e l l   c ount i ng   bi os e ns or   ( Q ai s   A l - G ay e m )   695   a pp r o xi m a t e l y   14   µm   a r e   i n j e c t e d   i n t o   t h e   c ha nn e l s .   T h e   s i z e   of   t h e   m i c r o - b e a ds   is   so   c h o s e n   be c a us e   it   is   e qui v a l e n t   to   t h e   s i z e   of   W B Cs ,   w h i c h   a r e   t h e   b i gge s t   c e l l s   in   t h e   b l o o d.   A   s i n us o i d a l   w a v e   of   6   V   pe a k   a m p l i t ude   a n d   12   M H z   f r e que n c y   is   a ppl i e d   to   t h e   f o c us i n g   e l e c t r o de s .   T h e   m i c r o - b e a ds   w e r e   a l i g n e d   on   o n e   l i n e   a n d   t ra v e l l e d   do w n   t h e   c h a nn e l   o n e   by   o n e .   T h e   o ut put   f r o m   t h e   e l e c t r o de   w a s   t a ke n   i nt o   a   m e a s u r i n g   c i r c ui t   w h i c h   w a s   c o n n e c t e d   to   t h e   o s c i l l o s c o pe .   T h e   m e a s u ri n g   c i r c ui t   c o n v e r t s   t h e   i m pe d a n c e   c h a n ge s   i nt o   e l e c t r i c a l   c h a n ge s   w h i c h   is   pa s s e d   t hr o ugh   a   f i l t e r   a nd   t h e n   a m p l i f i e d   by   t h e   i n s t r u m e nt a t i o n   a m p l i f i e r.   T h e   i n l e t s   w e r e   i n j e c t e d   w i t h   m i c r o - b e a ds   of   di ff e r e n t   s pe c i f i c   s i z e s   as   5   µ m ,   10   µm ,   a nd   15   µ m ,   a n d   t h e s e   s i z e s   a r e   s e l e c t e d   b e c a us e   t h e y   a r e   e qui v a l e n t   to   pl a t e l e t s   R B Cs   a nd   W B Cs .   D i f f e r e n t   m i c r o - be a ds   p r o v i de d   di ff e r e n t   a m pl i t ude s   w h i c h   w e r e   v i s i b l e   on   t h e   o s c i l l o s c o p e .   In   F i gu r e   9,   t h e   pe a ks   of   0. 5   V   a r e   c o r r e s po n di ng   to   5   µm   s i z e d   b e a ds ,   a n d   s i m i l a rl y   t h e   pe a ks   of   1. 4   V   a n d   3. 2   V   a r e   c o r r e s po n d i n g   to   10   µm   a nd   15   µm   s i z e d   b e a ds   r e s pe c t i v e l y .   To   e v a l ua t e   t h e   t e s t   m e t h o do l o g y ,   di f fe r e n t   l e v e l s   of   de gr a d a t i o n   h a v e   b e e n   e m ul a t e d   at   t h e   s e n s o r   e l e c t r o de s   (b y   a ppl y i n g   a   s t r e s s   s i g n a l   for   di f f e r e n t   pe r i o ds )   a n d   t h e   t e s t   s c h e m e   w a s   a ppl i e d   w h e r e   t h e   i m pe da n c e   is   m e a s u r e d   w i t h   r e s pe c t   to   t h e   r e f e r e n c e   i m pe da n c e .     T h e   r e f e r e n c e   i m pe da n c e   ha s   b e e n   de f i n e a s   t h e   a v e r a ge   va l ue   o f   t h e   i m pe d a n c e   r e a di ngs   f o r   t h e   w h o l e   e l e c t r o de   a rr a y   be fo r e   r unni n a n y   t e s t   o n   t h e   b i oc h i p .   T o   s t ud y   a n c o n s i de r   t h e   e ff e c t   o de gr a da t i o n   o n   t h e   e l e c t r o de   i m pe d a n c e ,   t h e   b i o c h i ha s   b e e n   us e fo r   e i g h t   n o r m a l   o pe r a t i o n   c y c l e s   a n t h e   i m pe da n c e   of   e a c h   e l e c t r o de   w a s   m e a s u r e a f t e e a c c y c l e .   T h e   e l e c t r o de s   i t h e   b i o c h i p   c a n   b e   e a s i l y   de gr a de due   t o   m a n y   r e a s o n s   du r i ng  t h e   n o rm a l   o pe ra t i o n,   s uc h   a s   l o s i n g   t h e   s u r f a c e   m a t e r i a l   (s e n s i n l a y e r due   t o   c h e m i c a l   r e a c t i o n s   o r   s e t t l i ng  s o m e   b i o - m a t e ri a l s   o n   t h i s   s u r f a c e .   T hi s   w i l l   di r e c t l y   i n c r e a s e   t h e   m e a s u r e i m pe d a n c e .   T a b l e   s h o w s   t h e   e xt ra c t e da t a   a f t e r   e a c h   c y c l e   w h e r e   a   c o n s i de ra b l e   i n c r e a s e   i n   t h e   e l e c t r o de   i m pe da n c e   (E l e c t r o de   N o .   1,   4,   a n d   5)  c a b e   s e e n .   T o   e s t i m a t e   t h e   l e v e l   o f   f a i l u r e ,   t h e   m e a s u r e i m pe d a n c e   da t a   f o r   a l l   c y c l e s   w e r e   di v i de by   t h e   r e f e r e n c e   i m pe da n c e   a n d   a n   i n d i c a t i o n   ha s   b e e n   ge n e r a t e d   a b o ut   t h e   s t a t e s   of   e a c h   m i c r o e l e c t r o de   i n   t h e   b i o c h i p.   F i gu r e   1 s h o w s   t h e   i n c r e a s e   i n   t h e   i m pe da n c e   f o r   f a ul t - f r e e   a n f a u l t y   e l e c t r o de s .   T h e   r e a do ut   o f   t h e   t e s t   s c h e m e   i s   p r e s e n t e i n   F i gu r e   11  w h e r e   i t   c a n   b e   n o t e t h a t   t h e   f a ul t y   e l e c t r o de   c a n   b e   e a s i l y   l oc a t e a n t h e   l e v e l   of   f a ul t   c a n   a l s o   b e   c a l c ul a t e by   di v i di ng  t h e   m e a s u r e i m pe da n c e   o n   t h e   r e f e r e n c e   i m pe da n c e   (i n d i c a t i o n   f a c t o r ).   T h i s   i n d i c a t i o n   f a c t o r   i s   r a nge b e t w e e n   1. f o r   t h e   pa rt i a l l y   de gr a de e l e c t r o de   a n d   a r o u n d   1. f o r   t h e   f ul l y   de gr a de e l e c t r o de .           F i gu r e   9.   T h e   b i o s e n s o r   r e c o r de d   da t a       T a b l e   1.   T h e   i m pe da n c e   m e a s u r e m e n t s   E l e c t ro d e   N o .   Im p e d a n c e   (K Ω )   F i r s t   c y c l e   Im p e d a n c e   (K Ω )   S e c o n d   c y c l e   Im p e d a n c e   (K Ω )   T h i rd   c y c l e   Im p e d a n c e   (K Ω )   F o r t h   c y c l e   Im p e d a n c e   (K Ω )   F i f t h   c y c l e   Im p e d a n c e   (K Ω )   S i x t h   c y c l e   Im p e d a n c e   (K Ω )   S e v e n t h   c y c l e   Im p e d a n c e   (K Ω )   L a s t   c y c l e   1   52   56   63   71   75   81   84   88   2   50   52   52   54   55   55   57   58   3   52   55   53   57   57   57   58   60   4   49   53   61   70   73   77   84   85   5   51   56   63   69   70   71   73   73   6   51   55   54   57   56   56   59   59   7   50   51   51   54   55   56   57   57   8   51   52   52   53   55   56   59   61     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     6 8 8   -   6 9 8   696     (a )   (b )     F i gu r e   10 .   T h e   i m pe d a n c e   m e a s u r e m e n t s   for   (a )   f a ul t - f r e e   e l e c t r o de ,   (b )   f a ul t y   e l e c t r o de           F i gu r e   11 .   T h e   r e a do ut   ( i ndi c a t i o f a c t o r )   of   t h e   t e s t   s c h e m e       5.   C O N C LU S I O N   Ro b us t   m i c r o f l ui di c   o pe r a t i o n s   a n d   h i g h   c o n f i de n c e   r e a di n gs   a r e   m a i n   c ha l l e n ge s   t h a t   a r e   f a c i n g   de ve l o pi n g   t h e   po r t a b l e   m i c r o - b i oc h e m i c a l   s e n s i n g   p r o c e dur e s .   In   t hi s   w o r k,   a   t e s t   m o ni t o ri n g   m e t h o do l o g y   fo r   a   c e l l   c o unt i ng   s e n s o r   is   p r e s e nt e d.   T h e   m e t h o do l o g y   is   b a s e d   on   m e a s u r i n g   a n d   c o m pa r i n g   t h e   e l e c t r o de   i m pe da n c e   of   an   a rra y   of   b i o s e n s o r s .   T h e   s y s t e m   c o n s i s t s   of   a   c o n t r o l   a nd   p r o c e s s i n g   u ni t ,   a   s w i t c hi n g   m a t r i x   a n d   a   t e s t i ng   c i r c ui t .   T h e   s y s t e m   pr o v i de s   on - l i n e   m o n i t o r i ng   of   t h e   de gr a da t i o n   s t a t e s   of   w h o l e   a rra y ,   a n d   is   t r i gge r e d   by   a   c l oc k   s i gn a l   w h i c h   h a s   l o w   dut y   c y c l e .   W h e n   t h e   c l o c k   s i gn a l   is   l o gi c   h i g h,   t h e   s y s t e m   is   pe r f o r m i ng   i m pe da n c e   t e s t s ,   w h i l e   w h e n   it   is   l o gi c   l o w ,   t h e   b i oc h i p   is   in   us e .   T h e   w o r k   a do pt e d   s t u dy i n g   t h e   a n a l o gue   s w i t c h   a n d   t h e   a m pl i f i e r   de s i g n,   a n d   t h e   n o i s e   a na l y s i s   of   t h e   s y s t e m .   T h e   t e s t   s c h e m e   w a s   a ppl i e d   on   a   c o ul t e r   c o un t e r   w hi c h   is   us e d   to   a na l y s e   t h e   c e l l s   in   a   b l oo d   s a m pl e   a nd   p r o m i s i n g   r e s ul t s   h a v e   b e e n   e xt ra c t e d   s h o w i n g   t ha t   t hi s   m e t h o do l o g y   c a n   be   ut i l i z e d   to   i nc r e a s e   t h e   r e l i a b i l i t y   in   n e x t   ge n e ra t i o n   b i o c h i ps .   T h e   f ut ur e   w o r k   w i l l   be   i n v e s t i ga t i n g   t h e   a b i l i t y   to   ut i l i z e   a   c o m pe n s a t i ng   t e c hni que   for   t h e   pa rt i a l l y   de gr a de d   e l e c t r o de s   to   e nh a n c e   t h e   o v e r a l l   pe r f o r m a n c e   of   t he   s y s t e m .   In   a d di t i o n,   t h e   us e   of   t h i s   a pp r o a c h   as   a   p r o g n o s t i c   t e c hni que   w i l l   be   c o n s i de r e d   to   c a l c ul a t e   t h e   r e m a i n i n g   us e f ul   l i f e   of   t h e   b i o c h i p.         A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   w o r k   w a s   s uppo r t e d   by   M i n i s t r y   of   H i gh e r   E duc a t i o n   a nd   S c i e n t i f i c   r e s e a r c h   in   I ra q,   a nd   U n i v e r s i t y   of   B a by l o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Se l f - di a gnos t i c   appr oa c h   f or   c e l l   c ount i ng   bi os e ns or   ( Q ai s   A l - G ay e m )   697   R EF ER EN C ES   [ 1]   N.   P i a c e nt i n i ,   et   al .,   " M E M S - ba s e d   B l o o d   C e l l   C o un t i ng   S y s t e m , "   15 t h   I E E E   I n t e r na t i o na l   C on f e r e nc e   on   E l e c t r oni c s ,   C i r c u i t s   and   Sy s t e m s ,   S t .   J u l i e n' s ,   pp.   1 98 - 201 ,   2008 ,   d o i 10. 1 109 / I C E C S . 2008 . 46 7482 5 .     [ 2]   M.   M.   R a m l i   a nd   M.   R.   A hm a d,   " C a p a c i t a nc e - ba s e d   M i c r o f l ui di c   D e v i c e   f o r   E a r l y   A m m o ni a   D e t e c t i o n   in   R i v e r   W a t e r ,"   I ndo ne s i an   J o ur na l   of   E l e c t r i c a l   E n gi ne e r i n g   an d   C om p u t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   20 ,   no .   2,   pp .   7 61 - 767,   N o v   2020 ,   do i 10. 11 591 / i j e e c s . v 20. i 2 . pp7 61 - 767 .     [ 3]   N.   A.   A.   R a hm a n   a n d   A.   B.   J a m b e k,   " B i o m e di c a l   H e a l t h   M o ni t o r i ng   S y s t e m   D e s i g n   a n d   A na l y s i s , "   I ndo ne s i an   J our nal   of   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   an d   C om p ut e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   1 3,   no .   3,   pp .   1 056 - 106 4,   M a r c h   2019 do i 10. 1159 1/ i j e e c s . v 13. i 3. pp10 56 - 1064 .     [ 4]   N.   Y us o f ,   et   al . ,   " O pt i m i z a t i o n   of   KOH   E t c hi ng   P r oc e s s   f o r   M E M S   S qu a r e   D i a p hr a g m   U s i ng   R e s po ns e   S u r f a c e   M e t ho d ,"   I n done s i an   J our nal   of   E l e c t r i c al   E ngi ne e r i ng   an d   C om p ut e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   15 ,   no .   1,   pp .   11 3 - 121,   J ul   20 19 ,   do i 10 . 115 91/ i j e e c s . v 15. i 1 . pp1 13 - 121 .     [ 5]   N.   B ur h a m ,   et   al .   " C ha r a c t e r i z a t i o ns   of   E l e c t r o de   G e o m e t r i c a l   S h a pe   f o r   D i e l e c t r o pho r e s i s ,"   I n done s i an   J o ur na l   of   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   a nd   C om put e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   15,   no .   2,   pp .   6 71 - 677 ,   A ug   2019 ,   do i 10. 1 1591 / i j e e c s . v 15 . i 2 . p p671 - 67 7 .     [ 6]   A.   L.   G i v a n ,   F l o w   C y t o m e t r y   F i r s t   P r i nc i pl e ,   B o o k,   2001 .     [ 7]   L.   H e r z e nbe r g ,   et   al . " I nt e r pr e t i ng   F l o w   C y t o m e t r y   D a t a :   A   G ui de   f o r   t he   P e r p l e x e d, "   N a t   I m m u no l ,   v o l .   7,   pp .   681 - 685 ,   2006 ,   do i 10. 10 38 / ni 0706 - 68 1 .     [ 8]   A.   F u,   et   a l . ,   "A   M i c r o f a br i c a t e d   F l uo r e s c e nc e - a c t i v a t e d   C e l l   S o r t e r , "   N a t   B i ot e c h nol ,   v o l .   17 ,   p p.   110 9 - 1111 ,   1999 ,   do i 10. 103 8/ 1509 5 .     [ 9]   Y.   W u,   et   al .,   " M E M S   C o ul t e r   C o unt e r   f o r   D y na m i c   I m pe da nc e   M e a s u r e m e n t   of   C e l l s , "   SE N SO R S,   201 1   I E E E ,   L i m e r i c k ,   pp .   794 - 7 97,   2 011 ,   do i :   10 . 110 9/ I C S E N S . 20 11. 6127 238 .     [ 10]   M.   H üg l e ,   et   al .,   "A   L a b - on - a - C hi p   f o r   T he   E xt r a c t i o n   of   B a c t e r i a l   N uc l e i c   A c i ds   F r o m   W ho l e   H um a n   B l o o d, "   20t h   I n t e r na t i o na l   C on f e r e nc e   on   So l i d - S t a t e   Se ns or s ,   A c t u at o r s   a nd   M i c r os y s t e m s   &   E ur os e ns or s ,   pp .   92 5 - 927,   2019 ,   do i 10. 110 9/ T R A N S D U C E R S . 2 019 . 880 8273 .     [ 11]   D.   L i z a ne t s   a n d   R.   W a l c z a k,   " A l go r i t hm s   a n d   A ppr o a c he s   f o r   P r o c e s s i ng   an   O ut put   S i g na l   f r o m   L a b - on - a - c hi p   D e v i c e s   in   B i o a na l y s i s , "   X I I   I n t e r na t i o nal   C on f e r e nc e   on   P e r s pe c t i v e   T e c hnol og i e s   and   M e t h ods   in   M E M S   D e s i g n   ( M E M S T E C H ) ,   pp.   6 - 8,   2016 ,   do i 10. 1 109 / M E M S T E C H . 20 16 . 750 7507 .     [ 12]   H.   G.   K e r kho f f ,   T e s t i ng   of   M E M S - ba s e d   M i c r o s y s t e m s ,   P r oc e e di ng s   of   10 t h   I E E E   E ur ope an   T e s t   S y m po s i um ,   pp.   22 3 - 228,   2 005 ,   do i :   10 . 110 9/ E T S . 2005 . 40 .     [ 13]   B.   L.   G r a y ,   et   al .,   M e c ha n i c a l   a nd   F l ui di c   C ha r a c t e r i z a t i o n   of   M i c r o f l ui di c   I nt e r c o nne c t s   f o r   L a b - on - a - c hi p   A ppl i c a t i o ns ,   P r oc e e di ngs   of   14 t h   I E E E   I n t e r nat i o nal   M i x e d - S i gna l   T e s t   W or k s h op ,   20 08 ,   do i 10. 1 109 / I M S 3T W . 200 8. 4581 624 .     [ 14]     Q.   Al - G a y e m ,   et   a l . ,   B u i l t - in   T e s t   S o l ut i o ns   f o r   t he   E l e c t r o de   S t r uc t u r e s   in   B i o - f l ui di c   M i c r o s y s t e m s ,   P r oc e e di ngs   of   t he   I E E E   E u r ope an   T e s t   Sy m pos i um ,   pp.   73 - 78,   20 0 9 ,   do i 10. 11 09 / E T S . 200 9. 2 4 .     [ 15]   Q.   Al - G a y e m ,   et   al .,   " A n   On - l i ne   M o ni t o r i ng   T e c hni q ue   f o r   E l e c t r o de   D e g r a da t i o n   in   B i o - f l ui d i c   M i c r o s y s t e m s , "   I E E E   I n t e r na t i o na l   T e s t   C onf e r e nc e ,   A u s t i n ,   TX ,   201 0 do i . o r g / 10. 1 109/ T E S T . 2010 . 5 6992 69 .     [ 16]     H.   K ha n,   et   al . ,   "A   H o us e ke e p i ng   P r o g no s t i c   H e a l t h   M a n a g e m e n t   F r a m e w o r k   f o r   M i c r o f l ui d i c   S y s t e m s , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   D e v i c e   an d   M a t e r i a l s   R e l i a bi l i t y ,   v o l .   17 ,   n o.   2,   pp .   4 38 - 449 ,   2017 ,   do i 10. 1 109 / T D M R . 2 017 . 269 4227 .     [ 17]     Z.   L i ,   et   al .,   " B u i l t - in   S e l f - t e s t   f o r   M i c r o - e l e c t r o de - do t - a r r a y   D i g i t a l   M i c r o f l ui d i c   B i o c hi ps , "   I E E E   I n t e r na t i ona l   T e s t   C o nf e r e nc e   ( I T C ) ,   F or t   W or t h ,   T X ,   pp .   1 - 10 ,   2 016 ,   do i 10. 11 0 9/ T E S T . 20 16 . 780 5847 .     [ 18]   Z.   L i ,   et   al .,   F a u l t   M o de l i ng ,   S t r uc t ur a l   T e s t i ng   a nd   F unc t i o na l   T e s t i ng , "   I n :   M i c r o - E l e c t r o de - D ot - A r r ay   D i g i t al   M i c r o f l ui di c   B i oc hi ps ,   S pr i nge r ,   2019 ,   do i 10. 10 07 / 978 - 3 - 030 - 02 9 64 - 7_4 .     [ 19]   F.   S u ,   et   al .,   T e s t i ng   of   D r o pl e t - b a s e d   M i c r o e l e c t r o f l ui d i c   S y s t e m s ,   P r o c e e di ngs   of   t he   I nt e r na t i ona l   T e s t   C onf e r e nc e ,   pp .   1 192 - 120 0,   20 03 do i :   10 . 110 9/ T E S T . 2003 . 12 7110 8 .     [ 20]   F.   S u,   et   al .,   E ns ur i ng   T he   O pe r a t i o na l   H e a l t h   of   D r o pl e t - ba s e d   M i c r o e l e c t r o f l ui di c   B i o s e ns o r   S y s t e m s ,   I E E E   Se ns or s   J our n al ,   v o l .   5 ,   no .   4 ,   pp .   763 - 773 ,   200 5 ,   do i 10. 1109 / J S E N . 200 5. 8 4812 7 .     [ 21]   F.   S u ,   et   al .,   C o nc ur r e n t   T e s t i ng   of   D r o pl e t - ba s e d   M i c r o f l ui di c   S y s t e m s   f o r   M u l t i p l e xe d   B i o m e di c a l   A s s a y s ,   P r oc e e di ngs   of   t he   I n t e r na t i ona l   T e s t   C onf e r e nc e ,   pp .   883 - 89 2,   20 0 4 ,   do i 10. 11 09 / T E S T . 200 4. 1 3873 52 .     [ 22]   M.   Z hu ,   et   al .,   "A   B ui l t - In   S e l f - T e s t   M e t ho d   f o r   M E M S   P i e z o r e s i s t i v e   S e ns o r , "   202 0   I E E E   E ur o pe an   T e s t   Sy m pos i um   ( E T S) ,   T a l l i nn ,   E s t on i a ,   p p.   1 - 6,   2 020 ,   do i 10. 11 09 / E T S 48528 . 2 020 . 913 1587 .     [ 23]   Y.   M i y a ke   et   al .,   " O n - C hi p   D e l a y   M e a s ur e m e n t   f o r   D e g r a da t i o n   D e t e c t i o n   A nd   I t s   E v a l ua t i o n   unde r   A c c e l e r a t e d   L i f e   T e s t , "   202 0   I E E E   26 t h   I nt e r na t i ona l   Sy m p os i um   on   On - L i n e   T e s t i ng   and   R ob us t   Sy s t e m   D e s i gn   ( I O L T S) ,   N apol i ,   I t al y ,   pp .   1 - 6,   20 20 ,   do i :   10 . 1109 / I O L T S 50870. 202 0. 9159 7 17 .     [ 24]   G.   H a nt o s   a n d   M.   D e s m u l l i e z ,   " A c o us t i c   M e t ho ds   f o r   D e t e c t i o n   of   S pe c i f i c   F a i l ur e   M o de s   in   C a p a c i t i v e   M E M S   M i c r o pho ne s , "   2020   I E E E   8 t h   E l e c t r on i c s   Sy s t e m - I nt e gr a t i on   T e c h nol o gy   C on f e r e nc e   ( E ST C ) ,   T øns be r g ,   V e s t f o l d ,   N or w ay ,   pp .   1 - 8,   202 0 ,   do i 10. 1 109 / E S T C 4 8849 . 2 020 . 922 9745 .     [ 25]   T.   A.   K.   G r e g o r y ,   E na b l i ng   T e c hno l o g i e s   f o r   C u l t ur e d   N e u r a l   N e t w o r k,   C ha p t e r   7,   A c a de m i c   P r e s s ,   19 94.     [ 26]   A.   J.   B a r d   a nd   L.   R   F a ul kne r ,   E l e c t r o c he m i c a l   M e t ho ds ,   N e w   Y o r k:   J o hn   W i l e y ,   1980 .   [ 27]   D.   A.   B o r kho l de r ,   C e l l   B a s e d   B i o s e ns o r s   U s i ng   M i c r o e l e c t r o de s ,   P hD   T he s i s ,   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   S t a nf o r d   U ni v e r s i t y ,   19 98 .     [ 28]   R.   S.   C.   C o bbo l d ,   T r a ns d uc e r s   f o r   B i o m e di c a l   M e a s ur e m e n t s :   P r i nc i p l e s   a nd   A ppl i c a t i o ns ,   W i l e y ,   N e w   Y o r k,   1974 ,   do i 10. 106 3/ 1. 1 1341 17 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.