提供了一种电子－液体混合式分压器，其包括一个简单的平面液滴产生结构，一对信号电极（30，31）和一个响应控制阀门，该阀门可编程以对某些特定的信号液滴（50）做出反应，其基本电子原理是：改变阻抗之间的分压。检测到的流体信息反映在电子的和流体的两种形式上面，并且流体的流动路径被限制在简单平面的结构中（但是它的控制阀门在第二层），从而减少流体干扰。各种不同的布局由若干相同的结构组成，可通过重新排列所需的分压来改变它们的整体功能。该混合式分压器可用来组装成包括两个入口和一个出口的简单通道结构的流体通用逻辑门，并且可以通过改变不同的分压来实现16种功能的转换。可通过多个级联的相同的混合式分压器实现复杂的逻辑功能，并且仅通过改变不同的分压方案即可实现不同的逻辑功能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
目前的主题涉及到一个基本的液体一电子混合式变阻器，由该变阻器可衍生出混合式分压器和处理器。以上组件可以获得液体一电子形式的信息接口。
技术介绍
大多数的电子器件由第一代真空管(第一代的电子逻辑门)演化而来。今天，任何电脑的中央处理器里已经集成了超过2千万个逻辑门。电子系统基本上是由基本元件和这些元件构成的模块组成的。逻辑门和数字编码器就是电子系统中的基本元件的例子，如果给予一个或多个逻辑输入，则该电子系统执行数字运算并输出一个逻辑输出。例如，一个简单的逻辑门有两个变量输入，可以形成16种可能的代数函数；由4个异或门组成的简单结构可以执行全部16种逻辑运算。据此，这种结构被称为通用逻辑门(ULG)，它可以应用在几乎所有的情形中。作为非限制性的例子，当开发通信领域的过滤器时通用逻辑门可用于波形对比，或者当使用对比输入和输出电流来确定调整指数的断路器和反相器时，用于机械装置中。因此，一个在这些基本元件的帮助下构建的控制系统是有必要的。应用流体学是一种进行类似电子运算的模拟。例如，早在1970年，就已经实现了水询问器和其它复杂的流体功能。微型化的瓶颈限制了应用流体学的发展，并导致该运算分支的衰退。通过光刻特别是软光刻技术的应用，如今实现了毫米甚至纳米级的流体通道。相应地，具有若干微米或纳米范围的尺寸的通道的微米/纳米流体芯片在“芯片实验室”的应用领域具有非常重要的意义，并且可用于化学反应和生物检测，包括新化学药品的合成、酶分析、DNA分析和蛋白质组学等等。传统的操作，比如样品制备、预处理和试验检测都可以集成在Iv芯片上面。基于液滴的微流体芯片集成了产生、检测和操控(分裂，融合和分离)等在微设备中对离散化的液滴的处理。微量液滴广泛应用在高通量化学反应以及化学和生物学里的单细胞操控。使用液滴的“芯片实验室”是一种医学和生物学应用所渴望的设备，特别是发展中国家的“救护地点检测(P0C)”和“室外检测”方面。现存的传统设备有很多缺点，比如高能耗、沉重的电负荷和环境的依赖，对比之下，这种“芯片实验室”概念可以克服这些缺点。科学家一直在努力重塑其中有一些常用的逻辑门组件在其它系统中的应用通过流体二极管、微电化学逻辑(参考示例)、导电聚合物电极阵列(参考)，已经成功地实现了某些二进制逻辑。在微流领域，研究人员已经详细检查了流体动力学调节(参考示例、、)和静态结构流体操纵(参考示例、、和)的可行方案。简单的逻辑器件如与门，或门，静态流体晶体管和振荡器就是其中具有代表性的元件。现有设备的问题，在其依赖于复杂的结构或外部支撑组件。它们的限制在于需要笨重的外围设备来往返操作，或需要复杂的三维微结构。此外，它们还受限于加工制作所使用的软光刻技术；在预先设计的架构上执行不同的任务，它们不具有重新编程或级联的能力。例如，描述了一个通过控制单向阀门实现流体从泵到储液槽单向流动的系统，这种功能是通过调节气压的高低来实现的。它也可应用在其它执行模拟功能的器件上面，比如开关调节器。在中，液体的逻辑功能是通过设计不同的结构来改变压力，进而改变流体流动的方向。类似的，在中，器件是基于最小化两种微流通道液体的表面能的原理。描述了一个使用预编程流体逻辑的操作工具，它的逻辑功能的实现是通过使用具有预先设计的隔开的端口的流动路径和可改变尺寸的孔以实现离散压力以及基于对压力灵敏性不同的设备(如薄膜和活塞)的流体流量控制，以提供执行通信操作的一个 或多个辅助工具，和执行某些服务。描述了一个集成了多种可用于处理不同媒介的有源元件的微流处理器，这些有源元件通过改变自身的体积、溶胀度、材料组成、强度和/或粘度发挥作用。所执行的过程是由微流体处理器建设性构造通过将具有各种独立逻辑功能的元件、通过有源元件的激活时间顺序联起来执行的，同时也要依赖于各个元件的处理速度和精确度。这个过程是由一些非定向作用的环境参数共同作用而实现的，特别是，溶剂或环境温度(或者二者同时)的感知。在“芯片实验室”中，需要使用电子信号，通过液体-电子信息接口控制流体和做生物分析。微流芯片可以实现高通量样品筛选和信息处理。因此，需要高密度的控制单元、阀门和混合组件。类似器件的例子在和中都有描述。虽然这种系统通常需要一些辅助的芯片外的宏观电磁阵列控制的外围设备，但是，由于可测量性和级联性，芯片上的控制组件具有很高的吸引力。一般来说，数字型微流(DMF)被局限在利用介电材料的电润湿(EWOD)来控制整个系统；示例如, ，它们是被普遍认为的一些可行的可以实现数字型微流的技术；示例如。实际上，除了所提到的芯片上控制方案，利用计算机控制液滴移动的EWOD是一种众所周知的精确控制“数字化”液滴的方案。在这种系统中，液滴的每一步运动都可以通过电信号来控制，示例如，，和。尽管如此，它的逻辑操作还是通过外部的计算机系统来控制的，液滴被动地对控制信号做出反应。在利用介电材料的电润湿(EWOD )的系统中，液滴只能对电信号的输入做出反应，而对液体(液滴)形式的输入却被忽略了。因此，EWOD的预定义往返路程控制方案体现了其电的特性，而非流体的特性，并且减少它的灵活性和类似于计算机的作为一个真正的数字化微流体装置的应用。另外一些研究实现了对纯流体的逻辑操作，比如，结构控制的气泡逻辑和连续相(continuous phase)逻辑(参考)。上述的技术都是基于压力的,而压力是靠特定的通道设计产生的，由此不可避免的产生对流体系统扰动的放大。实际上，以前的设计都引入了非常复杂的三维结构，并且每个逻辑功能都需要特定的设计，请参考示例，和。三维结构在芯片的集成上面会造成许多实际的困难。首先，三维连接会产生涡流，进而发生非预期的液滴融合和流体扰动，导致信息遗失；其次，为了实现一个逻辑处理器，所有的逻辑功能都需要级联起来实现信息处理。从技术上来说，三维微流通道不能大规模生产、不是标准的逻辑单元结构、困难的对齐过程、不可靠的各层之间的黏合，还有之前提到的流体的扰动，这些问题造成了制作实用的三维计算器件的困难。由于每个特定的逻辑功能都是通过一些特定的结构实现的(示例, 和)，每个不同的逻辑输出只能通过集成多个逻辑部件实现，每次都需要不同的设计、另一轮组建、新组建的结构要应对潜在的流体扰动问题。例如描述了一些可行的逻辑控制，但是同样需要一些复杂的电极排列和额外的电极控制，而，和是仅仅依靠结构、表面张力和流速实现被动控制的微流芯片。因此，需要一个主动控制的器件取代被动控制的器件，这需要依靠气压和结构的变化来实现。 保留了微器件的精细操作的同时，需要芯片上的液滴控制简化控制体系。同时，而且需要微流计算器件足够的“聪明”到可以自己“思考”，例如，可以完全根据输入按照设定的任务实现输出(示例)。研究人员已经在流量控制方法(示例，和)和气泡/液滴方案(示例和)两个方面证明了其可能性。在数字化微流领域，皮升的液滴可以作为微型化的反应器，而液滴的有和无可以等效的视为二进制中的I或者O。并且，液滴的颜色、体积和成分组成了其它维度的信息。因此，基于液滴的微流逻辑器件是有需求的，它们可以通过自反馈来实现控制，还可以级联起来在嵌入式流体控制和计算方面体现独特的优势。下面介绍的器件避免了往返的操作，同时实现了自主反应、逻辑操控和可再编程的混合电路。这本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：温维佳，王力木，王湘，李顺波，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：
国别省市：
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