[发明专利]一种微流控减法器芯片

说明书

一种微流控减法器芯片，属于微流体的控制技术领域。它提供一种以正压作为数字逻辑“真”的微流控减法器芯片，为微流控芯片的减法实现问题提供一种新的思路。该芯片包括由多个微流控全减器单元相串联组成的微流控减法器阵列，每个微流控全减器单元完成一个位数上的减法运算，最低位的微流控全减器单元的借位输入端C_i与常压相连，其后的每个微流控全减器单元的借位输入端C_i与前一个微流控全减器单元的借位输出端C_i+1相连，每个微流控全减器单元的第一输入端A_i与第二输入端B_i分别与本位被减数和减数的压力信号相连，每个微流控全减器单元的位输出端S_i输出的压力信号结果为其对应位的运算结果。本发明的体积小、重量轻，因此可以使用在狭小场合下的控制场景。

技术领域

本发明属于微流体的控制技术领域，具体涉及一种微流控减法器芯片。

背景技术

在很多的微流体控制场景中，系统需要在得到传感器采集到的数据信号后，对之进行一定的运算处理，并且反馈到具体的控制元件上，以此实现对受控流体的控制。

在很多的控制系统中，减法是基础的操作，而现在的常用方法是采用传感器采集信号，再由电信号传递给计算机完成运算。这样就要求中间有许多信号之间的转换与传递，不但不利于系统的小型化，系统还可能会出现受电磁干扰的情况。

2007年，Jensen等人利用常闭式气动微阀的原理，设计出了一种8位的气动加法器，他的芯片分别以常压和负压信号代表数字逻辑的“假”与“真”，从而能够在1.1s内完成8位数字的运算。他的这项设计验证了气动微流控芯片在逻辑运算中的可行性。

中国专利申请CN110531953A中提出了一种微流控逻辑运算单元的装置，将其运用在了薄膜透镜调焦的系统中。该装置采取通道中负压为数字逻辑“真”、常压为数字逻辑“假”的表示形式，将模量输入信号表示为n位的数字量输入信号。芯片再通过微流控芯片上的微阀组合，完成了对数字量输入信号的加法运算。之后再利用加法输出的n路通道压力输出控制2^n路出口的流体网络，从而实现薄膜透镜调焦的功能。但是，其提出的装置是使用负压作为数字逻辑“真”，而在许多的工业控制场景中，使用正压作为驱动，因此并不适用于某些使用正压驱动的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以正压作为数字逻辑“真”的微流控减法器芯片，为微流控芯片的减法实现问题提供一种新的思路。

本发明所采取的技术方案是：一种微流控减法器芯片，包括由多个微流控全减器单元相串联组成的微流控减法器阵列，每个微流控全减器单元完成一个位数上的减法运算，最低位的微流控全减器单元的借位输入端C_i与常压相连，其后的每个微流控全减器单元的借位输入端C_i与前一个微流控全减器单元的借位输出端C_i+1相连，每个微流控全减器单元的第一输入端A_i与第二输入端B_i分别与本位被减数和减数的压力信号相连，每个微流控全减器单元的位输出端S_i输出的压力信号结果为其对应位的运算结果；最高位微流控全减器单元的借位输出端C_i+1的输出结果为常压时，表示计算结果为正数；最高位微流控全减器单元的借位输出端C_i+1的输出结果为正压时，表示计算结果为负数。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明的优点在于可以在无电的情况下对气压信号进行运算，可以使用在一些对电磁信号有干扰的场合。此外，本发明的体积小、重量轻，因此可以使用在狭小场合下的控制场景。而对比同类型的气动加法器，本发明是以正压作为逻辑信号的“真”，在更多的控制场合下具有适用性。

2.本发明的结构更加简洁，只需要三个输入端口，作为输入信号的正压同时作为驱动芯片工作的来源。

附图说明

图1是本发明的逻辑结构图；