CN102859616B - 液体-电子混合式分压器 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

液体-电子混合式分压器
交叉引用
本申请根据保护工业产权巴黎公约第4条声明了2010年4月9号提交的美国临时专利申请61/282，850，现通过引用整体并入到本文中。
技术领域
目前的主题涉及到一个基本的液体－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－电子形式的信息接口。
背景技术
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一个芯片上面。
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（POC）”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[NPL 27]）、导电聚合物电极阵列（参考[NPL 24]），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[NPL 9]、[NPL 16]、[NPL 19]）和静态结构流体操纵（参考示例[NPL5]、[NPL 11]、[NPL 14]和[NPL 25]）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，[PTL 1]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[PTL 2]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[PTL 3]中，器件是基于最小化两种微流通道液体的表面能的原理。
[PTL 4]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。
[PTL 5]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[NPL 9]和[NPL 19]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[NPL 1]，[NPL 8]，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[NPL 17]。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[NPL 8]，[NPL13]，[NPL 15]和[NPL 18]。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[NPL 22]）。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[NPL 14]，[NPL 11]和[NPL 25]。
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[NPL 14]，[NPL 11]和[NPL 25]），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[NPL 28]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[NPL 5]，[NPL 14]和[NPL 20]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[NPL7]）。研究人员已经在流量控制方法（示例[NPL 14]，[NPL 11]和[NPL25]）和气泡/液滴方案（示例[NPL 14]和[NPL 5]）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1或者0。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。这种器件与现存的微流和电子技术都是相容的，并且，它还提出了一些可大规模集成的标准设备结构。与其它PTL的例子对比，该器件实现了主动控制的功能，还提供了一个用于自动液滴控制的反馈系统。此外，液滴信息也可以被转换为电信号用以检测和其它的控制。因此，电路和微流通道被真正地结合在一起，其中后者作为电路中可调的部件。
这里讨论的自动液滴逻辑操作是通过“混合式分压器”结构，利用液滴作为混合电子部件进行自动控制来实现的。混合式分压器可以是一个基本的液体－电子混合式变阻器、一个混合分压器以及相关的混合处理器。它可以被理解为通过流体形式的分压器实现的流体二极管，并具有可传递的电路原理和迄今为止最简单的体系和结构。通过“混合式分压器”的引入，我们开创了一种新的完全自主控制的液滴逻辑控制的领域。传统的往返的计算机命令控制的阀门或液滴（EWOD中）被可再编程的液体结构所取代，并且流体的输出完全由输入决定，由此实现了液滴控制的微流逻辑（芯片上的液滴控制），参考示例[NPL23]。现有的流体逻辑门技术包含用于各个特定逻辑功能的一个或多个不同的芯片形状，这限制了它们的应用。同一个芯片中的流体通道不能重新排布以实现另一种逻辑功能。相反，必须为其它任务建造另一个芯片，例如，10个芯片完成10种任务。相比之下，这里讨论的混合式分压器可通过电压再编程，即，像流体CPU一样，一个芯片/处理器完成一种任务。
将液滴引入电路，或者相反的，将电开关/驱动器作为一个部件引入流体电路在很多组合和应用中具有价值。因此，快速和自动的液滴逻辑控制可以通过这种方式实现。此外，一些实际问题可以通过像前面描述的流体混合二极管的集成来实现：流体处理器可利用电压信号再编程并响应流体输入，即流体输入决定流体输出。
发明内容
一方面，提供了一种混合式分压器或者可变电阻器。该混合式分压器或者可变电阻器包括一个输送载流流体和液滴的通道，载流流体具有第一介电常数或电导率，液滴具有第二介电常数或电导率。另外，混合式分压器或者可变电阻器还包括可由电子电路代替的两个电压可调的输入端，一个电子元件或通道（包括一对电极和通道中的载流流体）、一个输出信号电路、一个控制元件或者反馈元件、一个将阻抗与第二电极连接的第一导体。电子元件或者通道包括一个阻抗，该阻抗从包括电阻、电感和电容组成的集合中挑选。控制元件或者反馈元件具有连接到输出信号的第一端、连接到可控器件的第二端，该可控器件从包括泵、阀门的集合中挑选。所述的一对电极是有关通道中的载流流体的对电极。
另一方面，混合式开关包括混合式分压器和驱动器。当液滴出现在所述对电极之间的时候驱动器打开。
另一方面，提供了一种液滴存储系统，其包括混合式分压器和长通道，该长通道包括嵌入了泵的微通道。
另一方面，提供了一种器件控制器，它包括多个并行连接的混合式分压器，该混合式分压器的并行输出信号可以用来控制一个器件。
另一方面，提供了一种集成处理器。该集成处理器包括串联和并联的多个混合式分压器，以实现多种任务。
另一方面，提供了包括多个混合式分压器串联而成的仪器，其中至少一个混合式分压器的输入信号来自前继混合式分压器或者其它电源的输出信号组成的组。
另一方面，提供了包括一个或多个混合式分压器的装置，其中一个或多个混合式分压器构造为混合式复制器、混合式计算机、编码器、解码器、多路复用器或者其它逻辑器件。
另一方面，提供了一种包括一个混合式分压器的液滴产生模块，其中部件和/或通道在多层芯片上面制作，并且芯片层级结构可以触发和释放电子信号和流体信号，并至少引起电压和液体的流动。
另一方面，提供了一种包括一个混合式分压器的液滴检测系统。
另一方面，通过了一种包括多个混合式分压器和一个液滴融合模块的液滴反应系统。
另一方面，提供了一种包括多个混合式分压器并联的液滴反应系统，混合式分压器的这些并行的输出用以控制一个器件。
另一方面，提供了一种包括流体通道装置的混合式可变电阻器/分压器，该流体通道装置包括用于输送载流流体和液滴的装置。该混合式可变电阻器/分压器还包括电压输入装置，其具有可由一个或多个电子电路代替的电压可调的输入装置；和电子元件装置或电极装置，其与流体通道装置中的载流流体协作以提供阻抗，该阻抗来自于电阻、电容和电感组成的组中。混合式可变电阻器/分压器还包括对阻抗作出反应的控制或者反馈装置，该控制或者反馈装置具有一个流体控制输出，其中至少两个电极装置构成了通道内的载流流体的对电极。
附图说明
图1是一个对液体做逻辑操作的混合式分压器的示意图。
图2是一个由多个阻抗集成的混合式分压器的示意图。
图3是一个可以应用来处理连续信号的混合式分压器的示意图。
图4是等效的混合式分压器的符号。
图5是由一个主要由混合式分压器和一个可对混合式分压器的输出电压做出响应的驱动器组成混合式开关的示意图。
图6是一个由两个图5中的混合式开关级联起来组成的装置的示意图，其中，第二个驱动器（第二个混合式开关）由第一个混合式分压器的输出电压控制。
图7是一个混合式开关的示例。
图8是液滴产生和存储/显示模块的示意图。
图9是液滴产生和存储/显示模块的示例示意图。
图10是由混合式分压器串联起来的结构的示意图，它可以应用在复杂的混合信号的逻辑处理。
图11是多个混合式分压器串联以实现复杂逻辑处理的示意图。
图12是由混合式分压器并联起来的结构的示意图，他可以应用在复杂的混合信号的逻辑处理。
图13是多个混合式分压器并联以实现复杂逻辑处理的示意图。
图14是混合式通用逻辑门的示意图，它是由两个混合式分压器并联形成的简单示例，以及定义了一个等效的混合式通用逻辑门的符号。
图15是一个通用逻辑门的具体例子，其利用两个混合电阻分压器实现的通用逻辑门。
图16是一个集成的混合处理器的示意图，它通过将许多混合式分压器有目的的同时串联和并联起来以实现所需要的信息处理功能。
图17是一个多重混合复制器的示意图，它可以复制液滴，也可以复制电信号，并定义了一个液滴复制器的等效标志。
图18是图17的多重混合复制器的示意图。
图19是混合编码器，特别是一个4至2线编码器的示意图。
图20是混合编码器，特别是一个2至4线编码器的示意图。
图21是一个反转的混合解码器的示意图。
图22是一个多路复用器（特别是4输入的流体多路复用器）的示意图。
图23是图22的多路复用器的真值表。
图24是混合式分压器或者集成混合处理器的制作流程的图片，它们都是基于PDMS的微流芯片。
图25是由三个混合式分压器组成的芯片的示例。
图26是图25构造的示意图。
图27是另一个液滴反应模块的示意图。
图28是对比实际应用中的液滴检测模块和对应的原型的示意图的对照说明。
具体实施方式
所提到的器件是可以完成自反馈的微流计算任务的逻辑组件。该器件利用随机的/已调制的信号作为输入以控制嵌入的气阀的开关，从而达到使用相同结果控制第二个混合逻辑器件的液滴的输入。各个级联的器件之间的逻辑协议可以通过输入电压装置进行预编程，进而实现液滴运算的自动方案。外围设备以及预先设定的往返操作已经被最小化为允许的最小数量，因此当通过再编程能力获得更多有计划的系统功能时，大大简化了控制方案。
本主题提出了一个称之为“混合式分压器”的结构，这种结构保留了分压器的形式，并且可以应用在快速检测和精细控制方面，特别是微流/纳流的液滴的领域。“混合式分压器”的输入信号既可以是电信号也可以是流体信号，同时它的输出也可以是这两种形式。流体信号的输出也可以被存储或者显示在可以通过连接的阀门控制的流体的通道里面。电压的输出信号可以根据不同的应用，既可以是连续信号也可以是离散的信号。连续的输出信号可以用在检测不同流体/液滴的特性，并可以控制信号处理的元件；离散的信号可以用做驱动器或者泵的控制信号，还可以用以实现数字化的信息处理。因此，本主题的有效集成是实现数字流体信息以及实现基本的混合逻辑功能（例如开关、逻辑门、编码器、解码器和多路复用器）的一种方式，这些基本的功能是实现最终的流体计算或混合计算的前提条件。
一方面，本发明提出了一个可用于处理电信号和流体信号的混合分压器。分压器是一个简单的线性结构的电路，它有一个输出电压（Vout），并且输出电压是输入电压（Vin）的一部分。分压指的是在器件的各个元件之间将电压分割。在该处提到的混合式分压器中，流体通道中的多相流体被用作阻抗元件。流体通道由两个嵌入在通道侧壁上的两个相反的电极组成，这对电极被用作流体特性（例如，大小、介电特性等）的检测器。在此举一个简单的示例，混合式分压器包含一个阻抗元件、一个由流体通道和一对嵌入在通道侧壁上的两个相反的电极组成的阻抗元件、一些导体（如导线、碳基导电的聚二甲基硅氧烷或者CPDMS），它们被用于连接电压输入和输出。第一流体通道中输送的是一种载流体和一种载流体中的第二流体的液滴，载流体具有第一介电常数或者电导率，以及液滴具有第二介电常数或者电导率。液滴在第一通道中（特别是在第一通道的一对电极之间）的存在与否组成了一个可调制的阻抗，该阻抗可以调节电极之间的分压，进而提供数字信号。比如，我们可以定义（1）对应于液滴在两电极之间，而（0）对应于液滴现在不在电极之间。通过调节液滴或者电子元件（包括输入信号、阻抗等），我们可以得到需要的电压信号。该电压信号还可以供其它需要的电子电路使用。当需要复杂的混合逻辑处理的时候，多个混合式分压器单元可以集成在一个芯片上以实现一个特定的功能。此外，可以实现所需要的多用途混合信息处理的流体逻辑处理器也可以通过集成大量的混合式分压器来完成。
本主题的另一方面，阻抗可以由四组特定的分压元件组成，如电阻、电导、电容和流体形式的阻抗。根据不同的目标功能和所处理的流体的电的特性，我们可以选择适合的元件。例如，导电树脂、电磁线圈和介电材料都可以分别作为混合计算微流/纳流芯片中的电阻、电感和电容来使用。这些元件甚至可以指定为另外一个包含具有适当绝缘性或电气性能的流体的通道。
这里提出的方法可以应用在制作一些具有分压组件的仪器上面，而这些分压组件作为商业化的电子元件和具有适当介电特性的液相材料。例如，电流变液（ERF），作为一种介电性质的智能材料，可以代替商业化的电容器以实现阻抗的功能。另外一些智能材料，如磁流变液（MRF）、温度感应材料、碳基导电的聚二甲基硅氧烷（CPDMS）、离子液体等都可以作为混合式分压器中的元件来使用。
本主题的另一方面，输出电压信号既可以是连续的信号也可以是离散的信号。基于混合式分压器的分压的本质，输出电压可以由输入信号、液滴的特性、阻抗值、阻抗连接方法、阻抗的数量，以及很多其它相关的方式来调节。在一个特定的包含流体阻抗的混合式分压器中，某些因素比如阻抗的数量和阻抗同输入电压之间连接的方式已经设定好了，即具有某个数值和装置。具有不同导电率和介电性质的不同液体的液滴始终分散在一种绝缘的液体里面，导致液体阻抗的流动。当一对探测电极之呈现不同的流体的液滴时，流体阻抗的数值会发生变化，从而引起混合式分压器的输出电压的变化。通过信息处理过程中输入电压的变化，可以获得许多输出电压的值，另外一个示例，我们可以定义一个阈值输出电压（比如一个驱动器的驱动电压），这样，高于该阈值电压的值被定义为真（1），低于该电压的值被定义为假（0）。进而，通过混合式分压器，数字化的或者说是二进制的信息处理得以实现。
本主题的另一方面，设计中的微流/纳流通道是为混合逻辑处理提供流体的输入信号。在一个非限制性例子中，根据本主题的这个方面的装置可包括用于运输具有第一介电常数或导电率的载流体以及具有载流体中的第二介电常数或导电率的第二流体的液滴的通道、以及阻抗（如电阻器）。液滴在第一通道中的一对相反的电极之间的出现与消失，向与阻抗相连的电极传递了电位，并将会改变混合式分压器中的电压分布。在这种方式中，通过通道的电压降会根据液滴在电极之间的存在与否发生变化。例如，如果第二流体的液滴的导电性高于载流体的导电性，那么当液滴存在于电极之间时，通过通道的电压降将会减小。相反，通过电阻的电压降将会增大，一般来说电阻的阻值是可比并且大于液滴的阻值的。因此，当液滴出现在电极之间的时候，主要的压降发生在电阻之间，从而造成了混合式分压器的输出电压减小。
在一个实体化的例子中，我们选用离子液滴作为第一流体通道中的液滴，对应的阻抗选用一个与离子液滴相容的电阻。通过这种形式的非限制性例子，这种元件可以串联起来形成流体形式的模拟电阻分压器。流体通道中的电阻运输具有第一介电常数或导电率的载流体以及离子液体。液滴在电阻流体通道中，特别是一对电极之间的出现与否，为我们提供了数字化的流体信息，比如，我们可以定义（1）对应于液滴出现，（0）对应于液滴当时不存在。因此，混合变阻器/分压器的输出电压可以根据液滴的出现与否而变化。
根据本主题的另一方面的装置可以引入一个产生和控制液滴和/或载流体的模块。这种模块通过微流阀门系统和/或流动聚焦结构等方式来控制。该装置还可以包含一个电压源为模块提供电压。该装置还可以包含一个第一流体的载流体源和第二流体的液滴源，第二流体与第一流体具有不同的介电常数或导电率。这些流体源可包含例如泵或容器用于容纳液体。优选地，该装置还可包括输出、存储、和/或显示通道用以产生/利用流体信息。
本主题的另一方面，混合式分压器的逻辑操作可以在输入信号保持不变的情形下，仅仅通过液滴信号来控制。传统的流体逻辑门包含一些主动的控制信号（手动的或者计算机控制的），流体/液滴只被动的对控制信号做出反应。相比之下，本主题实现了真正的液体逻辑运算：一旦混合式分压器（或集成混合式分压器）的逻辑功能确定之后，流体逻辑就主动地通过液体产生了。
另一方面的方法可在输入电压信号保持不变的情况下，利用液滴的存在与否定义混合逻辑操作的开/关转换信号。选择性地，输出电压可在混合式分压器的输入电压保持不变的情况下，通过液滴在载流体中的导电率/介电常数值不同而调整。
本主题的另一方面，输出信号可以有多种用途。例如，流体的信息可以通过一个由输出线连接的电子感应器提取出来。可获得流体流动的信息，如流速、温度、液滴的大小等等。又例如，输出信号可以用来控制另外一个电路或者控制微流/纳流通道中的液体流动。在一个典型的实例中，混合式分压器可以被用作实现数字化的/混合的信息处理，例如混合式开关。又例如，混合式分压器包含一个运载着离子液滴和绝缘运载体的第一通道，以及一个同离子液滴具有相同电阻值的电阻器。该混合式分压器的电压输出端连接到一个电子驱动器。离子液滴在流体通道中的一对电极之间的存在与否将会影响混合式分压器的输出电压，并改变驱动器两端的电压差，进而改变驱动器的开/关状态。这样，一个混合的开关就实现了。在另一个典型的实施例中，这种结构可以用来控制液滴在交叉通道中的流向。这可通过将输出信号连接到一个可以产生或停止液体流动的泵或阀门实现。
根据本主题的另一方面，该装置也可以用于控制电气元件，如微泵和微阀门，或者智能材料，例如电流变液（ERF）、磁流变液（MRF），温度感应材料等等。
可布置一个电路来实施另一个相连的组件的电压输入，以获得该组件两端的电位差。该电路可以是一个模块或另一个混合式分压器。
本主题的另一方面，可装配/集成一个功能块以形成任何期望的逻辑操作，从而实现所谓的混合处理器用来处理电信号或流体信号或二者同时。混合式分压器是混合信息处理系统的一种基本单元。两个混合式分压器的组合可以轻松地实现通用逻辑门，这种通用逻辑门包含了16种基本的逻辑门。这16种基本的逻辑门可以通过输入电压信号和通道中的原料的详细设计来构造。例如，两个混合式电阻分压器的输出信号输入到一个驱动电压为5V的驱动器。为了实现“异或”逻辑门，电阻器的两个输入端接地，流体通道的两个输入端接到一个10V的电压源。当液滴存在于两个流通通道的任意一个通道的电极之间时，驱动器将处于“开”的状态，当没有液滴存在，或者两个液滴同时出现在两个通道的电极之间时，驱动器将处于“关”的状态。全部16个逻辑门操作都可以类似的原理通过重新安排输入信号来实现。优选地，第一流体通道和第二流体通道中的控制液滴最好是导电的材料，例如由高离子浓度的溶液构成。
上面所描述的装置便是混合式分压器，它们可以通过串联和并联来实现混合的信息处理/计算。串行连接可以实现不同情形下的多个步骤，比如利用一个混合式分压器的输出作为令一个混合式分压器的输入；并行连接的各混合式分压器可以同时独立地处理信息。通过串行和并行的结合，可以实现由流体通道和阻抗组成的混合逻辑处理器。在这种情况下，一个混合式分压器就像是一个电子系统中的集成电路，它可以完成很多复杂的任务。因此，任何由混合式分压器组成的元件都可以被视为是一个基本单元，而这些单元可以被重新组合成任何期望的结构，从而实现期望的功能。
本主题的另一方面，反馈系统的引入可以实现模数/数模（AD/DA）转换器。在微流/纳流系统中，很多参数都是有价值的，例如，化学组分、液滴的动力学、化学成分的浓度、液体的颜色、液体的温度、液体的光学特性等等。在另一个例子中，输出信号可以连接到下一个单元的液滴产生器上。如果离子液滴的长度足够长，并且其载流体是绝缘的，那么输出电压可以在长时间保持高电压。然后，液滴产生器可以根据设计原理产生较多或较长的液滴；反之，将会产生较少/较小的液滴。
本主题的另一方面是实现集成的混合计算，其中的“混合式分压器既可以通过适当的排列方式集成在一个芯片上面，也可以分别分布在不同的微流芯片上面，它们之间通过导线按照适当的方式连接起来。在另一个例子中，可将两个混合式分压器以非常有限的距离集成在一个芯片上，以实现通用混合逻辑门，或者可以将一个驱动器的两个输入端用导线分别连接到两个混合式分压器的输出端，但同时，这两个微流的电路在物理结构上是分布在不同的芯片上面的。
如上所述，在微流芯片上面实现微流控制的相关技术是很多的。随着电流变液效应的改进和软导电混合物的发展，研究人员已经能将这些新技术与微流体技术集成在一起，以此实现纳升到皮升大小的液滴的数字化，并获得液滴逻辑/存储/显示模块。
这里介绍的混合式分压器是一个具有三重功能的液体信息处理单元：液滴感应器、驱动器和媒介存取（例如，用于计算机）。微流混合器、存储器、显示器和液滴调制等都适合这里讨论的“混合式分压器。例如，一个高度集成的DNA扩增的微流芯片可以通过相关的技术来实现。在不久的将来，通过简单地组合一些微液滴的逻辑门可以实现微流处理器，类似于微电子计算机。更进一步的，上述的所有方法的结合可实现混合计算系统。另外，这里提出的系统中的所有元件都包含嵌入了芯片的电极，这些电极的主要是作为具有电子设备的信息接口，制作高度集成化的包含个人电脑和微流处理器的系统成为可能。
毋庸置疑的，该逻辑器件的处理能力（流体反应时间的量级为10毫秒）略慢于一般的个人电脑（电子芯片的反应时间为纳秒量级）。这种延迟可以通过调节流体的流速以及流动聚焦的几何结构来改善，但是不能完全消除。虽然如此，微流体技术和电子技术处理的问题并不相同：微流体技术设计的目的并不是想要成为大型计算机的中央处理器计算系统，而是特殊的用途，例如探索、LOC研究、POC应用（如便携式诊断装置），在这些领域里面传统计算机有其自身内在的缺陷。微流芯片的未来不是用作计算用途，而是主要应用在多维度的信息处理方面。无论如何，微流芯片有其先天性的前途：它在流体信息领域的扩展超出了“二进制信号0/1”，还包括了空间的、颜色的、以及生理的等多个维度的信息，参考示例[NPL 6]，[NPL 10]，[NPL 18]和[NPL26]。预先加入芯片的化学或生物的信息可以很好的保留在液滴中。例如液滴形式的聚合酶链式反应可以很方便的存储和产生基因信息，参考示例[NPL 3]。微流芯片为我们提供了一个很独特的工具，可以用来控制和处理生物的、化学的、环境的、基因的以及颜色的信息。鉴于DNA逻辑对模糊计算的贡献，示例[NPL 2]和[NPL 4]，其确实可被精心制作成皮升液滴，如果将像DNA计算这样的计算纳入其中的话，这真是难以预见微流芯片的未来。
这里描述的混合式分压器可以用以实现微流的处理器，它可以完成基于液滴序列的许多重要的控制和记忆操作。非线性的化学动力学、复杂的神经传导或者DNA计算，都可以在这种处理器的每个液滴里面完成，同时，这些液滴之间也可结合起来实现更为复杂的功能。电磁技术扩展了人们的感知系统，通过它我们可以在一个方便携带的器件上感知世界。通过微流技术，一些有生命的组织（像血液、组织、细胞或者DNA等等）已经扩展到微流芯片中。基于混合式分压器的微流技术可将扩展的“人体”和“人的感知系统”通过完全自动的方式融合到一片微流芯片上。这种集成的系统可以实现巨大的工业和研究的产出。
根据上述各个方面的论述，本器件为混合的信息处理提供了一个简单的数字化的基本单元，它可以同时处理电子信号和流体信号形式的输入信息，而且输出信息是电子信号和流体信号两种形式。我们将这种处理元件定义为混合数字元件。该处理单元保留了分压器的形式，因此称之为混合式分压器。“混合式分压器”可以是一个基本的处理单元用以制作大规模的高度集成化的可以处理各种电子流体信号之间的数字操作的器件，如流体编码器和多路复用器。通过反馈系统和主动控制系统的引入，混合式分压器可以用于实现流体的或者混合的计算，并且还具有方便携带的尺寸和便宜的价格等优点。
这种仪器可以集成在一个微流/纳流芯片上面，也可以分布在几个分立的微流/纳流芯片上面，这些分立的芯片通过适当的方式连接在一起。芯片或者通道壁可以用聚二甲基硅氧烷（PDMS）或者其它合适的材料来制作。芯片中的电极既可以与通道壁相连，也可以直接嵌入通道壁之中。通道的宽度和直径尺寸可小于500微米。图中的驱动器代表的是一个包含阻抗、流体通道、商业驱动器的混合驱动电路。
实例1
图1是一个用于液体集成逻辑操作的混合式分压器的示意图。该装置用于作为一个独立的信号单元，即混合式分压器。第一流体通道1作为流体信号通道，并输运着具有第一介电常数或导电率的载流体40和载流体中的第二流体50的液滴。第一流体通道1既可以是简单的流体通道，也可以是一个液滴产生或者液滴存储/显示模块。
承担控制作用的液滴和第二流体50具有第二介电常数或导电率。优选地，第二介电常数或导电率高于第一介电常数或导电率。
第一通道1包含一对电极，第一电极31分布在通道的一端，与之相对的第二电极32分布在通道的另一端。第一导体100将第一电极31和一个电源Vin1连接，被标记为10。导体100-104既可以集成在微流/纳流芯片上面（例如，AgPDMS传导芯片），也可以是微流芯片外部的导线（例如芯片外部连接芯片内部的两个电极的电线）。阻抗可以是一个电阻、电感或者是一个电容，它通过导线102连接到被标记为11的第二电源Vin2。当导电的/绝缘的液体通过对电极30和31时，通道1的两端存在着电压差。在电子系统中，这种简单的结构形成了一个分压器，输入电压Vin1-Vin2与被标记为70的输出Vout1的之间关系是如果Z2是液滴50在电极30和31之间时的阻抗，Z1是电子元件60的阻抗值。液滴50的介电常数或导电率高于载流体40的介电常数或导电率。因此，通过通道1的电压差会根据液滴是否在通道的第一电极30和第二电极31之间而变化。当液滴50在第一和第二电极之间时，通过第一通道1的电压差比较低，通过阻抗的电压差会比较大。然而，当载流体（例如，无液滴）出现在第一电极30和第二电极31之间的时候，通过通道1的电压差会相对的比较高。此时，阻抗两端的电压差比较小，并且不足以达到定义的阈值电压。
图2是一个由多个阻抗集成的混合式分压器的示意图。在该装置中，由于引入了更多的阻抗，混合式分压器可具有更多的可变化参数，便于更多的输入/输出电压组合。这种混合式分压器可以被应用来完成输出信号的精细调节。这里使用的阻抗可以是电阻、电感、电容和/或两个电极之间的液滴。这种结构可以一般化为：阻抗连接到任意形式的电路，输出信号可以从电线的任意一端提取。
实例2
图3是一个可以应用来处理连续信息的混合式分压器的示意图。它的结构类似于图1。两个可调节的输入连接在驱动器的一端，同时驱动器的另外一端连到混合式分压器的输出端。该驱动器对连续电压信号的改变很敏感。例如，将一个泵作为驱动器，混合式分压器中的通道有3种类型的导电性和大小各不相同的离子液滴，阻抗1和阻抗2都是电阻并且具有相同的电阻值，驱动器连接到接地的输入端4。由于液滴a和液滴b具有不同的导电率，当它们在两个电极之间时，混合式分压器的输出电压会发生变化。由于泵的输入电压不同，导致流体的流速也不同。由于液滴b和液滴c的大小不同，导致了泵的有效运行的时间也不相同。因此我们得出结论：离子液滴的体积越大，泵的运行时间就越长。
表1列出了某一实验装置的实验结果。输入电压Vin1，Vin2，Vin4，分别是9V，0V和0V。当这个实验中的液滴的体积在纳升量级或者皮升量级时，在相同条件下，泵的运行时间分别是t，t，和2t。
表1：实验结果
图4是等效的混合式分压器的符号。图中忽略掉大部分的细节结构，利用一个简单的三角形标志来代表混合式分压器的宏观结构。第一电压输入Vin11通过第一导体100连接到第一流体通道1，第二电压输入Vin12通过第二导体102连接到“混合式分压器内部的阻抗。利用一个通过三角形中间的箭头代表流体的运行通路，也即第一流体通道1。流体的输出通过第一通道完成，电子输出Vout11通过第三导线104完成。输出信号、反馈信号、和连接驱动器的控制信号都可以从导线104获得。
实例3
图5，图6和图7描绘了混合式开关的结构，它由混合式分压器和对混合式分压器的输出电压反应的驱动器组成。
图5是这种开关的示意图，其中一个或多个驱动器通过导体104连接到混合式开关，在这种结构中，混合式分压器的输出Vout11将决定一个或多个驱动器是否具有活性。
图6是另外一种多种可能结构的开关示意图，其中一个或多个驱动器通过一个导体104连接到混合式开关，因此，混合式分压器的输出Vout11将决定驱动器是否具有活性。同样，输出Vout11也用作驱动第二个“液体－电子混合式分压器”的输入Vin22。
选择性地，例如第三开关，输入电压可以来自前级混合式分压器电路的反馈1和反馈2。
图7是一个混合式开关的示例。第一和第二通道1，2通过导体101，103以及第一、第二、第三、第四电极30，31，32，33相连，与根据图1所描述的载流体不同。第二通道2中包括载流体41和第二类型的液滴51，第一面上的第三电极32和对面的第四电极33。输入电压Vin2可设置为10V，Vin1接地，同时连接的驱动器的驱动电压为5V。电阻器80的阻值同液滴50的电阻相同，并且通过第一导体100和101分别连接到电极30和31。在特定的情况下，电阻器80可以是由第三流体液体50形成的液滴并分散在第四绝缘液体40中。当液滴出现在第二通道的对电极32，33之间时，输出电压为5V，驱动器处于工作的状态，这种状态被定义为混合式开关的“开”状态。反之，当载流体41出现在通道2的对电极32，33之间时，输出电压为0V，结果是驱动器处于静止状态，这种状态被定义为混合式开关的“关”状态。由此，混合式开关的开/关状态可以通过混合式分压器和与其相连的驱动器来实现。
由流体通道作为阻抗形成的混合式分压器也可以用做模拟与门，条件是所有的通道中的液滴是导电材料或者高度绝缘。
实例4
图8是液滴产生和存储/显示模块的示意图。液滴产生和存储模块的构造由流动聚焦通道1、2、3，液滴存储通道4，和一个控制液滴产生和输出的控制元件组成。控制元件可以是一些一般的通用的部件，如泵、阀门或者是一根金属线，并不需要一些特别的设计或者修饰。预期的非限制性的阀门的例子包括螺线管阀门，示例[NPL 29]中描述的；流体形式的阀门，示例[NPL 25]中描述的；空气阀门，示例[NPL 21]中描述的；或者基于电流变液的阀门，示例[NPL 12]中描述的。
具有第一导电率和介电常数的第一流体50在通道1中流动，具有第二导电率/介电常数的第二（载）流体40在通道2和通道3中流动。控制信号1000和反馈信号1001可以被用作控制流体聚焦通道中的阀门。当控制的阀门打开的时候，它可以产生液滴，反之亦然。在存储通道4中的液滴可以用作显示液滴的颜色信息，或者它们也可以被抽出作为下一个单元的输入信号。这种模块可以设计得很简单，也可以设计得复杂一些；图7显示了一种很简单的结构。通过加入更多的运载着载流体和液滴的通道、更多的根据实际功能实现液滴产生和输出的阀门，可以将这种结构变得更复杂；反之，通过减少不必要的元件，例如通道和阀门，以实现某个功能。
图9是一个简化的液滴产生和存储/显示模块的例子。具有一定导电率/介电常数的第一流体50在通道1中流动，具有第二导电率/介电常数的第二流体40在通道2和通道3中流动。一个由流体50的液滴在T-形交叉处形成，同时流体50被流体40在交叉处分割开来。
实例5
接下来，参考图10和图11，实例5描述了另外一种混合式分压器的结构。在下面的描述中，只描述与实例1中的混合式分压器的不同的部分。
图10是由混合式分压器串联起来的结构的示意图，它可以应用在复杂的混合信号的逻辑处理。下一级的混合式分压器B的输入信号是上一级混合式分压器A的输出信号，这种方式可以无限制地重复至最后的混合式分压器N*，以实现期望的混合信息处理功能。
图11是多个混合式分压器串联以实现复杂逻辑处理的示意图，其中的混合式分压器A、B……N*以串行连接方式连接，如图10所描述。
实例6
下面，参照图12和13，实例6描述了混合式分压器的构造。
图12是由混合式分压器并联起来的结构的示意图，他可以应用在复杂的混合信号的逻辑处理。第一混合式分压器A1和第二混合式分压器A2可以利用独立的输入独立地处理信息，它们的输出信号Vout11和Vout12是第一器件B1的两个独立输入，优选地，用一个驱动器来控制状态“开/关”或者驱动器的其它工作状态。并行配置的混合式分压器的输出信号可以用来控制无限多个器件，以及无限多个混合式分压器，例如N个并联的混合式分压器的输出可以用来控制n-1个器件，其中的一个混合式分压器用于控制两个驱动器。因此，第N级的混合式分压器An以及它的前一级的混合式分压器An-1可以根据不同的输入信号，同时分立的处理信息，而且它们的输出信号Vout1n和Vout1(n-1)可以作为两个分立的输入用以控制第n-1级的器件Bn-1，优选地，是一个驱动器，来控制驱动器的“开/关”状态或者其它的工作状态。
图13是多个混合式分压器并联以实现复杂逻辑处理的示意图，这里的混合式分压器A1、A2……An是图12中描述的通过并联的方式连接在一起用以控制设备或驱动器B1-Bn-1的。
实例7
接下来，实例7将参考图14和图15描述如何利用两个混合式分压器组成一个混合通用逻辑门。
图14是混合式通用逻辑门的示意图，它是由两个混合式分压器并联形成的简单示例，以及定义了一个等效的混合式通用逻辑门的符号。第一混合式分压器A1的输出电压Vout11和第二混合式分压器A2的输出电压Vout12用来共同控制第一混合驱动电路B1。优选地，混合驱动电路B1可包括：一个商业化的驱动器和一个与之并联的阻抗。优选地，阻抗的电阻值与“混合式分压器”的阻值相似。通过调节这两个混合式分压器A1和A2的四个独立的输入电压，可以实现总共16种逻辑操作。这些逻辑操作是：非、A与B、A≠>B,A,A<≠B,B,A XOR B,A OR B,ANOR B,A XNOR B,NOT B,A<=B,NOT A,A=>B,A NAND B,真。
图14还定义了一个简化的标志来代表一个混合通用逻辑门。流体A和流体B代表流体输入信号，Vin11、Vin12、Vin13和Vin14是四个独立的输入电压，它们决定了逻辑门的逻辑操作。一旦由4独立的个输入电压确定了一个期望的操作，这里的“逻辑门”可以用任意16种特定的逻辑门来代替，例如16种逻辑操作的任何一个逻辑门的名字。一个指向上方的箭头代表数字输出信息，它一般是以电压或设备工作状态（如驱动器的开/关状态）的形式出现。在这里我们略去了结构的细节，主要目的是突出构造的原理。
利用图14中的混合通用逻辑门，可以获得以下的关于多种逻辑功能的实验数据。在这里我们选用一个磁性的阀门作为开关，尽管其它任何的对电压敏感的阀门都可以用以代替磁性阀门或者这里所讨论的任何阀门。门电压设定为6V。
表3显示的是逻辑“AND”功能的实验数据。Vin11、Vin12、Vin13和Vin14的电压输入分别为5V和-5V。当液滴出现在流体通道的电极之间时，通道两端的电压差为2V，当液滴没有出现时，通道两端的电压差为3.6V，总的电压差约为5V。
表3“A AND B”逻辑门的真值表
表4显示的是逻辑“XAND”功能的实验数据。Vin11、Vin12、Vin13和Vin14的电压输入分别为8V和-8V，当液滴出现在流体通道的电极之间时，通道两端的电压差为3V，当液滴没有出现时，通道两端的电压差为7.6V，总的电压差约为10V。
表4“A NAND B”逻辑门的真值表
表5显示的是逻辑“OR”功能的实验数据。Vin11、Vin12、Vin13和Vin14的电压输入分别为8V和-8V，当液滴出现在流体通道的电极之间时，通道两端的电压差为3V，当液滴没有出现时，通道两端的电压差为7.6V，总的电压差约为10V。
表5“A OR B”逻辑门的真值表
表6显示的是逻辑“XOR”功能的实验数据。Vin11、Vin12、Vin13和Vin14的电压输入分别为15V和15V，当液滴出现在流体通道的电极之间时，通道两端的电压差为2.6V，当液滴没有出现时，通道两端的电压差为9.5V，总的电压差约为13V。
表6“A XOR B”逻辑门的真值表
表7显示的是逻辑“NOR”功能的实验数据。Vin11、Vin12、Vin13和Vin14的电压输入分别为5V和-5V，当液滴出现在流体通道的电极之间时，通道两端的电压差为2V，当液滴没有出现时，通道两端的电压差为3.6V，总的电压差约为5V。
表7“A NOR B”逻辑门的真值表
表8显示的是逻辑“XNOR”功能的实验数据。Vin11、Vin12、Vin13和Vin14的电压输入分别为8V，-5V，-5V和8V，当液滴出现在流体通道的电极之间时，通道两端的电压差为3V，当液滴没有出现时，通道两端的电压差为11V，总的电压差约为15V。
表8“A XNOR B”逻辑门的真值表
图15是一个通用逻辑门的具体例子，其利用两个混合电阻分压器实现的通用逻辑门。在这个特定的例子中，两个混合式分压器的两个输出端作为驱动器的输入信号，特别是电流变液驱动器。第二电极31的电压通过第二导体101转移到第五电极34上，第三电极32的电压通过第四导体103转移到第六电极35上。在第一流体通道中，输运的是具有一定导电率/介电常数的载流体40和另一种有不同导电率/介电常数的液滴50，并且两个电极30和31分别分布在通道的两边，因此当液滴流过对电极30和31的时候，输出电压Vout1会由于电压分配关系的变化而发生变化。
在第二通道中，输运的是具有一定导电率和介电常数的载流体41和另一种有不同导电率和介电常数的液滴51，并且两个电极32和33分别分布在通道的两边，因此当液滴流过对电极32和33的时候，输出电压Vout2会由于电压分配关系的变化而发生变化。在另外一个例子中，连接在对电极34和35之间的是一个电阻组件(第三阻抗)，并且该电阻还并联着一个驱动电压为5V的驱动器。优选地，第一、第二和第三阻抗60、61和62设定为具有相同的值，并且这个值要远大于驱动器的电阻，第一和第三液体50和51为导电液体，它们的电阻可以忽略不计，第二和第四液体40和41为绝缘体。用“XOR”逻辑门作为例子，两个输入信号10，11分别连接到一个10V的电源，另外两个输入信号12和13接地。那么，通过第三阻抗的电压差为5V，这恰好是当第一液体50形成的液滴通过通道一中的对电极30和31时驱动器的工作电压，或者第三液体51形成的液滴通过通道一中的对电极32和33时驱动器的工作电压。但是，当两个液体50，51的液滴同时出现或者同时不出现在对电极30，31以及32，33之间的时候，通过第五和第六电极34和35之间的相应的电压为0V，不足以让驱动器工作。因此，由驱动器的工作状态定义的二进制输出是由液体50和51的液滴的位置决定。
于是，如果液体50定义为输入A，液体51定义为输入B，同时定义液体50或51的液滴在通道1和通道2的对电极之间出现为输入1，液体50或51的液滴未在通道1和通道2的对电极之间出现为输入0，真值表如表9中的所示。
表9“A XOR B”逻辑门的真值表
  A   B   ΔV   驱动器状态   定义
  0   0   0V   0   0
  0   1   5V   1   1
  1   0   5V   1   1
  1   1   0V   0   0
在另外一个例子中，同阻抗并联的驱动器被一个包含电流变液42的通道3代替，该电流变液固化的阈值电压为200V。优选地，阻抗60和61选择与第五第六电极34和35之间的电流变液具有相同的阻值。电压输入Vin1和Vin2的值设定为400V，第三导体102和第五导体105接地。于是，当第一液体50的液滴经过通道1中的对电极30和31之间，或者第三液体51的液滴经过通道2中的对电极32和33之间时，通过第五和第六电极34和35之间的电压差为200V，即为第三通道中的电流变液的固化电压。当液体50和液体51的两个液滴同时出现或者同时不出现在对电极30，31以及32，33之间的时候，通过第五和第六电极34和35之间的相应电压为0V，电流变液将保持流动的状态。
因此，如果定义电流变液的固化状态为真（1），电流变液的流动状态为假（0），液滴在对电极之间出现为真（1），未出现为假（0），那么电流变液逻辑门的真值表如表10所示。
表10基于电流变液的“A XOR B”逻辑门的真值表
  A   B   ΔV   电流变液的状态
  0   0   0V   流动
  0   1   200V   固化
  1   0   200V   固化
  1   1   0V   流动
上述的实验是通过用电流变液实现的，类似的逻辑门（如异或门等）也可以利用电流变液或其它电子相关的液体或者材料来实现。因此，混合通用逻辑门可以用混合式分压器的不同组合、利用不同的组件来实现。
实例8
图16是一个集成的混合处理器的示意图，它通过将许多混合式分压器有目的的同时串联和并联起来以实现所需要的信息处理功能。该集成的混合处理器由串行连接（如图10和图11中讨论并展示）和并行连接（如图12和图13中讨论并展示）组成。这些混合式分压器都连接到驱动器，驱动器可以用前级的混合式分压器组来控制，这种控制是通过将混合式分压器的输出作为后继分压器组的输入信号实现的。例如，并行连接的混合式分压器A1、A2……An的输出连接到驱动器11、12……1n，驱动器1n-1通过An-1和An的输出控制，并且它的输出可以作为Bn-1的输入。通过开关的调节，各个混合式分压器的输入信号可以自由的选择为驱动器的输出、其它分压器的输出、反馈信号或者其它输入电压或信号。大多数的混合信息处理功能，比如混合复制器、编码器、解码器和多路复用器都可以通过这种处理器实现。
实例9
图17和图18展示的是一个多重的混合复制器。图17是一个多重混合复制器的示意图。液滴输入可以通过混合式分压器A0转换为Vout11，并作为液滴输出1、2……N的控制信号。当液滴通过混合式分压器A0的微流通道时，每个液滴输出1、2……N的通道会分别产生一个液滴。产生的液滴的大小可以是输入液滴的任意倍数，这取决于流速。例如，如果液滴输入的流速为x，液滴输出1和2的流速为2x和0.5x，那么在相应的通道中产生的液滴输出1和输出2的长度将分别是输入液滴信号的两倍和一半。
图17的右边部分显示的是一个定义的等效的液滴复制器的标志。但是，输入和输出没有必要一定是液滴信息，它们也可以是电信号。
图18表示的是一个多重的混合复制器的示意图。它可以被视为如图16的集成处理器的一个简单的只包含A0和B1、B2……Bn的例子。
实例10
图19是混合编码器，特别是4至2线编码器的示意图。输入D0、D1、D2和D3可以是液滴或电信号。编码器可以被视为两个“XOR”逻辑门的组合。第一个“XOR”逻辑门的输入为D1和D3，第二个“XOR”逻辑门的输入为D2和D3。
该解码器的操作列在了表11中，请注意x=D2+D3，y=D1+D3。
表11.混合式4至2线编码器的真值表
  D0   D1   D2   D3   输出1   输出2
  1   0   0   0   0   0
  0   1   0   0   0   1
  0   0   1   0   1   0
  0   0   0   1   1   1
“XOR”逻辑门的实现方法可以参考前文关于利用两个混合式分压器组成通用逻辑门的描述。
实例11
图20是一个混合式2至4线解码器的示意图。其真值表如表12中。
表12.混合式2至4线编码器的真值表
  A   B   输出1   输出2   输出3   输出4
  0   0   1   0   0   0
  0   1   0   1   0   0
  1   0   0   0   1   0
  1   1   0   0   0   1
解码器包含了四个逻辑门：一个“NOR”逻辑门，一个“B-\->A”逻辑门，一个“A-\->B”逻辑门和一个“AND”逻辑门。这些逻辑门可以通过连接混合式分压器来实现，具体的实施可以在前文关于通用逻辑门的部分的描述中找到。输入信号A和B可以是液滴信号，也可以是电信号。这些信号将同时作为逻辑门的输入，并且输出1、2、3和4由四个逻辑门分别决定。例如，如果A代表一个液滴出现，而B代表未出现，那么“A-\->B”逻辑门的输出将为1，而其它逻辑门的输出都为0。如果这些输出被用来控制打开或关闭不同流体通道，那么通道3将会打开，因为输出3的信号为1。
图21是一个混合式2至4线反向解码器的示意图。
该器件的输出信号是图20的解码器输出信号的反转。图21中所示的反转解码器包含四个逻辑门：一个“OR”逻辑门，一个“B->A”逻辑门，一个“A->B”逻辑门和一个“NAND”逻辑门。
对应的真值表如表13所示：
表13.2至4线反向编码器的真值表
  A   B   输出1   输出2   输出3   输出4
  0   0   0   1   1   1
  0   1   1   0   1   1
  1   0   1   1   0   1
  1   1   1   1   1   0
实例12
图22是一个多路复用器（特别是4输入的流体多路复用器）的示意图。图23是图22的混合多路复用器的真值表。在图23中的真值表中，输入信号A和B被分别定义为S0和S1。输入A、B和输出信号F可以是液滴信号和/或电信号。该多路复用器使用前面描述的解码器作为第一个操作，解码器的输出信号可由四个混合式分压器控制，并且分别连接到四个阀门，它们的输出信号可用于分别控制与其相连的阀门。例如S0是1并且S1是0，那么输出3将会是1，输出1、2、4都是0。如果混合式分压器D2是一个混合式开关，那么阀门2将会打开，其它的阀门将会关闭。输出信号F将与I2具有相同的值。
混合式分压器和集成的混合处理器可以通过任何适合的方法制作。下面的实例描述了一种可能的方法，并在图24中示出。
实例13
简而言之，首先，一个模版是通过在基底上旋涂一层光刻胶并且选择性的曝光以制作需要的图案的方式来实现的。然后，将聚二甲基硅氧烷或者预聚物倒在制作好的模版上面并使其固化。这样，聚二甲基硅氧烷上面将形成需要形状的通道和腔以接收用于电机和导线的导电的材料。聚二甲基硅氧烷固化之后，将其从模版上移除并用另外一块位于上部的聚二甲基硅氧烷来封闭形成的通道和电极。图24显示了制作模版的步骤。
在这一过程中，使用了两种光刻胶。一种用来制作流体通道的模版，另外一种用来制作用于嵌入电极和/或导线的腔。优选地，两种光刻胶的厚度一致。第二种光刻胶可以用有机溶剂去掉，比如丙酮，第一种光刻胶不能用有机溶剂轻易的洗掉。例如，第一种光刻胶可以使用SU-8（负光刻胶），第二种光刻胶可以使用AZ-4903（正光刻胶）。在这种设计中，SU-8用来制作流体通道的模版（厚度大约在80微米至90微米之间），两次旋涂的AZ-4903用来制作用于嵌入电极和/或导线的模版（同样，它的厚度大约也在80微米至90微米之间）。
步骤1：清洗玻璃基底
玻璃基底2301用标准的清洗液清洗，例如NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5(体积比)。将玻璃基底浸入清洗液中一段时间，例如在70℃下15分钟。然后用去离子水清洗玻璃基底，以去除上一步的清洗液并用压缩氮气吹干。之后，将玻璃基底放入烘箱之中烤（例如在120℃下烘烤超过30分钟）以去除表面的水。接下来将玻璃基底冷却到室温。清洗好的玻璃基底显示在图24的步骤（i）中。硅片基底可以用来取代玻璃基底，在这种情况下，制作步骤类似，只是光刻胶的曝光能量会有所不同，如本领域内的技术人员所了解。
步骤2：SU-8模版的光刻
光刻胶SU-8在合适的旋转速度下被旋涂到基底上面（例如，对于SU-82025来说，适合的速度是500rpm下旋涂10秒，然后1000rpm下旋涂30秒；对于SU-82050来说，适合的速度是500rpm下旋涂10秒，然后1700rpm下旋涂30秒）。选择性地，可以选用另外一种正的光刻胶来制作相同厚度的模版。仔细清洗基底背面并将整个基底在一个水平的洁净的表面放置充足的时间，使得光刻胶SU-8表面大体平整。然后将基底放在热板上面烘烤：例如在65℃下烘烤5分钟，95℃下再烘烤15分钟，最后在65℃下烘烤2分钟。然后将基底在一个水平的洁净的表面放置一段时间，最好至少10分钟。经过旋涂SU-8的基底显示在图24中的步骤（ii）。
之后，基底被放在一个曝光能量为600mJ/cm2的区域中曝光。在曝光过程中，将一个具有理想结构的掩膜板放在靠近光刻胶的位置。曝光完成后，将基底放在一个水平的干净的表面上至少10分钟以完成光刻胶层的反应。接着，基底再次被放在热板上面烘烤，例如在65℃下烘烤5分钟，95℃下烘烤10分钟，最后在65℃下烘烤2分钟，以使溶剂完全蒸发，随后将基底放在一个水平的干净的表面上至少10分钟。最后一个步骤，将光刻胶的基底放在SU-8显影液里面大约10分钟以保证所有未曝光的部分全部去除。然后，我们用异丙醇（IPA）清洗基底并用压缩氮气吹干。经过SU-8制模之后的基底显示在图24中的步骤（iii）。
步骤3：AZ-4903模版的光刻
用手让光刻胶AZ-4903（2303）较均匀的覆盖在基底上面，特别是有SU-8图案的位置。之后将基底放在旋涂机上旋涂，例如转速为500rpm下旋涂5秒，然后800rpm下旋涂30秒。仔细清洗基底的边缘并将整个基底放在一个水平的洁净的表面一段时间，例如3分钟。然后将基底放在热板上面烘烤：例如在50℃下烘烤5分钟，110℃下烘烤3分钟。烘烤完成后，将基底放在一个水平的洁净的表面一段时间使它的温度下降到室温。经过旋涂第一层AZ-4903的装置显示在图24中的步骤（iv）。
接下来，重复旋涂的过程以覆盖第二层光刻胶AZ-4903。这次将其放在电炉上面烘烤，例如在50℃下烘烤5分钟，110℃下烘烤8分钟。烘烤完成后，将基底放在一个水平的洁净表面使它的温度下降到室温。然后，将清洗有标记的部分（例如，在基底边缘上一个很小的SU-8结构的部分）。清洗的过程中，可使用丙酮来去除AZ-4903，清洗的目的是为了在对齐的时候清楚的看到标记。经过旋涂第二层AZ-4903的装置显示在图24中的步骤（v）。
将一个掩膜板放在了基底的表面，并在显微镜下对齐。对齐了之后，基底被放在一个具有紫外光能量大约为2000mJ/cm2的区域中曝光。曝光之后，将基底放在一个水平的干净的表面上至少10分钟以完成光刻胶层中的反应。
将基底放在一个含有AZ400K:H2O=1:3(体积比)的溶液中显影，显影的时间持续几分钟，直到曝光的部分被完全洗掉。然后，用去离子水清洗基底并用压缩氮气吹干。经过AZ-4903制模的装置显示在图24中的步骤（vi）。此时，基底上有两个腔体，一个是用于制作电极的2300，另一部分是用于制作流体通道2400。
步骤4：表面处理
第四步是进行表面处理以防止电极和/或导线材料（比如，基于银的聚二甲基硅氧烷的混合物Ag-PDMS）粘连到基底的表面。这一操作可以在真空环境中通过蒸发硅烷到基底表面来实现，或者用其它适合的表面处理的方法。
步骤5：制作电极
通过以10：1的比例（质量比）混合PDMS基体和固化剂的来制作聚二甲基硅氧烷（PDMS）胶体。然后将电极材料（例如，优选地是1-2微米的银粒子）与PDM胶体以例如，6.8：1（质量比）混合。然后将混合物填充在基底图案的腔2300里面。将基底面朝下放置，先后用一个平滑的洗涤器（如打印纸）和一种更光滑的洗涤器（如称量纸）擦洗，以去除多余部分。
在例如60℃的烘箱中烘烤30分钟之后，将基底放入丙酮中大约1分钟以去除光刻胶AZ-4903。之后通过将基底放入乙醇和去离子水中去除残留的丙酮。再将基底放入例如60℃的烘箱中烘烤大约10分钟。
步骤6：通道的制作
将大概2mm厚的聚二甲基硅氧烷（PDMS）胶体（与上述的制作方法相同）倒在基底的表面上。之后将它们放进60℃的烘箱中烘烤大约2小时。然后，将已经固化的PDMS切片小心地从基底上去除，并在通道的出口和入口部分打孔。
将大概1mm厚的聚二甲基硅氧烷（PDMS）胶体倒在一个平滑的表面上烘烤，例如在60℃下烘烤大约20分钟，直到它快要固化但是还有一点粘性。然后将制作好通道的PDMS切片放在该快要固化的PDMS层上面（形成了一个用于封闭通道的顶板或顶部）。在60℃下烘烤大约30分钟之后，将整个装置放在一个150℃的热板上面烘烤2小时以保证电极材料（比如AgPDMS）是导电的。芯片的制作过程就完成了。
实例14
混合式分压器芯片通常包括“T”形接口或者流体聚焦的液滴产生模块（例如阀门/驱动器），及相关的阻抗。图25是由三个混合式分压器组成的芯片的示例，其中的每个分压器都包含覆盖在玻璃基底表面的电极、两个入口的通道以及一个芯片上的气阀。气体源来自芯片外部，控制是通过一个由流体信号控制的电磁阀来实现的。图25中的例子使用芯片层来驱动和释放信号、电压流、流体。尽管图25中一个芯片包含了三个混合式分压器，但是，一个芯片可以包含一个或多个混合式分压器，并且可通过电井进行内部或者外部连接，以实现本文所讨论的逻辑功能、结构、部件。
图26是根据图25所示制作的一个由3个混合式分压器组成的可能的结构的示意图。3个混合式分压器A26、B26和C26被制作在一个芯片上面，这样，A26和B26作为液滴输入，而C26作为运算后的液滴输出。每个混合式分压器分别有一个在基底层上的检测电极2601、另外一层上的流体通道2602，以及再另外一层上的气阀2603。作为流体和液滴“开始”和“结束”节点的井2604可以连接到电子部件以作分析之用。
图26显示的3个混合式分压器可以用来实现某些前面提到的实验结果，例如实例7、图14以及表3-8中显示的逻辑功能。
实例15
图27显示了另一个液滴反应模块2700的例子，这可以是一般结构和一种可能的实验性结构。液滴反应模块2700进一步体现了混合式分压器可以很容易的同其它已知的微流功能模块集成来实现更先进的功能的能力。模块也继承了液滴检测的功能。其它已经实现了的微流器件的例子利用了相似的设计，包括液滴存储、液滴显示等等。液滴反应模块可以用来实现纳升到皮升量级的一个或多个化学反应、微合成或蛋白质反应。液滴反应模块的主要部分包含两个混合式分压器A27和B27，以及一个液滴融合模块C27。如图26中所显示，每个“混合式分压器分别包含一个基底层上的检测电极2701、另外一层上的流体通道2702以及再另一层上的气阀2703。作为液体或液滴“开始”和“结束”节点的井2704可以连接到电子部件以作分析之用。
混合式分压器A27中的化学试剂/液滴a’可以随机的或者有目的的产生，例如通过下面的顺序。混合式分压器B27中的气阀2703B27通常是“开”状态的，表示混合式分压器B27的“T”形结构中未产生液滴。当且仅当液滴a’通过混合式分压器A27的检测电极2701A27的时候，产生一个触发信号/反馈2705来改变电磁阀2706的分压，从而达到阀门2706的阈值电压，这样，混合式分压器B27的气阀2703B27将关闭，并产生液滴b’。气阀2703B27启动的时间刚好是液滴a’通过检测电极2701a27的时间。因此，如果混合式分压器A27和B27的流速一致的话，所生成的混合式分压器B27液滴b’的大小同液滴a’是相同的。这可定义一个“自响应的等量反应”，并且可以适当地应用在实验室、化学、医学及其它应用中。用于产生液滴的阀门的形式并不仅限于气阀，螺旋阀、机械阀以及其它形式的阀门都在考虑范围内，并可代替气阀，只要阀门对电压信号有响应。类似的，这里提到的所有实例中的液体或者液滴可以是任意的形式，只要液体对电压信号有响应。因此，液体和液滴的类型、组分和数量都可以调节到适合于某个特定的应用，这其中需要考虑到可用的液体以及其它的使用的因素。
该模块也可以用做检测制造组件的强度和液滴的体积。例如，如果混合式分压器的流速不同，例如B27的流速是A27的2倍，那么液滴a’与液滴b’的反应‘剂量’比将是1：2，这在实际应用中也是有意义的。
该模块也可以更进一步地以串联或者并联的形式连接或配置，以实现例如用4个分压器来实现4种化学试剂的反应。
这里讨论的液滴反应模块是已知的模块中最简单的一种形式，它使用的是非专用的部件，比如任何普通形式的阻抗，但是它的应用领域非常广泛。因此，它检测阻抗和电压变化的能力是非常精确和先进的。这种技术的优势不仅仅局限于它的精确度；混合式分压器和混合处理器集成的尺寸和简易性，促成这里所讨论的器件和部件极其变体的应用，并作为供选方案或共存方案附加到许多现有的先进技术中。图28以示意图和原型形式说明了本技术的兼容性，其中利用了发明人设计的先进的阻抗测量技术——“Application Information TBD”，并通过适当引用引入本文。这里讨论的仅是主题的实用性和兼容性的例子。
主题可以在不改变它思想和本质特征的情况下可以实体化为其它特定的形式。所描述的示例都是这种实体化的例子，但并不是局限性的。比如，这里的元件、连接线和结构都可以由领域内的技术人员以可行的方式用其它适当的元件、连接线和结构来代替。根据图24所讨论的PDMS，芯片可以用任何已知的或期望的基底（包括PDMS、玻璃、硅片、硅玻璃纤维纸（CSG）、PMMA或者其它的聚合物等等）。同时，芯片还可以设计为含有电极的结构或者不含电极的结构。预期的阀门包括电磁阀、芯片上的气阀、释放阀等等。潜在的阻抗包括电阻、电容、电感、二极管和三极管等等。计算机可以通过电线和/或硬件设备连接到芯片，以实现扩展的流体接口，同时软件也可以应用在里面，无论是专业的或商业的，例如专业版开发系统。
例如，如果需要，反馈和控制元件可以通过计算机设置。但是不同于前面的研究，例如[NPL 14]和[NPL 11]需要计算机的使用，EWOD中液滴基本上是用计算机单独控制的，这里所描述的系统并不需要计算机的参与，尽管计算机的加入会加强和完善它的功能。例如，计算机的使用可以组成一个有效的系统来同步控制液体信号。在任何情况下，由于输出的特性，计算机都可以（明显地）容易地访问该器件的流体逻辑结果/过程。
这里提到的系统也可以用包含化学试剂的元件来实现简单的、复杂的或者分布的化学反应。
由此，本主题的范围在附加的权利要求中予以说明。所有在权利要求的等价体的效力和范围内的变化都可接受。
工业应用
主题提供了一个电子-液体混合形式的实际的应用/解决方案，它的组成部分包括：一个简单的平面液滴产生结构、一对信号电极、一个反应控制阀门，通过基本的电学原理：改变阻抗之间的分压，该阀门通过编程可以对特定的信号液滴做出反应。因此，检测到的流体信息具有电子的和流体的形式，并且流体通路被很好的限制在一个简单的平面结构之中（但是其控制阀门处于第二层面中），这样减少了流体扰动。由多个相同结构组成的不同装置可以通过重新布置不同的分压来改变器件的功能。例如，混合式分压器可以组成一个流体通用逻辑门，该逻辑门有两个入口和一个信号通道结构，并且通过重新分配共享电压，它可以在16种功能之间转换。因此，级联的复杂的逻辑功能可以通过集成多个混合式分压器来实现，不同的逻辑功能之间可以通过仅仅改变分压关系来转换，这全部与计算机程序兼容的。
因此，本主题不仅避免了流体往返的操控，还实现了自动反应和逻辑操作。可再编程的混合电路可通过用标准化器件结构大规模集成实现，并且集成的方式同已知的微流和电子技术兼容。
可以选用该主题的其它工业上的应用包括微流编码/解码器、微药物筛选系统、微流计算机、微合成系统、分析器件、工业和环境检测、药物输送，包括实现简单的、复杂的和分布的化学反应。
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Claims (37)

1.一种混合式可变电阻器/分压器，包括：
能够输运载流体和液滴的通道；
多个能够由一个或多个电子电路替代的电压可调的输入端；
一个电子元件或通道，包含能够与通道内的载流体协作的多个电极，该电子元件或者通道包括阻抗，该阻抗选自由电阻、电感和电容组成的组中；
输出信号电路；
控制元件或者反馈元件，其一端连接到输出信号，另外一端连接到一个可控器件，该可控器件选自由泵和阀门组成的组中；以及
第一导体，其将所述电极中的一个与阻抗连接，
其中，所述电极中的至少两个电极形成关于通道中的载流体的对电极。
2.权利要求1所述的混合式可变电阻器/分压器，其中，载流体具有第一介电常数或导电率，液滴具有第二介电常数或导电率。
3.权利要求1所述的混合式可变电阻器/分压器，还包含多个信息输入/输出，其中包括数字信息0和1、化学成分、液滴的大小、流体流动的动力学参数、化学物的浓度、流体的颜色、流体的光学性质以及流体的温度。
4.权利要求1所述的混合式可变电阻器/分压器，其中，控制元件或者反馈元件包含一个电子可控的系统，该系统包括能用来控制液滴产生和流体流动的泵和阀门。
5.权利要求1所述的混合式分压器，其中，输出信号电路是Vout控制系统，该控制系统用来控制其它元件。
6.权利要求5所述的混合式分压器，其中，输出信号连接到额外的混合式分压器的输入端，用以控制后继的额外的一个或多个分压器单元，并且其中输出信号用于作为控制元件和反馈元件的输入。
7.权利要求5所述的混合式分压器，还包括一个液体流动的流速控制模块，
其中输出信号连接到一个对电压的改变有反应的微泵，并且
其中高的输出电压会增加流体流动的流速，低的输出电压会降低流体流动的流速。
8.权利要求1所述的混合式分压器，其中，控制元件选自由多种智能材料、电流变液(ERF)、磁流变液(MRF)、三维连接的软阀门、气体泵、电磁阀和流体阀组成的组中。
9.权利要求1所述的混合式分压器，
其中，阻抗能够以无限数量的串联和并联的构造连接，并且
其中，阻抗能连接到任何电路，用于精确的流体/电子控制或者信息处理。
10.一种混合式开关，包括：
如权利要求1的混合式分压器；和
驱动器，
其中，当液滴存在于对电极之间时打开驱动器。
11.权利要求10所述的混合式开关，其中，驱动器具有一个驱动阈值电压，并且驱动器与混合式分压器相连接。
12.一种液滴存储系统，包括：
如权利要求1所述的混合式分压器；及
长的通道，包括可嵌入泵的微通道。
13.一种器件控制器，包含：
多个如权利要求1所述的混合式分压器，它们之间是并行连接的，
其中，混合式分压器的并行输出信号控制一个器件。
14.权利要求13所述的器件控制器，还包括至少一个由两个混合式分压器并联组成的通用逻辑门。
15.权利要求14所述的器件控制器，其中，逻辑信息包括二进制的逻辑信号，其中1代表驱动器的启动信号，0代表驱动器的停止信号。
16.权利要求15所述的器件控制器，其中，驱动器包含泵、阀门或者智能材料，该智能材料选自由电介质智能材料、热调节材料、CPDMS混合物、离子流体及其它智能材料组成的组。
17.权利要求16所述的器件控制器，其中，智能材料包括电流变液(ERF)或磁流变液(MRF)。
18.权利要求16所述的器件控制器，其中，智能材料具有阻抗功能。
19.一种集成处理器，包括：
多个如权利要求1所述的混合式分压器，它们之间是串联和并联连接的，以实现多个任务。
20.权利要求19所述的集成处理器，其中，通道集成在一个芯片上，或者分布在不同的芯片上面但是通过电极与导电材料相连接。
21.一种混合式复制器，包括一个或多个如权利要求1所述的混合式分压器。
22.权利要求21所述的混合式复制器，包括一个连接到多个液滴产生系统的混合式分压器，以及其中，当该混合式分压器中的液滴存在于两个电极之间时，输出信号能够控制液滴产生系统产生液滴。
23.一种混合式计算机，包括一个或多个如权利要求1所述的混合式分压器。
24.一种编码器，包括一个或多个如权利要求1所述的混合式分压器。
25.权利要求24所述的编码器，包括由混合式分压器组成的逻辑门，用于将流体信息从一种形式转换为另一种形式。
26.权利要求25所述的编码器，其中所述逻辑门为两个“XOR”逻辑门，用于组成4到2线编码器。
27.一种解码器，包括一个或多个如权利要求1所述的混合式分压器。
28.权利要求27所述的解码器，包括由混合式分压器组成的逻辑门，用于执行编码器的反向功能。
29.权利要求28所述的解码器，其中所述逻辑门为一个“NOR”逻辑门、一个“B-\->A”逻辑门、一个“A-\->B”逻辑门和一个“AND”逻辑门，用于组成2到4线解码器；或者
一个“OR”逻辑门、一个“B→A”逻辑门、一个“A→B”逻辑门和一个“NAND”逻辑门，用于组成2到4线反向解码器。
30.一种多路复用器，包括一个或多个如权利要求1所述的混合式分压器。
31.权利要求30所述的多路复用器，包括一个连接到一个或者多个混合式开关的解码器。
32.权利要求31所述的多路复用器，其中，混合式开关的驱动器是混合式分压器的输出信号能够控制的阀门。
33.一种液滴产生模块，包括：
如权利要求1所述的混合式分压器，
其中，元件和/或通道是制作在多层芯片上的，并且
该芯片层级结构能够触发和释放电子信号和流体信号，并至少驱动电压和流体。
34.一种液滴检测系统，包括：
如权利要求1所述的混合式分压器。
35.一种液滴反应系统，包括：
多个如权利要求1所述的混合式分压器；以及
液滴融合模块。
36.一种混合式可变电阻器/分压器，包括：
流体通道装置，其包括输运载流体和液滴的装置；
电压输入装置，具有能够由一个或多个电子电路代替的电压可调节的输入装置；
电子元件装置或电极装置，能够与流体通道中的载流体协作，以提供选自由电阻器、电感、和电容器构成的组中的阻抗；
控制装置或反馈装置，其对所述阻抗作出响应并且具有流体控制输出；以及
其中，电极装置中的至少两个形成有关通道中的载流体的对电极。
37.权利要求36所述的混合式可变电阻器/分压器，其中，载流体具有第一介电常数或导电率，液滴具有第二介电常数或导电率。
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