[发明专利]数字微流控芯片的液滴路径规划方法及装置

说明书

本公开涉及一种数字微流控芯片的液滴路径规划方法及装置。该方法包括：获取芯片的温度信息和该芯片上液滴的状态信息，其中，所述液滴的状态信息包括所述液滴的位置信息和温度信息；根据所述芯片的温度信息和所述液滴的状态信息，通过梯度算法确定所述液滴的目标移动路径。本公开实施例提供的数字微流控芯片的液滴路径规划方法，通过实时获取芯片的温度信息和所述芯片上液滴的状态信息(包括位置信息和温度信息)，并通过梯度算法对液滴的目标移动路径进行规划，使得液滴能够不断沿着温度梯度大的方向前进，对数字微流控芯片进行自动冷却，可以实现针对芯片内部热点冷却的液滴最优路径规划和驱动控制，提高数字微流控芯片的冷却效率和冷却效果。

技术领域

本公开涉及微流控技术领域，具体涉及一种数字微流控芯片的液滴路径规划方法及装置。

背景技术

在电子器件日益高集成化和微型化趋势下，微电子设备的功率密度越来越高，高效散热成为各种高功率电子设备正常工作的重要保障。目前主流的芯片冷却方式有散热器风扇、热管、冷板等，但是这些散热方法普遍存在一些缺点，例如散热器件体积大、功耗高、无法实现精确定点冷却等。

数字微流控是一种以独立液滴为操控单元的微流体控制技术，通过对数字微流控芯片电极的一系列通断操作，可实现液滴位移、分离、混合等操作。van Erp等人在Nature发表的论文《Co-designing electronics with microfluidics for more sustainablecooling》中提出了基于微流体的嵌入式芯片冷却方式，冷却性能大大提高，这说明基于微流体的嵌入式冷却方案不仅可以使冷却设备体积减小，还能够降低冷却材料与芯片的热阻，实现芯片的高效散热。

数字微流控从诞生之初到如今的主要应用都集中在生物化学领域，实际上，数字微流控的应用范围十分广阔，其功耗低、体积小、可编程性、灵活度高等一系列特点使之受到许多研究者的青睐，经过一系列研究，数字微流控应用在芯片冷却领域的潜力逐渐被挖掘出来，Cheng等人在《Active thermal management of on-chip hot spots using EWOD-driven droplet microfluidics》以及Paik等人在《Adaptive Cooling of IntegratedCircuits Using Digital Microfluidics》中都提出了液滴可以通过数字微流控的控制到达指定目标冷却热点，且不需要额外的压力泵等高功耗设备。虽然目前数字微流控应用于电子芯片热点冷却的研究已有报道，但具体到液滴冷却路径方面的研究还有所空缺，仍处于起步阶段。王少熙等人在《基于数字微流控的芯片冷却模型与路径优化》中提出了运用蚁群算法对冷却液滴路径进行优化，这种方法可以获取液滴访问多个热点的最短路径，但无法规划前后两个热点之间的具体路径，如图1所示，在热点一到热点二之间的具体路径可以是路径一或路径二或其他可能的最短路径，另外该方法还难以适应实时变化的动态热点；因此该液滴冷却路径规划方法仍有待改进。

发明内容

本公开意图提供一种数字微流控芯片的液滴路径规划方法及装置，以解决现有数字微流控芯片的液滴路径规划方法无法规划前后两个热点之间的具体路径的技术问题。

根据本公开的方案之一，提供一种数字微流控芯片的液滴路径规划方法，包括：

获取芯片的温度信息和所述芯片上液滴的状态信息，其中，所述液滴的状态信息包括所述液滴的位置信息和温度信息；

根据所述芯片的温度信息和所述液滴的状态信息，通过梯度算法确定所述液滴的目标移动路径。

在一些实施例中，根据所述芯片的温度信息和所述液滴的状态信息，通过梯度算法确定所述液滴的目标移动路径，包括：

获取所述液滴所在的位置区域在所述液滴周围的各位置区域方向上的温度梯度；

将所述温度梯度最高的方向确定为所述液滴的位移方向；