本發(fā)明涉及溶液檢測，尤其是涉及一種微流體原位ph測量系統(tǒng)以及微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法。

背景技術：

1、微流控技術在生物、化學、材料等領域應用廣泛，近年來在地質能源、碳封存等領域也逐漸引起關注。氫離子濃度指數(ph)作為流體的重要理化參數，其準確測定具有重要意義。然而，相關技術中，暫無能夠可靠、準確測量待測微流體原位ph的裝置，因此，目前亟需一種能夠可靠、準確測量待測微流體原位ph的裝置。

技術實現思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種微流體原位ph測量系統(tǒng)，該微流體原位ph測量系統(tǒng)能夠可靠、精確的測量待測微流體的原位ph。

2、本發(fā)明進一步地提出了一種微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法。

3、根據本發(fā)明的微流體原位ph測量系統(tǒng)包括：反應釜釜蓋、反應釜釜體、微流控芯片，所述微流控芯片設于所述反應釜釜體的容納空間內；圍壓泵和圍壓流體容器，所述圍壓泵與所述圍壓流體容器、所述容納空間均連接；第一容器、第二容器、注入泵，所述注入泵與所述第一容器、所述第二容器均連接，所述第一容器、所述第二容器均與所述微流控芯片連接；顯微鏡、攝像裝置、顯微鏡光源、移動平臺、半透半反鏡，所述攝像裝置、所述顯微鏡的物鏡、所述半透半反鏡、所述移動平臺沿第一方向依次排布且對應設置，所述顯微鏡光源設于所述移動平臺；激光光源和激光光譜儀，所述激光光源能夠朝向所述半透半反鏡發(fā)射激光，所述半透半反鏡能夠反射所述激光以使所述激光經過所述微流控芯片后由所述激光光譜儀接收。

4、根據本發(fā)明的微流體原位ph測量系統(tǒng)，通過在微流體控制系統(tǒng)中耦合光譜法ph測量模塊，能夠可靠、精確的測量出待測微流體的原位ph，并且能夠獲得待測微流體原位ph的時間和空間分布，解決了目前暫無能夠測量待測微流體原位ph裝置的難題。

5、在本發(fā)明的一些示例中，所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)還包括：第一準直器和第二準直器，沿第二方向，所述第一準直器設于所述半透半反鏡一側，所述第二準直器設于所述移動平臺，所述激光光源與所述第一準直器連接，所述激光光譜儀與所述第二準直器連接，所述激光光源發(fā)射的所述激光經過所述第一準直器射至所述半透半反鏡，經過所述微流控芯片的所述激光射至所述第二準直器，其中，所述第二方向與所述第一方向垂直。

6、在本發(fā)明的一些示例中，所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)還包括：第一光纖和第二光纖，所述激光光源與所述第一準直器通過所述第一光纖連接，所述激光光譜儀與所述第二準直器通過所述第二光纖連接。

7、在本發(fā)明的一些示例中，所述反應釜釜蓋具有第一視窗，所述反應釜釜體具有第二視窗，所述第一視窗位于所述微流控芯片和所述半透半反鏡之間，所述第二視窗位于所述微流控芯片和所述第二準直器之間。

8、在本發(fā)明的一些示例中，所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)還包括：溫控裝置，所述反應釜釜體設于所述溫控裝置內。

9、在本發(fā)明的一些示例中，所述移動平臺設于所述顯微鏡；和/或，所述半透半反鏡設于所述顯微鏡的物鏡；和/或，所述微流體原位ph測量系統(tǒng)還包括：計算機，所述計算機與所述攝像裝置、所述激光光譜儀均連接；和/或，所述微流體原位ph測量系統(tǒng)還包括：背壓閥、取樣容器，所述背壓閥與所述取樣容器、所述微流控芯片均連接。

10、在本發(fā)明的一些示例中，所述微流控芯片構造為玻璃蝕刻芯片或含上下貫通空隙的芯片；和/或，所述激光光源產生的光譜波長范圍包含近紫外至可見光波長范圍。

11、根據本發(fā)明的微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法，包括上述微流體原位ph測量系統(tǒng)，所述測量方法包括：標定所述微流體原位ph測量系統(tǒng)；測量待測微流體原位ph。

12、根據本發(fā)明的微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法，通過在微流體控制系統(tǒng)中耦合光譜法ph測量模塊，能夠可靠、精確的測量出待測微流體的原位ph，并且能夠獲得待測微流體原位ph的時間和空間分布，解決了目前暫無能夠測量待測微流體原位ph裝置的難題。

13、在本發(fā)明的一些示例中，所述標定所述微流體原位ph測量系統(tǒng)包括：將ph緩沖液置入所述第一容器，將含酸堿指示劑的ph緩沖液置入所述第二容器；將所述第一容器內的液體注入所述微流控芯片；通過所述激光光源發(fā)射激光，通過所述激光光譜儀接收所述激光并獲取參考光譜；將所述第二容器內的液體注入所述微流控芯片；測量所述微流控芯片內的液體在特征波長λ1處的吸光度和特征波長λ2處的吸光度分別測量多個含酸堿指示劑的不同ph緩沖液在特征波長λ1處的吸光度和特征波長λ2處的吸光度并根據公式獲取ph與吸光度和之間的關系式；

14、其中，式中k為酸堿指示劑電離平衡常數，γa與γb分別為酸堿指示劑電離后酸基a與堿基b的活度系數，為含酸堿指示劑的不同ph緩沖液處于x條件下在酸堿指示劑的特征波長y處的吸光度，x為極酸或者極堿條件，其中極酸表示ph小于指示劑顯色范圍最小值，極堿表示大于指示劑顯色范圍最大值，y為特征波長λ1或λ2。

15、在本發(fā)明的一些示例中，所述標定所述微流體原位ph測量系統(tǒng)還包括：根據公式對pk′進行壓力校正，其中，r為摩爾氣體常數，單位為j/(mol*k)，t為溫度，單位為開爾文，p為實驗壓力，p0為大氣壓，δv0為標準狀態(tài)下反應過程中物質摩爾體積的變化量，δk0為標準狀態(tài)下反應過程中物質摩爾等溫壓縮系數的變化量。

16、在本發(fā)明的一些示例中，所述測量待測微流體原位ph包括：將實驗溶液置入所述第一容器，將含酸堿指示劑的實驗溶液置入所述第二容器；將所述第一容器內的液體注入所述微流控芯片；通過所述激光光源發(fā)射激光，通過所述激光光譜儀接收所述激光并獲取參考光譜；將所述第二容器內的液體注入所述微流控芯片；測量所述微流控芯片內的液體在特征波長λ1處的吸光度和特征波長λ2處的吸光度并依據標定的數據獲取實驗溶液的原位ph。

17、在本發(fā)明的一些示例中，所述測量待測微流體原位ph還包括：所述依據標定的數據獲取實驗溶液的原位ph后，觀察所述微流控芯片的不同位置并測量不同位置的原位ph，以獲得實驗溶液原位ph的時間和空間分布。

18、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術特征：

1.一種微流體原位ph測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第一準直器和第二準直器，沿第二方向，所述第一準直器設于所述半透半反鏡一側，所述第二準直器設于所述移動平臺，所述激光光源與所述第一準直器連接，所述激光光譜儀與所述第二準直器連接，所述激光光源發(fā)射的所述激光經過所述第一準直器射至所述半透半反鏡，經過所述微流控芯片的所述激光射至所述第二準直器，其中，所述第二方向與所述第一方向垂直。

3.根據權利要求2所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第一光纖和第二光纖，所述激光光源與所述第一準直器通過所述第一光纖連接，所述激光光譜儀與所述第二準直器通過所述第二光纖連接。

4.根據權利要求2所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)，其特征在于，所述反應釜釜蓋具有第一視窗，所述反應釜釜體具有第二視窗，所述第一視窗位于所述微流控芯片和所述半透半反鏡之間，所述第二視窗位于所述微流控芯片和所述第二準直器之間。

5.根據權利要求1所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括：溫控裝置，所述反應釜釜體設于所述溫控裝置內。

6.根據權利要求1所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)，其特征在于，所述移動平臺設于所述顯微鏡；

7.根據權利要求1所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)，其特征在于，所述微流控芯片構造為玻璃蝕刻芯片或含上下貫通空隙的芯片；

8.一種微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，所述微流體原位ph測量系統(tǒng)為根據權利要求1-7中任一項所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)，所述測量方法包括：

9.根據權利要求8所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，所述標定所述微流體原位ph測量系統(tǒng)包括：

10.根據權利要求9所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，所述標定所述微流體原位ph測量系統(tǒng)還包括：

11.根據權利要求8所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，所述測量待測微流體原位ph包括：

12.根據權利要求11所述的微流體原位ph測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，所述測量待測微流體原位ph還包括：所述依據標定的數據獲取實驗溶液的原位ph后，觀察所述微流控芯片的不同位置并測量不同位置的原位ph，以獲得實驗溶液原位ph的時間和空間分布。

技術總結
本發(fā)明公開了一種微流體原位pH測量系統(tǒng)以及測量方法，涉及溶液檢測技術領域，微流控芯片設于反應釜釜體的容納空間內；圍壓泵與圍壓流體容器、容納空間均連接；注入泵與第一容器、第二容器均連接，第一容器、第二容器均與微流控芯片連接；攝像裝置、顯微鏡的物鏡、半透半反鏡、移動平臺對應設置，顯微鏡光源設于移動平臺；激光光源能夠朝向半透半反鏡發(fā)射激光，半透半反鏡能夠反射激光以使激光經過微流控芯片后由激光光譜儀接收。由此，本申請通過在微流體控制系統(tǒng)中耦合光譜法pH測量模塊，能夠可靠、精確的測量出待測微流體的原位pH，并且能夠獲得待測微流體原位pH的時間和空間分布，解決了目前暫無能夠測量待測微流體原位pH裝置的難題。

技術研發(fā)人員：蔡雨娜,楊典森,劉羽儀,王志翔
受保護的技術使用者：武漢大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2