CN217738341U - 一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，包括液体驱动泵、微混合芯片、产物收集瓶和数据采集和反馈单元；液体驱动泵的数量至少为两个；微混合芯片具有与液体驱动泵数量相同的进口，以及一个出口；多个进口分别与多个液体驱动泵的泵入端通过进液管路连接，进液管路上具有第一吸光度检测单元；产物收集瓶的瓶口与微混合芯片的出口通过出液管路连接，出液管路上具有第二吸光度检测单元；数据采集和反馈单元分别与第一吸光度检测单元和第二吸光度检测单元电性连接，并采集其输出数据；数据采集和反馈单元分别与多个液体驱动泵的控制端电性连接，并控制液体驱动泵的注入流量。

Description

一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统

技术领域

本实用新型涉及微流体流量测量技术领域，更具体的说是涉及一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统。

背景技术

近几十年来，随着微电子机械系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems)技术的日益成熟，微型化和集成化已成为生物医药、化学分析、环境检测、国防军事等领域的重要发展趋势之一，各种新型精密测量、控制装置的研究和开发显著增加，如微泵、微混合器、生物芯片、微流控分析/合成系统等。对于大多数微流体控制系统来说，对流体流动状态的监测是实现微流体精准控制的必不可少的环节之一。因此，液体微流量测量也成为了当前的一个研究热点。

目前，微流量测量方法主要有接触式测量法和非接触式测量法两大类，其中应用较为广泛的接触式微流量测量传感器主要有基于流体传热原理的热线式微型流量传感器、基于伯努利方程原理的压差式微型流量传感器、以及基于特定管道中流体规律性振荡的流体振动式微型流量传感器等。大多数接触式测量方法在测量过程中需要嵌入流场内部，因此会对流体造成一定程度上的干扰。而采用体积法或称重法的非接触式测量方法则是根据一段时间内累计的流体体积或重量来计算流量，虽然此类方法能较好地避免对流体的干扰，但难以做到流量的在线监测。

因此，如何提供一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，包括：

液体驱动泵；所述液体驱动泵的数量至少为两个；

微混合芯片；所述微混合芯片具有与所述液体驱动泵数量相同的进口，以及一个出口；多个所述进口分别与多个所述液体驱动泵的泵入端通过进液管路连接，所述进液管路上具有第一吸光度检测单元；

产物收集瓶；所述产物收集瓶的瓶口与所述微混合芯片的出口通过出液管路连接，所述出液管路上具有第二吸光度检测单元；

数据采集和反馈单元；所述数据采集和反馈单元分别与所述第一吸光度检测单元和所述第二吸光度检测单元电性连接，并采集其输出数据；所述数据采集和反馈单元分别与多个所述液体驱动泵的控制端电性连接，并控制所述液体驱动泵的注入流量。

优选的，在上述一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统中，所述第一吸光度检测单元和所述第二吸光度检测单元均为分光光度计。

优选的，在上述一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统中，还包括电子天平；所述电子天平位于所述产物收集瓶下方，且用于监测所述产物收集瓶的质量。

优选的，在上述一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统中，所述数据采集和反馈单元包括数据采集器和反馈控制器；所述数据采集器的数据采集端分别与所述分光光度计和所述电子天平的数据传输端口电性连接；所述反馈控制器的信号接收端与所述数据采集器的数据传输端电性连接，所述反馈控制器的信号输出端与所述液体驱动泵的控制端电性连接。

优选的，在上述一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统中，所述液体驱动泵的数量为两个。

利用所述分光光度计可以分别测得两种原料液以及产物的吸光度，所述电子天平可以测得产物的实时质量，吸光度与两原料液流量比之间的关系为：

其中，Q₁和Q₂分别为两个所述液体驱动泵的流量，c₁和c₂分别为两种原料液的物质浓度，A₁、A₂和A分别为两种原料液和产物的吸光度。产物浓度c与吸光度的关系可以通过拟合法得到，为：

若想获得两个所述液体驱动泵的具体流量，还可在所述产物收集瓶下方放置一个电子天平，记录一定时间t内产物收集瓶增加的质量m，则：

其中：ρ₁和ρ₂分别为两种原料液的流体密度。

通过对原料液/产物的吸光度值以及产物的质量变化值进行实时的数据采集和处理，然后可以基于计算出来流量值对流体驱动泵进行反馈调节，从而提高流体驱动泵输出流量的精度。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，具有以下有益效果：

1、本实用新型采用吸光度检测的方式，可以实时在线检测两原料液的流速比，尤其适用于对不同原料液流速比比较敏感的反应系统，如药物合成等。

2、本实用新型在吸光度检测的基础上，再在产物区配合使用电子天平，可以获得两个液体驱动泵的具体流量；由于吸光度检测法具有较高的准确度和灵敏度，因此与直接在原料区进行称重的传统流量测定方法相比，本实用新型具有更高的准确度。

3、本实用新型提供的在线流量测定系统还可结合反馈调节单元对流体驱动泵的流速进行实时调节，从而提高流体驱动泵输出流量的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统的示意图。

其中：

1-液体驱动泵；

2-微混合芯片；

21-进口；22-出口；

3-产物收集瓶；

4-数据采集和反馈单元；

41-数据采集器；42-反馈控制器；

5-进液管路；

6-第一吸光度检测单元；

7-出液管路；

8-第二吸光度检测单元；

9-电子天平。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1，本实用新型实施例公开了一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，包括：

液体驱动泵1；液体驱动泵1的数量至少为两个；

微混合芯片2；微混合芯片2具有与液体驱动泵1数量相同的进口21，以及一个出口22；多个进口21分别与多个液体驱动泵1的泵入端通过进液管路5连接，进液管路5上具有第一吸光度检测单元6；

产物收集瓶3；产物收集瓶3的瓶口与微混合芯片2的出口22通过出液管路7连接，出液管路7上具有第二吸光度检测单元8；

数据采集和反馈单元4；数据采集和反馈单元4分别与第一吸光度检测单元6和第二吸光度检测单元8电性连接，并采集其输出数据；数据采集和反馈单元4分别与多个液体驱动泵1的控制端电性连接，并控制液体驱动泵1的注入流量。

为了进一步优化上述技术方案，第一吸光度检测单元6和第二吸光度检测单元8均为分光光度计。

为了进一步优化上述技术方案，还包括电子天平9；电子天平9位于产物收集瓶3下方，且用于监测产物收集瓶3的质量。

为了进一步优化上述技术方案，数据采集和反馈单元4包括数据采集器41和反馈控制器42；数据采集器41的数据采集端分别与分光光度计和电子天平9的数据传输端口电性连接；反馈控制器42的信号接收端与数据采集器41的数据传输端电性连接，反馈控制器42的信号输出端与液体驱动泵1的控制端电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，液体驱动泵1的数量为两个。

浓度为c₁的一种原料液位于一个液体驱动泵1内，浓度为c₂的另一种原料液位于另一个液体驱动泵1内。系统启动后，两种原料液从两个液体驱动泵1内流出，经过两个第一吸光度检测单元6进入微混合芯片2并进行混合，混合产物再从微混合芯片2的出口22流出，经过第二吸光度检测单元8，最终流入产物收集瓶3内。

两个第一吸光度检测单元6和第二吸光度检测单元8测出的两种原料液和产物的吸光度分别为A₁、A₂和A，产物浓度和吸光度之间的关系可由拟合法得出。假设浓度与吸光度呈线性关系如液体在线稀释系统：

由溶液稀释定律可得:

则两种原料液的流速比：

若想获得两个液体驱动泵1的具体流量，还可在产物收集瓶3下方放置一个电子天平9，记录一定时间t内产物瓶增加的质量m，关系式如下：

其中：ρ₁和ρ₂分别为两种原料液的流体密度。

因此，时间t内两种原料液流出的体积为V₁和V₂为：

故两个液体驱动泵1的流量Q₁和Q₂分别为：

在本实施例中，该在线流量测定系统还可包括反馈调节系统，通过对原料液/产物的吸光度值以及产物的质量变化值进行实时的数据采集和处理，然后可以基于计算出来流量值对流体驱动泵1进行反馈调节，从而提高流体驱动泵输出流量的精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，其特征在于，包括：

液体驱动泵(1)；所述液体驱动泵(1)的数量至少为两个；

微混合芯片(2)；所述微混合芯片(2)具有与所述液体驱动泵(1)数量相同的进口(21)，以及一个出口(22)；多个所述进口(21)分别与多个所述液体驱动泵(1)的泵入端通过进液管路(5)连接，所述进液管路(5)上具有第一吸光度检测单元(6)；

产物收集瓶(3)；所述产物收集瓶(3)的瓶口与所述微混合芯片(2)的出口(22)通过出液管路(7)连接，所述出液管路(7)上具有第二吸光度检测单元(8)；

数据采集和反馈单元(4)；所述数据采集和反馈单元(4)分别与所述第一吸光度检测单元(6)和所述第二吸光度检测单元(8)电性连接，并采集其输出数据；所述数据采集和反馈单元(4)分别与多个所述液体驱动泵(1)的控制端电性连接，并控制所述液体驱动泵(1)的注入流量。

2.根据权利要求1所述的一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，其特征在于，所述第一吸光度检测单元(6)和所述第二吸光度检测单元(8)均为分光光度计。

3.根据权利要求2所述的一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，其特征在于，还包括电子天平(9)；所述电子天平(9)位于所述产物收集瓶(3)下方，且用于监测所述产物收集瓶(3)的质量。

4.根据权利要求3所述的一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，其特征在于，所述数据采集和反馈单元(4)包括数据采集器(41)和反馈控制器(42)；所述数据采集器(41)的数据采集端分别与所述分光光度计和所述电子天平(9)的数据传输端口电性连接；所述反馈控制器(42)的信号接收端与所述数据采集器(41)的数据传输端电性连接，所述反馈控制器(42)的信号输出端与所述液体驱动泵(1)的控制端电性连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种基于吸光度检测的在线流量监测和反馈调节系统，其特征在于，所述液体驱动泵(1)的数量为两个。

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