用于电导式海洋溶解无机碳传感的微流控连续流采样中的计量试剂注入

海洋中总溶解无机碳（TCO2）的连续自主测量对于模拟海洋吸收大气 CO2 和海洋酸化等重要气候变化因素至关重要。因此需要小型化化学分析系统，其足够小以便集成到现有 Argo 海洋浮标网络中，实现溶解 CO2 的长期无人值守深度剖面测量，并具备实验室台式分析仪的精度。基于微流控电导率的方法为此类小型化提供了可能。大于 3 年运行的试剂载荷是一项关键参数。本文解决了将酸精确注入样品以释放海水中 CO2 的问题。我们制作了激光蚀刻微流控蛇形通道限流器与非对称 Y 计量器，以调节海水与酸模拟物之间的计量比。通过改变激光蚀刻条件，制备出通道尺寸小至约 75 微米的多种通道。利用通道流量与压力测量确定水动力阻力，并与采用一系列横截面轮廓和面积的有限元模拟进行比较。微流控计量回路由可变阻力蛇形通道和尺寸对称或非对称 Y 结构成。使用宽度 300 微米、长度大于 1 m 的蛇形通道实现了高达 100:1 的样品与酸体积比（计量比）。以最高图形分辨率计，这将需要大于 600 mm2（6 x10-4 m2）的占位面积。仅基于非对称 Y 结的回路给出了高达 16:1 的计量比，占位面积开销小于 40 mm2，精度值约 0.2%。在未来的计量单元集成到完整 TCO2 分析微流控回路时，还需进一步的设计与制作改进以确保此类微小通道的结构与尺寸完整性。