监测浓度（精选10篇）
监测浓度 篇1
20世纪60年代发现的戊二醛, 是一种广谱高效灭菌剂。目前, 我院使用戊二醛浓度指示卡, 能比较准确的测定戊二醛的浓度范围, 而且使用方便迅速得出结果, 具有使用价值。2006年以来, 利用戊二醛浓度指示卡, 按照生物监测的布点进行了300次的测试, 取得了满意的效果。具体方法报道如下:
1材料与方法
1.1材料
1.1.1药品
2%戊二醛消毒液 (郑州金迪药业有限公司, 批号2005年11月26日) 。药品、试剂和培养基等严格比例调配, 按《中国医院制剂规范方法》测得2%戊二醛消毒液中醛含量为2% (g/100mL) 。
1.1.2以3M公司3987Cold sterilong1.8%为监测戊二醛浓度的指示卡。
1.2方法
1.2.1从戊二醛浓度指示卡每瓶60片, 使用时取出1片及时旋紧瓶盖。将指示卡色块完全侵泡在戊二醛溶液中, 1s后取出, 勿将色块面朝下以免受到污染, 等候5～8min以判断结果:<5min颜色变化不彻底, 结果不正确, >8min, 颜色将逐渐褪去, 将导致判断困难。如果戊二醛浓度正常, 在5～8min之间, 指示卡色块将由白色变成均匀黄色, 就表示戊二醛溶液有效, 能起到杀菌作用。
1.2.2戊二醛浓度指示卡虽然有具有安全及时快速等优点, 但其本身也有储存及有效期短等条件限制。一是指示卡有效期为2.5年。二是打开瓶盖后, 有效期为60d。三是储存在原始瓶中, 室温应该保持在15～30℃, 并保持清洁干燥。
2结果
2.1通过2年来使用戊二醛浓度指示卡监测结果表明:共监测200次, 合格198例, 合格率为99%, 不合格2次, 通过寻找原因重新监测, 合格率达到了100%。
2.2对不合格的3次重新监测后, 进行全面追踪分析, 主要原因有:
2.2.1储存与温度条件
戊二醛溶液的温度系数较低, 因此在储存的过程中, 室温应控制在15～30℃, 其中2例不合格的的原因是高温干燥条件下, 消毒液丢失而达不到效果。
2.2.2器械的清洁和侵泡有要求
各种器械侵泡前均应按金属类器械清洗常规将器械清洗干净, 擦干后侵泡, 这样才能确保戊二醛的消毒杀菌效果。
3讨论
上述资料说明, 戊二醛灭菌失败主要原因是浓度达不到规定指标。在及时监测的基础上, 与有关人员分析, 共同找出了三大影响灭菌效能的相关因素。
3.1材料因素
鉴于不合格的原因是戊二醛溶液浓度达不到标准, 除了要求厂方在供货时必须提供戊二醛溶液的生产许可证和卫生部许可证为, 还要求提供戊二醛溶液的初始浓度和最低有效浓度以及产品有效期, 严把原材料进货关。
3.2业务因素
加强对院内具体操作人员的业务培训, 使他们从理论上明白戊二醛的分子结构和使用原理。在实践中真正掌握戊二醛灭菌失败的主要原因。力求避免出现水稀释, 消毒液丢失等现象。
3.3为杜绝工作中不负责任现象出现, 有护理部和院感科共同负责, 进行定期和不定期监测检查, 从而提高有关人员的工作积极性和责任心。
摘要：目的为监测院内消毒灭菌的效果, 利用戊二醛浓度指示卡测定戊二醛溶液, 并进行效能分析。方法对医院手术室、阴道镜室及宫腔镜室有关医用设备监测。结果合格率为99%, 同时对不合格的监测点进行追踪调查分析, 找出原因, 改进工作, 使戊二醛浓度指示卡测定戊二醛浓夜的合格率达到100%。结论戊二醛是一种广谱高效灭菌剂, 为能直观其消毒灭菌效果, 戊二醛浓度指示卡使用方便, 具有安全、及时、操作简便等优势, 在医院预防和控制感染工作作用显著。
关键词：戊二醛,监测分析
参考文献
[1]吴颐瑜.做好供应室工作防止交叉感染[J].当代护士杂志, 2002, 12:137-138.
[2]王云.手术室医院感染因素监测的探讨[J].护士进修杂志, 1999, 2:13.
[3]吴月华.戊二醛浓度指示卡对戊二醛溶液浓度的监测分析[J].海南医学, 2001, 5:75-76.
监测浓度 篇2
1项目提出的必要性和国内外研究水平与动向
从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出, 在本世纪中叶以 前, 煤炭仍是支持我国国民经济发展的主要能源, 煤炭生产, 作为我国能源工业 的支柱, 其地位将是长期的, 稳定的, 但是煤炭工业的安全生产状况却不容乐观, 中小型煤矿的情况尤为严重, 已经直接威胁到整个煤炭工业的稳定生产, 给国家 财产和人民生命造成了很大的损失, 作为 “万恶之首” 的甲烷爆炸事故更是重大 事故发生率之首。在去年, 又接连发生了多起甲烷爆炸事故, 事故的结果触目惊 心,因此通过强化甲烷管理,提高通风、甲烷监测监控水平,已经成为中小型煤 矿甲烷监测监控的最迫切的任务之一。
煤矿生产安全监控系统, 是目前为止实际通风甲烷管理工作中最重要和最有 效的自动化手段, 已经装备监控系统的煤矿的甲烷事故发生率大为下降, 实践证 明, 煤矿生产安全监控系统对保障煤矿安全生产, 提高煤矿生产率, 提高煤矿自 动化程度以及促进煤矿管理现代化水平,都有着举足轻重的作用。
煤矿生产安全监控系统虽在国内已有生产和应用, 但还没有一种真正适合于 中小型煤矿使用的产品,我国从八十年代初期开始引进煤矿生产安全监控系统, 历经了直接引进、消化吸收、仿制配套、自主开发的过程,但迄今为止的产品大 多都是面对大型矿井设计的,而且自身尚有一些有待解决的问题,如 : ²造价高,系统最基本的配置过于庞大,运行费用大 ²传感器测量稳定性差,调校频繁,寿命短 ²系统安装、维护复杂,操作不便,人机界面较差 ²系统设备可靠性差
²必须依赖专业的维护队伍,对人员技术,素质有较高的要求。
国外的监控系统技术理论上讲高于国内发展水平, 但应用于国内煤矿尚有一 定的局限性, 如煤矿管理模式生产方式的不同, 价格过高不适于国内煤矿现有条 件,除在传感器技术方面可供借鉴外,其它仅具一定的参考价值。
综上所述,开发研制适用于中小型煤矿生产安全监控系统的任务迫在眉睫, 而根据我国煤矿生产和管理模式,依照我国的有关技术标准,其技术的先进性、产品的可靠性和实用性则是本项目的关键所在。
沼气(甲烷 CH4的俗称 矿井在我国煤矿生产矿井中所占比重很大, 随着矿井 开采强度和深度的增加, 沼气涌出量也在不断增加, 沼气积聚可能引起沼气事故, 及时掌握煤矿井下沼气动态是一件十分重要的工作。甲烷浓度检测仪器就是用来 监视矿井沼气动态的有效工具。鉴于沼气在矿井中存在的普遍性及其可能造成灾 害的严重性, 甲烷浓度检测仪器在煤矿是数量最多, 使用最普遍的安全检测仪器, 而且也是煤炭系统研制种类最多的仪器, 需要说明的是, 由于我国煤矿习惯把甲 烷叫做瓦斯, 因此检测甲烷浓度的仪器, 有的叫瓦斯检定器, 有的又叫沼气检定 器。在这里,甲烷,沼气和瓦斯是同义词。
2煤矿安全仪器概况
煤矿生产是地下作业, 自然条件和生产条件都复杂, 在采掘过程中出现的瓦 斯涌出、煤尘飞扬、自然发火等都有可能造成严重事故。为了防止事故发生,保 障矿工的健康和安全, 促进生产发展, 提高煤炭企业的经济效益, 应对井下的气 象进行检测, 对可能造成灾害事故的各种有害气体及矿尘进行及时而准确的检测 和严格控制,一旦发生灾变,必须
及时救护遇难人员和处理事故。所有这些都需要有相应的检测仪器和救 护装备。
最初,人们为了防止井下空气中混有一氧化碳造成中毒事故,曾使
用过金丝雀一类的小动物来进行检测。1815年英国人在煤矿井下开始使用安全 火焰灯检测瓦斯。1897年瑞典制成第一台容积压力式瓦斯浓度测量仪。随着矿 井开采深度的增大, 机械化和综合机械采煤的普遍推广, 通风安全方面问题日益 突出。与此同时, 随着仪表工业及电子技术的发展, 矿井通风安全仪器也得到了 不断的发展。1927年日本制造成光干涉原理甲烷检定器,以后又陆续出现热导、热催化原理、气敏半导体等各种不同原理的甲烷检定器,其测量精度不断提高, 检测方式从“间断”、“就地”检测发展到“连续”、“集中自动”遥测。特别是随 着电子计算机技术的应用, 一套监测系统, 除能检测高低浓度甲烷外, 还可测一 氧化碳、氧、氢的浓度,气温,风速等等。同时还能对井下设备的工作状态进行 监控。如英国
DYNSLINK-MINOS 系统的监测容量为 986个模拟量, 896个开关 量,传输距离为 13 1n。在地面中心站一般都配有用来进行数据采集和处理的计 算机、打印机、显示器、控制台和模拟盘等。譬如当井下某测点的甲烷浓度超限 时,能发出声、光报警信号,切断该测点附近的电源。作为间断方式检测的携带 式仪器, 也随着测试技术的飞速发展及多功能集成电路的出现, 检测元件的性能 不断提高而实现了单机分级报警, 数码显示, 自动校正, 电源监视和故障指示等 功能。而且操作简单,维修量小,体积小。例如美国 MSA 公司生产的携带式甲 烷检测仪重量只有 0.28吨,外形尺寸为 146*65*38 } 解放前我国煤炭工业技术十分落后, 矿井通风安全仪器更是属于空白。解放 后, 党和政府对安全工作极为重视, 煤矿安全状况及劳动条件得到了很大的改善, 通风安全仪器从无到有地发展起来在仪器的研究、生产制造方面, 多年来投入了 很大的力量,形成了以抚顺、重庆、西安、常州、上海等地为中心的安全仪器生 产基地, 除生产大量的通风安全仪器和救护设备外, 从 1980年起, 先后从波兰、英国、美国和西德等地引进了多种形式的煤矿安全监测系统和生产监控系统, 在 引进消化的基础上,我国也研制了一批安全监测系统,如常州煤研所的 KJl 型, 北京长城科学仪器厂的 KJ4型, 重庆煤矿安全仪器厂的 TF-200型和 AWJ-80型, 西安仪表厂的 MJC-100型, 抚顺煤矿安全仪器厂的 AU1型, 总参 6904厂的 WDJ-1型和镇江煤矿专用设备厂的 A-1型等安全监控系统来装备矿井。其中 KJ4型的 系统容量为 1536个, 传输距离为 13 }n。所有这些成就,表明我国的安全监测仪 器的研制和装备进入了新的水
平。但是目前安全监测传感器的种类和质量与国际 水平的差距还较大,这是需要解决的问题。
3.仪器的基本性能
一、测量仪器的概念
煤矿安全仪器是用来检查测量矿井安全状况的物质手段。什么是测量呢 ? 测 量是人们对自然界的客观事物取得数量观念的一种认识过程。在这一过程中, 借 助于专门的技术工具, 通过实验方法, 求出以所采用的测量单位表示的未知量的 数值大小。测量的目的是为了在限定的时间内尽可能正确地收集被测对象未知信 息,以便掌握被测对象的参数及控
制生产过程。例如, 在采煤机上安装采灯机瓦斯断电控制仪。它不仅可以连续监 测采煤机附近风流的甲烷浓度, 而且在甲烷浓度超限时还可发出声、光报警信号, 并自动切断采煤机的工作电源以防发生瓦斯事故,确保生产安全。
二、测量仪器的基本性能
评价测量仪器品质的指标是多方面的。仪器的基本性能, 主要是衡量仪器测 量能力的一些指标, 如精确度、稳定性、测量范围、动态范围等。但工作可靠性、经济性也很重要,这些因素在很大程度上影响仪器的使用。
(一 精确度
与这个性能有关的指标有 : 1.精密度精密度是指在测量中所测数值重复一致的程度。即对某一稳定的被 测量在相同的规定工作条件下, 由同一测量者用同一仪器在相当短的时间内按同 一方法连续重复测量多次, 其测量示值的不一致程度。不一致程度愈小, 说明测 量愈精密。例如某温度仪表精密度为 0.5K ,意即用该仪表测量温度时其不一致 程度不会大于 0.5K。但精密不一定准确。
2.准确度准确度是指仪器的示值有规律地偏离真值大小的程度。
3.精确度(简称精度 精度是测量的精密与准确程度的综合反映。精密度高是精 度高的必要条件, 但并非充分条件。要使仪器的精度高, 还必须使其准确度高才 行。在工程测试中, 为了简单表示仪器测量结果的可靠程度, 引入一个仪器精度 等级的概念,用 A 表示。A 以一系列标准百分比数值进行分档。这个数值通常 是仪器在规定条件下, 其最大绝对允许误差值相对于仪器测量范围的百分数, 即 :
式中 : —仪器在全刻度范围内的最大绝对允许误差;—测量范围的上、下限值 : —仪器的精度等级。
科学研究用的仪器的精度等级值约为 10-,一 10-io;工业检测用的仪器的精 度等级值约为。
(二 稳定性
稳定性是指仪器的性能在工作条件保持恒定的情况下, 在规定的时间内保持 不变的能力。它用精密度的数值和观测时间长短一起来表示。例如,某仪表 24小时内示值变化幅度达 1.3mV,则该仪表的稳定度为 1.3mV/d0(三 影响系数
仪器由于室温、大气压、振动等外部状态变化及电源电压、工作条件变化对示 值的影响统称为环境影响, 为仪器在校准时都规定有一个标准工作条件, 用影响 系数表示。频率等这是因但在实际使用该仪器时又很难达到这个要求。影响系数
是用示值变化值与影响量变化值之比来表示。例如某压力表的温度影响系数为 2Pa/℃即温度每变化 1 0C,就会引起压力表示值变化 2Pa。
(四 仪器输入输出特性
说明仪器输入输出对应关系的主要性能有;1.灵敏度灵敏度是指仪器在稳态下输出变化对输入变化的比值,用 S 表示, 即 S=dy/dx。它是仪器在稳态下输入输出关系的静特性曲线上各点的斜率。在线 性特性的仪器中灵敏度 S 是常数。在非线性特性的仪器中灵敏 S 在整个量程内 不是常数。
对特定的测量装置来说,其灵敏度的定义方法往往是不同的。例如,在接 收机中,灵敏度定义为产生具有指定信噪比的输出信号所需的最小输入信号;而 在频率计中,它与频率计的输出示值之间没有直接的关系。
2.分辩率如果输入量从某个任意非零值慢慢地变化,我们将会发现,在输入 变化值没有超过某一数值之前, 仪器示值是不会变化的, 这个使示值变化的最小 输入变化值叫做仪器的分辩率, 也应该对示值的变化从量上规定一个数值。一般 模拟式仪表的分辩率规定为最小刻度分格值的一半, 数字式仪表的分辩率是最后 一位数的数值。
3.线性度线性度用来说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。无论是模拟式的仪表, 还是数字式的仪表, 都希望它们的特性是线性关系。这样 模拟式仪表的刻度就可以做成均匀的刻度, 而数字式仪表就可以不必采用线性化 环节。
基于单片机的甲烷浓度监测报警仪论文
4.滞环滞环是指仪器正向特性和反向特性不一致的程度。这种现象是由于仪 器元件吸收能量所引起的。例如机械仪表中有内摩擦,电磁仪表中有磁滞损耗。
(五 量程
量程 B 是指测量上限值与下限值之差, 即仪表刻度盘上的上限值 减去 下限值 ,其表达式为
。通常仪表的 ,这时。但在整个测量范围内仪表提供被测量信息的可靠程度并不相同，一般在仪表的上、下限值附近的测量误差较大,故不宜在该区使用。这样, 更确切的量程概念应定为 :在工作量程内的相对误差应该不超过某个设定值。
量程用绝对值 B 来表示时, 各类不同仪表之间便无法比较, 所以常用量程比 D 作为量程的指标,即
(六 可 靠 性
可靠性是指仪器对规定的条件在规定时间内完成所要求功能的能力。仪器的 可靠性可用平均无故障工作时间 MTBF 来表征。它是仪器连续运行时发生一次 故障的时间间隔的平均值。假设某仪器在 90000小时的运行中发生了 12次故障, 则该仪器的 MTBF 为 7500小时。
(七 经济性
任何工业产品都要讲究经济性。对生产者来讲, 以重金制造高质量的产品是 比较容易的。但是,如果生产出的仪器价格太高,使用者无力购买,出就谈不上 发挥作
用。对使用者来讲总是希望有最少的钱买到一台具有指定性能的仪器。所 以,工程检测仪器的经济性也是其重要的指标之一。
在实际工作中, 对给定的测量任务只需达到规定的精度就行了, 决不是精度 愈高愈好, 盲目地提高测量精度的做法, 往往会带来相反的效果, 浪费人力和财 力,降低测量的可靠性。在工程检测中,应该根据测量的目的,全面考虑测量的 可靠性、精度、经济性经及操作的简便性, 而在科研工作中往往把测量精度放在 首位。
甲烷浓度监测报警仪的发展已经历了三个阶段:模拟仪器、数字式仪器以及 目前的智能仪器。基于单片机的甲烷浓度监测报警仪即为一种智能仪器, 因为就 仪器本身来讲, 无论数据的采集还是处理都是由单片机来控制的。利用单片机的 算术逻辑处理能力和用软件取代过去电子线路的硬件功能, 而软件的灵活性又使 得仪器可用各种算法和处理方法进行信息的采集、处理、存储和报警, 不再需要 专用的电子线路,从而使仪器的控制结构得以很大的简化。单片机系统性能特点
单片微型计算机简称单片 , 它是把组成微型计算机的各部件 :中央处理器、存 储器、输入输出接口电路、定时器 /计算器等,制作在一块集成电路芯片中,构 成一个完整的微型计算机。1971年, Intel 公司首次推出 4004的 4位单片微处理 器。1974年 12月仙童(Fairchild 公司推出 8位单片机 F8(需另加一块 3851芯片 , 其后 Mostek 公司和仙童公司一起推出了 F8兼容的 3870单片机系列。Intel 公司 1976年推出 MCS-48系列单片机。GI(Gentra Instrument Crop 公司在 1977年 10月宣布了 PIC1650单片机系列。1978年, Rockwell 公司也推出了 R6500/1系列(与 6502兼容。有些单片机有 8位 CPU ,若干个并行 I/O , 8位定时器 /计算器,容量有限的 PAM 和 ROM ,以及简单中断处理功能。
Motorola 公司和 Zilog 公司的单片机问世较迟,但是产品性能较高,单片机 内有串行 I/O,多级中断处理能力,内片的 RAM 和 ROM 容量较大;有些还带 有 A/D转换接口。Motorola 公司在 1978年下半年宣布了与 6800微处理机兼容 的 6801单片机。Zilog 公司在同年 10月也推出了 Z80单片机系列。Intel 公司在 原 MCS-48基
础 上 , 于 1980年 推 出 了 高 性 能 的 MCS-51系 列(包 括 8031/8051/8751。1982年, Mostek 公司和 Intel 公司先后推出了 16位单片机 MK68200(与 68000微处理器兼容和 MCS-96(8096、8098系列。1987年 Intel 公司推出了性能是 80962.5倍的新型单片机 80296。
由于单片机超小型化,结构紧凑,可能性高,价格低廉,在国民经济中得到 广泛应用。
① 工业方面:电机控制、工业机器人、过程控制、数字控制。② ③
④ 仪器仪表方面:智能仪器、医疗器械、色谱仪、示波器。⑤ ⑥
⑦ 民用方面:电子玩具、高级电视游戏机、录象机、激光盘驱动。⑧ ⑨
⑩ 电讯方面:调制解调器、智能线路运行控制。⑪ ⑫
⑬ 导航与控制方面:导弹控制、鱼雷执导控制、只能武器装置、航天导 航系统。
⑭
⑮
⑯ 数据处理方面:图形终端、彩色黑白复印机、温氏硬盘驱动器、磁带 机、打印机。
⑰ ⑱
⑲ 汽车方面:点火控制、变速器控制、防滑刹车、排器控制。⑳ 21 单片机的发展趋势是:增加存储器的容量,片内 EPROM 开始 EEPROM 化,存 储器编程保密化,片内 I/O 多功能化及低功耗 CMOS 化。
目前单片机的现状为: ⑪ 4位单机片机
4位单片机的主要产品有: NEC 公司的 μPD75xx;TI 公司的 TMS1000系列;松下公司的 MN1400系列;NS 公司 COP400;Rockwell 公司的 PPS/1系列;SAMSUNG 公司的 KS56和 KS57系列;
富士同公司的 MB88系列。
其中, μPD75xx 与 COP400在 4位机中占有重要地位,年产量已达到数 千万片。4位单片机的特点是价格便宜,如 COP400的价格仅为 8位单片机 8048和 6805价格的一半,但是功能并不弱,只是 4位 CPU ,片内的 CPU 片内的 ROM 有 2K , PAM 为 128³4位。NEC 公司的 μPD75xx 片内的 ROM 可达 8K 字节, RAM 为 512³4位, I/O 引脚位 58根,甚至还有 6位 A/D。近年俩, 4位单片机 的产量仍在增长,但所占比例逐年下降,单片机的主角让给了 8位单片机。4位 机与 8位机进行竞争, 只有进一步降低价格, 并增强 I/O的功能(特别是专用 I/O功能。4位机主要用于家用电器和电子玩具等方面。
⑫ 8位单片机
8位单片机的产量占整个单片机的 60﹪以上,并逐年增长。1985年的产量 位 1.7亿片 1986年的产量位 2.1亿片, 1992年达 7亿片。8位单片机的旧的机 种正在被淘汰,新的机型不断涌现。自 1985年以来,各种高性能、大容量、多 功能的新型 8位单片机不断推出。如 Inte 公司的 8x552、μPI-452(8051的增强 型、Motorola 公司的 MC68HC11(6801增强型、Zilog 公司的 Super8等,它 们将代表单片机发展的方向,将在单片机领域中起越来越大的作用。
第二章监控仪工作原理 2.1甲烷浓度检测仪原理分析
甲烷浓度检测仪器按其工作原理不同,有下列几种 : 1.光干涉式
光干涉式是利用光波对空气和甲烷折射率不同所产生的光程差, 引起干涉条 纹移动来实现对不同甲烷浓度的测定。其优点是准确度高, 坚固耐用, 校正容易, 高低浓度均可测量,还可测量二氧化碳浓度;其缺点是浓度指示不直观,受气压 温度影响
严重,特别是空气中氧气不足氮、氧的比例不正常时,要产生误差;光 学零件加工复杂,成本较高和实现自动检测较困难。
2.热催化式
热催化式是利用甲烷在催化元件上的氧化生热引起其电阻的变化来测定甲 烷浓度。其优点是元件和仪器的生产成本低,输出信号大,对于 1%气样,电桥 输出可达 15mV 以上, 处理和显示都比较方便, 所以仪器的结构简单, 受背景气 体和温度变化的影响小, 容易实现自动检测。其缺点是探测元件的寿命较短, 不 能测高浓度甲烷, 硫化氢及硅蒸气会引起元件中毒而失效。目前国内外检测甲烷 的仪器广泛采用这一原理。
3.热导式
热导式是利用甲烷与空气热导率之差来实现甲烷浓度的测定。其优点是热 导元件和仪器设计制作比较简单,成本低、量程大,可连续检测,有利于实现自 动遥测,被测气体不发生物理化学变化,读数稳定,元件寿命长。其缺点是测量 低浓度甲烷时输出信号小,受气及背景气体的影响较大。
4.红外线式
红外线式是利用甲烷分子能吸收特定波长的红外线来测定甲烷浓度。其优点 是采用这一原理的仪器精度高,选择性好,不受其它气体影响,测量范围宽,可 连续检测;其缺点是由于有光电转换精密结构,使制造和保养产生困难,而且体 积大,成本高,耗电多,因此推广使用受到一定限制。
5.气敏半导体式
气敏半导体的种类较多, 如氧化锡、氧化锌等烧结型金属氧化物。这一原理 是利用气敏半导体被加热到 200℃时, 其表面能够吸附甲烷而改变其电阻值来检 测甲烷浓度。其优点是对微量甲烷比较敏感,结构简单、成本低。但当浓度大于 %CH4时,其反应迟钝,选择性和线性均较差,所以很少用于煤矿井下甲烷浓 度的检测,而多用于可燃气体的检漏报警。
6.声速差式
在温度为 220C、气压为 101325Pa 条件下,声波在甲烷中的传播速度为 432m/s,而在清洁空气中为 332m/s。比较这两种速度就可测定高浓度甲烷。其 优点是读数不受气压影响;其缺点是不适合测量低浓度甲烷,一般只用来检测矿 井抽放甲烷管道中的甲烷浓度,对背景气体、粉尘及气温变化很敏感。
7.离子化式 气体在放射性元素的辐射作用下发生电离, 在气体介质中的两 个电 极度之间便有电流产生。测量空气介质和被测甲烷中的电流大小,便可 测出甲烷浓度。其优点是快速,可以连续自动检测,灵敏度高,测量准 确,可测二氧化碳浓度。其缺点是测量低浓度甲烷困难,空气湿度对仪 器读数有影响,传感器结构复杂。
根据设计要求,本项目采用热催化式工作原理。2.2热催化元件的结构及工作原理 1.热催化元件的结构
载体催化燃烧式传感器一般被制成一个便于测量的探头, 探头可以单独设 置,也可以作为一个独立单元装配在仪器内使用。
探头内部的主要元件是黑元件(催化元件 和白元件(补偿元件 ,两个元件分 别配置在电桥电路中, 作为一组桥臂, 另一组桥臂是两个固定电阻, 作为电桥的 比率臂。与黑白元件相对应, 为使电桥在无甲烷状态下处于平衡状态, 桥路内装 有调零电位器 w。此外,传感器电源应是经过稳压的稳压源。
2.敏感元件工作原理
黑元件载体催化燃烧式元件,当甲烷气体在元件表面与氧气产生无焰燃烧 时,电桥失去平衡,输出一个电压信号。白元件是补偿元件,基本结构和技术参
数与黑元件相同,但表面不涂镀催化剂,所以,它不参加低温燃烧。但由于它处 于与黑元件相同的工作环境中, 所以, 对非甲院浓度变化引起的催化元件阻值变 化起补偿作用,以提高仪器零点稳定性和抗干扰能力。
使用时一般将黑白元件串联, 作为电桥的一臂, 用普通电阻构成电桥的另一 臂, 电桥的两端加上稳定的工作电压 U。当含有甲烷的空气在高温和催化剂的作 用下, 发生无焰燃烧, 而在白元件上则不致使甲烷燃烧, 从而使黑元件的温度比 白元件的温度高, 黑元件中的铂丝既是加热元件, 又是感应温度的热敏元件, 根 据铂丝的正温度系数的特性,温度升高时电阻增大,黑元件上的电压降即增大, 电桥失去平衡, 输出一个电压信号△ U , 该电压值的大小反映了甲烷浓度的高低, 检测此电压便可测量出甲烷浓度。
3整机工作原理
热催化原理又称催化燃烧原理。利用该原理的甲烷测定器是当前国内测量低 浓度甲烷的检测仪器中采用最广泛的一种, 而且还在不断的高和发展。其基本原 理是根据甲烷在一定的温度条件下氧化燃烧, 且在一定的浓度范围内, 不同浓度 的甲烷在燃烧过程中要释放出热量不同的特性,来达到测定甲烷浓度的目的。
甲烷浓度报警监控仪的工作原理是 CPU 通过 V o 口输出低电平经反相器加在催 化元件电源端, 使催化元件开始工作, 输出与甲烷浓度相对应的电压信号, 此电 压经过放大电路放大后,分别送到 A/D转换、报警电路, A/D转换电路将模拟 信号转换为数字信号送入 CPU, CPU对采样值进行数值计算, 处理后, 驱动显示 器显示出被测气体中的甲烷浓度值, 若被测气体中甲烷浓度超过报警电路预定的 数值时, 报警电路即发出声音报警信号。遥控发射装置再将报警信号传输给远方 的接收装置,最远传输距离可达到 10km。
第三章 基于单片机甲烷浓度监测报警仪系统分析与设计的硬件
在硬件的设计前期, 根据框图对电路中可能出现的电路进行了分析, 并根据 指导老师提出的要求对硬件设计进行了合理化的修改完善。在第二章中已分析了 系统并绘制了框图,下面将根据框图分别设计各部分电路。
3.1输入电路的设计
甲烷浓度信号的采集电路, 放大电路输入口连接甲烷浓度传感器的两个引脚。此 传感器采用的是气敏元件是一种具有良好温度特性的电压输入 /电流输出型气敏 元件。可以在-55℃ ~150℃温度范围内正常工作。
3.1.1 气敏元件 MQ-K7简单介绍 1.热催化元件的特性
在选择敏感元件时,主要从以下几个方面来衡量 :(1活性。元件活性是指元件对甲烷氧化燃烧的速率。元件活性高,通过电 桥测量甲烷时,可以得到较高的电压输出。
(2稳定性。元件的稳定性是指元件在新鲜空气与一定浓度的甲烷中,在规 定的连续工作时间里的活性下降率。下降率其值越低越好, 活性下降率越低, 表 明元件工作性能越稳定。
(3工作点与工作区间。元件工作点是指元件的标准工作电压和电流值。实 际使用中,为了便于组成电桥和选定电桥电流,通常是指一对元件(即一只黑元 件和一只白元件 的标准工作电压或电流值。在工作点上,元件具有较大的输出, 较好的稳定性和最小的零点飘移。目前国内元件的工作点有 :直 1.2V, 2.2V, 2.4V, 2.8V 及 320mA 等几种。当元件的工作电压或工作电流变动时, 在同一甲烷浓度 下输出活性大小是不相同的。只有当工作电压或工作电流在某一范围内变动时, 输出活性才接近直线。这个电压或电流的变动范围称为元件的工作区间。区间越 宽越好。目前元件的工作区间只能达到标准电压的士 10% o
(4输出特性。元件输出特性。是指在不同的甲烷浓度下,元件的活性与甲 烷浓度的关系。在 0-S%CH4范围内,电桥输出信号与甲烷浓度呈线性关系。当 甲烷浓度在 9.5%处时,曲线出现拐点,以后随着甲烷浓度的增大,电桥输出信 号不断下降, 出现了高浓度和低浓度输出信号相同现象。产生的原因是由于高浓 度甲烷气体中缺氧使燃烧不完全所造成的。所以, 这种原理的甲烷检测仪只能测 量低浓度甲烷。
(5元件的寿命。元件的寿命是指元件在使用过程中,其活性下降到某一规 定值的时间。
(6元件的“中毒现象”。矿井空气中的硫化氢、二氧化硫等气体会使元件产 生中毒现象, 使活性降低。其原因主要是由于这些毒性气体元件活性下降。此外, 井下电气设备用的硅油、硅绝缘材料等挥发物, 也会使元件中毒。这主要是由于 硅分子量大, 一旦吸附在元件表面, 就会阻止甲烷进入而影响元件氧化速率, 致 使活性下降。
为防止元件中毒,可以加过滤器,例如用活性炭吸收管, 1 cm 厚活性炭的 吸收管,可使工作在有毒环境中的元件寿命延长数百倍。
经过一段时间工作的元件,遇到较高浓度,工作数分钟后,元件的活性将 升高, 高浓度消失后, 元件在几十小时内活性才会逐步下降到原值附近, 以后又 保持稳定的活性。这种现象称为元件被浓甲烷激活。元件的激活特性是一个缺点, 因为被激活的元件在一段时间内会造成不稳, 这是在使用中应该加以注意和调整 的。
载体催化元件与纯铂丝元件相比,其抗毒性能较弱,在有毒气体的环境中, 宜采用铂丝元件。
(7反应速度。反应速度是工作元件的一个重要指标。特别是当元件应用到 各种运动机械上时,就更为突出。
在井下空气中, 当甲烷浓度发生变化时, 元件的反应速度由两个因素决定, 一是元件本身的时间常数 :, 二是甲烷向元件扩散的速度。元件的时间常数 可由 下式确定 :
式中 :元件的时间常数;E :元件的热容量;A :等效热导系数;S :元件的表面积;0:常数;T :元件的工作温度;I :工作电流;R :元件电阻;RQ :铂丝电阻温度系数²
通过对上式的分析, 可以合理地选择元件参数, 以提高工作元件的反应速度。本设计中选择的敏感元件型号为 :MQ-K7 参数为 : 测量介质 :甲烷 工作电流 :直流稳压 工作点 :2.8V/ < 175MA 测量范围 :0-4%CN
稳定性 :灵敏度变化士 0.1%CH4 响应时间 :(20S 3.1.2.气敏元件的组成及作用
本设计选用的气敏元件是由太原电子厂和哈尔滨通江晶体管厂生产的 MQ — K7型号的半导体气敏元件, 太被用于做各种可燃气体的检测、检漏、监控 设备的敏感元件。气敏元件是准确检测甲烷气体含量的核心元件之一, 它由工作 元件和补偿元件组成, 将这两个元件分别接在惠斯登电桥上, 在元件的电端加入 高电平时元件开始工作, 当环境中无甲烷气体时, 调整电桥使之输出为零, 当有 甲烷气体时, 甲烷气体以扩散方式进入仪器原测量气室, 内部接于桥臂的热催化 元件或热导元件发生氧化一还原反应, 引起元件温度升高, 阻值增大, 使原来平衡的电桥失去平衡, 输出与甲烷浓度相对应的电压信号, 测量该电压信号即可知 甲烷浓度。
它的基本测试电路图如附一图所示 3.2 按键电路设计与器件选择
此次设计的甲烷浓度报警仪应具备两种基本功能,一是随时输入报警上限值, 二是随时对当前的报警上限值进行修改, 要实现这两种功能, 可以接入键盘输入 电路。
1.键盘的结构选择
在单片机组成的监测系统及智能化仪器中, 用得最多的是非编码键盘。键盘的 结构分为独立式键盘和行列式键盘两类。
本设计中只需要三个按键, 因此选择独立式键盘。如图所示, 电路由按键和三个 电阻组成,按键分别命名为 SET、+1和 RET 键。按键可以采用轻触开关,电阻 可以采用 4脚排电阻(3*1K
2.如附二图所示,将键盘直接与单片机的 P3口连接。用 P3.3引脚通过按键 SET 接一格外部中断的请求信号 INT1;P3.1、P3.0引脚作为 I/O口使用,通过两个 按键 +
1、RET 接入两个输入信号。
SET 键功能:设置当前报警上限值,即当前报警仪的报警上限值有误差时,需要 随时对它进行调整,使用 SET、+1和 RET 键配合完成这一功能。
①当 SET 被按下时,在单片机的 INT1引脚产生一个低电平触发中断请求信号, CPU 响应中断请求时,就转移到 INT1中断服务程序的入口地址,执行 INT1的中 断服务程序。
② +1调整键的功能:分别对报警值的十位、个位和小数位进行 +1调整,即每按 一次键,对应的值调整为 +1。
③ RET 确认键的功能:确认,即对 +1调整为进行确认,该键按下时,说明被调 整位的值已经确认,转去调整下一位。
3.3 蜂鸣器电路的设计
设计要求报警上限浓度到时要有声音提醒信号产生, 可选择一只蜂鸣器来实现 这一功能。压电式蜂鸣器工作时约需 10mA 的驱动电流,并设计一个相应的驱 动及控制电路。电路设计如图所示, 蜂鸣器作为三极管的集电极负载, 当它导通 时,蜂鸣器发出声音,截止时不发声。它的报警时间长短是靠软件设置的。
3.4放大电路的设计
在许多需要 A/D转换和数字采集的单片机系统中,很多情况下,传感器输 出的模拟信号都很微弱, 必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大, 才 能满足 A/D转换器对输入信号电平的要求,这种情况下,就必须选择一种符合 要求的放大器。仪表器的选型很多,可选用的运算放大器相当多,如 OP-07, OP-725,如果要求不高,甚至可选价廉的 uA741等通用运算放大器。本设计的 放大电路采用高精度集成运放 OP-07做放大元件 ,OP-07为一种具有低失调电 压、低失调电流和低温漂的超
低失调运算放大器, 其广泛地应用于稳定积分、精 密加法、比较、阖值电压检测、微弱信号精确放大等场合,是一种通用性极强的 运算放大器。OP-07的电源电压范围 3~ 18V,输入电压范围为 0~ 14V, 3.5 TLC1549与 AT89C2051接口电路的设计
TLC1549芯片与单片机 AT89C2051的连接比较简单,如图所示。被测电压 从2、4脚输入,经 A/D转换后在 6脚输出，5、6、7分别与单片机的 P3.2、P3.7、P3.1连接。其工作原理是:由单片机产生片选控制信号和时钟信号,当 P3.0=0(CS=1时,片选信号有效, P3.2引脚输出时钟脉冲送到 I/O CLOCK引 脚,在 10个时钟脉冲的作用下,电压转换值从 DATAOUT 引脚输出,按照高位在 前低位在后的顺序通过 P3.7引脚送入单片机。当 P3.1=1(CS=0时,片选信号 无效, DATA OUT引脚输出为高阻状态。
3.5.1 AT89C2051芯片概述
AT89C2051是美国和 ATMEL 公司生产的低电压,高性能 CMOS 8位单片机, 片内含 2k bytes的可反复檫写的只读程序存储器(PEROM 和 128bytes 的随 机存取数据存储器(RAM , 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术 生产,兼容标准 MCS-51指令系统,片内置通用 8位中央处理器和 Flash 存储 单元,功能强大 AT89C2051单片机可为您提供许多高性能价比的应用场合。
主 要 性 能 参 数:
²与 MCS-51产品指令系统完全兼容 ²2k 字节可重檫写闪速存储器 ²1000次檫写周期 ²2.7-6V 的工作电压范围 ²全静态操作 CHz-24MHz ²两极加密程序存储器 ²128³8字节内部 RAM ²15个可编程 I/O口线 ²两个 16位定时 /计数器 ²6个中断源
²可编程串行 UART 通道 ²可直接驱动 LED 的输出端口 ²内置一个模拟比较器 ²低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述: AT89C2051提供以下标准功能:2k 字节 Flash 闪速存储器, 128字节内部 RAM , 15和 I/O口线,两个 16位定时 /计数器,一个 5向量两极中断结构,一 个全双工串行通信口,内置一个精密比较器,片内振荡器及时钟电路。同时, AT89C2051可降至 0Hz 的静态逻辑操作, 并支持两种软件可选的节电工作模式，空闲方式停止 CPU 的工作,但允许 PAM ,定时 /计数器,串行通信口及中断系 统继续工作, 掉电方式保存 PAM 中的内容, 但振荡器停止工作并禁止其它所有 部件工作直到下一个硬件复位。
方 框 图 引脚功能说明
²Vcc:电源电压 ²GND 地
²P1口:P1口是一组 8位双向 I/O口, P1.2-P1.7提供内部上拉电阻, P1.0和 P1.1内部无上拉电阻,组要是考虑它们分别是内部紧密比较器的同相 输入端(AINO 和反向输入端(AIN1 ,如果需要应在外部接上拉电阻。P1口 输出缓冲器可吸收 20mA 电流并可直接驱动 LED。当 P1口引脚写入“ 1”时可做 输入端,当引脚 P1.2-P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上位电 阻而输出电流(In。
P3口还用于实现 AT89C2051特殊性能,如下表示:
P1口 还 在 Flash 闪速编程及程序校验时接受代码数据。
²P3口:P3口的 P3.0-P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的 7个双向 I/O口。P3.6没有引出,它作为一个通用的 I/O口但不可访问,但可作为固定输入 片内比较器的输出信号, P3口缓冲器可吸收 20mA 电流,当 P3口写入“ 1”时, 它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口,作输入端时,被外部拉低的 P3口 将用上拉电阻输出电流(In。
P3口还接受一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。²RST :复位输入。RST 引脚一旦变成两个机器周期以上高电平,所有的 I/O都将复位带“ 1”(高电平状态,当振荡器正在工作时,持续两个机器周期以上 的高电平可完成复位,每个机器周期为 12个振荡时钟周期。
²XTAL1:振动器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。²XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。²振荡器特征: XTAL1、XTAL2为片内振荡器的反相放大器的输入和输出端, 如下表示, 可采 用 石 英 晶 体 或 陶 瓷 震 荡 器 组 成 时 钟 振 荡 器 , 如 需 从 外 部 输 入 时 钟 驱 动 AT89C2051,时钟信号从 XTAL1输入, XTAL2应悬空。由于输入到内部电路是经
过一个 2分频触发器, 所以输入的外部时钟信号无需特殊要求, 但必须符合电平的最大和最小植及时序规范。
²特殊功能寄存器:
并非存储器中所有的地址都被占用,未占用的地址单元亦不能使用,如果对 其进行读访问一般返回为随机数,写访问也不确定。
这些单元是为了以后利用这些未使用的地址单元扩展新功能而设置, 所以用 户软件不要对它们写“ 1” ,在这种情况下,新位的复位或不激活值为“ 0”。
²某些指令的约束条件: AT89C2051是经济型低假位的微控制器, 它含有 2k 字节的 Flash 闪速程序存 储器, 指令系统与 MCS-51完全兼容, 可使用 MCS-51指令系统对其进行编程, 但 是在使用某些有关指令进行编程时,程序员须注意一些事项。
和跳转或分支有关的 有一顶的空间约束,使目的地址安全落在 AT89C2051的 2k 字节的物理程序存储器空间内, 程序员必须注意一点。对于 2k 字节存储器 的 AT89C2051来说, LJMP 7EOH是一条有效指令, 而 LJMP 900H则为无效指令。
1.分支指令 2.3.对于 LCALL、ACALL、AJMP、SJMP、@+DPTR 等指令,只要程序员记住这些分 支指令的目的地址在程序存储器大小的物理范围内(AT89C2051程序地址空 间为:000H-7FFH 单元 , 这些无条件分支指令就会正确执行, 超出物理空间 的限制会出现不可预知的程序出错。CJNE [„]、DJNZ [„]、JB、JNB、JC、JNC、JBC、JZ、JNZ 等这些条件转移指令的使用与上述原则一样,同样,超 出物理空间的限制也会引起不可预知的程序出错,至于中断的使用, 80C51系列硬件结构中已保留标准中断服务子程序的地址。
4.与 MOVX 相关的指令,数据存储器 5.6.AT89C2051包含 128字节内部数据,这样, AT89C2051的堆栈深度局限于内 部 RAM 的 128字节范围内,它既不支持
外部数据存储器的访问,也不支持外部程序的执行,因此程序中应有 MOVX [„]指令。
一般的 80C51汇编器即使在违反上述指令约束而写入的指令时仍对指令进行 汇编,用户应了解正在使用的 AT89C2051微控制器的存储器物理空间的约束范
围,适当地调整所使用的指令寻址范围以适应 AT89C2051。²程序存储器的加密:
²空 闲模式: 在空闲模式下, CPU 保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态,这种 方式由软件产生, 此时, 片内 RAM 和所有特殊功能寄存器的内容保持不变, 空闲 模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。
P1.0和 P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“ 0” ,或者在使用上 拉电阻的情况下设置为“ 1”
应注意的是:在用硬件复位终止空闲模式时, AT89C2051通常从程序停止一 直到内部复位获得控制之前的两个机器周期处恢复程序执行。在这种情况下片内 硬件禁止对内部 RAM 的读写, 但允许对端口的访问, 要消除硬件复位终止空闲模 式
对端口以外写入的可能, 原则上进入空闲模式指令的下一条不应对端口引脚或 外部存储器进行访问。
²掉电模式: 在掉电模式下,振荡器停止工作,进入掉电模式的指令是最后一条执行的指 令, 片内 RAM 和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉线模式 的唯一方法是硬件复位,复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变 RAM 中的内容, 在 Vcc 恢复到正常工作电平前, 复位应无效, 且必须保持一定时间以 使振荡器重启动并稳定工作。
P1.0和 P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“ 0”。或者在使用外 部上拉电阻随时应设为“ 1”。
²Flash 闪速存储器的编程: AT89C2051是檫除状态下(也即所有单元内容均为 FFH 时用 2k 字节内的 PEROM 代码存储阵列进行封装微控制器,其程序存储器是可反复编程的,代码存 储阵列一次编程一个字节,一旦阵列被编程,如需重新编程一非空(空为:FFH 字节,必须对整个存储器阵列进行电檫除。
AT89C2051内 Flash 闪速存储器的编程和校验电路
²内部地址计数器:AT89C2051内部包含一个 PEROM 编程地址计数器,它总 在 RST 上沿到来时复位到 000H ,并在 XTAL1引脚上出现在跳变脉冲时进行加 1记数。
²编程方法:要对 AT89C2051进行编程,推荐使用以下方法。1.上电次序: 2.3.在 Vcc 和 GND 引脚之间加上电源。设置 RST 和 XTAL1为 GND 电平。其它引脚置空,等待至少 10ms 以上。
4.置 RST 引脚为高电平,置 P3.2引脚为高电平。5.6.7.对引脚 P3.3、P3.4、P3.5、P3.7按下表正确组合加上逻辑高 “ H ” 或低 “ L ” 电平即对 PERM 进行编程操作。
8.9.10.在 000H 地址单元对 P1.0-P1.7输入数据代码字节。11.12.13.置 RST 端为+12V ,激活编程。14.15.16.使 P3.2跳变一次来编程 PEROM 阵列中的一字节或者加密位,写字节周期 是自身定时的,一般需时 1.2ms。
17.18.19.当校验已编程的数据,使 RST 从+12V 降到逻辑电平“ H ” ,置 P3.3-P3.7引脚到正确的电平即可 P1口读取数据。
20.21.22.对下一地址单元编程字节, 使 XTAL1引脚正脉冲跳变一次使地址计数器加 1,在 P1口输入新的数据字节。
23.24.25.重复 5至 8,可对整个 2k 字节阵列全部编程,直到目标文件结束。26.27.28.下电次序: 29.30.置 XTAL1为低“ L ”电平置 RST 为“ L ”点平置空所有其它 I/O引脚 关闭 Vcc 电源
²数据查询:AT89C2051具有周期结束的数据查询功能,在写周期期间,对最 后写入的字节尝试读将令 P1.7上写入数据的操作结束,当写周期完成,完全 输出端的真实数据有效,同时下一个周期开始,数据查询可在写周期被初始 化的任一时刻开始。
Ready/Busy:字节编程的进度可通过 “ RDY/BSY输出信号检测, 编程期间, P3.1引脚在 P3.2变高“ H ”后被拉低来指示“ BSY ” , P3.1在编程结束后被再次拉 高“ H ”来指示 RDY。
²程序校验:如果加密位 LB1、LB2没有进行编程,则代码数据可通过校验数 据线读取: 1.使 RST 从“ L ”变为“ H ” ,复位内部的地址计数器为 000H。2.3.4.对代码数据加上正确的控制信号即可在 P1口引脚上读取。5.6.7.XTAL1引脚跳变一次使内部地址计数器脚 1。8.9.10.从 P1口读取下一个代码字节。11.12.13.重复 3到 4步骤,即可将全部单元的数据读取。14.15.加密位不可直接校验,加密位的校验可通过对存储器的校验和写入状态来验 证。
²芯片檫除:利用控制信号的正确组合并保持 P3.2引脚 10ms 的低电平即可 将 PEROM 阵列(2k 字节和两个加密位整片檫除,代码阵列在片檫除操作中 将任何非单元写入“ 1”可被再编程之前进行。
²读片内签名字节:除 P3.5、P3.7必须被拉成逻辑低电平外,读签名字节的 过程和单元 000H、001H 及 001H 的正常校验相同,返回值意义如下:(000H =1EH声明产品由 ATMEL 公司制造。(001H =21H声明为 89C2051单片机。²编程接口: Flash 闪速阵列中的每一代码字节进行写入且整个存储器可在控制信号的正 确组合下进行檫除。写操作周期是自身定时的,初始化后它将自动定时到操 作完成。
3.5.2 AD转换器(TLC1549概述
1.TLC1549是美国德州仪器公司生产的 10位模数 转换 器。它采用 CMOS 工 艺,具有内在的采样和保持,采用差分基准 电压 高阻输入,抗干扰,可按比例量 程校准转换范围,总不可调整误差达到 ±1LSB Max(4.8mV 等特点。.TLC1549的工作温度范围内(自然通风极限参数如下: 电源电压范围:-0.5~6.5V 输入电压范围:-0.3~VCC+0.3V 输出电压范围:-0.3~VCC+0.3V 正基准电压: VCC+0.1V 负基准电压:-0.1V
峰值输入电流(任何输入端:±20mA 峰值总输入电流(所有输入端:±30mA 工作温度范围(自然通风: TLC1549C 0~70℃ TLC1549I-40~80℃ TLC1549M-65~125℃ 3.工作原理
在芯片选择(CS 无效情况下, I/O CLOCK 最初被禁止且 DATA OUT 处 于高阻状态。当串行接口把 CS 拉至有效时,转换时序开始允许 I/O CLOCK 工 作并使 DATA OUT 脱离高阻状态。串行接口然后把 I/O CLOCK 序列提供给 I/O CLOCK 并从 DATA OUT 接收前次转换结果。I/O CLOCK 从主机串行接口接收 长度在 10和 16个时钟之间的输入序列。开始 10个 I/O 时钟提供采样模拟输入 的控制时序。
在 CS 的下降沿, 前次转换的 MSB 出现在 DATA OUT 端。10位数据通过 DATA OUT 被发送到主机串行接口。为了开始转换, 最少需要 10个时钟脉冲。如果 I/O CLOCK 传送大于 10个时钟长度, 那么在的 10个时钟的下降沿, 内部逻辑把 DATA OUT 拉 至低电平以确保其余位的值为零。在正常进行的转换周期内,规定时间内 CS 端 高电平至低电平的跳变可终止该周期, 器件返回初始状态(输出数据寄存器的内 容保持为前次转换结果。由于可能破坏输出数据, 所以在接近转换完成时要小 心防止 CS 被拉至低电平。时序图如下图
4.应用介绍
TLC1549的理想转换特性如下图所示。
(1 此曲线基于下列假设:VREF+和 VREF-已被调整以便从数字 0至 1跳变的 电压(VZT 为 0.0024V ,满度跳变电压(VFT 为 4.908V。1LSB=4.8mV。
(2 满度值(VFS 是指其额定中点(midstep 值具有最高的绝对值的那级 台阶。零度值(VZS 是指其额定中点(midstep 值等于零的那级台阶。
5.芯片工作方式
芯片工作方式如下表所示 : 在方式
1、方式
3、方式 5中,在 DATA OUT引脚上,前一次转换的 MSB 出现在 CS 的下降边时, 剩下的 9位在 I/O CLOCK的以后 9个下降边时被移出。
10位数据经 DATA OUT端发送到主串行接口。所用串行时钟脉冲的数目届取决 于工人选的方式,但要开始进行转换,最少需要 10个时钟脉冲。在第 10个时 钟的下降边 EOC 输出变低,而当转换完成时加到逻辑高电平,转换结果可以由 主机读出,如果 I/O CLOCK传送是多于 10个时钟,在第 10个时钟的下降边内 部逻辑也将 DATAOUT 变低以保证剩下各位的值是零。
3.6 输出电路设计
3.6.1三位 LED 数码管简单介绍
在 单 片 机 系 统 中 , 常 用 的 显 示 器 有 :发 光 二 极 管 显 示 器 , 简 称 LED(LightEmittingDiode, 液晶显示器,简称 LCD(LiquidCrystalDisplay;荧光 管显示器。近年来也开始使用简易的 CRT 接口,显示一些汉字及图形。前三种 显示器都有两种显示结构;段显示(7段, “ 米 ” 字型等 和点阵显示(5X?, 5X8, 8X8点阵等。而
发光二极管显示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示,此 外还有共阳极和共阴极之分等。
三种显示器中,以荧光管显示器亮度最高,发光二极管次之,而液晶显示器最 弱,为被动显示器,必须有外光源。
LED显示块是由发光二极管显示字段组成的显示器, 有 8字段和 “ 米 ” 字段之分。显示块都有 dp 显示段,用于显示小数点。7段 LED 的字型码,由于只有 7个段 发光二极管,所以字型码为一个字节。“ 米 ” 字段 LED 的字型码由于有 15个段发 光二极管, 所以字型码为两个字节。这种显示块有共阳极和共阴极两种。共阴极 LED 显示块的发光二极管的阴极连接在一起,通常此公共阴极接地,当某个发 光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮,相应的段被显示。同样,共阳板 LED 显示块的发光二极管的阳极连接在一起,通常此公共阳极接正电压。由 N 片 LED 显示块可拼接成 N 位 LED 显示器。本设计是三位 LED 显示器的结 构, N 位 LED 显示器有 N 根位选线和 8XN(或 16XN 根段选线。根据显示方式 的不同,位选线和段选线的连接方法也各不相同。段选线控制显示字符的字型, 而位选线则控制显示位的亮、暗。LED 显示器有静态显示和动态显示两种显示 方式,一是 LED 静态显示方式、二是动态显示。„
LED 显示器工作于静态显示方式时,各位的共阴极(或共阳极 连接在一起并 接地(或 +5v,每位的段选线(a~dp 分别与一 8位的锁存输出相连。之所以称为 静态显示, 是由于显示器中的各位相互独立, 而且各位的显示字符一经确定, 相 应锁存器的输出将维持不变, 直到显示另一个字符为止。也正因为如此, 静态显 示器的亮度都较高。本设计用的是阳极驱动。该电路各位可独立显示, 只要在该
位的段选线上保持段选码电平, 该位就能保持相应的显示字符。由于各位分别由 一个 8位输出口控制段选码, 故在同一时间里, 每一位显示的字符可以各不相同。这种显示方式接口,编程容易,管理也简单,付出的代价是占用口线资源较多。若用 I/O口线接口,则要占用 4个 8位 I/O口,若用锁存器(如 74LS244 接口, 则要用 1片 74LS244芯片。而如果用 “ 米 ” 字段的 LED 显示器,则静态显示方式 需要更多的
硬件资源。如果显示器位数增多, 则静态显示方式更是无法适应。因 此在显示位数较多的情况下,一般都采用动态显示方式。
3.6.2三位 LED 数码管驱动电路的设计
译码与编码是相反的过程,是将二进制代码表示的特定含义翻译出来的过 程。能实现译码功能的组合逻辑电路称为译码器。
集成译码器可分为三种,即:二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码 器。二进制译码器是将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对应输出 信号的电路。也称为变量译码器。若输入端有 n 位,代码组合就有 2n 个,当然 可译出 2n 个输出信号。
显示译码器由译码输出和显示器配合使用,最常用的是 BCD 七段译码器。其输出是驱动七段字形的七个信号,常见产品型号有 74LS48、74LS47等。
本设计采用 74LS48译码器, 74LS48是输出高电平有效的中规模集成 BCD 七段显示译码驱动器,它的功能简图和管脚引线图如下图: ~41~ ~42~
功
功能简图 管脚引线图 其真值表见下表所示: 74LS48BCD 七段译码驱动器真值表 ~43~
~44~
灭 灯 ³ ³ ³ ³ ³ ³
0 0 0 0 0 0 0 0 灭 零 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
试 灯
0 ³ ³ ³ ³ ³ 1 1 1 1 1 1 1 1 74LS48的输入端是 四位二进制信号(8421BCD码 , a、b、c、d、e、f、g 是七段译码器的输出驱动信号,高电平有效。可直接驱动共阴极七段数
码
是使能端,起辅助控制作用。使能端的作用如下:(1 是试灯输入端, 当 =0, =1时, 不管其它输入是什么状态, a~g 七段亮;(2灭灯输入 ,当
=0,不论其它输入状态如何, a~g均为 0,显示 管熄灭;(3动态灭零输入 ,当 =1, =0时, 如果 =0000时, a~g均 为各段熄灭;(4 动态灭零输出 ,它与灭灯输入 共用一个引出端。当 =0或 =0且
=1, =0000时,输出才为 0。片间 与 配合,可用于熄灭多
位数字前后所不需要显示的零。3.7 可编程看门狗电压监控电路
可编程看门狗电压监控电路选用 Xicor 公司的 X25045集成芯片,它是集看 门狗定时器功能,电压监控功能,快闪 E2PROM 存储功能为一体的集成芯片。看门狗定时器电路对微控制器提供了独立的保护系统, 可编程设置三种周期, 当 系统出现故障时, 在预先设定的周期之后产生复位信号, 该周期一旦设定, 即使 在电源周期变化之后也不改变。电压监控功能可以保护系统使之免受低电压状况 的影响,当 V}。降到最小转换点以下时,系统复位,直到电压升高且稳定为止, EZPROM 可存放数据,安全可靠,这种组合不仅降低系统成本,减少电路板空 间要求,而且与 CPU 接口简单,性能稳定。.1..芯片的性能特点 ²可编程的看门狗定时器;²低 ucc 检测,直到 VCC 等于 1V 时有效;²1 MHZ的时钟频率;²512X8位串行 E2PROM;.低功耗 CMOS 设计,工作时电流 3mA ,备用 时 10 } A;²电源电压为 2.7V}S.SV;~45~ ²片内写保护;
²高可靠性 :使用期限 :100000周期 /字节;数据保存期 :100年;ESD 保护 :所有引脚 2000V;²RESET 高电平有效。2.引脚排列及说明
X25045引脚排列如下图所示
X25045的引脚排列图 引脚说明见下表
X25045引脚说明 3.X25045与 AT89C2051的连接如图下图所示。
X25045与 AT89C51连接图 3.8通讯电路
本毕业设计采用遥控传输,将报警信号传输给远距离的报警设备,它的有效 传输距离可达 8~10km。遥控发射电路由 NE555(或 ICM7555单稳态电路、发 射组件 FDD-5和晶体管 VT 驱动器组成,如附三图所示。
3.8.1遥控发射电路
它是由时基电路 555组成单稳态电路。平时,由于触发端 T 开路,其电位为 1Ucc/3,故电路保持稳态,即输出端 F 为低电平;一旦门、窗受到振动,传感开 关
S1~S5之中总会有瞬时接通的, T=0,电路翻转,即输出由 0边为,保持 1的时间约为 1.1R1C1, 按图中阻、容之植, 大约 20s 左右, 这段时间称为暂稳态, 在暂晚年态时间内,不管开关 Si(i=1, 2,„ 5 开、关与否,均不能改变输出为 1的状态,经过 1.1R1C1时间后, F 由 1变为 0。
3.8.2 晶体管驱动器
晶体管驱动器由 9013组成,为驱动继电器提供较大的的电流,当 NE555输 出 F=1时,晶体管 VT 导通,继电器吸合,常开触点闭合,将发射器 FDD-5接入 电源向外发射。如果选用微型继电器,可以不要驱动级, NE555输出电流较大, 可直接驱动继电器线圈。但若选用由 CMOS 电路组成的时基电路(入各种 7555 其输出 F 后必须加驱动电路, 否则, 由于继电线圈吸取较大的电流会烧毁集成电 路,这在使用中应引起注意。
3.8.3 发射组件 FDD-5 FDD-5是发射组件,外部有金属屏蔽盒,尺寸为 85㎜³55㎜³20㎜,工 作频率为 36.100MHz ,常称为 36MHz ,工作电压 8~12V ,工作电流小于 1.1A ,发射功率为 5W ,在发射组件中是较大的功率,调制方式为调频,最大频偏为±5kHz ,残留辐 射小于-60dB。输入信号幅度小于 100mV ,输入调制信号形式为方脉冲或模拟正 弦波。FDD-5有一天线插孔,插入半波同轴偶极天线,发射距离可达 8~10km。组件有 3个引脚,功能已在器件上标注:1脚(GND , 2脚(Ucc , 3脚(CP , 输入调制信号。
FDD-5组件由本振、音频调制放大、数字编码电路 VD5026、音频编码切换开关、三倍频高放及射频功放电路等组成。本振电路产生 12.03330MHz 基频, 输入信号 调制在基频上, 经三倍频后输出 36.10000MHz 调制信号, 经射频功率放大器, 通 过天线向外发射, 同时, 工作状态指示 LED 管发光。输入调制信号可以是模拟音 频信号,也可以是数字编码信号,由 3脚 CP 端输入。如果是模拟音频信号,经 切换开关直接送至本振,实现编码发射。发射电路中的开关 SB 不可省略,开机 时应将 SB 打开,否则将会报警。
3.8.4半波同轴偶极天线
发射电路应架设天线才能使发射距离较远。天线的作用是发射或接受电磁 波,是通信遥控摇测等领域不可缺少的能量转换部件,与组件匹配的优良天线, 能增加遥控遥测距离。专业制作的天线性能优良,但价格较高。
监测浓度 篇3
山东东营 孔完彬
阿德福韦酯是治疗慢性乙肝的常用抗病毒药之一，适用于有乙型肝炎病毒复制，并伴血清氨基转移酶持续升高或有肝脏活动性病变的成年患者。
阿德福韦酯需要长期服用才能发挥作用，用药时间往往有两三年。阿德福韦酯的不良反应轻微，大多是在用药初期出现轻度虚弱无力、头痛、咽痛、恶心、腹胀、消化不良和腹泻等症状，也可能在长期用药过程中出现乏力、轻度白细胞减少、脱发及尿蛋白、肌酐升高和可逆性肝脏氨基转移酶升高等现象。这些不良反应大多为时短暂，不会对继续用药产生太大的影响。但有一个很少被提及，但又值得患者特别关注的不良反应，即慢性低磷血症。
医学专家指出，阿德福韦酯在用药剂量过大或用药时间过长的情况下，会引起肾小管功能障碍，使得磷的重吸收减少，引起慢性低磷血症的发生。
研究表明，阿德福韦酯所致慢性低磷血症的主要危害在于引起骨量减少，骨密度降低，最终导致骨质疏松，通常被称为低磷性骨病，临床表现为骨痛，下肢肌肉疼痛、无力和行走困难等。
监测浓度 篇4
1 材料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析2006年6月至2010年3月期间在我院神经外科住院的156例患者,诊断颅脑外伤(65例)、高血压脑出血(38例)、动脉瘤(23例)、胶质瘤(18)、脑膜瘤(12例),使用丙戊酸钠常规预防癫痫发作并监测了血药浓度,其中男性94例,女性62例,年龄最小的患者5岁,最大的患者82岁,平均年龄(38.5±21.2)岁;其中单用丙戊酸钠为132例,与丙戊酸钠等合用为24例。
1.2 给药剂量及采血时间
给药方式多采用口服“丙戊酸钠片0.2g bid”,“丙戊酸钠片0.2g tid”,“丙戊酸钠缓释片0.5g bid”或“丙戊酸钠缓释片0.5g tid”;术后昏迷患者采用鼻饲给予等给药方式,连续给药1周后,即丙戊酸钠的血药浓度达稳态时,于次日清晨给药前采血测定丙戊酸钠的血药浓度,采血量3mL;同时详细记录患者的临床表现,发作控制情况及不良反应发生情况。
1.3 仪器与试剂
高效液相色谱仪包括(四元输液泵、二极管检测器、恒温柱温箱及Empower工作站),(American waters company);TGL-16C高速台式离心机(上海医用分析仪器厂);ODSC18色谱柱(250mm×4.6mm,5µm)和丙戊酸钠标准品(纯度:99.0%)。
1.4 样品前处理、色谱条件及检测方法
样品前处理:取离心血清250μL,加硫酸(1mol/L)250μL涡旋后加内标环乙烷羧酸(40mg/l)1mL,振荡1min,6000r离心15min,取上清液600μL,45℃水浴吹干,加浓度为0.2%三乙胺100μL,2-溴-对硝基苯乙酮50μL,振荡混匀后45℃水浴15min,氮气流吹干,100μL流动相复溶,使用前经0.45μm微孔滤膜过滤,进样量10μL;色谱条件:甲醇-水(80∶20)为流动相;流速:1.0mL/min;柱温25℃;检测波长:265nm。测定血药浓度采用样品衍生化后高效液相色谱分离二极管检测,通过内标法计算浓度。
1.5 统计学方法
采用SPSS14.0统计软件运算,所采用的统计学方法有统计描述、方差分析、χ2检验及两两比较的q检验,P<0.05表示差异有显著性意义。
2 结果
2.1 丙戊酸钠的血药浓度与疗效关系
2.1.1 疗效评价标准
有效:不发作或者发作频度减少50%以上;无效:发作频度减少50%以下。
2.1.2 丙戊酸钠的血药浓度与疗效关系
156例患者中血药浓度范围在50~100µg/mL之间患者有122例;132例(84.6%)的患者疗效评价有效;血药浓度范围<50µg/mL患者有26例,18例(69.2%)的患者疗效评价有效;血药浓度>100µg/mL例数较少,只有8例,5例(84.6%)的患者疗效评价有效;结果见表1。
2.2 丙戊酸钠的血药浓度与年龄、性别关系
表2显示,丙戊酸钠血药浓度在各年龄组间的结果差异较大,对于不同年龄段的患者,老年和儿童血药浓度值较成人高;血药浓度值的个体差异随着年龄段的增加变化较大;对同一年龄组不同性别的患者,方差分析显示女性的血药浓度与男性无统计学意义(P>0.05),结果见表2。
(土S)
2.3 联合用药与丙戊酸钠血药浓度的关系
表3显示合并用药24例,其中合用苯巴比妥12例、卡马西平7例、苯妥英钠5例,低于有效浓度分别为16.7%、16.7%、60.0%,结果见表3。
3 讨论
3.1 血药浓度与疗效分析
丙戊酸钠的治疗浓度在50~100µg/mL抗癫痫效果较为理想,当血药浓度>100µg/mL时,部分患者出现眩晕、疲倦、意识障碍、共济失调等中毒症状[4,5]。根据收集的资料显示,最低血药浓度值11.4µg/mL,最高115.2µg/mL,从156例丙戊酸钠血药浓度监测结果分析显示,大部分患者的丙戊酸钠血药浓度处于有效血药浓度范围内,疗效评价有效,显示丙戊酸钠的给药方案基本合理;血药浓度范围<50µg/mL患者有26例,18例(69.2%)的患者疗效评价有效,与文献[6]报道相比高,分析原因可能是联合用药和儿童的丙戊酸钠血药浓度即使低于有效浓度症状也能得到控制,具体原因需要进一步分析,血药浓度范围50~100µg/mL患者有122例,109例(89.3%)的患者症状得到有效控制,经统计96例使用缓释片,说明缓释片易于被患者接受,疗效好,13例(10.7%)的患者症状未能得到有效控制,其中8例口服丙戊酸钠缓释片,3例儿童瓣开使用及5例磨碎鼻饲给药疗效不佳,可能是缓释片在使用时破坏了剂型结构不能发挥其缓释作用,提示临床医师使用该药缓释片时注意该剂型的给药方法;少数患者血药浓度超过了中毒范围,也未见明显的不良反应分析原因可能与样本量少和该药的安全性较高有关。
3.2 血药浓度与年龄、性别分析
表2显示对于不同年龄段的患者,儿童和老年人血药浓度值比成年人高,血药浓度值的个体变异较大,分析原因可能是儿童和老年人肝肾功能低下,老年人器官功能衰退,丙戊酸钠代谢缓慢,药物清除率下降,可能是丙戊酸钠血药浓度较一般成人高的原因,所以,对于老年人来说丙戊酸钠的使用剂量应该比一般成人的剂量小。
监测的结果分析显示,丙戊酸钠的平均血药浓度男性与女性没有差别与文献报道[7,8]不一致,分析原因可能是该研究样本量偏少或受联合用药药物间相互作用的影响掩盖了服用相同剂量的丙戊酸钠后,其在女性血液中的浓度低于男性主要因为丙戊酸钠主要经CYP3A4代谢,女性肝脏中CYP3A4的含量比男性高出现的现象;儿童间的差别性较成人大分析可能儿童服药的依从性较差和病例数少有关;另我院收集丙戊酸钠的不良反应显示在<15岁年龄组和≥55岁年龄组中其肝功能受损不良反应较多,可能与丙戊酸钠长期使用在体内蓄积有关,建议临床长期使用本品时注意对<15岁年龄组和≥55岁年龄组患者定期肝功能监测[5]。
3.3 联合用药对丙戊酸钠的血药浓度影响
临床上颅脑外伤、高血压脑出血术后、动脉瘤术后预防癫痫发作等多主张单一用药[3],但是对于难以控制症状者,不得不采取联合用药。由表3可见,本次统计156例患者中分别与苯巴比妥、卡马西平、苯妥英钠合用患者共24例,低于有效浓度患者共为6例(25.0%),其主要原因是苯妥英钠、卡马西平和苯巴比妥加速了丙戊酸钠的代谢,降低了丙戊酸钠的血药浓度[9],提示丙戊酸钠与此类药物合用时应考虑药物相互作用对血药浓度的影响。
通过以上研究我们认为除了术前、术中、术后不仅树立预防癫痫的观念;同时术后应尽早使用丙戊酸钠,并尽早开展血药浓度监测不能仅凭经验用药,应该根据患者的基本情况通过测定丙戊酸钠的血药浓度,实行个体化治疗,用药后应积极对丙戊酸钠血药浓度进行监测,并根据血药浓度监测结果的反馈结合患者临床症状和相关检查如脑电图等,给患者制定出更合理的给药方案。
摘要：目的 通过对本院神经外科2006年6月至2010年3月间156例颅脑手术患者术后预防使用丙戊酸钠血药浓度监测结果分析,探讨血药浓度监测对预防颅脑手术后常规使用丙戊酸钠预防癫痫发作的意义。方法 利用HPLC法测定丙戊酸钠血药浓度,并结合临床疗效、不良反应、年龄、性别、剂型、合并用药情况进行分析。结果 122例患者丙戊酸钠的血药浓度维持50100μg/mL之间,其中109例有效(89.3%);血药浓度随着年龄的增加而增加;对于不同年龄组的患者年龄<15岁和≥55岁者肝功能受损等不良反应发生率较高。结论 丙戊酸钠的血药浓度和不良反应发生率受年龄、性别、剂型、药物相互作用等因素的影响,应根据患者基本情况,通过测定血药浓度个体化使用丙戊酸钠,使丙戊酸钠在颅脑术后常规使用丙戊酸钠预防癫痫发作方面得到更安全、合理、有效的应用。
关键词：丙戊酸钠,血药浓度,个体化给药,预防癫痫发作
参考文献
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监测浓度 篇5
【关键词】抗癫痫药；血药浓度监测；回顾性分析
癫痫（Epilepsy）是慢性反复发作性短暂脑功能失调综合征，以脑神经元异常放电引起反复痫性发作为特征，是发作性意识丧失的常见原因。资料显示［1］，一般人群的癫痫年发病率为50-70/10万，患病率约为5%，估计我国有600万以上癫痫患者，每年新发病的癫痫患者为65万-70万。癫痫有多种治疗方法，其中药物治疗是目前最常用、最重要的手段［2］。当前用于临床的抗癫痫药能使80%左右的患者病情得到控制，70%左右的患者病情得到完全缓解［3］。常用的抗癫痫药物有苯妥英钠、卡马西平、苯巴比妥、丙戊酸钠等。由于这些药物具有非线性动力学特性，需长期服用而又易发生毒性反应。因此，需要对抗癫痫药物进行血药浓度监测，以提高治疗效果和减少不良反应，实现临床合理、安全用药。
1资料与方法
1.1一般资料我院门诊和住院患者自2007年5月至2012年8月所监测的4种抗癫痫药物（丙戊酸钠，卡马西平，苯巴比妥，苯妥英钠）的血药浓度结果共计1701例次。其中男性1048，女性653。年龄跨度较大，从14天-84岁。其中丙戊酸钠1154例，卡马西平310例，苯巴比妥147例，苯妥英钠68例。两药联用18例，中成药制剂4例。
1.2材料Agilent1100高效液相色谱仪，EclipsePlusC18柱（150mm×4.6mm，5um），G1314AVWD监测器（美国惠普安捷伦公司），LC-solution工作站，甲醇为色谱醇，其他试剂为分析纯，水为自制蒸馏水。
1.3方法依据《中华人民共和国药典·临床用药须知》（2010年版）规定：有效血液浓度丙戊酸钠为50-100ug·ml-1，卡马西平为4-12ug·ml-1，苯巴比妥为15-40ug·ml-1，苯妥英钠为10-20ug·ml-1。根据有效血药浓度的判定标准，对4种抗癫痫药血药浓度结果进行统计、分析。
2结果
2.1我院自2007年5月至2012年8月4种抗癫痫药物血药浓度监测共计1701例次，见表1。
2.24种抗癫痫药血药浓度监测结果分析我院自2007年5月至2012年8月抗癫痫药物血药浓度监测共计1701例次，除去两药联用的18例次和中成药制剂4例次，剩余1679例次的血药浓度监测结果按低于、高于、在有效浓度范围内分段后的分布，见表2。
3讨论
我院监测抗癫痫药物血药浓度的患者中，男性（1048例）明显多于女性（653）。这与男性癫痫的发病率高于女性，男女之比为1.51：1［4］基本相符合。国外也有报道男性癫痫发生率高于女性，并多有一定的诱因，而女性多无可确定的因素［5］。我院丙戊酸钠的用药频次最高，约占67.84%，卡马西平次之。这与贾暖等［6］的报告一致。由于丙戊酸钠具有抗癫痫谱广、起效快、复发率低等优点，在临床被广泛应用。我院的监测数据显示，卡马西平分布在有效血液浓度范围内的比率相对要高。这可能与卡马西平在0.5-20ug·ml-1范围内线性关系良好［7］，稳定性好有关。
我院的监测数据表明，四种抗癫痫药物分在有效浓度范围内的比率都较低，除卡马西平外都低于50%，而分布在低于有效血液浓度范围内的比率相对较高。引起低于有效血液浓度的因素包括以下几点：①无需用药的情况下使用了抗癫痫药物。人一生中偶发一至数次癫痫发作（包括状态关联性发作）的机会高达5%，这种情况并不需要抗癫痫药物治療。发作间期长于1年，有酒精或药物刺激等诱因者，也可不用抗癫痫药物。这些情况下如果使用了抗癫痫药物，即使低于有效血液浓度，临床效果也会比较好，因为不用药物也可能就是这种临床效果。②服药的依从性差。癫痫治疗是一个长期的过程，特发性癫痫通常在控制发作1-2年后，非特发性癫痫在控制发作3-5年后才考虑减量和停药，部分病人需终生服药。③服用方法不正确。如缓释制剂，应q12h服药，有些患者就认为是一天2次，于是上午10点左右一次，下午3点左右服一次，到第二天九点左右测血药浓度偏低。④患者自行停药。在监测结果中，有9例未检出药物的病例，仔细询问才知道患者已经自行停药。⑤服用自行在市场上购买的中药制剂。在监测结果中，有4例服用中成药制剂的患者血药浓度监测均低于有效血液浓度。研究显示，84.0%服用中药制剂的患者血药浓度低于有效血液浓度，且检出的浓度差异很大。除了患者本身个体差异之外，很可能与患者对中药制剂信任度过高有关。⑥联用抗癫痫药物。如苯妥英钠、苯巴比妥、卡马西平能降低丙戊酸钠的血药浓度，苯妥英钠能降低卡马西平的血药浓度，卡马西平也能降低苯妥英钠的血药浓度。碳青霉烯类药物可促进丙戊酸代谢速率加快，导致其血药浓度低于有效浓度，甚至引发癫痫。⑦自身诱导作用。苯妥英钠、苯巴比妥、卡马西平为肝药酶诱导剂，不仅能诱导肝药酶增加其他药物代谢，同时也能产生自身诱导作用，长期应用半衰期可下降2-3倍。⑧未按年龄调整给药剂量。研究发现，3岁以下的患儿卡马西平的血药浓度明显低于其他年龄段的患者。⑨患者处于病理状态。如发热可使苯妥英钠代谢速度加快，血药浓度降低。
我院测得4种药物高于有效血液浓度的百分率相对较低，这说明临床已对药物浓度过高可能带给患者的负面影响有所认识。药物浓度过高，不良反应的发生率会随之增高，特别是剂量相关性药物不良反应。毒性反应也可能随之发生变化，如苯妥英钠的毒性反应，在20-30ug·ml-1时表现为眼球震颤，在30-40ug·ml-1时表现为运动失调，在>40ug·ml-1时表现为精神异常。引起高于有效血液浓度的因素包括以下几点：①取样时间不合理。在实际工作中，医生对服药时间、服用间隔、取样时间等细节不予重视，有些患者服完药后来看诊，医生就开医嘱测血药浓度。而患者对血药浓度监测的意义不是很清楚，往往为了图方便而要求随诊随测。因此很可能测得的血药浓度为峰浓度，造成药物浓度偏高。监测浓度偏高的结果出来后仔细询问病人，才知我院药物浓度偏高的原因大部分是取药时间不合理。这就要求临床药师向医生、护士及病人仔细宣讲用药知识，使所测的血药浓度具有临床价值。正确的取血时间是：血样应在患者血药浓度达稳态后，抽取清晨空腹静脉血，避免溶血，测得药物谷浓度。②联用抗癫痫药物。如苯妥英钠能提高苯巴比妥的血药浓度；丙戊酸钠可抑制肝酶作用，能显著提高苯妥英钠、苯巴比妥的血药浓度。我院联合用药的例数相对很少，这也符合抗癫痫药物尽量单药治疗的重要原则。试验证明大约60%新诊断为癫痫的患者在接受抗癫痫药单药治疗后可达到痊愈，同时不伴有不可耐受的不良反应。单药治疗服药方便，价格低廉，患者顺应性好，能坚持长期用药，不良反应也比联合用药要小。③未按年龄调整剂量。如随着年龄增大，苯妥英钠的蛋白结合率减少，从而使血浆游离药物浓度增加。65岁以上病人比45岁以下者的蛋白结合率可减少2%-20%，故老年人用苯妥英钠时应减量。
本文对4种药物的血药浓度结果进行回顾性分析，主要是以目前临床推荐的有效浓度范围为基准。但癫痫患者个体差异颇大，有的在低于有效血液浓度就已经有效，有的在有效浓度内即出现明显的毒性反应。因此，建议临床制定用药方案时，不能单纯根据血药浓度测定的结果确定，而应兼顾患者的年龄、并发症、联合用药、临床症状等多方面因素综合分析，根据实际情况全面、合理地看待和应用治疗药物检测结果，正确判断患者用药剂量是否达到最佳疗效，并及时调整方案，使癫痫病患者真正做到个体化药物治疗。
参考文献
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监测浓度 篇6
1. 系统构成
1.1 硬件构成
系统主要包括无线传感器模块、无线宽带路由模块、交换机等有线网络模块等组成。
1.2 软件构成
1.2.1
系统软件,根据客户现有的局域网,主要配Windows网络操作系统软件;数据库系统,利用Borland C++builder IDE平台和Sql Server 2000数据库软件实现。
1.2.2 应用软件有四个独立的部分:
●终端服务程序,收集由协调点发过来的数据,通过对数据进行检测,过滤掉异常数据,对传输无误的数据进行分析,得出每个节点的磷化氢浓度值,同时,检测电源开关的状态,最后将这些数据提交到远程数据库。另外,终端服务程序还可以向下发送下行指令,以控制所有的节点的状态,主要是传感器电源开关的状态。
●系统维护软件,维护该系统的结构,设置服务器参数,设置磷化氢报警阈值以及设置杀虫时间。用户可以通过该软件添加、修改、删除各级项目,并将修改后的结构保存至数据库,供系统的其他软件使用。另外,系统维护软件还有添加用户,修改用户密码以及删除用户的功能。
●网络管理软件,可以查看当前的网络中所有设备的状态信息,实时地监控系统中网关、AP的工作状态,将工作不正常的网关和AP显示到界面上,以便后期的处理。
●数据统计与报表软件,可以对节点及管理区的数据进行查询、统计以及打印输出操作;同时还可以监视节点的状态,并提供报警功能。这部分功能是该系统在实际工作中的重点,我们下面重点对这部分的应用设计进行介绍。
2. 数据统计与报表系统
数据统计与报表系统包括系统登录、统计对象选择、项目信息、项目图示、数据统计、单元日报、杀虫报告和报警功能。
2.1 系统登录
系统运行之前要求用户先登录系统,必需提供用户名和密码,最初,系统已经存在一个管理员用户,用户名是admin,输入密码后点击[登录]按钮即可进入系统。
2.2 选择统计对象
登陆系统后,界面的主要部分是工作区,分两大部分,左侧是结构树状视图,用户可以一层一层地展开,以选择不同的对象。右侧是主要的部分,它由5个标签页组成,包括项目信息、项目图示、数据统计、单元日报、杀虫报告。左侧的树状视图中包括如下内容,根节点是“青岛卷烟厂”,下面依次是库区,楼层,管理区(一层分为两个管理区),节点。
2.3 数据统计与报表
2.3.1 项目信息
项目信息类似于Windows操作系统的资源管理器右侧的视图,我们也可以选择它显示大图标,小图标,列表方式和详细资料的方式。当用户选择了节点时,将只显示详细资料的方式,其他各种对象的信息,在详细资料的方式可以显示更多的相关信息。值得一提的是项目信息的右侧,还显示了当前节点的最近的实时曲线图。
2.3.2 数据统计
可以对节点或库区(指的是一层中的管理区)分别进行按时间点或按时间段的查询与统计,可以是年报表、月报表、日报表或时报表。
●报表选项,可以选择是对节点还是对库区进行统计,此项在选择左侧的树节点中的节点或库区的时候,也会自动跟着变化,另外,当选择库区报表时,还可以选择曲线,曲线的选择只可以选择最大值和最小值,平均值始终显示。
●时间选项,可以选择是按日期还是按时段进行统计,当选择按日期的时候,选择时间将只能选择第一个时间。选择报表可以选择是年报表、月报表、日报表还是时报表。
在对以上各项进行选择的同时,统计状态条中将显示当前的统计参数,即统计对象和统计时间。在确定了统计参数之后,用户可以点击查询按钮进行统计,点击[打印]按钮可以将报表输出到打印机。如图1所示。另外我们可以预览报表,在预览报表的底部同时显示出曲线图。
2.3.3 单元日报
单元日报也称为运行日志。此功能是统计每一天的各个库区(管理区)的三个时间点上的数据,数据分为平均值,最大值和最小值,一般选8点,12点,16点的数据。不受左侧当前管理区的影响。在查询和预览的时候,只会列出第一天的数据,在打印的时候将打印从起始日期到截止日期的每天的数据。用户除了选择时间范围之外,还可以选择是否杀虫期间,如果是统计杀虫期间,那么也将会统计磷化氢的数据,否则只统计温度和湿度的数据。
2.3.4 杀虫报告
杀虫报告是统计一个杀虫周期的总的统计图,一个杀虫周期一般是7天,我们可以输入起始日期和截止日期,然后点击[查询]按钮进行统计,可以统计出当前库的统计结果。点击[预览]按钮可以预览当前库区(管理区)的统计结果,点击[打印]按钮可以把当前预览结果输出到打印机,点击[连续打印]按钮可以把所有的管理区的统计结果输出到打印机。
2.3.5 报警功能
用户可以启动报警功能,在启动报警功能之前,应该先设定报警参数。在报警开的情况下,如果某个节点的数据达到报警线,那么系统将弹出报警窗口,显示当前出现问题的节点列表。同时,通过音箱发出刺耳的报警声以提醒用户注意,用户应该根据实际情况予以及时有效的处理。
3. 小结
烟叶仓储磷化氢浓度监测系统是针对烟叶仓储现状提出的一种准确、实时、安全、经济的解决方案。该系统能实现烟叶仓储过程中的磷化氢浓度实时监测、监测数据的无线传输和集中管理、监测数据的自动处理和预警等功能,具有较好的应用价值。
摘要：对烟叶仓储磷化氢浓度监测系统进行了介绍,针对烟叶仓储现状设计了一种准确、实时、安全、经济的应用解决方案。该系统能实现烟叶仓储过程中的磷化氢浓度实时监测、监测数据的无线传输和集中管理、监测数据的自动处理和预警等功能,具有较好的应用价值。
地高辛血药浓度临床监测结果分析 篇7
关键词：地高辛,血药浓度,发光免疫分析仪,数据挖掘,统计分析
地高辛是临床最常用的强心苷类药物, 能加强心肌收缩力, 减慢心率, 抑制心脏传导, 主要用于治疗充血性心力衰竭和心房颤动。地高辛疗效确切, 但治疗用药安全狭窄, 有效血药浓度为0.5~2.0μg/L[1], 而且个体差异大, 少数易感患者即使给予常规剂量治疗, 也可能引起中毒。故监测患者地高辛血药浓度, 探讨影响地高辛血药浓度的基本因素, 实行个体用药很有必要。该院2009年6月—2011年7月应用全自动微粒子化学发光免疫分析仪监测患者地高辛血药浓度, 并对临床用药情况进行统计分析, 为临床合理用药提供可靠依据。现报道如下。
1 仪器与试剂
Access2全自动微粒子化学发光免疫分析仪 (美国Beckman Coulter公司) , 地高辛测定试剂盒 (美国Beckman公司) , 地高辛定标试剂盒 (美国Beckman公司) 。SPSS13.0软件 (SPSS公司) , Clementine 8.0 (SPSS公司) 。
2 临床资料
2009年6月—2011年7月, 该院共监测服用地高辛住院或门诊患者的血药浓度345例次。男219例, 女126例, 年龄45~81岁, 其中>70岁及以上的老人为153例次 (44.35%) 。
3 给药方案
首次给药根据患者病情给予常规剂量0.125 qd或0.25 qd。后续给药根据患者血药浓度调整, 地高辛血药浓度>2 ng/m L为用药过量, 后续给药剂量为0.125 qd;地高辛血药浓度<0.5 ng/m L为用药不足, 后续给药剂量为0.25 qd;血药浓度为0.5~2 ng/m L者维持原剂量, 直至治疗结束。
4 结果与分析
首次给药血药浓度在0.5~2 ng/m L范围内的患者数为86.1%, <0.5ng/m L的患者为6.1%, >2ng/m L患者为7.8%。根据患者地高辛血药浓度调整给药剂量后, 患者地高辛血药浓度0.5~2ng/m L (97.3%) , <0.5 ng/m L (1%) , >2 ng/m L (1.7%) 。再次根据血药浓度调整给药剂量后, 患者地高辛血药浓度均在0.5~2 ng/m L范围内。
将患者年龄、性别、药品生产厂家和不同时间的血药浓度等因素用SPSS软件进行相关分析, 见表1。
注:**P<0.01差异有统计学意义。
由表1可知, 患者肾功能状况与地高辛血药浓度有显著性相关, 但随着用药剂量的调整, 相关系数逐渐变小。患者的年龄与地高辛血药浓度在治疗后期有显著性线性相关, 而患者性别和药品生产厂家与地高辛血药浓度没有相关性。上述统计结果提示:影响地高辛血药浓度的主要因素是患者的肾功能即药物代谢功能。其次才是患者年龄的影响。患者性别和药品生产厂家对患者地高辛血药浓度相关性不大。
为探讨患者年龄、肾功能状况与地高辛血药浓度之间关系, 将相关数据用SPSS软件作图, 结果见图1、图2、图3。
图1的分析结果进行一步说明, 血药浓度超过2 ng/m L的患者主要是肾功能不正常者, 而且以高龄患者居多。而血药浓度低于0.5 ng/m L的患者, 肾功能均正常, 而且年龄都偏小。图2、图3分析显示, 通用药剂量的调整, 血药浓度都控制在正常治疗范围。高龄和肾功能不正常的患者也能有效的控制其血药浓度。提示通过对患者地高辛血药浓度的监测, 实施个体化治疗, 可以达到预期的效果。
为探讨地高辛血药浓度超出或低于正常治疗范围的影响因素, 将患者年龄 (70岁以上为高龄, 70岁以下为低龄) 、患者肾功能是否正常、患者性别、药品生产厂家 (A、B、C三个药品生产厂家) 和地高辛血药浓度数据, 用数据挖掘软件进行关联度分析, 结果见图4。
图4结果显示, 血药浓度>2 ng/m L的患者 (即用药过量) 与不同年龄、性别、不同药品生产厂家和肾功能不正常都有高度关联性, 而血药浓度低于0.5 ng/m L的患者 (即用药不足) 与不同年龄、性别、药品生产厂家A、B和肾功能正常都有高度关联性。提示血药浓度高主要与患者的肾功能有关, 即患者肾代谢功能下降, 地高辛血药浓度升高, 高龄患者即使肾功能正常, 因其代谢水平低, 地高辛血药浓度也会升高。用药量不足的情况主要表现在肾功能正常的低龄患者, 但肾功能正常的低龄患者的地高辛血药浓度大部分在正常范围内, 这表明地高辛个体差异比较大。
5 讨论
地高辛血药浓度动态监测是对心衰患者实现药学监护的重要手段。由于不同个体对地高辛药代动力学差异较大, 及时测定血药浓度是关键。然而, 监测频度有可能是导致临床药学监护成败的关键问题。对地高辛吸收良好, 血药浓度稳定的患者, 频繁检测会增加患者不必要的痛苦和经济负担。相反, 对地高辛吸收不好, 血药浓度不稳定的患者, 监测间隔过长或无规律则不易掌握其血药浓度的变化, 达不到监测的目的。因此了解对地高辛血药浓度的影响因素, 是制定个体给药方案, 对患者进行有效药学监护的首要工作。
影响患者地高辛血药浓度的主要因素是患者的肾功能和年龄。这结论与文献[2]报道一致。地高辛绝大部分 (80%~85%) 以原药形式通过肾脏从尿中排出, 肾功不全时清除率下降, 排泄减慢, 半衰期延长, 可造成血药浓度升高。高龄患者肾血流量减少, 肾小球滤过率下降, 肾排泄能力降低, 从而导致地高辛清除率下降, 半衰期延长。同时, 老年人肌肉组织减少, 与地高辛的结合也相对减少, 从而血药浓度增高。
根据患者血药浓度进行个体用药方案时, 不仅要考虑患者的肾功能代谢能力和患者年龄因素, 同时还要考虑不同药物之间的相互影响。心衰患者大多病情复杂, 常常要与其它药物联合用药, 故易引起地高辛血药浓度半衰期延长或缩短, 使地高辛血药浓升高或降低。如保钾利尿剂阿米洛利[3]、心痛定、胺碘酮、利血平、麻黄碱、钙制剂等会使地高辛血药浓度升高, 而柳氮磺胺吡啶、新霉素、对氨基水杨酸、阿斯匹林、巴比妥等会使地高辛血药浓度降低[4]。
该院在监测地高辛血药浓度和开展临床药学服务的过程中发现, 无效浓度即地高辛血药浓度低于0.5 ng/m L, 有时也表现出实际疗效。而地高辛血药浓度在0.5~2 ng/m L范围内, 有时临床表现欠佳。说明有效浓度、中毒浓度和无效浓度不是绝对的, 它们之间存在一定程度的交叉。给药方案最终要看药物在病人身上的治疗效果为准, 血药浓度测定不能完全替代严密的临床观察者。
参考文献
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监测浓度 篇8
近年来,由于大气颗粒物污染的日趋严重,其检测技术得到了国内外学者的普遍重视。目前,常用的颗粒物质量浓度的测定方法是光散射法。国外对于光散射颗粒物质量浓度测量法的研究开展得比较早,现今技术也比较成熟,商业化的产品也比较多[1],其中以美国SKC和TSI公司的商品最多。我国对光散射浓度测量方面的研究起步较晚,直到上世纪70年代才开始,与欧美等发达国家相比,技术上还存在一些不足[1]。
经过近四十年的发展,我国也逐渐有一些产品商业化,如PC.3A激光可吸入粉尘测试仪和PC.3A激光可吸入粉尘连续测试仪等[2]。但这些产品以及国内环境研究工作者对大气颗粒物的研究也主要集中在PM2.5以上的颗粒物,而对人体健康危害更大的细小颗粒(PM2.5以下)研究较少,因此设计并制作细小颗粒物实时监测和预警系统具有十分重要的科学研究价值。
本文设计的大气颗粒物自动监测预警系统,通过Easy ARM1138嵌入式系统对大气颗粒进行实时采集,并对数据进行处理,可检测粒径范围为0.1μm-10μm,而且,系统可应用于细小颗粒物的检测。整个系统简单、使用灵活、操作方便。系统设备具有现场应急监测和自动遥测预警的双重功能,且监测和采集速度快,可靠性高,具有很好的经济价值。
1 光散射法
光散射法是通过测量颗粒物受光照射后所发出的散射光信号的大小来测量颗粒物的质量浓度。它由于测量速度快、高灵敏度、重复性好、可测粒子尺寸宽及适于在线非接触测量等优点而被广泛应用。利用光散射原理测量颗粒物质量浓度的方法也有两种:光度计法(群颗粒散射法)和粒子计数法(单粒子光散射法)。本文利用光度计法测量颗粒物质量浓度,该方法是利用Mie散射理论及颗粒物的各参量来反演颗粒物质量浓度的,它的原理是颗粒物质量浓度与光度计接收到的散射光通量成线性关系[1]。
根据Mie散射理论,当一束强度为I0的自然光入射到一个各向同性的球形微粒时,其散射光强为:
式中,I(θ)为散射光强度,I0为入射光强度,λ为入射光波长,i1、i2为散射光的两个强度函数,i1=S1(m,θ,a),i2=S2(m,θ,a),分别对应于散射光强度的两个垂直的偏振分量,其中a为粒子的尺度系数,S1、S2光的振幅函数,m=m1+im2为粒子对周围介质的复折射率Θ[3]。由Mie理论可知,散射光强度与颗粒物粒径、入射光波长相关。即在温度和湿度较稳定的洁净环境下,当光照射在空气中悬浮的颗粒物上时,产生散射光。在颗粒物性质一定的条件下,颗粒物的散射光强度与其质量浓度成正比[4]。通过测量散射光强度,应用质量浓度转换系数K值,可求得颗粒物质量浓度。
2 系统的实现
2.1 系统的硬件设计
该颗粒物监测预警系统的主要大气颗粒物信号采集模块、Easy ARM1138控制单元、GPRS无线通信模块以及一些外围设备构成,监测系统的构成如图1所示。系统主要实现光电传感器的数据采集,完成A/D采样、大气颗粒物的浓度计算以及数据的存储及显示,如果颗粒物浓度连续超标,要进行语音报警,同时对污染情况进行分析,并根据实际污染情况或污染趋势以文本的形式向工作人员发送预警信息,这大大提高了系统的便携性和数据的实时性。
(1)信号采集模块
信号采集模块主要由二极管激光器、光电传感器及信号调理部分组成。本文选用波长为785nm,功率为100mw的半导体二极管作为光源,相对于氦氖激光器而言,该类激光器光敏区光强均匀性好,粒子信号离散度相对较小,大大提高了不同粒径颗粒的分辨率[5]。
光电传感器主要由光电二极管构成,它将入射的散射光转化为相应强度的光电流。当大气通道中不存在颗粒物时,激光器发射的激光将全被大气通道底部的光陷阱吸收,光电传感器无信号输入;当空气中存在颗粒物时,颗粒物会随着空气以一定的速率通过光敏区,入射激光照射到颗粒物上会产生相应散射光,光电传感器接收到散射光后,能够感应颗粒物的散射光并输出相应的电信号,电脉冲信号的峰值与散射光亮成一定的比例,即在散射光强度稳定的情况下,悬浮微粒的粒径不同,其散射光强度随之不同,电脉冲峰值也不同。
光电二极管完成光电转换后,此时的光电流较小,对于一个微米量级的颗粒,产生的电脉冲信号一般为产μA量级[1],因此需要对信号进行调理,首先需要利用匹配低噪声的精密运算放大器将微弱的电流信号转化成电压信号,然后进行线性放大及阻抗匹配。信号调理部分主要由电流电压转换电路,电压跟随电路,二级放大电路和积分电路构成。信号调理电路如图2所示。
(2)Easy ARM1138控制单元
Easy ARM1138微控制器是围绕ARM CortexTM-M3处理器内核来设计的,系统使用的是LM3S1138的最小系统。Cortex-M3处理器是专门为那些对成本和功耗非常敏感但同时对性能要求又相当高的应用而设计的,是广大片上系统的理想解决方案。由于该处理器集成一个10位的ADC模块,支持8个输入通道,以及一个内部温度传感器[6]。因此无需使用A/D采样芯片,Easy ARM1138完全可以满足系统的要求,从而减少了系统的外围设备。
(3)外围设备
温湿度传感器使用SHT11,该温湿度传感器将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上,测量精确度高。实时时钟采用SD2405时钟芯片,精度高,实时性好,该芯片使用标准的I2C协议,便于ARM处理。对于信号的快速采集,从读写速度、时序控制等方面考虑,采用SRAM芯片CAT24C256作为数据存储器,它是一个256Kb的串行CMOS E2PROM,支持标准(100k Hz)和快速(400k Hz)的I2C协议,主要用来存储实时的大气颗粒物浓度数据以及浓度超标时的报警参数。数据显示使用WLA56可控制彩色TFT液晶显示屏,主要用来显示颗粒物浓度,温、湿度信息等数据。报警模块由语音芯片ISD4003构成,ISD4003的单片录放时间4至8分钟,音质好,广泛用于便携式电子产品中,它在系统中主要实现浓度超标时的语音报警功能。
(4)GPRS无线通信模块
系统的无线通信由GPRS模块构成,当被测大气中的颗粒物浓度连续超标时,系统通过RS232将数据传送给GPRS模块,GPRS模块把污染信息传送给工作人员。GPRS模块选用ZWG-03A设备,该设备是基于GSM网络的一款智能短信设备,通过串口通信,给设备上电后,接上PC的串口电缆,向设备发送命令即可进行配置。协议简单,操作简单而可靠。
(5)电源模块
系统电源部分都采用三端稳压管实现。为整个系统提供±12v、±5v、3.3v和3v的电压,确保电路的正常稳定工作。由于系统中,既有数字电路又有模拟电路,为了避免数字电路产生的噪声会影响模拟电路,使模拟电路的小信号指标变差,这两部分单独供电,使得模拟地和数字地分开。在做PCB板时,在电源处单点共地。
2.2 系统的软件设计
软件部分主要实现光电传感器的数据采集,完成A/D采样、大气颗粒物的浓度计算以及数据的存储及显示,如果颗粒物浓度连续超标,要进行语音报警,同时对污染情况进行分析,最后以文本的形式向工作人员发送预警信息。由于电路系统的背景噪声相对较大,例如放大电路的温漂、电路中存在的不确定噪声等,因此,系统在LM3S1138进行A/D采样后,通过软件设定阈值和采样取平均值的方法,对数据进行处理,以达到低通滤波的效果,从而使得系统的背景噪声大大地减小。系统的软件流程如图3所示。
3 测试结果与分析
文中采用TSI公司的Dust TrakⅡ作为标定用的测量仪对系统的K值进行标定。标定后,分别将TSI与本文的监测系统置于测量环境中的同一测点,同一高度,同一方向,同时测量颗粒物的质量浓度。由于空气中颗粒物分布的不均匀,气泵的流量也不同,两台仪器的测量结果不可能是完全一致的。对测量的数据进行比较,结果如图4所示。
图4(a)是软件没有对数据进行处理时,两仪器颗粒物浓度的测量结果,从中可以看出,本系统与Dust TrakⅡ的结果相差比较大,线性度不是很好,这可能是由于系统在稳定性及精度上仍存在一定的不足。主要原因有以下几方面:一是光电传感器输出功率不是特别稳定;二是温湿度的干扰;最后也是最主要的原因是由于电路系统的背景噪声较大。为了降低系统的背景噪声,除了信号调理部分的电压跟随与积分电路以外,在软件部分又对信号进行了处理,如对A/D采样结果进行加权平均,并设定阈值,对采样结果进行一定的软件滤波,通过这样的改进后,测得的结果如图4(b)所示,从图中可以看出数据集中在斜率为45°的直线上,显然,通过改进,系统的线性度有了较大的提高。
4 结束语
随着自动化及信息技术的迅速发展,监测系统已逐步向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化、智能化的方向发展[7]。本文利用光散射法设计并建立了适用于细微颗粒物的大气颗粒物监测预警系统。实践证明,该系统不仅能满足恶劣环境检测的要求,而且具有测量准确、实时性强、成本低等优点,可在对环境质量要求很高或是环境大气监测领域推广使用,对改善城市生态环境,创造良好的投资环境起到促进作用。
参考文献
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呼出气监测静脉麻醉药血药浓度 篇9
在临床中,对丙泊酚用量的控制主要通过基于正常人群的药代动力学和药效学模型的靶控输注(Target Controlled Infusion,TCI)结合临床麻醉医生的经验而实现的[2]。设定TCI血药浓度控制的目标值,TCI实时控制的血药浓度也可以通过TCI计算读出。但其并不是患者血药浓度的实测值,故与真实值存在一定的偏差。尤其对于特殊人群来说,TCI的偏差往往使所得的血药浓度值不具有临床指导意义而被麻醉医生忽视。故而,寻找一种有效的方法能够对丙泊酚的血药浓度进行精确的实时监测,显得尤为重要。
有报道显示,通过呼出气中丙泊酚浓度可以用来监测临床患者的血药浓度。最初这一想法被通过质子转移反应-质谱(PTR-MS)技术进行了验证[3]。其后,如气相色谱-质谱连用(GC-MS)[4]、离子- 分子反应质谱(IMR-MS)[5]和集束毛细管柱- 离子迁移谱(MCC-IMS)[6],均验证了可用于呼出气中丙泊酚浓度的监测。但是,GC-MS、IMRMS、MCC-IMS等技术由于设备昂贵、体积庞大、噪声等原因均不适用于临床手术环境;PTR-MS虽然体积小便于携带,但缺乏在复杂气体背景下监测丙泊酚的能力,故而均不是合适的选择。
本文提出了一种基于气相色谱- 声表面波传感器技术联用的平台用于临床监测呼出气中丙泊酚浓度。由于使用了直热式毛细管柱升温方式[7,8],该平台的检测周期可压缩至约90 s,可以对呼出气中的丙泊酚浓度进行在线监测。同时,通过呼出气中丙泊酚浓度与把控灌输的比对实验,验证了本系统可用于临床丙泊酚麻醉药的实时血药浓度监测。
1 方法
1.1 系统设计
本系统通过气相色谱技术与声表面波传感器联用的方式,实现对呼出气中麻醉药物丙泊酚的实时监测,系统的整理气路结构见图1。
系统通过六通阀的转向实现进样与分析两种模式。如图1(a) 所示,为进样状态,在该状态下,气泵抽气,样品在气体进样口被吸入Tenax TA[9]吸附管,吸附管中覆有10 mg的Tenax TA吸附剂,可实现对气体的预富集,提高系统的监测下限。在进样状态完成后,程序控制六通阀转向,切换状态如图1(b) 所示。在该状态下,以氦气为载气,对Tenax TA吸附管进行瞬时加热,将管中此前吸附的气体吹出,进入金属毛细管柱进行成分分离后,依次进入传感器气室进行检测。至此,可对气体样品的成分进行分离与定量分析。
在传感器室中, 使用声表面波传感器(Surface Acoustic Wave,SAW)作为检测器。本平台使用的SAW传感器为36°Y-X切型石英,中心频率约为500 MHz。在传感器计频的过程中,加入一个参比传感器,其中心频率略高于工作传感器。通过混频器对两个传感器的频率值进行差频,以得到由质量沉积引起的工作传感器的频率变化,同时,将原本500 MHz的信号降低到1 MHz左右,降低硬件电路计频的难度。
1.2 GC-SAW标定实验
1.2.1 丙泊酚标准浓度气体的配制
使用丙泊酚原液,分别配制0.4,0.5,1.0,2.0,4.0 nmol/L浓度的丙泊酚气体,并保存在容积为2 L的泰德拉(Tedlar)样品袋中。配气实验使用由中国国家计量技术开发有限公司的MF-3B型配气仪。
1.2.2 使用GC-MS与GC-SAW系统进行气体分析
对标准气体使用气相色谱- 质谱仪(GC-MS) 进行标定,本实验使用岛津公司GCMS-QP2010 型号GC-MS,配备瑞思泰康RTX®-5 系列毛细管,长度30 m,内径0.25 mm。样品通过SPME针萃取后进入GC-MS进行分析。进样口温度设置为260 ℃,进样时间1 min ;毛细管从120 ℃以15 ℃ /min程序升温至300 ℃,并保持2 min ;离子源温度设置为250 ℃。
GC-MS分析完毕后,打开GC-SAW系统开关与气阀,并进行仪器预热。SAW传感器,毛细管,六通阀与进样口的温度分别设置为30 ℃、40 ℃、165 ℃、200 ℃。毛细管的升温速率为10 ℃ /s,升温时间为3 s。设置完毕,等待仪器预热完成后,进样口保持空抽直至GC-SAW检测结果的基线消失。将泰德拉(Tedlar)样品袋中的气体,置于进样口,进行气体分析。
单个浓度的丙泊酚样品,使用GC-MS分析3 次,使用GC-SAW分析5 次。
1.3 临床监测丙泊酚
1.3.1 实验准备
本临床实验是在浙江大学第二附属医院的协助下完成,在实验准备室内,打开GC-SAW系统电源与气阀,并进行预热。确认系统软硬件连接完毕,按照丙泊酚标准气体标定实验中的参数对系统进行设置。预热完毕后,系统空抽3 次,观察检测结果基线是否平稳。准备工作完成后,将载有GC-SAW系统的推车推入手术室。
1.3.2 实验过程
临床监测呼出气中丙泊酚实验过程,见图2。将GCSAW系统的进样口与呼吸机的出气管相连。采集麻醉状态下病人的呼出气体进行分析,设置抽气采样周期为90 s。整个实验过程持续约150 min,对呼出气中丙泊酚的含量进行监测,与TCI结果进行比对。在实验的过程中,连续抽取患者血液(单次1 m L),并编号记录采血时间。在采气实验结束后,使用GC-SAW系统测血液样品的顶空响应,与呼出气响应进行比对。
2 结果
2.1 GC-SAW标定结果
图3 显示了GC-SAW标定实验的结果,通过配气仪配制了5 种标准浓度的气体(0.4、0.5、1.0、2.0、4.0 nmol/L),使用GC-MS对其进行分析。
图3(a) 是GC-SAW系统对标准浓度气体进行检测的结果,丙泊酚的出峰时间大致在7 s左右,且随着气体浓度的增加,峰高不断增高,峰面积不断增大。由此可见,本GCSAW系统可准确用于丙泊酚气体浓度的实时监测。SAW传感器响应与丙泊酚浓度的标定公式为:C=3.4X-0.5675,其中,C为丙泊酚气体浓度,单位nmol/L ;X为SAW传感器的频率响应值,单位为k Hz。
2.2 临床监测丙泊酚血药浓度及呼气浓度与TCI对比
图4 为GC-SAW系统临床监测丙泊酚的监测结果。
参考患者的体重,以2 mg/kg的药量给病患注射丙泊酚,可看到丙泊酚的血药浓度与呼出气中丙泊酚的浓度存在明显的上升,约在2 min后,血药浓度达到峰值(呼出气中丙泊酚浓度达到峰值为3 min),随后浓度逐渐下降。实验进行到33 min时,以2 µg/m L为目标值进行TCI靶控,可见血药浓度与呼出气中丙泊酚浓度重新上升;在实验进行到第82 min,停止丙泊酚用药,血药浓度逐渐下降,随后,呼出气浓度也逐渐下降;在呼出气浓度下降的同时,记录了TCI通过模型计算显示的丙泊酚血药浓度值,并进行拟合。
比较图4 中蓝线与红线可以发现,丙泊酚在呼出气中的浓度与其血药浓度在变化趋势上基本一致,这也证明了可通过监测呼出气中丙泊酚的浓度来推断患者在静脉麻醉过程中的血药浓度。同时,图中蓝线在变化趋势上比红线存在明显的滞后,这是由于静脉麻醉药物首先进入血液,经过肺部代谢之后才会从呼出气中排出。
对图中蓝线的后半段与绿线进行的相关性分析显示丙泊酚的呼出气浓度与TCI靶控输注结果存在强相关性(R2=0.9787)。同时,呼出气中丙泊酚浓度的下降是一个连续的过程,而TCI的计算结果为台阶式下降。显然,通过呼出气检测丙泊酚的血药浓度更为精确与可靠。
3 结论
本文提出了一种基于气相色谱——声表面波传感器联用的麻醉药物丙泊酚实时监测系统和方法,相比于传统的GC-MS、IMR-MS、MCC-IMS等设备,本系统具有便携性好、快速、无创、可实时在线监测等优势。通过丙泊酚的临床监测实验表明,本系统的监测结果与现有临床标准具有强相关性(R2=0.9787),可用于临床连续、无创监测麻醉药物丙泊酚。
参考文献
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监测浓度 篇10
1 材料与方法
1.1 对象与抽样在哈尔滨市区内抽取中餐厅15家, 其中<20桌组、20~50桌组和>50桌组各5家;西餐厅5家。
1.2 观察和调查观察记录监测点基本情况, 是否有禁烟标识, 是否有人劝阻吸烟。在场所内对20人进行拦截问卷调查。
1.3 测定仪器和方法
采用美国TSI公司生产的Side Pak AM510个人型气溶胶监测仪, 检测PM2.5浓度。在顾客就餐高峰期间 (18:00-20:00) 依据《公共场所卫生监测技术规范 (GB/T17220-1998) 》对抽样餐厅进行监测。
1.4 资料处理和统计分析检测数据采用TRAKPRO软件输入计算机, 转换后应用SPSS 17.0软件进行统计分析。
2 结果
2.1 观察结果
中餐厅有禁烟标识的4家, 均为>50桌组;西餐厅5家均有禁烟标识。对吸烟者, 中餐厅中无人劝阻, 西餐厅中均有人劝阻。
2.2 问卷调查结果
对吸烟引起肺癌、心脏病发作和中风的知晓率比例分别为90.2%、59.8%和27.8%, 三种疾病的完全知晓率为21.4%;对在餐厅室内全面禁烟吸烟者的支持率为34.9%, 非吸烟者的支持率为54.9%。
2.3 PM2.5监测平均浓度
中餐厅<20桌组为132.84μg/m3, 20~50桌组为276.57μg/m3, >50桌组为90.49μg/m3, 均为空气质量不健康, 对健康有危害;西餐厅为54.69μg/m3, 介于空气质量良好和不健康之间。中国目前没有本项监测有效的法律数值。参照美国环保署标准, PM2.5浓度低于15μg/m3表明空气质量良好, 对健康没有危害;高于65μg/m3表明空气质量不健康, 对健康有危害。
3 讨论
3.1 提高人群吸烟有害的知晓率和健康行为在中餐厅, 有
禁烟标识吸烟者对其视而不见, 不吸烟者亦无视危害, 各餐厅管理者更无二手烟有害的意识, 所以在中餐厅见不到对吸烟者的劝阻。被调查者中对烟草烟雾危害知识较低的知晓率和对餐厅内全面禁烟较低的支持率, 提示对烟草烟雾危害知识的健康教育尚需多层面、多方位、多形式地开展, 同时对群体不健康行为的改变更需强有力的法规约束。
3.2 树立正确的管理理念, 创造良好的无烟环境
哈尔滨市中餐厅和西餐厅监测期间PM2.5平均浓度分别为166.63μg/m3和54.69μg/m3, 有统计学意义差异 (t=7.333, P<0.01) , 说明西餐厅的管理理念和企业文化氛围营造了良好的室内无烟环境。在管理到位的就餐环境中, 不良的吸烟行为是可以被环境改变的。同时, 室内无烟环境对餐厅的经营没有影响。
3.3 中餐厅二手烟暴露问题严重
从PM2.5检测结果可知, 各类中餐厅室内PM2.5平均浓度均高于65μg/m3, 以20~50桌组为最高, <20桌组次之, >50桌组最低。提示哈尔滨市各类中餐厅对室内吸烟由于缺乏有效的提示、劝阻和管理, 在该场所内的就餐人员和工作人员的二手烟暴露问题较为严重, 因被动吸烟室内人员健康受到的威胁不容忽视。同时规范的管理、整洁的环境、就餐人群的层次和就餐的方式, 决定了餐厅室内二手烟危害程度。
3.4 吸烟做为一种不良习惯和不文明的交际方式, 已成为当今最严重的公共卫生问题
哈尔滨位于高寒地区, 冬季漫长, 门窗紧闭, 不文明的“烟酒”文化, 使室内烟草烟雾危害更为严重。餐厅做为公众最常光顾的公共场所, 深受二手烟的危害。为保护人们远离烟草烟雾危害, 必须严格执行《哈尔滨市防止二手烟草烟雾危害条例》, 提高意识, 加强管理, 改变环境。只有实施“100%无烟环境”才是唯一能够有效保护人群免遭二手烟危害的有效手段[2]。
参考文献
[1]张之幸, 郑频频.非禁烟公共场所环境烟草烟雾浓度调查[J].环境与职业医学杂志, 2009, 26 (5) :451-453.