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基于DPASV法血铅分析仪的研究与设计

作　者: 徐明智
导　师: 赵秋生
学　校: 天津医科大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 血铅检测差分脉冲阳极溶出伏安法数据采集定量分析串口通讯
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

铅是对人体有害的重金属元素之一,随着环境污染日趋严重,铅会通过食物链、土壤、水、空气等途径进入人体,尤其是对儿童的影响更为严重,因此普及血铅检测和提高铅的检出率,对提高我国大众群体特别是青少年儿童的身体素质有重要意义,为此,本论文的目的是,研制高精度、高效率的血铅检测仪则有广阔的应用前景。目前测量血铅的方法很多,主要有锌原卟啉法、微分电位溶出法、阳极溶出伏安法、石墨炉原子吸收光谱法、等离子体质谱ICP-MS、氢化物发生-原子荧光光谱法等。国际上公认的能够精确测定血铅水平的方法有：石墨炉原子吸收法(GFAAS)和阳极溶出伏安法(ASV)。在这两种方法中,石墨炉原子吸收光谱法对样品处理和工作环境的要求苛刻,而且要有塞曼效应背景修正系统,并保证用于分析铅的波长稳定在283.3nm,在应用上有局限性。在综合比较血铅测量方法的前提下,本论文采用溶出伏安法中的差分脉冲阳极溶出伏安法,它是一种灵敏度较高的电化学分析技术,目前已应用于多种微量金属元素的定量分析,具有比分光光度法灵敏度高,较原子吸收法投资小、方便、快速等优点,。本论文实现了对血液样本测试数据的采集,定量分析,数据存储、测量结果的显示,并完成了与计算机的串口通讯,实现了测量结果的后期处理。通过单片机上传测试数据,可以对数据进行统计分析。本论文应用差分脉冲阳极溶出伏安法测定血铅,研究了最佳的测定条件,建立了测定方法,。同时,对测定结果进行了重复性实验以验证其稳定性,用差分脉冲阳极溶出伏安法对冻干牛血铅成分分析标准物质进行了准确度实验,而且在实用性分析比较基础上,类比的引入了改进石墨炉原子吸收光谱法、氢化物发生原子荧光法,分析结果令人满意。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-13
  1.1 人体铅含量测定的临床意义  9
  1.2 检测人体铅含量的途径  9
  1.3 儿童血铅测量的意义  9-10
  1.4 血铅测量的方法及现状  10-12
    1.4.1 石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)  10
    1.4.2 微分电位溶出法(DPSA)  10-11
    1.4.3 阳极溶出伏安法(AVS)  11
    1.4.4 等离子体质谱(ICP-MS)  11
    1.4.5 火焰原子吸收光谱法(FAAS)  11
    1.4.6 氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)  11
    1.4.7 锌原卟啉法(ZPP)  11-12
  1.5 本血铅测定仪的设计目的  12-13
第二章血铅测量仪的系统设计  13-19
  2.1 系统测量方法  13-17
    2.1.1 电压扫描方式  14-15
    2.1.2 伏安曲线  15
    2.1.3 电极的选择  15-17
  2.2 本系统的实现功能  17-19
第三章系统的硬件设计  19-38
  3.1 系统的硬件组成及框图  19
  3.2 单片机C8051F020单元  19-22
    3.2.1 单片机C8051F020芯片  19-22
    3.2.2 单片机C8051F020电路  22
  3.3 电极测量单元  22-28
    3.3.1 测量电路  22-26
    3.3.2 电极-电机转速的控制  26-28
  3.4 液晶显示单元  28-30
    3.4.1 液晶显示技术  28-29
    3.4.2 液晶显示模块  29
    3.4.3 点阵图形液晶显示LCM16032ZK模块  29-30
  3.5 键盘输入单元  30-31
  3.6 试管转盘定位单元  31-32
  3.7 步进电机传动单元  32-34
  3.8 管路清洗单元  34-36
    3.8.1 温度测量  34-35
    3.8.2 温度加热驱动  35-36
  3.9 微机通讯单元  36-38
第四章系统的软件设计  38-48
  4.1 软件实现的功能  38
  4.2 软件的开发环境  38
  4.3 系统的程序流程  38-39
  4.4 测量算法的程序流程  39
  4.5 键盘管理  39-42
  4.6 LCD液晶显示程序设计  42-48
    4.6.1 指令系统  42
    4.6.2 内部RAM说明  42-43
    4.6.3 液晶模块的初始化  43-47
    4.6.4 字型的显示  47
    4.6.5 图形的显示  47-48
第五章主机与测量仪的通讯  48-51
  5.1 C8051F020串口通讯  48-50
    5.1.1 UART工作方式  48-49
    5.1.2 方式1  49-50
  5.2 微机串口系统设置  50-51
第六章测试血铅的实验  51-54
  6.1 实验器材  51
  6.2 实验试剂  51
  6.3 实验样本  51
  6.4 实验操作条件  51-52
  6.5 电极处理及预镀汞膜  52
  6.6 空白试验  52
  6.7 样品处理  52
  6.8 标准曲线的绘制  52-53
  6.9 测定空白试剂  53
  6.10 计算样本血铅浓度  53-54
第七章测量结果  54-56
  7.1 重复性实验  54-55
  7.2 准确度实验  55-56
第八章讨论  56-59
  8.1 系统设计的经验总结  56-57
  8.2 测量结果的经验总结  57-58
  8.3 实用性比较分析  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63-64
附录  64-76
致谢  76

基于DPASV法血铅分析仪的研究与设计

内容摘要

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