量比的应用范文

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1悬臂桥梁施工工艺的发展背景

目前我国桥梁施工多采用现浇箱梁结构，大多数的施工单位都采用悬臂桥梁施工工艺，其具体施工方案需要根据实际情况按照相关程序进行安全编制，并在施工前提交给专家进行审查，以确保施工方案的可行性及安全性[1]。其中为了能够进一步了解桥梁施工过程中悬臂桥梁施工工艺的标准要求，需明确施工过程中各个阶段的控制原则和标准，进一步推进悬臂桥梁施工工艺在桥梁施工建设过程中的发展及应用。

2悬臂桥梁施工工艺的优点

悬臂桥梁施工工艺大约是在上个世纪六十年代开始出现的，经过后期的创新和发展，逐渐被广大项目建设施工采用，并被大量地应用于我国的桥梁项目当中。经过多年的研究发现，在桥梁项目施工工艺中悬臂桥梁施工工艺具有十分明显的几项优点，让它可以一直被推广和使用[2]。首先，悬臂桥梁施工工艺的重点在于悬臂的研究和开发，适应能力强，尤其是在一些穿越河谷及跨越型的项目施工，大大减少了地理环境对施工带来的干扰和阻力，让施工可以更加顺利地进行。其次，悬臂的出现代替了落地支架的作用，不用再设置落地的支架，降低了工作量及提高了工作效率，促进整个桥梁项目施工的快速完成。再次，悬臂施桥梁工工艺在施工设备要求上比较简单，对于一般的施工工作，不需要用到很多的吊装机器，让工作更加轻松，同时也减少了操作人员，降低工作人员的工作强度，同时为项目建设节省了一笔资金，所以，悬臂施工工艺可以有效提高浇筑工作效率，减轻工作人员的工作负担。同时，悬臂桥梁施工工艺在环境适应能力方面具有较大的优势，可以适用于各种类型的项目，在高架桥的施工建设过程中也可以产生明显的效益。最后，通过悬臂桥梁施工工艺在施工品质和质量方面有着明显提高，自身在可操作性方面表现良好，便于循环活动的开展，也有利于在较为恶劣的环境下工作。

3悬臂桥梁施工工艺的基本流程

3.1桥梁0号墩的施工

桥梁0号墩的施工是整个桥梁施工过程中极为重要的一部分，它的施工质量直接对之后的施工质量产生重要影响，为了保证项目施工的正常开展，必须将这项工作做好。首先是桥梁0号墩的支架设计，对于一个建设项目来说，设计工作是一项重要内容。悬臂桥梁施工工艺在施工之前，首先要对施工的桥梁支架进行详细设计，因为桥梁0号墩的支架设计是保证后面施工正常进行的基础，在实际操作过程中，桥墩上下两边的支架需要连接在一起，这个时候需要借助支架的斜拉作用，让整个桥墩的下方体系可以搭建一个平台，降低连接过程中桥墩的整体荷载力，并将所有的力都通过支架进行传递，传递到塔架进行过渡。其次是支架预压和钢筋骨架捆绑的施工[3]。当桥梁0号墩的支架设计制作完成之后，可以开始进行预处理活动，采取有效措施降低支架出现变形状况的几率，并在保证支架搭建稳固之后，对支架的连接点进行变动。由于支架之间和钢筋骨架之间的构成都比较复杂，如果要进一步施工，需要对支架和钢筋骨架进行捆绑，让两者之间保持牢固的状态。然后就是进行混凝土的浇筑施工。混凝土的浇筑施工是在支架和钢筋骨架安装及捆绑固定之后，其具体操作遵循由下及上、从低到高的原则，也就是说先对地势较低的地方进行浇筑，然后再对高的地方进行浇筑。同时还需要保持均匀施工，避免材料在不同的区域出现不同的问题，尤其是部分材料出现硬化现象，进而影响施工的质量。最后是混凝土的养护和支架模板的拆除工作。在完成混凝土的浇筑工作之后，需要在一定时间内对它进行强度测试，确保在施工标准的可控范围之内。同时还要做好养护管理的工作，有效的养护操作有利于提高混凝土浇筑的施工质量，并对其进行一定程度的美化。养护操作通常是在浇筑完成后的两个星期之内展开，相关操作人员要对具体时间有一定的掌控，采取积极有效的措施让混凝土的凝固保持一定的强度，并在到达90%之后进行细部张拉工作。当完成这一系列施工之后，可以对之前的模板进行拆除，在拆除过程中注意支架结构的完整性，尽量避免不必要的损坏，模板还可以进行循环利用，减少资源的浪费。

3.2悬臂浇筑施工

我们都知道悬臂桥梁施工工艺的精髓就在于悬臂的浇筑施工，这项施工对整个桥梁项目建设具有十分重大的意义，悬臂的浇筑施工质量直接对整个项目的施工质量起决定性作用，所以在材料选择方面尤为重要，通常会选用凝固时间比较短的水泥或者混凝土，这样可以大大缩短施工的周期，同时为了保证材料的坚固性，对混凝土的要求也十分严格，混凝土的强度需要在桥梁设计可承受负荷范围以内[4]。通过大量的实践表明，在完成混凝土浇筑操作后的35h以后，悬臂浇筑施工的强度一般可以达到70%以上，当然实际施工还需要根据现场施工的各个影响因素来判断。在悬臂浇筑施工的实际操作过程中，需要注意许多施工事项：首先保持模板的稳定性，施工过程难免会出现脱落的现象，需要采取有效措施降低混凝土在下落过程中对模板的冲击力度，并始终保持模板与混凝土之间的高强度连接，保证接缝处的平整，避免出现凹凸不平的现象。然后是对混凝土的凝结速度加以控制，采用分批次浇筑的方式进行箱梁的浇筑施工，并采取有效措施严格控制混凝土的开裂状况。接着是混凝土的裂缝问题，需要采取相应的措施控制混凝土裂缝出现的几率，保证混凝土的整体性，让接缝处的钢筋和锚具的安放可以更加平整。最后是采用预应力体系设计，通过在顶板采用平竖弯曲相结合的空间曲线，将锚具集中固定，使底板钢束尽可能地靠近齿板处锚具，最大限度地发挥力学效应。

4加强桥梁施工中悬臂桥梁施工工艺应用的措施

4.1加强人员管理

在悬臂桥梁施工的过程中要安排适当的人员加入到水土保持这项工作当中来，在进行桥梁项目建设时，参加施工和操作的人员必须是具备高素质、技术过硬且具有较高水平的人员。为了更好地开展悬臂桥梁施工的工作，要在实际操作过程中加强对工作人员的管理，让他们明确自己的工作范围，出现问题时可以相互协作，共同推进施工问题的解决。

4.2做好技术准备

悬臂桥梁施工工艺需要许多技术上的支持，不然就不能达到预期的结果。因此，要定期对桥梁建设工程的相关人员做好技术培训，在合适的时间、适当的阶段做好人才的定期培训[5]。国家要加大对桥梁施工中悬臂桥梁施工工艺应用和发展的资金支持，促进人们对桥梁项目建设工程重要性的理解，积极鼓励相关工作人员多进行技术培训，派遣相关专家对员工进行悬臂桥梁施工技术讲座培训，加强相关人员对悬臂桥梁施工工艺的理解和重视。

4.3合理组织施工

在出现问题后，对发现的问题首先要制定一个严密可靠的方案，并按照方案逐一进行。如在此过程中出现困难，对于不可抗力的存在，这个时候就需要维护团队可以临危不变，进行正确地判断。

5结语

桥梁是促进国民经济发展的重要基础设施，有利于促进社会经济的发展。悬臂桥梁施工工艺作为整个施工过程中的重要组成部分，要求技术人员能够在工作过程中积极探索，提高技术，不断创新。

参考文献：

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[3]彭磊.关于桥梁施工中悬臂挂篮技术的探索[J].交通世界（运输车辆），2015（33）：90-91.

篇2

1.1 临床资料

选择2008 年1―12 月期间在我院行鼻内镜手术治疗的鼻窦炎患者224 例,男137 例,女87 例,年龄11~78岁,平均年龄(44.9±16.6)岁,按照海口标准[1],Ⅰ型31 例,Ⅱ型179 例,Ⅲ型14 例。将224例患者用随机数字表法分为膨胀止血海绵组(A组)与藻酸钙纤维组(B组),A、B两组均加用可吸收性止血绫。A 组110例,其中男68例,女42例;Ⅰ型15例,Ⅱ型88例,Ⅲ型7例。B组114例,其中男69例,女45例;Ⅰ型16例,Ⅱ型91例,Ⅲ型7例。所有患者术前凝血谱均在正常范围。两组患者年龄、性别、鼻窦炎构成比、凝血相关因子比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。全部手术均由同一诊疗组熟练医师操作完成。

1.2 材料

① 可吸收性止血绫,商品名泰绫(Tistat);规格为8 cm×5 cm;北京泰科博曼医疗器械有限公司生产。② 膨胀止血海绵,商品名Ivalon;规格为8 cm×1.5 cm;美国MEDSORB DOMINICANA公司生产。③ 藻酸钙纤维,商品名Sorbalgon;规格为2g/30cm;德国HARTMANN保赫曼股份公司生产。

1.3 方法

A组:术后用可吸收性止血绫+膨胀止血海绵填塞术腔,每个鼻腔术腔予半块止血绫纱布分4小块,涂金霉素眼膏后放入,膨胀止血海绵3细条,每细条为8 cm,一剪为二,填入中鼻道及术腔。B组:术后用可吸收性止血绫+藻酸钙纤维填塞术腔,每个鼻腔术腔予半块止血绫纱布分4小块,涂金霉素眼膏后放入,藻酸钙纤维2细条,每细条为1根藻酸钙纤维,一分为二,搓成麻花状塞入,填入中鼻道及术腔。所有病例均行FESS手术,采用Messerklinger术式,均于术后24 h抽取鼻腔填塞物。

1.4 疗效观察

① 术后24 h记录患者头痛和鼻腔胀痛程度:患者感到无痛或极轻微痛,无需处理为(+);患者感到较痛,能忍受,但不影响睡眠为(++);患者疼痛明显,需服用止痛药,且影响睡眠为(+++)。

② 观察术后24 h内鼻腔渗血量和分泌物:小于等于20 mL为(+);大于20 mL小于等于40 mL为(++);大于40 mL为(+++)。

③ 观察抽除鼻腔填塞物时出血量:小于等于3 mL为(+),无明显出血,无需特殊处理; 大于3 mL小于等于6 mL为(++),有鼻腔活动性出血,经1.0%麻黄素棉片压迫1~2次后出血停止;大于6 mL为(+++),需经1%麻黄素棉片压迫3次以上,或需明胶海绵等再次填塞。

1.5 统计学处理

采用SPSS 13.0统计软件进行两样本比较的秩和检验,比较两组之间差异是否有统计学意义。

2 结果

A组头痛与鼻胀痛较B组明显,H=41.26>χ20.01(2)=9.21,Pχ20.01(2)=9.21,P

表1 两组疗效观察指标的比较

组别例数

头痛与鼻胀痛++++++

填塞后24 h内鼻腔渗血量++++++

抽除填塞物时鼻腔出血量++++++

A110294932692615294932

B1147141275281195145

3 讨论

长期来鼻腔手术后和鼻出血的止血方法,填塞压迫仍然是主要手段。传统的填塞材料多为凡士林纱条或碘仿纱条,用这些材料压迫止血效果都很好。但纱条填塞时患者异常痛苦,填塞时间较长,填塞手法技巧要求较高,需牢固塞紧,否则填塞止血效果不令人满意,有些人还会因此需要重新填塞。填满鼻腔并压紧后产生的不舒适让患者感到非常痛苦,过早抽除纱条常有程度不等的出血,鼻腔填塞时间要求较长,一般需3 d左右方可抽纱条,且往往需分多次才能取完纱条,抽取纱条时的疼痛及鼻腔出血也使患者非常恐惧。另外,碘仿所特有的刺激性味道也令患者难以忍受,故碘仿纱条不适宜鼻内镜微创手术。

随着鼻科学技术的发展,鼻内窥镜手术的应用,鼻手术时创面小、损伤轻、出血量明显减少。选择理想、合适的止血材料可有利于鼻腔止血,促进创面愈合,减少并发症,减少患者痛苦。我们利用膨胀止血海绵及藻酸钙纤维两种止血材料的优点,同时联合可吸收止血绫纱布应用于鼻窦炎术后患者,取得了良好的疗效,不仅使患者鼻腔填塞的痛苦大大减轻,而且使患者术后出血降到了最低。

吸收性止血绫是一种局部止血材料,为水溶性可吸收止血织物,主要化学成分为羧甲基纤维素钠,由再生纤维素经化学变性而成。无任何药物附着,具有物理、化学和生理三重止血功能。它可以吸附红细胞,黏附血小板,水解后激活凝血因子,启动内源性凝血系统,加速纤维蛋白间交连,同时形成凝胶状物质,堵塞血管,从而达到止血目的。它可被人体降解并吸收,局部组织无明显反应,最后绝大部分通过循环系统排出体外。使用吸收性止血绫安全无不良反应,具有止血迅速、可靠、易溶解、组织相容性高等特点。吸收性止血绫应用于功能性鼻内镜手术后的填塞,能有效减少术后渗血及出血,减少鼻腔填塞时间,减轻患者痛苦。

膨胀止血海绵为外科用聚乙烯醇, 是一种高膨胀材料,具有高度的亲水性, 一旦遇水、遇血迅速膨胀, 可达原体积的数倍, 变得柔韧有弹性。膨胀的止血海绵将术腔各个腔隙填充, 向四周压力均衡, 止血充分, 鼻胀痛轻, 填塞效果良好,止血效果明显。并可根据术腔大小适当修剪材料的形状,在置入鼻腔之前涂以金霉素眼膏,以减少黏膜损伤。故是鼻内窥镜手术后良好的填塞止血材料。但其表面无湿润保护作用, 且易黏附凝血块, 取出时可能再出血。

藻酸钙纤维是由藻酸钙类纤维组成的止血敷料,是从海藻中提取的带二价阴离子的多糖藻酸盐与带二价阳离子的钙离子通过交联聚合作用而形成。藻酸钙纤维与伤口接触后能吸收大量组织渗出液和血液,藻酸钙纤维内的钙离子有促进血液凝固作用,藻酸钙纤维在接触了组织渗出液和血液中的钠离子后逐渐变成凝胶物质, 这种物质起止血、保护创面作用,为伤口创造了一个湿润的环境,有利于创面自然愈合。藻酸钙纤维质地松软,能填到凹凸不平区域,填塞后遇渗出液和血液纤维体积会缩小, 压迫、压紧鼻腔的感觉很轻, 所以头痛及鼻胀痛也很轻。因有凝胶物质存在于藻酸钙纤维与创面之间,易滑落至鼻咽部,因此填塞时要注意技巧, 将藻酸钙纤维拧成麻花状填塞入中鼻道,两头在中鼻道及鼻顶部,这样可有效防止滑落并易于抽除

。藻酸钙纤维被认为是无毒、无过敏、组织反应极轻的敷料。由于鼻腔鼻窦术腔为深在的腔隙, 表面黏膜具有分泌能力, 因而很适合用藻酸钙敷料填塞。在鼻内镜术后藻酸钙纤维填塞鼻腔的止血效果好, 头痛及鼻腔胀痛程度轻, 抽取填塞物时鼻出血少,对术腔上皮化无明显影响。

藻酸钙纤维填塞中鼻道及术腔,下鼻道往往无填塞物,患者术后仍能用鼻腔呼吸,因而头痛及鼻胀痛不明显,甚至患者有时感觉不到鼻腔填塞物的存在。而膨胀止血海绵吸收血液及水分后膨胀,压迫术腔及整个鼻腔,下鼻道亦被完全阻塞,不能用鼻呼吸或仅能部分经鼻呼吸,头痛及鼻胀痛较明显。膨胀止血海绵抽除时出血较多,可能与抽除时形成瓶塞样鼻腔负压有关,故缓慢抽除及抽除前注入生理盐水有助于减少出血。

我们的体会,藻酸钙纤维是一种理想的鼻腔填塞物, 适用于各种鼻腔手术及鼻出血的患者, 填塞时间短, 患者基本无不适症状。膨胀止血海绵亦是一种较好的鼻腔填塞物, 尤以功能性鼻内镜鼻窦手术合并鼻中隔矫正的患者为佳, 而传统的凡士林纱条及碘仿纱条则对于鼻腔鼻窦肿瘤术后或顽固性后鼻孔出血的患者仍为首选。可吸收性止血绫纱布能有效治疗功能性鼻内镜手术后创面出血,明显缩短鼻腔填塞的时间,减少住院天数,从而减轻患者经济负担。膨胀止血海绵及藻酸钙纤维均为功能性鼻内镜术后的有效鼻腔止血材料,而藻酸钙纤维更合适。

4 参考文献

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[3]黄宇勇,黄晓华.不同鼻腔填塞物对鼻内镜术后伤口疼痛和止血效果的临床观察\.中国耳鼻咽喉颅底外科杂志,2006,12(4):308-309.

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【关键词】 细胞牵引力；生物微机电系统；聚二甲基硅氧烷；微悬臂梁阵列；图像处理

Abstract：Cell traction forces (CTFs) precision measurement is significant for many research fields such as cell biology and tissue engineering and so on. In recent years， enabled by the advancement in the Biological Micro Electromechanical Systems (BioMEMS) technology， high-aspect-ratio polydimethylsiloxane (PDMS) microcantilever array devices which serve as CTFs sensors have been widely concerned. Rather than conventional continuous substrates， cell attached and spread across multiple discrete vertical microcantilevers， and bent the microcantilevers. By processing scanning electron microscope (SEM) images，the resolution of the CTFs can reach tens nN/m scale. Here a review of microcantilever array method for CTFs measurement is presented. The measurement principle， fabrication processes， and cell experiments are discussed in detail. Furthermore， structure collapse mechanism is mentioned.

Key words：Cell traction force;Biological micro electromechanical systems;Polydimethylsiloxane;Microcantilever array; Image processing

1 引 言

细胞通过焦点粘附传递纳牛顿量级牵引力到底层基材［1］。细胞牵引力在细胞迁移和细胞形态保持中起关键作用，在许多生物学过程中扮演了基础角色，比如新生血管生成，胚胎形成，炎症和伤口愈合等。过去几十年来，许多方法用来在亚细胞层面测量细胞牵引力。根据引起细胞形变所采用的技术可以分为两大类：主动方法和被动方法。主动方法使用外力使细胞产生形变来测量细胞牵引力，其中有原子力显微镜方法［2］和微吸管方法［3］；被动方法采用传感器来被动探测细胞产生的力，包括弹性基材法［4］和微珠栅格图案法［5-6］。原子力显微镜法利用固定在柔性悬臂梁上的探针来探测细胞，可以观测细胞和探针的相对形变，以计算施加于细胞上的力大小和细胞硬度。这种方法的缺点是测量探针容易破坏细胞。微吸管法用微吸管吮吸细胞，由于真空吸力使细胞产生形变。施加的力可以通过形变量计算得出，细胞的机械特性也可以由测量到的数据推算得出。弹性基材法通过人造柔性基材来测量单个细胞的牵引力。当细胞贴附、迁移时，将产生牵引力并会对硅树脂基材拉扯，通过观测基材所造成的皱折形变来测量细胞的力学行为。这种方法存在许多测量技术上的限制，当力作用在相同平面基材的不同方向上时，会使标定物在连续平面上的位移互相抵消产生测量错误。微珠栅格图案法是为了改善可皱折式基材测量的缺点而发展起来的，测量原理主要是在硅树脂基材嵌入微珠作为基材形变的标定物，通过显微镜观测微珠的位移进而测量出细胞牵引力。

随着BioMEMS 技术的进步，近年来经过表面处理高深宽比 PDMS 微悬臂梁阵列被开发出来作为传感器，用来探测细胞牵引力及在体外研究细胞的机械性质［7-10］。采用微加工工艺在硅片上制作模具，复脱模法制作 PDMS 微悬臂梁阵列。细胞贴附在微悬臂梁阵列顶端，在多个微悬臂梁顶端间延展迁移，该过程会造成微悬臂梁阵列发生弯曲形变。采用这种致密、垂直、离散微悬臂梁阵列结构替代传统连续测量介质，在基材面上，每个接触到细胞的微悬臂梁作为独立的力学传感器单元来测量细胞牵引力，通过对微悬臂梁阵列形变的显微图像处理，细胞牵引力可以被直接定性、定量测量，精度可以达到数十 nN/μm。

2 测量原理

图1是细胞在微悬臂梁阵列顶端贴附、延展及微悬臂梁形变示意图。微悬臂梁在小形变范围内形变可视作线性弹性形变，形变量正比于细胞牵引力。根据线性弹性理论［11］，圆柱体微悬臂梁半径r，高度L，在外力F作用下弯曲产生形变，具体公式如下，其中E，K和Δx， 分别为杨氏模量，弹性常数和形变量。

F=KΔx=(3πEr44L1)Δx(1)

3 PDMS微悬臂梁阵列制作过程

图2展示了采用复脱模方法制作微悬臂梁阵列的关键步骤。

3.1 第一步 (图2 A-C) 是将设计好的掩模图案通过光刻工艺转移到光刻胶上。Tan 等［7］采用 SU-8 (Microchem， Newton， MA) 负光胶，紫外曝光及显影后，直径 3 μm、高度11 μm、间距 9 μm的 SU-8 垂直悬臂梁阵列竖立在硅片上，作为复脱模微模具。由于光波长限制、毁坏性粘着及光胶回流等原因，采用接触 I-line (波长365 nm) 紫外软光刻标准工艺制作尺寸更小的结构非常困难。du Roure等［8］and Li等［9］采用正光胶和深反应离子刻蚀 (DRIE) 工艺，在硅片上刻蚀出圆柱形孔阵列。采用这种工艺，du Roure 等制作出直径 1 μm、高度 5.2 μm、间距 3 μm的微悬臂梁阵列，这些尺寸指标非常突出。然而该方法有两个缺点，首先，深反应离子刻蚀工艺对设备条件要求很高，对大部分研究人员而言，工艺制作费用非常昂贵；其次，用这种方法制作的微悬臂梁不完全是圆柱体，而在理论分析中一般采用圆柱体模型，若不经校正直接使用，会导致测量误差。Addae等［10］通过消除 SU-8 和掩模之间空气间隙的不利影响，改进了接触 I-line 紫外软光刻和 SU-8 负光胶的制作工艺，制作出更精细的结构。

3.2 第二步 (图 2D-G) 是 PDMS 预聚物浇注，其中采用负光胶工艺需要二次浇注。首先，准备 PDMS (Sylgard 184， Dow-Corning)预聚物，充分混合PDMS 及其固化剂 (体积比: 10∶1) ，置入真空泵中抽气20 min，PDMS 预聚物浇注到硅片上的 SU-8 悬臂梁阵列微模具上，放置在热板上，65 ℃烘烤 12 h，将 PDMS 微模具从硅片剥离，氧离子处理 1 min，脱模剂蒸熏 12 h，以利于后续 PDMS 微悬臂梁阵列从 PDMS 微模具上分离。 然后，将PDMS 预聚物浇注到 PDMS 微模具中，置入真空泵抽气 20 min，110 ℃烘烤20 h，从 PDMS 模上剥离 PDMS 微悬臂梁阵列。对于采用 DRIE 工艺直接硅片刻蚀生成的微模具，硅片先经过硅烷化处理以易于后期脱模，然后将PDMS 预聚物浇注到硅片微模具，65℃烘烤 12 h，从硅模上剥离。

3.3 第三步 (图2 H-I) 是微悬臂梁顶端表面处理。PDMS 微悬臂梁阵列脱模后，氧离子表面处理使其亲水。为进行下一步细胞实验，采用微接触印刷方法［12］ ，在PDMS 微悬臂梁阵列预定区域印刷上经过荧光标记的细胞外基质蛋白质。Addae等［10］采用量子点标记技术可以在标准荧光显微镜下跟踪微悬臂梁形变得到更精确的位移信息，使微分干涉差显微镜产生的悬臂梁顶端和细胞边缘模糊问题最小化，并消除了信号衰减的时间依赖性。

力测量实验的扫描电子显微镜 (SEM) 照片，采用同一标尺合成在一起以便于比较。Tan 等设计了 mPADs (microfabricated post-array-detectors)，直径 3 μm、高度 11 μm、间距 9 μm，相对应每根悬臂梁可以达到 32 nN/μm 精度［7］。采用 DRIE 方法，du Roure 等制作出 μFSA (microdimensional force sensor array) ，直径 1 μm、高度 5.2 μm、间距 3 μm，深宽比接近 6，这是目前采用 PDMS 微悬臂梁阵列方法测量细胞牵引力所报道的最高深宽比值，力学测量精度可以达到 21.8nN/μm［8］。MFSA (micropost force sensor array) 由Li 等开发，直径 2 μm、高度 6 μm、间距 4 μm，深宽比为3。结合图像处理算法，MFSA 可以达到 40 nm 分辨率和 0.5 nN 力学灵敏度［9］。BoN (bed of nails) 由 Addae-Mensah等研制，直径 2 μm、高度 7 μm、间距 5 μm，深宽比为 3.5，据报道精度可以达到13.6 nN/μm［10］。

4 讨论

根据公式 (1) ，更高深宽比的微悬臂梁可以带来更高的力学分辨率。实际上研究者们已经尝试提高工艺水平来制作更高深宽比的微悬臂梁阵列。比如直径 1 μm，高度 20 μm，深宽比为 20 的微悬臂梁，当 PDMS 杨氏模量为 2 MPa 时，理论上对应精度为 0.04 nN/μm。如此高的力学分辨率确实不错，但直觉告诉我们，过高的深宽比结构会造成机械稳定性问题。文献［13-15］ 显示几何结构一致的高深宽比 PDMS 悬臂梁会造成机械稳定性问题，如侧面倒塌和触底倒塌。侧面倒塌指多个微悬臂梁倒塌导致互相之间粘连，触底倒塌指单个微悬臂梁倒塌与基底之间粘连。基于 Hui 的倒塌模型理论［16］，高深宽比结构倒塌是由于自身重量所引起。但根据重力引起倒塌理论，目前尺寸条件下所有制作的 PDMS 微悬臂梁都不应该有稳定性问题，但实验结果事与愿违。文献［17］指出，由于 PDMS 杨氏模量限制，在空气中 PDMS 微悬臂梁的临界深宽比在 6 左右。即使增加 PDMS 预聚体的烘烤时间或改变 PDMS 与固化剂的混合比率，杨氏模量不会发生显著改变［18］。

我们发现在溶液中，PDMS微悬臂梁临界深宽比可以提高。实际上，在细胞实验中，粘附有细胞的微悬臂梁是浸没在培养基溶液中。因此，我们可以在溶液环境中制作微悬臂梁阵列以提高深宽比。我们设计了实验在溶液环境下制作微悬臂梁阵列并将其浸没在不同的溶液中，如乙醇和水中来考察其机械稳定性。实验表明，如果我们可以避免液体蒸发，打破微悬臂梁顶端液体表面张力平衡，微悬臂梁阵列可以保持直立稳定。溶液表面能越低，临界深宽比就越高，在水溶液中可以得到深宽比为 10 左右的微悬臂梁阵列。即使一些未知扰动，如碰撞，流体表面张力等，不会导致微悬臂梁粘连倒塌。

5 结论

细胞牵引力细节知识对理解生物过程有着重要意义已成为共识。采用经过表面处理的高深宽比 PDMS 微悬臂梁阵列作为传感器，用来探测细胞牵引力，可以得到数十 nN/m 的分辨率。我们详尽地综述了采用 BioMEMS 工艺制作 PDMS 微悬臂梁矩阵的方法。对测量原理和模型，制作技术流程，表面处理，细胞实验等逐一详细论述。BioMEMS 制造工艺发展迅速，虽然还有很多不足之处需要我们去完善，但其为细胞力学测量领域提供了非常多的机会和方法值得我们去探索。

本工作由国家留学基金委支持，作者在此感谢北京理工大学生命信息实验室和美国哥伦比亚大学生物微机电系统和微流控实验室人员的帮助。

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篇4

关键词 测量、 孔板式流量计算机、量程比

中图分类号： O4-34 文献标识码： A 文章编号：

1.前言

孔板式流量计算机是天然气流量测量中使用最为广泛的设备, 它由产生差压的一次装置：标准孔板节流装置, 二次检测仪表： 差压变送器、压力变送器、温度变送器和流量计算机等组成。孔板式流量计算机测量的准确度除取决于孔板节流装置的加工及装配精度外, 还取决于合理的仪器仪表选型、设计、安装、检验、使用维护以及合理的测量积算方法。

2. 扩大孔板式流量计算机量程比的方法

计量管路流量量程变化是实际使用中经常遇到的情况, 特别是直接对没有储气设备用户供气的计量更是如此。我国天然气、煤气的大部分消耗是供给城市作民用燃气的, 一般日负荷的变化都比较大, 流量的量程变化也就较大。常用孔板式流量计的量程比一般为3:1, 对于大量程比的场合, 一般采用以下三种方法解决。

（1） 将大流量分段多路并联组合进行测量： 在流量量程变化较大的场合, 往往采用不同管径的计算管道并联组合, 通过计量管路的组合切换来适应流量的变化; 这是目前较为常用的方法。

（2）更换孔板改变β值进行测量：在不改变标准孔板节流装置和差压计的情况下, 通过更换不同开孔直径的孔板, 改变孔径比(β) 的方法来实现流量测量。适用于较长时间的季节性流量较大幅度改变或供气量及计量压力的突然变化致使差压变送器超出规定使用范围的情况。

（3）调整差压变送器量程：根据一段时间的用气情况，在差压变送器器量程范围内调整量程，改变测量范围。

（4）用一台孔板式流量计算机并联不同量程差压变送器进行测量： 采用同一台标准孔板节流装置, 并联两台或两台以上不同量程的差压计进行切换测量, 采用这种方法一般选择的孔径比(β) 都偏小, 对一次装置的不确定度有一定影响，大流量时压力损失较大。

3.实际应用

重庆丰都燃气有限责任公司斜南溪配气站主要负责新县城居民及水天坪工业园区的供气，供气压力0.25MPa,日供气量4至9万方，高峰低谷流量变化较大，达到约15:1，为了确保计量的准确性，我们采取了以下措施：

计量前端采用轴流式指挥器型调压阀, 稳压精度高，保证计量段压力稳定; 流量计前后均采用直通球阀, 并加装管束整流器，减少对气体流动的干扰。

安装一台4通道标准孔板式流量计算机，建设三路计量管路,分别安装差压、压力、温度变送器，分别是DN100、DN150、DN200各一套。

分别设计制作两套不同的孔板及设计好两套相应的差压量程，根据季节变化时流量变化情况及时更换孔板或调整差压量程，确保流量范围符合计量标准要求。

现场操作人员根据每日高低峰运行情况，通过流程倒换，尽量确保流量范围在相应计量管路差压量程的30-80%范围内，实现准确计量目的。

4. 测量计算

天然气流量的测量计算涉及到雷诺数Re、流出系数C 、可膨胀性系数、压缩系数Z、温度T 、天然气密度、差压、静压及温度等多变化参数, 也有多种测量计算方法。在大部分现场计量中, 各项参数均发生较大变化, 为保证计量准确, 应选择多项参数补偿的测量计算方法。斜南溪配气站依据现场计量点的实际情况, 结合流量计算机的计算能力, 采用了温度压力在线补偿、其余参数由流量计算程序点对点补偿的测量计算方法。具体情况如下。

（1）现场变送器实时采得的温度、差压、静压自动送入流量计算机中进行运算。流量计算机的扫描周期定为1s, 以秒流量做为瞬时流量的计量单位, 小时流量和日流量用秒流量进行累加计算。

（2）气质参数及设备参数由计量管理员根据实际参数值录入流量计算机系统。

（3）压缩系数Z 、流出系数C、可膨胀性系数等其它参数的选定，由流量计算系统自动计算、选值。

经与重庆技术监督局流量所计算出的各项结果对比, 测量计算部分的误差在0.4%以内。综合一次装置、二次装置和测量计算, 斜南溪配气站孔板式流量计算机流量测量的系统不确定度为1.0% 。

5. 总结

（1）这种扩大量程比的方法操作简单，准确度高。需要制作不同孔径的孔板，根据季节或周期用气情况，设计计算差压变送器不同的量程范围再辅以合理的测量积算方法, 是很有推广价值的。

（2）采用这种扩大量程比的方法, 操作人员必须根据流量倒换流程，确保流量范围符合计量标准。

（3）如因操作人员流程倒换不及时，容易造成流量超出计量标准范围，引起计量结果准确度降低。如果有条件，可增加自动化控制设备和软件系统，自动根据流量变化情况进行流程倒换，无需人工进行调整。

参考文献：