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理解氣體壓力傳感器，組裝數(shù)字壓力表，用數(shù)字壓力表驗(yàn)證boyle法則。 了解人體心率、血壓的測量原理，應(yīng)用血壓阻力脈搏傳感器測量脈搏波形、心率，應(yīng)用組裝的數(shù)字壓力表以科里奧利式測量人體血壓。 用慢掃描長晚霞示波器觀察人體脈搏，分析心臟跳動(dòng)情況，估算心率、血壓等參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)原理:

壓力(壓力)是非電量的物理量，可以用模擬式氣體壓力表測量，也可以用壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為電量，用數(shù)字電壓計(jì)測量并監(jiān)視。 本實(shí)驗(yàn)中使用的氣體壓力傳感器為MPS3100，其為由壓電電阻元件構(gòu)成的橋，其電路圖如下所示

向氣體壓力傳感器施加+5V的工作電壓，如果氣體壓力范圍為0-40kPa，則根據(jù)氣體壓力的變化輸出0-75mV (標(biāo)準(zhǔn)值)的電壓，以40kPa輸出40mV(min )的100mV(max )。 由于制造技術(shù)的關(guān)系，當(dāng)傳感器為0kPa時(shí)，其輸出不為零(標(biāo)準(zhǔn)±； 25mV )因此，1、6腳可串聯(lián)連接小電阻進(jìn)行調(diào)整。 MPS3100傳感器的線性度非常優(yōu)異(標(biāo)準(zhǔn)值為0.3%F.S.)。

1 .理想氣體法則氣體的狀態(tài)可以由體積v、壓力p、溫度t這三個(gè)量來確定。 在通常的大氣環(huán)境(氣壓不太大，溫度不太低)下，氣體可視為理想的氣體，理想的氣體遵守以下法則: (1)玻爾法則:對(duì)于一定量的氣體，假定氣體的溫度t不變，其壓力p和體積v的乘積為一定的C1。 = =&hellip； &hellip； = = C1 (1)(2)氣體法則:某一定量的氣體的壓力與氣體的體積v的積除以自己的熱力學(xué)溫度t得到的常數(shù)C2，即= =&hellip； &hellip； = = C2 (2)

2 .心率和血壓的測量

人體心率、血壓是人類重要的生理參數(shù)，心率、脈搏波形和血壓高低是判斷人體健康的重要依據(jù)。 因此，測量人體心率、血壓是醫(yī)學(xué)院學(xué)生必須掌握的重要內(nèi)容。

(1)心率、脈搏波和測量:心臟跳動(dòng)頻率稱為心率(次/分)，心臟在周期性波動(dòng)中壓迫血管引起動(dòng)脈管壁彈性變形，血管測量該應(yīng)力波為脈搏波。 心臟通過動(dòng)脈血管、毛細(xì)血管向全身供給血液，所以離心臟越近脈搏波的強(qiáng)度越大，相反。 在脈搏波zui較強(qiáng)的血管中，可以用手指在體外感知脈搏波。 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量不再局限于傳統(tǒng)的人工測量法和聽診器測量法。 利用壓電電阻傳感器檢測脈搏波信號(hào)，采用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)智能脈搏波測試，同時(shí)觀察示波器檢測到的脈搏波，通過比較脈搏波波形可以進(jìn)行心臟健康診斷。 該技術(shù)既具有先進(jìn)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性，又是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。 脈搏波( PPG )不僅是脈搏波頻率參數(shù)，還有間接的血壓、血氧飽和度等參數(shù)，因此觀察脈搏波在醫(yī)學(xué)診斷中非常重要。

(2)血壓和測量:人體血壓是指動(dòng)脈血管中脈動(dòng)的血流在血管壁上產(chǎn)生的一側(cè)與血管壁垂直的壓力。 與主動(dòng)脈血管管壁垂直的壓力峰值為收縮壓，谷值為擴(kuò)張壓。 血壓是反映心血管系統(tǒng)狀態(tài)的重要生理參數(shù)。 特別是近年來中老年人群高血壓的發(fā)病率上升(據(jù)統(tǒng)計(jì)高達(dá)15%~20% )，是引起心血管系統(tǒng)一些疾病的重要因素，因此正確測量血壓在臨床和保健工作中變得越來越重要。 臨床上血壓測量技術(shù)分為直接法和間接法。 間接法測量血壓無需外科手術(shù)，測量簡便，在臨床上得到廣泛應(yīng)用。 血壓間接測量法中，目前常用的有聽診法(科里奧利音法Auscultatory method )和示波法( Oscillometric method )兩種。 聽診法由俄羅斯醫(yī)師Kopotkoc于1905年提出，至今仍在臨床上得到廣泛應(yīng)用。 但是，聽診法中存在因擴(kuò)張壓對(duì)應(yīng)于第四相和第五相中的哪一個(gè)的問題而引起的判別誤差大的缺點(diǎn)。 第二，通過聽柯氏的聲音來判別壓縮、擴(kuò)張壓，其讀取值受使用者聽力的影響，容易導(dǎo)入主觀誤差，難以標(biāo)準(zhǔn)化。 近年來，許多血壓監(jiān)測儀和自動(dòng)電子血壓計(jì)采用示波器法間接測量血壓。 示波器法測量血壓的過程與科里奧利公式一致。 都是將袖帶加壓到切斷動(dòng)脈血流為止慢慢減壓，其間從手臂發(fā)出聲音和壓力較小的脈沖。 柯氏音法是人工識(shí)別手臂發(fā)出的聲音，讀取收縮壓和擴(kuò)張壓。 示波器法則是用傳感器識(shí)別從手臂傳到袖帶的小脈沖，得到血壓值。 現(xiàn)在考慮到醫(yī)院常規(guī)的血壓測量和科里奧利音法，本實(shí)驗(yàn)想把握的是科里奧利音法測量人體的血壓。

(3)脈搏波的波形及其意義人體的脈搏波可以用特制的脈搏波監(jiān)視器進(jìn)行記錄。 脈沖掃描曲線分別由上升支a和下降支k構(gòu)成。 升支反映心室內(nèi)動(dòng)脈的被動(dòng)擴(kuò)張，降支反映出出血后期的收縮。 之后心室擴(kuò)張，心室內(nèi)壓低于主動(dòng)脈血壓，動(dòng)脈血倒流，主動(dòng)脈瓣關(guān)閉，曲線上形成降支切痕n，通過也稱為降中峽或重谷的主動(dòng)脈瓣關(guān)閉，倒流的血液繼續(xù)流動(dòng)，切口后出現(xiàn)上升的小波，稱為中波或重脈波。 降枝的形狀與外周阻力的大小有關(guān)，阻力大時(shí)分支梯度變緩，其切口位置高，相反，切口位置低。

實(shí)驗(yàn)儀器:

本實(shí)驗(yàn)使用的儀器如下圖所示，主要由8個(gè)部分構(gòu)成:1.模擬式壓力表(量程為0~40kPa )、2.MPS3100氣體壓力傳感器、3 .數(shù)字電壓表、4.100ml醫(yī)用注射器、5 .血壓阻抗脈搏傳感器、6 .智能脈搏計(jì)、7 .血壓袖帶 使用實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，請注意(1)接通電源后，至少預(yù)熱5分鐘，儀器穩(wěn)定后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (2)本實(shí)驗(yàn)儀器使用的氣體壓力表為精密微壓力表，測量儀器的范圍為全范圍的4/5，即32kPa。 測微計(jì)的0~4kPa為精度不確定范圍，因此實(shí)際可測量的范圍為4~32kPa。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)氣球只能在測量血壓時(shí)使用，不能直接連接進(jìn)氣口，測量壓力傳感器的特性必須使用定量進(jìn)氣裝置(注射器)。 嚴(yán)禁實(shí)驗(yàn)時(shí)的加壓超過36kPa (過渡)。 如果暫時(shí)超過40kPa，測微計(jì)可能會(huì)損壞！

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