实验2.9 气体压力传感器的特性及人体心律、血压测量
实验目的
1.了解气体压力传感器的工作原理，熟悉气体压力传感器的特性；
2.用气体压力传感器、放大器和数字电压表来组装数字式压力表，并用标准指针式压力表对其进行定标，完成数字式压力表的制作，用自己组装的数字压力表采用柯氏音法测量人体血压；
3.了解人体心律、血压的测量原理，利用压阻脉搏传感器测量脉搏波形、心跳频率。
实验器材
FD-HRBP-A压力传感器特性及人体心律血压测量实验仪、实验接插线、血压袖套和听诊器血压测量装置。
实验原理
1.血压与测量
血压是反映心血管系统状态的重要生理参数。人体血压指的是动脉血管中脉动的血流对血管壁产生的侧向垂直于血管壁的压力。主动脉血管中垂直于管壁的压力的峰值为收缩压，谷值为舒张压。血压通常是由收缩压（最高压力）和舒张压（最低血压）（如120/80mmHg）来表示。
血压计一般是由气泵、臂（腕）带、听诊器及压力计等部件组成。测量部位是上臂或腕部的动脉压力。临床上通常采用听诊法测量，测量方法为：由气泵将臂（腕）带加压至足以切断动脉血流，然后缓缓放气。当臂（腕）带的压力与心脏收缩压力相等时，血液将通过臂（腕）带，此时便能听到血液流过的声响。血液流通那一瞬间的压力值，称之为收缩压（最高血压）；继续放气，直至听不到血液流过的声响，此时血液可以在动脉血管中自由流过。声音消失的那一瞬间的压力称之为舒张压（最低血压）。将最高血压值与最低血压值记录下来，其用（收缩压数值）/（舒张压数值）mmHg方式表示。
压力（压强）是一种非电量的物理量，它可以用指针式气体压力表或水银压力计来测量，也可以用压力传感器把压强转换成电量，用数字电压表测量和监控。本仪器所用气体压力传感器为MPS3100压阻式压力传感器，它可经由5V的额定电压或1.5mA额定电流驱动产生正比于输入压力的毫伏等级电压输出讯号，具有优异的性能与长时间稳定性，广泛运用于各种血压计、气压计中。
2.心律、脉搏波与测量
心脏跳动的频率称为心律（次/分钟），心脏在周期性波动中挤压血管引起动脉管壁的弹性形变，在血管处测量此应力波得到的就是脉搏波。因为心脏通过动脉血管、毛细血管向全身供血，所以离心脏越近，测得的脉搏波强度越大，反之则越小。在脉搏波强的血管处，用手指在体外就能感应到脉搏波。随着电子技术与计算机技术的发展，脉搏测量不再局限于传统的人工测量法或听诊器测量法。利用压阻传感器对脉搏信号进行检测，并通过单片机技术进行数据处理，实现智能化的脉搏测试，同时可通过示波器对检测到的脉搏波进行观察，通过脉搏波形的对比来进行心脏的健康诊断。这种技术具有先进性、实用性和稳定性等特点，同时也是生物医学工程领域的发展方向。但考虑到脉搏波（PPG）不仅有脉搏频率参数，其中更有间接的血压、血氧饱和度等参数，所以脉搏波的观察在医学诊断中非常重要。
实验步骤
1.组装数字式压力表及血压的测量
（1）仪器实验前要开机5min，待仪器稳定后才能开始做实验。注意实验时严禁加压超过40kPa。(https://www.daowen.com)
（2）将气体压力传感器MPS3100接入+5V电源，输出与定标放大器的输入端连接，再将放大器输出端与数字电压表连接。把注射器拉开，再用橡皮管将注射器口与实验仪的进气口相连。
（3）反复调整气体压强为4kPa与32kPa时放大器的零点与放大倍数，使放大器输出电压在气体压强为4kPa时为40mV，数字压力表读数为4kPa；放大器输出电压在气体压强为32kPa时为320mV，数字压力表读数为32kPa。
①将放大器零点与放大倍数调整好后，琴键开关按在kPa挡，组装好的数字式压力表可用于人体血压或气体压强的测量及数字显示。
②使用听诊法测量同学的血压并记录。
2.心律的测量
（1）将压电脉搏传感器接入+5V电源，输出端接入波形整理电路的脉搏波端口，再将波形整理电路的输出端与计次显示电路的输入端相连；调整波形调整和基准调整旋钮到中间位置左右（5圈）。
（2）将压阻式脉搏传感器放在手臂脉搏最强处（上臂或腕部的动脉），插口与仪器脉搏传感器插座连接，接上电源（+5V），绑上血压袖套，稍加些压力（压几下压气球，压强以示波器能看到清晰脉搏波形为准，如不用示波器则要注意脉搏传感器的位置，调整到计次灯能准确跟随心跳频率跳动）。
（3）按下“计次、保存”按键，仪器将会在规定的一分钟内自动测出每分钟脉搏的次数并以数字显示测出的脉搏次数，每位同学测量三次并记录结果。
本实验仪器所用气体压力表为精密微压表，测量压强范围应在全范围的4/5，即32kPa。微压表的0～4kPa为精度不确定的范围，故实际测量范围为4～32kPa。实验时压气球只能在测量血压时应用，不能直接接入进气口，测量压力传感器特性时必须用定量输气装置（注射器）。严禁实验时加压超过36kPa（瞬态），瞬态压强超过40kPa，微压表可能损坏！
数据记录与处理
1.组装数字式压力表及血压的测量
表2-19
2.心律的测量
表2-20
