【正文】 測(cè)試在實(shí)驗(yàn)箱USB指示燈亮的情況下，點(diǎn)擊“心血管實(shí)驗(yàn)”按鈕進(jìn)入心血管功能測(cè)試，顯示如下：圖 按照軟件界面上的提示，將脈搏傳感器固定好，點(diǎn)擊“測(cè)試”按鈕，此時(shí)從脈搏傳感器采集到的脈搏信號(hào)經(jīng)軟件處理后脈搏波形顯示在屏幕上，顯示如下：圖 測(cè)試者可根據(jù)波形的情況調(diào)整脈搏傳感器的位置，直到顯示的波形符合脈搏波形（具體波形的樣式可參閱《實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》的附錄部分），點(diǎn)擊“停止”按鈕，顯示如下：圖 在點(diǎn)擊“信息”按鈕后，顯示如下：圖 輸入測(cè)試者的相關(guān)信息，點(diǎn)擊“確定” 按鈕，測(cè)試者信息輸入結(jié)束（同時(shí)可人工點(diǎn)擊鼠標(biāo)修改波形的E點(diǎn)和F點(diǎn)，心血管波形特征點(diǎn)的醫(yī)學(xué)解釋：E點(diǎn)：左心射血停止點(diǎn)， F點(diǎn)：二尖瓣開放點(diǎn)）。用鼠標(biāo)選中波形（即使用鼠標(biāo)的左鍵點(diǎn)擊波形，波形選中后波形的顏色發(fā)生變化），選中波形后“專家” 按鈕變?yōu)榭蛇x，顯示如下： 圖 點(diǎn)擊“專家” 按鈕，顯示如下：圖 顯示的是測(cè)試診斷結(jié)果（分為心臟功能、肺功能、血液功能、血管功能、微循環(huán)功能）。點(diǎn)擊“參數(shù)” 按鈕，可查看各參數(shù)的測(cè)試結(jié)果，顯示如下：圖 點(diǎn)擊各參數(shù)名稱顯示參數(shù)的解釋含義，顯示如下：圖 1心血管功能測(cè)試歷史圖 可根據(jù)時(shí)間范圍查詢測(cè)試者的測(cè)試記錄，要查看某條數(shù)據(jù)記錄，雙擊該數(shù)據(jù)記錄或點(diǎn)擊“打開”按鈕，顯示如下：圖 1可點(diǎn)擊菜單“文件(amp。File) ”下的子菜單“波形數(shù)據(jù)保存為txt文件(amp。Conserve)”， 將測(cè)試的波形數(shù)據(jù)保存為文本文件。1實(shí)驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)將與RW8，RW9，RW10相連的插線除去。實(shí)驗(yàn)三 肺功能參數(shù)測(cè)試一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諢o創(chuàng)檢測(cè)肺功能參數(shù)的電路實(shí)現(xiàn)原理和設(shè)計(jì)方法。通過實(shí)驗(yàn)了解肺功能參數(shù)的定義及其臨床意義。掌握肺功能傳感器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容肺功能傳感器獲取的信號(hào)經(jīng)放大調(diào)整后，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，波形圖可在PC機(jī)上顯示，同時(shí)PC機(jī)對(duì)波形處理后得出相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)。三、 實(shí)驗(yàn)原理圖 肺功能參數(shù)測(cè)試電路原理圖 輸出信號(hào)(直流電位未抬高) 輸出信號(hào)(直流電位已抬高)肺功能檢查通常分為三類：成像類、生化類和動(dòng)力學(xué)肺功能參數(shù)測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)采用第三類測(cè)量方法，以呼吸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理測(cè)量有關(guān)肺功能參數(shù)，如呼氣肺活量、用力肺活量等，綜合評(píng)估這些參數(shù)，能有效反映肺臟、氣管、支氣管等呼吸道器官的狀態(tài)及其調(diào)節(jié)功能。肺功能測(cè)試傳感器采用差壓式孔板流量傳感器,氣流通過孔板在孔板兩端形成的壓力差反映了氣流流量的大小,通過傳感器的氣流流速不同,其輸出電壓信號(hào)不同，傳感器腔的直徑為20mm，中間小擋氣流孔的直徑為12mm。設(shè)氣流流速為I(單位L/MIN)，輸出信號(hào)為Vin(單位mv),根據(jù)標(biāo)定結(jié)果得到如下擬合曲線。1) 當(dāng)Vin=0(mv), 式 2) 當(dāng)Vin=0(mv), 式 人在吹吸氣過程中，通過傳感器獲得與氣流信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。電壓信號(hào)經(jīng)過電壓跟隨器U24以后進(jìn)入放大電路，作為傳感器與放大電路之間的緩沖與阻抗匹配。電壓跟隨器的突出優(yōu)點(diǎn)是具有極高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗。U25將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大； U25/A第一級(jí)輸出為：FVa=(RW11/R100)(VIN+ VIN)； 式 U25/B第二級(jí)輸出為: FVb= FVa(1+RW12/R104+RW12/R105)+RW125/R104 式 式中RW125/R104為上拉電壓。呼吸氣時(shí)，傳感器輸出信號(hào)有正負(fù)，需要將基準(zhǔn)電位抬高，以避免出現(xiàn)負(fù)信號(hào)送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的情況出現(xiàn)。如上所述，U25的輸出信號(hào)FVc實(shí)際上表示的是氣體流量參數(shù)I，經(jīng)MCS51單片機(jī)處理后，測(cè)試數(shù)據(jù)通過USB口傳到PC機(jī)，PC機(jī)將氣體流量參數(shù)、流速參數(shù)代入一系列的積分公式，計(jì)算出若干項(xiàng)表征肺功能的參數(shù)，參數(shù)的具體含義見肺功能測(cè)試結(jié)果的注釋。肺功能參數(shù)計(jì)算公式：找出波形特征點(diǎn)：a、b、c、d、e、f flowdata：采樣值轉(zhuǎn)換后的流量值，公式中的常數(shù)k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)最大肺活量= 式 用力肺活量= 式 最大呼氣流量=|flowdata(e點(diǎn)X軸)| 式 最大呼氣中段流量= k *用力肺活量 式 四、實(shí)驗(yàn)步驟 ： 肺功能參數(shù)測(cè)試電路布局圖依照原理圖將電阻用插線連接。各由三個(gè)電阻構(gòu)成的“R100～ R105組”分別與電路中R100～R105相對(duì)應(yīng)， 可從3個(gè)不同阻值的電阻中選擇一個(gè)作為R100～R105,以R100為例說明其連接方法，其余與R100類似。如下圖所示： 圖 上面一個(gè)插孔有三條虛線分別與下端三個(gè)插孔相連，其下端所指向的3個(gè)插孔是3個(gè)不同的電阻選擇。例如，如果將下端3個(gè)插孔的中間一個(gè)與上端插孔相連，建議選擇阻值如下：RR100 R101 R102 R103 R104 R105 阻值 100K15K180K 15K表 放大倍數(shù)調(diào)整。測(cè)量RW11阻值應(yīng)為92～96K，如果偏離，則調(diào)整RW11，調(diào)好后用插線將“放大倍數(shù)調(diào)整”框中用虛線相連的兩個(gè)插孔連接起來。如下圖所示：圖 測(cè)量RW12阻值應(yīng)為6K左右，如果偏離，調(diào)整RW12，調(diào)好后用插線將“基準(zhǔn)調(diào)整”框中虛線相連的兩個(gè)插孔連接起來。如下圖所示：圖 不接肺功能傳感器，將峰峰值50mv，頻率為10～20Hz的信號(hào)取代傳感器輸出信號(hào)，正端用連接線接入Vin+插孔，負(fù)端接入Vin插孔。用示波器觀察輸出信號(hào)Fvc。去除信號(hào)源，接肺功能測(cè)試傳感器，用紙咬嘴套在傳感器吹嘴上，用嘴對(duì)著傳感器腔體先吸后吹，即吸足氣后，猛力快速用最高呼氣流量向傳感器內(nèi)吹氣。吹吸氣時(shí)，用示波器觀察Fva、FVb、FVc，調(diào)整RW11改變放大倍數(shù)，輸出波形幅度隨之改變。調(diào)整RW12，除改變放大倍數(shù)外，同時(shí)還改變輸出信號(hào)的直流基準(zhǔn)電位；～，當(dāng)不施加傳感器信號(hào)時(shí)，可在U25/B的輸出端測(cè)得直流電位為2V左右；可觀察到輸出信號(hào)波形上下移動(dòng)。進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)將電位器恢復(fù)到本實(shí)驗(yàn)第3，4條所推薦的電阻值。肺功能信息輸入 點(diǎn)擊菜單“肺功能”下的子菜單“肺功能信息”進(jìn)入肺功能信息輸入，顯示如下：圖 以上各參數(shù)的具體含義：姓名（學(xué)號(hào)）、年齡、身高、體重、性別，分別為被測(cè)試者的姓名（學(xué)號(hào)）、年齡、身高、體重、性別。肺功能測(cè)試 在實(shí)驗(yàn)箱USB指示燈亮的情況下，點(diǎn)擊“肺功能實(shí)驗(yàn)”按鈕進(jìn)入肺功能測(cè)試，顯示如下：圖 具體測(cè)試方法：測(cè)試時(shí)測(cè)試者平靜呼吸，然后用力吸氣，緊接著用力呼氣，點(diǎn)擊“停止”按鈕，顯示如下：圖 選擇測(cè)試者的信息，點(diǎn)擊“信息”按鈕，以確認(rèn)測(cè)試者的信息參數(shù)，再點(diǎn)擊“專家”按鈕，計(jì)算得出測(cè)試結(jié)果，顯示如下：圖 點(diǎn)擊各超鏈接可查閱參數(shù)的醫(yī)學(xué)含義，如點(diǎn)擊“最大肺活量”，顯示如下：圖 測(cè)試結(jié)束后，可點(diǎn)擊菜單“文件(amp。File) ”下的子菜單“數(shù)據(jù)保存為txt文件(amp。Conserve)”，將測(cè)試的波形數(shù)據(jù)保存為文本文件。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將所有連接線除去。實(shí)驗(yàn)四 握力測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆瘴樟y(cè)試電路的原理及設(shè)計(jì)方法。了解握力測(cè)試傳感器的構(gòu)成及使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 握力測(cè)試傳感器獲取的信號(hào)經(jīng)電路放大處理后送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路, MCS51內(nèi)的握力測(cè)試模塊將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，得出握力值傳到PC機(jī)上顯示。三、實(shí)驗(yàn)原理 握力測(cè)試電路原理圖握力測(cè)試傳感器為壓力傳感器，受力范圍為0 Kg～50Kg, 精度誤差≤1%。在+5V 電源工作條件下, , 傳感器受力后，輸出與受力大小成線性比例關(guān)系的電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)儀表放大器INA128放大后, 送至模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路, MCS51內(nèi)的握力測(cè)試模塊將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并依據(jù)一定的關(guān)系式得出握力值，傳到PC機(jī)上顯示。四、實(shí)驗(yàn)步驟握力測(cè)試電路布局如下： 握力測(cè)試電路布局圖INA128是差分儀表放大器，其所接的電位器RW6用于調(diào)整放大倍數(shù)。在握力測(cè)試之前，應(yīng)首先測(cè)量RW6的阻值，根據(jù)傳感器的特性。如果偏離此值，則調(diào)整RW6，調(diào)整完畢后用插線將“放大倍數(shù)調(diào)整”框中虛線所連的兩個(gè)插孔連接起來。如下圖所示： 放大倍數(shù)調(diào)整圖2. 零點(diǎn)調(diào)整。接上握力傳感器，不施加力，用電壓表測(cè)量U20的輸出端信號(hào)WLVc，應(yīng)小于5mv。如果不符合要求，調(diào)整“零點(diǎn)調(diào)整”框中的RW7，調(diào)整前用插線將“零點(diǎn)調(diào)整”框中虛線所連的兩個(gè)插孔連接起來。 零點(diǎn)調(diào)整圖在實(shí)驗(yàn)箱USB指示燈亮的情況下，點(diǎn)擊“握力實(shí)驗(yàn)”按鈕進(jìn)入握力測(cè)試，顯示如下：圖 點(diǎn)擊“測(cè)試” 按鈕，握力測(cè)試開始，測(cè)試者用力握“握力傳感器”，顯示如下：圖 顯示的握力值分為實(shí)測(cè)握力和最大握力，握力測(cè)試值的最小為0kg，最大值為50kg。如要停止握力測(cè)試，按“停止” 按鈕即可。在測(cè)試結(jié)束后，可點(diǎn)擊菜單“文件(amp。File)”下的子菜單“數(shù)據(jù)保存為txt文件(amp。Save)”，將測(cè)試的數(shù)據(jù)保存為文本文件。實(shí)驗(yàn)完畢，插線除去。實(shí)驗(yàn)五 血壓測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针娮友獕河?jì)的原理及實(shí)現(xiàn)方法。了解用于測(cè)量血壓的壓力傳感器的特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使用充氣泵、放氣閥、壓力傳感器、腕帶等材料，經(jīng)過充氣和放氣過程獲得傳感器輸出的壓力信號(hào)，通過對(duì)壓力信號(hào)的識(shí)別與處理，計(jì)算出人體收縮壓和舒張壓，血壓數(shù)據(jù)傳到PC機(jī)上顯示。三、實(shí)驗(yàn)原理 血壓測(cè)量電路原理圖 波形圖 血壓傳感器為壓力傳感器，測(cè)量范圍：40 mmHg～280mmHg，測(cè)量精度：靜態(tài)壓力177。3 mmHg。由U16/A構(gòu)成的電路給傳感器供電，傳感器輸出信號(hào)送到U16/B進(jìn)行放大，RW2用于零點(diǎn)調(diào)整，U16/B的輸出信號(hào): XYVd=R56*(Vout+ Vout)/R53 + R56*VSR/ R52，它送到U16/C比較器的負(fù)端，其正端為一個(gè)積分信號(hào)，積分信號(hào)受程序發(fā)出的XY50Hz信號(hào)控制, 。在每個(gè)周期的高電平期間Q11導(dǎo)通，積分電容C40放電，時(shí)間大約為2ms，在18 ms的低電平期間，當(dāng)積分電容上的信號(hào)幅度超過傳感器的輸出信號(hào)時(shí)，比較器U16/C輸出翻轉(zhuǎn)(), 再經(jīng)過Q12的反相, 最后輸出一串頻率為50Hz的占空比變化的波形給單片機(jī)(), 其高電平的寬度取決于U16/C的翻轉(zhuǎn)時(shí)間，亦取決于壓力傳感器的輸出信號(hào)幅度。 檢測(cè)原理：開始充氣加壓到180mmHg ( 24Kpa )，然后放氣，壓力降低△P（根據(jù)一次血壓檢測(cè)占用時(shí)間確定），保持采集一個(gè)以上脈跳的值，取其峰值P和當(dāng)前壓力值Pc。重復(fù)以上步驟直至壓力降低到50mmHg以下。在峰值P中找出最大值Pmax，Pmax對(duì)應(yīng)的壓力值Pc就是平均動(dòng)脈壓Pm，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Pi = Pmaxk計(jì)算出Pi，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，k 1，Pi對(duì)應(yīng)的壓力值即舒張壓Pd，再由公式Ps＝3Pm / 2－Pd / 4計(jì)算出收縮壓Ps。計(jì)算機(jī)通過對(duì)XYOUT波形的識(shí)別、處理，得出壓力值，依據(jù)一定的模型，計(jì)算出人體的收縮壓、舒張壓和心率。進(jìn)氣泵和放氣閥分別由單片機(jī)發(fā)出的PWM和PUMP信號(hào)控制，通過三極管等器件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)泵和閥動(dòng)作。一方面作為部分電路的工作電源,另一方面通過精密電阻分壓，獲得VIR、VSR、VAR等幾個(gè)不同的電壓值，作為控制信號(hào)或參考信號(hào)。四、實(shí)驗(yàn)步驟血壓測(cè)試電路布局如下： 血壓測(cè)試電路布局圖若實(shí)際值偏離177。，應(yīng)調(diào)整RW3。圖 在壓力傳感器空載狀態(tài)下,調(diào)節(jié)RW1,使得U16的1腳輸出信號(hào)VIN+，此為滿度調(diào)整。調(diào)節(jié)RW2，使得U16的10腳輸出電壓為340mv，此為零點(diǎn)調(diào)整。 圖 對(duì)壓力傳感器加壓40Kpa, 調(diào)節(jié)RW1, 使得U16的10腳輸出電壓為1140mv ,卸壓，即傳感器空載, 調(diào)節(jié)RW2，使得U16的10腳輸出電壓為340mv。 將袖帶固定于腕關(guān)節(jié)部位。～圖4所示。分別測(cè)左手腕和右手腕的血壓。在實(shí)驗(yàn)箱USB指示燈亮的情況下，點(diǎn)擊“血壓實(shí)驗(yàn)”按鈕進(jìn)入血壓測(cè)試，顯示如下：圖 測(cè)試方法：將連接血壓腕帶的插頭插入PCB板上的氣管插座，聽到“咔嚓”聲方表明插好，否則可能導(dǎo)致漏氣而不能測(cè)試。然后將腕帶固定于腕關(guān)節(jié)，測(cè)試者在血壓手腕帶正確固定好后，點(diǎn)擊“測(cè)試” 按鈕，血壓測(cè)試開始，此時(shí)USB指示燈熄滅，測(cè)試者等待USB指示燈重新點(diǎn)亮?xí)r，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)”按鈕，讀取血壓的測(cè)試值。顯示如下：圖 實(shí)驗(yàn)六 心電測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康某醪綄W(xué)會(huì)人體心電的測(cè)試方法。掌握QRS波群的測(cè)量方法。觀察運(yùn)動(dòng)對(duì)心電的影響。計(jì)算公式心率= 60000 / ((波形R2的X軸位置 波形R1的X軸位置) * ) * 波形放大比率 式 QT間期= (波形T的X軸位置 波形QRS的X軸位置) * /波形放大比率