人体生理参数测量(精)
人体生理参数测量的物理原理与应用实验报告
人体生理参数测量的物理原理与应用实验报告本文主要介绍人体生理参数测量的物理原理与应用实验报告，通过实验测量人体生理参数，研究其测量原理并探讨实验应用。
本实验主要测量人体体温、血压和心率等参数，通过实验得出测量结果，通过数据处理对人体生理参数进行分析，在现实应用中起到重要的作用。
一、实验原理1.体温测量原理人体体温是衡量人体机能状态的重要参数之一。
体温测量的原理是基于热力学原理，即热平衡。
人体组织的热量分布是非常均匀的，没有明显的温度梯度。
通过测量人体表面的热量辐射，可以间接地测量到人体的温度。
人体的热量辐射主要是通过红外线的方式进行的。
绝大部分红外辐射都可以被视为黑体辐射，其辐射率与温度成正比，可以用菲涅尔定律反推出物体的表面温度。
体温测量设备可以通过检测人体表面的红外辐射，计算出人体的表面温度。
2.血压测量原理血压测量是用来测量动脉血压的一种方法。
血压是由心脏经动脉、毛细血管到达静脉时产生的压力。
血压测量中用到的典型方法是利用袖带和袖带泵来产生压力，袖带包裹在上臂上面，测量袖带中的压力，从而测量血压。
袖带的压力作用于上臂动脉，使得血液的流量被阻止，手腕处的收缩带压又能防止血液从动脉流入静脉。
接下来，医生可以在听到血流声的逐渐放松收缩带，同时监测袖带压力变化，当血压达到收缩压时，可以听到清晰有力的血流声。
继续放松收缩带，当收缩带完全松开时，再次监听血流声，当血压降至舒张压时，血流声就会突然变得非常平稳。
3.心率测量原理电心图显示了心脏收缩过程中产生的电信号，这些信号传递到心肌上，使得心肌收缩。
采用心电图技术可以测量心率，速度根据心跳时间间隔来计算。
电心图的原理是利用金属电极观察心脏电信号。
心脏电信号是由心房和心室细胞之间的离子交换引起的，能够产生微弱的电场。
通过将电极放置在身体表面上，便可以检测到心电信号。
信号的放大和过滤后，就可以用计算机或者其他电子设备进行处理。
二、实验设计1.实验器材反射式体温计、血压计、心率监测仪、医用白色手套、纸笔等。
测量生命体征的方法
测量生命体征的方法测量生命体征（也称为生理参数）是评估人体健康状况和监测疾病进展的重要手段。
常见的生命体征包括体温、脉搏、呼吸、血压和心电图等。
1. 体温测量：体温是衡量人体热量与能量平衡的一种生理参数。
常用的体温测量方法包括口腔测温、腋下测温、耳膜测温和额温测温等。
例如，耳膜测温利用耳温计将传感器放置在耳道内测量耳膜的温度，并据此推测全身体温。
2. 脉搏测量：脉搏是心脏收缩和舒张的结果，反映了心脏泵血功能和血管弹性状态。
常见的脉搏测量方法包括手动测量和自动测量。
手动测量通常通过轻触动脉（如颈动脉、桡动脉或股动脉）来计算每分钟的搏动次数，自动测量则通过脉搏传感器和计时装置来测量脉搏频率。
3. 呼吸测量：呼吸频率是人体每分钟呼吸的次数，反映了肺活量和呼吸系统功能。
常见的呼吸测量方法包括手动计数和使用呼吸传感器。
手动计数需要观察胸部或腹部的起伏，并计算每分钟呼吸次数；而呼吸传感器则利用压力传感器或流速传感器来监测呼吸频率和呼吸深度。
4. 血压测量：血压是衡量动脉血液对血管壁产生的压力。
常见的血压测量方法包括非侵入式和侵入式测量。
非侵入式测量常用的方法是袖带式血压计，通过压力传感器检测动脉的压力变化。
侵入式测量通常需要在动脉内插入导管，并通过监测导管内的压力来测量血压。
5. 心电图：心电图是记录心脏电活动的图像，可以用于评估心脏功能和检测心脏疾病。
心电图测量通常通过将多个电极粘贴在胸部和四肢上，将心脏电活动转化为图形化的电压信号。
除了上述常见的生命体征测量方法，还有一些新的技术正在不断发展，例如呼吸音分析、脑电图、眼底成像等。
这些非侵入性的测量方法有助于提高测量的舒适性以及准确性，为医生和患者提供更准确的诊断和治疗信息。
在现代医疗中，生命体征的测量方法得到了广泛应用，并且不断发展和改进。
它们为评估身体健康、监测疾病进展以及进行有效治疗提供了重要的依据。
需要注意的是，准确的测量方法和设备是保证生命体征测量可靠性和一致性的关键因素，因此，专业人员在选择和使用测量设备时应当具备相关的知识和技能。
生理参数检测
生理参数检测的未来发展需要医学、工程学、计算机科学 等多个学科的交叉合作，共同推动生理参数检测技术的创 新和应用。
05 结论
生理参数检测的意义与价值
生理参数检测是评估人体健康状况的 重要手段，通过检测生理参数，可以 及时发现潜在的健康问题，为预防和 治疗提供依据。
生理参数检测可以用于评估运动员的 身体状况和运动表现，为训练和比赛 提供指导。
听诊法
通过听诊器听取心跳声， 计算心跳次数，操作简便， 但对操作者要求较高。
触诊法
通过触摸颈动脉或桡动脉 感知心跳，结果准确可靠， 但受操作者经验影响较大。
电子监测仪
利用传感器和电子技术监 测心率，操作简便，结果 准确可靠，适合家庭和日 常监测。
血氧饱和度检测
光电检测法
通过光电传感器监测血液中的氧 饱和度，操作简便，结果准确可 靠，适合家庭和日常监测。
运动健身
运动强度监测
通过检测生理参数，可以监测运动强 度是否适合当前的身体状况，避免运 动过度。
运动效果评估
运动员选拔
生理参数检测可以用于运动员选拔， 帮助选拔出具有潜力的优秀运动员。
通过比较运动前后的生理参数变化， 可以评估运动效果，调整运动计划。
健康管理
个体化健康指导
根据个人的生理参数情况，提供 个性化的健康指导，如饮食、运
全面的支持。
生理参数检测将进一步拓展应 用领域，不仅局限于医疗和健 康领域，还将应用于运动、旅 游、应急救援等领域。
生理参数检测将更加注重个体 差异和个性化需求，为不同人 群提供定制化的检测方案和服 务。
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血气分析法
通过抽取动脉血进行血气分析， 结果准确可靠，但操作复杂，有 创伤性。
2-人体测量学解析
人体构造尺寸测量数据
人
（人体静态时各部的尺寸数据）
体
形
态 测
人体功能尺寸测量数据
量
（人体在某种运动状态下的各部尺寸数据）
数
据
人体生理参数测量
即人体结构尺寸，主要指静态尺寸，包括头，躯干，四肢等在标准状 态下测得的尺寸。
室内设计中应用最多的人体构造尺寸有: 身高、坐高、臀部-膝盖长度、 臀部宽度、膝盖和膝腘高度、大腿厚度、臀部-膝腘长度、坐姿两肘 宽度。
1. 以身高计算各部分尺寸
2. 由体重计算体积和表面积
3. 由体重、身高、体积计算生物力学 参数
以身高计算各部分尺寸
我国成年男女足底到膝盖的距离:
男=0.265 H， 女=0.261H
我国标准人的尺度:
男=170cm， 女=160cm
我国标准人的体重
男=62kg，
女=52kg
应用人体尺寸参数数据时应注意的问题
头侧端
足侧端
在人体上、下方向上, 将上方称为头侧端, 将下方称为足侧端。
在人体左、右方向上, 将靠近正中矢状面 的方向称为内侧, 将远离正中矢状面的方 向称为外侧。
在四肢上. 将靠近四肢 附着部位的称为近位， 将远离四肢附着部位的 称为远位。
在上肢上, 将桡骨侧称 为桡侧 (rao), 将尺 骨侧称为尺 侧
被测者姿势
立 姿:
被测者挺胸直立, 头部以眼耳平面定位, 眼睛平 视前方, 肩部放松, 上肢自然下垂, 手伸直, 手掌 朝向体侧, 手指轻贴大腿侧面, 自然伸直腿部, 左、 右足后跟并拢, 前端分开, 使两足大致呈45。夹 角, 体重均匀分布于两足。
坐被头测部姿者以: 挺眼胸耳坐平在 面被定调位节, 眼到睛腓平骨视头前高方度。的左平、面右上大。
常见生理参数测量范围
常见生理参数的测量范围三大组成部分传感器：将生理信号转换为电信号。
２. 放大器和测量电路：将微弱的电信号放大、转换、调整。
3.数据处理和记录、存储、显示装置。
低频电流对人体的三个作用：产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；化学效应。
这些作用使组织液中的离子、大分子等粒子振动、运动和取向。
在整体情况下，由感知电流造成的电击称为宏电击（0.7~1.1mA），通常指加于体表引起的电流效应。
由感觉阈以下的电流所造成的电击，成为微电击，通常指电流直接加到心脏产生的电流效应临床上用双极或单极记录方法在头皮上观察皮层的电位变化，记录到的脑电波称为脑电图EEG。
周期：正常值为8~12HZ脑电图的分类：（1）α波：可在头颅枕部检测到，频率为8~13HZ，振幅为20~100uV，它是节律性脑电波中最明显的波。
（2）β波：在额部和颞部最为明显，频率为18~30HZ，振幅为5~20uV，是一种快波，它的出现意味着大脑比较（3）θ波：频率为4~7HZ，振幅为10~50uV，它是在困倦时，中枢神经系统处于抑制状态时所记录的波形。
（4）δ波：在睡眠，深度麻醉，缺氧或大脑有器质性病变是出现，频率是1~3.5HZ，振幅为20~200uV。
根据脑电与刺激之间的时间关系，可将电位分为特异性诱发电位和非特异性诱发电位。
在临床上一般只进行特异性诱发电位的检查，简称EP。
EP是指中枢神经系统在感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动，是代表中枢神经系统在特定功能状态下的生物电活动的变化临床上常用的诱发电位有：视觉诱发电位VEP，脑干听觉诱发电位BAEP体感诱发电位SEP和事件相关电位ERP。
肌电图记录的是不同机能状态下骨骼肌的电位变化肌肉的生物电活动形成的电位随时间的变化曲线称为肌电图EMG，肌电活动是一种快速的电变化，它的振幅是20uV到几个毫伏，频率为2Hz~10kH所谓运动电位就是用来表示肌肉基本功能的单位，它是由一个运动神经元和由它所支配的肌纤维构成的，运动单位为肌肉活动的最小单位。
人体正常生理指标参数.
人体正常生理指标(太有用了温度用腋下测量正常是36－37摄氏度心率正常是60－100次/分钟血压正常不高于140/90mmHg，不低于90/60mmHg血液总血量: 65--90ml/kg,全血比重：男1.054--1.062 女1.048--1.062血浆：1.024--1.029渗透(量压血胶体渗透压：21±3mmHg(2.80±0.40kPa血晶体渗透压：280--310mOsn/kg(280--310mmol/L红细胞数: 男(4.0--5.5×10^12/L(4.0--5.5×10^6/ul女(3.5--5.0×10^12/L(3.5--5.5×10^6/ul血红蛋白: 男120--160g/L(12--16g/dl女110--150g/L(11--15g/dl红细胞压积: 男0.4--0.5(40--50vo% 女0.37--0.48(37--48vol%红细胞平均直径: 7.33±0.29um红细胞平均血红蛋白(H: 29.36±3.43pg(29.36±3.43uug红细胞平均体积(V: 93.28±9.80fl(93.28±9.80um^3红细胞平胞血红蛋白浓度(HC: 0.31--0.35(31--35%网织红细胞数: 0.005--0.015(0.5--1.5%红细胞平均渗透性脆性试验:在0.44--0.47%(平均0.45%盐液内开始溶解，在0.31--0.34(平均0.32%盐液内全部溶解。
白细胞数: (4--10×10^9/L(4000--10000/ul白细胞分类计数中性粒细胞：0.5--0.7(50--70%嗜酸粒细胞：0.005--0.03(0.5--3%嗜碱粒细胞：0.00--0.0075(0--0.75%淋巴细胞：0.2--0.4(20--40%单核细胞：0.01--0.08(1--8%嗜酸粒细胞直接计数: (0.05--0.30×10^9/L(50--300/ul血小板数：(100--300×10^9/l(10--30万/ul出血时间:(Duke法1--3min(lvy法0.5--6min凝血时间: (毛细管法3--7min (玻片法2--8min (试管法4--12min凝血酶原时间: 凝血酶原消耗时间>20sec为消耗正常血块收缩时间: 30--60min开始回缩，18h后明显收缩，24h已完全收缩部分凝血活酶时间: 35--45sec凝血酶时间: 13--17sec复钙时间: 1.5--3min凝血活酶生成试验:正常值在4--6min内，基质血浆凝固时间为9--11sec。
常见生理参数的测量范围
常见生理参数的测量范围三大组成部分传感器：将生理信号转换为电信号。
２. 放大器和测量电路：将微弱的电信号放大、转换、调整。
3.数据处理和记录、存储、显示装置。
低频电流对人体的三个作用：产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；化学效应。
这些作用使组织液中的离子、大分子等粒子振动、运动和取向。
在整体情况下，由感知电流造成的电击称为宏电击（0.7~1.1mA），通常指加于体表引起的电流效应。
由感觉阈以下的电流所造成的电击，成为微电击，通常指电流直接加到心脏产生的电流效应临床上用双极或单极记录方法在头皮上观察皮层的电位变化，记录到的脑电波称为脑电图EEG。
周期：正常值为8~12HZ脑电图的分类：（1）α波：可在头颅枕部检测到，频率为8~13HZ，振幅为20~100uV，它是节律性脑电波中最明显的波。
（2）β波：在额部和颞部最为明显，频率为18~30HZ，振幅为5~20uV，是一种快波，它的出现意味着大脑比较（3）θ波：频率为4~7HZ，振幅为10~50uV，它是在困倦时，中枢神经系统处于抑制状态时所记录的波形。
（4）δ波：在睡眠，深度麻醉，缺氧或大脑有器质性病变是出现，频率是1~3.5HZ，振幅为20~200uV。
根据脑电与刺激之间的时间关系，可将电位分为特异性诱发电位和非特异性诱发电位。
在临床上一般只进行特异性诱发电位的检查，简称EP。
EP是指中枢神经系统在感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动，是代表中枢神经系统在特定功能状态下的生物电活动的变化临床上常用的诱发电位有：视觉诱发电位VEP，脑干听觉诱发电位BAEP体感诱发电位SEP和事件相关电位ERP。
肌电图记录的是不同机能状态下骨骼肌的电位变化肌肉的生物电活动形成的电位随时间的变化曲线称为肌电图EMG，肌电活动是一种快速的电变化，它的振幅是20uV到几个毫伏，频率为2Hz~10kH所谓运动电位就是用来表示肌肉基本功能的单位，它是由一个运动神经元和由它所支配的肌纤维构成的，运动单位为肌肉活动的最小单位。
常用生理参数的测量原理
３ ・ ８
哈尔滨 医药 ２ ０ ０９年第 ２ ９卷第 １ 期
常 用生理参 数 的测量 原 理
邢 帅 ， 杨 戈 ， 志刚 ， 李 戴海 莹 （ 黑龙 江武警 总 队医院 ， 黑龙 江 哈尔滨 １ ０ ７ ５０ ６）
［ 中图分 类号 ］ Ｒ ４ ４３
文章 编 码 ：０ ｌ一 １ ｌ ２ ０ ） １— ０ ８— １ １０ ８ ３ （ ０９ ０ ０ ３ ０
率。
２ 无创 血 压
采用振动法 测量 无创 血压时 ， 压力传感 器接人 袖带 ， 将 检测袖带的压力 以及 由于脉搏在 袖带 的压力下形成 的振动 信号 。当按 下测量键 或设 定的 自动测量开始时 ， 气泵开始给 袖带充气 ， 当压力达 到设定 的初始 值时 ， 停止 充气。袖带 内 的气体通过针阀缓慢放气 ， 时以一定的速率交替记录压力 这 值 和脉搏振动幅度 ， 并不断进行计算 ， 幅由大到小 ， 振 上升变 化 率 最 大 时 刻 对 应 压 力 指 数 为 收缩 压 ， 振 动 幅度 过 最 大 点 当 时开始下降 ， 下降变 化率最 大时刻对 应指 数为舒张压 ， 平均 压 则为振动幅度最大时 的压力 指数或 为 ２乘 以舒 张压加 收
１ 呼 吸
饱和度探头有其 独特 的结构。它是 一个光感受器 ， 内置一个 双波长发光二极 管和一个光 电二 极管。发光二 极管 交替发 射波长 ６ ０ ｍ 的红光 和 ９ ０ ｍ的 近红 光 。还原 血 红 蛋 白 ６ｎ ４ｎ （ Ｂ） Ｈ 的吸光 度随 Ｓ Ｏ ａ 不 同而改变 ， ６０ ｍ附 近最 为显 在 ６ｎ 著 ， ９ ０ ｍ 附近 则产 生 与 ６ ０ ｍ 方 向相 反 的 变 化 ， 波 长 在 ４ｎ ６ｎ 在 ９ ０ ｍ 的红外区域 ， ４ｎ 氧气血红蛋白（ Ｂ 。 的吸收系数 比 Ｈ Ｈ Ｏ） Ｂ 大 。 当作 为 光 源 的 发 光 管 和 作 为 感 受 器 的 光 电 管 位 于 手 指 或耳的两侧 ， 射光经 过手指 或耳 廓被 血液 及组 织部 分吸 入 收 。 这 些 被 吸 收 的光 强度 除 博 动 性 动 脉 血 的 光 吸 收 因 动 脉 压力波的变化而变化外 ， 他组织成 分吸收 的光强 度 （ Ｃ） 其 Ｄ 都不会随时问改变 ， 保持相对稳定 。而博动性产生 的光路 并 增大和 Ｈ Ｏ 增 多使光 吸收增加 ， Ｂ： 形成 光 吸收 波 （ Ｃ 。由 Ａ ） 此算 出光 吸 收率 （ Ｒ）＝Ａ ６０ Ｄ ６０÷（ Ｃ ４ ／ Ｃ ４ ） Ｃ６／ Ｃ ６ Ａ ９ ０ Ｄ ９０ 。 ＳＯ 根据标准曲线 图由 Ｒ算 出。 ａ，
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脂肪测量原理
宏观：人体脂肪模型
Z
L
脂肪 Z2 A 人体脂肪模型 L 非脂肪 Z1
A V L2 A Z L V
1 Z 1/ Z1 1/ Z2
Z2很大 Z Z1
V非
H 2
Z1
H 2
Z
脂肪测量原理
FAT=A*weight+B*height+C*age+D*impedence+E
男性 Fat = 0.7650 *weight - 0.4564 *height + 0.0486 *impedance + 17.8 女性 Fat = 0.7355 *weight - 0.3266 *height + 0.0213 *impedance + 15.45
脂肪测量仪
OMRON HBF-352脂肪测量仪
3 ～ 10 岁 ： 36.1°C ~ 37.8°C
11～ 65 岁 ： 35.9°C ~ 37.6°C
6 5 岁以上 ： 35.8°C ~ 37.5°C 华氏温度＝摄氏温度×1.8+32
OMRON352脂肪测量仪使用（8电极）： 按脚 电极上“红色开关”—显示CAL和0.0—按手柄 “用户”---依次输入年龄-设定、性别-设定、 身高-设定---显示0.0KG--手伸直握手柄电极、 光脚站到脚电极上----10秒出结果。 TANITA（4脚电极)使用： 关机状态，按“客 人”---输入年龄-设定、性别-设定、身高-设定 --显示0.0KG--光脚站到脚电极上----10秒出结 果。 测温仪按“ON”3秒以上关机，再按住“测量” 按“ON”开机，可在“F ”和 “C”之间转化
注意：收缩压和舒张压的匹配问题，两者的差别不能 太高或低.以在40-50为最佳,小于30,大于60 都是不好的
人体24温度中心下丘脑为邻且有共同的血 液循环，因此与前额、口腔、腋下等人体其它部 位的温度相比耳温更接近真实的人体温度；
以红外线测量自鼓膜释出的热能 →获得正确的温度 热能E=f(λ) 又∵ λT =2.9×10-3mK
以下为一般正常体温的参考数值： 耳温： 35.7℃ ～ 37.5℃ 肛温： 35.7℃ ～ 37.5℃ 口温： 35.5℃ ～ 37.5℃
腋温： 34.7℃ ～ 37.3℃ 但因人体的体温随着年龄及所 处的环境的不同，会有所差异，因此以上数值并非绝对 的数值，只是参考的数值而已。 0～2岁： 36.4°C ~ 38.0°C
血压测量原理
血压计
水银血压计
OMRON HL888FA电子血压计
正常血压平均值 mmHg 男性 女性 年龄(岁)收缩压 舒张压 收缩压 舒张压 11～15 100 62 96 60 16～20 104 64 98 61 21～25 106 66 100 63 26～30 108 68 102 64 31～35 110 70 106 66 36～40 112 72 108 68 41～45 114 73 110 69 46～50 116 74 112 70 51～55 118 75 114 71 56～60 120 76 116 72 正常人的血压在90-140/60-90mmHg(收缩压/舒张压）
OMRON HBF-306脂肪测量仪
（1）身体脂肪率表示身体脂肪在体重中所占的比例。 （2）BMI表示体格指数， BMI值=体重（千克）/身高（米）2。 （3）基础代谢是除运动消耗等后，在安静时消耗的热量。
OMRON HBF-352脂肪测量仪
按脚电极上“红色开关”—显示CAL和 0.0—按手柄“用户”---依次输入年龄设定、性别-设定、身高-设定---手伸直 握手柄电极、光脚站到脚电极上----10 秒出结果
血压测量原理
血压：血液在血管 中流动时对血管 壁产生的侧压强
基于柯氏音法的 无创血压测量
血压测量原理
基于示波法的电子血压计
利用压力传感器观察随着袖带压的变化，血管从闭合到开 放时，脉搏波幅度的变化来实现血压测量的。
OS 0.55 OM OD 0.82 OM
主要从脉搏波构成的钟形包络识别特征点获取血压值。
实验思考题
1.
2.
3.
给你一个脂肪测量仪，如何确定 FAT=A*weight+B*height+C*age+D*i mpedence+E公式中A、B、C的值？ 对于电子血压计，可以在充气的过程中 测量血压吗？简述你的技术方案 在非典和甲型H1N1流感中，机场和车站 监测旅客体温的方法？
不同年龄段的基础代谢量
医学物理实验
人体生理参数测量的物理原理与应用
实验目的
了解人体生理测量的医学基础和意义
掌握人体生理参数测量的物理原理
学会血压、体温和脂肪测量
实验器材
HDF-306人体脂肪测量仪：一台 电子血压计（臂式）：一台 水银血压计：一台 红外耳温枪：一支 体温计：一支
脂肪测量原理
基本概念：生物阻抗法 测定生物阻抗→推算脂肪含量
利用流经双手双脚的高频微弱电流来测量身 体电阻，这种方法称为BI法(Bioelectrical Impedance/生物电阻阻抗法)； 人体组织中容易导电的是水分较多的组织(例 如肌肉和血管等)，脂肪组织几乎不导电；
☆脂肪测量器正是利用身体的这个特性来 推算脂肪和非脂肪组织的比例