5.生理学实验仪器使用原理（下）.ppt

生理学实验仪器使用原理 为使机体或离体组织细胞兴奋，需要给予刺激。常用的刺激装置为电子刺激器。当生理现象是生物电信号时，探测系统可以是引导电极，包括记录单细胞电活动的玻璃微电极和记录群细胞电活动的粗大金属电极。当生理现象为其它某种能量形式时，如机械收缩、压力和声音等，探测系统又可以是换能器。 一、刺激系统 （一）电子刺激器与刺激三要素 （二）刺激器的使用 （三）刺激隔离器 （一）电子刺激器与刺激三要素 电子刺激器是一种能产生一定波形的电脉冲仪。电子刺激器输出的电脉冲对生物组织的损伤较小，又可重复使用，刺激的参数便于控制，所以除了对特殊感觉器官或某些需要模仿自然刺激的情况外，电子刺激器几乎成为生理实验通用的刺激装置。 一、刺激系统 一、刺激系统 常见电脉冲的波形 因方波波形简单，易于产生和严格控制，而且计算刺激量也比较容易，陡峭的前沿刺激电流也比较有效，故方波（矩形波）最为常用。 一、刺激系统 一、刺激系统 引起组织兴奋（即引起组织产生动作电位）的电刺激，需在三方面满足要求：刺激强度、刺激的持续时间、刺激强度（对时间）的变化率。 上述三方面的参数（刺激三要素）可以互相影响。 阈值：刺激持续时间和强度-时间变化率固定时，引起组织兴奋所需的最小刺激强度。（三要素组合构成的有效刺激的最小值） 阈 刺 激：强度等于阈值的刺激。 阈下刺激：强度小于阈值的刺激。 阈上刺激：强度大于阈值的刺激。 强度-时间阈值曲线 一、刺激系统 图2-2 电子刺激器的方波刺激波形和各参数示意图 刺激强度是指方波幅度，可用电压或电流强度表示。刺激时间是指方波的持续时间，又叫波宽。应用连续刺激时，还可根据实验需要调节“串长”。串长表示以重复频率不断输出刺激方波可持续的时间，即一连产生数个方波的时间 。总周期是同步脉冲的周期，同步脉冲表示一次刺激的时间起点。同步脉冲输送到整个实验系统中，使各仪器有共同的时间起点，以保持时间上的同步。从同步脉冲到出现刺激方波的时间称为延时。调节“延时”，可使方波或方波刺激所引起的生理反应出现在示波器荧光屏上合适的位置，以便观察和记录。 一、刺激系统 （二）刺激器的使用 1. 使用重复脉冲输出时，要注意频率、波宽以及延迟之间的时间关系。因为一定的脉冲频率有相应的周期，即f＝1/T，如果脉冲的波宽接近甚至超过周期，电路就不能正常工作，脉冲的频率与波宽都不可能稳定，有关参数调节旋钮的刻度也失去准确性。 一、刺激系统 实际使用过程中，一般宜把波宽调节到脉冲的1/2周期内。例如使用频率为100Hz，其周期10ms，此时波宽宜小于5ms。此外，延迟应尽可能小一点，最好延迟与波宽之和不超过1/2周期，否则输出波形也不会正常。 一、刺激系统 2. 当用示波器观察刺激效应时，首先要配合好扫描速度与延迟时间，以便在荧光屏上确定刺激伪迹的位置，然后再对组织进行刺激并引导刺激诱发的电位反应。由于刺激伪迹位置已确定，便容易找到该刺激引起的诱发电位。在用双脉冲进行刺激时，事先在荧光屏上确定刺激伪迹的位置更有必要，否则难以分辨各个刺激引起的反应。 一、刺激系统 一、刺激系统 （三）刺激隔离器 在观察电刺激引起的诱发电位时，常看到刺激伪迹过大以致影响诱发电位的波形。刺激伪迹主要由于刺激电极与引导电极之间的电阻性与电容性成分的联系而形成。 刺激伪迹 刺激伪迹 神经干动作电位 为了减小刺激伪迹，可采取诸如增大刺激电极与引导电极之间的距离，在刺激与引导电极之间连接地线，用双极引导以及选择合适的接地点等简便措施。但较为满意的方法是用刺激隔离器把刺激器输出端与地线的电阻与电容联系分隔开。 最简单的方法可用一低电容变压器(如市售的1:2级间变压器)作为刺激隔离器。刺激器输出的脉冲通过初级线圈时，可感应次级线圈再产生脉冲输出。 一、刺激系统 生物信号可分为电信号和非电信号两大类。若某些生理过程本身就伴随着电变化，只要用一对电极就可以将其信号引出来。而呼吸、体温、血压等许多生理活动的信息，若要将其引导出来，必须通过一定的装置将非电量的变化转变为电量变化，然后经过放大，加以显示或记录。对于这些“非电”的生物信息及生理活动，要用被称为换能器的装置将其引出来。 二、信号引导—传感器 传感器又叫换能器。换能器是一种能将机械能、化学能、光能等非电量形式的能量转换为电能的器件或装置，并线性相关。在生物医学上，换能器能将人体及动物机体各系统、器官、组织直至细胞水平及分子水平的生理功能或病理变化所产生的如体温、血压、血流量、呼吸流量、脉搏、生物电、渗透压、血气含量等非电量转换为电