第一章主要实验仪器介绍-体育与运动休闲实验教学中心-杭州师范大学.doc

体育学院通用教材 运动生理学实验指导 全国体育院校教材委员会审定 人民体育出版社  编写组成员 主 编: 孙 飙 副 主 编: 王瑞元 徐玉明 张国海 编写成员:（按姓氏笔画为序） 王瑞元 教 授 北京体育大学 任建生 教 授 武汉体育学院 刘善云 教 授 天津体育学院 孙学川 教 授 中国人民解放军体育学院 孙 飙 教 授 南京体育学院 李秋萍 副教授 沈阳体育学院 苏全生 教 授 成都体育学院 张国海 副教授 温州大学体育学院 郑 陆 教 授 山东体育学院 郝选明 教 授 西安体育学院 徐玉明 副教授 杭州师范大学体育学院 龚惠兰 教 授 广州体育学院 谢业琪 教 授 沈阳体育学院 熊开宇 副教授 北京体育大学 第一章 主要实验仪器介绍 一、生理学实验常用仪器 生理学仪器一般由四大部分组成，即刺激系统、探测系统、信号调节系统和记录系统。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以及记录群细胞电活动的金属电极。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。由于生物电信号较为微弱，信号调节系统则是一种放大器或放大器的组合。经典实验中各式各样的杠杆和传动装置也起着信号调节作用。记录系统通常使用示波器或记录仪。图1-1表示这些仪器的配置。随着计算机技术在生理学实验中的应用，计算机生物信号采集处理系统已替代传统的刺激器、生物信号放大器、示波器和记录仪，该系统是应用大规模集成电路和计算机硬件和软件技术开发的一种集生物信号的放大、采集、显示、处理、储存和分析的机电一体化仪器，可一机多用，功能强大，被广泛用于生理学实验的生物信号检测、记录和分析。 图1-1 生理学常用仪器的配置 （一）刺激系统 1、锌铜弓 将一个锌片和一个铜片的一端相连接，而另一端分离所制成的弓状或镊子状刺激用具称为锌铜弓（图1-2）。当将其游离端浸在电解质溶液中时，锌片表面形成内负外正的双电层，在铜片表面形成内正外负的双电层。在锌与铜接触部，电流按铜→锌方向流动，在溶液中电流方向为锌→铜。锌铜弓的两游离端接触表面湿润的神经或肌肉组织时，电流便沿锌→组织→铜的方向流动；而在阴极下（铜片处）引起一次组织兴奋，当移开的瞬间，在阳极下（锌片）又引起一次组织兴奋。由于神经兴奋的电刺激阈值甚小，而锌铜弓接触组织时产生的电流强度较大，足以构成对神经肌肉的有效电刺激，因此，锌铜弓常被用做检验神经肌肉标本兴奋性的简便刺激装置。使用时，用任氏液湿润，其间不可夹有很多溶液，以免短路。 图1-2 锌铜弓及其电极电位的产生 2、电子刺激器 电子刺激器是一种能产生一定波形的电脉冲仪，其发出的电脉冲可以引起组织兴奋。所产生的波形大致有方波、正弦波和锯形波。其中最常用的是方波。由于电刺激在刺激频率、强度及刺激持续时间方面均易精确控制，故生理实验中常用电脉冲作为刺激。在使用刺激器时，刺激器接地要良好，刺激输出线不能短路，刺激强度不可过大。 刺激强度是指方波幅度，可用电压或电流强度表示。电流强度一般从几μA至几十mA，电压可在200V以内，刺激强度过小，不能使细胞膜静息电位降低于阈电位而引起细胞兴奋；强度过大，可引起组织内电解和热效应而使其损伤和破坏；刺激时间是指方波的持续时间，一般刺激器的持续时间从几十微秒至数秒。采用单向方波刺激时，刺激时间不宜过长，否则将产生损伤效应。为了减少引起组织损伤，应尽量缩短刺激时间，并采用正负双向方波刺激； 还可调节刺激频率以产生连续刺激，刺激频率是刺激方波的重复频率，一般少于1000次/s。如刺激频率过高时，可能有一部分刺激会落于组织的不应期而无反应，使刺激与生理效应不能同步。刺激频率的选择随被刺激组织的不同而变化。一般认为，在生理学实验中，刺激频率以60～1O0次/s为佳。 （二）探测系统 生物信号可分为电信号和非电信号两大类。电信号是指神经、肌肉等组织兴奋时其生理过程所伴随着电变化。通过电极就可以将其电变化引导出来，一般常用的有金属电极和玻璃微电极。而非电信号则是指生物体机能活动中，表现出来的呼吸、体温、血压等许多生理活动的信息，若要将其引导出来，必须通过换能装置将非电量的变化转变为电量变化，然后经过放大，才能加以显