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生理学常用仪器 ?2007-9-20 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和感应电刺激器。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。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笔式记录仪。记纹鼓是一种非常早期的记录仪。现代生理学仪器采用计算机+软硬件模块整合了刺激系统、信号调节系统和记录系统。 一、刺激系统 多种刺激因素，如光、声、电、温度、机械及化学因素等都可使可兴奋组织产生生理反应。但实验生理学中应用最广泛的是电刺激，因为这种刺激易于控制刺激参数，对组织没有损伤或损伤较小。常用的刺激系统包括电子刺激器或感应电刺激器、刺激隔离器和各种刺激电极。 （一）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。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。其原因不仅是波形简单，易于控制刺激参数，包括刺激强度、刺激时间和刺激频率，而且方波的上升时间快，从几μs至几十μs，这种陡峭的前缘刺激电流对生物组织是较为有效的刺激。 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至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。因此在实验过程中，过强过弱的刺激均应避免。 刺激时间是指方波的持续时间，又叫波宽（图1-30）。一般刺激器的持续时间从几十μs至数s。 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的电解和热效应，应尽量缩短刺激时间，并采用正负双向方波刺激。另外，使用最佳刺激时间与刺激强度的大小密切相关。据认为若选用波宽为1ms的双向方波刺激，方波振幅以10V为佳；若波宽减少至0.5ms，振幅常需加大至40—50mV。 在连续刺激时，还可调节刺激频率。刺激频率是刺激方波的重复频率，一般少于1000次/s。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—100次/s为佳。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。 电子刺激器除可调节上述刺激参数外，尚有其它功能可供使用。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（图1-30）。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。在电生理实验中，刺激器的同步输出可将同步脉冲送到示波器的同步输入，而触发其一次扫描；也可送到另一台刺激器，使二台刺激器之间保持特定的时间关系。从同步脉冲到刺激方波的出现，这段时间称为“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。两台同步的刺激器也可通过调节各自的“延时”来改变其先后次序和时间间隔。这些设计为特殊的实验方案提供了方便条件。 刺激伪迹与刺激隔离器：生物体是一个容积导体。实验时，由于刺激器输出和放大器输入具有公共接地线，使得一部分刺激电流流入放大器的输入端，而使记录系统记录一个刺激电流产生的波形，即刺激伪迹。为了减小刺激伪迹，常用一刺激隔离器。使刺激电流的二个输出端与地隔离，切断了刺激电流从公共地线返回的可能，从而减小伪迹。 生理实验三用仪：这是一种供学生使用的简易电子刺激器，同时包括记时器和记滴器部分。三用就是可用来刺激组织、记时和记滴。三用仪输出的刺激脉冲基本上是方波，分为单刺激和连续刺激。单刺激可用手控，刺激强度，由弱到强可连续调。有些三用仪的波宽可分档调节，连续刺激的刺激频率也分档控制。 生理学实验常常需要时间标记，以便确定在单位时间内某生理反应量的变化，三用仪为此提供了时间指标。使用时可将电磁标插入三用仪的“记时磁标”插孔，把计时旋钮调至实验所需的位置，磁标便可于记录系统上作出所规定的时间标记。另外，在特定的实验中，对尿液、消化液的分泌等需要记滴，记滴时将“受滴电极”插头插入“受滴输入”插孔，当液滴流经“受滴电极”时，接通电路一次，电磁标便在记录仪或记纹鼓上记录一次。 （二）感应电刺激器（感应电极）刺激生物组织用的经典仪器是感应电刺激器，主要由原线圈和副线圈组成（图1—31）。当接通或切断原线圈中的直流电流时，副线圈即出现瞬时的感应电