生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)在電激怒和電驚厥實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用

梁澤華 周佑軍

摘 ? 要：應(yīng)用MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備控制方波輸出信號(hào)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自主研發(fā)的交流電輸出接口器的控制，從而創(chuàng)新電激怒和電驚厥實(shí)驗(yàn)的方法，擴(kuò)展了MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)功能;結(jié)果表明，本應(yīng)用研究的MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)及交流電輸出接口器的技術(shù)性能可滿足小鼠電激怒和電驚厥實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，可批量開發(fā)該交流電輸出接口器裝置，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：信號(hào)采集 ?刺激器 ?電激怒 ?電驚厥

中圖分類號(hào)：G71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（b）-0220-03

生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)是應(yīng)用大規(guī)模集采電路、計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)開發(fā)的一種集生物信號(hào)的放大、采集、顯示、處理、存儲(chǔ)和分析的機(jī)電一體化儀器。目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品較多，其中MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)由南京美易科技發(fā)展有限公司研發(fā)生產(chǎn)，其內(nèi)置一個(gè)由軟件程控的刺激器[1]。動(dòng)物的電激怒和電驚厥實(shí)驗(yàn)是藥理學(xué)常見的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)常要用一定作用頻率和持續(xù)時(shí)間的交流電刺激實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，以觀察其電激怒和電驚厥反應(yīng)及藥物的作用效果。為此，本文筆者通過(guò)自主研制交流電輸出接口器，研究應(yīng)用MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備的刺激輸出功能，以觸發(fā)控制交流電輸出接口器的交流輸出作用頻率及持續(xù)時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生電激怒、電驚厥反應(yīng)?，F(xiàn)就MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)在動(dòng)物電激怒和電驚厥實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究報(bào)道如下。

1 ?設(shè)備組成與原理

本實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備由MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備、交流電輸出接口器和電激怒實(shí)驗(yàn)盒等組成。MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)有多種刺激模式，主要有單刺激、串刺激、主周期刺激三種[1]，可輸出方波電刺激信號(hào)，常用于刺激實(shí)驗(yàn)對(duì)象的神經(jīng)、肌肉和血管等組織以觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象機(jī)能活動(dòng)的影響。而在本實(shí)驗(yàn)研究中，來(lái)自MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備輸出的方波脈沖，連接與交流電輸出接口器的觸發(fā)輸入端，觸發(fā)交流電輸出接口器輸出一定作用頻率和持續(xù)時(shí)間的交流電。

交流電輸出接口器電路如圖1所示，其工作原理與性能[2]：（1）電源部分主要由變壓器T、整流二極管D2～D5組成的橋式濾波器和IC7812三端集成穩(wěn)壓器等構(gòu)成，從IC7812集成穩(wěn)壓器的3腳可獲得DC12V電壓;（2）當(dāng)電源開關(guān)K1置閉合時(shí)，來(lái)自MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備刺激器輸出的方波脈沖（強(qiáng)度5～10V）經(jīng)BG1、BG2組成的放大驅(qū)動(dòng)電路，可驅(qū)動(dòng)繼電器J通電，同時(shí)發(fā)光二極管LED發(fā)光，可作為交流輸出指示;（3）當(dāng)繼電器J通電時(shí)，其常開觸點(diǎn)J1-1和J1-2閉合，分壓電路可獲得AC220V交流電;（4）調(diào)節(jié)分壓電路中的開關(guān)K2置于1、2或3檔位，可從交流輸出端獲得交流45伏、60伏或120伏電壓送至電激怒實(shí)驗(yàn)盒或電驚厥刺激電極刺激實(shí)驗(yàn)對(duì)象。交流電輸出接口器所輸出的交流電刺激作用頻率及持續(xù)時(shí)間由MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件設(shè)置，設(shè)置參數(shù)及方法見2.2部分所述。

2 ?實(shí)驗(yàn)方法

2.1 儀器連接

用專用導(dǎo)線將MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備（刺激輸出端）、交流電輸出接口器（觸發(fā)輸入端、交流輸出端）和電激怒刺激盒（接口）或電驚厥刺激電極等連接。

2.2 軟件設(shè)置與實(shí)驗(yàn)操作

開啟MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備電源，啟動(dòng)MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件，設(shè)置MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)刺激參數(shù)及實(shí)驗(yàn)操作。

2.2.1 電激怒實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置及實(shí)驗(yàn)操作

（1）在MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件控制界面中，打開“刺激器”控制面板如圖2所示，選擇“主周期刺激”方式，進(jìn)行以下參數(shù)設(shè)置：主周期（1S），波寬（50MS），幅度（5～10V），間隔（1MS），脈沖數(shù)（按表1選定），延時(shí)（1MS）和周期數(shù)（連續(xù)）。

（2）接通電源開關(guān)K1，選擇交流輸出電源（如AC60伏），即選擇K2置2檔，并將一對(duì)體重相近的雄性小鼠置于電激怒實(shí)驗(yàn)盒中，此時(shí)小鼠四肢與電激怒實(shí)驗(yàn)盒底部的網(wǎng)狀金屬電極接觸。

（3）啟動(dòng)MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件的刺激輸出按鈕，即可從交流電輸出接口器的輸出端輸出一定作用頻率和持續(xù)時(shí)間的交流電，刺激電激怒實(shí)驗(yàn)盒的小鼠;觀察從刺激開始至小鼠出現(xiàn)撕咬、打斗等激怒反應(yīng)時(shí)，停止刺激并記錄從刺激開始到出現(xiàn)激怒反應(yīng)所用時(shí)間作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)[3]。

刺激輸出的作用頻率f=1/主周期，刺激時(shí)間是指刺激主周期中交流電輸出的作用時(shí)間，作用時(shí)間T=[波寬*脈沖數(shù)+間隔*（脈沖數(shù)-1）]，如表1所示。

2.2.2 電驚厥實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置及實(shí)驗(yàn)操作

（1）在MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件的刺激參數(shù)控制面板選擇“單刺激”方式如圖2所示，進(jìn)行以下參數(shù)設(shè)置：延時(shí)（1～10MS）波寬（0.2～0.4S），幅度（5～10V）。

（2）接通電源開關(guān)K1，選擇交流輸出電源（如AC120伏），即選擇K2置3檔;用一對(duì)電驚厥刺激電極夾住小鼠雙耳。

（3）啟動(dòng)MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件的刺激輸出按鈕，即可從交流電輸出接口器的輸出端輸出一次、持續(xù)一定時(shí)間的交流電;觀察被刺激小鼠是否出現(xiàn)電驚厥反應(yīng)，若無(wú)電驚厥反應(yīng)，每隔5秒重復(fù)刺激一次，直至小鼠出現(xiàn)電驚厥反應(yīng)為止;記錄從刺激開始到出現(xiàn)電驚厥反應(yīng)所用的刺激次數(shù)作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。

3 ?實(shí)驗(yàn)效果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果表2、表3表明，通過(guò)自主研制交流電輸出接口器，應(yīng)用MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制，可使小鼠產(chǎn)生電激怒、電驚厥反應(yīng);能滿足藥物對(duì)小鼠抗電激怒和抗驚厥實(shí)驗(yàn)效果的觀察，且效果較好。

4 ?結(jié)語(yǔ)

本文研究應(yīng)用MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備控制方波輸出信號(hào)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自主研發(fā)的外部交流電輸出接口器的控制，從而創(chuàng)新電激怒和電驚厥實(shí)驗(yàn)的方法，擴(kuò)展了MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)功能;經(jīng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，結(jié)果表明MedLab生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)置參數(shù)及交流電輸出接口器的技術(shù)性能可滿足小鼠電激怒和電驚厥實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。

本交流電輸出接口器設(shè)計(jì)合理，所用元件易買、易換、操作簡(jiǎn)便、易于維修和工作性能穩(wěn)定;可適宜批量開發(fā)，節(jié)省購(gòu)置同類或?qū)Ｓ迷O(shè)備所需的資金，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉傳飛，汝海龍.生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M].1版.北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2007：16.

[2] 梁澤華，朱健平.CJQ-1型小鼠激怒電刺激器的研制[J].南京軍醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25（4）：375.

[3] 朱健平.生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M].1版.北京：科學(xué)出版社，2003：137-139.