部分电生理学的方法

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1、第四部分电生理学的方法第一章电生理常用主要仪器一、阴极射线示波器示波器是电生理学实验常用的显示设备，它具有频率响应高，显示直观的特点。根据光点暂留时间不同可将示波器分力长余辉、中余辉、短余辉示波器；根据示波管内电子枪的数目可将示波器分为单线示波器、双线示波器。根据生物电的特点，电生理实验室所用的示波器（oscillograph）应为高灵敏度、扫描速度慢（2s/cm-1μs/cm）、频率在1MHz以下的。如用数字存贮示波器更好，它能把信号以数字形式存贮起来，随意调出，而且可以长时间显示在荧光屏上以利于分析和照像，它可以把信号数据直接送入通用计算机接口，也可以把存贮数据模拟输出，连接记录器和

2、X-Y记录器描记出生物电位。有关示波器的结构与原理在学习生理学时已介绍此不再赘述。二、生物电放大器通常来自记录电极的生物信号很微弱，且混有大量的干扰信号，必须经生物电放大器放大去干扰后才能显示。一般放大器只有一个有效信号输入端，另一端参考电平接地，即所谓单端放大器；辨差放大器（或称差分放大器）有两个有效信号输入端，对异相信号（如生物电信号由一探查电极及一无关电极引导记录，这两个电极所获得的电位不同）进行放大，而对同相信号（如作用在两电极的交流电信号完全相同）则放大很少。生物电放大器都是用辨差放大器。这种放大器有二特点：①零点漂移小，即输人电压为零时，输出电压应恒定的等于零。此在直流放大器

3、尤为重要。②能有效地抑制共模电压，放大器两个输入端所共有的电压，称为共模电压。好的放大器必须有很强的共模干扰抑制能力。此能力可用共模抑票然虮绮畋缺硎局生物电放大器的性能好坏将直接影响实验结果的获取，对生物电放大器的基本要求是高输入阻抗（大于2MΩ）、高共模抑制比（CMRR，大于100dB）、高增益（放大倍数大于10万倍）、高稳定性低漂移（小于10μV／℃）、合适的通频带（0～100kHz）以及低噪声（小于3μV）等。1．共模抑制比（CMRR）=Ad/AC，此比愈大愈好（一般为2万，最好达5万）。Ad为差模信号的增益（在双端输入的差动放大器中输入的幅值相同，极性相反的电信号，如生物电信号

4、），Ac为共模信号的增益（在双端输入的差动放大器中输入的幅值相同，极性相同的电信号，如干扰信号）；CMRR越大表明放大器抗干扰能力越强。辨差放大器一般都有一平衡调节使电路两侧输出端电压在无信号时趋于零。这种放大器的两个输入端输入信号，是为双边输入，如一端与生物体接触不良或脱落成为单边输入，则共模抑制比降低而出现交流电干扰。2．放大倍数（增益）前级放大器一般最大增益约1000-2000左右。配上示波器后级放大器，整个放大倍数应能达到5Ouv／cm（记录脑电），如做肌电能达到10-20μv/cm则更好。3．噪音输入短路无信号时，因放大器中元件内电子热骚动等因素使放大器仍有一定输出，此乃噪音

5、。放大器的频带宽度愈大则噪音亦愈大。故频宽宜适当加以限制。由于噪音存在，故放大器的放大倍数不可能太大。在记录生物电信号时要注意信噪比，如噪音是最小信号的1/10则好。4．漂移一般生物电放大器在接通电源后，经半小时应该稳定。交流放大器只有当时间常数超过一秒时，基线漂移才表现显著，漂移以小于10μv／小时，或小于10μV/℃为好。5．频率响应（通频带）放大器只能对一定频率范围内的信号进行均衡放大。超过这范围的信号，放大倍数就会降低，放大器对低频的放大能力下降至对中间频率放大能力的70％时的信号频率称放大器的下限频率；放大器对高频的放大能力下降至对中间频率放大能力的70％时的信号频率称上限频率

6、。此两频率间所包括的频率为频带宽度，亦即频率响应或称通频带。放大器的通频带是指能被放大器放大的信号的频率范围，由于生物电信号的频率通常低于100kHz，因而生物电放大器的频带范围一般在0（DC，直流）-100kHz，可以通过调节放大器的时间常数和高频滤波来选择合适的通频带。6．时间常数交流放大器（阻容耦合放大器）其下限频率与所用交连的电容与电阻数值有关，也就是与时间常数有关（T=RC），时间常数也称为低频滤波。时间常数小则低频信号衰减大，故一定的时间常数就决定了电路的低频特性。一般放大器时间常数有0.01、0.1、0.3、1秒数挡。也就是说相当于频率为16，1.6，0.5，0.16Hz的

7、低频滤波器。即在该频率处幅度减少30%[低频响应f=1/（2π×时间常数）]，例如时间常数为0.3，f=1/（2π×0.3）=0.5c/s。若时间常数选择为1秒，则频带低端的频率为0.16Hz，即只有大于0.16Hz的信号才能通过放大器。7．高频滤波高频滤波指通频带高端的截止频率，将信号中较高频率部分滤掉，而保留其低频部分。如高频滤波选择了1kHz，则只有低于1kHz的信号才能通过放大器；通过选择不同的时间常数和高频滤波