梁澤華 周佑軍
摘 ? 要:應(yīng)用MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)設(shè)備控制方波輸出信號的功能來實現(xiàn)對自主研發(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驗的方法,擴展了MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)設(shè)備的實驗功能;結(jié)果表明,本應(yīng)用研究的MedLab生物信號采集處理系統(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驗教學(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)用價值。
關(guān)鍵詞:信號采集 ?刺激器 ?電激怒 ?電驚厥
中圖分類號:G71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:1674-098X(2019)10(b)-0220-03
生物信號采集處理系統(tǒng)是應(yīng)用大規(guī)模集采電路、計算機硬件和軟件技術(shù)開發(fā)的一種集生物信號的放大、采集、顯示、處理、存儲和分析的機電一體化儀器。目前國內(nèi)產(chǎn)品較多,其中MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)由南京美易科技發(fā)展有限公司研發(fā)生產(chǎn),其內(nèi)置一個由軟件程控的刺激器[1]。動物的電激怒和電驚厥實驗是藥理學(xué)常見的教學(xué)實驗,實驗時常要用一定作用頻率和持續(xù)時間的交流電刺激實驗動物,以觀察其電激怒和電驚厥反應(yīng)及藥物的作用效果。為此,本文筆者通過自主研制交流電輸出接口器,研究應(yīng)用MedLab生物信號采集處理系統(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)時間,使實驗動物產(chǎn)生電激怒、電驚厥反應(yīng)?,F(xiàn)就MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)在動物電激怒和電驚厥實驗中的應(yīng)用研究報道如下。
1 ?設(shè)備組成與原理
本實驗主要設(shè)備由MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)設(shè)備、交流電輸出接口器和電激怒實驗盒等組成。MedLab生物信號采集處理系統(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,常用于刺激實驗對象的神經(jīng)、肌肉和血管等組織以觀察其對實驗對象機能活動的影響。而在本實驗研究中,來自MedLab生物信號采集處理系統(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,來自MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備刺激器輸出的方波脈沖(強度5~10V)經(jīng)BG1、BG2組成的放大驅(qū)動電路,可驅(qū)動繼電器J通電,同時發(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,其常開觸點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驗盒或電驚厥刺激電極刺激實驗對象。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)時間由MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)軟件設(shè)置,設(shè)置參數(shù)及方法見2.2部分所述。
2 ?實驗方法
2.1 儀器連接
用專用導(dǎo)線將MedLab生物信號采集處理系統(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)置與實驗操作
開啟MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)設(shè)備電源,啟動MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)軟件,設(shè)置MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)刺激參數(shù)及實驗操作。
2.2.1 電激怒實驗的參數(shù)設(shè)置及實驗操作
(1)在MedLab生物信號采集處理系統(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(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,并將一對體重相近的雄性小鼠置于電激怒實驗盒中,此時小鼠四肢與電激怒實驗盒底部的網(wǎng)狀金屬電極接觸。
(3)啟動MedLab生物信號采集處理系統(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)時間的交流電,刺激電激怒實驗盒的小鼠;觀察從刺激開始至小鼠出現(xiàn)撕咬、打斗等激怒反應(yīng)時,停止刺激并記錄從刺激開始到出現(xiàn)激怒反應(yīng)所用時間作為實驗指標(biāo)[3]。
刺激輸出的作用頻率f=1/主周期,刺激時間是指刺激主周期中交流電輸出的作用時間,作用時間T=[波寬*脈沖數(shù)+間隔*(脈沖數(shù)-1)],如表1所示。
2.2.2 電驚厥實驗的參數(shù)設(shè)置及實驗操作
(1)在MedLab生物信號采集處理系統(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,進行以下參數(shù)設(shè)置:延時(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;用一對電驚厥刺激電極夾住小鼠雙耳。
(3)啟動MedLab生物信號采集處理系統(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)作為實驗指標(biāo)。
3 ?實驗效果
從實驗結(jié)果表2、表3表明,通過自主研制交流電輸出接口器,應(yīng)用MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)設(shè)備進行控制,可使小鼠產(chǎn)生電激怒、電驚厥反應(yīng);能滿足藥物對小鼠抗電激怒和抗驚厥實驗效果的觀察,且效果較好。
4 ?結(jié)語
本文研究應(yīng)用MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)設(shè)備控制方波輸出信號的功能來實現(xiàn)對自主研發(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驗的方法,擴展了MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)設(shè)備的實驗功能;經(jīng)教學(xué)實驗應(yīng)用,結(jié)果表明MedLab生物信號采集處理系統(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驗教學(xué)的要求。
本交流電輸出接口器設(shè)計合理,所用元件易買、易換、操作簡便、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)用價值。
參考文獻
[1] 劉傳飛,汝海龍.生理學(xué)實驗教程[M].1版.北京:知識產(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,2003,25(4):375.
[3] 朱健平.生理科學(xué)實驗教程[M].1版.北京:科學(xué)出版社,2003:137-139.