MedLab系统在生理学、药理学实验教学中的应用

2011-04-14沙爱龙艾洪滨

生命科学仪器 2011年3期

沙爱龙艾洪滨郭武

（1塔里木大学动物科学学院新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室，新疆阿拉尔 843300；2山东师范大学生命科学学院，山东济南 250014）

计算机生物信号采集处理系统应用最新的电脑集成化和可升级、可扩展功能的软件技术，实现了晶体管旧式线路仪器的放大器、示波器、记录仪、刺激器等性能低的仪器经一定组合才可实现的生物信号观测与记录，成为21世纪新一代生物信号采集、放大、显示、记录与分析等功能全面和使用方便的实验系统。自20世纪90年代末实验应用的仪器已广泛电脑化，学生尽早掌握此类仪器有利于基础知识和实践的衔接。

MedLab生物信号采集处理系统，是集众多专家、教授和美易公司多年研制PC机生物信号采集处理系统经验而推出的又一高科技产品，是NSA-III和PcLab的升级产品，其系统软件现己升级为V6.35版。这种仪器一般可替代传统的示波器、生物信号放大器、记录仪和刺激器，一机多用，功能强大，可用于生理学、药理学实验的生物信号检测、记录和分析。MedLab生物信号采集处理系统现有MedLab-U和MedLab-E两大系列产品，塔里木大学在生理学和药理学实验教学中，使用MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统，为提高实验教学质量，培养高素质的创新人才，提供了一个良好的实验教学平台。

1 MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统的组成和功能

2007年，塔里木大学从南京美易科技有限公司为生理学和药理学实验室购置了12台MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统，现已全面用于实验教学。该型系统是在南京美易科技有限公司原MedLab-U系列产品的基础上最新开发的最新产品，它总结了各种产品的优缺点，按实用要求制定技术指标，采用目前最新的高集成度的芯片，使系统性能有了很大提高。后又从北京新航兴业科贸有限公司购置了压力换能器、呼吸流量换能器、张力换能器，并配备了相应的计算机、激光打印机、音箱等。

1.1 MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统的组成

MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统由硬件与软件两大部分组成[1]。硬件主要完成对各种生物电信号（如：心电、肌电、脑电）与非生物电信号（如：血压、张力、呼吸）的调理、放大，并进而对信号进行模/数（A/D）转换，使之进入计算机[2]。软件主要完成对系统各部分进行控制和对已经数字化了的生物信号进行显示、记录、存储、处理、数据共享及打印输出[3]。MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统既可以满足电生理实验中对高频神经放电记录的要求，也可以满足对低频心电及含有直流成分经传感器转换的生物信号记录的要求。MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统有4个通道，可同时记录4个生物信号（如呼吸、胸内负压、神经放电、心电），或可依实验要求任意选择、组合。因此，可以在一个动物身上进行多个实验，这样既节省了实验动物，又节省了实验时间。4通道都提供传感器桥路供电，每通道放大倍数都可独立程控，1~50万倍实时可调。为方便实验，内置放大器中还集成了一个由单片CPU程控的刺激器，有多种刺激模式可选，刺激器参数可实时调整，刺激波形与结果可同时观察，清晰、直观，满足如：有效不应期测定，阈强度，肌肉强直收缩等实验。

1.2 MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统的总体功能介绍

MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统实际上是一套由计算机控制的针对“生物信号”的实验仪器。它将传统实验仪器如生物信号前置放大器、多导记录仪、示波器、刺激器等统统合并了起来。使用时，针对不同的生物信号类型选用合适的设置就可以很方便的完成实验。按使用方法分，可分成三大工作模式：

记录仪：多导记录仪走纸描记信号曲线的工作模式。绘图方式是从右到左全屏幕移动。适用于较慢的信号、连续记录的实验。如血压、呼吸、心电等。

示波器：多线记忆示波器的工作模式。绘图方式是从左到右采一帧画一帧。适用于较快信号，特别是周期信号的实验。如神经干动作电位等。

慢波扫描：多线慢扫描记忆示波器的工作模式。绘图方式是从左到右，边画边擦。在对较快信号连续记录时，用这种方式可以避免记录仪方式全屏幕移动造成的眼花、不易观察曲线的缺点。适用于较快信号连续记录的场合。如减压神经放电等。

塔里木大学MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统主要运用于生理学、药理学中的动脉血压的直接测定及药物的影响，呼吸运动的调节，离体蛙心灌流及药物的影响，坐骨神经-腓肠肌标本的检验，药物对离体子宫、小肠运动的影响，呼吸、胸内负压、膈神经放电同步观察和血压、呼吸、泌尿综合实验等实验教学。

2 MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统在生理学、药理学实验教学中的应用介绍（以呼吸运动、胸内负压、膈神经放电的同步观察实验为例）

2.1 材料与器械

MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统、家兔、兔手术台、常用手术器械、带输液管的粗针头、气管插管、支架、神经冲动引导电极、音箱、压力换能器、呼吸流量换能器、注射器、药品等。

2.2 开启计算机，打开MedLab开关

2.3 动物手术

抓取家兔，称重，耳缘静脉麻醉，固定后颈部剪毛。行颈部手术，分离出气管、膈神经。剪开右侧胸部下方皮肤，在4、5肋间将粗针头刺入胸膜腔内。

2.4 连接实验装置

气管插管后连呼吸流量换能器，粗针头尾端通过输液管连压力换能器，膈神经挑置于引导电极上，音箱引导线插于MedLab-U/4C501型生物信号采集处理系统“监听”插口上。呼吸流量换能器连1通道，压力换能器连2通道，引导电极连3通道。

2.5 实验参数的设置

放大器参数、处理名称选择（第一通道：放大倍数—500，上限—100Hz，下限频率—直流，处理名称—呼吸；第二通道：放大倍数—500，上限—100Hz，下限频率—直流，处理名称—胸内压；第三通道放大倍数—1000，上限—10000Hz，下限频率—1ms交流，处理名称—膈神经放电），显示模式—连续记录，采样间隔—50us。

2.6 开始采样

单击窗口右下角“开始”按钮或按快捷键“F5”，系统按记录仪模式描记呼吸、胸内负压、膈神经放电波形曲线，可根据需要调节曲线移动快慢。

2.7 添加标记

选择“实验”菜单中“添加标记”或按快捷键“F8”，根据不同实验项目逐一添加标记。

2.8 停止实验

采样结束后单击窗口右下角“停止”按钮终止实验。

2.9 编辑标记

右键单击所添加标记，选择Goto中“曲线1”、“曲线2”或“曲线3”，再右键单击所添加标记，选择“编辑”，依次编辑所做实验项目。

2.10 观察测量

可通过快捷工具栏中“在线测量”或“观察—区段测量”快捷键，用鼠标选择需要测量的区间段，由结果显示控制区或区段测量窗口得到所需测量参数。

2.11 曲线的处理、编辑

将实验结果另存为一份。按鼠标选中曲线，删除无用数据，保留有用数据。