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电生理测量技术
阅读:808 发布时间:2011-5-24电生理测量技术包括生物电测量技术和生物体电特性测量技术等方面。
生物电测量技术
生物电测量技术用电极将微弱的生物电引出,经生物电放大器将它放大,再经示波器等显示其波形并记录下来,以便观察、分析和保存。
①电极:引导生物电的电极分大电极和微电极两类。大电极通常可以是金属丝,也可以是面积为几平方厘米的金属片(银、不锈钢等)。把大电极放在待测部位即能记录到该处存在的生物电。它记录到的是许多细胞(例如一个器官)的电活动综合而成的生物电。例如把大电极放在胸前心脏附近,就能记录到心脏跳动时发生的电活动——心电,分析心电能帮助了解心脏的功能状况。用同样方法可记录到脑电、肌电等多种器官和组织的电活动,这些对于诊断疾病都有重要价值。现在已被广泛地应用于医学、兽医学和畜牧业等方面。微电极的直径小于1微米,也可大至几微米(玻璃管、金属丝)。用微电极可在细胞水平上对生物电现象进行观测和研究。将微电极插到细胞的附近,甚至插入细胞体内,就能记录到少数几个以至单个细胞的电活动。还可把细胞染料通过微电极注入细胞内使之染色,便于用显微镜观察细胞的形态,研究形态和功能之间的关系。
②生物电放大器:细胞发生的生物电的能量很低,必须用放大器放大才能观测。大电极用的生物电放大器应该噪声低、漂移小,具有很强的抑制外界和生物体内电干扰的能力。玻璃微电极的由于电阻很高(在5~100兆欧之间),而引起讯号衰减,高频失真等。所以微电极放大器需具有*的输入电阻和减小输入电容的补偿电路,使生物电能保真地放大。微电路插入细胞体内记录时,对放大器的栅流须有严格的限制(如应小于10^-11安),以防止栅流对细胞兴奋性的影响。
③显示和记录:常用的有磁带记录仪、笔写记录器、XY记录仪和示波器。磁带记录仪记录实验过程中的生物电、生理指标变化等全部信息,实验后再作进一步的分析处理。由于有些生物电具有甚低频甚至直流成分,需采用调制技术才能将它们记录在磁带上。通常把变化不太快的生物电(如心电、脑电等)直接用笔写记录器描记下来,使用方便,能当场获得记录。由于采用新技术,笔写记录仪的频率响应已扩展到2000赫以上,一些较快的生物电也能被直接描记。XY记录仪的记录笔可沿X轴和Y轴两个方向运动,两轴分别表示不同的参数。对于变化很快的生物电(如神经细胞的峰形放电等)常用示波器来观察,它频率响应高,观察方便。但记录时,因需用示波器照相机拍摄荧光屏上的波形,使用不大方便。
④遥测技术:记录自由活动、剧烈运动或在遥远的空间的人或实验动物的生物电的方法。通常是将讯号放大、调制后用无线电波发射。在记录处接收无线电波后,经放大、解调,恢复为原来的生物电再予显示和记录。遥测的距离从几米到几千千米以上(如从宇宙飞船到地面)。生物电遥测系统是多种多样的,有的要求体积小、重量轻、便于携带,有的要求能越过很大的距离,有的要求能遥测多路讯号等。
生物体电学特性测量技术
生物体电学特性测量技术常用于对生物体的电阻、电容和电感等参数的测量。例如使一定量的电流流过细胞膜,测量它在细胞膜上产生的电位差,根据欧姆定律,即可算出细胞膜的电阻。用类似的电子学方法可测出生物体的电感,电容等参数。细胞的跨膜电位的变化强烈地改变着膜的电学特性,对跨膜电位进行动态的的控制,测量流过细胞膜的电流变化,这就是电压钳技术。它对于生物电产生和传播过程的研究有重要意义。