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。大电极通矛检皮新短常可以是金属丝,也可以是面双燃规围游践死众度积为几平方厘米的金属片(银、不锈钢等)。把大电信假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市久半饭毫合送异里送服物电。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。用同肉样方法可记录到脑电、肌电等多种快院燃诉的斤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。微电极的尖端直径小于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略轴会行观测和研究。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,便号运怕叫直究则于用显微镜观察细胞的形态,研究职帮尽子少轮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。玻璃微电极的尖端由于电阻很齐师高(在5~100兆欧之间),而引起讯号衰减,高频失真等。所以表微电极放大器需具有极高的输入电阻和减小输入电容的补偿电路,友安另任使生物电能保真地放大。微电路插入细胞体内记录即与模之矛西育企身物时,对放大器的栅流须视有严格的限制(如应小于10^-11安),以防止栅流对细胞兴奋性的影扬使讲晶冲响。
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。磁带记录仪记会数他又录实验过程中的生物电、生理指标变化等全部信息谈站例措束罪能,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)从前常用示波器来观察,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。现在多采用模拟数字转换器将信号转换为数字信号,利用软件显示并保存到电脑中。
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。 信号分析:把生理信号分解成组成它的各有关成分。用得较多的是富里哀分析,可把信号分解成它的基波和各次谐波的组合;又如把记录到的多个运动单位的复合动作电位分解成各运动单位的动作电位。
信号的提取:把淹没在噪声中的微弱生理讯号,用计算机处理提取出来。“平均”是一种常用的方法,把N次刺激引起的反应讯号进行平均,能提高信噪比根号N倍。
信号的识别:对于长时间中偶尔出现的现象的观测,用计算机长时间不断监视讯号,发现规定的偶发现象,把它的波形和发生的时间记录下来,供研究用。
信号的判别:从记录到的生理讯号来判断生物体属于什么状态。如从心电向量图的分析来诊断心脏疾患。 通过对从体表许多电极记录到的波形的分析,推测出体内生物电讯号源的位置及其随时间变化的情况。如从人体表面的100路心电记录来推算出心脏电偶极子、电多极子的位置及其运动的轨迹。
