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電生理測量技術
閱讀:805 發布時間:2011-5-24電生理測量技術包括生物電測量技術和生物體電特性測量技術等方面。
生物電測量技術
生物電測量技術用電極將微弱的生物電引出,經生物電放大器將它放大,再經示波器等顯示其波形并記錄下來,以便觀察、分析和保存。
①電極:引導生物電的電極分大電極和微電極兩類。大電極通常可以是金屬絲,也可以是面積為幾平方厘米的金屬片(銀、不銹鋼等)。把大電極放在待測部位即能記錄到該處存在的生物電。它記錄到的是許多細胞(例如一個器官)的電活動綜合而成的生物電。例如把大電極放在胸前心臟附近,就能記錄到心臟跳動時發生的電活動——心電,分析心電能幫助了解心臟的功能狀況。用同樣方法可記錄到腦電、肌電等多種器官和組織的電活動,這些對于診斷疾病都有重要價值。現在已被廣泛地應用于醫學、獸醫學和畜牧業等方面。微電極的直徑小于1微米,也可大至幾微米(玻璃管、金屬絲)。用微電極可在細胞水平上對生物電現象進行觀測和研究。將微電極插到細胞的附近,甚至插入細胞體內,就能記錄到少數幾個以至單個細胞的電活動。還可把細胞染料通過微電極注入細胞內使之染色,便于用顯微鏡觀察細胞的形態,研究形態和功能之間的關系。
②生物電放大器:細胞發生的生物電的能量很低,必須用放大器放大才能觀測。大電極用的生物電放大器應該噪聲低、漂移小,具有很強的抑制外界和生物體內電干擾的能力。玻璃微電極的由于電阻很高(在5~100兆歐之間),而引起訊號衰減,高頻失真等。所以微電極放大器需具有*的輸入電阻和減小輸入電容的補償電路,使生物電能保真地放大。微電路插入細胞體內記錄時,對放大器的柵流須有嚴格的限制(如應小于10^-11安),以防止柵流對細胞興奮性的影響。
③顯示和記錄:常用的有磁帶記錄儀、筆寫記錄器、XY記錄儀和示波器。磁帶記錄儀記錄實驗過程中的生物電、生理指標變化等全部信息,實驗后再作進一步的分析處理。由于有些生物電具有甚低頻甚至直流成分,需采用調制技術才能將它們記錄在磁帶上。通常把變化不太快的生物電(如心電、腦電等)直接用筆寫記錄器描記下來,使用方便,能當場獲得記錄。由于采用新技術,筆寫記錄儀的頻率響應已擴展到2000赫以上,一些較快的生物電也能被直接描記。XY記錄儀的記錄筆可沿X軸和Y軸兩個方向運動,兩軸分別表示不同的參數。對于變化很快的生物電(如神經細胞的峰形放電等)常用示波器來觀察,它頻率響應高,觀察方便。但記錄時,因需用示波器照相機拍攝熒光屏上的波形,使用不大方便。
④遙測技術:記錄自由活動、劇烈運動或在遙遠的空間的人或實驗動物的生物電的方法。通常是將訊號放大、調制后用無線電波發射。在記錄處接收無線電波后,經放大、解調,恢復為原來的生物電再予顯示和記錄。遙測的距離從幾米到幾千千米以上(如從宇宙飛船到地面)。生物電遙測系統是多種多樣的,有的要求體積小、重量輕、便于攜帶,有的要求能越過很大的距離,有的要求能遙測多路訊號等。
生物體電學特性測量技術
生物體電學特性測量技術常用于對生物體的電阻、電容和電感等參數的測量。例如使一定量的電流流過細胞膜,測量它在細胞膜上產生的電位差,根據歐姆定律,即可算出細胞膜的電阻。用類似的電子學方法可測出生物體的電感,電容等參數。細胞的跨膜電位的變化強烈地改變著膜的電學特性,對跨膜電位進行動態的的控制,測量流過細胞膜的電流變化,這就是電壓鉗技術。它對于生物電產生和傳播過程的研究有重要意義。