生理科学实验 EXPERIMENT OF PHYSIOLOGIC SCIENCES luyuan@zju.edu.cn 电话：88208343

教学相关事项 上课时间：必须提前十分钟到。 班长、组长：班长负责班级的教学事务管理（收发报告、教学通知、安排值日、督促实验室卫生，课堂纪律等）；实验小组：每组2-3人，推选一位组长，报告收发 每位同学留 E-mail（电话）。第二周周一前由班长将名单发给本人 实验报告：按时交实验报告（电子版）。 用 Word2003书写（宋体5号、行间距1.5）。文件名格式：班级-姓名-实验序号，如：A班-王五-3，高仿实验的文件名格式：A班-王五-高仿5 组员→组长→班长 →任课教师

实验室介绍与实验安全

食堂 上课地点 迪臣南路 遵西义路 图书馆 教学C楼 A 医学院 综合楼 药学院 生科院 B 实验动物中心 C B A 医学院科研楼

机能中心 （生理学与药理学实验室）

安全

实验安全 遵守实验室规章制度 安全使用水、电、气，防火 严格按操作规程操作： 仪器设备操作、手术器械使用、动物处理等。注意自身安全。实验善后处理等 违反实验室规章制度、实验操作规程所引发的事故，当事人负全责

本课堂内容 一、绪论 二、常用仪器 三、实验动物基本知识 四、动物实验技术 五、实验设计与统计 六、实验报告撰写

一、生理科学实验绪论

（一）课程的性质和任务 生理科学实验是一门综合性的实验研究和创新型课程 生理科学实验是用实验方法观察正常、疾病和药物作用下的机体功能和代谢变化，研究这些变化的机制及规律的科学

经验医学 实验医学 药物 疗法 检测 实验室研究 临床 医学研究 ＋ 实验室研究 临床研究

（二）教学要求 1、课前准备 进入实验室就应清楚自己应做什么？该怎么做？需要什么？ （1）自主学习相关理论 了解实验的目的、要求和操作程序，充分理解实验设计的原理 （2）设计好实验原始记录、数据图表 1）实验名称、实验日期、时间 2）受试对象：种、品系、性别、体重、健康状况、标本名称 3）实验仪器：主要仪器名称、规格型号、生产厂商 4）药物试剂：名称、来源（厂商、剂型、规格、含量） 14

5）方法步骤：分组、动物处理（麻醉、手术、刺激、给药 途径、剂量、时间和间隔，指标的测量方法等 6）观察指标：名称、单位、数据形式、记录曲线的标注 7）设计实验记录图表：记录图表格等 8）数据处理：实验数据的整理，统计方法与结果 （ 3） 熟悉实验基本操作技术 （4）课后作业：下次实验的预习、设计制作实验流程、原始数据记录表和统计表，熟悉神经干标本制备，RM6240基本操作。问题：神经干双相动作电位是如何形成的？双相动作电位的正、负相振幅和时间受哪些因素影响？如何用实验的方法回答上述两问题。 15

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（1）科学精神 正确操作、全面观察、如实记录、各司其职 2、课堂要求 把实验室当“手术室”对待 （1）科学精神 正确操作、全面观察、如实记录、各司其职 （2）善待器物 实验动物、实验仪器、器械、实验物品 （3）踊跃发言 讨论踊跃 （4）良好素养 实验台、器具整洁、垃圾妥处 （5）坚守岗位 遵守规定、坚守岗位、离开请示 （6）维护环境 各组自觉、值日到位、班长督查 17

3、课后要求 自主分析实验结果，自主完成实验报告并按时提交 4、成绩评定 出席情况下按以下项目计分： （1）实验表现 实验完成质量 4分 （2）实验习惯 遵守实验规章和操作规程、卫生习惯 1分 （3）团队合作情况 1分 （4）回答问题 1分 （5）实验报告 3分

二、常用仪器 19

（一）常用仪器介绍

（二）生物信号采集处理系统 微机生物信号处理仪是集生物信号放大、数据采集、数据处理等功能于一体的多功能生理科学实验仪器 22

1、生物信号拾取 生物信息：反映机体的功能和代谢状态 化学信息：各种生命物质及代谢产物等的化学特性 生理信息：血压、呼吸、肌肉张力、脉搏、视觉、情绪等 物理信息：生物电、生物声、生物光、生物磁等 23

（1）生理信号的拾取 生理信号 生理信号基本特性 低频（直流）、低幅 信号名称 幅度 频谱(Hz) 血流(主动脉) 1~300ml/s DC~20 心输出量 4~25L/min DC~20 心阻抗 15~500 DC~60 呼吸流量 50~1000 ml/次 DC~5 心音 0.1～2 0.005~2k 动脉血压 10~400mmHg DC~50 生理信号基本特性 低频（直流）、低幅 24

换能器是一种能将机械能、化学能、光能等非电量形式的能量转换为电能的器件或装置 生理信号拾取器件 换能器 换能器是一种能将机械能、化学能、光能等非电量形式的能量转换为电能的器件或装置 25

换能器工作原理 电阻应变片 应变丝 R=— L S 26

换能器工作原理 F Uo R1 R2 R3 R4 R1 R4 Uo=E( - ) R2 R1+R2 R4 R3+R4 27

（2）生物电信号拾取 幅度(mV) 频谱(Hz) 源阻抗(KΩ) 极化电压(mV) 干扰电压(V) 心电图 0.1~8 0.2~100 数十 ±300 数伏 脑电图 0.01~1 1~60 : ±100 : 皮肤电 0.05~0.2 1~100 : ± 300 : 细胞电位 0.1~100 DC~10000 : 几个 ： 胃电图 0.01~1 DC~1 数十 ±300 数伏 低频，低幅，源阻抗大 电极极化电压：处理好时表现为直流特性（100mV），用直流放大器时，信号直流成分被干扰，放大器饱和 干扰信号：50Hz交流电干扰信号，生物电信号的相互干扰 ECG与肌电、皮肤电 28

生物电信号的拾取器件 电极 电极是将离子电流转换成电子电流的一种器件 电极 组织 29

2、RM6240多道生理信号采集处理系统面板 输入通道：四个信号输入通道 刺激输出 12导联心电图 全程控调节 RM6240C 多道生理信号采集处理系统面板 输入通道：四个信号输入通道 刺激输出 12导联心电图 全程控调节 30

3、多道生理信号采集处理系统的构成 多 路 模 拟 开 关 微机 A/D D/A （1）系统的构成 低 信号 高 刺 模拟 激 控制 器 传感器 放大器 高 低 多 路 模 拟 开 关 A/D 微机 D/A 模拟 控制 刺 激 器 信号 31

①双端输入方式 ②单端输入方式 测定的是两点之间的电位差 测定的是对地电位 抗干扰能力差 抗干扰能力强 3、生物信号采集处理系统的信号输入方式 ①双端输入方式 ②单端输入方式 仪器 A B 仪器 输入线 输入线 测定的是两点之间的电位差 测定的是对地电位 抗干扰能力差 抗干扰能力强 32

③双端输入方式抗干扰信号 （差分输入） Us1 ~ 放大器 共模 ~ Us2 33

4、多道生理信号采集处理系统的参数设置

必须掌握 微机 采样频率 通通模式 扫描速度 灵敏度 时间常数 滤波频率 A/D 信号 多 路 模 拟 开 关 刺 模拟 D/A 激 控制 传感器 放大器 高 低 多 路 模 拟 开 关 A/D 微机 D/A 模拟 控制 刺 激 器 信号 滤波频率 35

（1）采用频率 模拟信号和数字信号 模-数转换器（analog-to-digital converter）简称A/D 数-模转换器（digital-to-analog converter）简称D/A

模拟信号：在时域是连续的信号 Lim Δt→0 = f(t ±Δt) t 数字信号：在时域是不连续的信号 t 37

Vi A/D ②采样频率 采样频率：仪器每秒采集数据的个数。单位：Hz 如10Hz，1kHz，……400kHz A/D转换时间 采样时间 内存 CPU A/D转换时间 采样时间 38

采样频率（采样时间、采样速率、采样间隔） 采样频率(KHz)= 1 采样时间(s) 采样定律： 采样频率≥信号频谱中的最高频率的2（10）倍 采用400kHz采样频率采集数据30min 400k×2×30×60/1024=1406.25M＝1.37G 39

采样频率 4、生物信号采集处理系统界面 通通模式 扫描速度 灵敏度 时间常数 滤波频率 40

（2）通道模式

（3）灵敏度

（4）交流、直流设置

①交直流信号 图5 心肌细胞动作电位 图6 动脉血压波 mV -90 mmHg 100 t 图4 细胞静息电位 图3 直流电 V -70 交变信号 图5 心肌细胞动作电位 图6 动脉血压波 mV -90 mmHg 100 t 直流信号 图4 细胞静息电位 图3 直流电 V -70 交流信号 图1 交流电 图2 ECG 1 ①交直流信号 44

②交直流信号的耦合 直流耦合方式 放大器 电极电位 mV 100 t 直流 耦合 交流耦合方式 放大器 45

耦合输入方式选择： 交流耦合输入方式 细胞外引导的生物电采用 直流耦合 细胞内引导的生物电和应变式换能器采用