生物信号采集处理系统在电激怒和电惊厥实验的应用
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摘 要：应用MedLab生物信号采集处理系统设备控制方波输出信号的功能来实现对自主研发的交流电输出接口器的控制，从而创新电激怒和电惊厥实验的方法，扩展了MedLab生物信号采集处理系统设备的实验功能;结果表明，本应用研究的MedLab生物信号采集处理系统的设置参数及交流电输出接口器的技术性能可满足小鼠电激怒和电惊厥实验教学的要求，可批量开发该交流电输出接口器装置，有一定的推广应用价值。
关键词：信号采集 刺激器 电激怒 电惊厥
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0220-03
生物信号采集处理系统是应用大规模集采电路、计算机硬件和软件技术开发的一种集生物信号的放大、采集、显示、处理、存储和分析的机电一体化仪器。目前国内产品较多，其中MedLab生物信号采集处理系统由南京美易科技发展有限公司研发生产，其内置一个由软件程控的刺激器[1]。动物的电激怒和电惊厥实验是药理学常见的教学实验，实验时常要用一定作用频率和持续时间的交流电刺激实验动物，以观察其电激怒和电惊厥反应及药物的作用效果。为此，本文笔者通过自主研制交流电输出接口器，研究应用MedLab生物信号采集处理系统系统设备的刺激输出功能，以触发控制交流电输出接口器的交流输出作用频率及持续时间，使实验动物产生电激怒、电惊厥反应。现就MedLab生物信号采集处理系统在动物电激怒和电惊厥实验中的应用研究报道如下。
1 设备组成与原理
本实验主要设备由MedLab生物信号采集处理系统设备、交流电输出接口器和电激怒实验盒等组成。MedLab生物信号采集处理系统有多种刺激模式，主要有单刺激、串刺激、主周期刺激三種[1]，可输出方波电刺激信号，常用于刺激实验对象的神经、肌肉和血管等组织以观察其对实验对象机能活动的影响。而在本实验研究中，来自MedLab生物信号采集处理系统系统设备输出的方波脉冲，连接与交流电输出接口器的触发输入端，触发交流电输出接口器输出一定作用频率和持续时间的交流电。
交流电输出接口器电路如图1所示，其工作原理与性能[2]：（1）电源部分主要由变压器T、整流二极管D2～D5组成的桥式滤波器和IC7812三端集成稳压器等构成，从IC7812集成稳压器的3脚可获得DC12V电压;（2）当电源开关K1置闭合时，来自MedLab生物信号采集处理系统系统设备刺激器输出的方波脉冲（强度5～10V）经BG1、BG2组成的放大驱动电路，可驱动继电器J通电，同时发光二极管LED发光，可作为交流输出指示;（3）当继电器J通电时，其常开触点J1-1和J1-2闭合，分压电路可获得AC220V交流电;（4）调节分压电路中的开关K2置于1、2或3档位，可从交流输出端获得交流45伏、60伏或120伏电压送至电激怒实验盒或电惊厥刺激电极刺激实验对象。交流电输出接口器所输出的交流电刺激作用频率及持续时间由MedLab生物信号采集处理系统软件设置，设置参数及方法见2.2部分所述。
2 实验方法
2.1 仪器连接
用专用导线将MedLab生物信号采集处理系统设备（刺激输出端）、交流电输出接口器（触发输入端、交流输出端）和电激怒刺激盒（接口）或电惊厥刺激电极等连接。
2.2 软件设置与实验操作
开启MedLab生物信号采集处理系统设备电源，启动MedLab生物信号采集处理系统软件，设置MedLab生物信号采集处理系统刺激参数及实验操作。
2.2.1 电激怒实验的参数设置及实验操作
（1）在MedLab生物信号采集处理系统软件控制界面中，打开“刺激器”控制面板如图2所示，选择“主周期刺激”方式，进行以下参数设置：主周期（1S），波宽（50MS），幅度（5～10V），间隔（1MS），脉冲数（按表1选定），延时（1MS）和周期数（连续）。
（2）接通电源开关K1，选择交流输出电源（如AC60伏），即选择K2置2档，并将一对体重相近的雄性小鼠置于电激怒实验盒中，此时小鼠四肢与电激怒实验盒底部的网状金属电极接触。
（3）启动MedLab生物信号采集处理系统软件的刺激输出按钮，即可从交流电输出接口器的输出端输出一定作用频率和持续时间的交流电，刺激电激怒实验盒的小鼠;观察从刺激开始至小鼠出现撕咬、打斗等激怒反应时，停止刺激并记录从刺激开始到出现激怒反应所用时间作为实验指标[3]。
刺激输出的作用频率f=1/主周期，刺激时间是指刺激主周期中交流电输出的作用时间，作用时间T=[波宽*脉冲数+间隔*（脉冲数-1）]，如表1所示。
2.2.2 电惊厥实验的参数设置及实验操作
（1）在MedLab生物信号采集处理系统软件的刺激参数控制面板选择“单刺激”方式如图2所示，进行以下参数设置：延时（1～10MS）波宽（0.2～0.4S），幅度（5～10V）。
（2）接通电源开关K1，选择交流输出电源（如AC120伏），即选择K2置3档;用一对电惊厥刺激电极夹住小鼠双耳。
（3）启动MedLab生物信号采集处理系统软件的刺激输出按钮，即可从交流电输出接口器的输出端输出一次、持续一定时间的交流电;观察被刺激小鼠是否出现电惊厥反应，若无电惊厥反应，每隔5秒重复刺激一次，直至小鼠出现电惊厥反应为止;记录从刺激开始到出现电惊厥反应所用的刺激次数作为实验指标。
3 实验效果
从实验结果表2、表3表明，通过自主研制交流电输出接口器，应用MedLab生物信号采集处理系统设备进行控制，可使小鼠产生电激怒、电惊厥反应;能满足药物对小鼠抗电激怒和抗惊厥实验效果的观察，且效果较好。
4 结语
本文研究应用MedLab生物信号采集处理系统设备控制方波输出信号的功能来实现对自主研发的外部交流电输出接口器的控制，从而创新电激怒和电惊厥实验的方法，扩展了MedLab生物信号采集处理系统设备的实验功能;经教学实验应用，结果表明MedLab生物信号采集处理系统设备的设置参数及交流电输出接口器的技术性能可满足小鼠电激怒和电惊厥实验教学的要求。
本交流电输出接口器设计合理，所用元件易买、易换、操作简便、易于维修和工作性能稳定;可适宜批量开发，节省购置同类或专用设备所需的资金，具有一定的推广应用价值。
参考文献
[1] 刘传飞，汝海龙.生理学实验教程[M].1版.北京：知识产权出版社，2007：16.
[2] 梁泽华，朱健平.CJQ-1型小鼠激怒电刺激器的研制[J].南京军医学院学报，2003，25（4）：375.
[3] 朱健平.生理科学实验教程[M].1版.北京：科学出版社，2003：137-139.
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