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第4章 机能实验常用仪器、设备及器械简介

一、刺激器

1.

锌铜弓。锌铜弓是生理学实验中常用的最简单的刺激器,用于对神经肌肉标本施加刺激,以检查其有无兴奋性。其刺激原理为:锌和铜同时与湿润组织接触时,锌失去电子成为正极,铜获得电子成为负极,电流从锌→活体组织→铜的方向流动→对组织施加刺激。

2.

电子刺激器。电子刺激器是能产生一定波形(多为方波)电脉冲的仪器。供生理学实验中刺激神经肌肉使用。它的强度、时间、频率等刺激参数易于控制。常用的可调节参数有手控单刺激和连续刺激两种刺激方式。可调节波幅(刺激强度)、波宽(刺激作用时间)和刺激频率。与示波器配用,设同步输出和延时装置,前者使扫描同步、波形稳定清晰,后者调节波形于荧光屏的适合位置。

3.刺激电极。常用的电极有:①普通电极:其金属导体裸露少许,用以与组织接触而施加刺激。②保护电极:其金属导体一侧裸露少许,其它部分用绝缘材料包藏,用于刺激在体神经干,以保护周围组织免受刺激。③微电极:一般把电极的尖端直径在μm数量级的电极称为微电极。根据制作的材料不同可分为金属微电极、碳纤维微电极和玻璃微电极。其中又以玻璃微电极最常用。在现代细胞生理学的实验中微电极可用于刺激单个细胞或神经核团,也可用来引导单个细胞或神经核团的电变化。

二、传动、换能装置

1.万能支架。万能支架是一种多关节的支架。用以固定标本、检压计、换能器或引导电极等。配合双凹夹和金属杠杆有广泛的用途。

2.

检压计。由U形玻璃管固定在有刻度的木版上构成,有水检压计和水银检压计两种。水检压计用于较低压如胸膜腔内压的测定,水银检压计用于较高压如动脉血压的测定。其测定原理是利用U形玻璃管内的液柱移动或带动浮标插竿上端的横置描笔,以显示或描记被测液体或气体的压强变化。

3.气鼓(玛利气鼓)是一个带侧管的金属浅圆皿,上面覆盖有橡皮薄膜,膜中央粘一小支架,架上安放描笔,常作呼吸描记用。

4.换能器。换能器又称传感器,是将能量从一种形式转换成另一种形式的传感元件。换能器的种类很多,原理、性能各不相同。实际工作中常根据实验的目的和用途的不同,选用适合的换能器。在教学、科研实验中常用的换能器主要有以下几种:

(1)压力换能器:是机能实验中最常用的一种换能器,主要用于测量动物的动脉和静脉血压,还可用于胸膜腔负压的测量等。

(2)

肌肉张力换能器:也是一种实验经常使用的换能器,主要用于测量肌肉张力、呼吸等生理信号。根据量程不同又分为0~10g、0~30g、0~50g、0~100g等几种型号。

(3)呼吸流量换能器:由呼吸流量头和差压换能器组成,量程有0~±5kPa和0~±10kPa两种。主要用于测量动物的呼吸和呼吸流量。

(4)呼吸换能器:适合动物和人体呼吸波的测量。

(5)脉搏换能器:是一种小型带压脉带的压电式脉搏换能器,可测量脉搏率、科罗特夫音或小动物的呼吸活动。该换能器安全、方便、无创伤,特别适合在教室使用。

(6)心音换能器:主要用于测量心音、心尖后搏动等生物信号。

(7)体温传感器:主要用于测量动物的体内和体表温度。

(8)胃肠运动换能器:主要用于测量胃肠蠕动收缩活动。

(9)握力换能器:主要用于康复测试以及运动员训练测试等。测量范围有0~600N、0~800N、0~1000N三种类型。

三、记录装置

1.记纹鼓。记纹鼓是记录伴有机械变化的生理实验传统仪器,其鼓速可以调节。根据动力的不同,可分弹簧记纹鼓和电动记效鼓。使用时描笔尖应与鼓面呈相切接触。

2.示波器。示波器是观察和记录变化迅速而微弱的生物电现象的仪器。借助附加的设备可将实验波形保存。荧光屏上的横坐标表示时程,纵坐标表示电压幅度。

3.电磁标。电磁标是应用电磁感应原理制成的作标记记号用的装置。它可与电刺激器相接,作刺激标记,亦可与记时器或记滴器相接,记录时间长短或液体的滴数。使用时应把电磁标的描笔笔尖与其它描记笔尖放在同一条垂直线上。当通电时,描笔在记纹鼓上作出标记。

4.生理记录仪。生理记录仪的作用是将各种需要观测的信号及非电生理信号转换成电信号,通过描笔同步地记录下来。配以适当的换能器或电极可将多种生理功能变化的过程如肌肉舒缩、呼吸运动、血压及心电等描记在记录纸上。具有灵敏、精确、直接而方便的特点。目前常用的生理记录仪是LMS-2A(B)二道生理记录仪。

四、BL-420E 生物机能实验系统

BL-420E 生物机能实验系统是配置在计算机上的新一代智能化四通道生物信号采集、放大、显示、记录与处理系统,可同时记录四种相同类型或不同类型的生物机能信号。该系统可广泛应用于机能学科(生理学、药理学、病理生理学等)的实验教学和科研工作。

1.BL-420E 生物机能实验系统的组成。由计算机、BL-420E 生物机能实验系统硬件、BL-NewCentury生物信号显示与处理软件三部分组成。

2.BL-420E 生物机能实验系统的优势。完全替代了原有利用分离的放大器、示波器、刺激器、记录仪等多种仪器所构成的操作繁琐而性能低下的生物信号观测系统,功能既强大又灵活,并能获得比传统机能实验设备更为精确的实验结果;可实现对实验结果的无纸保存、实验数据的计算机自动分析等;除了既定的实验类型以外,还可以根据自己的需要定义不同的实验类型。

3.BL-420E 生物机能实验系统使用指南。要应用BL-420E 生物机能实验系统,首先需要熟悉该系统软件的操作主界面,熟悉主界面上各个部分的用途和功能,为实验操作做好准备,下面首先介绍这个软件主界面上各个部分的功能。

4.BL-420E 生物机能实验系统的使用

(1)启动软件:用鼠标双击桌面上的“BL-420E 生物机能实验系统”快捷图标,进入BL-420E 生物机能实验系统的主界面。

(2)开始实验:从“实验项目”菜单中选择自己需要实验项目即可开始实验。

(3)参数调节:在实验过程中,可根据被观察信号的大小及波形特点,调节各通道增益、时间常数、滤波及扫描速度。

(4)定标:定标是为了确定引入传感器的生物非电信号和该信号通过传感器转换后得到的电压信号之间的一个比值,通过该比值,就可以计算出传感器引入的生物非电信号的真实大小。为了对生物非电信号进行定量分析,如为了测量血压的准确值,需要对压力换能器进行定标。

(5)保存或打印:完成实验后,选择“停止实验”命令按钮即可停止实验,如果需要保存实验数据,则为实验数据取一个文件名。如有需要可打印当前画面。

五、心电图机

心电图机是记录心电图的专用仪器,可将微弱的心电信号取出并加以放大,然后通过热笔电极记录在纸上,供临床医生和研究者参考。动物实验中通过动态观察心电图,了解实验动物的心率和心律变化,观察心肌梗死,电解质紊乱等。心电图机种类很多,如飞利浦公司的Page

Writer Trim Ⅲ型,日本光电ECG—9000系列心电图机等。

六、HX—300动物人工呼吸机

HX—300动物人工呼吸机是配套于生物机能实验系统的仪器设备。它主要用于生物机能实验中,当动物使用某种麻醉剂或打开胸腔后不能进行自主呼吸时帮助动物进行被动呼吸,以使机能实验顺利进行。该呼吸机适用的动物包括:兔、猫、猴、中小型狗、大白鼠、豚鼠及仓鼠等实验动物。

七、神经标本屏蔽盒

在研究神经干生物电以及肌肉收缩活动的时候,常用神经标本屏蔽盒作为生物电的引导装置。神经标本屏蔽盒可用于肌肉收缩、神经干动作电位引导以及骨骼肌兴奋—收缩耦联等方面的实验。

八、恒温平滑肌槽

恒温平滑肌槽有HW—400SE和HW—400两种类型。HW—400TH是在HW—400SE型恒温平滑肌槽的基础上,进一步研发的配套于生物机能实验系统的仪器设备。恒温平滑肌槽主要用于平滑肌生理实验中,调节和维持实验环境(如实验药液)温度,从而保证离体平滑肌的生理活性,使相关实验顺利进行。

九、脑立体定位仪

在中枢神经系统实验中,需要对脑的一定部位予以标定、记录、刺激或损毁,以便了解脑不同水平核团的功能活动。脑立体定位主要是利用动物颅骨外的一些标志与颅内脑结构相对固定的位置关系,可将电极和导管放置到脑的一定部位。利用脑立体定位仪可对实验动物进行脑立体定位。脑立体定位仪由基架和相关固定装置构成。基架也有不同形状,如轨道式、平板式及马蹄铁式等,一般基架较重,起稳定及防震作用。固定装置包括动物固定器的耳杆、切牙固定板、上颌固定弓及其他附属装置等。

十、常用手术器械

(一)蛙类实验常用手术器械

1.剪刀:粗剪刀用于剪骨、皮肤等坚硬组织;手术剪用于剪肌肉、筋膜和结缔组织等;眼科剪用于剪神经、血管等软组织。

2.手术镊:有齿镊用于夹镊较坚韧的组织,如皮肤和肌腱等;无齿镊用于夹镊较脆弱的组织,如肌肉、脏器等;眼科镊用于夹捏小血管和神经等。

3.金属探针:用于破坏蛙或蟾蜍的脑和脊髓。

4.玻璃分针:用于分离神经和血管等组织。

5.蛙板:约为20×15cm的木板,用于固定蛙类动物以便进行实验。固定时一般用大头钉将蛙腿钉在木板上,也可使用蛙腿夹夹住蛙腿。如果制备神经肌肉标本,则应在清洁的玻璃板上操作,此时,可在蛙板上放一适当大小的玻璃板。

6.蛙心夹:用于夹住蛙心尖,另一端借缚线连接杠杆或换能器,以进行心脏舒缩活动的描记。

7.蛙嘴夹:用手夹住脊髓蛙或蟾蜍的下颌,将其悬挂固定于支架上。

8.蛙心插管:用于蛙心灌流。

9.锌铜弓:用于对神经肌肉标本施加刺激,以检查其有无兴奋性。

(二)哺乳类动物实验常用手术器械

1.手术刀:用于切开皮肤和脏器。

2.手术剪:弯手术剪用于剪毛;直手术剪用于剪开皮肤、皮下组织,筋膜和肌肉等;眼科剪用于剪断神经、剪破血管和输尿管等以便插管。

3.手术镊:同前

4.止血钳:用于止血和分离组织。常用有直、弯、蚊式三种,直止血钳用于夹住浅层血管止血,有时也用于分离组织,牵引缝线等;弯止血钳用于夹住深部组织或内脏的血管出血点;蚊式止血钳较细小,适于分离小血管及神经周围的结缔组织或精细止血。

5.气管插管:为Y形管。急性动物实验时插入气管固定,以保证呼吸道通畅。

6.动脉夹:用于夹闭动脉,以暂时阻断动脉血流。

7.动、静脉插管:动脉插管细端插入动脉,另一端连接水银检压计或换能器,用以测量动脉血压;静脉插管一端插入静脉后固定,另一端连接三通管或输液器,以便实验中随时输注溶液和药物。

8.持针器和缝合针:持针器夹持缝合针的近尾端1/3处。用于穿刺蛙或蟾蜍的下颌将其悬挂或做膀胱插管等时做荷包缝合用。

9.注射器:注射各种药物。注射前需排出注射器内的气泡。

10.咬骨钳:用于打开颅腔和骨髓腔时咬切骨质。

11.颅骨钻:开颅时钻孔用。

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