1849年E·H·杜布瓦-雷蒙發(fā)表了《動物電的研究》，他所發(fā)展的刺激技術(shù)（感應(yīng)圈）和記錄技術(shù)是電生理技術(shù)的先導(dǎo)。電子管的發(fā)明使從不同組織引導(dǎo)出來的微弱的生物電訊號得以放大以便于觀測，1922年J．厄蘭格開始使用陰極射線示波器來記錄生物電，標志著現(xiàn)代電生理技術(shù)的開始。 早期的電生理技術(shù)只能記錄大量細胞的同步的電活動，以后逐漸向微觀和整體兩個方面發(fā)展。在微觀方面，1949年，G·凌寧等開始用微電極插入細胞內(nèi)記錄其電活動，使電生理技術(shù)達到細胞水平。1976年E·內(nèi)爾等用微電極的尖端剝離極小的一片細胞膜，記錄到細胞膜上單個離子通道的電流，接近了分子水平。在整體方面，20世紀60年代起，由于應(yīng)用了計算機，人們能從人或動物的體表記錄到非常微弱的體內(nèi)深部小群細胞的電活動。這類測量對人體毫無損傷，對臨床診斷有重要意義。

電生理測量技術(shù)包括生物電測量技術(shù)和生物體電特性測量技術(shù)等方面。

生物電測量技術(shù)

生物電測量技術(shù)用電極將微弱的生物電引出，經(jīng)生物電放大器將它放大，再經(jīng)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(dǎo)生物電的電極分大電極和微電極兩類。大電極通?？梢允墙饘俳z，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(fā)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。已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)和畜牧業(yè)等方面。微電極的尖端直徑小于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(xiàn)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(nèi)，就能記錄到少數(shù)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(nèi)使之染色，便于用顯微鏡觀察細胞的形態(tài)，研究形態(tài)和功能之間的關(guān)系。

②生物電放大器：細胞發(fā)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(yīng)該噪聲低、漂移小，具有很強的抑制外界和生物體內(nèi)電干擾的能力。玻璃微電極的尖端由于電阻很高（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極高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(nèi)記錄時，對放大器的柵流須有嚴格的限制（如應(yīng)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(diào)制技術(shù)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(dāng)場獲得記錄。由于采用新技術(shù)，筆寫記錄儀的頻率響應(yīng)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(shù)。對于變化很快的生物電（如神經(jīng)細胞的峰形放電等）從前常用示波器來觀察，它頻率響應(yīng)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。多采用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，利用軟件顯示并保存到電腦中。

④遙測技術(shù)：記錄自由活動、劇烈運動或在遙遠的空間的人或?qū)嶒瀯游锏纳镫姷姆椒?。通常是將訊號放大、調(diào)制后用無線電波發(fā)射。在記錄處接收無線電波后，經(jīng)放大、解調(diào)，恢復(fù)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(tǒng)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(xué)特性測量技術(shù)

生物體電學(xué)特性測量技術(shù)常用于對生物體的電阻、電容和電感等參數(shù)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(chǎn)生的電位差，根據(jù)歐姆定律，即可算出細胞膜的電阻。用類似的電子學(xué)方法可測出生物體的電感，電容等參數(shù)。細胞的跨膜電位的變化強烈地改變著膜的電學(xué)特性，對跨膜電位進行動態(tài)的精確的控制，測量流過細胞膜的電流變化，這就是電壓鉗技術(shù)。它對于生物電產(chǎn)生和傳播過程的研究有重要意義。

刺激技術(shù)包括設(shè)計制造刺激器，使能產(chǎn)生所需形式和參數(shù)的刺激能量；將刺激能量施加在欲刺激的部位上；減少刺激帶來的副作用。

刺激器

有電、光、聲和機械等多種刺激器，其中以電刺激器用得最多。一般要求電刺激器的參數(shù)（如強度、持續(xù)時間等）有適當(dāng)?shù)淖兓秶?，可精細調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。方波是電刺激中最常用的波形，因為它簡單、易于發(fā)生、控制精確、刺激量便于計算，而且方波對神經(jīng)和肌肉刺激更有效。佩帶在正?；顒拥娜嘶?qū)嶒瀯游锷砩?，或埋藏在體內(nèi)的長時間連續(xù)工作的電刺激器（如心臟起搏器）有很大的應(yīng)用價值。微計算機控制的刺激器的刺激參數(shù)由程序控制。能產(chǎn)生參數(shù)迅速變化，型式復(fù)雜的刺激序列。并能根據(jù)外界情況的變化而改變刺激型式。

刺激方法

待刺激的部位因處于周圍組織中，刺激能量經(jīng)過周圍組織時不但大量損耗，波形失真，難以定量，同時也刺激了周圍組織，造成分析的困難。故在刺激生物體時，盡量將待刺激的部位與周圍組織分離（如用電極將要刺激的神經(jīng)鉤起來），減少刺激能量在周圍組織中的損耗（如在要刺激的神經(jīng)的周圍充以絕緣的石蠟油，減少周圍體液的分流作用）。此外，刺激器的輸出部分應(yīng)有抵抗外界條件變化、維持刺激恒定的能力（如用恒流電路）等。

減少副作用

刺激時會引起一些副作用。如電刺激時刺激電流會使金屬的刺激電極電解，金屬離子擴散進入生物組織，有的離子有毒；又如刺激電流在生物體內(nèi)擴播，記錄生物電時也能記錄到它的波形，叫刺激偽跡，干擾正常記錄。因此，在刺激時必須設(shè)法減少副作用。例如選用合適的刺激電極的材料，刺激波形選用正負方波等來減少電極電解作用的危害；使用刺激隔離器，使刺激電流盡量局限于刺激電極的周圍，以減少刺激偽跡對生物電記錄的干擾。

電子計算機逐漸被廣泛應(yīng)用于生理訊號的處理和分析，不僅可以提高效率和測量精度，而且可以建立新的測量方法、開辟新的研究領(lǐng)域。常用的有：自動測量，訊號分析、提取、識別、判別，訊號源的定位。

自動測量

自動從生理訊號波形上測出要求的參數(shù)，代替了從記錄紙上或示波器照相上手工測量的方法。測量的速度快、精度高。

信號分析、提取、識別、判別

信號分析：把生理信號分解成組成它的各有關(guān)成分。用得較多的是富里哀分析，可把信號分解成它的基波和各次諧波的組合；又如把記錄到的多個運動單位的復(fù)合動作電位分解成各運動單位的動作電位。

信號的提?。喊蜒蜎]在噪聲中的微弱生理訊號，用計算機處理提取出來?！捌骄笔且环N常用的方法，把N次刺激引起的反應(yīng)訊號進行平均，能提高信噪比根號N倍。

信號的識別：對于長時間中偶爾出現(xiàn)的現(xiàn)象的觀測，用計算機長時間不斷監(jiān)視訊號，發(fā)現(xiàn)規(guī)定的偶發(fā)現(xiàn)象，把它的波形和發(fā)生的時間記錄下來，供研究用。

信號的判別：從記錄到的生理訊號來判斷生物體屬于什么狀態(tài)。如從心電向量圖的分析來診斷心臟疾患。

信號定位

通過對從體表許多電極記錄到的波形的分析，推測出體內(nèi)生物電訊號源的位置及其隨時間變化的情況。如從人體表面的100路心電記錄來推算出心臟電偶極子、電多極子的位置及其運動的軌跡。

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