1. 绪 言
1．实验课的目的和要求
生理学实验课的目的在于，通过实验使学生初步掌握生理学实验的基本操作技术，了解获得生理学知识的科学方法，以及验证和巩固生理学的基本理论。在实验过程中培养对科学工作的严肃态度，严格的要求，严密的工作方法和实事求是的工作作风。通过实验逐步培养学生能够客观地对事物进行观察、比较、分析和综合的能力以及独立思考的能力。
为了实现实验课的目的，要求：
一、实验前
（一）仔细阅读实验指导，了解实验的目的、要求、实验步骤和操作程序。
（二）结合实验内容，复习有关理论，做到充分理解。
（三）预测该实验各个步骤应得的结果。
（四）注意和估计实验中可能发生的误差。
二、实验时
(一) 实验器材的安放力求整齐、清洁、有条不紊。
(二) 按照实验步骤．以严肃认真的态度循序操作，不得进行与实验无关的活动，要注意保护实验动物和标本，节省实验器材和药品。
(三) 仔细、耐心地观察实验过程中出现的现象；要随时记录并联系讲授内容进行思考；如：1．发生了什么现象？2. 为什么出现这种现象？ 3．这一现象有什么生理意义等。
三、实验后
(一) 将实验用具整理就绪，所用器械擦洗干净。如有损坏短少者，应立即报告任课教师。临时借用的器械或物品，实验完毕后，点交任课教师。
(二) 整理实验记录，作出实验结论。
(三) 清晰填写实验报告，按时交给任课教师评阅。
2．实验结果的处理
实验过程中所得到的结果需要进行分析和整理。凡属于测量性质的结果，例如，高低、长短、快慢、轻重、多少等，均应以正确的单位和数值定量。一般凡是有曲线记录的实验，尽量用曲线记录实验结果。在曲线上应标注说明，要有刺激记号、时间记号等。有些实验测量出的结果为了便于比较、分析，可用表格或绘图表示。做表格时，应事先详细考虑，制出比较完善的表格。一般将观察的项目(例如刺激的各种条件)列在表内左侧，由上向下逐项填入。表的右侧可按时间或数量变化的顺序由左至右逐格写人。绘图时，一般应注意下列各点：一、在图的旁边列出数值表格；二、横轴表示各种刺激条件，纵轴表示所发生的各种反应；三、坐标轴适当注解，包括剂量单位；四、选择大小适宜的标度以便作图，根据图的大小确定坐标轴的长短；五、绘制经过各点曲线或折线要光滑。如果不是连续性的变化，也可用柱形表示；六、在图的下方注明实验条件。
3．实验报告写作要求
一、示教实验或自己做的实验，均要求每人写出报告。必须用统一规定的实验报告册。
二、实验报告必须按时完成，由课代表收齐交任课教师评阅。
三、按照每一实验的具体要求，认真写出实验报告。写报告应注意文字简练、通顺，书写清楚、整洁，正确使用标点符号。每次写实验报告的要求如下：
(一) 注明姓名、班次、组别、日期、室温、气压。
(二) 实验号数和题目。
(三) 实验目的。
（四）实验方法：一般不必描述。如果实验仪器或方法临时有所变更，或因操作技术影响观察的可靠性时，可作简短的说明。
（五）实验结果：实验结果是实验中最重要的部分。应将实验过程所观察到的现象忠实、正确地记述。否则容易发生错误和遗漏。实验结果的处理见前项要求。
（六）讨论和结论： 实验结果的讨论是根据已知的理论对结果进行解释和分析。要判断实验结果是否为预期的，如果出现非预期的结果，应该考虑和分析其可能的原因。还要指出实验结果的生理意义。实验结论是从实验结果中归纳出一般的、概括性的判断，也就是这一实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结。结论中一般不要罗列具体的结果。在实验结果中未能得到充分证据的理论分析不应写入结论。实验的讨论和结论的书写是富有创造性的工作，应该严肃认真，不应盲目抄袭书本。参考课外读物应注明出处。
4．实验室守则
一、遵守学习纪律．准时到达实验室。实验时因故外出或早退应向教师请假。
二、必须严肃认真地进行实验；实验期间不得进行任何与实验无关的活动。
三、保持实验室安净。讲话要低声，以免影响别人试验。
四、实验室内各组仪器和器材由各组自己使用，不得与别组调换，以免混乱。如遇仪器损坏或机件不灵，应报告负责老师或实验准备室人员，以便修理或更换，不要自行乱修。实验用的动物按组发给，如需补充使用，需经教师同意才能补领。
五、爱惜公共财物，注意节约各种实验器材和用品。
六、保持实验室清洁整齐，不必要的物品不要带进实验室。实验完毕后，应将实验器材、用品和实验桌收拾干净，数点清楚，不可零乱。动物尸体、纸片及废品应放到指定地点，不要随地乱扔。
二、常用手术器械及仪器简介
(一)常用手术器械
蛙类手术器械
1. 剪刀 细剪刀或眼科剪刀，用于剪神经和血管等细软组织；粗剪刀用于骨、肌肉和皮肤等粗硬组织。
2． 镊子 圆头镊子用于夹捏组织和牵提切口处的皮肤；眼科镊子用于夹捏细软组织。
3． 金属探针 用于破坏脑和脊髓。
4． 玻璃针 用于分离神经和血管等组织。
5． 锌铜弓 用于对神经肌肉标本施加刺激，以检查其兴奋性。
6． 蛙心夹 使用时将一端夹住心尖，另一端借缚线连于杠杆，以进行心脏活动的描记。
7． 蛙板 约为20 ×15厘米的木板，用于固定蛙类，以便进行实验。板上有许多小孔，可用蛙腿夹将蛙腿夹住，嵌入孔内而固定之；也可用大头针将蛙腿钉在板上。
制备神经肌肉标本应在清洁的玻璃板上操作，为此可在板中央嵌一玻璃片。
哺乳类手术器械
1． 手术刀 用于切开皮肤和脏器。
2． 剪刀 剪毛、皮肤、皮下组织和肌肉时使用粗剪刀，剪破血管以便插插管时，用细剪刀。
3． 镊子 夹捏较大或较厚的组织和牵拉皮肤切口时，使用园头镊子；夹捏细软组织用眼科镊子或钟表镊子。
4． 止血钳 除用于止血外，有齿的用于提起皮肤；无齿的分离皮下组织。蚊式止血钳较细小，适于分离小血管及小神经周围的结缔组织。
5. 骨钳 用于打开颅腔和骨髓腔时咬切骨质。
6． 颅骨钻 开颅钻孔用。
7． 动脉夹 用于阻断动脉血流。
8． 气管插管 急性动物实验时插入气管，以保证呼吸道通畅。
9． 血管插管 动脉插管在急性动脉实验时插入动脉，另一端接水银检压计，以记录血压。静脉插管插入静脉后固定，以便于在实验过程中随时用注射器通过插管向动物体内注射各种药物和溶液。直形插管插入动脉和静脉，借以进行器官灌流实验。
常用手术器械见图1。
图1 常用手术器械
(二)Pclab多媒体实验系统
1．引言
目前电脑化的信息处理应用日益广泛，为适应国内各大院校，尤其是医学、师范、农牧院校生理学教学的需要，顺应国际潮流，国内一些公司及个人都在积极开发并推广生理、药理及病理均兼容的多媒体实验系统。已上市的有广东药学院沈国胜开发的MS302多媒体化生理信号记录分析系统和北京微信斯达科技发展有限公司开发的Pclab生物信号采集处理系统等。它们采用电脑集成化和可扩展的软件技术，实现了晶体管旧式线路仪器的放大器、示波器、记录仪、刺激器等仪器组合才可实现的生物信号观测与记录，成为新一代集生物信号采集、放大、显示、记录与分析等功能为一体的全面而方便使用的实验系统，适用于各相关院校生理、药理和病理生理学的实验教学及相应学科的科研工作。
2．主要持点(以Pclab系统为主)
与传统电子仪器相比，多媒体实验系统充分利用计算机高速处理的特性和屏幕显示及处理后数据随应用选择打印的优点，同时具有其独特的优点而特别适合于教学科研工作。
(1)应用广：可记录慢速的传感器信号和快速的生物电信号。同时具有刺激器、示波器、放大器、多道记录仪的功能。
(2)功能强：通用程控高增益(2～50，1000倍)；A／D转换器；程控刺激器一体化。
(3)易学易用：系统软件为Windows98操作系统和界面，与流行计算机软件一致，懂用电脑即会应用。
(4)实现多任务同时执行、软件间数据共享，可便捷地将实验结果、统计分析及图形嵌入到Microsoft Word等Windows98系统支持下的软件文档中。
(5)支持网络传输功能，实现实验数据和打印机等资源共享。
3．操作入门
3．1 系统组成
硬件：NSA—IV型智能数据采集卡和SY3802四通道教学、科研通用型前置程控放大器两部分组成。其中放大器集程控放大，程控刺激于一体，所有参数全部实现软件实时程控，无需传统仪器面板的硬件调整。
软件：32位中文Windows95／98系统软件包，集数据采集、作图、分析、处理于一体化，与Windows95／98操作系统有很好的兼容性，共享Windows其它资源，可直接调用画图板、记事本、计算器以及其它应用软件，如WORD、EXCEL、ACCESS和SPSS等软件共享图形和数据。
3．2 操作说明
3．2．1 硬件操作说明
硬件操作是指对程控放大器面板上的按钮和外置放大器及刺激电极的接口的操作。如图2：
图2 程控放大器面板
(1) 输入通道1～4为生物信号输入的端口，传感器(换能器)可直接插入。生物电信号由专用电缆直接接入。插入端口时应注意专用电缆凹槽与插座上凸槽在正上方向，配好位置向前轻推，听到咔嚓声或正常连结即可。
注：第四通道为两用通道——当“刺激”按键按下时，第四通道不能输入外部信号，只显示当前的刺激波形。此按键抬起时，恢复显示输入信号波形。输入端口每一针脚定义如图3：
图3 输入端口
1、2为双端输入正、负极；3.为信号地；4、5为传感器（换能器）供电正、负端
(2) 上方左起第1～4个方形按钮是对应通道的交直流(AC/DC)输入切换开关，当所测信号为压力和张力时则抬起此开关，即直流状态（DC），此时不但可以测出信号的动态变化，而且可以测出信号中的直流成分，其余输人信号无需更换此开关(即为交流状态(AC))。
(3) 上方左起第5个方形按钮用来选择第四通道是否显示当前输入的刺激波形，按下显示，抬起不显示，为普通信号输入方式。
(4) 上方左起第6个方形按钮为刺激器输出极性转换开关，用来改变刺激的方向，按下为正极，抬起为负极，一般无需切换。
(5) 对应每通道交直流切换按钮旁各有一个放大器调零孔，用于放大器硬件偏置调零只能由专业人员完成。
(6) 下方的1～4个输入端口为对应的4个通道的传感器(换能器)的输入口。
(7) 外触发输入端口用来接入外部刺激器的同步触发信号，一般不用。
（8）刺激输出端口则由刺激输出线输出刺激信号。
3．2．2 软件操作
软件操作是指对Pclab应用软件操作界面的运行操作。
首先打开主机电源，进入Windows95／98桌面，双击Pclab快捷键，即可进入系统的采样处理操作界面。界面包括标题栏、菜单栏、工具栏、状态提示栏及采样窗、处理窗、数据窗等多个相应的子窗口组成。Pclab应用软件首次运行打开窗口，如图4：
(1)标题栏用于提示实验名称、存盘路径、文件名等；菜单栏则用于操作功能不同、分类选择操作，包括编辑、视图、设置等；工具栏提供7组22个最常用的快捷工具按钮，只要鼠标箭头指向按钮，单击鼠标左键，即可进入操作。
(2)从上至下有四个同样的采样窗，分别为通道1，2，3，4，且分别对应放大器面板上的输入1，输入2，输入3，输入4。每个采样窗分三个部分：
第一部分为采样窗最左侧的“左显示控制区”，显示通道号、放大倍数及放大器增益调节按钮。
第二部分为采样窗的中部白色显示区。采样时动态显示信号波形，处理时静态显示所有波形曲线，中部灰线为零线。
第三部分为采样窗口最右侧的“右显示控制区”，用来显示Y轴刻度、采样通道内容、单位、控制基线调节、Y轴方向波形压缩、扩展、定标操作、实时滤波模式及参数选择。
(3) X轴显示控制区用来动态显示采样时间(X轴)、打标记、波形曲线的X轴拖动控制、X轴方向波形压缩、扩展控制。
(4)采样控制开关用于开始采样，停止采样及采样存盘控制。
图4 启动后初始界面
（5）刺激器控制栏用于选择刺激器发出刺激的模式、刺激启动开关及刺激参数的实时调整。
(6)最下部为提示栏，从左至右为鼠标指向提示区、当前状态提示区、相对时间、绝对时间(系统时间)提示区。
(7)处理窗主要包括：图形显示区(在坐标区显示所选的图形)和处理结果显示区(按所选处理项目将处理结果显示出来)，处理窗的内容可按打印快捷按钮直接打印。
(8)数据窗是一个电子表格，与EXCEL表格类似。第一次进入数据窗电子表格已初始化；若重新处理新一批实验结果，可点击“新建”快捷键重新初始化电子表格。重新初始化时数据将刷新，不保留原数据，故初始化前应先将数据结果存盘。
(9)选择处理项目后，回到采样处理窗选择数据，将鼠标箭头移至要选图形的左部，按下鼠标左键不放开，向右拖至要选图形的右部、放开鼠标左键，所选部分变为蓝色，表示该段波形图被选中。若要几个通道一起选，只需将鼠标箭头移至X轴时间显示区，拖动选出即可。再按工具栏中“数据结果入表按钮”，系统即自动填写所需的结果数据。并以.XLS类型文件保存处理结果，可用EXCEL打开，以后可从菜单“文件／打开数据”打开以只读方式保存的文件。
3．3 一般生物信号采集的软件设置操作
(1)单击快捷工具栏中“采样条件设置” 按钮，打开采样条件设置窗, 如图5。
通用设置栏中有三个下拉选择窗：显示模式、采样间隔、触发方式。
(2)设置显示模式
图5 采样条件设置
①“记忆示波”方式：用来记录变化快、频率高的生物信号。如：电生理实验中的神经干动作电位。扫描线的方向是由左至右，一屏一屏地记录，与传统示波器一致。
采样间隔选项从1 ms至10μs 6档可选，一般典型实验(如神经干动作电位、AP传导速度、心肌动作电位等)选25μs或50μs即可，注意：在10μs档即100KHz采样频率只允许单窗口运行。
触发方式的选择：若无刺激或有刺激但并不要求同步记录，则选“自动触发(即无触发，自动采样)。否则应选“刺激器触发”。
②“连续记录”方式：用来记录变化较慢、频率较低的信号。如生理实验中的血压、呼吸、心电、张力等，扫描线从右向左连续滚动，与传统仪器二道记录仪一致。采样间隔从50 ms至10 ms 12档可选，一般上述实验选在1 ms～10 ms之间即可, 此时无触发方式选择。注意：在10 ms档即100KHz采样频率只允许单窗口运行。
③“慢扫描示波”方式：该记录方式灵活，可从50 ms到10 ms记录各种生物电信号，扫描线从左向右按屏幕刷新，特点与传统监护仪一致，当作某些无法确定用何种显示模式的实验时可以选此项，此时无触发方式选择。
（3）通道选择：根据实验需要，选择打开的通道号，需要打开的点击上“∨”，否则为空白。
(4) 点击“确定”按钮退出采样条件设置窗进入主界面，
(5) 定义通道采样内容：在右显示控制区显示“通用 (mv)”处鼠标箭头变成“小手”，单击左键出现下拉菜单。拖动鼠标至要选内容，单击左键一次则采样通道内容标签由“通用(mv)”变成所选用内容，如“血压”、张力”等。注意：若选择多个通道应逐一定义。
(6) 开始采样：点击开始按钮，采样窗中应有扫描线出现，并随外部信号变化显示起伏波形。
注意：若在触发方式中选定了刺激器触发，则应当在主界面中点击刺激按钮启动刺激器，即可开始同步采样：
(7) 实时调整采样参数：为使采样波形达到最佳、最有利于观察，可于采样过程中按以下步骤调节：
① 点击X轴压缩或扩展按钮，使描记曲线速度适合观察。
② 点击各通道放大增益按钮，将信号幅度放大至适当程度。同时配合Y轴压缩或扩展，使图形大小适中。
③ 若采样曲线中有干扰波出现，可在“右显示控制区”中“全通”位置处，按下键盘“CTRL” 键，同时单击鼠标右键，依次出现低通滤波——“上限40Hz”，平滑滤波——“3点平滑”，全通——无滤波，三种模式。按需要选定后，放开“CTRL”键。选定滤波模式后，单击鼠标左键改变滤波参数，注意：
A. 低通滤波适合于滤除含有某种固定频率的周期性干扰信号。如50Hz干扰应选低通滤波40Hz。其转折频率从10Hz至1KHz。
B．平滑滤波适合于滤除那些无固定频率的非周期性高频干扰。如张力换能器弹性体的高频干扰。一般选取规律平滑点越少，高频失真越少，高频干扰也越明显；反之平滑滤波点越多，高频失真越多，高频干扰越小。
(8) 刺激器的设置与调整(可在对采样条件设置完成后开始)。
① 在刺激栏最左侧按钮处单击鼠标左键拉出刺激模式显示菜单，包括有：单刺激、串刺激、主周期刺激、自动间隔调节、自动幅度调节、自动波宽调节、自动频带调节等模式。其中“记忆示波”显示方式可选所有刺激模式，而“连续记录”和“慢扫描示波”只能选择其中几项。单击鼠标左键选择其中一种。
② 启动刺激：按下刺激按钮，刺激信号由放大器刺激输出端输出。若是刺激器触发模式，只要按下该按钮，采样自行开始。若不是刺激器触发模式，则应先按下“开始”按钮启动采样，需刺激时再按下刺激按钮，启动刺激。
③ 实时调整刺激参数：一种方法是点击参数项上下箭头增大或减小参数使其适合实验。另一种方法是直接用键盘改变参数。
图6
刺激参数说明：频率：每秒输出脉冲的个数；脉冲数：单位周期(时程)中脉冲的个数；增量：可为正或负值，单位可以是
(ms)、(v)、(Hz)，表示某些参数的增加或减少。
结束刺激时可单击“刺激”按钮或“停止”按钮，系统停止刺激或采样，刺激同时停止。
(9) 添加实验标记操作
① 添加实验标记：在系统开始采样运行后，若需要添加标记时，单击X轴显示控制区右侧的标记按钮，就会在时间轴(X轴)上按顺序动态地添加一个标记，以后再点再加。
② 实验标记内容的编辑；开始采样运行时，X轴滚动条即变成一个空白的标记添加栏、实验人员可实时添入标记内容，并点击标记按钮随时送到时间轴上。
③ 实验标记内容的显示与修改：若要显示已加入的实验标记内容，待系统停止采样后将鼠标移至要显示的标记上，按住鼠标左键不放，标记内容(包括时间、编辑内容)就显示出来，若要修改标记内容则用鼠标左键双击标记，打开实验标记编辑窗，如图7：
图7 实验标记编辑窗
单击选择要修改的项目, 在编辑栏中修改内容, 点击返回，退出“标记编辑”窗。
(10) 实验结果的存盘和文件编辑操作：
① 自动命名存盘机制：为保证在任何情况下不丢失数据，只要启动采样，系统自动在C:＼programfiles＼Pclab＼data子目录下生成一个Tempfile.add的临时文件，此文件将所有本次采集数据全部保留(本次是指不关闭当前界面，或进行新建文件操作) 停止后采样再次启动，数据向后接续，连采连存。为保证本次数据不丢失，在关闭系统或进行新建文件操作前应将Tempfile.add临时文件另存为其他文件名，否则下次采样本次数据将被新数据覆盖。
注：如果打开一个已存盘文件后启动采样，数据同样向后接续，多采多接。
当系统采样时，若本段数据很好，值得保留，即可按下“观察”按钮，系统则自动命名临时记数文件Temp000.add，作为第一个保留文件。此后采样时再按下该按钮，系统依次生成Temp001．add、Temp002．add、……等临时记数文件。这些文件都作为用户的有选择数据文件保存。停止采样后，为防止丢失内容，应另存为其他文件名。最大临时记数文件编号为：Temp999．add。以后用户可自行删除那些不用的临时文件。
② 文件的打开与编辑
A．打开文件：单击打开文件对话框，选择文件名，单击打开按钮，即可打开已存文件。
B．编辑曲线：在已打开文件曲线中按鼠标选中曲线后，即可对所选曲线段进行剪切、拷贝、粘贴及另存为其他文件名。对曲线的多段选择，可按下“CTRL ” 键不放开，同时多次拖动鼠标选中不同段曲线，最后另存为其他文件名。
C．一般图形数据的计算处理与打印
第一步：用鼠标在图形上拖动选中一段(变为蓝色)。
第二步：点击快捷工具栏上的处理窗快捷按钮，此时采样窗切换到处理窗内，并立即将所选曲线及按采样内容计算的数据显示在窗体的一部分。此时若要打印则点击快捷工具栏上的打印快捷按钮，可从打印机输出所见到的采样窗的曲线与数据。
第三步：若需要输出打印多个相同的图形数据，可点击快捷工具栏上的打印预览快捷按钮，进入打印预览选择窗，如图8：
图8 打印预览窗
可选择打印多份相同图形数据的功能，使实验小组的每个同学都可同时得到一份实验结果，方便课堂教学。
（11）如果本次实验成功，所选的设置参数合理，可将本配置以自定义文件名存盘。点击文件菜单，选中配置选项，打开保存文件窗口，以自定义文件名，点击保存，退出保存文件窗口。以后再做同类实验，即可将配置文件调出，无需再配置、标定值，即可立即开始新的实验采样。
附：传感器（换能器）定标方法
传感器（换能器）是一种将动脉血压、静脉血压、心室内压、张力等非电生物信号转变为电信号的一种装置。因制造部件及相同部件参数存在误差，所以每一个传感器（换能器）在转换非电生物信号时不可能一样。为了准确反映实验结果，就有必要在实验前对其进行标准校验，使之尽可能减少测量误差，保证实验结果的真实性与准确性。
定标步骤：
第一步：在欲调通道上连接好传感器（换能器），为定标做好准备；张力传感器应将其固定在一支架上；压力传感器应连接好各种管路，并将其中充液。
第二步：设置好“采样条件”及该通道采样内容，并关掉滤波，开始采样。出现扫描线时，将扫描线基线进行微调与零线重合。若偏差太大，则应调整传感器本身连接线上带的调零盒，转动内部按钮，调整使基线与零线重合。
第三步：在传感器(换能器)上加一固定量值
(如：张力
第四步：用鼠标在波形曲线上升后的平稳处点击一下，在此处产生一个蓝线与曲线相交，如图9。
图9 定标图示
移动鼠标至采样内容标签处，单击右键，输入密码进入“定标”窗口。此时值下已有数值，只需在新值下手工插入在传感器(换能器)上施加的固定量值数(例如：5
(g)、100 (mmHg))。
注意：若此时的采样内容单位不符合要求可以在本窗口下拉选项单中选取一个合适的单位，点击“确定”后退出定标窗口，Y轴显示刻度自动调整至定标刻度，且定标值存文件备用。定标后，定标值以后将随该通道采样内容一起调出。一般将传感器(换能器)定标后相对该系统、该通道固定使用，避免交叉使用造成实验结果不准确。
(12) Pclab应用软件中的一些特殊功能
如回放波形曲线(数据回放)、编辑标记、数据导入EXCEL表及采样波形叠加等，可简化操作使实验完成得更精彩。
4. 系统故障的排除
当本系统工作出现异常时，用户首先应当确定：
* PC机是否正常工作? (CPU、内存、硬盘工作是否正常)
* 操作系统有无问题?是否感染病毒?
* 实验环境是否发生了变化? 回到原来的环境再观察系统工作情况是否正常，用以确定实验环境的影响。
* 信号取出的方法是否正确?传感器是否有故障, 连接是否正确？本系统接地屏蔽是否良好? 有无干扰进入系统？
*以上这些确定没有问题后，仍有故障，则请专业人员排除出现的故障。