PowerLab多通道生理信号采集与处理系统是由澳大利亚埃德仪器有限公司(ADInstruments)生产,适用于生理学、药理学、病理生理学、生物化学和心理学等多种学科的教学与科研实验信号的采集与处理。该系统由多通道生理信号记录仪和二通道记忆示波器两部分组成。其实时的信号采集、数字/图形显示、精确快速的数据处理和方便灵活的存储回放以及易于操作等特点为实验者提供了最佳的选择和方便的使用。系统软件主要有:Chart(多通道生理信号记录仪)、Scope(二通道记忆示波器)和其他一些扩展软件。系统硬件主要有:四通道信号接口(4SP)、八通道信号接口(8SP)、十六通道信号接口(16SP)等,它们的输出接口通过USB连线与计算机主机相连,输入接口与相应的信号换能器相连,进行信号的采集、显示和各种处理。以下将Chart和Scope的功能在实验教学中的应用作一个介绍。
1.Chart窗口的内容及其功能
根据Chart窗口的内容及其功能主要将其分为三个区域,从上到下为:操作命令区、信号显示
及参数调节区和其他功能区(见图示)。
(1) 操作命令区:位于屏幕上端,其中含有两组操作命令。一组是7个菜单式命令:文件
(File)、编辑(Edit)、设置(Setup)、命令(Commands)、窗口(Windows)、宏命令(Macro)、帮助(Help),下拉后可以选择其中的命令工作;另外一组是9个工具条命令,其作用是对屏幕信号进行快捷的各种处理。比如新建文件、打开文件、存盘、打印、放大等。
(2) 信号显示及参数调节区:位于屏幕中间部分,为各通道信号显示、处理的区域,由信号显示窗口、左右两侧的信号参数调节区以及信号注释添加区组成。
(3) 其他功能区:位于信号显示区的下边,由四个部分组成:左侧为信号标记工具存放处,在进行信号处理时,用鼠标拖拉此标记到所需要的部位即可;中间为时间标尺和信号显示快慢调节选择按钮;右侧为记录监控和开始/停止按钮;最下端还有一显示记录状态用的小条形窗口。
2.Chart的使用
(1)将硬件4SP与计算机主机相连,打开其电源开关。
(2)将所需要的换能器或者传感器连接到4SP相应的输入接口上,点击Chart图标即可进入
Chart窗口。
(3)用Setup菜单命令中的Channel Settings设置所需要的信号通道,调整好各个信号通道的幅度参数、时值参数,即可开始采集实验信号。
(4)采集压力信号或者张力信号前必须先采集其定标信号,进行测量单位的转换后(Units
Conversion),才能够进行实验信号的采集与处理。
3.Scope窗口的内容及其功能
与Chart窗口不同,Scope窗口是一个具有双通道记忆示波器功能的窗口,主要用于神经、细
胞电生理实验。根据其窗口的内容和功能主要分为三个区域:操作命令区、信号显示及参数调节区和其他功能区(见图示)
(1) 操作命令区:位于屏幕上端,含有8个菜单式命令:文件(File)、编辑(Edit)、选择(Preferences)、设置(Setup)、显示(Display)、窗口(Windows)、宏命令(Windows)帮助(Help),下拉后可选择其中的命令工作。
(2) 信号显示及参数调节区:位于屏幕中间部分,有信号显示窗口和右侧的信号参数调节区两部分,后者为通道A、B设定幅值参数、通道功能参数、时基参数等,信号采集开始/停止按钮也在此处。
(3) 其他功能区:位于屏幕最下端,有标记工具(Marker)存放处、添加注释按钮、显示方式选择按钮和屏幕分页按钮。
4.Scope的使用
(1) 将硬件4SP与计算机主机相连,打开其电源开关。
(2) 将所需要的电极或者传感器连接到4SP相应的输入接口上,点击Scope图标可进入Scope窗口。
(3) 用Setup菜单命令设定所需要的信号通道,调整好各个信号通道的幅度参数、时值参数,即可开始采集实验信号。
(4) 电生理实验应该在采集实验信号之前先设置好刺激器的参数。
5.PoweLab系统常用参数的设置
(1) Chart窗口压力信号的参数设置
a. 进入Chart窗口。
b. 拉下菜单命令Setup,用通道设置(Channel Settings)命令确定所需要的通道,并且写入相应名称(比如BP、ECG等),点击OK。
c. 拉下第一通道Channel 1,点击Bridge Pod,出现Bridge Pod窗口。
d.在Bridge Pod窗口里分别选择幅度参数Range为(2~5 mV)、10´gain为(Ö)、offset为(Ö)、滤波参数为(50~100Hz),然后用Bridge Pod旋扭调整基线为零,用标准血压计对换能器进行定标,即先显示0 mmHg时的基线,然后用血压计给血压换能器施加100mmHg的压力,显示出100 mmHg时的基线。
e.点击单位转换(Units Conversion),出现Units Conversion窗口。点击窗口中0 mmHg基线,其电压值可送入Point 1的电压值框内,后边的框内送入0.00;点击窗口中100mmHg基线,其电压值可送入Point 2的电压值框内,后边的框内送入100.00;点击Units,选择mmHg;点击Apply和OK,返回Bridge Pod窗口,点击OK,即可进行压力信号的记录。
f. 打印实验图形:在图形通道Chart中选取一段所需要的图形,拖动鼠标将其拉黑,点击放大键使图形放大,在Edit命令中点击Copy Zoom Window,打开Word文本,粘贴上去,调整大小位置并加上文字说明,再返回Chart选取其他的图形,全部调整好后打印出来,完成实验。
(2) Chart窗口张力信号的参数设置
a. 进入Chart窗口。
b.拉下菜单命令Setup,用通道设置(Channel Settings)命令确定所需要的通道,并且写入相应名称(比如Force、ECG等),点击OK。
c.拉下第一通道Channel 1,点击Bridge Pod,出现Bridge Pod窗口。
d.在Bridge Pod窗口里分别选择幅度参数Range为(2~5mV)、10xgain为(Ö)、offset为 (Ö)、滤波参数为(50~100Hz),然后用Bridge Pod旋扭调整基线为零,用一砝码加在张力换能器上进行定标,即先显示未加砝码时的0基线,再显示加砝码后的基线。
e.点击单位转换(Units Conversion),出现Units Conversion窗口。点击窗口中0基线,其电压值可送入Point 1的电压值框内,后边的框内送入0.00;点击窗口中加砝码后的基线,其电压值可送入Point 2的电压值框内,后边的框内送入砝码的值;点击Units,选择g;点击Apply和OK,返回Bridge Pod窗口,点击OK,即可进行张力信号的记录。
f.打印实验图形:在图形通道Chart中选取一段所需要的图形,拖动鼠标拉黑,点击放大键使
图形放大,在Edit命令中点击Copy Zoom Window,打开Word文本,粘贴上去,调整大小位置并加上文字说明,再返回Chart选取其他的图形,全部调整好后打印出来,完成实验。
(3) Scope窗口的参数设置
a.进入Scope窗口。
b.拉下菜单命令Setup,进入刺激器(Stimulator)进行参数设置:i去掉隔离刺激器(Isolated Stimulator)选择,选刺激方式为Pulse; ii延迟时间为5 ms,刺激波宽为0.2 ms,刺激幅度为0.3~0.4V,电压范围为1 V,点击OK刺激器设置完毕。如果设置不合适,可以在刺激器面板中根据实验要求随时调整。
c.在Scope窗口的右侧设置输入通道A(Input A)的参数:幅度参数Range为20~100 mv,输入放大器(Input Amplifier):AC 选(Ö)、滤波选1kHz、Positive选(Ö)、Negative选(Ö),点击OK。时基(Time Base)选100kHz、采样(Samples)选1280,时间(Time)选10ms(说明:这些设置是作为神经干动作电位兴奋传导速度的测定实验参考的)。
d.下拉菜单命令Display,选Overplay Stimulator到CH-B,刺激显示在B通道上。
e.打印实验图形:在信号通道选取所需要的图形,拖动鼠标拉黑;按下Shift键,在刺激信号
通道选取同样的图形,拖动鼠标拉黑,在Edit菜单中点击Copy,打开Word文本,粘贴上去,调整大小位置并加上文字说明,全部调整好后打印出来,完成实验。
PowerLab多通道生理信号采集与处理系统除了上述在机能学实验教学中的一部分应用外,它的数据板功能、峰参数分析功能、X-Y绘图仪功能,宏命令功能以及特殊的扩展软件等诸多功能,在生命科学的研究领域中发挥出了更为重要的作用,满足了各种科研课题的专门使用,可以使大量的原始实验图形记录能够迅速转换为实验数据记录,让实验者方便、快捷地的进行数据分析、统计和做图,非常省事、省力,而且精确度高。