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1、&一、 生物机能实验系统的原理简介从广义上讲，生物机能实验系统是指这样一种系统：我们可以通过该系统观察到各种生物机体内或离体器官中探测到的生物电信号以及张力、压力、温度等生物非电信号的波形，从而对生物肌体在不同的生理或药理实验条件下所发生的机能变化加以记录与分析。生物机能实验系统是研究生物机能活动的主要设备和手段之一。生物机能实验系统的基本原理是：首先将原始的生物机能信号，包括生物电信号和通过传感器引入的生物非电信号进行放大（有些生物电信号非常微弱，比如减压神经放电，其信号为微伏级信号，如果不进行信号的前置放大，根本无法观察）、滤波（由于在生物信号中夹杂有众多声、光、电等干扰信号，比如电网的5
2、0Hz信号，这些干扰信号的幅度往往比生物电信号本身的强度还要大，如果不将这些干扰信号滤除掉，那么可能会因为过大的干扰信号致使有用的生物机能信号本身无法观察）等处理，然后对处理的信号通过模数转换进行数字化并将数字化后的生物机能信号传输到计算机内部，计算机则通过专用的生物机能实验系统软件接收从生物信号放大、采集卡传入的数字信号，然后对这些收到的信号进行实时处理，一方面进行生物机能波形的显示，一方面进行生物机能信号的存贮，另外，它还要根据使用者的命令对数据进行指定的处理和分析，比如平滑滤波，微积分、频谱分析等。对于存贮在计算机内部的实验数据，生物机能实验系统软件可以随时将其调出进行观察和分析，还可以
3、将重要的实验波形和分析数据进行打印。图1-1-1 生物机能实验系统原理图&二、 BL-410生物信号显示与处理软件主界面介绍在下面的介绍中，将涉及到关于Windows操作系统的一些基本知识及基本术语，如果您对这些知识还不够了解，请参阅有关Windows操作系统介绍的资料。F 1 主界面F 2生物信号波形显示窗口简介F 数据提取&1.主界面BL-NewCentury生物信号显示与处理软件的主界面如图1-1所示。分时复用区增益、标尺调节区2通道波形显示区菜单条工具条刺激器调节区标题条时间显示窗口Mark标记区状态条数据滚动条及反演按钮区特殊实验标记选择区四个切换按钮左、右视分隔条左视右视显示通道之
4、间的分隔条图2-1-1 BL-NewCentury生物信号显示与处理软件主界面说明：BL-NewCentury生物信号显示与处理软件的主界面是用户与BL-410生物机能实验系统打交道的唯一手段，为了使您能尽快地掌握BL-410生物机能实验系统来完成自己的生物机能实验，您首先需要掌握BL-NewCentury软件的主界面，熟悉主界面上各个部分的用途。主界面从上到下依次主要分为：标题条、菜单条、工具条、波形显示窗口、数据滚动条及反演按钮区、状态条等6个部分；从左到右主要分为：标尺调节区、波形显示窗口和分时复用区三个部分。在标尺调节区的上方是刺激器调节区，其下方则是Mark标记区。分时复用区包括：控
5、制参数调节区、显示参数调节区、通用信息显示区和专用信息显示区四个分区，它们分时占用屏幕右边相同的一块显示区域，您可以通过分时复用区顶端的4个切换按钮在这4个不同用途的区域之间进行切换。分时复用区的下方是特殊实验标记选择区。对于BL-NewCentury软件主界面中需要特别说明的是视的概念。视可以看作为一个用于观察生物波形信号的复合显示窗口，其中包括直接用于观察生物波形的显示窗口和相关的辅助窗口。每一个视均包含有6个子窗口，它们分别是：时间显示窗口（用于显示记录数据时间）、4个通道的波形显示窗口（每个通道对应于一个波形显示窗口）、数据滚动条及反演按钮区（用于数据定位和查找）。BL-NewCent
6、ury软件主界面上各部分功能清单请参见表2-1-1。名称功能备注刺激器调节区调节刺激器参数及启动、停止刺激包括两个按钮标题条显示BL-NewCentury软件的名称以及实验标题等信息菜单条显示所有的顶层菜单项，您可以选择其中的某一菜单项以弹出其子菜单。最底层的菜单项代表一条命令菜单条中一共有9个顶层菜单项工具条一些最常用命令的图形表示集合，它们使常用命令的使用变得方便与直观共有21个工具条命令左、右视分隔条用于分隔左、右视，也是调节左、右视大小的调节器左、右视面积之和相等时间显示窗口显示记录数据的时间在数据记录和反演时显示四个切换按钮用于在四个分时复用区中进行切换增益、标尺调节区在实时实验过程
7、中调节硬件增益，在数据反演时调节软件放大倍数。选择标尺单位及调节标尺基线位置波形显示窗口显示生物信号的原始波形或数据处理后的波形，每一个显示窗口对应一个实验采样通道显示通道之间的分隔条用于分隔不同的波形显示通道，也是调节波形显示通道高度的调节器4个显示通道的面积之和相等分时复用区包含硬件参数调节区、显示参数调节区以及通用信息区和专用信息区四个分时复用区域这些区域占据屏幕右边相同的区域Mark标记区用于存放Mark标记和选择Mark标记Mark标记在光标测量时使用状态条显示当前系统命令的执行状态或一些提示信息数据滚动条及反演按钮区用于实时实验和反演时快速数据查找和定位，同时调节四个通道的扫描速度
8、。实时实验中显示简单刺激器调节参数特殊实验标记选择区用于编辑特殊实验标记，选择特殊实验标记，然后将选择的特殊实验标记添加到波形曲线旁边包括特殊标记选择列表和打开特殊标记编辑对话框按钮表2-1-1 BL-NewCentury软件主界面上各部分功能一览表&2生物信号波形显示窗口简介生物信号波形显示窗口是BL-NewCentury软件主界面中最重要的组成部分，实验人员观察到的所有生物信号波形及处理后的结果波形均显示在波形显示窗口中。BL-410生物机能实验系统是4通道的生物机能实验系统，即可以同时观察4个通道的生物信号波形，那么对应于每个实验通道必须有一个波形显示通道，所以在BL-NewCentur
9、y软件处于初始状态时屏幕上共有4个波形显示窗口。实验时用户可以根据自己的需要在屏幕上显示1个、2个、3个或4个波形显示窗口，也可以通过波形显示窗口之间的分隔条调节各个波形显示窗口的高度，但由于4个波形显示通道的面积之和始终相等，所以当您把其中一个显示窗口的高度调宽时，必然会导致其它显示窗口的高度变窄。波形显示窗口高度调节的原则是：如果您调节某一个显示窗口下部的通道分隔条以改变该窗口的显示高度，那么这种调节不影响该显示窗口上面显示窗口的大小，而只影响其下面波形显示窗口的高度，如果您将本窗口的高度调窄，那么，在该窗口被调窄的过程中紧挨着它下面的显示窗口的高度变宽；如果您将本窗口的高度调宽，那么它下
10、面显示窗口中离它最远的显示窗口的高度首先变窄，其次是次远的显示窗口。比如，我们调节2通道显示窗口下面的分隔条来变窄2通道显示窗口的高度，那么在2通道显示窗口变窄的同时，3通道显示窗口的高度变宽，参见图2-2-1；如果我们调节2通道显示窗口下面的分隔条使2通道的显示高度变宽，那么首先是4通道的显示高度变窄而不是3通道，直到4通道的高度变为零才会影响到3通道，参见图2-2-2。图2-1 -2通道显示窗口高度变窄的同时3通道显示窗口高度变宽图2-2-2通道显示窗口高度变宽的同时4通道显示窗口高度变窄如果用户使用通道之间的分隔条将各个通道显示窗口的高度调乱，这时他可能很难将这些窗口的高度恢复到初始大小
11、。有一个简单的方法帮助您将所有通道的显示窗口恢复到初始的大小，那就是在任何一个显示窗口上双击鼠标左健。实际上在某个通道显示窗口上双击鼠标左健是一个窗口大小切换命令，它可以将该窗口变为最大化或者将其恢复到原始大小，在某一个通道显示窗口上双击鼠标左健，首先将这个窗口变为最大化，即其它显示窗口的高度均为零；然后，您再在这个最大化的显示窗口上双击鼠标左健，将把所有的通道显示窗口恢复到初始大小，所以，无论您将各个通道显示窗口的高度调得多乱，最多在某个显示窗口上双击鼠标左健两次，就可以将所有的通道显示窗口恢复到初始大小。标尺基线背景标尺格线波形显示图2-2-3表示一个通道的波形显示窗口，其中包含有标尺基线
12、、波形显示和背景标尺格线等三部分；表2-2-1中列举了波形显示窗口中各部分的功能。图2-2-3 BL-NewCentury软件生物信号显示窗口名称功能备注标尺基线生物信号的参考零点，其上为正，其下为负波形显示显示采集到的生物信号波形或处理后的结果波形参见图2-2-3背景标尺点波形幅度大小和时间长短的参考刻度线或点其类型和颜色可选表2-2-1 生物信号波形显示窗口各部分功能一览表在通道显示窗口中还有一个快捷功能菜单可供您选择。当您在信号窗口上单击鼠标右键时，BL-NewCentury软件将会完成两项功能：一是结束所有正在进行的选择操作和测量操作，包括两点测量、区间测量以及心肌细胞动作电位测量等；
13、二是将弹出这个通道显示窗口中所包含的快捷功能菜单，参见图2-2-4。在这个快捷功能菜单中包含的命令大部分与通道相关，所以如果您需要对某个通道进行操作，就直接在那个通道的显示窗口上单击鼠标右键弹出与那个通道相关的快捷菜单。比如对某个通道的波形进行信号反向等操作。图2-2-4信号显示窗口中的快捷菜单在理解显示窗口快捷菜单命令之前，我们还需要解释一个概念区域选择，所谓区域选择是指在一个或多个通道显示窗口中选择一块区域，并且该区域以反色方式显示。区域选择之所以重要，是因为有很多功能与其相关，包括显示窗口快捷菜单中的数据剪辑和数据导出功能；另外，在进行区域选择的同时，BL-NewCentury软件内部还
14、完成了选择区域参数测量（与区间测量相似，但不完全相同）和选择区域图形复制等操作，所以区域选择是一个基础性的概念。如果我们不能了解这个概念和怎样进行区域选择操作，那么对于与其相关的描述将很难阐明。怎么进行区域选择呢？区域选择的具体操作方法是：在将要选择区域的左上角按下鼠标左健确定选择区域的左上角，然后在按住鼠标左健不放的情况下向右下方拖动鼠标以选择区域的右下角，当您选择好区域的右下角后松开鼠标左健即完成区域选择操作。图2-2-5在一个通道显示窗口中进行区域选择当您进行区域选择后，不需要显式地执行任何命令，系统内部将自动完成选择区域的图形复制功能。所谓图形复制，就是将您区域选择的一块窗口区域连同从
15、这块区域波形中测出的数据一起以图形的方式发送到Windows操作系统的一个公共数据区剪辑板内，以后您可以将选择的这块图形粘贴到任何可以显示图形的Windows应用软件，如Word、Excel或画图中，方法是选择这些软件“编辑”菜单中的“粘贴”命令即可，参见图2-2-6。图2-2-6将区域选择的图形和数据一起放入到Word文档中下面我们将对显示通道快捷菜单中每个命令进行详细介绍:1、图形剪辑数据导出、数据剪辑、图形剪辑三个命令属于数据提取的范畴，我们将在下面的“数据提取”一节中作详细介绍。2、基线显示开关该命令用于打开或关闭标尺基线（参考0刻度线）的显示。3、比较显示该命令用于打开或关闭通道的比较显示方式。比较显示是指将所有通道的波形一起显示在1通道的波形显示窗口中进行比较,参见图2-2-7。这个功能在进行神经干动作电位传导速度的测定实验中非常有用。图2-2-7 对1、2通道的动作电位进行比较显示4、信号反向该命令用于将选择通道的波形曲线进行反向显示。6、添加特殊标记该命令只适用于数据反演。它用于在反演波形的指定位置添加一个特殊实验标记。当
