平面微电极阵列技术实验教学实践与探索

平面微电极阵列技术实验教学课程注重培养学生动手技能的同时,开拓思维,将理论知识转化为科研能力。学生通过对大型仪器基本操作的学习与实践,从而掌握实验技术,为从事相关科研工作打下坚实的基础。文章介绍了课程内容,分享教学经验并针对实验中的问题提出解决方案,探讨性地提出改进设想,为进一步开展电生理实验提供了有益的借鉴。

男女嗓音源特性的比较研究

以男女性发声生理差异为基础，采用作者研制的嗓音测试系统无侵入地获取电声门波波形图、反滤波声门波波形图、扰动、声门发声效率等稳态和动态图谱与参数，对男女声带振动和嗓音源特性的差异进行了定量的比较研究，在男女性稳态发声声问波波形图时相参数对比、声门发声效率、浊音起声声带振动动态特性等方面获得了较多新的实验结果。这些结果与男女喉部解剖、发声生理解释相一致，对发声基础研究、言语工程技术和艺术嗓音学等领域有重要意义。

近视人群角膜生物力学特性的变化及其影响因素

背景角膜屈光手术会对角膜生物力学产生显著影响，然而目前对角膜屈光手术前近视人群的角膜生物力学仍然研究较少，缺乏大样本人群报道。目的使用眼反应分析仪（ORA）分析单纯近视眼角膜生物力学参数，即角膜滞后量（CH）和角膜阻力因子（CRF）的特性及其影响因素。方法采用前瞻性队列研究设计，收集2010年4月至2011年1月在北京同仁医院眼科中心拟行角膜屈光手术的单纯近视患者896例1792眼，按受检眼等效球镜度（SE）不同分为-0．25～〈-3．0D组、-3．0～〈-6．0D组、-6．0～〈-9．0D组、-9．0～〈-12．0D组、-12．0～〈-15．0D组和≥-15．0D组；按受检眼中央角膜厚度（CCT）不同分为〈500μm组、500μm≤CCT〈550txm组、550μm≤CCT〈600μm组和CCT≥600μm组。所有受检眼均经过常规眼科检查；采用ORA测定受检眼CH值和CRF值，比较不同SE组或CCT组间受检眼CH值和CRF值的差异，采用Pearson直线相关分析法评估近视眼CH和CRF的影响因素。结果受检眼CH和CRF值平均为（9．84±1．52）mmHg（1mmHg=0．133kPa）和（10．46±1．71）mmHg。-0．25～〈-3．0D组、-3．0～〈-6．0D组、-6．0～〈-9．0D组、-9．0～〈-12．0D组、-12．0～〈-15．0D组≥-15．0D组受检眼CH值分别为（10．35±1．53）、（10．07±1．55）、（9．81±1．46）、（9．71±1．59）、（9．35±1．55）和（9．234-1．28）mmHg，总体比较差异有统计学意义（F=20．69，P〈0．01），其中-6．0～〈-9．0D组、-9．0～〈-12．0D组、-12．0～〈-15．0D组≥-15．0D组受检眼CH值均明显低于-0．25～〈-3．0D组，差异均有统计学意义（均P〈0．叭），而不同sE组CRF值的总体比较差异无统计学意义（F=0．65，P=0．49）。〈500μm组、500μm≤CCT〈550μM组、550～〈600μm组和≥600μm组受检眼随着CCT的增加CH值和CRF值逐渐增加，总体比较差异均有统计学意义（CH：F=110．99，P〈0．01；CRF：F=84．35，P〈0．01），其中550～〈600μm组和≥600μm组受检眼CH值和CRF值明显高于〈500μm组，差异均有统计学意义（均P〈0．01）。受检眼CH值与SE间呈弱的正相关（r=0．24，P〈0．01），CRF与SE间无明显相关（r=0．03，P=0．20）；受检眼CH值和CRF值与CCT值间均呈中等正相关（r=0．42、0．57，均P〈0．01）；CH和CRF值随着SE、角膜曲率（CC）、CCT的增加而增加，回归方程为CH=-7．87＋0．08SE＋0．16CC＋0．02CCT（R^2=0．26，P〈0．01）和CRF=-11．42＋0．14CC＋0.03CCT（R^2=0．34，P〈0．01），受检者的CH值和CRF值不随年龄和性别的变化而变化。结论近视眼角膜生物力学的改变与CCT、CC和SE有关，其CH和CRF值随着CCT和CC值的增加而增加，CH值与SE之间呈显著正相关。

基于虚拟仪器的人体生理信号发生器的研制

目的:基于虚拟仪器技术构建人体生理信号发生器。方法:利用MIT-BIH等标准数据库中大量免费的人体生理数据,通过NI公司的PCI数据采集卡(可实现模-数/数-模转换,本研究利用其数-模转换功能),利用LabVIEW编程实现模拟信号输出。采用NI-PCI 6221 DAQ卡,插入电脑PCI插槽构成系统硬件。系统软件先读入头文件,根据头文件各个字段设置相应变量,然后读入数据文件,根据文件格式进行解码,计算出相应数值发送给DAQ卡,输出模拟信号。DAQ卡的配置可通过LabVIEW自带的DAQ Assistant助手。结果:可准确输出心电、脑电、肌电、体温、呼吸、血压等多种人体生理信号,信号的幅值等参数可调。结论:利用虚拟仪器技术可简单灵活地输出多种人体生理参数,与其他只能重复输出相同波形且价格昂贵的模拟仪比,本研究的人体生理信号发生器具有很高的性价比。

夜间阴茎勃起生物电阻抗容积测定的临床应用

【目的】开展夜间阴茎勃起 (nocturnalpeniletumescence,NPT)测定 ,客观区分勃起功能障碍 (erectiledysfunction ,ED)类型。【方法】利用夜间生物电阻抗容积测定 (nocturnalelectrobioimpedancevolumetricassessment,NEVA)系统对 10 8例不同原因导致ED的患者进行NPT测定。睡前将测定电极粘附在阴茎和髂部 ,记录夜间睡眠状态下阴茎血容量变化、勃起次数和勃起维持时间等 ,并根据测定数据和曲线特征对ED进行分型诊断。【结果】 6 2例自觉有晨间勃起患者的NPT测定结果显示夜间勃起平均 3 8次 /例。 46例自觉没有晨间勃起的患者中 2 9例出现勃起波形 ,平均 2 6次 /例 ;另外 17例NPT测定结果证实没有夜间勃起 ,其中重度动脉供血不足 4例 ,中度动脉供血不足 6例 ,轻度动脉供血不足 7例 (伴静脉漏者 3例 )。【结论】应用NEVA系统可以定量地评估夜间阴茎血容量、长度、粗细变化和勃起维持时间 ,可以鉴别动脉性ED和静脉性ED 。

用声发射技术实现作物生理需水信息监测

采用植株茎部声发射(AE)信号表征作物需水信息,运用虚拟仪器技术,设计了对作物植株茎部声发射信息进行实时、快速测量的微机检测系统,并以温室盆栽番茄为对象试验研究了声发射信号同植物蒸腾以及环境因子间的关系。试验结果表明:作物在水胁迫下产生的AE事件发生率与作物蒸腾速率一致性较好,在一定范围内,声发射频次越高,作物亏水越严重,当每秒声发射事件计数率超过2次时,可以考虑实施灌溉;作物AE事件发生率与光照度、温度有显著的相关性,AE信号可用于指导作物生长环境的调节控制。

微视野计对半侧视野损害的青光眼固视稳定性改变的评估价值

背景研究证实，与传统的视野计相比，微视野计可以发现更微小的青光眼视功能损害，但目前关于青光眼固视功能改变的研究较少。目的比较微视野计Maia与Humphrey视野计检测结果的相关性，探讨Maia微视野计对半侧视野损害的青光眼患者固视稳定性改变的评估价值。方法采用横断面研究设计，纳入2013年12月至2014年3月于北京大学第一医院应用Humphery视野计24-2程序检测为半侧视野缺损的青光眼患者35例35眼，同期纳入正常对照者30人30眼。分别接受Humphery（10-2）和Maia（expert 10-2）检测，分析青光眼患者Humphrey视野检测与Maia微视野计检测的相关性。然后进一步将Humphrey半侧视野正常者分为Maia正常组和Maia异常组，比较青光眼组与正常对照组、Maia正常组与Maia异常组固视稳定性的差异。结果Maia与Humphrey视野计检测的平均光敏感度间呈中度正相关（r=0．403，P=0．001），青光眼患者Maia平均阈值与Humphrey视野平均缺损（MD）值呈中度正相关（r=0．438，P=0．008）。青光眼组和正常对照组固视稳定性参数P1分别为（67±17）％和（87±10）％，P2分别为（70±16）％和（88±9）％，2个组的63％双曲线椭圆面积（BCEA）分别为（5．08±1．55）°2和（2．21±0．60）°2，95％BCEA分别为（14．74±6．04）°2和（2．86±1．17）°2，青光眼组的P1和P2值均明显低于正常对照组，而63％BCEA和95％BCEA值均明显高于正常对照组，差异均有统计学意义（t=-5．604、-4．831、9．885、11．086，均P=0．000）。Maia正常组和Maia异常组P1分别为（79±8）％和（63±17）％，P2分别为（81±10）％和（67±16）％，63％BCEA分别为（3．19±0．65）卵和（5．70±1．22）°2，95％BCEA分别为（9．10±2．60）°2和（19．35±5．01）°2，Maia异常组较Maia正常组P1、P2均明显降低，63％BCEA和95％BCEA均明显增加，差异均有统计学意义（t=-2．468，P=0．019；t=-2．371，P=0．024；t=5．514，P=0．000；t=5．575，P=0．000）。结论Maia微视野计与Humphery视野计在检测青光眼黄斑功能方面具有较好的相关性，Maia微视野计可发现半侧视野损害的青光眼患者固视稳定性下降。

现代语音学仪器及生理语音学研究

随着科学技术的进步和先进仪器的出现,生理语音学研究正在向采用高精端设备进行多模态研究的方向发展。本文对国内主要的生理语音学仪器的使用方法及其应用作了简单介绍,涉及发音部位的运动模式、言语空气力学的特性、人体生物电信号的采集、声带的振动方式、动态声道的特性、言语病理矫正和振动信号的采集等几方面。

视屏终端的使用对人泪膜及眼表的影响及非侵人性眼表综合分析仪的应用价值

背景目前，视屏终端已广泛用于人们的工作和生活中，其对眼表健康的影响受到关注，而临床上对眼表的健康评估和干眼的早期诊断尚有一定的困难。以往对眼表的检查以侵入性方法为主，影响检查结果的客观性。近年来，非侵入性眼表综合分析仪已用于临床，其在对视屏终端使用者眼表健康状况的评估方面的研究尚少。目的使用Keratograph5M非侵入性眼表综合分析仪观察青年人长时间注视视屏终端对泪膜及眼表的影响。方法采用前瞻性干预性研究方法，于2015年3月1日至11月10日在南昌大学附属眼科医院纳入健康志愿者81人，其中男39人，女42人；年龄18～30岁，均取右眼为受试眼。受试者在自然光线和屈光矫正状态下观看和操作计算机上的同一个视频，距离计算机显示屏约3013m，使用Keratograph5M非侵人性眼表综合分析仪分别测定受试者计算机操作前后右眼非侵入性泪膜破裂时间（NITBUT）、泪河高度、结膜充血评分、角膜缘充血评分、睑板腺和泪膜脂质层等，比较计算机操作前后各项检查指标的差异和出现眼表异常的眼数。结果受试者持续操作计算机3h后出现视物疲劳、干涩感、眼胀痛、视物模糊和结膜充血的眼数明显多于试验前，差异均有统计学意义（均P〈0．01）。受试眼计算机操作后首次N1TBUT、平均NITBUT分别为（6．086±3．701）8和（9．103±4．680）s，明显低于试验前的（11．445±4．964）s和（14．626±4．467）s；操作后受试眼泪河高度为（0．190±0．032）mm，明显低于受试前的（0．212±0．040）mm；操作后结膜充血评分和角膜缘充血评分分别为0．869±0．311和0．572±0．276，均分别高于受试前的0．780_±0．306和0．509±0．266，差异均有统计学意义（均P〈O．01），而试验前后眼压变化及不同级别角膜荧光素染色眼数分布、不同形态睑板腺眼数分布及不同形态的脂质层眼数分布均无改变。结论长时间注视视屏终端影响泪膜及眼表健康，Keratograph5M非侵入性眼表综合分析仪是临床上客观评估泪膜及眼表情况的有用手段。

年龄相关性白内障患者睑板腺与眼表状况分析

背景睑板腺是位于上下睑板内一种特殊分化的皮脂腺，其形态学和功能学的严重改变与多种眼表疾病有关，研究睑板腺形态学和功能变化与干眼的关系具有重要的临床意义。目的观察年龄相关性白内障患者的睑板腺形态、结构及功能变化，探讨衰老与睑板腺功能障碍（MGD）及眼表健康状态的关系。方法采用系列病例观察研究方法，选取2016年3—9月在山西省眼科医院就诊的45岁以上年龄相关性白内障患者93例93眼作为研究对象，按照年龄将患者分为45—59岁组和≥60岁组；按照睑板腺缺失范围将受检眼分为睑板腺缺失范围≥1／3组和睑板腺缺失范围〈1／3组。采用裂隙灯显微镜检查眼表组织、睑缘形态、睑板腺开口形态和睑脂性状；采用眼表疾病指数（OSDI）量表问卷对眼表症状进行调查和评分；采用眼表综合分析仪测定受检眼泪膜破裂时间（BUT）、泪河高度、睑板腺缺失、结膜充血及角膜荧光素染色情况。结果93例受检者均无干眼主观症状，OSDI问卷评分均〈12分。裂隙灯显微镜检查受检眼均未发现睑缘及皮肤黏膜交界线的形态学变化，无睑板腺开口、睑脂排出及睑脂性状的异常。眼表综合分析仪检查发现，42眼BUT缩短，占45．16％；52眼泪河高度下降，占55．91％；58眼睑板腺缺失范围≥1／3，占62．27％。45-59岁组受检眼睑板腺缺失评分为1．65±0．79，≥60岁组为1．86±0．72，差异无统计学意义（t=1．301，P=0．197）。但相关分析示年龄与睑板腺缺失评分呈弱正相关（rs=0．323，P=0．002），与BUT及泪河高度均无明显相关性（0=0．154，P=0．141；rs=-0．024，P=0．821）；睑板腺缺失评分与BUT呈负相关（rs=-0．251，P=0．015），睑板腺缺失范围≥1／3组BUT异常的发生眼数明显多于缺失范围〈1／3组，差异有统计学意义（P=0．018）。结论中老年人随着年龄的增长，睑板腺缺失逐渐加重；睑板腺缺失范围较大者发生泪膜不稳定的风险增加；早期MGD患者体征先于症状出现，临床工作中应重视无症状的MGD患者。

基于无线Internet的嵌入式多生理参数监护仪的研制

目的:研制具有无线远程传输能力、功耗低、体积小、价格低的多生理参数监护仪。方法:把嵌入式和移动通信技术相结合,采用基于ARM9核的S3C2410为主芯片,ARM-Linux为嵌入式操作系统,SIM300为GPRS通信模块接入Internet,来实现多生理参数无线远程传输。结果:实现了基于GPRS的嵌入式多生理参数远程监护系统。结论:该仪器体积小巧,易扩展,且数据传输稳定、可靠,便于远程监护和数据共享。

基于STM32F207VG的多功能生理信号产生测量仪

为了克服医学电子仪器往往不能同时产生和测量生理信号的缺陷,提出一种多功能生理信号产生及测量仪。该仪器以STM32F207VG微处理器为核心器件,软件用C语言编写,采用Keil C进行编译。不仅能够产生相位可控的正弦、方波、三角波等常用信号和心电、心音和脉搏波等常规生理信号以及临床上常见的异常生理信号,而且还能够同时测量多达8道的生理信号。本仪器可广泛应用于科研、教学、测试和仪器维修等。

基于虚拟仪器的生理信号采集分析系统

目的利用计算机软硬件技术构建多通道生理信号采集分析系统,为医学相关研究提供方法与工具。方法在基于虚拟仪器的软硬件平台下(软件为LabVIEW 8.2,硬件为生理信号检测电路和模/数转换电路)对系统进行设计,利用了数据采集(DAQ)卡配置方法、DAQ显示存储回放的实现方法及使用软件灵活地控制数据采集等关键技术。在系统扩展部分,利用该系统和对照系统对15例健康志愿者做了心血管参数检测的对比试验,并对试验结果进行了Pearson相关分析。结果很好地实现了各类生理信号的采集处理,并对系统功能进行了扩展,实现了生理信号的识别与分析。两种测量系统的检测结果之间具有良好的相关性,其中心率r=0.959,P<0.001,平均动脉压r=0.976,P<0.001,心搏出量r=0.877,P<0.001;心搏指数r=0.785,P<0.001;血管顺应性r=0.869,P<0.001。结论该系统可应用于各类生理信号的采集与分析,而且在生理机能实验及动物生理学实验等相关教学领域内也有较好的应用前景。

开放式人体多生理参数检测学习仪的研制

目的:研制一种供医用电子仪器维护专业学生学习《医用电子仪器原理与维修》课程的辅助实验、实训仪器。方法:以 89S52 系列单片机为核心,C 语言为基础,搭建一个集控制、处理、显示、存储和传输为一体的平台,以典型产品为参考设计多种传感器电路与平台有机组合,应用开放性的设计思路,构建一套人体多生理参数检测的医用电子学习系统。结果:体温模块、心电模块、血氧模块能够很好地与单片机平台对接,实现实时控制和显示,整个系统可进行简易的改造和调试。结论:整个生理参数测量系统的架构、细节和开发过程完全开放,为医用电子仪器维护专业学生提供了一个学习的平台,提高了教学的效率。

生理语音学研究的理论与方法

本文主要介绍现代语音学中生理语音学研究的理论和方法。生理仪器可分为发音生理成像、发音生理运动捕捉和生理信号采集三类,根据这一分类,本文分别阐述了各种仪器的名称、工作原理、使用方法、参数提取、生理建模、理论研究的意义和应用价值,最后简单展望了生理语音学的理论研究和应用前景。

医用虚拟波形发生器的设计

利用Visual Basic平台设计虚拟波形发生器,利用三次样条插值法和离散傅里叶反变换方法生成任意波形。该波型发生器能够完成生理信号重现和医学检测图片的曲线数据提取。为医院日常设备维护、临床教学等工作提供了一种有效手段。

基于虚拟仪器的生理信号检测实验系统

生理信号的检测在生物医学工程相关专业的实验设置中占有非常重要的地位。为了解决现有传统监护仪的不足,设计了基于虚拟仪器技术的生理信号检测实验系统,给出了系统的设计过程。该实验系统实现心电、心音、脉搏、温度等生理参数的检测,通过计算机来观察这些生理信号的特征,提高了教学效率,降低了实验成本。

不同检测仪器对SD大鼠血液生理指标测定的影响

目的:比较实验动物专用血细胞分析仪与医用血细胞分析仪对SD大鼠血液生理指标测定值的差异,分析检测仪器对大鼠血液生理指标测定的影响。方法:36只SD大鼠,体重约200 g,雌雄各半,屏障环境饲养,试验前禁食12 h,麻醉后采血,分别用实验动物专用血细胞分析仪与医用血细胞分析仪测定20项血液生理指标。结果:两种仪器分别检测的SD大鼠的平均血红蛋白浓度、平均血红蛋白含量、白细胞数量、淋巴细胞数量、单核细胞数量、嗜碱性粒细胞数量、嗜中性白细胞百分比、单核细胞百分比、嗜酸性粒细胞百分比、嗜碱性粒细胞百分比、淋巴细胞百分比、血小板数量、血小板分布宽度差异极显著(P<0.01);血红蛋白浓度、嗜中性白细胞数量、红细胞分布宽度差异显著(P<0.05);红细胞数量、红细胞压积、平均红细胞体积、嗜酸性粒细胞数量差异不显著(P>0.05)。结论:不同检测仪器对SD大鼠血液学指标的检测有影响。

基于LabVIEW的人体生理参数采集系统设计

为了使人们能更加及时地了解自己的一些生理参数,设计了一种基于虚拟仪器的人体生理参数采集系统。在此简单叙述了利用LabVIEW编写系统软件,由传感器、调理电路和数据采集卡构成系统硬件,并将采集到体温、脉搏波和心率显示在PC机上的原理和方法。通过实践,系统达到了较好的效果。

生理仪器线性度的测量新方法

从理论分析入手,提出一种测量生理仪器或其内部单元电路线性度的新方法。该方法利用包含奇次谐波和偶次谐波的锯齿波信号作为被测生理仪器或内部单元电路的输入信号,然后通过分析输出信号的形状及其频谱特性,便可测量出被测生理仪器或内部单元电路的线性度。实验结果表明,用此方法能够快速简便地测量生理仪器或内部单元电路的线性度。