生理科学高仿实验
第一节生理科学实验教学系统介绍
一,系统内容概要
生理科学实验教学系统是由国家精品课程《生理科学实验》教学团队最新研发的一款新的教学软件,其仿真实验为全球首款高分辨率实景生理科学高仿实验系统.实景生理科学高仿实验系统采用真实实验场景和真实实验数据技术进行仿真,真实,科学,生动,令实验者身临其境(图1).
系统由十二个部分组成:高仿实验,实验室介绍,仪器设备,实验动物,30部实验教学视频,网络虚拟实验,实验数据,数据统计,实验报告及样例,实验研究,学习资源及课件,十四类实验的自测多选题.
二,高仿实验
高仿实验采用真实的全景式实验场景,其实验仪器,装置,实验对象与真实实验现场情况一致,实验仪器界面和操作与真实的生物信号采集处理系统相仿,实验数据为生物信号采集处理系统,血气分析仪,血球计数仪等仪器采集于实验现场的数据,真实科学.实验步骤按实际实验设计,实验操作与实验对象的活动应用实景动画显示.采用生物信号测量技术对实验数据进行生理指标的定量分析测量,并可导出至Excel.
高仿实验还吸收全定量实验和跨学科(生理学,病理生理学和药理学)的综合性实验最新教学成果,为开展综合性,研究性实验教学提供实际案例.本教材编写25项实验.
三,生理科学高仿实验系统使用方法
(一)系统启动
1.在Windows桌面上双击"高仿实验"快捷图标进入系统启动窗口.
2.鼠标器左键点击启动窗口内"中文"或"ENGLISH",进入系统窗口.鼠标点击系统窗口的十二个部分中,即进入相应的目标内容窗口或浏览器显示界面.本系统多数内容用网页形式显示,操作方便,移植性强.点击"Exit",系统退出.
(二)高仿实验使用操作
1.进入高仿实验 鼠标器点击模拟实验即进入高仿实验目录窗口,再点击实验项目名称即可进入相应的实验场景(图1).仿真生物信号采集处理系统界面见图2,功能介绍如下.
2.工具条 在实验场景的生物信号采集处理系统界面上部有一工具条,其功能分别为:
(1)"打印"按钮 点击"打印"按钮,按操作提示可将当前记录的数据曲线送打印机打印.
(2)"记录"按钮 点击"记录"按钮,开始记录数据.
(3)"停止"按钮 点击"停止",数据转入后台记录.可对记录数据测量.
(4)"数据搜索"按钮 点击该按钮,弹出搜索框,再点击关闭搜索框.搜索框顺序列显所做的实验处理项目,点击处理项目文字,数据区显示相应的处理项目的数据,点击小三角键,处理项目文字可上下滚动.
(5)浏览器图标 按"停止"按钮,该图标由虚变实.点击之弹出有实验目的,实验原理,实验材料等内容的网页.
3.数据区与数据测量 鼠标器在数据区域内的不同水平位置点击,两次点击即可对两次点击区域内的数据进行自动分析测量,数据自动进入数据板,数据板弹出显示.
4.数据显示栏 数据显示栏显示记录状态时的即时生理指标等数据,如血压,心率,尿量等(建议采用从数据板所获得的数据).点击"停止"后,数据显示栏显示鼠标器所处位置的相应数据及两次点击区域内的相对生理指标数据和时间.
5.数据板 数据板除显示测量数据外,还有三个功能键:
(1)"关闭"键 点击关闭数据板.
(2)"清空"键 点击该键,数据板数据被清空(不可恢复).
(3)"导出"键 点击数据板的Excel图标键,数据板数据自动导出到Excel.
在数据板上压下鼠标器左键并移动,数据板可在仿真信号采集处理系统界面内移动.
6.参数键 一般设置扫描速度和灵敏度两个参数键:
(1)"扫描速度"键 点击该键,弹出一选择框,选择其中一扫描速度,数据曲线或水平压缩显示或水平扩展显示.
(2)"灵敏度"键 点击该键,弹出一选择框,选择其中一灵敏度,数据曲线或垂直压缩显示或垂直扩展显示.
7.结束实验 点击"返回"按钮,结束该项实验.
(三)实验处理操作
各项实验处理操作将在实验项目内介绍.
第二节 生理科学高仿实验
高仿实验10 离子与药物对离体蟾蜍心脏活动的影响
1.目的,原理,预习要求,材料方法,问题探究参见教材.
2.高仿实验操作方法
2.1实验场景(图1) 蛙心插管内为任氏液,下方是离体蟾蜍心脏,其心室尖部用蛙心夹夹住,蛙心夹与张力换能器用线相连,换能器接物信号采集处理系统第1通道,记录心脏收舒缩曲线.插管上方滴头处为加药,冲洗之处.仿真仪器功能和操作参见233页.
2.2试剂药品 试剂架上的eppendorf管依次是无钙任氏液,20g/L CaCl2,10g/L KCl,0.01g/L乙酰胆碱,5g/L阿托品,0.1g/L肾上腺素,20g/L普萘洛尔.鼠标器左键在某一药品或试剂的标签以上部分压下并拖动至蛙心插管上方滴头处释放完成灌流液的更换或药品的滴加,数据区标记处理项目名称.鼠标器在桌面吸管上压下拖动至插管上方释放以吸出灌流液,更换任氏液.
3.实验观察
3.1记录正常心搏曲线.
3.2把蛙心插管内的任氏液全部更换为无钙任氏液,记录心搏曲线.
3.3用任氏液换洗,待曲线恢复正常后,可依次滴加无钙任氏液,20g/L CaCl2,10g/L KCl,0.01g/L乙酰胆碱,0.1g/L肾上腺素,记录心搏曲线..
3.4滴加阿托品心后可再加乙酰胆碱,滴加普萘洛尔可再加肾上腺素.
3.5每次加药后,等作用稳定后,用任氏液换洗,待曲线恢复正常后再加另一种药.
4.结果 用文字和数据逐一描述正常和上述各项处理前后心脏收缩末期张力,舒张末期张力和心率(注意:心脏停搏时,心率为零,不能自动分析测量,上述张力用移动测量方法获取,即鼠标器移动至测量曲线处,从数据显示区读出数据).
5.讨论 论述各项处理后心脏收缩末期张力,舒张末期张力和心率变化的机制.
高仿实验15 药物对家兔动脉血压的作用
1.目的,原理,预习要求,材料方法,问题探究参见教材.
2.实验场景 鼠标器在场景中压下左右移动可浏览整个实验场景.压力换能器和导管充满抗凝生理盐水,置于家兔心脏水平位置.压力换能器接生物信号采集处理系统1通道,参数见仪器界面.家兔麻醉仰卧固定于手术台上,颈部手术分离颈总动脉,行动脉插管.在颈总动脉插管录象后,仪器记录动脉血压.
3.实验观察
3.1观察正常血压波动曲线.鼠标器移动至器械盘,在注射器上压下拖动至家兔耳部上方释放按下列顺序注射药物.
3.2观察静脉注射adrenaline ,noradrenaline,isoprenaline 前后的血压变化.
3.3观察静脉注射phentolamine后,再静脉注射Adrenaline,norepinephrine,isoprenaline前后的血压变化.
3.4观察静脉注射propranolol后,再静脉注射Adrenaline,norepinephrine,isoprenaline前后的血压变化.
3.5观察按0.1ml/kg 静脉注射10-5 g /L acetylcholine 对血压的影响.
3.6观察按0.1ml/kg 静脉注射10-3 g/L atropine后,再按0.1ml/kg 注射10-5 g /L acetylcholine 对血压作用的影响.
3.7观察按0.1ml/kg 静脉注射10-2 g/L acetylcholine 引起的血压变化.
4.结果 用文字数据描述正常,各项处理前后的动脉血压和心率.
5.讨论 论述各项处理后动脉血压和心率变化的机制.
高仿实验17 体液分布改变在家兔急性失血中的代偿作用
1.目的,原理,预习要求,材料方法,问题探究参见教材.
2.实验场景 鼠标器在场景中压下左右移动可浏览整个实验场景.压力换能器和导管充满抗凝生理盐水,置于家兔心脏水平位置.压力换能器接生物信号采集处理系统1通道,参数见仪器界面.家兔麻醉仰卧固定于手术台上,颈部手术分离颈总动脉,行颈总动脉插管记录动脉血压.分离股动脉,行股动脉插管,插管连接放血瓶,瓶内充灌抗凝生理盐水,瓶内液面距心脏水平面65cm.采血注射器置于器械盘中.
3.实验观察
3.1测定红细胞数(RBC),血红蛋白(HGB) 关闭采血提示对话框,鼠标器移动至器械盘,在器械盘中的注射器上压下并拖动至家兔颈部释放,即出现颈静脉采血画面,采血毕,弹出血球计数仪测定RBC,HGB等画面,测定完毕,RBC,HGB数据进入数据板.
3.2失血观察 鼠标器在场景中压下右移动至家兔后肢,移动鼠标至与股动脉插管连接的三通处,点击三通放血.数据区记录血压并打标.观察失血,停止失血整个过程中家兔动脉血压的变化.
3.3在失血停止即刻,10min,20min,30min时,采血提示对话框出现,按3.1方法测定RBC,HGB.
3.4数据测量 待失血停止30min,测定完成RBC,HGB后,停止记录.分别测定失血前,失血停止即刻,10min,20min,30min时的动脉血压.
4.结果 用文字数据描述失血前,失血停止即刻,10min,20min,30min时的动脉血压和HGB.
5.讨论 论述家兔失血期间及失血停止后血压和HGB的变化机制.
高仿实验18 膈肌电活动与呼吸运动
1.目的,原理,预习要求,材料方法,问题探究参见教材.
2.实验场景 鼠标器在场景中压下左右移动可浏览整个实验场景.家兔麻醉仰卧固定于手术台上,颈部手术分离气管,行气管插管,插管用胶管与流量头相接,流量头连接呼吸流量换能器,换能器输出接生物信号采集处理系统第1通道记录通气量.切开家兔剑突皮肤,肌肉暴露膈肌,针型电极插入膈肌肌层,电极接生物信号采集处理系统第2通道记录膈肌肌电图.参数见仪器界面.长胶管置于器械盘中.
3.实验观察
3.1记录一段正常呼吸曲线和膈肌肌电图,观察膈肌肌电图与呼吸波的关系.
3.2鼠标器移至器械盘在胶管上压下拖动至流量头通气口释放,观察呼吸运动发生变化.
3.3 鼠标器移至CO2气阀或N2气阀上点击,观察呼吸运动发生变化.
3.4数据测量 待上述处理完毕,家兔呼吸恢复正常后停止记录.分别测定各项处理前,后的通气量和电积分(单位时间内肌电之和).
4.结果 用文字数据描述各项处理前,后的通气量和电积分.
5.讨论 论述各项处理前,后的通气量和电积分的变化机制.
高仿实验26 尿生成的影响因素
1.目的,原理,材料方法,问题探究参见教材.
2.实验场景 鼠标器在场景中压下左右移动可浏览整个实验场景.压力换能器和导管充满抗凝生理盐水,置于家兔心脏水平位置.压力换能器接生物信号采集处理系统1通道,计滴器插头插入生物信号采集处理系统的计滴插口,参数见仪器界面.家兔麻醉仰卧固定于手术台上,颈部手术分离迷走神经,颈总动脉,行颈总动脉插管记录动脉血压.在耻骨上方1cm处切开腹部皮肤,腹壁,将膀胱移出行膀胱插管,术毕膀胱复位.膀胱插管的引流管置于计滴器上.动脉,膀胱插管录像结束即可实验.药品置于器械盘中.鼠标器在器械盘中的注射器压下拖动至家兔耳部上方释放,向输入框输入药品剂量,点击确定,进行给药操作.
3.实验观察
3.1记录正常尿流量(滴/分)和血压值.
3.2静脉快速注射生理盐水20ml,记录最大尿流量和最高血压值
3.3开启刺激器,鼠标器在刺激电极上拖动至家兔颈部,在右侧颈迷走神经末梢端上方释放,刺激迷走神经.记录最小尿流量和最低血压值.
3.4静脉注射200g/L葡萄糖5ml,记录最大尿流量和最高血压值.
3.5静脉注射0.1g/L去甲肾上腺素0.3ml,记录最小尿流量和最高血压值.
3.6按5mg/kg体重静脉注射10g/L速尿,速尿记录最大尿流量和最高血压值.
3.7静脉注射6g/L 酚红0.5ml,计算从注射酚红起到尿中刚出现酚红的时间.
3.8静脉注射垂体后叶素2u,记录最小尿流量和最低血压值.
4.结果 用文字数据描述各项处理前,后家兔的尿量和血压变化.
5.讨论 论述各项处理前,后离体家兔尿量和血压变化的机制.
(陆 源 )
- -
图2仿真生物信号采集处理系统
数据显示
参数键
数据区
工具条
搜索框
数据板
图1 高仿实验界面