[其他]神经细胞放电信号处理微机系统

说明书

属于生物电信号处理系统领域。

本实用新型是关于一种在扩展内存的APPLEⅡ型微电子计算机上实现的神经系统细胞放电活动（Single    unit    activity）信号处理和分析系统。主要用于细胞放电和任何可以变成电脉冲形式的随机点过程信号的处理分析。

对于用微电极在神经系统记录的单细胞放电进行分析（Spike    train    analysis）是神经生理学一个重要的研究方法。放电活动呈随机出现的尖锋脉冲形式，脉冲波形和幅度比较恒定，放电活动的分析一般不考虑每一个放电的波形，只考虑放电出现的时间和放电的多少，所以这是一种随机点过程信号，在计算机上进行数字处理时，则可将它看成是一个随机的Kroneckerδ函数序列。

进行生物电信号处理，首先必须将信号输入计算机，现在一般采用A／D转换口（参考资料：APPLEⅡ数据采集与随机信号实时处理系统    查明华等，苹果圆1985（4）：3－6）。细胞放电脉冲的波宽一般在1毫秒左右，如果经A／D转换输入计算机，则采样频率要求较高，占用内存很大。特别是APPLEⅡ微机的内存较小，一次可输入的信号就会很短，或者只能是一边输入一边处理，无法将原始信号记忆下来，例如较长时间实验记录下来的信号各段之间进行比较和统计检验等很多处理功能受到限制（参考资料：南京电生理仪器厂“DOCTOR－852电生理实验智能仪使用手册”）。也有一些系统输入放电信号时不用A／D转换，而用一个脉冲整形电路将放电转为适合输入口电平的标准矩形脉冲，然后进行采样（参考资料：“几种生物电信号的计算机获取与处理方法”陈洪文等，生物化学与生物物理进展1984（4）：50）。这种方法对采样时间、采样频率、整形电路输入计算机的脉冲的波宽都要严格控制，否则容易漏掉脉冲或对同一脉冲重复采样。另外，也有利用Z80－CTC的定时计数控制器输入脉冲计数中断方式作放电脉冲输入（参考资料：微计算机生物电数据处理系统    陈俊强等，计算机研究与发展，19（2）：31－37），但不能用在APPLE系列微机上。再者，目前的生物电信号处理系统，用于细胞放电信号处理的功能很少，只有单位时间放电计数，刺激后时间直方图、间隔直方图等，其定量性较差。

本实用新型的目的在于：

（1）、提供一个简单、可靠、适合长时间生理实验和易于为生理研究者使用的放电活动输入接口技术；

（2）、发展多种放电信号处理功能，提高定量分析水平。

本实用新型的任务主要是靠信号输入接口装置和方法，信号处理的技术方法来实现的。

该信号输入接口装置由高通滤波器、斯密特电路、稳压电路、反相器、多功能接口芯片组成。它可同时输入两道脉冲信号（例如两道同时记录的细胞放电活动或一道短促刺激信号和一道细胞放电活动）将脉冲间隔（Inter    Spike    interval）数字化存在128K扩展内存卡，由于随机点过程的全部信息都存在点与点之间的间隔中，所以，只要记存了间隔，就可完全恢复信号过程。

本接口技术的优点在于：

（1）、不需考虑采样时间和频率，不需严格控制输入脉冲的波宽，不会漏掉一个脉冲，也不会对任一脉冲重复采样，输入时不需预置输入脉冲数，根据实验需要按一键即可停止输入，操作方便易学。

（2）、由于本技术安排6522的T₁时间到和T₂计数完时都不允许中断，而是CPU去读相应的中断标志，省却了安排中断服务程序和多道同时输入时安排中断优先等级的问题，要扩展为三道以上同时输入也很容易。

（3）、由于直接利用128K扩展内存卡（不需用该卡所配的应用软件），速度快，可存入数据量大，每一通道可一次连续输入24575个脉冲。另外，数据存在该卡使其不受运算程序、高解度作图、变量和字符串等占用内存的影响。

（4）、由于一边输入信号一边在屏幕显示脉冲计数，可作监视和记录，使脉冲数与实验进展对应起来，一次输入大量信号后，可根据需要选择分段处理、比较，不需重复输入，应用起来简单、方便。

下面用附图和实施例来说明本实用新型的特征及优点，但不应把本实用新型要求保护的范围仅理解为这些有限的实施例。

图1、信号输入接口装置及其与系统联系框图。

图2、脉冲信号输入接口装置电原理图。

图3、脉冲输入程序流程图。

图4、随机点过程信号示意图。

图5、自发放电标准化自协方差函数图。

图6、（a）泊松过程间隔直方图。