[其他]神經細胞放電信號處理微機系統

無效

• 申請號: 87200986
• 申請日: 1987-01-24
• 公開（公告）號: CN87200986U
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 邵學思;陳培熹
• 申請（專利權）人: 中山醫科大學
• 主分類號: G06F15/42
• 分類號: G06F15/42
• 代理公司: 中山醫科大學專利事務所
• 代理人: 王毅梅

屬于生物電信號處理系統領域。

本實用新型是關于一種在擴展內存的APPLEⅡ型微電子計算機上實現的神經系統細胞放電活動（Single????unit????activity）信號處理和分析系統。主要用于細胞放電和任何可以變成電脈沖形式的隨機點過程信號的處理分析。

對于用微電極在神經系統記錄的單細胞放電進行分析（Spike????train????analysis）是神經生理學一個重要的研究方法。放電活動呈隨機出現的尖鋒脈沖形式，脈沖波形和幅度比較恒定，放電活動的分析一般不考慮每一個放電的波形，只考慮放電出現的時間和放電的多少，所以這是一種隨機點過程信號，在計算機上進行數字處理時，則可將它看成是一個隨機的Kroneckerδ函數序列。

進行生物電信號處理，首先必須將信號輸入計算機，現在一般采用A／D轉換口（參考資料：APPLEⅡ數據采集與隨機信號實時處理系統????查明華等，蘋果圓1985（4）：3－6）。細胞放電脈沖的波寬一般在1毫秒左右，如果經A／D轉換輸入計算機，則采樣頻率要求較高，占用內存很大。特別是APPLEⅡ微機的內存較小，一次可輸入的信號就會很短，或者只能是一邊輸入一邊處理，無法將原始信號記憶下來，例如較長時間實驗記錄下來的信號各段之間進行比較和統計檢驗等很多處理功能受到限制（參考資料：南京電生理儀器廠“DOCTOR－852電生理實驗智能儀使用手冊”）。也有一些系統輸入放電信號時不用A／D轉換，而用一個脈沖整形電路將放電轉為適合輸入口電平的標準矩形脈沖，然后進行采樣（參考資料：“幾種生物電信號的計算機獲取與處理方法”陳洪文等，生物化學與生物物理進展1984（4）：50）。這種方法對采樣時間、采樣頻率、整形電路輸入計算機的脈沖的波寬都要嚴格控制，否則容易漏掉脈沖或對同一脈沖重復采樣。另外，也有利用Z80－CTC的定時計數控制器輸入脈沖計數中斷方式作放電脈沖輸入（參考資料：微計算機生物電數據處理系統????陳俊強等，計算機研究與發展，19（2）：31－37），但不能用在APPLE系列微機上。再者，目前的生物電信號處理系統，用于細胞放電信號處理的功能很少，只有單位時間放電計數，刺激后時間直方圖、間隔直方圖等，其定量性較差。

本實用新型的目的在于：

（1）、提供一個簡單、可靠、適合長時間生理實驗和易于為生理研究者使用的放電活動輸入接口技術；

（2）、發展多種放電信號處理功能，提高定量分析水平。

本實用新型的任務主要是靠信號輸入接口裝置和方法，信號處理的技術方法來實現的。

該信號輸入接口裝置由高通濾波器、斯密特電路、穩壓電路、反相器、多功能接口芯片組成。它可同時輸入兩道脈沖信號（例如兩道同時記錄的細胞放電活動或一道短促刺激信號和一道細胞放電活動）將脈沖間隔（Inter????Spike????interval）數字化存在128K擴展內存卡，由于隨機點過程的全部信息都存在點與點之間的間隔中，所以，只要記存了間隔，就可完全恢復信號過程。

本接口技術的優點在于：

（1）、不需考慮采樣時間和頻率，不需嚴格控制輸入脈沖的波寬，不會漏掉一個脈沖，也不會對任一脈沖重復采樣，輸入時不需預置輸入脈沖數，根據實驗需要按一鍵即可停止輸入，操作方便易學。

（2）、由于本技術安排6522的T₁時間到和T₂計數完時都不允許中斷，而是CPU去讀相應的中斷標志，省卻了安排中斷服務程序和多道同時輸入時安排中斷優先等級的問題，要擴展為三道以上同時輸入也很容易。

（3）、由于直接利用128K擴展內存卡（不需用該卡所配的應用軟件），速度快，可存入數據量大，每一通道可一次連續輸入24575個脈沖。另外，數據存在該卡使其不受運算程序、高解度作圖、變量和字符串等占用內存的影響。

（4）、由于一邊輸入信號一邊在屏幕顯示脈沖計數，可作監視和記錄，使脈沖數與實驗進展對應起來，一次輸入大量信號后，可根據需要選擇分段處理、比較，不需重復輸入，應用起來簡單、方便。

下面用附圖和實施例來說明本實用新型的特征及優點，但不應把本實用新型要求保護的范圍僅理解為這些有限的實施例。

圖1、信號輸入接口裝置及其與系統聯系框圖。

圖2、脈沖信號輸入接口裝置電原理圖。

圖3、脈沖輸入程序流程圖。

圖4、隨機點過程信號示意圖。

圖5、自發放電標準化自協方差函數圖。

圖6、（a）泊松過程間隔直方圖。