张力换能器应用于机能实验教学过程中的问题探讨

张力换能器应用于机能实验教学过程中的
问题探讨
西北医学教育2011年10月第19卷第5期电话:029—82657860E-mail:**************.edu.(311
我们在开放教学实践中不断完善,补充各项制度,
积极开展管理制度创新研究,提高开放式教学运行效
率,为学生的全面发展创造相应的环境,条件,培养了
学生的实践能力和创新能力.如2007年药学实验中
心获"2007—2010年中央与地方共建高校特色优势学
科实验室建设"项目;2008年《药物药理蛋白质组学》
实验室被批准为获湖南省普通高等学校重点实验室.
参考文献:
[1]石娟,万田郎,王晓美.药学和制药工程专业开放实验的
实践和思考[J].西北医学教育,2009,17(3):530—532.
[2]马剑菌,王铣.药学专业开展药理学开放设计性实验的
探索[J].中国高等医学教育,2009,1:l15—117.
[3]杨永寿,肖培云,董光平.药学实验中心的开放及问题探
讨[J].大理学院,2008,7(6):81—83.
张力换能器应用于机能实验教学过程中的问题探讨
熊顺华,王新均,赵丹,朱克刚
(湖北医药学院生理学教研室/机能学实验室,湖北十堰442000)
摘要:张力换能器广泛应用于机能实验教学过程中,用于观察肌肉的收缩活动.由于机能学实验是在活
的组织,器官进行的实验,存在多种的可变性,本文探讨张力换能器在教学使用过程中出现的多种问题,
分析问题产生的原因,并提出相应的解决方法.
关键词:张力换能器;机能实验教学;记录原理;肌肉收缩
中图分类号:G642.423文献标识码:A文章编号:1006—2769(2011)05—1027—03 机能实验教学涉及多种生命活动现象的记录,观
察和分析,如呼吸,压力,肌张力和生物电等信号.但
生物电信号可直接送入记录仪直接记录出来,而呼吸,
压力和肌张力等机械力的信号需先转换成电信号再送
入记录仪记录,所以多种换能器广泛应用于机能实验
教学过程中,如张力换能器,压力换能器等,但发现换
能器在机能实验教学的使用过程中存在一些问题,所
以本文就张力换能器在教学过程中存在的问题进行探
讨.
1张力换能器的工作原理
换能器是一种将机械能,化学能,光能等非电量形
式的能量转换为电能的器件或装置.张力换能器是将
机械收缩力转换成电信号的装置,它是利用某些材料
或半导体材料在外力作用下发生变形时,其电阻会发
生改变的"应变效应"原理,将这些材料做成薄的应变
片,用这种应变片制成的两组应变元件分贴于悬粱臂
的两侧,作为桥式电路的两对电阻,两组应变片中间连
一
可调式电位器,并与一个直流电源相接.当外力作
用于悬梁臂的游离端并使其发生轻度弯曲时,一组应
变片的一片受拉,一片受压,电阻向正向变化;而另一
端的变化相反.电于电桥失去平衡,产生微弱的电流
收稿日期:2011—06一O1
作者简介:熊顺华,湖北医药学院生理学教研室教师,副教
授,硕士,主要从事神经的生理病理研究.
信号,输出并放大后可输入记录仪,即可显示在示波器
屏上,描记或存入在微机或记录仪上,应变片的电阻值
变化随外界作用机械力的变化而变化,通过测量应变
片电阻值的变化就可得知被测机械力的大小.这种换
能器能将骨骼肌,心肌和平滑肌等肌肉收缩力的变化
转换成相应的电信号并被记录….
2张力换能器记录的是肌张力还是肌肉长度的
变化
肌肉收缩表现为二种形式,当横桥向M线方向扭
动时,如果遇到阻力负荷(后负荷)阻止横桥向M线方
向扭动时,先产生张力,在产生张力的过程中肌肉的长
度无变化即为等长收缩;当张力与负荷相等时,横桥向
M线方向移动使肌肉长度缩短而肌张力不变化,即为
等张收缩.
肌肉收缩活动记录过程中,先用连线将肌肉标本
与换能器相连,肌肉在收缩时长度变短,则对应变片施
以拉力,示波器屏上曲线上移,则可记录出肌肉收缩力
增强的变化;肌肉舒张对应变片的拉力减小,示波器屏
上曲线下移,则可记录出肌肉收缩力减小的变化.所
以张力换能器可将肌肉收缩长度的变化送人记录仪并
被记录出来.而肌肉在收缩过程中,肌肉张力在变化
而长度未发生变化时,则对换能器的拉力显示无变化,
将记录不出肌肉收缩力的变化.所以所谓张力换能器
实际记录出并非肌肉张力的变化而是肌肉长度的变
化.实际上不论是教师还是学生对此问题并没完全弄
.
1027.
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清楚,而有些教师们只根据换能器的名字,一般认为此
换能器记录的是肌张力而非长度,我们认为教师应该
熟悉实验过程中每一个的环节,这是一名教师应具备
的基本素质,因为机能学实验教学过程中存在多种的不确定性会出现多种问题,只有熟悉每一个环节,才能及时发现问题产生的原因并找出解决问题的方法.
3张力换能器在记录骨骼肌收缩活动中的问题
骨骼肌收缩活动的记录过程中,先将肌肉标本的
一
端固定在肌动器上,另一端与换能器相连,且保持连
线具有一定程度的紧张度,即使换能器具有约1g左右的拉力,也使肌肉在收缩前被给予一定程度的拉力,实际上给肌肉加了一定量的前负荷,使肌节的长度变长至一定程度,使肌肉在一定程度初长的情况下进行实验;当肌肉收缩时,肌肉长度变短将对应变片施以拉力,即可记录出肌肉收缩力增强的变化,同时应变片产生反向力量,限制肌肉进一步缩短则成为后负荷,而且后负荷将随肌肉长度的变短而进一步的增加,肌肉产生的张力也会进一步增加,肌肉用于产生张力的能量增强用于缩短的能量将降低,肌肉进一步缩短的程度会因后负荷的增加而减小,此方法只能记录肌肉长度的变化而非张力的变化,单纯观察记录仪上曲线变化的幅度是不能完全准确反映肌肉收缩力变化的大小. 总之,骨骼肌收缩是在具有一定程度的前后负荷
条件下进行的,而且后负荷随肌肉收缩力的变化而变化.所以在观察某种因素对肌肉收缩活动的影响过程中,用这种实验方法进行实验还涉及前后负荷的影响, 遇此问题时教师应对学生阐述清楚.
4张力换能器在记录心肌收缩活动中的问题
在记录心肌收缩活动过程中,如离体蛙心灌流实
验,用蛙心夹夹住蛙心室的心尖部,然后再与张力换能器相连,此方法主要记录心肌纵向方向肌肉长度的变
化,如心肌收缩增强使纵向方向的长度变短,对应变片被施以向下的拉力则可记出肌肉收缩增强的变化,如心肌收缩减弱使纵向方向的长度延长,对应变片向下的拉力减弱,则记录出减弱的变化,由于心肌纤维的走向非直线式,而呈罗旋式,所以心肌收缩增强,心肌纤
维变短,心腔容积变小,但纵向方向的长度不一定都变短甚至有时可变长,对应变片的拉力则不一定都增加甚至可出现减弱的变化,所以在记录仪上显示的结果与心脏的活动可能出现不一致的变化.而我们观察心脏收缩力的变化是以显示器出现的结果为准,所以在学生实验过程中,在蛙心灌流液中增加Can浓度,在
记录仪上常出现三种结果,如图1所示,初步作了统计处理,发现,结果1出现的机率高些(约50%左右),而
结果2和结果3出现的机率分别可达25%左右,结果1是理想的结果,细胞外液中ca"浓度增加,心肌收缩
.
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力增强,记录曲线上移,幅度增加,与理论一致,学生理解和解释不存在问题,结果2舒张期收缩力增强可解释,而收缩期张力降低学生理解和解释起来存在问题, 而结果3的解释更存在问题,见图示.在此情况下有
些老师认为试剂出现问题,但如果仔细观察心脏的活动变化,就会发现心脏的体积变小了,蛙心插管灌流液的液面升高,提示心腔容积缩小,在出现钙僵后此变化更明显,提示心肌收缩力是增强了,在此情况下老师可提示学生注意观察心脏体积大小和蛙心插管灌流液液面高度的变化,不要单纯以观察显示器上出现的结果来了解心肌收缩力的变化,然后再从换能器的工作原理和心肌纤维的结构方面向学生解释出现此现象的原
因就不存在问题.
个
卜
t钙僵
结果】
结果2
图1三个不同的蛙心于任氏液中加入CaC1:前后蛙心的活动曲线上移示心肌收缩,曲线下移示心肌舒张,箭头
左侧示在任氏液条件下的蛙心活动曲线,右侧示于任
氏液中加Ca后的蛙心活动曲线,后面曲线波动消失
示出现了钙僵.结果1,在蛙心灌流液中增加ca"浓
度,曲线上移幅度增加,示肌肉收缩力于舒张期和收缩
期都增强了;结果2,在蛙心灌流液中增加ca"浓度,
曲线于舒张期上移而收缩期无明显上移幅度降低,示
肌肉收缩力于舒张期增强了而收缩期无明显增强反而
显示一定程度的降低;结果3,在蛙心灌流液中增加
Ca浓度,曲线下移幅度降低,肌肉收缩力于舒张期无
明显的变化而收缩期无明显增强反而显示一定程度的
降低.
5张力换能器在记录消化道平滑肌收缩活动中
的问题
消化道平滑肌由纵行肌和环行肌二种肌纤维组
一
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成,肌肉收缩时纵行肌和环行肌都参与收缩活动,但在
学生实验过程中,标本的悬挂一般采用纵向式,在肠管
的两端绑上线,一端与换能器相连,另一端与下面固定
装置相连,这种连接方式主要反映肠管纵向方向肠管
长度的变化,或主要反映纵行肌收缩力的活动强弱情
况,但是观察药物对肌肉收缩影响时,纵行肌和环行肌
收缩活动都会发生变化,如果肌肉收缩时收缩力量发
生变化,使肠管纵向的长度发生相应的变化,则可记录
出准确的结果,但:如以纵行肌收缩力增强为主,肠管长
度变短,可对换能:器施以拉力增强,则显示器上可记录
的曲线上移,则记录出较准确的结果,但如以环行肌收
缩力增强为主,肠管纵向方向的长度有时可能不会变
短,甚至可能变长,对换能器的拉力反而降低,则显示
器上可记录的曲线下移,则不能准确的记录出肌肉收
缩力的变化,在此情况下老师可从换能器的工作原理
解释此现象出现的原因,也可以采用记录肠管条或肠
管环的方法记录单纯纵行肌或环行肌的收缩活动,以
克服这种不确定性.
综上所述,机能学实验是在活的生物机体,组织器
官上进行,多种因素可影响实验的结果,致实验过程中
会出现多种问题,针对这些问题作为教师首先提高自
身的素质,熟悉仪器的性能和工作原理,善于观察,分
析和发现问题,提醒学生注意问题,找出问题的原因所
在,并提出合理的解决方法,以便在以后的学习中对类
似问题有更好的理解和认识.
参考文献:
[1]郑先科,李国华,黄碧兰,等.机能实验科学[M].北京:北
京大学医学出版社,2005.
卫生法学专业教学亟需实现五个蜕变
刘亮
(首都医科大学卫生法学系,北京1000.69)
摘要:我国卫生法学专业人才的培养历史已逾15年之久,在教学上积累了一些经验,在科研上取得了一
些成果,但与当前的社会需求和社会预期仍有不小的差距.在新的历史时期,卫生法学教学欲想从根本
上改变这一局面,就必须实现五个方面的蜕变,即教学实体由法学教研室转变为专门的法学系(院),教
学思想由学科之现状提升到部门法之高度,教学师资由法学专才跨越到医法复合型人才,教学方式由理
论灌输型教学转变为面向实践型教学,教学计划由课程"叠加型"转变为课程"融合型".
关键词:卫生法;卫生法学;卫生法学专业;卫生法学教学
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1006—2769(2011)05—1029—03 SpecializedTeachingofScienceofHealthLawDesideratesFiveTremendousChanges LIULiang
(DepartmentofHealthLaw,CapitalMedicalUniversity,Beijing100069,China) Abstract:Cultivationoftalentsofhealthlawsciencehasexperiencedmorethanfifteenyears1 'nChina.We haveaccumulatedmasteredsomeexperienceduringthisprocessandmadesomeresearchach ievements.but thereisstillalargegapbetweentherealityandsocialneed.Inthenewhistoricalperiod.inordert
0reverse
thetide,wedesideratefivetremendouschangesinspecializedteachingofscienceofhealthla w:theteaching bodyshouldbechangedfromtheteachingandresearchsectiontodepartmentorschoo1.thete achingideology shouldbeeleratedfromthedisciplinetolawofdepartment,theteachingstaffshouldbechange dfromsDecia1.
收稿日期:2011—04—18
基金项目:受到北京市教委专业建设——法学专业建设项目资助,项目批准文号:PXM201143142264374300031
作者简介:刘亮(1981一),男,江苏连云港人,法学博士,讲师,主要研究方向为卫生法学和侵权法学.。