阿簡生物筆記: 2012-09

2012年9月30日

研究神經科學的SpikerBox

幾個月前在找TED Education的資料時，看到一部影片-The Cockroach Beatbox

這影片用了一個叫做Spikerbox的東西，紀錄蟑螂腳的神經電位訊號，這讓我心動得要死。

Spikerbox是個可以放大電壓訊號、並進行濾波的電子套件，我想這功能和我同學艦長，他研究蟑螂用的生理訊號記錄儀 PowerLab 26T應該蠻類似的。後來我看到科學人125期《跟著蟑螂去當神經科學家》(原文)，也有介紹這個東西。

心動幾天後，立刻下單買了一組雙通道的成品，還有一組單通道的零件包。其實雙通道的可以用兩組單通道的來改裝，除了本來的功能外，還可以用來測速度。買了半年之後，突然又失心瘋了，覺得這個很值得讓學生實際操作，本來打算說買6組的Classroom DIY Kit（$249 USD），不過後來我拿零件包和裸板的相比，單組的價錢差到$30 USD。我想說光是那些零件，難道需要台幣1200元嗎？所以我就決定只買裸板($10 USD)，還買了十片，零件就自己在台灣買。

結果購買零件的這幾天，我簡直就像花木蘭，跑了新竹三家大型的電子材料行才買齊材料，而且還去廣告社作壓克力板再請他們CNC挖洞，本來以為不用花很多錢的，不過沒想到一顆 AD263就要兩百多元了，所以全部零件花了715元，這還沒把線和幾個接頭算進去，算進去的話，大約是740元以內。材料當中，唯獨沒買到兩個東西，一個是同樣形式的喇叭 8 W ，0.1歐姆，我買的是4瓦 1歐姆，但大小略同，另外一個是9V電池的插板座，這我只好用一般的電池連接線來代替。

所以全部做完的話，我就總共有了12組機器，其中一組是雙通道的，然後其中一組我想來作測EMG的（測肌電訊號）。

我從Medical Instrumentation: Application and Design 這書裡看到，EMG和AAP（神經動作電位）兩者的電壓差不多，但是頻率不太一樣。

本來的SpikerBox用了一個低通濾波器和高通濾波器，把測量的訊號包在338 Hz-1291 Hz之間，所以EMG的訊號就會衰減到不容易看到。不過若要用SpikerBox看EMG的訊號，那也只要改電容就好了。

在他們的電路設計裡有寫，只要把電容改成10uF和4.7nF，就可以把訊號變成變成15.9Hz-153Hz，這樣就可以測electromyograms (EMGs)和 local field potentials (LFPs)。所以我就將其中一個的電路改成這樣，這樣我就有一個是專測EMG的spikerbox了，我測了一下連人的也可以測。

除了測AAP和EMG外，後來我看到一個神經學家，用了Spikerbox，居然好像測到了ECG。
http://campus.albion.edu/wjwilson/2011/01/15/ekg-with-the-spikerbox/

我花了一個多禮拜的時間做這些東西，一下班就窩在房間又焊又剪的，居然還用掉0.5Kg的銲錫耶，不過這當然是來自最近幾年玩電子的結果，毒氣應該也吸了不少。

做好的那刻真是太高興了，除了3.5mm公對公的音源線是買的外，其他的線都是自己做的。

這個Spikerbox拿來教神經科學，實在太好了，他們家的wiki還有數個實驗文件。

用不同壓力、刺激不同數量的腿毛看
用蠟燭和冰箱，看溫度對神經元的影響
刺激不同的的腿毛看那個腿毛引發的動作電位最大，看Somatotopy
使用不同頻率和音量的聲音訊號找出何者能引發肌肉收縮，這可以用之前說過的訊號產生器來作
電極插不同的地方，看電位訊號的改變
用尼古丁（用香煙泡出來）和Glutamate（用味精泡出）研究突觸間的訊號
用兩隻蟑螂腿來作NeuroProsthetics，一隻被觸摸產生訊號後，透過外加的擴大機放大訊號再刺激另外一隻蟑螂腿。這個概念甚至可變成用人的肌肉收縮來刺激蟑螂腳，影片見此。
用凡士林隔絕氧氣，觀察電位訊號消失的時間。擦掉凡士林看何時恢復的時間。
用雙通道的SpikerBox看神經訊號的速度
製作法拉第籠

除了這些以外，還可以看烏賊皮膚的色素細胞隨著音樂改變顏色（不需SpikerBox）
http://news.backyardbrains.com/2012/08/insane-in-the-chromatophores/

另外，還看到一個用蚯蚓來教神經科學的，雖然用的不是SpikerBox，不過應該是可以用的
http://www.funjournal.org/images/stories/downloads/2010_Volume_9_Issue_1/kladt_91_a20-a35.pdf

這影片有談到雜訊的問題，用電腦接收訊號的時候要注意，筆電要用電池供電，不然會有市電60Hz的雜訊，另外手機的3G訊號也會影響，還有電腦螢幕的亮度要調低，這些都可以減少雜訊產生。

另外一提的是，本人可是他們第一個台灣客戶耶。他們家還有賣RoboRoach，用電子訊號控制蟑螂走路的，不過我就沒買了。

2012年9月23日

把任何導電體變按鍵的MakeyMakey

我實在很容易被網路影片吸引就敗家了啊。這個MakeyMakey 應該是今年5月到6月的時候看到的，那時候就被他們家的影片吸引到。怎麼有這麼酷的東西啊，居然可以把香蕉、水盆一大堆可以導電的東西變成按鍵！

正如他們家外包裝盒上寫的Connect The Real World！等等，怎麼會有外包裝盒呢，啊就，一時手滑就買下去了啊。

我是6月17號就訂的，不過他們到8月才開始有成品可以送貨(看包裝盒上寫是Made in China)，寄到台灣已經是9月20多號了。

一個是 39.99USD，我買兩個，再加上15USD的運費，換算台幣是2944，另外再加上paypay的手續費38元。

基本上就是可以把任何能導電的東西變成按鍵，香蕉、蘋果、鹽水都可啊，能玩的東西非常多啊，它們家網頁裡就有好多鍵盤遊戲的連結。我自己最想做的是玩反應時間還有讓樓梯發聲，這樣就可以看到學生在樓梯上跳來跳去的，應該很有趣吧。

特別一提的是，這個MakeyMakey和我之前做的Drawdio的作者是同個人，Jay Silver，他還來過台灣，在台灣美術館辦過活動呢，那個活動做的就是Drawdio呢！

偵測電阻來發聲的Drawdio

幾年前看到這個影片，跟著影片的指示，我找到了這個網站Drawdio。

Drawdio是Draw和Audio的組合。電路不難，零件不多，主要零件是1顆555，用來作為振盪器。本來的電路裡頭已經有電阻兩顆，分別是10K歐姆和 300K歐姆，另外再加上人體本身的電阻，而電容則是680 pF，用555產生頻率的公式來計算
f = 1.44 /(C3 * (RA + 2 * RB))

C3 = 680 pF = 0.00000000068 F
RA = 10000 ohms
RB = 300000 ohm to 1000000 ohm (1 Mohm)
兩個外連的端點如果是接人的話，頻率約是1053Hz，而沒接人，直接讓兩條線相接直接短路，則是會發出3471Hz。

在試作的過程中，找到別人的電路圖
http://slab.concordia.ca/2008/arduino/drawdio/

但是555接的R1和R2則是改成10K和100K，電容則是改成680 pF ，這樣一來直接短路則是會發出近10000Hz的頻率，當R2接了人變成1000K時，頻率則變成1053Hz。會選他的電路圖，純粹只是因為他的有麵包板的接法，那個是用fritzing畫的。其實當初會找到這個人的電路圖，就是用" fritzing drawdio"去找的。

這個人的電路圖除了一些電阻接法不同外，他的放大電路是用LM386去作的，原版的則是用兩顆或一顆電晶體（V1.0是用兩顆組成的達靈頓電路，V1.1就一顆而已）。

總之，這就是我在麵包板上先組成的樣子，線好亂啊！

當然最後還是希望用洞洞板組好，可是我每次佈線都佈得亂七八糟，還好找到了一個規劃佈線的軟體，Diy layout Creator 簡稱DIYLC。網址 http://code.google.com/p/diy-layout-creator/

事先先畫好怎麼樣連線，結果還是很亂，但至少知道自己該怎麼做。
drawdio洞洞板

這是正面

哈，這就是亂亂的背面啊

因為板子弄得很大，而且我用9V的電池（原版都用四號的AAA電池），所以我就沒辦法裝在鉛筆上，因此我另外弄一個盒子來裝它。至於要用鉛筆的部份，我就另外找了個大頭針，從鉛筆的屁股刺進去，然後再弄塊鋁片包在鉛筆外面，這個drawdio另外延伸出兩隻鱷魚夾，再去夾住那兩個地方（鉛筆屁股和鋁片），這樣也可以算是Drawdio啦。

後來我去試植物，看看能不能導電，結果跟預期的一樣，夾在葉子上時，葉脈的地方電阻比較低，叫出的聲音頻率就不同了。

2012年9月17日

雙頻脈搏計

用紅外線LED和接收器加上一些夾子和3.5mm的接頭，我做了這個電腦上的脈搏計之後，現在就來發展些好玩的。

不過首先還是要講一下接法的問題，有鑑於之前波形振幅不夠大，所以我重新試了一下接頭的位置，這才發現，原來我之前正負極接反了。之前接法是下面那個，雖然還是會有波形，但就是不夠大，正確的接法應該是耳機的接地和接收器的正極相接。

接著就有些好玩的，像是把手抬高或是把手放下看脈搏的波形，當把手高舉過頭，高於心臟時，波的振幅就變小了，這和我們自己預測的相同。手抬高之後，心臟不易把血打上去，所以血量的變化也就不大了。

接著，我又做了一個夾子式的脈搏偵測器，把它接到另外一個channel，這樣我就可以同步測量兩個位置的脈搏。

首先是同時同步測量右手和左手的脈搏，結果左手快了大約30多毫秒。原因大概是因心臟和血管的位置。

接著我又測了左手和右腳兩個點的脈搏，結果左手快了右腳約60毫秒。

為了測試正確，所以我有把兩個channel交換測試，結果還是一樣，左手快了一點點。其實這也是當然的答案啦，畢竟左手離心臟還是比較近。

最近有空的話，我還想再試試看一個channel接心電圖機，另外一個接脈搏計，看看兩者時間差有多少？

2012年9月16日

血液觀察-過期的Liu Stain

前陣子觀察血液中紅血球的膨脹和萎縮之後，其實還很想看看白血球和血小板。以前修動物組織學的時候，是都看過啦，可是沒看過自己的就覺得很可惜。後來想起之前整理實驗室的時候，有看到專染血液抹片的一組劉氏染劑，可是一看使用期限，居然已經過期五年多了。

過期的到底還有沒有用呢？染了就知道。

劉氏染劑分成兩罐，分別是LiuA和LiuB。LiuA有Eosin Y，可將細胞質和血紅素染成紅色。LiuB含有Azur I 和methylene azure，可將細胞核和白血球的嗜鹼性顆粒染成藍紫色。

使用方法很簡單，採血針刺一下手指，把血弄在玻片上，再用另外一片載玻片做推片，把血球均勻抹在玻片上。然後A劑滴下去30秒，再加上兩倍的B劑，吹氣混合均勻等60秒。水洗，將多餘染劑去掉後，風乾即可觀察。

這是100x下，顏色很美啊

果然比沒染色要好觀察多了，細胞的凹陷處也很明顯

旁邊的小點應該是血小板，某些地方特別密集。

密集的不只是血小板，白血球也會很密集

大概是因為用到過期的染劑，所以B劑的效果就沒有呈現出來了，該染出細胞核的統統沒有，所以只能猜猜這些大概都是白血球，至於嗜酸還是嗜鹼就再說啦。

這篇有講血球的辨別特徵，等我買到沒過期的染劑再來染一次看看吧，另外再買個A抗和B抗的血清，還可以順便做血型鑑定，順便還可以看看顯微鏡下的凝集情形。

壓電片的振動感應-脈搏

做了骨導音的壓電片版本後，我突然想到可以拿這個裝置作振動感應。於是我就把這個裝置，改插入麥克風孔，再把壓電片壓在頸動脈上，開始錄音。果然啊，是可以偵測脈搏的啊，不過訊號太微弱了。（這就是為什麼我只壓頸動脈，不壓橈動脈的原因啊）

講到這個脈搏偵測，我這兩天才看到一個MIT的研究，能作影像的色彩、動作等放大。可以解析影片，看到呼吸、脈搏的變化。光看我說，沒能感覺什麼了不起，還是要點進去看影片介紹，真的很厲害啊

http://people.csail.mit.edu/mrub/vidmag/

再回到我說壓電片的偵測微弱的問題，目前我是沒想到怎麼讓脈搏放大，不過我看林宣安老師寫的這篇壓電喇叭變身術，裡頭有提到用彈簧和壓電喇叭相接，我想這可能是一種解法。

用audacity撥電話

暑假看到一則影片，是之前讓Google翻譯唱歌的鋼琴家官大為，他居然用鋼琴來打電話！

經過影片的解釋，我才終於明白市話的原理，原來是DTMF (Dual-tone multi-frequency signaling，雙音多頻)。每個按鍵音裡其實是發出兩個頻率的聲音，這聲音傳到中華電信那邊之後才去作處理。只要能做出一樣聲音，那要用什麼鬼東西打電話都行，就算用唱的也行，科南的「戰慄的樂譜」當中，就做過用唱的打電話。以前市面上還有賣播號器，也就是這樣的原理。只要在話筒旁播出聲音就可以打電話。相反的，要聽出別人打什麼電話也是同樣的原理，對撥號音做出頻譜分析，就可以知道了，就像這篇新聞一樣啊。

知道基本原理之後，要實作就不難。用audacity生成單音的功能，分別在兩個頻道中做出指定的頻率，例如要撥出0，就做出1336 Hz和 941 Hz的頻率，同時放出就可以了。

做出下面這樣聲音檔之後，話筒放在喇叭旁，聲音播出來，電話就撥出去了。

剛開始我還傻傻的一個頻率一個頻率生成，後來才發現原來audacity就有內建雙音多頻音調的生成功能，只要把號碼打進去，就可以自動生成撥號音。
DTMF2

要產生撥號音或是解析撥號音，現在android上也有看到不少app可以做得到。不過自己從原理下次去玩，也是很有趣的。

要解析撥號音的方式，就是對單一撥號音作「分析-繪製頻譜圖」，以下圖為例，這個撥號音有兩個峰值，分別是1347Hz和 944Hz，查一下表，就會發現這音頻組合最接近就是0了。

如果音感夠好，光靠耳朵裡的耳蝸作的頻譜分析，我們就可以聽出來撥的是什麼號碼了。

另外，ATM上的按鍵也有按鍵音，不過那些都是相同頻率的音，所以不至於會被聽出來是什麼號碼。但是如果發生有人要你按電話號碼，把銀行相關的數字資訊按過去，那你就得小心了，不管手機還是市話，按鍵傳過去的聲音可都是一樣的頻率組合啊。

最後我在想，機關學校裡的總機系統，應該也是聽撥號音在解析訊號的吧？

葉切片的觀察2-由上而下看黛粉葉

這篇是要作顯微鏡拍攝的葉切面模型，就是分別對某種植物拍攝上下表皮和葉橫切面，再把這幾張照片組合在一起做成一個模型。

我本來對象是茶花的葉子，因為上次看葉切片的觀察1時，發現這個真是很好切。不過我在取葉子上下表皮時，卻遇到困難了，這種葉子真是難撕啊。

所以我只好退而求其次，改用印的，拿透明指甲油和白膠塗在葉上下表皮來取膜子。

首先是上表皮，嗯...這茶花葉子的上表皮完全沒看到特色啊

改用下表皮吧，這個是100倍的

400倍下

偷吃步把它們組合起來，就會變這樣。偷吃步是因為我是拿同一個橫切面當作兩個橫切面在用啊。

除了好切難撕皮的茶花葉子之外，我又物色到房間裡的黛粉葉，因為它上表皮和柵狀組織分離，所以撕上表皮很容易啊，這種上表皮算是很有特色的吧。

本來我是要切它的，但是我意外看到被撕下上表皮的葉肉，哇，驚為天人啊，可以從上而下看見柵狀組織耶

再往旁邊移動一點，就可以看到海綿組織。

偶爾可以從海綿組織的縫隙看見保衛細胞啊

最精彩的還是可以看見細小葉脈裡的維管束啊，裡頭還有氣泡，會是我不小心弄進去的嗎？

我覺得這種葉子最棒的

就是提供另外ㄧ種看葉肉的角度，一般看葉肉也就是作橫切面吧，但是很少看到由上而下漸次去看不同組織，而且還不太費工夫耶，這真是一款體貼的植物啊！

下次要再來試試看斑葉大不同裡面提到的秋海棠，也許也有令人驚嘆的表現。

跨平台的訊號產生器JSigGen

電腦的音效卡真的是很棒的東西，有ADC也有DAC，這對許多生醫電子的訊號輸出輸入有很大的幫忙啊。

我最近就在網路上找訊號產生器，雖然audacity本身就可以生成許多音頻，但是那都得先產生後再播放，我還想找能夠即時控制播放的軟體。

找了很久，總算看到一個用Java寫成的軟體 JSigGen，用java的好處是跨平台，所以在ubuntu或是Win都可以用。

http://arachnoid.com/BiQuadDesigner/index.html（主網站，有時會掛掉，下載軟體可用下個連結）
http://mac.softpedia.com/get/Utilities/JSigGen.shtml

目前版本到1.4，只能產生單種頻率的訊號，由一個channel或是兩個channel同時發出，另外可以設定訊號加入何種頻率的載波。有這樣的訊號，後面就可以接一堆有的沒有的東西了。

比如說，我就想試試看訊號通過不同的介質（液體、氣體），然後再經過示波器拾音。這些都用電腦就可以做了。或是用來檢測不同的液體和氣體。這篇用超音波作流量偵測的，說不定也可以我也可以改出來作些什麼東西。

雖然最近玩的東西乍看之下都跟生物無關，但其實最後還是會有關係的。

壓電片的骨導音

最近在把玩一款石器時代收音機時，因為總是出不了聲音，所以就上網找答案。雖然沒能找到解答，但是看到某人對那款收音機所附的耳機提供相關的說明，讓我很感興趣。

那款套件所附的是晶體耳機，有人說如果找不到那種耳機，也可以用壓電片來代替。這讓我忍不住去挖出壓電片來玩。

玩著玩著，突然想到這個可以拿來當作導音嘛！

幾年前作的骨導音，在上次去參加全國國中生專題發表會時，看到新北市的國中生也此做了一件專題研究。在固體介質中傳導聲音或振動，其實還有不少可以發展的專題。

拿壓電片作骨導音就跟咬馬達一樣。若不焊接，則材料需要3.5mm 立體接頭、兩條兩端有鱷魚夾的線、絕緣膠帶、一個壓電片，像下圖這樣接一接就可以用了。有鱷魚夾的話，就算用馬達也不用焊接就是了。

後記：後來看到大陸一本「自主物理實驗」有講到幾種牙齒導音或骨導音的實驗，除了用牙齒咬壓電片外，也可以直接把壓電片放在頭骨上、臉上或是脊椎骨上。另外也可以用牙齒直接咬著筷子，筷子頂著鬧鐘。或是拿音叉振動之後，柄放在頭骨上。

用iPad當紅外線遙控器

早先看到小p貼了這個連結(便宜好用-使用耳機孔的IR遙控器)，內心就一直惦記著想要作，後來又在Hack a day的網站上再次看到這樣的介紹，再加上幾天前才作了一個電腦上的脈搏計，大部分的材料都在身邊，不如就趕緊作一作，了一樁心事。

整個過程的原理是先利用紅外線接收器接到麥克風插孔（聲音輸入），可以錄下遙控器的紅外線訊號之後，再學著那個訊號，在audacity上做出19KHz的波形變化。然後紅外線LED的正負極互相串聯，接到耳機孔（聲音輸出），把訊號透過紅外線LED發出，變成38KHz的訊號，藉此達到遙控的功能。

詳細的製作過程，在上面第一個連結中，和下面兩個連結裡頭都有。

接收紅外線訊號，我就直接用電腦上的脈搏計的那個接收器，插到電腦的麥克風插孔後，開啟audacity錄音，拿遙控器對著它按鍵，成功的話，audacity就會出現一連串變化極大的波形。錄到這些訊號之後，紅外線接收器就達成任務了，這個可以收起來了。

接著是作訊號處理，我做了三次才成功。其實這個不難，做了三次的原因我還沒了解原理，就隨便亂做。

我文章還沒看完，我就想直接就把錄下的訊號，透過紅外線LED發射出去不就得了。但是那有兩個問題，首先是錄下的訊號是接收器解調過的，並不是38KHz。再者就算你真的弄個38KHz，電腦也發不出那個訊號，因為音效卡都設計是給人聽的，所以訊號最多也就20KHz左右。

因此整件事情就要拐兩個彎才作的到。首先，既然錄下的訊號不是38KHz，那我們就只好學著它的波形變化重新作一個，而且是改用19KHz。雖然是輸出19KHz，但是透過LED的巧妙接法，我們也可以把它變成38KHz。

波形變化要怎麼改呢？前面參考網址都有教，就是在audaciy再開一個音軌，生成19KHz頻率聲音，振幅就維持一樣就好。接下來參考錄下的波形變化，把新的19KHz的聲音都做處理，處理的原則是這樣的，因為錄下的聲音波形變化有High有Low，只要是Low的，我們就學著把19KHz作靜音。把19KHz的那軌處理完之後，複製這軌再貼上，然後對新作的這軌作相反處理，讓波形上下顛倒。處理完這些訊號之後，就把它存成WAV檔，不可以存成mp3檔，因為波形會壓縮。

紅外線發射器的作法是將3.5mm的接頭ground端拆掉，留下兩個左和右的正極。然後紅外線LED兩顆的正負極互相接作反向並聯。舉例來說這兩個LED命名成A和B，我們就把A的正極和B的負極相接，A的負極和B 的正極相接，然後再把LED焊在3.5mm留下的兩個正極上。

LED本身就是二極體，所以我們可以透過這樣子相接達到類似全波整流的效果，所以原先的19KHz的訊號，透過LED輸出的時候，就會變成38KHz了。（這頁有圖可看）

做了這些，還真的學到不少，之前對訊號透過38KHz載波的原理似懂非懂的，做完之後，懂得更多了，雖然不至於完全了解，但是多少成長了。此外還順便了解了全波整流這件事。

後來看文章的時候，看到有香港網友做了用excel的VBA就可以解析錄下波形的High Low的持續秒數，這點讓我很驚訝，Excel VBA居然還可以解析這些。

原來audacity 存檔也可以導出unsigned 8 Bit的wav檔，或是導出給matlab或是 gnu octave用，我未來想用audacity作data logger，這些資訊對我很重要啊。另外我還看到一個聲音處理軟體sox，我想這以後應該會有幫助。

望遠鏡變顯微鏡

這是一個令人意外的DIY作品
http://www.funsci.com/fun3_en/uzoom/uzoom.htm
作者居然用雙筒望遠鏡加上照相機鏡頭，就做成了一台可無段變焦的解剖顯微鏡。

根據作者的計算，若是使用 8x30 的雙筒望遠鏡，配合上 35-200 mm 的變焦鏡頭。則倍率可到 10倍到 57 倍。(計算方式是 250 x 望遠鏡倍率/鏡頭焦距)

拿雙筒望遠鏡結合相機鏡頭時，還需要數個稜鏡將鏡頭來的光線分光到望遠鏡的兩個鏡筒之間。不過我先用望遠鏡的單邊試試看，我拿了1顆50mm手動標準鏡頭，搭配望遠鏡來看，果然可以放很大，可以見到螢幕的像素點，而且又有不小的工作距離（鏡頭到可視物之間的距離。我的望遠鏡是9x25，鏡頭是50mm ，這樣的放大倍率是45倍。

接著我換一顆105mm的微距鏡頭，放大倍率就比標準鏡還小，最後試了一個18-200的鏡頭，但因為光圈不能自己調，所以效果就不太好了。

後來想想，相機鏡頭就像放大鏡，於是我乾脆拿個放大鏡放在望遠鏡錢，結果效果差不多，不過倍率有比較低啦。（放在望遠鏡前面的小放大鏡是從紙盒式的望遠鏡裡拆下來的）

以前出野外，有時要看小東西，我會把望遠鏡反過來用，現在發現的這種方式，拿望遠鏡結合放大鏡來當顯微鏡使用，其實還真的很實用耶。不過結合放大鏡要怎麼算倍率呢？目前我也還不知道。

2012年9月11日

微生物固定法

昨天看學生顯微鏡下的水中微生物時，我發現學生標本內的生物居然都不會動，跟學生討論後猜想大概是前一張玻片標本有加鹽水，然後沒洗乾淨，所以這次剛作的微生物標本就被鹹死了。

我想到當水中微生物游得太快，導致我們看不到它們，通常我們會用棉花或是甲基纖維液，讓它們的行動受限。但若是我們只想看外型，不在乎會不會動，那麼若是能找到那個讓微生物都死掉的溶液，不就能夠幫助觀察了嗎

今天趁著學生做完實驗，還有點時間，我就重複前一天學生所作的步驟，結果發現就算我滴了鹽水，微生物也都還是能夠游來游去啊。也許鹹水不是造成它們全死的原因吧。

那麼還有什麼可以讓它們死亡呢？

首先我測試了95%的酒精，雖然能夠殺死這些微生物，但是細胞脫水太嚴重，外型都皺皺的。顯然直接用95%的不是太好。

後來我想起來大學同學阿肥告訴我，他發現加熱（還是加溫？我忘了）可以幫助固定。於是我就到飲水機裝了熱水，試著用一滴熱水加一滴池水的方式來觀察。結果可能是我動作太慢，等到池水加入的時候，水溫已經降低了。

那麼我還可以怎麼作呢？我想到既然要熱，那麼顯微鏡最熱的地方在哪？答案就是光源處，於是我就把玻片放在燈源的地方，烤個數十秒。

結果出爐了，這樣的溫度烤下去，草履蟲果然被害，不動了。但是像輪蟲就還是繼續亂竄。

後來我想到，看這些水中微生物，都沒有滴染劑，那我就來試試看，滴了會發生什麼事情。結果我看到草履蟲整隻都變藍的，但是依舊擁有行動能力。而染色後，草履蟲細胞內的結構就變得更清楚了。

2012年9月10日

觀察質壁分離的瞬間

觀察質壁分離（或稱原生質離，plasmolysis)，最容易取得的材料應該算是水蘊草了。看了那麼多次的質壁分離，我倒是沒有親眼看過分離的那瞬間，於是我用電子目鏡接上電腦，一邊在蓋玻片旁滴鹽水，果然拍到那分離的瞬間，沒想到細胞脫水還真是快速啊。

以下影片中是在10倍物鏡下結合電子目鏡拍攝，前兩個都是滴加鹽水，第三個是已經脫水的細胞，我打算讓它復原。每次加水的時候，無論加鹽水或清水，標本都會因此而浮動，所以那瞬間會暫時模糊，不過我都盡可能地握住細調節輪。

這個影片，第10秒時是加鹽水的時候

這個影片拍得很長，前面數十秒可看到原生質流動，第 50秒時加入鹽水

這個是youtube上找到別人用洋蔥表皮細胞作的

最後一個是已經脫水的細胞，我加了好幾次水，想要看細胞復原，不過變化程度不大耶。

2012年9月9日

電腦上的脈搏計

現在的智慧型手機或是平板電腦上面都有測脈搏的程式，使用者把手指頭放在鏡頭上，程式會透過明暗變化來計算脈搏，基本原理就跟這個電子套件差不多。當血液因心搏而一陣陣湧入血管中時，通過手指的光線就會忽明忽暗。

你把手指放在筆電、平板、手機的鏡頭上，然後光線再打下去，你就會看到紅色的畫面會一閃一閃的。我曾經很遺憾，怎麼沒有那種給PC用的程式，可以用來偵測脈搏哩，人家手機和平板都有耶。因此我曾經發願過，改天我就特別去學一下C或是JAVA，看看怎麼抓webcam影像和偵測。不過發願很簡單，實行卻很難。想了那麼久，最後還是什麼都沒作。

今天在youtube找心電圖影片時，突然看到了一部影片，介紹怎麼用簡單零件作脈搏偵測。

Ghetto pulse oximeter

http://www.youtube.com/watch?v=57UoBNUf9iY&feature=share&list=UL57UoBNUf9iY

http://youtu.be/nPrhUaV-ERI

看完之後，我真是該敲頭說，我怎麼沒想到呢！

這作法很簡單，只要紅外線接收電晶體、紅外線LED（940nm)、電池、耳機線這樣就夠了，紅外線 LED拿個曬衣夾跟電池夾在一起就可以用了。

首先把紅外線接收電晶體和耳機線相連（我是拿之前作的示波器線來夾的），然後耳機插到電腦的耳機孔上。當我們把手指蓋在上面時，紅外線穿透手指照射到它的時候，電壓就會改變，電腦就可以透過音效卡來接收轉換。我們可以開啟audacity或是下載PC的示波器來使用。

這就是audacity偵測脈搏的畫面，因為訊號振幅很小，所以要縱軸要放大才看得清楚。

這是用Scope這套軟體來看的，為了清楚呈現，所以我縱軸調到30m左右，橫軸則是調到5.5。

由於這個裝置的電晶體或是LED隨便動一下，就會產生不少雜訊，所以我決定要來固定一下。找了周遭的材料，發現曬衣夾最合適。我把曬衣夾兩邊都挖洞，把LED和電晶體分別放入，再用熱溶膠固定，這樣一弄果然效果好多了。

本來我都是夾在小指，但後來我改用其他手指之後，發現這個曬衣夾作的脈搏偵測計就不靈光了，經過測試之後，才曉得問題出在手指的肉不能被夾扁，所以後來我就在衣夾上再夾一隻筆，這樣就可以讓這個夾子鬆鬆的，但也不至於讓光線漏進來。

雖然製作者的影片標題寫說這是測血氧的oximeter，但是啊血氧的測量其實沒那麼簡單耶，我上次那篇寫紅外線觀察的有提到一些，所以這個東西應該稱作脈搏計。

後來我想到，其實改用光敏電阻來作，說不定也可以？

最後一提的是，上頭所提到的第二部影片後面，作者發現這個脈搏計居然可以接收廣播電台。

心電圖機再體驗

以前學日文時，學到了一個有意思的字，叫做「日曜大工」，說的是利用週末時候進行DIY等木工工作，像是作些椅子櫃子。雖然我假日並沒有作木工，但假日的我可是完全陶醉在電子零件當中。

昨天逛網時，看到一個很簡單的心電圖儀器的作法-DIY ECG Machine On The Cheap。重要的零件也才四個而已，LM358N、100KΩ、1KΩ和一個0.1uF的電容而已，這些剛好都是我零件箱裡就有的東西，雖然老早以前我就作了一款心電圖機，甚至後來還在光華商場花了兩千多塊買了心電圖機套件，可是一看到這種製作量測儀器的資訊，我就失心瘋了。

不過在下手之前，我還是先從別的來作。幾個月前看到了一個套件SpikerBox，可以用來作神經訊號的放大，當時我又失心瘋了（對，我一天到晚失心瘋），馬上就買了下來。後來小p有說到，把電腦喇叭裡的擴大機改一改說不定也能用。

這件事我一直掛在心上，但是一直沒動手，兩個禮拜前逛街，看見賣場有個便宜的電腦喇叭，大約一百多元，我立刻想到也許可以拿裡頭的擴大機出來玩。正好今天一早本想要作那個簡單版的心電圖儀器，不如我就先改擴大機試試看吧，後來我但是開零件箱時看到四年前拆下的電腦喇叭，看它們躺在那邊都沒人理，也怪可憐的，想想還是就從它們下手吧。

我有想過要組合兩個擴大機，不過因為以前沒改裝過，所以今天就先對一個下手。我把那個擴大機的輸入和輸出端都接上3.5mm的耳機插孔，藉此我就可以進行擴充。本來的打算是想要拿來試試看，能不能把心臟放電的電壓放大，可是試了好久，一無所獲，大概是放大太少了吧。我看一些專作心電圖的專論上寫，光是前置放大器就放大100倍了，經過濾波之後再放大10倍。光是拿一個小小擴大機，可能放大那麼多嗎？心臟的放電似乎都只有幾mV而已，之後再試試看串連兩個擴大機，看看會不會比較厲害好了。

花了一早上作的東西，沒有得到任何結果，後來我開始作簡單版的心電圖機，最後居然也沒結果，真是很無奈啊，我猜想都可能是電壓太小吧。後來想到五年前曾經作過一款心電圖機，好久沒拿出來玩了。記得當初作的時候，一直很難有穩定的結果，就是偶爾會有訊號而已，猜想是當初用的電極片的問題。後來有次經過醫材行，特別花了160元買了四片電極片，可是買回來之後，就沒合體試過，五年後總該讓它們相逢了。

一開始測試的時候，還是雜訊一堆，原來是我電源線互相交纏，後來把電線理好之後，用作者的這個程式測試之後，心電圖居然穩定的出現了。

後來我改開audacity錄音來紀錄，之前看ㄧ些文章提到說，ECG 的訊號主要在於0.7 至30Hz 部份，所以會再作低通濾波（lowpass filter），把市電的60Hz影響去除。

我在audacity找了一下，果然在效果裡，有lowpass filter，我設定頻率為30，經過處理之後，果然少了很多雜訊

除了這些自己作的心電圖機以外，幾個月前去生物學科中心那邊時，還看到一個清大葉世榮老師和園區一家公司（旺北）開發的一套心電圖機。我想要不是我不知道去哪買，我可能又會買下來了吧。

雖然自己是學生物的，又對電子有興趣，可是對於生醫信號這個領域，真的還是很陌生，畢竟電子學那塊自己真是沒什麼基礎，現在只能靠著網路上的資料慢慢K啦。

生醫信號量測電路之設計 (Google文件)

台大生醫電資所，超音波影像實驗室的課程

生醫工程實驗
虛擬生醫儀器

2012年9月8日

班級畢業紀念冊製作紀錄

去年帶了一屆畢業，是個分散式資優班，因為是分散式，所以學校的全年級畢業紀念冊也不會特別留空位給這個班。

因此早在九上的時候，班上的大姐頭就提議要作自己班裡的畢業紀念冊，學生們有這種心意當然好囉，只是時值這群學生處於水深火熱之中，所以畢冊的製作完成時間遙遙無期，後來總算在基測結束了，連學生都畢業了之後，這本畢冊才設計完工。

當初要印畢冊之前，學生就先詢過一些價錢，只是少量印刷若是走傳統製版印刷路線，價格就會很貴。後來我在噗浪上問有經驗的老師，有人提到可用數位印刷，價格便宜，品質也不錯，後來我找上秀威資訊這家。要了樣書來看，家長們看了也表示同意，所以就交付給他們印製了。

只是在印製溝通時，有些始料未及的事，我們的設計是側翻頁（上面那張圖片是完整的書衣），但是這樣的設計進不了他們的膠裝機，最後透過公司裡的負責人員BOBO去找外面廠商幫忙，後來不知道是再轉由外廠商印製還是交由外面膠裝，反正總算是完成這項重責大任。

我們做了內文共78頁，尺寸是A4大小，共印了34本，以下是和廠商討論的規格

封面--彩色 210*297mm 250P 銅西正4反0
上光-亮P 210*297mm 單面
內文--彩色 210*297mm 150P 雪銅雙彩
裝訂--膠裝 210*297mm

有一點也是當初沒想到的，我忘了印刷要設定出血，所以後來做出來的畢冊其實比A4小了一點，不過還好當初學生設計的時候，並沒有把照片放在邊緣的地方，所以切一點是還好。

至於價錢的部份，大約是一本400元左右，看在整本滿滿的都是我們班自己的紀錄，我覺得畢冊也不一定說要全校合作一本啦，自己班有一本也很快樂的啊，不過那就要從一年級就開始大量收集照片了。

生物大圖全彩版

上個學年結束前，我讓九年級複習生物時，都盡量畫出了生物大圖，六月初裡《生物大圖續篇》有個同學非常用心地用圖像來整合她曾經學過的知識概念。

當時她畫出的是鉛筆黑白版，後來我就要求她基測考完之後，撥點時間完成彩色版的送給我。就在畢業前夕，這張大圖出現了！掌聲鼓勵鼓勵，未來會不會有學弟妹們超越學姐呢？

讓我們一起看血去

雖然大部分的學生在題目中出現「紅血球丟到清水、鹽水中會有什麼變化」，都可以答得出來，前者是爆掉，後者是萎縮，可是他們大概一輩子都沒親眼看過自己的紅血球爆掉或縮掉吧。

要看紅血球，材料蠻簡單的，可是過程有點複雜。首先得先準備採血針、採血筆，還要面對學生們的哀號，不過這得看學生要不要自願玩，如果老師強逼，恐怕後面就會出現官司了。

在載玻片上滴下一滴血之後，接下來就是推片了，想知道推片怎麼推，上Google查一下「血液推片」圖片就知道了。我是用蓋玻片推片，推完之後，就直接蓋上蓋玻片了，也沒有另外再作染色，因為重點是看紅血球的形狀變化。

而為了看在不同溶劑下的變化，所以我就在玻片兩側，一邊滴清水（低張溶液），另外一邊滴鹽水（高張溶液），中間沒滴的部份就是原本的血液濃度（等張溶液）。這麼一來就可以同張玻片，有三種享受了。