[發(fā)明專利]一種生物神經(jīng)環(huán)路活體成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310255101.9
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN104083146A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 毛珩;陶樂天;姜明
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京匯智勝知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11346
• 代理人: 朱登河

1.一種生物神經(jīng)環(huán)路活體成像系統(tǒng)，其特征在于：

包括多模式可調光源裝置、生物行為成像裝置、三軸載物運動裝置、感興趣區(qū)域實時追蹤裝置、生物神經(jīng)環(huán)路成像裝置和控制裝置，其中：

所述多模式可調光源裝置向放置在所述三軸載物運動裝置上的經(jīng)熒光標記的生物樣本投射照明光以及激發(fā)光；

所述生物行為成像裝置用于獲取所述生物樣本的行為活動視頻，輸送給所述控制裝置，所述控制裝置控制所述三軸載物運動裝置的運動，對所述生物樣本進行實時鎖定；

所述感興趣區(qū)域實時追蹤裝置用于將所述生物樣本中生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域進行實時鎖定；

所述生物神經(jīng)環(huán)路成像裝置與所述生物行為成像裝置同步、用于獲取所述生物樣本中生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域的視頻。

2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述感興趣區(qū)域實時追蹤裝置包括高速相機、第一二軸掃描鏡、顯微物鏡和第一分光片，其中：

所述多模式可調光源裝置出射的第一激發(fā)光通過所述顯微物鏡投射在所述生物樣本上，所述生物樣本內(nèi)的標記熒光受此激發(fā)后產(chǎn)生的第一發(fā)射光依次經(jīng)由所述顯微物鏡、第一二軸掃描鏡和第一分光片，在所述高速相機成像；

所述控制裝置獲取所述高速相機的圖像，并通過圖像處理算法估計所述高速相機拍攝的當前幀和上一幀圖像中感興趣區(qū)域內(nèi)少數(shù)熒光結構的兩軸平移量，控制所述第一二軸掃描鏡的動作以完成感興趣區(qū)域的平移運動補償，使所述生物樣本中生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域實時鎖定在100×100μm的中心視場。

3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述感興趣區(qū)域實時追蹤裝置還包括聚焦透鏡和二向色分光片，其中：

所述多模式可調光源裝置出射的第一激發(fā)光依次經(jīng)由聚焦透鏡和二向色分光片，所述二向色分光片的反射光通過所述顯微物鏡投射所述生物樣本。

4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述生物神經(jīng)環(huán)路成像裝置包括科學級相機和第二二軸掃描鏡；其中：

所述多模式可調光源裝置出射的第二激發(fā)光通過所述顯微物鏡投射在所述生物樣本上，所述生物樣本內(nèi)的標記熒光受此激發(fā)后產(chǎn)生的第二發(fā)射光依次經(jīng)由所述顯微物鏡、二向色分光片、第一二軸掃描鏡和第一分光片，投射在所述科學級相機上，得到由若干個幀內(nèi)不同時刻生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域圖像經(jīng)陣列排布組成的圖像，并同步傳輸給所述控制裝置；

所述控制裝置根據(jù)所述科學級相機的外觸發(fā)信號同步控制所述第二二軸掃描鏡在相機的幀內(nèi)和幀間逐一完成生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域對應圖像子視場的移動切換。

5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述生物神經(jīng)環(huán)路成像裝置還包括薄膜變形鏡；

所述薄膜變形鏡設置在所述第一分光片與所述第二二軸掃描鏡之間的光路中，并與所述顯微物鏡的主平面滿足物像共軛位置關系；

所述控制裝置根據(jù)預先標定好的生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域對應圖像各個子視場的波前像差分布，控制所述薄膜變形鏡在相機的幀內(nèi)和幀間逐一完成生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域對應圖像子視場的波前像差補償。

6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述生物神經(jīng)環(huán)路成像裝置還包括可調視場光闌；

所述可調視場光闌設置在所述第一分光片與所述薄膜變形鏡之間的中繼像面上的矩形通光區(qū)域，所述第一二軸掃描鏡的動作能夠使所述生物樣本的生物神經(jīng)環(huán)路感興趣區(qū)域鎖定在所述矩形通光區(qū)域內(nèi)。

7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述生物神經(jīng)環(huán)路成像裝置還包括第一濾光片、反射鏡和五棱鏡，其中：

所述第一濾光片設置在所述可調視場光闌與所述薄膜變形鏡之間的光路中，透射光經(jīng)由所述薄膜變形鏡依次經(jīng)由所述反射鏡和五棱鏡，投射在所述第二二軸掃描鏡上。

8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述生物行為成像裝置獲取所述生物樣本在照明光照射下的行為活動視頻時，所述控制裝置通過圖像處理算法估計所述生物行為成像裝置拍攝的當前幀和上一幀圖像中所述生物樣本的兩個平移量和旋轉量，通過控制所述三軸載物運動裝置完成包含兩個平移量和一個旋轉量的生物行為成像幀間運動補償，使所述生物樣本實時鎖定在5×5mm的中心視場。