[發(fā)明專利]神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010988751.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112198132A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃崟東;常超;向左鮮;張子義;喬智;徐行;王睿星;陳碩;李陽梅;楊霄;羅治福
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍事科學(xué)院國防科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/3581;G01N27/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

1.一種神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，包括順次連接的光學(xué)電學(xué)準(zhǔn)備模塊、刺激透射模塊以及光學(xué)信號探測模塊，其中：

所述光學(xué)電學(xué)準(zhǔn)備模塊包括飛秒激光器、刺激隔離子模塊及光信號產(chǎn)生子模塊，所述飛秒激光器用于為所述刺激隔離子模塊提供電信號以及為所述光信號產(chǎn)生子模塊提供光脈沖信號；所述刺激隔離子模塊用于對神經(jīng)樣本的受激點(diǎn)進(jìn)行電刺激，并在所述神經(jīng)樣本中產(chǎn)生動作電位信號；所述光信號產(chǎn)生子模塊用于產(chǎn)生頻率可調(diào)諧的中遠(yuǎn)紅外光信號，實(shí)現(xiàn)所述中遠(yuǎn)紅外光信號和所述動作電位信號的同步，以及用于實(shí)現(xiàn)所述中遠(yuǎn)紅外光信號和所述動作電位信號的時延控制；

所述刺激透射模塊包括可見光波段的共聚焦定位光路以及中遠(yuǎn)紅外波段的共聚焦光路，其中，所述可見光波段的共聚焦定位光路用于實(shí)現(xiàn)對所述神經(jīng)樣本的探測點(diǎn)進(jìn)行空間定位，所述中遠(yuǎn)紅外波段的共聚焦光路用于將經(jīng)過所述探測點(diǎn)的所述中遠(yuǎn)紅外信號輸出至所述光學(xué)信號探測模塊；其中，所述神經(jīng)樣本中產(chǎn)生的所述動作電位信號由所述受激點(diǎn)向所述探測點(diǎn)傳遞，從而改變經(jīng)過所述探測點(diǎn)的所述中遠(yuǎn)紅外光信號的特性；

所述光學(xué)信號探測模塊用于接收所述刺激透射模塊輸出的所述中遠(yuǎn)紅外光信號，并對所述中遠(yuǎn)紅外光信號進(jìn)行特性探測，從而得到動作電位信號包絡(luò)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)信號探測模塊還用于根據(jù)所述動作電位信號包絡(luò)實(shí)現(xiàn)動作電位傳遞過程中的磷脂雙分子層光學(xué)特性變化探測。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號產(chǎn)生子模塊包括順次連接的光參量放大器和延遲處理器，所述光參量放大器用于產(chǎn)生所述頻率可調(diào)諧的中遠(yuǎn)紅外光信號，實(shí)現(xiàn)所述中遠(yuǎn)紅外光信號和所述動作電位信號的同步；所述延遲處理器用于實(shí)現(xiàn)所述中遠(yuǎn)紅外光信號和所述動作電位信號的時延控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，所述刺激隔離子模塊包括順次連接的電刺激器、電隔離器及刺激電極。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，所述可見光波段的共聚焦定位光路以及中遠(yuǎn)紅外波段的共聚焦光路包括在所述神經(jīng)樣本的所述探測點(diǎn)的一側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡和第一雙波長波片，以及在所述探測點(diǎn)的另一側(cè)依次設(shè)置的第二透鏡和第二雙波長波片；其中，所述中遠(yuǎn)紅外波段的共聚焦光路的所述中遠(yuǎn)紅外光信號通過所述第一雙波長波片的折射后，依次通過所述第一透鏡、所述第二透鏡，然后通過所述第二雙波長波片折射后進(jìn)入所述光學(xué)信號探測模塊；所述可見光波段的共聚焦定位光路的可見光信號經(jīng)過所述第二雙波長波片的透射后，依次經(jīng)過所述第二透鏡、所述第一透鏡，并經(jīng)過所述第一雙波長波片的透射后輸出；其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡的焦點(diǎn)重合且位于所述探測點(diǎn)附近。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，所述中遠(yuǎn)紅外波段的共聚焦光路還包括在光路上位于所述第一雙波長波片之前的偏振分光子模塊；所述偏振分光子模塊用于調(diào)節(jié)入射到所述第一雙波長波片的所述中遠(yuǎn)紅外光的能量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振分光子模塊包括二分之一波片和偏振分光鏡；所述中遠(yuǎn)紅外波段的共聚焦光路還包括光垃圾收集鏡；其中，經(jīng)所述偏振分光鏡透射的所述中遠(yuǎn)紅外光入射入所述第一雙波長波片，經(jīng)所述偏振分光鏡反射的所述中遠(yuǎn)紅外光入射入所述光垃圾收集鏡。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的神經(jīng)中動作電位傳遞過程中光學(xué)特性變化探測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡和所述第二透鏡為消色差透鏡。