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原文传递荧光收集装置、微型双光子显微镜及双光子成像方法

专利名称：	荧光收集装置、微型双光子显微镜及双光子成像方法
摘要：	本发明实施例提供一种荧光收集装置、微型双光子显微镜及双光子成像方法，其中，上述荧光收集装置包括第一光路和第二光路，第一光路依次包括第一透镜、第一滤光片、二向色镜、红外滤光片和耦合透镜；第二光路依次包括耦合透镜、红外滤光片、二向色镜、第二滤光片和第二透镜。本发明实施例提供的荧光收集装置、微型双光子显微镜及双光子成像方法集成两路光路，通过选择滤光片和二向色镜、复用红外滤光片和耦合透镜，实现了不增加微型双光子显微探头重量和体积，但能够实现在自由活动的动物脑部同时进行光遗传操控和荧光信号收集，并实现不同形式的光遗传学刺激，进而实现不同光遗传学刺激下荧光信号的同步收集，操作简单、使用方便。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京超维景生物科技有限公司
发明人：	吴润龙;徐阳阳;吴丹磊;胡炎辉;王爱民
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201811494384.1
公开号：	CN109724954A
代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：	王莹;吴欢燕
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100083 北京市海淀区中关村智造大街F座6楼
主权项：	1.一种集成光遗传操控的荧光收集装置，其特征在于，包括：光遗传光源控制器、光遗传操控光源、第一光纤、第一光纤通用接口、第二光纤通用接口、光电倍增管以及在所述第一光纤通用接口和所述第二光纤通用接口之间的第一光路、在所述第二光纤通用接口和所述光电倍增管之间的第二光路，其中：所述第一光路依次包括位于所述第一光纤通用接口和所述第二光纤通用接口之间的第一透镜、第一滤光片、二向色镜、红外滤光片以及耦合透镜；其中，所述第一光路，用于传导所述第一光纤传输的第一激光信号从所述第一光纤通用接口至所述第二光纤通用接口，所述第一激光信号为所述光遗传光源控制器控制所述光遗传操控光源发出的激光信号；所述第二光路依次包括位于所述第二光纤通用接口和所述光电倍增管之间的所述耦合透镜、所述红外滤光片、二向色镜、第二滤光片以及第二透镜；其中所述第二光路，用于传导所述荧光收集装置收集到的双光子荧光信号从所述第二光纤通用接口至所述光电倍增管。 2.根据权利要求1所述的集成光遗传操控的荧光收集装置，其特征在于，所述光遗传操控光源具体为多种发出单一波长激光信号的激光光源或用于调制不同频率激光信号的调谐激光器。 3.一种微型双光子显微镜，其特征在于，包括：微型双光子显微镜探头、扫描控制器、飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块以及权利要求1或2所述的集成光遗传操控的荧光收集装置，所述荧光收集装置和所述光纤耦合模块均与所述微型双光子显微镜探头光纤通信连接，所述荧光收集装置和所述微型双光子显微镜探头均与所述扫描控制器电连接，其中：所述飞秒脉冲激光器，用于输出第二激光信号至所述光纤耦合模块，其中，所述第二激光信号用于激发待测生命体脑部神经区域的荧光探针产生双光子荧光信号；所述光纤耦合模块，用于耦合所述飞秒脉冲激光器输出的所述第二激光信号，并将所述第二激光信号传输至所述微型双光子显微镜探头；所述微型双光子显微镜探头，用于接收所述荧光收集装置发送的所述第一激光信号，并输出所述第一激光信号至待测生命体脑部神经区域的光遗传蛋白，以及获取所述荧光探针激发后产生的所述双光子荧光信号，并输出所述双光子荧光信号至所述荧光收集装置，其中所述光遗传蛋白和所述荧光探针位于所述神经区域的同一位置；所述荧光收集装置，用于输出所述第一激光信号至所述微型双光子显微镜探头，以及接收所述微型双光子显微镜探头传输的所述双光子荧光信号；所述扫描控制器，用于控制所述微型双光子显微镜探头对所述第二激光信号进行扫描并激发所述荧光探针产生所述双光子荧光信号，以及获取所述荧光收集装置中所述光电倍增管转换所述双光子荧光信号得到的电信号，其中所述电信号用于生成反映神经元活性的钙离子图像。 4.根据权利要求3所述的微型双光子显微镜，其特征在于，还包括复用光纤，其中：所述复用光纤，用于在所述微型双光子显微镜探头和所述荧光收集装置之间传输所述第一激光信号和所述双光子荧光信号。 5.根据权利要求3所述的微型双光子显微镜，其特征在于，还包括控制器通用控制接口，所述控制器通用控制接口设置在所述光遗传光源控制器上，其中：所述扫描控制器通过所述控制器通用控制接口控制所述光遗传光源控制器输出频率调制后的所述第一激光信号。 6.一种基于权利要求3-5任一项所述的微型双光子显微镜的神经元双光子成像方法，其特征在于，包括：在待测生命体脑部神经区域的同一位置分别植入光遗传蛋白和荧光探针后，通过频率调制后的所述第一激光信号间歇式照射激活所述光遗传蛋白，引发所述位置的神经元的膜电位发生改变以及通过飞秒脉冲激光器发射的第二激光信号激发所述位置的所述神经元上的所述荧光探针，获取所述荧光探针被激发后产生的双光子荧光信号，其中所述生命体处于自由运动状态且所述生命体的脑部戴有所述微型双光子显微镜；基于所述双光子荧光信号，获取反映所述神经元的膜电位变化的钙离子图像。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过频率调制后的所述第一激光信号间歇式照射激活所述光遗传蛋白，引发所述位置的神经元的膜电位发生改变具体为：通过调制后的不同频率的所述第一激光信号激活与所述第一激光信号相对应的所述光遗传蛋白，引发所述神经元的膜电位发生相应改变，其中，所述光遗传蛋白为多种不同类型的光遗传蛋白。 8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过频率调制后的第一激光信号间歇式照射激活所述光遗传蛋白，引发所述位置的神经元的膜电位发生改变以及通过飞秒脉冲激光器发射的第二激光信号激发所述位置的所述神经元上的所述荧光探针包括：通过频率调制后的第一激光信号间歇式照射激活所述光遗传蛋白，引发所述位置的神经元的膜电位发生改变后，通过飞秒脉冲激光器发射的第二激光信号激发所述位置的所述神经元上的所述荧光探针，或，通过频率调制后的第一激光信号间歇式照射激活所述光遗传蛋白，引发所述位置的神经元的膜电位发生改变的同时，通过飞秒脉冲激光器发射的第二激光信号激发所述位置的所述神经元上的所述荧光探针。 9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述引发所述位置的神经元的膜电位发生改变具体为：引发所述位置相关区域的多个神经元的膜电位发生改变，其中所述区域为基于微型双光子显微镜视野下的以所述光遗传蛋白为中心的450450μm或200200μm的面积区域。 10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：在待测生命体脑部神经区域的同一所述位置植入与标定的神经元相对应的光遗传蛋白和荧光探针，以获取标定的所述神经元对应的钙离子图像。
所属类别：	发明专利