CN108732736A - 整合有数字微镜阵列给光装置的显微镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属生物学实验装置技术领域，涉及一种整合有数字微镜阵列DMD给光装置的显微镜系统。本发明的显微镜系统主要包括，解剖用体视显微镜，带有C型镜头外接口，DMD镜头调焦装置，DMD给光装置，DMD固定调节装置和显微镜外展架以及控制所述DMD给光装置的计算机终端。该系统由DMD技术提供的高分辨率模式光源与解剖显微镜整合后可实现对DMD高时空分辨率照明的精细调节，能克服实验室给光系统工作分辨率较低，与显微操作整合较差等的缺陷，便于在试验中给予多模式光刺激，并通过显微镜精细调节，操作简便，实用性高。
Description
技术领域
本发明属生物学实验技术领域，涉及生物学实验装置，具体涉及一种整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统。
背景技术
现有技术公开了DMD即digital micromirror device，是一种集成有80万至100万面可控微镜阵列的芯片组，每个微镜都可以独立向正负方向翻转10度，并可以每秒钟翻转65000次；光源通过这些受控微镜的反射可以直接投射到屏幕形成图像。实践显示，DMD技术抛弃了传统意义上的光学会聚，可以随意改变焦点，调节起来十分方便，而且其光学路径比较简单，体积更小，因此由其构成的给光装置十分轻薄，体积不再庞大，明显减少了摆放空间，能耗也随之降低很多。
生物学研究实验中常需要较稳定的光源输出，尤其在视网膜及其他视觉系统研究，光遗传学技术上应用范围较广，而且，实际操作中常需要针对不同实验要求给予不同模式的光刺激，并对该刺激作精细调节，所以DMD给光装置的优势便可以在这一领域发挥出来，其体积小操作简便，较其他给光设备成本更低，且成像质量较高，可以进行多种模式投射，借助同步整合的显微镜可以对光刺激进行精细的调节投射图像的光学装置。业内认为，该技术的应用可以使光遗传学研究的手段更为简便，实现以往给光手段所达不到的实验效果，应用前景较为广阔，而目前，在生物学实验中尚未见到该技术的应用；光遗传学技术即通过遗传学手段，使需要操作的神经元或其他细胞成分特异的表达光敏感蛋白通道，然后通过对表达光敏蛋白区域给予光刺激，控制光敏蛋白通道的开放激活，从而达到特异的快速的控制某一局部神经元或其他组织细胞的电活动，该技术对生物体的结构与生理功能影响较小，在神经环路的组织连接及功能研究上将具有较明显作用。
由此可见，由DMD技术所提供的高分辨率模式光源，与解剖显微镜整合后可实现对DMD高时空分辨率照明的精细调节，可以成为光遗传学技术等实验研究的强大技术支持；基于现有技术的现状，本申请的发明人拟一种整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，以克服实验室给光系统工作分辨率较低，与显微操作整合较差等的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，为解决在生物学实验中给予高分辨率的图样光刺激，并同时可对该模式光刺激进行精确的调控，提供一种整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，本显微镜系统能克服以往的实验室给光系统工作分辨率较低，与显微操作整合较差的缺点，方便光遗传学等技术的开展。
本发明目的通过下述技术方案实现，
本发明公开了一种整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，该整合有DMD给光装置的显微镜系统，主要包括，解剖用体视显微镜1带有C型镜头外接口2、DMD镜头调焦装置3. DMD给光装置4、DMD固定调节装置5和显微镜外展架6；
所述显微镜顶部带有C型镜头外接口2，外部光源图样经所述C型外接口投入，经显微镜物镜投射出，在投射物上可以呈较高分辨率的图像；上述光刺激图像可经所述显微镜的放大倍率切换而自由改变大小：图案随显微镜放大倍率的增大而减小，随显微镜放大倍率的减小而增大；所述显微镜与相应的外展架相连，使用时可实现在一定范围内空间自由水平移动及旋转移动；
本发明中，所述DMD给光装置位于解剖显微镜顶部，所呈光源图样经所带镜头从显微镜C型接口传入；所述调焦装置为与该DMD给光装置的镜头相连，并将其固定于显微镜C型接口；所述调焦装置通过拉伸镜头调节该DMD给光装置的成像平面位置，其配合显微镜调焦装置共同使用，可以实现从物镜投射到载物台清晰图样的同时，实验者可在目镜观察到微观下图样的清晰成像，从而方便实验者进行操作。
本发明中，所述与DMD给光装置相连接的固定调节装置为带有底座的十字形支架，与DMD给光装置的机体相连，并可以对该装置进行平移及旋转固定，使其方便随显微镜移动进行固定并调节位置；所述控制DMD给光装置的计算机终端与DMD给光装置的数据接口相连接，通过计算机程序对DMD给光装置图样投射的模式，图样的分辨率，光强度等参数进行调节。
本发明的工作过程包括以下步骤：
A.在解剖显微镜的载物台上放置预先处理好的实验样品，通过目镜调整需要被投射的位置及显微镜的位置角度；
B.调节DMD固定装置，使DMD给光装置在显微镜C型外接口上稳定固定；
C.启动DMD投射装置，在计算机终端程序中设定好需要投射的光源图样，及光强；分辨率等参数；
D.同步调节DMD镜头调焦装置及显微镜变焦螺旋，从物镜投射到载物台清晰图样的同时，实验者可在目镜观察到微观下图样的清晰成像；
E.调节显微镜的放大倍数，同时配合细微调节变焦，使实验样品上呈现一个合适大小的光刺激图样；
F.通过目镜精细调节需要给予投射的位置，配合进行光遗传学实验等操作
本发明提供了一种整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，由DMD技术所提供的高分辨率模式光源，与解剖显微镜整合后可实现对DMD高时空分辨率照明的精细调节，本发明的显微镜系统能克服实验室给光系统工作分辨率较低，与显微操作整合较差等的缺陷，可以成为光遗传学技术等实验研究的强大技术支持。
附图说明
图1是整合有DMD给光装置的显微镜系统的结构示意图，
其中：1.解剖用体视显微镜、2.显微镜C型外接口、3.DMD镜头调焦装置、4.DMD给光装置、5.DMD固定调节装置、6.显微镜外展架。
图2展示了通过该装置对小鼠特定脑区给予棋盘格样光刺激的模拟实例。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的整合有DMD给光装置的显微镜系统，主要包括，解剖用体视显微镜1，所述显微镜顶部带有C型镜头外接口2，外部光源图样经所述C型外接口2投入，经显微镜物镜投射出，在载物台上可以呈较高分辨率的图像；上述光刺激图像可经所述显微镜的放大倍率切换而自由改变大小：图案随显微镜放大倍率的增大而减小，随显微镜放大倍率的减小而增大；所述显微镜与相应的外展架6相连，使用时可实现在一定范围内空间自由水平移动及旋转移动；
所述DMD给光装置4位于解剖用体视显微镜1顶部，所呈光源图样经所带镜头从显微镜C型外接口2传入，所述调焦装置3为与该DMD给光装置4的镜头相连，并将其固定于显微镜C型接口2，所述调焦装置3通过拉伸镜头调节该DMD给光装置4的成像平面位置，其配合显微镜调焦装置共同使用，可以实现从物镜投射到载物台清晰图样的同时，实验者可在目镜观察到微观下图样的清晰成像，从而方便实验者进行操作；
所述与DMD给光装置相连接的固定调节装置5为带有底座的十字形支架，与DMD给光装置4的机体相连，并可以对该装置进行平移及旋转固定，使其方便随显微镜移动进行固定并调节位置；所述控制DMD给光装置的计算机终端与DMD给光装置4的数据接口相连接，通过计算机程序对DMD给光装置4图样投射的模式，图样的分辨率，光强度等参数进行调节。
本发明使用所述的显微镜系统的工作过程包括以下步骤：
A.在解剖用体视显微镜1的载物台上放置预先处理好的实验样品，通过目镜调整需要被投射的位置及显微镜的位置角度；
B.调节DMD固定装置5，使DMD给光装置4在显微镜C型外接口2上稳定固定；
C.启动DMD给光装置4，在计算机终端程序中设定好需要投射的光源图样，及光强；分辨率等参数；
D.同步调节DMD镜头调焦装置3及显微镜变焦螺旋，从物镜投射到载物台清晰图样的同时，实验者可在目镜观察到微观下图样的清晰成像；
E.调节显微镜的放大倍数，同时配合细微调节变焦，使实验样品上呈现一个合适大小的光刺激图样；
F.通过目镜精细调节需要给予投射的位置，配合进行光遗传学实验等操作。
使用结果显示，本显微镜系统能克服以往的实验室给光系统工作分辨率较低，与显微操作整合较差的缺点，且使用方便，有助于光遗传学研究的开展。
Claims (5)
1.一种整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，其特征在于，该整合有DMD给光装置的显微镜系统，主要包括，解剖用体视显微镜（1），带有C型镜头外接口（2），DMD镜头调焦装置（3）， DMD给光装置（4），DMD固定调节装置（5）和显微镜外展架（6）；
所述DMD给光装置（4）位于解剖用体视显微镜（1）顶部，所呈光源图样经所带镜头从显微镜C型外接口（2）传入，所述调焦装置（3）为与DMD给光装置（4）的镜头相连，并将其固定于显微镜C型接口（2），所述调焦装置（3）通过拉伸镜头调节DMD给光装置（4）的成像平面位置；所述的固定调节装置（5）为带有底座的十字形支架，与DMD给光装置（4）的机体相连；所述显微镜与相应的外展架（6）相连。
2.按权利要求1所述的整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，其特征在于，所述的DMD给光装置（4）的数据接口连接控制DMD给光装置的计算机终端，通过计算机程序对DMD给光装置（4）图样投射的模式，图样的分辨率，光强度参数进行调节。
3.按权利要求1所述的整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，其特征在于，所述的固定调节装置（5）为带有底座的十字形支架。
4.按权利要求1所述的整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，其特征在于，所述的固定调节装置（5）与DMD给光装置（4）的机体相连，对DMD给光装置（4）进行平移及旋转固定。
5.按权利要求1所述的整合有数字微镜阵列（DMD）给光装置的显微镜系统，其特征在于，外部光源图样经所述C型外接口（2）投入，经显微镜物镜投射出，在载物台上呈较高分辨率的图像；所述光刺激图像经所述显微镜的放大倍率切换自由改变大小，图案随显微镜放大倍率的增大而减小，随显微镜放大倍率的减小而增大。
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