CN211131018U

CN211131018U - 一种三色光纤记录系统

Info

Publication number: CN211131018U
Application number: CN201921845132.9U
Authority: CN
Inventors: 贾钊; 赵飞龙; 杨伟; 林阿龙; 郁卫春
Original assignee: Hangzhou Newton Technology Co ltd
Current assignee: HANGZHOU NUOWEI MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2029-10-30

Abstract

一种三色光纤记录系统包括LED发光光源、若干滤光片、若干二向色镜、若干探测器、采集卡、单模光纤、光纤探针和耦合透镜；所述LED发光光源的输出端后依次设有滤光片、二向色镜、耦合透镜、单模光纤和光纤探针；所述耦合透镜后依次设有二向色镜、滤光片、探测器和采集卡；所述采集卡连接到计算机；所述二向色镜均横向倾斜45度角放置；所述LED发光光源包括激发光源A1、激发光光源A2、对照光源A3，所述激发光源A1采用中心波长为560nm的黄绿光光源，所述激发光源A2采用中心波长为470nm的蓝光光源，所述对照光源A3采用中心波长为410nm的紫光光源。本实用新型增加了对照光路，在实现两种光同时进行实验的同时还能够去除实验过程产生的噪声，使得实验数据更准确。

Description

一种三色光纤记录系统

技术领域

本实用新型涉及神经元记录技术领域，具体涉及一种三色光纤记录系统。

背景技术

哺乳动物的大脑具有极其复杂的结构和功能，对大脑各个核团功能的理解和解析需要基于一定的观察和记录手段。通过对特定行为范式下的实验动物相关脑区的神经元活动进行实时的观测和记录，能够为我们理解该核团的功能机制以及进一步理解和治疗相关神经性疾病提供重要的数据参考和理论支持。

在专利名称为：“双色荧光激发神经信号光纤记录系统”（授权公告日：2019.05.17；申请号：201820157917.6）中公开了一种双色荧光激发神经信号光纤记录系统，包括激发光源、荧光探测器、光路筛选装置、光纤耦合回路和采集卡；利用激发光源提供两种颜色的激发光，将两种激发光被耦合在同一根光纤中，激发产生的两种荧光信号同样通过这根光纤被传输和分别收集。荧光探测器中利用荧光探针对荧光蛋白进行标记，由于其中一路荧光信号源自不受钙离子浓度调控的普通荧光探针，其荧光亮度不会受到该脑区神经元活动强弱的影响，因此可以作为对照组来排除光纤缠绕和实验动物剧烈运动引起的信号伪迹，从而实现实验动物的自身对照。通过增大多模光纤的数值孔径，提高荧光信号的收集效率。

上述专利文件中所述的双色光纤记录系统缺少410对照组，无法去除运动信号和基底噪声，可识别的有效信号比较弱，老鼠脑内钙信号的测量不准确，且上述专利文件的技术方案无法同时对两种光源进行实验。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种三色光纤记录系统，增加了对照光路，能够解决双色光纤系统中因运动信号和基底噪声所导致的有效信号偏弱、测量数据不准确的问题，同时能够进行两种光源的实验。

本实用新型的技术方案如下所示：

一种三色光纤记录系统，包括LED发光光源、若干滤光片、若干二向色镜、若干探测器、采集卡、单模光纤、光纤探针和耦合透镜；所述LED发光光源的输出端后依次设有滤光片、二向色镜、耦合透镜、单模光纤和光纤探针；所述耦合透镜后依次设有二向色镜、滤光片、探测器和采集卡；所述采集卡连接到计算机；所述二向色镜均横向倾斜45度角放置；所述LED发光光源包括激发光源A1、激发光源A2、对照光源A3，所述激发光源A1采用中心波长为560nm的黄绿光光源，所述激发光源A2采用中心波长为470nm的蓝光光源，所述对照光源A3采用中心波长为410nm的紫光光源。

优选的，所述若干滤光片包括滤光片D1、滤光片D2、滤光片D3、滤光片D4和滤光片D5；所述若干二向色镜包括二向色镜B1、二向色镜B2、二向色镜B3和二向色镜B4；所述若干探测器包括探测器C1和探测器C2。

优选的，所述LED发光光源和滤光片之间还设有若干准直物镜，所述准直物镜包括准直物镜F1、准直物镜F2和准直物镜F3。用于准直LED发光光源的发出的光线。

优选的，所述探测器和滤光片之间还设有若干聚焦物镜，所述聚焦物镜包括聚焦物镜E1和聚焦物镜E2。用于将信号光聚焦进探测器。

优选的，所述滤光片D1的参数为：带宽为40nm、od值至少为4、波长的选择范围为520-600nm。

优选的，所述滤光片D2的参数为：带宽为40nm、od值至少为4、波长的选择范围为430-510nm。

优选的，所述滤光片D3的参数为：带宽为40nm、od值至少为4、波长的选择范围为390-430nm。

优选的，所述滤光片D4的参数为：带宽为35nm、od值至少为5、波长的选择范围为490-560nm。

优选的，所述滤光片D5的参数为：所述滤光片D5的参数为：带宽为60nm、od值为至少为5、波长的选择范围为590-700nm。

上述滤光片参数的设置用于选取实验所需要波段的光，滤除其他波段的光线。

本实用新型的有益效果为：本实用新型相比较于传统的二色光纤记录系统，增加了对照光组，通过数据对比准确的删除信号中的运动信号和基底噪声，使实验数据更准确，减少实验难度以及使用成本；同时本实用新型可以进行同时两种光源实验，实验效率更高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，一种三色光纤记录系统，包括激发光源A1、激发光源A2、对照光源A3、准直物镜F1、准直物镜F2、准直物镜F3、滤光片D1、滤光片D2、滤光片D3、滤光片D4、滤光片D5、二向色镜B1、二向色镜B2、二向色镜B3、二向色镜B4、探测器C1、探测器C2、聚焦物镜E1、聚焦物镜E2、耦合透镜、单模光纤和光纤探针，其中所有的二向色镜均横向倾斜45度角放置。

上述激发光源A1发出黄绿光，其中心波长为560nm；激发光源A2发出蓝光，其中心波长为470nm；对照光源A3发出紫光，其中心波长为410nm。

上述滤光片D1的参数为：带宽为40nm，od值为5，带宽的范围为540-580nm；上述滤光片D2的参数为：带宽为40nm，od值为5，带宽的范围为450-490nm；上述滤光片D3的参数为：带宽为40nm，od值为5，带宽的范围为390-430nm；上述滤光片D4的参数为：带宽为35nm，od值为6-7，带宽的范围为507-543nm；上述滤光片D5的参数为：带宽为60nm，od值为6-7，带宽的范围为590-650nm。

上述二向色镜B1，可透过滤光片D1的光的同时反射滤光片D2的光；上述二向色镜B2，可透过二向色镜B1的光，可反射滤光片D3的光；上述二向色镜B3，可反射二向色镜B2的光，可透过光纤探针返回的信号光；上述二向色镜B4，可将信号光分离为红光和绿光，即反射绿光透过红光，对照光可透过二向色镜B4。

上述探测器的功能为接收光信号并转换成电信号，探测器可使用光电倍增管；上述准直物镜的功能为将LED发光光源的光线准直；上述聚焦物镜的功能为将光线聚焦进探测器。

如图1所示，本实用新型的工作过程如下所示：

S1：首先打开激发光源A2，激发光源A2发出的光线通过准直物镜F2准直后，透过滤光片D2并在二向色镜B1反射至二向色镜B2，透过二向色镜B2并在二向色镜B3上反射至耦合透镜并进入到单模光纤，单模光纤将光传输至光纤探针，光纤探针照射小鼠的大脑，激发产生信号光，该信号光为带有运动噪声的绿光；绿光被光纤探针接收，进入单模光纤并经过耦合透镜准直后，透过二向色镜B3到达二向色镜B4，此时探测器C1开启，探测器C2关闭，绿光在二向色镜B4上反射至滤光片D4，绿光透过滤光片D4并经聚焦物镜E1聚焦至探测器C1，探测器C1将光信号转换为电信号，并发送至采集卡；

S2：关闭激发光源A2，开启对照光源A3，对照光源A3发出的光线通过准直物镜F3准直后，透过滤光片D3并在二向色镜B2上反射至二向色镜B3，并在二向色镜B3上反射并进入到耦合透镜并进入到单模光纤，单模光纤将光传输至光纤探针，光纤探针照射小鼠的大脑生成带有运动噪声的对照光；对照光被光纤探针接收，进入单模光纤并经过耦合透镜准直后，透过二向色镜B3到达二向色镜B4，此时探测器C1开启，探测器C2关闭，对照光的一部分在二向色镜B4发生反射并透过滤光片D4经聚焦物镜E1聚焦至探测器C1，探测器C1将光信号转换为电信号，并发送至采集卡；对照光的另一部分透过了二向色镜B4，由于探测器C2未开启，这一部分的对照光信号未被采集；

S3：关闭对照光源A3，开启激发光源A1，激发光源A1发出的光线通过准直物镜F1准直后，透过滤光片D1、二向色镜B1、二向色镜B2并在二向色镜B3上反射至耦合透镜并进入到单模光纤，单模光纤将光传输至光纤探针，光纤探针照射小鼠的大脑，激发产生信号光；该信号光为带有运动噪声的红光；红光被光纤探针接收，进入单模光纤并经过耦合透镜准直后，透过二向色镜B3到达二向色镜B4，此时探测器C1关闭，探测器C2开启，红光透过二向色镜B4经滤光片滤光后，并经过聚焦物镜E2聚焦至探测器C2，探测器C2将光信号转换为电信号，并发送至采集卡；

S4：关闭激发光源A1，开启对照光源A3，对照光源A3发出的光线通过准直物镜F3准直后，透过滤光片D3并在二向色镜B2上反射至二向色镜B3，并在二向色镜B3上反射并进入到耦合透镜并进入到单模光纤，单模光纤将光传输至光纤探针，光纤探针照射小鼠的大脑生成带有运动噪声的对照光；对照光被光纤探针接收，进入单模光纤并经过耦合透镜准直后，透过二向色镜B3到达二向色镜B4，此时探测器C1关闭，探测器C2开启，对照光的一部分透过二向色镜B4经滤光片D5滤光后，并经过聚焦物镜E2聚焦至探测器C2，探测器C2将光信号转换为电信号，并发送至采集卡；对照光的另一部分在二向色镜B4上发生反射，由于探测器C1未开启，这一部分的对照光信号未被采集。

上述步骤S1到S4中的激发光源和对照光源利用时分复用的原理来轮换开启，具体过程设置为：每2.5毫秒更换一次光源，具体的转换顺序为：蓝光、紫光、黄绿光、紫光，上述过程为一键控制，自动循环，每一个循环持续10毫秒，直到电源关闭。

经上述过程后，采集卡采集到了带有运动信号和基底噪声的绿光转换的电信号、带有运动信号和基底噪声的红光转换的电信号以及带有运动信号和基底噪声的对照光转换的电信号，采集卡将上述采集到的信号传输至计算机中，在计算机中进行运算，最终得到两种激发光所产生的基本去除运动噪声的的真实信号并存储。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种三色光纤记录系统，其特征在于，包括LED发光光源、若干滤光片、若干二向色镜、若干探测器、采集卡、单模光纤、光纤探针和耦合透镜；所述LED发光光源的输出端后依次设有滤光片、二向色镜、耦合透镜、单模光纤和光纤探针；所述耦合透镜后依次设有二向色镜、滤光片、探测器和采集卡；所述采集卡连接到计算机；所述二向色镜均横向倾斜45度角放置；所述LED发光光源包括激发光源A1、激发光光源A2、对照光源A3，所述激发光源A1采用中心波长为560nm的黄绿光光源，所述激发光源A2采用中心波长为470nm的蓝光光源，所述对照光源A3采用中心波长为410nm的紫光光源。

2.根据权利要求1中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述若干滤光片包括滤光片D1、滤光片D2、滤光片D3、滤光片D4和滤光片D5；所述若干二向色镜包括二向色镜B1、二向色镜B2、二向色镜B3和二向色镜B4；所述若干探测器包括探测器C1和探测器C2。

3.根据权利要求1中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述LED发光光源和滤光片之间还设有若干准直物镜，所述准直物镜包括准直物镜F1、准直物镜F2和准直物镜F3。

4.根据权利要求1中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述探测器和滤光片之间还设有若干聚焦物镜，所述聚焦物镜包括聚焦物镜E1和聚焦物镜E2。

5.根据权利要求2中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述滤光片D1的参数为：带宽为40nm、od值至少为4、波长的选择范围为520-600nm。

6.根据权利要求2中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述滤光片D2的参数为：带宽为40nm、od值至少为4、波长的选择范围为430-510nm。

7.根据权利要求2中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述滤光片D3的参数为：带宽为40nm、od值至少为4、波长的选择范围为390-430nm。

8.根据权利要求2中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述滤光片D4的参数为：带宽为35nm、od值至少为5、波长的选择范围为490-560nm。

9.根据权利要求2中所述的一种三色光纤记录系统，其特征在于，所述滤光片D5的参数为：带宽为60nm、od值至少为5、波长的选择范围为590-700nm。