多位点双光子光刺激系统及其刺激方法技术方案

技术编号:20482393 阅读:28 留言:0更新日期:2019-03-02 18:00
本发明专利技术公开了一种多位点双光子光刺激系统及其刺激方法,该系统包括飞秒激光器、分束模块、第一聚焦模块及自聚焦透镜。本发明专利技术还公开了一种多位点双光子光刺激方法,包括以下步骤:飞秒激光器发出飞秒激光,并传输至分束模块,形成多束多个方向的飞秒激光;再经低倍物镜或长焦距透镜进行第一次聚焦,然后再传输至各个刺激位点前的自聚焦透镜进行二次聚焦,最后聚焦于各个刺激位点。本发明专利技术通过低倍物镜(或长焦距透镜)和多个自聚焦透镜的组合实现二次聚焦,将飞秒激光引导到多个刺激位点,在三维大范围内的多个位点实现双光子光刺激,又不降低光刺激激发效率;本发明专利技术使得数字孔径大幅提高,又能有效地将飞秒激光引导至各个刺激位点上。

【技术实现步骤摘要】
多位点双光子光刺激系统及其刺激方法
本专利技术涉及领域,特别涉及一种多位点双光子光刺激系统及其刺激方法。
技术介绍
随着高新生物科技的发展,科学家已经实现在生物体内的某种细胞上表达一种光敏荧光蛋白,通过外界的光刺激该光敏蛋白,能影响该细胞的活动,如让神经元细胞产生一个神经冲动(动作电位)。因此新型的光刺激技术也成为了热点研究课题,目前借助飞秒激光实现双光子光刺激的方案具有单个细胞选择性高,不容易引起焦外刺激的优点,与及具有光毒性小的特点,使得双光子光刺激技术使用率逐渐增高。但如果要实现三维大范围内的多个位点的双光子光刺激,仅仅用低倍物镜(或长焦距透镜)的话会使得有效数字孔径低,从而导致飞秒激光焦斑的体积大,激光能量不集中,激发效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种三维大范围内多个位点的双光子光刺激系统及其方法,满足多个空间跨度大的刺激位点的有效双光子光刺激,又不降低光刺激激发效率。。本专利技术采用的技术方案是:一种多位点双光子光刺激系统,包括飞秒激光器、分束模块、第一聚焦模块及自聚焦透镜。优选的是,所述分束装置为振镜扫描装置或激光分束装置。优选的是,所述第一聚焦模块为低倍物镜或长焦距透镜。一种多位点双光子光刺激系统的光刺激方法,包括以下步骤:飞秒激光器发出飞秒激光,并传输至分束模块,形成多束多个方向的飞秒激光;多束飞秒激光再经低倍物镜或长焦距透镜进行第一次聚焦,然后再传输至各个刺激位点前的自聚焦透镜进行二次聚焦,最后聚焦于各个刺激位点,进行光刺激。优选的是,所述分束模块为振镜扫描装置,飞秒激光输至振镜扫描装置后,振镜扫描装置使得飞秒激光在多个方向之间反复扫描,形成多束多个方向的飞秒激光,并传输至低倍物镜或长焦距透镜进行第一次聚焦,然后再传输至各个刺激位点前的自聚焦透镜进行二次聚焦,最后聚焦于各个刺激位点。优选的是,所述分束模块为激光分束装置,此时飞秒激光不是时分复用于各个刺激位点,而是通过激光分束装置同时产生多束飞秒激光,再通过低倍物镜或长焦距透镜一次聚焦、多个自聚焦透镜二次聚焦后同时聚焦于各个刺激位点。优选的是,最终进行双光子光刺激的有效数字孔径即为二次聚焦的数字孔径,其由自聚焦透镜的设计参数决定。优选的是,多个刺激位点是三维分布的。本专利技术的有益效果是:本专利技术通过低倍物镜(或长焦距透镜)和多个自聚焦透镜(GrinLens)的组合实现二次聚焦,将飞秒激光引导到多个刺激位点,在三维大范围内的多个位点实现双光子光刺激,又不降低光刺激激发效率。本专利技术在低倍物镜(或长焦距透镜)的基础上,在各个刺激位点前各加入一个自聚焦透镜,使得数字孔径大幅提高,又能有效地将飞秒激光引导至各个刺激位点上。附图说明图1为本专利技术的一种实施例中的多位点双光子光刺激系统的结构示意图。附图标记说明:1—飞秒激光器;2、21、22、23—飞秒激光;3—振镜扫描装置;4—低倍物镜或长焦距透镜;51、52、53—自聚焦透镜;61、62、63—刺激位点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本实施例的一种多位点双光子光刺激系统,包括飞秒激光器、分束模块、第一聚焦模块及自聚焦透镜。在一种实施例中,所述分束装置为振镜扫描装置或激光分束装置。在一种实施例中,所述第一聚焦模块为低倍物镜或长焦距透镜。本专利技术还提供一种多位点双光子光刺激系统的光刺激方法,包括以下步骤:飞秒激光器发出飞秒激光,并传输至分束模块,形成多束多个方向的飞秒激光;多束飞秒激光再经低倍物镜或长焦距透镜进行第一次聚焦,然后再传输至各个刺激位点前的自聚焦透镜进行二次聚焦,最后聚焦于各个刺激位点,进行光刺激。在一种实施例中,所述分束模块为振镜扫描装置,飞秒激光输至振镜扫描装置后,振镜扫描装置使得飞秒激光在多个方向之间反复扫描,形成多束多个方向的飞秒激光,并传输至低倍物镜或长焦距透镜进行第一次聚焦,然后再传输至各个刺激位点前的自聚焦透镜进行二次聚焦,最后聚焦于各个刺激位点。在另一种实施例中,所述分束模块为激光分束装置,此时飞秒激光不是时分复用于各个刺激位点,而是通过激光分束装置同时产生多束飞秒激光,再通过低倍物镜或长焦距透镜一次聚焦、多个自聚焦透镜二次聚焦后同时聚焦于各个刺激位点。在一种实施例中,最终进行双光子光刺激的有效数字孔径(即二次聚焦的数字孔径)由自聚焦透镜的设计参数决定。自聚焦透镜在这里起到了数字孔径变换的作用,将低倍物镜的低数字孔径(第一次聚焦时)变为了自聚焦透镜的高的数字孔径。在一种实施例中,多个刺激位点是三维分布的。在一种实施例中,参照图1,本专利技术的多位点双光子光刺激系统包括飞秒激光器、分束装置为振镜扫描装置或激光分束装置、低倍物镜或长焦距透镜及3个自聚焦透镜。多位点双光子光刺激的方法包括:飞秒激光器1发出飞秒激光2,飞秒激光2再通过振镜扫描装置3,振镜扫描装置3使得飞秒激光2在多个位置之间反复扫描,形成多束多个方向的飞秒激光,如图中飞秒激光21、飞秒激光22、飞秒激光23为本实施例中三个选择好的扫描方向,飞秒激光再经过低倍物镜(或长焦距透镜)4进行聚焦,然后分别由自聚焦透镜51、52、53进行二次聚焦,最后聚焦于刺激位点61、62、63,进行光刺激。其中,振镜扫描装置3也可以用激光分束模块替代,这时飞秒激光不是在21、22、23三个方向反复扫描而是同时产生21、22、23三个方向的3束飞秒激光,通过低倍物镜(或长焦距透镜)4和聚焦透镜51、52、53后同时聚焦于刺激位点61、62、63。其中,最终的有效数字孔径(第二次聚焦)由自聚焦透镜(51、52、53)的设计参数决定。自聚焦透镜在这里起到了数字孔径变换的作用,将低倍物镜4的低数字孔径(第一次聚焦时)变为了自聚焦透镜的高的数字孔径。尽管本专利技术的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本专利技术的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本专利技术并不限于特定的细节。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多位点双光子光刺激系统,其特征在于,包括飞秒激光器、分束模块、第一聚焦模块及自聚焦透镜。

【技术特征摘要】
1.一种多位点双光子光刺激系统,其特征在于,包括飞秒激光器、分束模块、第一聚焦模块及自聚焦透镜。2.根据权利要求1所述的多位点双光子光刺激系统,其特征在于,所述分束装置为振镜扫描装置或激光分束装置。3.根据权利要求2所述的多位点双光子光刺激系统,其特征在于,所述第一聚焦模块为低倍物镜或长焦距透镜。4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的多位点双光子光刺激系统的光刺激方法,其特征在于,包括以下步骤:飞秒激光器发出飞秒激光,并传输至分束模块,形成多束多个方向的飞秒激光;多束飞秒激光再经低倍物镜或长焦距透镜进行第一次聚焦,然后再传输至各个刺激位点前的自聚焦透镜进行二次聚焦,最后聚焦于各个刺激位点,进行光刺激。5.根据权利要求4所述的多位点双光子光刺激方法,其特征在于,所述分束模块为振镜扫描装置,飞秒激光...

【专利技术属性】
技术研发人员:周镇乔贾宏博杨梦珂吕晶陈月岩
申请(专利权)人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
类型:发明
国别省市:江苏,32

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