一种针对脑科学研究的成像配件切割设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种针对脑科学研究的成像配件切割设备，包括高功率激光器，扩束器，反射镜，二维振镜，F

An imaging accessory cutting device for brain science research

【技术实现步骤摘要】
一种针对脑科学研究的成像配件切割设备


[0001]本技术涉及激光加工领域，尤其涉及针对生物光子学显微成像配件的激光精密加工系统。

技术介绍

[0002]近年来，我国工业水平飞速发展，激光高精密加工技术作为一门涉及光学、机械等多学科的交叉集成技术，已经被广泛应用于工业生产的各个领域。与此同时，我国生命科学的研究水平也在不断提高。以脑科学研究为主的生命科学研究已经在世界范围内占据了一席之地。我国领导人在全国科技创新大会上明确指出：“脑连接图谱研究是认知脑功能并进而探讨意识本质的科学前沿，这方面探索不仅有重要科学意义，而且对脑疾病防治、智能技术发展也具有引导作用。”[0003]对于生命科学的研究，生物组织的光学显微成像是研究生物组织生理过程等一系列问题的第一步。而显微成像最关键的步骤是样品的制备。无论是离体样品，还是活体小鼠颅窗等制备，都需要科研级的盖玻片去进行封窗，来保证样品表面平整，匹配显微镜系统的光学设计要求。传统盖玻片一般是普通的圆形和方形。但是在脑科学研究中，应用最多的是大脑电生理研究方法，该方法需要实时地将膜片钳连接于大脑，以探测大脑的电生理信号。因此，如何能够满足既能同时开展电生理信号探测，又能同时进行封片后的显微成像，是目前脑科学研究中亟待解决的问题。鉴于脑科学研究的重大意义，本技术专注于解决脑科学研究中的窗口片制备问题，实现活体大脑光学成像和电生理研究的有利结合，为阿兹海默症等长久困扰人类的疾病治疗提供成像技术基础，推动我国脑科学研究的整体水平。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题在于实现能够同时满足电生理膜片钳与脑部连接又能同时实现光学成像的光学窗口片的激光精密加工。光学成像对于窗口片的要求是拥有光学平面，电生理膜片钳的要求是在所需位置能够有一个小窗口能够让微针电极刺入大脑。为满足上述要求，本技术提供一种532nm纳秒激光精密加工系统，可实现科研级窗口片的各种异形加工，解决现有红外玻璃切割系统不能开窗，不能切割内凹图形等问题。
[0005]为了解决现有技术中问题，本技术提供了一种针对脑科学研究的成像配件切割设备，包括激光器、扩束镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、二维振镜、F
‑
theta场镜及治具；所述激光器出射的激光束经所述扩束镜后，将激光束直径扩大到二维振镜要求的范围，然后再经过所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及第四反射镜反射，调节准直后，进入所述二维振镜，二维振镜实现了一个光的预定轨迹扫描功能，激光束经过所述二维振镜反射后，进入所述F
‑
theta场镜，经由F
‑
theta场镜聚焦后进入所述治具，显微成像配件固定在治具中进行加工。
[0006]作为本技术的进一步改进，所述激光器为功率30W、重复频率80
‑
200kHz的绿光纳秒激光器。
[0007]作为本技术的进一步改进，所述扩束镜为4倍扩束系统，在后续光路中获取最佳的激光束的光斑直径，光斑直径约为12
‑
14mm。
[0008]作为本技术的进一步改进，所述二维振镜根据使用要求预先设定运动轨迹。
[0009]作为本技术的进一步改进，所述F
‑
theta扫描镜为像方远心光学系统，焦距103mm。
[0010]作为本技术的进一步改进，所述治具用于固定被加工的光学窗口片，所述治具固定多个窗口片同时加工。
[0011]作为本技术的进一步改进，所述治具将窗口片按设计好的位置进行吸附固定。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]本技术与现有的CNC机械加工方法比，具有加工成本低，速度快，可以做复杂异形等优势。本技术系统结构简单，光路装调容易，系统模块化设计，系统集成化程度高，稳定性好，可实现在光学窗口片上任意位置、任意形状加工，为膜片钳的信号探测提供便利，并且充分利用振镜的高速特性，加工效率高。通过高精度场镜提高了样品加工后的边缘质量，满足了脑科学研究中对于窗口片的独特需求，推动了脑科学和神经科学的进一步发展。
附图说明
[0014]图1是本技术一种针对脑科学研究的成像配件切割设备结构示意图；
[0015]图2为图1的光路图；
[0016]图3为光学系统示意图；
[0017]图4光学窗口片实际应用示意图。
[0018]图中各部件名称如下：
[0019]激光器01、扩束镜02、第一反射镜03、第二反射镜04、第三反射镜05、第四反射镜06、二维振镜07、F
‑
theta场镜08、治具09；
[0020]入射纳秒绿光脉冲11、扩束系统12、整形后的脉冲13、二维振镜14、F
‑
theta场镜15、治具16；
[0021]加工后的脑成像光学窗口片21、电生理膜片钳22、荧光染料23、活体小鼠24。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术做进一步说明。
[0023]一种针对脑科学研究的成像配件切割设备，包括激光器01、扩束镜02、第一反射镜03、第二反射镜04、第三反射镜05、第四反射镜06、二维振镜07、F
‑
theta场镜08和治具09；
[0024]所述激光器出射的激光束经所述扩束镜后，将激光束直径扩大到二维振镜要求的范围，然后再经过所述反射镜反射，调节准直后，进入所述二维振镜，二维振镜实现了一个光的预定轨迹扫描功能，激光束经过所述二维振镜反射后，进入所述F
‑
theta场镜，经由F
‑
theta场镜聚焦后进入所述治具，显微成像配件固定在治具中进行加工。
[0025]所述激光器为后续光路提供光源，具有的重复频率、高单脉冲能量、窄线宽的脉冲激光束，较佳地，所述激光器为功率30W、重复频率80
‑
200kHz的绿光纳秒激光器；
[0026]所述扩束镜用于将所述激光器出射的激光束光斑扩大，用于降低光学元件的光学损伤并且提高激光在后续光学系统中的聚焦质量，较佳地，所述扩束镜为4倍扩束系统，可在后续光路中获取最佳的激光束的光斑直径，光斑直径约为12
‑
14mm；
[0027]所述反射镜用于改变光束方向，使激光束能够准直进入所述二维振镜中。
[0028]所述二维振镜根据使用要求预先设定运动轨迹，同时将准直后射出的激光束反射到所述F
‑
theta扫描镜上；
[0029]所述F
‑
theta扫描镜用于将准直后射入的激光束聚焦到样品表面进行加工，在加工范围能要保证聚焦光斑的一致稳定的特性，使加工区域内加工效果完全一致。较佳地，所述F
‑
theta扫描镜为像方远心光学系统，焦距103mm；
[0030]所述治具用于固定被加工的光学窗口片。由于光学窗口片体积小，数量多，因此所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对脑科学研究的成像配件切割设备，其特征在于：包括激光器(01)、扩束镜(02)、第一反射镜(03)、第二反射镜(04)、第三反射镜(05)、第四反射镜(06)、二维振镜(07)、F
‑
theta场镜(08)及治具(09)；所述激光器(01)出射的激光束经所述扩束镜(02)后，将激光束直径扩大到二维振镜要求的范围，然后再经过所述第一反射镜(03)、第二反射镜(04)、第三反射镜(05)及第四反射镜(06)反射，调节准直后，进入所述二维振镜(07)，二维振镜(07)实现了一个光的预定轨迹扫描功能，激光束经过所述二维振镜(07)反射后，进入所述F
‑
theta场镜(08)，经由F
‑
theta场镜(08)聚焦后进入所述治具(09)，显微成像配件固定在治具中进行加工。2.根据权利要求1所述的一种针对脑科学研究的成像配件切割设备，其特征在于：所述激光器(01)为功...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹武兵，张德安，刘鸿吉，
申请(专利权)人：深圳市韵腾激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：