神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，包括紫外激光發(fā)生器、紫外激光陣列控制器和紫外光纖束，還可以包括紫外激光擴(kuò)束裝置和紫外光聚焦裝置。紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外激光照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上，所述紫外數(shù)字微鏡器件能夠?qū)⒆贤饧す夥瓷涞阶贤夤饫w束的光線入射端，紫外激光經(jīng)由紫外光纖束后由紫外光纖束的光線出射端出射并投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。本發(fā)明可在需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上形成大小、形狀、功率、模式均可控制的的紫外激光陣列，可以按照需要的刺激模式靈活地對(duì)神經(jīng)細(xì)胞樣品進(jìn)行紫外光刺激。
【專(zhuān)利說(shuō)明】神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的科學(xué)研究中，對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的控制主要通過(guò)電刺激和神經(jīng)藥理學(xué)方法等實(shí)現(xiàn)。電刺激方法通過(guò)向神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入電流或在神經(jīng)細(xì)胞外施加場(chǎng)電勢(shì)來(lái)激活神經(jīng)活動(dòng)，雖然該方法時(shí)間精度非常高，但是向細(xì)胞內(nèi)注入電流是一種破壞性實(shí)驗(yàn)，會(huì)對(duì)被刺激細(xì)胞產(chǎn)生不可逆的損傷，同時(shí)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)細(xì)胞或多個(gè)部位的同時(shí)刺激，而細(xì)胞外場(chǎng)電勢(shì)刺激方法的細(xì)胞特性和空間精度很低。神經(jīng)藥理學(xué)方法向神經(jīng)細(xì)胞施加興奮性或抑制性神經(jīng)遞質(zhì)等，來(lái)激活或抑制神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。由于受給藥方式和藥物擴(kuò)散的能夠影響，該方法的時(shí)間和空間精度、細(xì)胞特異性不高，尤其是在厚組織或活體試驗(yàn)中，藥物難以精確作用于特定部位調(diào)控特定細(xì)胞的活動(dòng)。
[0003]用光作為調(diào)控手段是一種研究神經(jīng)活動(dòng)的新方法，近年來(lái)光控制方法已經(jīng)應(yīng)用于神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域，該類(lèi)方法具有空間精度高、時(shí)間精度高、對(duì)細(xì)胞無(wú)損傷、細(xì)胞特異性強(qiáng)等特點(diǎn)。通過(guò)光刺激控制神經(jīng)活動(dòng)需要使用特定光束刺激所需的位置。結(jié)合熒光標(biāo)記成像技術(shù)，可以同時(shí)記錄所刺激的神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)、位置信息以及功能信號(hào)，易于同時(shí)確定該細(xì)胞在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)構(gòu)定位和功能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)光活性物質(zhì)控制神經(jīng)活動(dòng)的方法有:籠鎖化合物的光解籠鎖，光活化光敏蛋白，光活化光開(kāi)關(guān)蛋白和激光直接刺激。這些方法都是基于照射于神經(jīng)細(xì)胞特定位置的刺激光實(shí)現(xiàn)的。目前主要的實(shí)現(xiàn)手段是激光器或氙燈配合適當(dāng)?shù)臑V光片獲得刺激光源，配合光纖、光開(kāi)關(guān)、顯微透鏡等實(shí)現(xiàn)光線的通斷、傳播、匯聚等，配合掃描透鏡，實(shí)現(xiàn)刺激位點(diǎn)的掃描變換。一種典型的裝置是多光子聚焦顯微鏡，但該裝置的成本昂貴。上述方法的一個(gè)共同的缺陷是均不能產(chǎn)生模式靈活可控的光刺激陣列，如不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)神經(jīng)細(xì)胞或?qū)蝹€(gè)神經(jīng)細(xì)胞的多個(gè)位點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行刺激，而在神經(jīng)科學(xué)研究的過(guò) 程中，這種刺激方式具有重大的科學(xué)意義，是研究神經(jīng)細(xì)胞間組織通信，神經(jīng)信號(hào)的傳導(dǎo)處理等的理想方法。
[0004]數(shù)字光處理(DLP, digital light procession)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的的一項(xiàng)技術(shù)，它結(jié)合了半導(dǎo)體技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)和光學(xué)技術(shù)等。數(shù)字光處理技術(shù)的核心是TI (美國(guó)德州儀器)公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字微鏡器件(DMD, digital micromirror device)。數(shù)字微鏡器件包含上百萬(wàn)個(gè)以上規(guī)則排列的數(shù)字微鏡和相關(guān)控制電路，每一個(gè)數(shù)字微鏡的大小為數(shù)微米或更小，都可以被控制電路獨(dú)立控制，偏轉(zhuǎn)到特定的角度上，從而將照射到該微鏡上的光線反射到特定的光路中，通過(guò)對(duì)微鏡陣列的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光的數(shù)字化處理。DLP技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于測(cè)量和傳感、數(shù)字曝光、波長(zhǎng)控制、智能照明等眾多領(lǐng)域。最為常見(jiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域是投影儀領(lǐng)域，而在神經(jīng)細(xì)胞光刺激研究領(lǐng)域，尤其是紫外光解籠鎖刺激神經(jīng)細(xì)胞的研究領(lǐng)域，對(duì)刺激光源的波長(zhǎng)范圍、能量分布、光斑大小、刺激模式等都有特定的要求，DLP技術(shù)并不能直接應(yīng)用于該領(lǐng)域。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可產(chǎn)生刺激模式可控的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明思路是:現(xiàn)有的神經(jīng)細(xì)胞光刺激裝置和系統(tǒng)的一個(gè)普遍問(wèn)題是同一時(shí)刻的刺激光斑只有一個(gè)，因而只能同時(shí)對(duì)單個(gè)刺激位點(diǎn)進(jìn)行光刺激，或者分時(shí)地對(duì)多個(gè)刺激位點(diǎn)進(jìn)行刺激，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)刺激位點(diǎn)的同時(shí)刺激，因而無(wú)法靈活地按照所需要的刺激模式對(duì)神經(jīng)細(xì)胞或者神經(jīng)細(xì)胞所組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行光刺激，所述刺激模式包括刺激位點(diǎn)、刺激時(shí)間、刺激順序和刺激激光的功率等。而在神經(jīng)科學(xué)的研究中，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行單點(diǎn)刺激、多點(diǎn)分時(shí)刺激、以及多點(diǎn)同時(shí)刺激，尤其是按照可控的特定的模式進(jìn)行刺激，可以更加深入探索神經(jīng)細(xì)胞面對(duì)外界刺激的響應(yīng)機(jī)制、神經(jīng)細(xì)胞間的通信協(xié)同機(jī)制、神經(jīng)信號(hào)在神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)中的傳導(dǎo)機(jī)制等科學(xué)問(wèn)題。為了對(duì)多個(gè)刺激位點(diǎn)進(jìn)行同時(shí)刺激，以及實(shí)現(xiàn)刺激位點(diǎn)和刺激模式可控的光刺激，一種可能的辦法是實(shí)現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)陣式的光刺激陣列，且光陣列中的每一個(gè)光斑的通斷都可以被自由控制，光斑之間不互相影響，以一定的順序控制光束的通斷和持續(xù)時(shí)間，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)位點(diǎn)的特定模式的光刺激。本發(fā)明提出一種基于紫外激光器、紫外數(shù)字微鏡器件和紫外光纖束的系統(tǒng)裝置，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生刺激所需的紫外激光，通過(guò)紫外光纖束得到包含多個(gè)紫外激光光束的集合，通過(guò)控制數(shù)字微鏡器件上的微鏡陣列的偏轉(zhuǎn)角度來(lái)控制紫外激光光束集合中的任意光束的傳播方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)任意紫外激光光束的通斷控制，通過(guò)紫外光纖束實(shí)現(xiàn)紫外激光光束的分離、傳導(dǎo)和位置排列，配合其他的光學(xué)平臺(tái)和光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)光束的傳導(dǎo)和控制，最終將紫外激光束集合投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上，形成紫外激光刺激陣列。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的一種技術(shù)方案是:本發(fā)明一種神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置包括紫外激光發(fā)生器、紫外激光陣列控制器和紫外光纖束，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外激光照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上，所述紫外數(shù)字微鏡器件能夠?qū)⒆贤饧す夥瓷涞阶贤夤饫w束的`光線入射端，紫外激光經(jīng)由紫外光纖束后由紫外光纖束的光線出射端出射并投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括第一紫外激光擴(kuò)束鏡，第一紫外激光擴(kuò)束鏡接收紫外激光發(fā)生器出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括第二紫外激光擴(kuò)束鏡，第二紫外激光擴(kuò)束鏡接收所述紫外數(shù)字微鏡器件反射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外光纖束的光線入射端。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括紫外光聚焦裝置，由紫外光纖束的光線出射端出射的紫外激光先經(jīng)由紫外光聚焦裝置后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的另一種技術(shù)方案是:本發(fā)明神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:包括紫外激光發(fā)生器、紫外光纖束和紫外激光陣列控制器，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外激光照射到紫外光纖束的光線入射端，紫外激光經(jīng)由紫外光纖束后由紫外光纖束的光線出射端出射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上，所述紫外數(shù)字微鏡器件能夠?qū)⒆贤饧す夥瓷涞叫枰碳さ纳窠?jīng)細(xì)胞上。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括第一紫外激光擴(kuò)束鏡，第一紫外激光擴(kuò)束鏡接收紫外激光發(fā)生器出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上。
[0013]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括第二紫外激光擴(kuò)束鏡，第二紫外激光擴(kuò)束鏡接收紫外光纖束出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上。
[0014]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括紫外光聚焦裝置，由紫外數(shù)字微鏡器件反射的紫外激光先經(jīng)由紫外光聚焦裝置后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置創(chuàng)造性地將具有紫外光反射能力的紫外數(shù)字微鏡器件應(yīng)用于對(duì)神經(jīng)細(xì)胞光刺激的研究中，用數(shù)字光處理技術(shù)控制所需紫外光刺激陣列的形狀、大小、功率、刺激時(shí)間、刺激順序等，相對(duì)于傳統(tǒng)的神經(jīng)細(xì)胞光刺激方式，本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)了可用于神經(jīng)細(xì)胞刺激陣列式的紫外光刺激陣列，具有更高的時(shí)間和空間分辨率和更加靈活的刺激模式，同時(shí)由于使用了商業(yè)化的器件，大大降低了本發(fā)明裝置的成本。
[0016](2)本發(fā)明可以產(chǎn)生用于神經(jīng)細(xì)胞光刺激的紫外激光陣列，并可以對(duì)陣列中的每一個(gè)光斑進(jìn)行控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)刺激和多點(diǎn)分時(shí)刺激，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)同時(shí)刺激，進(jìn)一步地可以按照可控制的特定的模式進(jìn)行刺激，所述模式包括刺激位點(diǎn)、刺激時(shí)間、刺激順序和激光功率，從而更加深入地探索神經(jīng)細(xì)胞面對(duì)外界刺激的響應(yīng)機(jī)制、神經(jīng)細(xì)胞間的通信協(xié)同機(jī)制、神經(jīng)信號(hào)在神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)中的傳導(dǎo)機(jī)制等科學(xué)問(wèn)題，本發(fā)明提供的這種更加簡(jiǎn)便、高效和低成本的神經(jīng)細(xì)胞光刺激陣列產(chǎn)生裝置，可廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1至圖10是本發(fā)明紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置的不同實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)框圖； 圖11是本發(fā)明紫外激光光纖束`出射端的一種排列方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明裝置包括紫外激光發(fā)生器、紫外激光陣列控制器和紫外光纖束，還可以包括紫外激光擴(kuò)束裝置和紫外光聚焦裝置。其中，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生用于對(duì)神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行光刺激的紫外激光，可以選用德國(guó)Omicron公司的LuxX 375-70型紫外激光發(fā)生器。紫外激光陣列控制器包括紫外光數(shù)字微鏡器件(Digital Micromirror Device)、紫外光數(shù)字微鏡器件控制電路等。紫外數(shù)字微鏡器件包含一定數(shù)量的邊長(zhǎng)為數(shù)微米到數(shù)十微米的紫外微鏡，每個(gè)微鏡都獨(dú)立地受紫外光數(shù)字微鏡器件控制電路的控制，可以獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)至特定的角度，每個(gè)微鏡每完成一次角度偏轉(zhuǎn)所需的時(shí)間為幾個(gè)毫秒，通過(guò)控制特定的微鏡的偏轉(zhuǎn)方向，可以控制照射到該微鏡上的紫外激光束的傳播方向，從而控制該束紫外激光是否在光路中繼續(xù)傳播，最終控制該束紫外激光能否投射到神經(jīng)細(xì)胞上，形成不同的紫外光刺激陣列，當(dāng)按照特定的模式改變特定微鏡的偏轉(zhuǎn)方向時(shí)，變可以得到刺激位點(diǎn)、刺激時(shí)間、刺激順序和激光功率不同的紫外光刺激陣列。本發(fā)明使用包含數(shù)字微鏡器件的紫外激光控制器不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)刺激和多點(diǎn)分時(shí)刺激，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)同時(shí)刺激，進(jìn)一步地可以按照可控制的特定的模式進(jìn)行刺激，所述模式包括刺激位點(diǎn)、刺激時(shí)間、刺激順序和激光功率，可以選擇商用數(shù)字微鏡器件控制器作為本發(fā)明的紫外激光陣列控制器，如TI公司的DLP Discovery 4100系統(tǒng)。紫外光纖束的光線入射端接收入射的紫外激光，紫外激光在光纖束內(nèi)分成由多束紫外激光組成的紫外激光集合，并在光纖束內(nèi)獨(dú)立傳播，紫外激光集合從紫外光纖束的光線出射端出射，可以選用如美國(guó)TH0RLABS公司，BF13HSMA01型光纖束；所述紫外光聚焦裝置包括紫外光透鏡組，所述紫外激光擴(kuò)束裝置包括紫外激光括束鏡，所述紫外激光發(fā)生器、紫外激光傳輸通路、紫外光線擴(kuò)束裝置和紫外聚焦裝置置于光學(xué)平臺(tái)上，配合相應(yīng)的光學(xué)位移器件，可以對(duì)各自的位置進(jìn)行微調(diào)。
[0019]圖1示出了本發(fā)明紫外光刺激陣列產(chǎn)生裝置的第一種實(shí)施方式。紫外激光發(fā)生器101發(fā)出的功率大小可調(diào)的初始紫外激光束102，紫外激光束照射到紫外激光陣列控制器103中的數(shù)字微鏡器件104上。紫外激光陣列控制器103中的紫外數(shù)字微鏡器件104反射入射到紫外微鏡器件104上的紫外激光光束102，只有在特定翻轉(zhuǎn)方向上的紫外微鏡才能將入射到其上的紫外激光光束102反射至紫外光纖束107的光線入射端106。紫外激光光束集合105在紫外光纖束的入射端106耦合進(jìn)入紫外光纖束107內(nèi)的紫外光纖集合108內(nèi)，相互獨(dú)立地通過(guò)紫外光纖束內(nèi)107的紫外光纖集合108傳導(dǎo)，紫外光纖集合108在紫外光纖束的入射端106排列成和紫外激光陣列控制器103所要控制形成的紫外光陣列相匹配的形狀，紫外激光光束集合105中的不同紫外激光束可以分別耦合進(jìn)入特定的紫外光纖內(nèi)。紫外激光光束集105合通過(guò)紫外光纖束107內(nèi)的紫外光纖集合108傳導(dǎo)至紫外光纖束107的出射端109，紫外光纖集合108在紫外光纖束107的出射端109排列形成所要形成的刺激陣列的形狀，紫外激光束集合從紫外光纖束107的出射端109出射，投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞111上，形成特定大小和形狀的紫外激光陣列112，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的光刺激。通過(guò)調(diào)整紫外激光器101出射激光的功率，對(duì)紫外激光陣列112的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)紫外激光陣列控制器103和紫外光纖束出射端109的紫外光纖108排列方式，改變紫外激光陣列112的大小、形狀、功率，控制紫外光刺激發(fā)生、經(jīng)過(guò)、停止的位置，實(shí)現(xiàn)不同模式的光刺激。
[0020]本發(fā)明可在第一種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，增加第一紫外激光擴(kuò)束裝置202，形成本發(fā)明的第二種實(shí)施方式。如圖2示所示，在紫外激光發(fā)生器201和紫外激光陣列控制器203之間放置第一紫外激光擴(kuò)束裝置202，第一紫外激光擴(kuò)束鏡202接收紫外激光發(fā)生器201出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器203中的紫外數(shù)字微鏡器件204上。
[0021]本發(fā)明可在第一種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，增加第二紫外激光擴(kuò)束裝置304，形成本發(fā)明的第三種實(shí)施方式。如圖3所示，`在紫外激光陣列控制器301和紫外光纖束306之間放置第二紫外激光擴(kuò)束裝置304，第二紫外激光擴(kuò)束裝置接收紫外激光陣列控制器301上的紫外數(shù)字微鏡器件302反射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外光纖束306的光線入射端305。
[0022]本發(fā)明可在第一種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，增加第一紫外激光擴(kuò)束裝置403和第二紫外激光擴(kuò)束裝置407，形成本發(fā)明的第四種實(shí)施方式。如圖4所示，在紫外激光發(fā)生器和紫外激光陣列控制器之間放置第一紫外激光擴(kuò)束裝置401，第一紫外激光擴(kuò)束鏡403接收紫外激光發(fā)生器401出射的紫外激光402并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器404中的紫外數(shù)字微鏡器件405上，在紫外激光陣列控制器404和紫外光纖束408之間放置第二紫外激光擴(kuò)裝置407，第二紫外激光擴(kuò)束鏡407接收紫外數(shù)字微鏡器405件反射的紫外激光406并將其擴(kuò)束后照射到紫外光纖束409的光線入射端408。
[0023]本發(fā)明可在第一種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，增加紫外光聚焦裝置504，形成本發(fā)明的第三種實(shí)施方式。如圖5所示。紫外光聚焦裝置504置于紫外光纖束501和神經(jīng)細(xì)胞506之間，由紫外光纖束501的光線出射端502出射的紫外激光503先經(jīng)由紫外光聚焦裝置504后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞506上。紫外光聚焦裝置504包括紫外透鏡組合，紫外透鏡組合將入射的紫外激光光束503匯聚或擴(kuò)散成直徑符合刺激需求的紫外激光光束505，經(jīng)過(guò)匯聚或擴(kuò)散的的紫外激光光束505照射到神經(jīng)細(xì)胞506上形成紫外激光刺激陣列。
[0024]圖6示出了本發(fā)明紫外光刺激陣列產(chǎn)生裝置的第六種實(shí)施方式。紫外激光發(fā)生器601發(fā)出的功率大小可調(diào)的初始紫外激光束602，紫外激光光束602投射到紫外光纖束603的光線入射端604。紫外激光光束602耦合進(jìn)入紫外光纖束603內(nèi)的紫外光纖集合605內(nèi)，形成紫外激光光束集合，紫外激光光束集合中的紫外激光光束獨(dú)立地在紫外光纖集合605內(nèi)傳播至紫外光纖束603的出射端606 ;紫外光纖集合605在紫外光纖束603的出射端606排列形成所要形成的刺激陣列的形狀，紫外激光光束集合607從紫外光纖束603的出射端606出射，照射到紫外激光陣列控制器608中的紫外數(shù)字微鏡器件609上。紫外激光光束集合607經(jīng)紫外數(shù)字微鏡器件609反射，投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞610上，形成特定大小和形狀的紫外激光陣列611，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的光刺激，只有在特定翻轉(zhuǎn)方向上的紫外微鏡才能將入射到其上的紫外激光光束607反射到所需刺激的神經(jīng)細(xì)胞610上。通過(guò)調(diào)整紫外激光器601出射激光的功率，對(duì)紫外激光陣列611的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)紫外激光陣列控制器608和紫外光纖束603出射端606的紫外光纖排列方式，改變紫外激光陣列611的大小、形狀、功率，控制紫外光刺激發(fā)生、經(jīng)過(guò)、停止的位置，實(shí)現(xiàn)不同模式的光刺激。
[0025]本發(fā)明可在第六種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，增加第一紫外激光擴(kuò)束裝置，形成本發(fā)明的第七種實(shí)施方式。如圖7示所示，在紫外激光發(fā)生器701和紫外光纖束703之間放置第一紫外激光擴(kuò)束裝置，第一紫外激光擴(kuò)束鏡接收紫外激光發(fā)生器出射的紫外激光702并將其擴(kuò)束后照射到紫外光纖束704的入射端703。
[0026]本發(fā)明可在第六`種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，增加第二紫外激光擴(kuò)束裝置803，形成第八種實(shí)施方式。如圖8所示，在紫外光纖束801和紫外激光陣列控制器804之間放置第二紫外激光擴(kuò)束裝置803，第二紫外激光擴(kuò)束鏡803接收紫外光纖束出射的紫外激光802并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器804中的紫外數(shù)字微鏡器件805上。
[0027]本發(fā)明可在第六種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，增加第一紫外激光擴(kuò)束裝置903和第二紫外激光擴(kuò)束裝置906，形成第九種實(shí)施方式，如圖9所示。在紫外激光發(fā)生器901和紫外光纖束905之間放置第一紫外激光擴(kuò)束裝置903，第一紫外激光擴(kuò)束裝置接收紫外激光發(fā)生器出射的紫外激光902并將其擴(kuò)束后照射到紫外光纖束905的入射端904。在紫外光纖束905和紫外激光陣列控制器907之間放置第二紫外激光擴(kuò)裝置906，第二紫外激光擴(kuò)束鏡906接收紫外光纖束905出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器907中的紫外數(shù)字微鏡器件908上。
[0028]本發(fā)明可在第六種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括紫外光聚焦裝置1004，如圖10所示。紫外光聚焦裝置1004置于紫外激光陣列控制器1001和神經(jīng)細(xì)胞1005之間，由紫外數(shù)字微鏡器件1002反射的紫外激光1003先經(jīng)由紫外光聚焦裝置1004后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞1005上。紫外光聚焦裝置1004包括紫外透鏡組合，紫外透鏡組合將入射的紫外激光光束集合匯聚或擴(kuò)散成直徑符合刺激需求的紫外激光光束集合，經(jīng)過(guò)匯聚或擴(kuò)散的的紫外激光光束集合照射到所需刺激的神經(jīng)細(xì)胞1005上形成紫外激光刺激陣列1006。[0029]圖11示出了本發(fā)明紫外光纖束出射端的一種排列方式的剖面圖。紫外光纖1102在紫外激光光纖束的出射端1101被排列成特定的形狀，如圖11中紫外光纖排成正方形結(jié)構(gòu)。
[0030]本發(fā)明裝置的工作過(guò)程是，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生刺激神經(jīng)細(xì)胞所需的紫外激光，紫外數(shù)字微鏡器件和紫外光纖束將上述紫外激光分散成具有特定形狀的紫外激光束集合，并投射到所需刺激的神經(jīng)細(xì)胞上，配合其他的光學(xué)器件，形成紫外光刺激陣列。具體地，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外激光照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上，所述紫外數(shù)字微鏡器件能夠?qū)⒆贤饧す夥瓷涞阶贤夤饫w束的光線入射端，紫外激光經(jīng)由紫外光纖束后由紫外光纖束的光線出射端出射并投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上，最終在需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上形成大小、形狀、功率、模式均可控制的的紫外激光陣列，可以按照需要的刺激模式靈活地對(duì)神經(jīng)細(xì)胞樣品進(jìn)行紫外光刺激；或者，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外激光照射到紫外光纖束的光線入射端，紫外激光經(jīng)由紫外光纖束后由紫外光纖束的光線出射端出射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上，所述紫外數(shù)字微鏡器件能夠?qū)⒆贤饧す夥瓷涞叫枰碳さ纳窠?jīng)細(xì)胞上，最終在需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上形成大小、形狀、功率、模式均可控制的的紫外激光陣列，可以按照需要的刺激模式靈活地對(duì)神經(jīng)細(xì)胞樣品進(jìn)行紫外光刺激。`
【權(quán)利要求】
1.一種神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:包括紫外激光發(fā)生器、紫外激光陣列控制器和紫外光纖束，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外激光照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上，所述紫外數(shù)字微鏡器件能夠?qū)⒆贤饧す夥瓷涞阶贤夤饫w束的光線入射端，紫外激光經(jīng)由紫外光纖束后由紫外光纖束的光線出射端出射并投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括第一紫外激光擴(kuò)束鏡，第一紫外激光擴(kuò)束鏡接收紫外激光發(fā)生器出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括第二紫外激光擴(kuò)束鏡，第二紫外激光擴(kuò)束鏡接收所述紫外數(shù)字微鏡器件反射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外光纖束的光線入射端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括紫外光聚焦裝置，由紫外光纖束的光線出射端出射的紫外激光先經(jīng)由紫外光聚焦裝置后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括紫外光聚焦裝置，由紫外光纖束的光線出射端出射的紫外激光先經(jīng)由紫外光聚焦裝置后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
6.一種神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:包括紫外激光發(fā)生器、紫外光纖束和紫外激光陣列控制器，紫外激光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外激光照射到紫外光纖束的光線入射端，紫外激 光經(jīng)由紫外光纖束后由紫外光纖束的光線出射端出射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上，所述紫外數(shù)字微鏡器件能夠?qū)⒆贤饧す夥瓷涞叫枰碳さ纳窠?jīng)細(xì)胞上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括第一紫外激光擴(kuò)束鏡，第一紫外激光擴(kuò)束鏡接收紫外激光發(fā)生器出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括第二紫外激光擴(kuò)束鏡，第二紫外激光擴(kuò)束鏡接收紫外光纖束出射的紫外激光并將其擴(kuò)束后照射到紫外激光陣列控制器中的紫外數(shù)字微鏡器件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括紫外光聚焦裝置，由紫外數(shù)字微鏡器件反射的紫外激光先經(jīng)由紫外光聚焦裝置后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的神經(jīng)細(xì)胞紫外光刺激陣列的產(chǎn)生裝置，其特征是:還包括紫外光聚焦裝置，由紫外數(shù)字微鏡器件反射的紫外激光先經(jīng)由紫外光聚焦裝置后再投射到需要刺激的神經(jīng)細(xì)胞上。
【文檔編號(hào)】C12M1/42GK103773681SQ201410027915
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】葉學(xué)松, 涂春龍, 王飛翔, 田 健 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)