一種用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于活體腦光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，一系列新的成像技術(shù)的出現(xiàn)為腦科學(xué)研究者提供了一批把腦功能性活動(dòng)顯示為圖像并做空間定位的方法，從而為揭示腦的奧秘提供了一條新的途徑(Bonhoeffer et al 1996)，基于內(nèi)源信號(hào)的腦光學(xué)成像技術(shù)就是其中之一。
[0003]腦光學(xué)成像的內(nèi)源信號(hào)來(lái)源主要由幾個(gè)不同的成分構(gòu)成，而光源的波長(zhǎng)的選取直接影響到獲取的信號(hào)成分，由于光學(xué)成像的信號(hào)十分微弱，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的各個(gè)環(huán)節(jié)都必須經(jīng)過(guò)精確的設(shè)計(jì)，以605nm下的信號(hào)強(qiáng)度為例，光強(qiáng)信號(hào)的變化范圍與本底光強(qiáng)相比僅達(dá)到千分之一數(shù)量級(jí)的水平，因而要獲取好的信號(hào)就對(duì)光源的穩(wěn)定性提出了較高的要求。
[0004]在光學(xué)成像技術(shù)應(yīng)用的早期，由于缺乏定制的光源，實(shí)驗(yàn)裝置必須由鹵素?zé)簟V色片以及外部穩(wěn)壓電源構(gòu)成，由于鹵素?zé)舻墓怆娹D(zhuǎn)化效率限制以及全波段的鹵素?zé)粜枰饧訛V色片，而引起光強(qiáng)透過(guò)的二次損耗，外加的穩(wěn)壓電源往往需要提供較大的電流，整個(gè)裝置的成本高昂且穩(wěn)定性差，不具通用性，而且使用壽命短(在500h左右)。希望通過(guò)改變光源裝置，使原有的光源系統(tǒng)具有更強(qiáng)的通用性和拓展性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種成本較低的用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型提供的用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)，包括:
[0007]動(dòng)物固定及生命維持裝置，用于動(dòng)物的固定以及動(dòng)物生命體征的維持；
[0008]光源裝置；
[0009]傳光光纖，一端與光源裝置相連接，另一端對(duì)著動(dòng)物腦皮層，用于將光源的光傳送至動(dòng)物腦皮層；
[0010]視覺(jué)刺激裝置，對(duì)準(zhǔn)動(dòng)物，用于刺激動(dòng)物視覺(jué)；
[0011]攝像機(jī)裝置，用于拍攝捕動(dòng)物腦皮層圖像，捉動(dòng)物因受到刺激而導(dǎo)致的皮層亮度的變化；
[0012]數(shù)字圖像采集卡，與攝像機(jī)裝置連接，用于采集攝像機(jī)拍攝的圖像；
[0013]計(jì)算機(jī)，與視覺(jué)刺激裝置和數(shù)字圖像采集卡連接，用于控制系統(tǒng)工作，接收?qǐng)D像并進(jìn)行分析處理。
[0014]本實(shí)用新型中，所述的用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)采用的光源裝置，是一種新型光源裝置，具體可采用價(jià)格低廉的貼片LED光源。
[0015]該系統(tǒng)使用前，將動(dòng)物誘導(dǎo)麻醉后進(jìn)行靜脈插管和氣管插管術(shù)，并用人工呼吸機(jī)維持其正常呼吸狀態(tài)，將動(dòng)物固定在立體定位儀后，將其腦皮層進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用新型光源裝置，給光方式采取斜光照明的方式，由柔軟的光纖導(dǎo)出入射后均勻地照射在動(dòng)物腦皮層表面，并由攝像機(jī)記錄反射光作為信號(hào)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置均在光學(xué)平臺(tái)上搭建以確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的穩(wěn)定性，在給動(dòng)物視覺(jué)刺激的同時(shí)，用攝像頭同步記錄視覺(jué)刺激引起的皮層反射光的變化，圖像由數(shù)字圖像采集卡輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理并顯示。
[0016]有益效果:本發(fā)明公開(kāi)的用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)，利用LED領(lǐng)域較為成熟的技術(shù)，根據(jù)內(nèi)源信號(hào)功能成像的要求，進(jìn)行了光源的定制，LED是一種注入式電致發(fā)光器件，直接將電能轉(zhuǎn)換為光能，相對(duì)于鹵鎢燈有壽命長(zhǎng)、高亮度、功耗低、成本低和便于電子調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)物理檢測(cè)和生物信號(hào)穩(wěn)定性的檢測(cè)，充分表明自行研制的LED光源完全可以取代原有的光源系統(tǒng)，解決目前使用價(jià)格較昂貴并且壽命較短的鹵素?zé)舻木置妗?br>【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中標(biāo)號(hào):I動(dòng)物固定及生命維持裝置，2新型光源裝置，3傳光光纖，4視覺(jué)刺激裝置，5攝像機(jī)裝置，6數(shù)字圖像采集卡，7計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)，包括:動(dòng)物固定及生命維持裝置I，新型光源裝置2，傳光光纖3，視覺(jué)刺激裝置4，攝像機(jī)裝置5，數(shù)字圖像采集卡6，計(jì)算機(jī)7。
[0021]本實(shí)用新型中，所述的用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)采用新型光源裝置。
[0022]本實(shí)用新型中，所述的新型光源裝置采用價(jià)格低廉的貼片LED光源。此光源共有9個(gè)芯片構(gòu)成，分布面積約為9mm2，為了避免LED因?yàn)闇囟壬叨a(chǎn)生光強(qiáng)的波動(dòng)，本發(fā)明將導(dǎo)熱效果較好的鋁制散熱片與LED芯片相連并進(jìn)行架空，通過(guò)散熱片及獨(dú)立供電的風(fēng)扇提供主動(dòng)式散熱。在Sh的連續(xù)工作后，芯片溫度未達(dá)到60°C以上。
[0023]該系統(tǒng)使用前，將動(dòng)物誘導(dǎo)麻醉后進(jìn)行靜脈插管和氣管插管術(shù)，并用人工呼吸機(jī)維持其正常呼吸狀態(tài)，將動(dòng)物固定在立體定位儀后，將其腦皮層進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用新型光源裝置，給光方式采取斜光照明的方式，由柔軟的光纖導(dǎo)出入射后均勻地照射在動(dòng)物皮層表面，并由攝像機(jī)記錄反射光作為信號(hào)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置均在光學(xué)平臺(tái)上搭建以確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的穩(wěn)定性，在給動(dòng)物視覺(jué)刺激的同時(shí)，用攝像頭同步記錄視覺(jué)刺激引起的皮層反射光的變化，圖像由數(shù)字圖像采集卡輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理并顯示。
[0024]本實(shí)用新型提供了一種用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)的思路與方法，具體實(shí)現(xiàn)該方案的思路和方法很多，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本方案原理的前提下，可以做出很多改進(jìn)，這些改進(jìn)被視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)，其特征在于包括: 動(dòng)物固定及生命維持裝置，用于動(dòng)物的固定以及動(dòng)物生命體征的維持； 光源裝置； 傳光光纖，一端與光源裝置相連接，另一端對(duì)著動(dòng)物腦皮層，用于將光源的光傳送至動(dòng)物腦皮層； 視覺(jué)刺激裝置，對(duì)準(zhǔn)動(dòng)物，用于刺激動(dòng)物視覺(jué)； 攝像機(jī)裝置，用于拍攝捕動(dòng)物腦皮層圖像，捉動(dòng)物因受到刺激而導(dǎo)致的皮層亮度的變化； 數(shù)字圖像采集卡，與攝像機(jī)裝置連接，用于采集攝像機(jī)拍攝的圖像； 計(jì)算機(jī)，與視覺(jué)刺激裝置和數(shù)字圖像采集卡連接，用于控制系統(tǒng)工作，接收?qǐng)D像并進(jìn)行分析處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)，其特征在于所述光源裝置采用貼片LED光源。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)，其特征在于所述貼片LED光源共由9個(gè)芯片構(gòu)成，并采用鋁制散熱片與LED芯片相連并進(jìn)行架空，通過(guò)散熱片及獨(dú)立供電的風(fēng)扇提供主動(dòng)式散熱。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于活體腦光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于活體動(dòng)物腦皮層功能觀測(cè)的成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：動(dòng)物固定及生命維持裝置，用于動(dòng)物的固定以及生命體征的維持；光源裝置，傳光光纖，將光源的光傳送至動(dòng)物腦皮層；視覺(jué)刺激裝置，用于刺激動(dòng)物視覺(jué)；攝像機(jī)裝置，用于捕捉動(dòng)物因受到刺激而導(dǎo)致的皮層亮度的變化；數(shù)字圖像采集卡，用于圖像采集；計(jì)算機(jī)，用于系統(tǒng)控制，接收?qǐng)D像并處理。本實(shí)用新型將LED照明技術(shù)應(yīng)用于皮層信號(hào)檢測(cè)，通過(guò)物理信號(hào)測(cè)試以及生物信號(hào)的檢測(cè)表明，LED光源的穩(wěn)定性與適用性均達(dá)到了科研要求，并且成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，相比于原有的光源系統(tǒng)具有更強(qiáng)的通用性和拓展性，可以廣泛應(yīng)用于其他生物研究領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】A61B5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205163040
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520908334
【發(fā)明人】俞洪波, 朱建兵
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月14日