[实用新型]一种外置多光源荧光成像系统

说明书

本实用新型公开了一种外置多光源荧光成像系统，包括光源光路和荧光成像光路；光源光路与荧光成像光路共用二向色镜和物镜；光源光路还包括耦合光纤束、以及用于分别产生不同波长的荧光激发光或光遗传刺激光的多个发光单元；耦合光纤束，包括多根光纤，其出光端紧密排列，其入光端分为多个子束；多个子束其入光端分别与多个发光单元匹配耦合；多个子束，其每一束的多个根光纤在出光端均匀分布，多个子束的光纤在耦合光纤束中混杂排列，其出光端到物镜后端面的距离在2.5倍焦距以内；荧光成像光路，还包括成像单元和图像采集单元；本实用新型体积小、重量轻、成像效果好，且易于扩展，可实现多色荧光成像以及原位光遗传荧光成像。

技术领域

本实用新型属于生物医学领域，更具体地，涉及一种用于实验动物外置成像装置。

背景技术

神经元活动信号的检测是神经科学研究的基础，电生理记录等常规手段存在技术难度大、通量低、不具特异性和缺少空间分辨率等诸多问题。光学神经探针如钙敏感荧光探针、神经递质敏感探针、电压敏感探针的发展使得光学成像技术应用于神经活动的检测和记录成为了可能，并且很好的弥补了传统技术的缺陷，是对现代神经科学研究检测技术的重要补充。

宽场荧光显微镜是进行神经元活动光学成像的重要手段。配合相应荧光探针，宽场荧光显微镜可以进行单色、多色(例如双层、三色)神经元活动荧光成像，还可通过增加光遗传刺激光源，同时进行原位光遗传刺激。通过使用微型光学器件、微型成像元件和微型镜体结构实现的微型化的宽场荧光显微镜是是对自由活动动物进行在体神经活动光学成像的理想方案，目前已经开始应用于国内外的神经科学研究中。但现有的微型荧光显微镜采用的光源是在镜体上装配发光二极管作为自带光源，并需配合使用准直透镜和窄带滤光片(如申请号为201910621446.9的中国实用新型专利)，结构复杂，成本高、装配难度大，且更换光源涉及显微镜拆解，难以根据实际研究需要更换光波长。特别是，若增加光波长进行多色成像或者增加光遗传功能，每增加一个光波长，就需要增加一套由发光二极管、准直透镜、窄带滤光片组成的光源，且需要额外增加引导光源的二向色镜，光路复杂，很难增加到两个以上的光波长。虽然可以增加到两个光波长，增加的元器件和镜体空间会导致镜体体积大，重量大，装配复杂，成本高，且由于发光二极管耦合效率低，进行较高能量的光遗传研究时，发光二极管需使用较大功率，发热严重，不适合长时间戴在动物头上持续实验。

因此，为了解决现有技术存在的问题，满足现在神经科学对自由活动动物进行多色荧光成像和原位光遗传刺激-荧光成像研究的需要，需要发展一种可以扩展为多个光源波长，且体积小、重量轻、结构简单、易于组装的多功能微型荧光显微镜。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种外置多光源荧光成像系统，其目的在于通过混杂排列的多光纤耦合光束，将成像系统的光源外置并简化照明光路，从而减轻可穿戴系统的重量并拓展光源的发光能力，由此解决现有的可穿戴荧光成像系统功能单一或体积较大、重量较重影响实验动物活动的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种外置多光源荧光成像系统，包括光源光路和荧光成像光路；

所述光源光路，用于将光源投射在目标荧光标记组织；

所述荧光成像光路，用于收集目标荧光标记组织发出的荧光信号并形成荧光图像信息；

所述光源光路与所述荧光成像光路共用二向色镜和物镜；所述光源光路还包括耦合光纤束、以及用于分别产生不同波长的荧光激发光或光遗传刺激光的多个发光单元；所述耦合光纤束，包括多根光纤，其出光端紧密排列，其入光端分为多个子束；所述多个子束其入光端分别与所述多个发光单元匹配耦合；所述多个子束，其每一束的多个根光纤在出光端均匀分布，用于分别形成类平台光斑，多个子束的光纤在耦合光纤束中混杂排列，从而使来自多个子束的光在出光端光斑重合，实现原位多色成像或原位光遗传刺激-荧光成像；光纤束出光面到物镜后端面的距离在2.5倍焦距以内；所述荧光成像光路，还包括成像单元和图像采集单元；