專(zhuān)利名稱(chēng)：針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，特別是涉及一種針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
應(yīng)用光遺傳學(xué)進(jìn)行的活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)面臨的一個(gè)主要技術(shù)挑戰(zhàn)是外部光源傳輸?shù)絼?dòng)物腦內(nèi)的復(fù)雜度。目前普遍使用的光源是特定波長(zhǎng)的激光器或LED光刺激器，通過(guò)連接光纖植入動(dòng)物腦內(nèi)。激光器本身價(jià)格高昂并體積較大，而光纖在動(dòng)物自由活動(dòng)的過(guò)程中容易纏繞進(jìn)而折斷，增大了實(shí)驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。而LED光刺激器的供電也是難點(diǎn)之一，一般的采用耦合線圈通過(guò)電磁感應(yīng)的無(wú)線供能方式，交變電流轉(zhuǎn)換為直流電后，存儲(chǔ)在超級(jí)電容器中，來(lái)為一個(gè)IW的LED供電，但是仍存在的問(wèn)題是能量傳輸效率過(guò)低且不穩(wěn)定；此外LED雖然是冷光源，但持續(xù)工作驅(qū)動(dòng)電路本身的產(chǎn)熱也是不能回避的問(wèn)題，容易導(dǎo)致熱量的堆積從而損害腦組織。另外采用LED作為刺激光源的一個(gè)問(wèn)題在于，LED可以用來(lái)照射皮層，但難以用以刺激深部核團(tuán)。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種可靠的能夠深入刺激動(dòng)物深部核團(tuán)的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)。一種針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，包括上位機(jī)、與所述上位機(jī)無(wú)線連接的佩戴式光刺激器，所述光刺激器包括:控制單元，接收所述上位機(jī)的控制指令以控制所述光刺激器工作；驅(qū)動(dòng)單元，與所述控制單元連接，驅(qū)動(dòng)包括LED燈的發(fā)光單元發(fā)光；發(fā)光單元，用于發(fā)出光線對(duì)光感基因細(xì)胞進(jìn)行光刺激；光纖模塊，通過(guò)光纖耦合接口與所述發(fā)光單元連接，用于將發(fā)光單元發(fā)出的光信號(hào)傳輸至動(dòng)物體內(nèi)；所述發(fā)光單元、所述光纖耦合接口及所述光纖模塊安裝于動(dòng)物體內(nèi)；以及供電單元，為所述控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、發(fā)光單元供電。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光纖模塊中的光纖的一端與所述LED燈相對(duì)并耦合，所述光纖將LED燈的光線自與LED相對(duì)的一端傳輸至另一端，用于照射動(dòng)物體內(nèi)的所述光感基因細(xì)胞。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光纖模塊還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡設(shè)置于所述LED燈與所述光纖兩者相對(duì)的端面之間。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光纖模塊還包括屏蔽盒和光纖調(diào)節(jié)器，所述LED燈設(shè)于所述屏蔽盒內(nèi)側(cè)壁，所述光纖在所述屏蔽盒內(nèi)與設(shè)有所述LED燈相對(duì)的側(cè)壁穿出；
所述光纖調(diào)節(jié)器設(shè)置于所述屏蔽盒的外側(cè)壁并套設(shè)于所述光纖，所述光纖調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述光纖的端面與所述聚焦透鏡的距離。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光纖調(diào)節(jié)器設(shè)有讀數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述光纖調(diào)節(jié)器改變所述聚焦透鏡與所述光纖兩者相對(duì)的端面的距離并顯示讀數(shù)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚焦透鏡包括多個(gè)單顆透鏡，所述多個(gè)單顆透鏡注塑形成一個(gè)具有多個(gè)平行排列的所述單顆透鏡的多透鏡模組。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述單顆透鏡為2飛個(gè)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光刺激器還包括溫度傳感器和散熱單元，所述溫度傳感器與所述控制單元連接用于檢測(cè)所述發(fā)光單元溫度值并反饋到所述控制單元；所述散熱單元與所述控制單元連接，所述控制單元根據(jù)所述溫度值控制所述散熱單元對(duì)所述發(fā)光單元散熱，且所述控制單元根據(jù)所述溫度值控制所述驅(qū)動(dòng)單元改變其對(duì)所述發(fā)光單元的驅(qū)動(dòng)功率。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述供電單元為鋰電池，所述散熱單元包括散熱片和風(fēng)扇。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上位機(jī)包括計(jì)算機(jī)和基站，所述計(jì)算機(jī)通過(guò)USB與所述基站連接通訊，所述基站和光刺激器均包括用于無(wú)線通訊的無(wú)線射頻設(shè)備。上述針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)的光刺激器為無(wú)線連接佩戴式，避免了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)對(duì)象自由移動(dòng)而造成容易纏繞進(jìn)而折斷，降低了實(shí)驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)可靠。且發(fā)光單元通過(guò)光纖模塊及光纖耦合接口連接后植入動(dòng)物體內(nèi)，從而能夠深入刺激動(dòng)物的深部核團(tuán)，保證光刺激的有效性。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)光纖深入或者退出屏蔽盒，由此便可以改變LED燈發(fā)出的發(fā)散光進(jìn)入光纖的光強(qiáng)量，從而滿(mǎn)足對(duì)光感基因細(xì)胞的不同刺激程度；通過(guò)設(shè)置溫度傳感器檢測(cè)發(fā)光單元的溫度，控制單元根據(jù)該溫度控制散熱單元工作對(duì)發(fā)光單元散熱，降低了熱量的堆積從而減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象腦組織的損害。


圖1為一優(yōu)選實(shí)施例中針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)的模塊示意圖；圖2為一優(yōu)選實(shí)施例中光纖模塊的結(jié)構(gòu)不意圖；圖3為一優(yōu)選實(shí)施例中聚焦透鏡和光纖的方位示意圖。
具體實(shí)施例方式“光-基因技術(shù)體系”技術(shù)(Optogenetic Technology),利用病毒載體(通常用慢病毒或腺病毒)將一種從綠藻Chlamydomonas reinhardtii克隆出來(lái)的可以編碼光敏感型陽(yáng)離子通道蛋白的基因(ChR2)導(dǎo)入某一特定的細(xì)胞亞群中表達(dá)，此通道蛋白受到波長(zhǎng)為472nm的藍(lán)光刺激時(shí)，會(huì)使Na+離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)引起胞膜去極化而興奮細(xì)胞。此外，另有一種從法老嗜鹽堿桿菌(Natruonobacterium pharaonis)提取出來(lái)的光調(diào)控的氯離子泵蛋白基因NpHR，其對(duì)波長(zhǎng)為593nm的黃光敏感，將其克隆到某一細(xì)胞中表達(dá)后，在黃光刺激下該氯離子通道蛋白會(huì)使Cl—進(jìn)入細(xì)胞而使胞膜復(fù)極化，從而使細(xì)胞回復(fù)靜息，這樣利用交替的藍(lán)光或黃光就可以在特定細(xì)胞亞群水平上控制細(xì)胞活性。這項(xiàng)技術(shù)具有空間上的細(xì)胞特異性(應(yīng)用特定啟動(dòng)子誘導(dǎo)相應(yīng)基因在特定細(xì)胞群中表達(dá))和時(shí)間上毫秒水平上的精確性，因此無(wú)論在科學(xué)研究，還是臨床藥物研發(fā)方面都具有很大的應(yīng)用潛力。

使用病毒載體在動(dòng)物的軀體感覺(jué)皮層左右兩側(cè)的胡須代表區(qū)和MFB (medialforebrain bundle，內(nèi)側(cè)前腦束)特異性地轉(zhuǎn)入光敏感型陽(yáng)離子通道蛋白基因(ChR2)。用藍(lán)光刺激轉(zhuǎn)入并表達(dá)ChR2通道蛋白的內(nèi)側(cè)前腦束細(xì)胞，就會(huì)使這些地方的細(xì)胞去極化而興奮細(xì)胞。內(nèi)側(cè)前腦束的受到光刺激而興奮時(shí)，使動(dòng)物產(chǎn)生強(qiáng)烈性興奮性和愉悅性的感覺(jué)而向前奔跑。同理，光刺激轉(zhuǎn)入ChR2通道蛋白的左右兩側(cè)的軀體感覺(jué)皮層的胡須代表區(qū)，就可以使這些對(duì)應(yīng)的腦區(qū)產(chǎn)生興奮性的作用。在軀體感覺(jué)皮層的兩側(cè)胡須代表區(qū)受到光刺激而興奮時(shí)，動(dòng)物會(huì)產(chǎn)生遇到障礙物的錯(cuò)覺(jué)從而其左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。這樣利用光遺傳的方法，光刺激上述的三個(gè)腦區(qū)，激發(fā)這些腦區(qū)特定的細(xì)胞的產(chǎn)生興奮性的電活動(dòng)，就可以達(dá)到對(duì)動(dòng)物的導(dǎo)航控制。為此，如圖1所示，為一實(shí)施例提供的一種針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，可以給予動(dòng)物腦部光刺激達(dá)到對(duì)動(dòng)物的導(dǎo)航控制。該無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)包括上位機(jī)100、與上位機(jī)100無(wú)線連接的佩戴式光刺激器200 (以下稱(chēng)光刺激器)。在本實(shí)施例中，光刺激器200固定在動(dòng)物腦部頭部。光刺激器200通過(guò)無(wú)線模塊接收上位機(jī)100的控制，實(shí)驗(yàn)人員可以根據(jù)需要，編寫(xiě)特定的刺激序列來(lái)控制被光敏感基因改造過(guò)的大腦神經(jīng)元的活動(dòng)(即刺激光感基因細(xì)胞)，從而利用光感基因細(xì)胞的特異性調(diào)控動(dòng)物的行為。上位機(jī)100包括計(jì)算機(jī)110和基站120，計(jì)算機(jī)110通過(guò)USB與基站120連接通訊，基站120和光刺激器200均包括用于無(wú)線通訊的無(wú)線射頻設(shè)備122。使用無(wú)線射頻設(shè)備122傳輸控制指令。計(jì)算機(jī)110開(kāi)關(guān)指令和參數(shù)調(diào)節(jié)指令通過(guò)USB直接發(fā)送至基站120，基站120通過(guò)無(wú)線射頻設(shè)備122將該指令發(fā)送至具有無(wú)線射頻設(shè)備122接收端的佩戴式光刺激器200上。本實(shí)施例中，通過(guò)無(wú)線傳輸控制指令，使得在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，動(dòng)物佩戴光刺激器200后可以自由移動(dòng)的同時(shí)不容易造成纏繞進(jìn)而折斷，減低了實(shí)驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，因此佩戴式光刺激器200可靠性較高。光刺激器200還包括控制單元210、驅(qū)動(dòng)單元220、發(fā)光單元230、光纖模塊235、溫度傳感器240、散熱單元250及供電單元260?？刂茊卧?10接收上位機(jī)100的控制指令以控制光刺激器200工作；驅(qū)動(dòng)單元220與控制單元210連接，驅(qū)動(dòng)包括LED燈的發(fā)光單元230發(fā)`光，發(fā)光單元230用于發(fā)出的光線對(duì)光感基因細(xì)胞(圖未示)進(jìn)行光刺激；光纖模塊235通過(guò)光纖耦合接口與發(fā)光單元230連接，將發(fā)光單元230用于發(fā)出的光信號(hào)傳輸至動(dòng)物體內(nèi)；發(fā)光單元230、光纖耦合接口及光纖模塊235安裝于動(dòng)物體內(nèi)；供電單元260為控制單元210、驅(qū)動(dòng)單元220、發(fā)光單元230、溫度傳感器240及散熱單元250供電。發(fā)光單元230、光纖耦合接口及光纖模塊235植入動(dòng)物體內(nèi)，能夠更深入的刺激動(dòng)物核團(tuán)，并且采用無(wú)線設(shè)備傳輸信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線光刺激控制功能。上述的LED燈包括波長(zhǎng)為472nm的藍(lán)光LED燈和波長(zhǎng)為593nm的黃光LED等。而在其他實(shí)施例中，LED燈還可以是能發(fā)出其他顏色光的LED燈，如紫色、紅色等，其可以具有固定或不固定波長(zhǎng)。上述光刺激器200為無(wú)線連接佩戴式，避免了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)對(duì)象自由移動(dòng)而造成容易纏繞進(jìn)而折斷，降低了實(shí)驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)可靠?？刂茊卧?10接受上位機(jī)100發(fā)送的開(kāi)關(guān)控制指令和刺激脈沖參數(shù)調(diào)整在指令，并根據(jù)該指令控制光刺激器200上除其本身外的各個(gè)單元工作，由控制單元210輸出引腳輸出電平至驅(qū)動(dòng)單元220驅(qū)動(dòng)發(fā)光單元230發(fā)光。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖2，光纖模塊235包括光纖231、聚焦透鏡232、屏蔽盒233及光纖調(diào)節(jié)器234。光纖231為多模光纖，光纖231的一端與LED燈相對(duì)并耦合，光纖231將LED燈的光線自與LED相對(duì)的一端傳輸至另一端，用于照射動(dòng)物體內(nèi)的光感基因細(xì)胞。事實(shí)上，LED燈所發(fā)出的光線可以用來(lái)照射動(dòng)物皮層，光線穿過(guò)皮層后光線被削弱，形成難以直接照射到光感基因細(xì)胞表面用以刺激深部核團(tuán)。而通過(guò)設(shè)置光纖模塊，以LED燈為光源，光纖231為介質(zhì)將光線直接傳送到光感基因細(xì)胞表面，甚至導(dǎo)入到動(dòng)物大腦任意位置，因?yàn)楣饫w本身直徑很小，所以可以起到微創(chuàng)的目的，且提高了實(shí)驗(yàn)的效率。 聚焦透鏡232設(shè)置于LED燈與光纖231兩者相對(duì)的端面之間，優(yōu)選地，聚焦透鏡232、光纖231及LED燈處于同一光軸。本實(shí)施例中，為了使LED的發(fā)散光更多的進(jìn)入多模光纖，設(shè)計(jì)了聚焦透鏡232，一般為硅膠透鏡、PMMA (Polymethyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)透鏡、PC (Poly Carbonate，聚碳酸酯)透鏡或玻璃透鏡，或者為了聚焦形成更小的光斑使LED燈發(fā)出的發(fā)散光絕大部分進(jìn)入光纖芯，可以將PMMA或者玻璃材料制成的單顆透鏡，將多個(gè)單顆透鏡通過(guò)注塑完成一個(gè)具有多個(gè)平行排列的單顆透鏡的多頭透鏡模組，使得聚焦變小，LED的發(fā)散光更多的進(jìn)入多模光纖。按不同需求，單顆透鏡為2飛個(gè)，形成2合1、3合1、4合1、5合I等多透鏡模組。在其他實(shí)施例中，可以為其他數(shù)量的單顆透鏡形成多透鏡模組，如6個(gè)，7個(gè)等。LED燈設(shè)于屏蔽盒233內(nèi)側(cè)壁，光纖231在屏蔽盒233內(nèi)與設(shè)有LED燈相對(duì)的側(cè)壁穿出，聚焦透鏡232通過(guò)設(shè)于設(shè)有LED燈的側(cè)壁的透鏡支架235架設(shè)；光纖調(diào)節(jié)器234設(shè)置于屏蔽盒233的外側(cè)壁并套設(shè)于光纖231，光纖調(diào)節(jié)器234用于調(diào)節(jié)光纖231的端面與聚焦透鏡232的距離。屏蔽盒233可以將LED燈所發(fā)出的發(fā)散光屏蔽在其腔體內(nèi)，減少光線的失散，而光線在腔體內(nèi)通過(guò)反射使得進(jìn)入光纖231的光強(qiáng)增大。該光纖調(diào)節(jié)器234的外層固定在屏蔽盒233上，光纖231固定在光纖調(diào)節(jié)器234的內(nèi)層上，通過(guò)調(diào)節(jié)光纖調(diào)節(jié)器234帶動(dòng)光纖231深入或者退出屏蔽盒233，以調(diào)節(jié)光纖231端面與聚焦透鏡232距離，由此便可以改變LED燈發(fā)出的發(fā)散光進(jìn)入光纖231的光強(qiáng)量，從而滿(mǎn)足對(duì)光感基因細(xì)胞的不同刺激程度。優(yōu)選的，光纖調(diào)節(jié)器234設(shè)有讀數(shù)，順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)光纖調(diào)節(jié)器234改變聚焦透鏡232與光纖231兩者相對(duì)的端面的距離并顯示讀數(shù)。光纖調(diào)節(jié)器234根據(jù)螺旋測(cè)微器的原理在其表面刻上讀數(shù)，由此可以知道光纖231端面與聚焦透鏡232距離值。如圖3所不,光纖231的芯徑為d,以光纖231的芯徑d為寬作一邊長(zhǎng)為e的長(zhǎng)方形300的對(duì)角線，且聚焦透鏡232與光纖231相對(duì)的端面的兩側(cè)端點(diǎn)與其焦點(diǎn)連線作為長(zhǎng)方形300的角與中心的連線，聚焦透鏡232與光纖231兩者相對(duì)的端面的距離為X，則，光纖231接收LED燈的光強(qiáng)為:Px=Pmax/ (l+2x/e)2，其中，Pmax為光纖231與聚焦透鏡232相對(duì)的端面落在長(zhǎng)方形300時(shí)所述光纖接收所述LED燈的光強(qiáng)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)光纖調(diào)節(jié)器234調(diào)節(jié)聚焦透鏡232與光纖231兩者相對(duì)的端面的距離X，使光纖231離開(kāi)最大光強(qiáng)范圍(長(zhǎng)方形300范圍內(nèi))后，假設(shè)光在傳播過(guò)程中的分布是均勻的，可以估算出光纖231距離聚焦透鏡232端面的距離X時(shí)，接受的LED光強(qiáng)為Px=Pmax/(l+2x/e)2。因此光刺激器200被佩戴在動(dòng)物情況下，調(diào)節(jié)光纖調(diào)節(jié)器234以達(dá)到調(diào)節(jié)光纖231接收的光強(qiáng)從而調(diào)節(jié)光照射的大腦組織的深度，從而滿(mǎn)足對(duì)光感基因細(xì)胞的不同刺激程度，使得在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中獲取更全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，光刺激器200還包括溫度傳感器240和散熱單元250。溫度傳感器240與控制單元210連接用于檢測(cè)發(fā)光單元230溫度值并反饋到控制單元210 ;散熱單元250與控制單元210連接，控制單元210根據(jù)溫度值控制散熱單元250對(duì)發(fā)光單元230散熱，且控制單元210根據(jù)溫度值控制驅(qū)動(dòng)單元220改變其對(duì)發(fā)光單元230的驅(qū)動(dòng)功率。具體地，散熱單元250包括散熱片和風(fēng)扇，該散熱片和風(fēng)扇可以直接設(shè)置于光纖模塊的外部，即屏蔽盒233上，直接對(duì)LED燈及光纖231散熱。供電單元260為鋰電池便于攜帶移動(dòng)。散熱單元250主要針對(duì)大功率LED燈連續(xù)閃爍刺激的產(chǎn)熱而設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)置溫度傳感器240檢測(cè)發(fā)光單元230的溫度，控制單元210根據(jù)該溫度控制工作對(duì)發(fā)光單元230散熱并控制驅(qū)動(dòng)單元220改變其對(duì)發(fā)光單元230的驅(qū)動(dòng)功率，最終達(dá)到對(duì)溫度的控制，降低了熱量的堆積從而減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象腦組織的損害，避免發(fā)光單元230與動(dòng)物皮層組織接觸部分持續(xù)聚集熱量導(dǎo)致的損傷。請(qǐng)參考圖1，通過(guò)溫度傳感240對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。溫度傳感器340可以是熱電偶型，或是納米熒光光纖傳感器。通過(guò)溫度傳感器240實(shí)時(shí)檢測(cè)光刺激器200溫度，并且回饋到其中的控制單元210，控制單元210通過(guò)對(duì)散熱單元250以及驅(qū)動(dòng)單元220的控制，最終達(dá)到對(duì)溫度的控制?；诒緦?shí)施例中的說(shuō)明，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出的包括該針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)的設(shè)備，總重量約為22克，其中固定于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的頭部的供電單元為3.7V鋰電池，系統(tǒng)可以以“100赫茲，5毫秒，2毫瓦/平方毫米”的工作模式連續(xù)工作2小時(shí)以上。操作者可以通過(guò)計(jì)算機(jī)110上的軟件或手持式控制器完成對(duì)植入在小動(dòng)物腦內(nèi)的光源進(jìn)行控制，產(chǎn)生任意模式的光脈沖刺激序列。`基于此，開(kāi)發(fā)動(dòng)物可以長(zhǎng)期植入、佩戴并無(wú)線遙控的光刺激器200，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線化的并可以調(diào)節(jié)刺激亮度的光纖刺激，從而取代常規(guī)的激光光源和長(zhǎng)距離光纖傳輸，將為光遺傳學(xué)對(duì)活動(dòng)動(dòng)物行為調(diào)控的研究提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，應(yīng)用光遺傳學(xué)研發(fā)植入式動(dòng)物遙控與導(dǎo)航系統(tǒng)、乃至下一代深部腦刺激系統(tǒng)，都將得益于此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機(jī)、與所述上位機(jī)無(wú)線連接的佩戴式光刺激器，所述光刺激器包括: 控制單元，接收所述上位機(jī)的控制指令以控制所述光刺激器工作； 驅(qū)動(dòng)單元，與所述控制單元連接，驅(qū)動(dòng)包括LED燈的發(fā)光單元發(fā)光； 發(fā)光單元，用于發(fā)出光線對(duì)光感基因細(xì)胞進(jìn)行光刺激； 光纖模塊，通過(guò)光纖耦合接口與所述發(fā)光單元連接，用于將發(fā)光單元發(fā)出的光信號(hào)傳輸至動(dòng)物體內(nèi)；所述發(fā)光單元、所述光纖耦合接口及所述光纖模塊安裝于動(dòng)物體內(nèi)；以及 供電單元，為所述控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、發(fā)光單元供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖模塊中的光纖的一端與所述LED燈相對(duì)并耦合，所述光纖將LED燈的光線自與LED相對(duì)的一端傳輸至另一端，用于照射動(dòng)物體內(nèi)的所述光感基因細(xì)胞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖模塊還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡設(shè)置于所述LED燈與所述光纖兩者相對(duì)的端面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖模塊還包括屏蔽盒和光纖調(diào)節(jié)器，所述LED燈設(shè)于所述屏蔽盒內(nèi)側(cè)壁，所述光纖在所述屏蔽盒內(nèi)與設(shè)有所述LED燈相對(duì)的側(cè)壁穿出； 所述光纖調(diào)節(jié)器設(shè)置于所述屏蔽盒的外側(cè)壁并套設(shè)于所述光纖，所述光纖調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述光纖的端面與所述聚焦透鏡的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4 所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖調(diào)節(jié)器設(shè)有讀數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述光纖調(diào)節(jié)器改變所述聚焦透鏡與所述光纖兩者相對(duì)的端面的距離并顯示讀數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦透鏡包括多個(gè)單顆透鏡，所述多個(gè)單顆透鏡注塑形成一個(gè)具有多個(gè)平行排列的所述單顆透鏡的多透鏡模組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述單顆透鏡為2、個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述光刺激器還包括溫度傳感器和散熱單元，所述溫度傳感器與所述控制單元連接用于檢測(cè)所述發(fā)光單元溫度值并反饋到所述控制單元；所述散熱單元與所述控制單元連接，所述控制單元根據(jù)所述溫度值控制所述散熱單元對(duì)所述發(fā)光單元散熱，且所述控制單元根據(jù)所述溫度值控制所述驅(qū)動(dòng)單元改變其對(duì)所述發(fā)光單元的驅(qū)動(dòng)功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述供電單元為鋰電池，所述散熱單元包括散熱片和風(fēng)扇。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)包括計(jì)算機(jī)和基站，所述計(jì)算機(jī)通過(guò)USB與所述基站連接通訊，所述基站和光刺激器均包括用于無(wú)線通訊的無(wú)線射頻設(shè)備。
全文摘要
一種針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)，包括上位機(jī)、與所述上位機(jī)無(wú)線連接的佩戴式光刺激器，所述光刺激器包括控制單元、用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光單元發(fā)光的驅(qū)動(dòng)單元、用于發(fā)出光線對(duì)光感基因細(xì)胞進(jìn)行光刺激的發(fā)光單元以及供電單元。光纖模塊，通過(guò)光纖耦合接口與所述發(fā)光單元連接，所述發(fā)光單元、所述光纖耦合接口及所述光纖模塊安裝于動(dòng)物體內(nèi)。上述針對(duì)動(dòng)物的無(wú)線遙控光刺激系統(tǒng)的光刺激器為無(wú)線連接佩戴式，避免了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)對(duì)象自由移動(dòng)而造成容易纏繞進(jìn)而折斷，降低了實(shí)驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)可靠。且發(fā)光單元通過(guò)光纖模塊及光纖耦合接口連接后植入動(dòng)物體內(nèi)，從而能夠深入刺激動(dòng)物的深部核團(tuán)，保證光刺激的有效性。
文檔編號(hào)A61N5/06GK103071244SQ201310030139
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者劉楠, 蔚鵬飛, 周意, 魯藝, 王偉, 王立平 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院