一种小动物活体成像固定装置的制作方法

本实用新型属于生物成像技术领域，尤其涉及一种小动物活体成像固定装置。

背景技术：

光学成像相比其他成像模式(如核磁共振、正电子发射计算机断层扫描、计算机断层扫描)有很多重要优势，如高分辨率、低成本以及具有大量可用的造影剂和荧光报告基因。活体光学成像可以实现多色、长时程的动态成像，可以对同一小动物在不同时间点对同一位置的多个事件连续观察，以真实地反映实际发生的生物过程，能够在小动物活体状态下得到足够分辨率的细胞行为和分子信号信息，为细胞生物学、免疫学、肿瘤生物学和神经生物学提供动态可视化数据。但是组织光学成像面临的最大问题是由组织异质性(光吸收和光散射)带来的成像深度问题。正因如此，光学成像很难直接透过皮肤进行成像。为了解决这个问题，科学家对动物模型进行了一些改造建模，其中就包括在皮肤移植一些成像窗口模型。1924年，Sandison,J.C第一次将透明窗技术开发用于研究活体兔子的耳朵，动态观察活体组织的生长。1934年，Williams,R.G将该技术运用到了活体兔子的背部皮肤，并使其可用于其他动物模型。1943年，Algire,G.H在前面的基础上对装置进行修改，将其应用到小动物背部的皮肤上。当时对小动物背部皮肤的成像窗口已经有了雏形，但是仍然在工艺和材料等发面有所欠缺，经过近几十年的发展，采用生物相容性的钛合金材料对窗口进行了一些工艺上的改进，使得其能够在小动物背部贴合得更好，更适合进行活体光学成像。2011年，Palmer,G.M等人在nature protocol上发表文章改进背部皮窗装置，将其应用于研究多种生物学过程，包括长时间观察基因的表达、血管重塑和血管生成、肿瘤生长和浸润，并进一步通过成像定量分析的方法来表征血管形态学和氧化作用的荧光特性和功能性端点。Palmer,G.M等人设计了钛合金的背部皮窗装置，如图1a-1b所示。通过该皮窗装置，能够在小动物背部打开一个成像窗口，使得光子能够轻松地进入皮下，对皮下的生物学过程进行检测。

目前在使用皮窗装置过程中，仅仅依靠穿透背部皮肤的三根螺丝来固定皮窗，这三根螺丝属于皮窗装置上的一部分。当完成皮窗手术后，小鼠被自由放置在显微镜或成像系统下进行观察，但是，由于小鼠的自身呼吸或者麻醉不完全，会导致整个皮窗在小鼠的带动下发生抖动，对成像质量有很大的影响，甚至会造成图像的错位和失真。即针对这种背部皮窗的固定装置，目前并没有一个很好与皮窗兼容、牢固地固定的装置。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述缺陷，本实用新型的主要目的在于提供一种小动物活体成像固定装置，能够对成像窗口进行固定，保证成像过程中不发生移动；进而能够保证长时间的没有抖动的稳定成像。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种小动物活体成像固定装置，包括：固定基座，所述固定基座包括第一板体以及位于所述第一板体两侧的第二板体及第三板体，所述第一板体上设置有透射窗口以及围绕在所述透射窗口周围的固定孔，所述固定孔与皮窗装置的螺丝配合将皮窗装置与固定基座连接。

作为进一步的优选，皮窗装置与固定基座连接在一起后，所述透射窗口与皮窗装置的观察孔位置对应，所述固定孔与皮窗装置的螺丝孔位置对应。

作为进一步的优选，所述第二板体及第三板体的高度高于所述第一板体的高度，所述固定基座的下表面呈中间低两边高的状态，所述固定基座的上表面呈平面状态。所述上表面为使用过程中位于上方的一面。

作为进一步的优选，所述成像固定装置还包括加固块，所述加固块分别设置在第二板体及第三板体的上表面。

作为进一步的优选，所述成像固定装置还包括底座，所述底座与所述固定基座的表面连接。

作为进一步的优选，所述底座与所述固定基座的下表面连接。

作为进一步的优选，所述底座的上表面连接有加热装置。

作为进一步的优选，所述固定基座的下表面与所述底座上表面之间设置有加热装置。

作为进一步的优选，所述底座位于所述第二板体和第三板体的下方以及朝着所述第二板体及第三板体的宽度方向延伸。

作为进一步的优选，镜头放置于所述第一板体的下方或上方。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过固定基座上设置的固定孔将现有的皮窗装置与固定基座牢牢结合，能够对皮窗装置的成像窗口进行固定，保证成像过程中X-Y-Z方向不发生移动；进而能够保证长时间的没有抖动的稳定成像。并且所述固定基座上的透射窗口与所述皮窗装置的观察孔适应，使得光线能够透射，进行透射成像。

附图说明

图1a-1b为皮窗装置结构示意图。

图2为本实用新型实施例1小动物活体成像固定装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例2小动物活体成像固定装置的结构示意图。

图4为本实用新型实施例3小动物活体成像固定装置的结构示意图。

图5为本实用新型实施例4小动物活体成像固定装置的结构示意图。

图6为图5中底座的结构示意图。

附图中标记的说明如下：100-固定基座，101-第二板体，102-第一板体，103-第三板体，104-透射窗口，200-加固块，300、400-底座，401、402-底座一端、A-观察孔、B-螺丝孔。

具体实施方式

本实用新型通过提供一种小动物活体成像固定装置，解决了现有技术中在小鼠的带动下整个皮窗发生抖动，对成像质量影响大，甚至会造成图像的错位和失真的缺陷。

为了解决上述缺陷，本实用新型的主要思路是：

本实用新型实施例小动物活体成像固定装置，包括：固定基座，所述固定基座包括第一板体以及位于所述第一板体两侧的第二板体及第三板体，所述第一板体上设置有透射窗口以及围绕在所述透射窗口周围的固定孔，所述固定孔与皮窗装置的螺丝配合将皮窗装置与固定基座连接。

所述透射窗口与皮窗的观察孔径相互对应，所述固定孔的位置可与皮窗的螺丝孔的位置保持一致，通过螺丝、螺帽以及固定孔将皮窗装置及固定基座连接在一起，从而将皮窗上的小鼠成像窗口固定，从而可以保证长时间的没有抖动的稳定成像。

为了让本实用新型之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本实用新型所述之小动物活体成像固定装置。

实施例1

如图2所示，本实用新型实施例1小动物活体成像固定装置，包括：固定基座100，所述固定基座包括第一板体102以及位于所述第一板体两侧的第二板体101及第三板体103，所述第一板体102上设置有透射窗口104以及围绕在所述透射窗口周围的固定孔105，所述固定孔105与皮窗装置的螺丝配合将皮窗装置与固定基座连接。

当图1a-1b所示的皮窗装置与固定基座100连接在一起后，所述透射窗口104与皮窗装置的观察孔A位置对应，所述固定孔105与皮窗装置的螺丝孔B位置对应，本实施例1固定孔为3个，围绕在透射窗口104的周围。通过螺丝、螺丝孔以及固定孔105可将皮窗装置及固定基座100连接在一起，从而将皮窗上的小鼠成像窗口固定，从而可以保证长时间的没有抖动的稳定成像。

所述第二板体及第三板体的高度高于所述第一板体的高度，所述固定基座的一面呈中间薄两边厚的状态，中间薄的区域能够保证穿出的螺丝有空间固定，两边厚的高度能够保障小动物处于舒适状态。所述固定基座的上表面呈平面状态。

固定基座的材料可以为塑料、木材、金属等不限。为了保证基座的硬度和耐久度，可以选用不锈钢作为固定基座100的材料。

实施例2

在本实用新型实施例1的固定基座上，还可以在所述固定基座100呈平面状态一面的第二板体101及第三板体103表面各设置一加固块200，以增强固定装置本身的稳定性，如图3所示。

加固块200的材料不做限制，可以为铁块或不锈钢块，其目的是为了稳定装置，通过胶水和固定基座100绑定，可完全消除小鼠的呼吸振动。

其他与实施例1类似，不再赘述。

实施例3

在本实用新型实施例2的成像固定装置上，还可以在所述固定基座100的下方设置底座300，如图4所示，所述底座可设置在第二板体101、第三板体103的下方，并朝固定基座100的宽度方向延伸，以适合小鼠的体形放置小鼠，可以根据需要调节厚度及宽度等大小，底座300的材料可以为塑料、木材、金属等，本实用新型不做具体限制。本实用新型实施例2适用于正置显微镜系统，镜头放置于所述第一板体102的上方。

本实施例3在具体应用中，例如，假设实验动物为特定细胞表达荧光蛋白的C57小鼠，则具体实验场景步骤如下：

步骤1：对小动物提前2天麻醉、背部脱毛；

步骤2：提前1天对小动物制作皮窗手术；

步骤3：第一天在小动物皮窗中接种带有荧光蛋白的肿瘤细胞；

步骤4：采用尼康A1视频双光子系统或蔡斯780双光子系统，在载物台上铺一层塑料薄膜，防止灰尘掉落，然后在薄膜上放置底座300，采用胶布或其他等方式将底座牢牢固定在载物台上；

步骤5：对小动物进行浅层麻醉，将皮窗的螺帽小心地取下，然后将皮窗螺丝穿过基座100的105小孔，共有三个小孔，上紧螺帽固定，保证皮窗与固定装置之间没有松动，同时皮窗对小动物皮肤没有明显的压迫；

步骤6：将小动物和固定装置移至底座300上，同时在小鼠的鼻部用胶带固定气体麻醉管道；

步骤7：调整位置，使小动物口鼻对准气体麻醉出口。

步骤8：移动载物台，使焦距对准皮窗中央，找到想要拍摄的区域，对数据进行采集，采用本实施例的成像固定装置，每只小鼠可以进行至少2小时的活体成像拍摄，并且获得的数据清晰可用，没有呼吸抖动的影响。

本实用新型实施例3，通过在动物微观活体细胞行为成像系统中，设计了一套固定动物背部皮窗进行活体成像的系统。实验动物通过本实施例3装置可以方便快捷地固定背部皮窗，在呼吸麻醉系统辅助下，能够保证长时间的没有抖动的稳定成像，得到荧光蛋白标记的细胞在活体中的运动行为信息。

实施例4

在本实用新型实施例2的成像固定装置上，还可以在所述固定基座100的下方设置底座400，如图5和图6所示，所述底座400可设置在第二板体101、第三板体103的下方，并朝固定基座100的宽度方向延伸，以适合小鼠的体形放置小鼠，可以根据需要调节厚度及宽度等大小。所述第一板块102的下方可不设置底座形成空间，在此空间可放置镜头，因而，本实用新型实施例成像固定装置上下可以颠倒，可适应正置与倒置两种成像系统。

另外，在所述固定基座100的下表面与所述底座400上表面之间还可设置有加热装置，例如在底座400上粘贴恒温37℃的加热垫(爬虫加热垫)，以维持小动物成像过程中的正常体温。

本实施例4在具体应用中，例如，假设实验动物为转基因的特定细胞表达荧光蛋白的C57小动物，则具体实验场景步骤如下：

步骤1：对小动物提前2天麻醉、背部脱毛；

步骤2：提前1天对小动物制作皮窗手术；

步骤3：第一天在小动物皮窗中间接种带有荧光蛋白的肿瘤细胞；

步骤4：采用倒置共聚焦扫描显微镜，将底座400水平地放置在载物台上，保证镜头在401的凹槽中，同时镜头能够往上移动到402平面，否则需要削减底座400的厚度；

步骤5：对小动物进行浅层麻醉，将皮窗的螺帽小心地取下，然后将皮窗螺丝穿过基座100的105小孔，共有三个小孔，皮窗的玻璃面朝下。上紧螺帽固定，保证皮窗与固定装置之间没有松动，同时皮窗对小动物皮肤没有明显的压迫；

步骤6：在底座400上放置一个37℃恒温加热垫，将小动物和基座100移至载物台的加热垫上，同时在小鼠的鼻部用胶带固定气体麻醉管道；

步骤7：移动载物台，使焦距对准皮窗中央，找到肿瘤区域，对数据进行采集。

步骤8：在随后不同天数对皮窗进行宽场扫描成像，通过透射光得到皮窗整体情况，通过荧光得到肿瘤生长大小情况。

本实用新型实施例4，通过在观察肿瘤生长显微光学成像系统中，设计了一套固定动物背部皮窗进行活体成像的系统。实验动物通过本装置可以方便快捷地固定背部皮窗，通过倒置显微镜可以观察小鼠皮下肿瘤的生长情况，通过宽场透射光得到小动物皮窗整体情况和血管生成情况，通过荧光拍摄得到肿瘤生长大小情况，从而能够从整体上长期监视肿瘤在小动物皮下生长的动态信息以及肿瘤血管生成情况，与实施例3相互补充。同时，通过颠倒基座100的方向，该装置也能够在实施例3中的系统进行运用。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

(1)本实用新型通过固定基座上设置的固定孔将现有的皮窗装置与固定基座牢牢结合，能够对皮窗装置的成像窗口进行固定，保证成像过程中X-Y-Z方向不发生移动；进而能够保证长时间的没有抖动的稳定成像。并且所述固定基座上的透射窗口与所述皮窗装置的观察孔适应，使得光线能够透射，进行透射成像。

(2)本实用新型装置简洁明了，占用空间非常小，适应性广，上下可以颠倒，可适应正置与倒置两种成像系统。

(3)本实用新型可配套有37℃恒温加热垫和呼吸麻醉装置，能够对小动物皮窗进行活体动态地长时程成像，成像时间至少可达2小时。成像周期至少可达2周。

(4)本实用新型装置在设计中充分考虑了皮窗在小动物背部的具体位置，固定不会对小动物皮肤造成额外拉伸损伤。

(5)本实用新型操作简单，更换小动物速度快，成像效率高。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。