适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统

1.本实用新型属于视网膜成像领域，涉及一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统。


背景技术：

2.全细胞膜片钳技术是在1976年德国马普生物物理化学研究所neher和sakmann在记录青蛙肌细胞用双电极钳制膜电位时发明的膜片钳技术，之后又对该技术做了改进，产生了全细胞膜片钳技术。膜片钳技术的原理是通过负压将几个离子通道形成封接，由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，电极端口内的细胞膜与膜的其他部分从电学上隔离，用一个极为敏感的电流信号放大器进行测量，通过数模转换器，将模拟信号转换为数字信号，传递给计算机，计算机进行数据采集及分析后，再将指令经数模转换器传递给膜片钳放大器，在探头上发挥指令功能。我们需要在这样的全细胞膜片钳系统上，进行视网膜神经节细胞光学刺激并记录细胞电信号。
3.目前适用于全细胞膜片钳给光的方法有双光子共聚焦成像、led 给光、数字微镜器件给光。从性价比分析，双光子共聚焦成像系统过于昂贵，国内实验室并没有大规模采购。而用led给光，存在对比度不高、清晰度欠缺的问题。单片的数字微镜器件由很多个微镜组成，每个微镜对应一个像素点，像素点的面积为7.6um*7.6um，数字微镜器件根据电脑图像信息传输的像素位置，打开或关闭每个微镜，因此相较于双光子共聚焦成像以及led给光，数字微镜器件的对比度和清晰度方面有很大提升，照射光点颗粒度可以达到微米级别，具有很高的分辨率。然而目前数字微镜器件与其操控软件均是以组装形式进行售卖，因此价格高昂达几十万，成本太高。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，提供一种低成本的精准给光和清晰成像的装置，本实用新型采用了如下技术方案：
5.本实用新型提供了一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，其特征在于，包括：投影装置，用于发出入射光；显微镜装置，包括第一透镜以及第二透镜；灌流装置，包括浴槽，用于盛装预定溶液以及视网膜；滤纸，设置在浴槽底内，位于视网膜下方；其中，投影装置，包括电脑、数字微镜器件、分束镜以及显示屏，电脑用于编辑自定义的图形，并将该图形传输给数字微镜器件，数字微镜器件用于发出与图形对应的入射光，分束镜、第二透镜以及第一透镜依次设置在数字微镜器件的光路上，第一透镜位于视网膜的上方。
6.本实用新型提供的一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，还可以具有这样的技术特征，还包括：盖网，设置在视网膜上方，用于对视网膜进行固定。
7.本实用新型提供的一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，还可以具有这样的技术特征，其中，显微镜装置还包括滤片，第一透镜设置在显微镜装置的显微镜镜腔内，滤片设置在显微镜镜腔内，用于吸收其他方向的光线只保留垂直方向的光线。
8.本实用新型提供的一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，还可以具有这样的技术特征，其中，灌流装置包括pe管以及蠕动泵，pe管包括进水部、出水部，蠕动泵用于为灌流装置提供动力，进水部以及出水部均由弯曲的针头组成，用于使预定溶液的排放提供缓冲使得预定溶液平缓流入和流出。
9.本实用新型提供的一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，还可以具有这样的技术特征，其中，预定溶液为缓冲用林格氏液溶液。
10.本实用新型提供的一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，还可以具有这样的技术特征，数据采集装置，用于记录细胞给光后的放电活动，其中，数据采集装置包括信号放大器、数模转换器、程序控制刺激器以及记录和分析软件，信号放大器具有探头及信号放大模块，探头与视网膜接触进行采集电信号，信号放大模块用于对电信号进行放大，数模转换器将放大后的电信号进行转换得到数字信号，并将数字信号传输至电脑，程序控制刺激器用于给细胞施加电流刺激，记录和分析软件用于对数字信号以及细胞的放电活动进行记录和分析。
11.本实用新型提供的一种适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，还可以具有这样的技术特征，其中，滤纸用于聚集光线形成反射通路，该滤纸为亲水性滤纸，孔径为0.45um。
12.实用新型作用与效果
13.根据本实用新型的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，由投影装置、显微镜装置、灌流装置、数据采集装置以及盖网和滤纸组成，并且在显微镜装置中添加了滤片吸收了多余的反射光，在投影装置中添加了分束镜，这就使得视网膜上的给光更为精准和显示屏上的成像更加清晰，同时在视网膜下放置了滤纸以聚集反射光线形成反射通路，达到了高对比度且边界清晰的视网膜成像效果。实施例中的数字微镜器件和电脑、显示屏以及显微镜装置互相配合，通过电脑将图形传输至数字微镜器件，再由数字微镜器件发出与图形对应的可见入射光，最后通过显示屏的成像效果调整与显微镜装置得到清晰的成像。因此，本实施例的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统在保证了成像高效、操作简便的效果的基础上相较于现有给光装置的成本也远远降低。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例中的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统的结构示意图。
具体实施方式
15.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本实用新型的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统作具体阐述。
16.《实施例》
17.图1是本实用新型实施例中的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统的结构示意图。
18.如图1所示，适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统包括投影装置、显微镜装
置、灌流装置、视网膜101、滤纸201以及盖网601。
19.投影装置用于对视网膜给光，包括显示屏310、电脑309、数字微镜器件308以及分束镜307。
20.显示屏310用于呈现视网膜上的给光形状。
21.电脑309用于编辑自定义的图形，并将该图形由传输线传输给数字微镜器件308。
22.数字微镜器件308包括小镜片及驱动器，该驱动器将该小镜片旋转适当角度得到并发出与图形对应的可见入射光，该可见入射光的亮度由电脑309的亮度控制，颜色由电脑309的系统以及数字微镜器件 308自带的色轮共同决定，当色轮只有一种光时，数字微镜器件308 只发出一种颜色的可见入射光。
23.本实施例中，分束镜307是二八分镜，当数字微镜器件308发出入射光线经过分束镜307时，20％的入射光能透过镜面，80％的入射光能投射到视网膜101上去，当反射光经过分束镜307时，80％的反射光中有20％的反射光投至显示屏310，其余的反射光投至数字微镜器件308。
24.显微镜装置用于对视网膜进行观察，包括第一透镜405、第二透镜406、滤片(图中未示出)。
25.本实施例中，第一透镜405为物镜，第二透镜406为目镜。第一透镜405位于视网膜101的上方，设置在显微镜装置的显微镜镜腔内。
26.滤片设置在显微镜镜腔内，用于吸收多余的反射光。
27.物镜可以由多个透镜组成，滤片根据需要设置在某两个透镜的中间。
28.在本实施例中，滤片是蔡司公司型号为424941-9050-000的偏振片，用于吸收其他方向的反射光只保留垂直方向的反射光。
29.分束镜307、第二透镜406以及第一透镜405、滤片依次设置在数字微镜器件308的光路上。
30.灌流装置用于放置并排出预定溶液，包括pe管(图中未示出)、蠕动泵(图中未示出)、进水部511、出水部512、浴槽513。
31.浴槽513用于盛装预定溶液以及视网膜101。
32.pe管用于承载并排出预定溶液。
33.蠕动泵用于为该灌流装置工作时对进水部和出水部提供预定溶液进出的动力。
34.进水部511以及出水部512均由弯曲的针头组成，用于使预定溶液的排放提供缓冲使得预定溶液平缓流入和流出。
35.当灌流装置工作时，装满预定溶液的pe管，经蠕动泵泵出，通过进水部511，进入浴槽513，稍后充满溶液的浴槽将溶液经出水部 512排出。
36.该灌流装置使得溶液具有流动性，达到模拟活体环境的效果。
37.本实施例中，视网膜101采用小鼠视网膜，当数字微镜器件308 发出的可见入射光到达视网膜101时，该视网膜细胞会进行放电活动。
38.本实施例中，预定溶液为缓冲用林格氏液溶液，该溶液由124mm 氯化钠，2.5mm氯化钾、2mm氯化钙、2mm氯化镁、1.25mm磷酸二氢钠、26mm碳酸氢钠以及22mm葡萄糖组成，是一种类似生理盐水的溶液，并且具备缓冲液的作用。
39.盖网601设置在视网膜101上方，利用盖网601本身的重量对视网膜101进行固定。
40.滤纸201设置在浴槽513底内，位于视网膜101下方，用于聚集入射光以形成反射通路。
41.滤纸201是一种亲水性滤纸且平整，并具有良好的透气性。
42.因视网膜是透明的，当光线大部分投射过视网膜时，如果没有滤纸就不会有足够的反射光线来形成反射通路，最终会导致无法在显示屏上呈现清晰的图像。
43.本实施例中，采用默克公司的millipore微孔滤膜hawp04700，孔径为0.45um。
44.本实施例中，适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统还包括数据采集装置，该数据采集装置包括信号放大器、数模转换器、程序控制刺激器以及记录和分析软件。在投影系统、显微系统的配合下，数据采集装置记录细胞给光后的放电活动。具体地：
45.信号放大器，具有探头及信号放大模块，探头与视网膜接触进行电信号的采集，信号放大模块用于对采集的电信号进行放大；
46.数模转换器将放大后的电信号进行转换得到数字信号，并将该数字信号传输至电脑309；
47.程序控制刺激器，用于给细胞施加电流刺激，视实验目的工作或者不工作；
48.记录和分析软件，用于对数字信号以及细胞的放电活动进行记录和分析。
49.本实施例中，信号放大器采用美国molecular devices公司生产的膜片钳放大器multiclamp 700b，数模转换器采用美国moleculardevices公司生产的digidata 1550low-noise data acquisitionsystem。
50.本实用新型提供的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统工作时的步骤如下：
51.步骤s1，电脑309将自定义的图形传输至数字微镜器件308；
52.步骤s2，数字微镜器件308产生与图形相对应的光线，该光线依次穿过分束镜307、第二透镜406、第一透镜405以及视网膜101，投射至滤纸201；
53.步骤s3，滤纸201聚集入射光线形成反射光线，该反射光线依次穿过第一透镜405、第二透镜406以及分束镜307；
54.步骤s4，分束镜307将部分光线投至数字微镜器件308，部分光线投至显示屏310；
55.步骤s5，根据显示屏310所呈现的成像效果，旋转显微镜的粗细准焦螺旋进行聚焦直到显示屏310呈现的视网膜成像清晰完整；
56.步骤s6，数据采集装置对视网膜101的细胞受到光刺激后的放电活动进行记录。
57.实施例作用与效果
58.根据本实施例提供的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统，该系统由投影装置、显微镜装置、灌流装置、数据采集装置以及盖网和滤纸组成，并且在显微镜装置中添加了滤片，在投影装置中添加了分束镜，由于添加的滤片和分束镜吸收了多余的反射光，所以使得视网膜上的给光更为精准从而使显示屏上的成像更加清晰。同时因为在视网膜下放置了滤纸用来聚集足够的光线以形成反射通路，所以达到了高对比度且边界清晰的视网膜成像效果。实施例中的数字微镜器件和电脑、显示屏以及显微镜装置互相配合，通过电脑将图形传输至数字微镜器件，再由数字微镜器件发出与图形对应的可见入射光，最后通过显示屏的成像效果调整显微镜装置最终得到清晰的成像。因此，本实施例的适用于全细胞膜片钳装置的视网膜成像系统在保证了成像高效、操作简便的基础上相较于现有给光装置，
其成本也远远降低。
59.实施例中，因为视网膜是一种透明的组织，体量轻盈，容易随溶液漂浮，因此利用盖网本身的重量来固定视网膜。同时灌流装置的进水部和出水部由弯曲的针头组成，使得林格氏液的流入排出都很平稳，不仅解决了视网膜随溶液漂浮影响成像效果的问题而且还达到了活体环境的模拟效果。
60.上述实施例仅用于举例说明本实用新型的具体实施方式，而本实用新型不限于上述实施例的描述范围。