光纤记录系统的制作方法

本披露一般涉及神经科学仪器领域。更具体地，本披露涉及一种光纤记录系统。

背景技术：

1、神经元的活动与其内部的钙离子浓度相关，神经元在放电的时候会爆发出短暂的钙离子浓度高峰，利用这种特定对应关系，可以将神经元中的钙离子浓度通过荧光强度表现出来，从而达到检测神经元活动的目的。

2、现有的光纤记录系统通常包含上位机、数据采集(daq，data acquisition)主机、光纤跳线和插芯针，连接于实验动物的插芯针采集到信号后需通过光纤跳线传输至daq主机。

3、鉴于神经系统是人体最为复杂的器官之一，大脑皮层神经前体细胞在分化过程能够形成多种类型的神经元，以执行不同的大脑功能，只能记录单一神经元活动的单一激发光源的光纤记录系统已经难以满足神经研究的需求，因此，急需要一种可同时记录不同神经元活动的记录系统。

技术实现思路

1、为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了一种光纤记录系统，以同时记录多个神经元活动。

2、在第一方面中，本披露提供一种光纤记录系统，包括：上位机、数据采集主机、光电传感组件以及插芯针；所述上位机、所述数据采集主机以及所述光电传感组件通信连接，所述插芯针的一端与所述光电传感组件连接，另一端与待测活体连接以采集荧光信号；所述光电传感组件内包括至少两条信号传输路径，所述至少两条信号传输路径的一端均连接于所述插芯针，以接收所述插芯针采集的至少两路荧光信号，所述至少两条信号传输路径的另一端各设有一个探测单元，以分别探测所述至少两路荧光信号。

3、在本披露的一些实施例中，两条信号传输路径的交汇处设有第一二向色镜，所述第一二向色镜将两路荧光信号中的一路荧光信号反射至两个探测单元中的一个探测单元，将另一路荧光信号透射至另一个探测单元。

4、在本披露的一些实施例中，所述光电传感组件内还包括光源发射路径；所述光源发射路径的一端设有光源发生器，另一端连接于所述插芯针；所述光源发射路径上还设有透镜组和波长转换器；所述光源发生器的发射光沿所述光源发射路径依次经过所述波长转换器和所述透镜组，所述透镜组将所述光源发生器的发射光传输至所述插芯针以激发荧光信号。

5、在本披露的一些实施例中，所述透镜组包括：分束镜；所述分束镜设置在所述光源发射路径与所述两条信号传输路径的交汇处，用于将所述光源发生器的发射光反射至所述插芯针，以及透射所述两路荧光信号。

6、在本披露的一些实施例中，所述光电传感组件内还包括两条光源发射路径；所述两条光源发射路径的一端各设有一个光源发生器，另一端均连接于所述插芯针；所述两条光源发射路径上还设有透镜组，用于将所述两个光源发生器的发射光传输至所述插芯针，以激发两路荧光信号。

7、在本披露的一些实施例中，所述透镜组包括：分束镜和第二二向色镜；

8、所述第二二向色镜设置在所述两条光源发射路径的交汇处，用于将所述两个光源发生器中的一个光源发生器的发射光反射至所述分束镜，将另一光源发生器的发射光透射至所述分束镜；所述分束镜设置在所述两条光源发射路径与所述两条信号传输路径的交汇处，用于将所述两个光源发生器的发射光均反射至所述插芯针，以及透射所述两路荧光信号。

9、在本披露的一些实施例中，所述光电传感组件还包括：对照光源发射路径；所述对照光源发射路径的一端设有对照光源发生器，另一端连接于所述插芯针；所述透镜组还包括：第三二向色镜；所述第三二向色镜设置在所述两条光源发射路径中任一条光源发射路径与所述对照光源发射路径的交汇处，用于将所述对照光源发生器的发射光反射至所述分束镜，以及将所述两条光源发射路径中任一条光源发生器的发射光透射至所述分束镜。

10、在本披露的一些实施例中，所述透镜组还包括：消色差透镜；所述两条光源发射路径均经过所述消色差透镜，所述消色差透镜设置在所述分束镜与所述第二二向色镜之间。

11、在本披露的一些实施例中，所述探测单元包括：光电转换元件和滤光片；所述荧光信号经所述滤光片传输至所述光电转换元件，所述光电转换元件将所述荧光信号转换为电信号，以生成光纤记录数据。

12、在本披露的一些实施例中，所述光电传感组件内还设有反射镜；所述反射镜设置在所述第一二向色镜的透射方向上，用于将改变所述第一二向色镜透射的荧光信号的传输方向并将所述第一二向色镜透射的荧光信号反射至探测单元。

13、在本披露的一些实施例中，所述光电传感组件内还设有聚焦透镜；所述两条信号传输路径均经过所述聚焦透镜，所述聚焦透镜设置在所述插芯针与所述探测单元之间。

14、在本披露的一些实施例中，所述波长转换器为周向布置有多个荧光区的色轮转盘，所述多个荧光区分别涂覆不同的荧光粉，所述色轮转盘可旋转以改变所述光源发生器的发射光所通过的荧光区。

15、在本披露的一些实施例中，所述波长转换器为布置有多个荧光区的色带，所述多个荧光区分别涂覆不同的荧光粉，所述色带可沿着色带长度方向移动以改变所述光源发生器的发射光所通过的荧光区。

16、在本披露的一些实施例中，所述插芯针的一端固定连接在所述光电传感组件上。

17、在本披露的一些实施例中，所述光电传感组件与所述数据采集主机无线连接；所述上位机与所述数据采集主机电连接，所述上位机与所述光电传感组件无线连接，用于控制所述光电传感组件和/或所述数据采集主机，并对光纤记录数据进行存储和分析。

18、在本披露的一些实施例中，所述分束镜为分光平片、分光棱镜或二向色镜。

19、在本披露的一些实施例中，所述反射镜为分光平片、分光棱镜或二向色镜。

20、在本披露的一些实施例中，所述聚焦透镜为自聚焦透镜或消色差透镜。

21、在本披露的一些实施例中，所述第一二向色镜与所述信号传输路径呈45°设置。

22、在本披露的一些实施例中，所述分束镜分别与所述信号传输路径和所述光源发射路径呈45°设置。

23、在本披露的一些实施例中，所述第二二向色镜与所述光源发射路径呈45°设置。

24、在本披露的一些实施例中，所述第三二向色镜与所述对照光源发射路径呈45°设置。

25、在本披露的一些实施例中，所述反射镜的法线方向与所述第一二向色镜的透射方向呈45°。

26、通过如上所提供的光纤记录系统，本披露的方案在光电传感组件内包括至少两条信号传输路径，至少两条信号传输路径能够从插芯针处同时接受至少两路不同的荧光信号，并分别传输至信号传输路径一端的探测单元中进行同时检测。基于本披露的无线光纤记录系统，通过向待测活体注射多种特定的钙离子指示病毒，即可同时记录多类不同标记的神经元的活动，提高神经研究的效率。

27、进一步，在本披露的一些实施例中，利用对照光源发生器产生对照光，在系统因碰撞等因素产生噪声时，依据对照光激发的荧光信号能够检测出异常信号特征，进而对两个光源发生器发射光所激发的荧光信号进行噪声去除，使光纤记录数据更加精准。

28、进一步，在本披露的一些实施例中，在光纤记录系统中增加了消色差透镜，进一步地，还可以令各个光源到消色差透镜表面的距离都相等，且等于消色差透镜的焦距，以对不同光源发生器的发射光进行准直，起到了集中光强、减少光损耗的作用，提高了发射光的利用率，令进入待测活体体内的光强足够，刺激信号更好，有利于光电传感组件对荧光信号的采集效果。

29、进一步地，在本披露的一些实施例中，在第一二向色镜的透射方向上设置反射镜，以改变第一二向色镜透射的荧光信号的传输方向，从而令前述荧光信号不再是沿着第一二向色镜的透射方向直线传播，缩短了前述透射方向上的路径长度，进而令该条路径上的探测单元的设置方向从光电传感组件的高度方向转变为光电传感组件的长度或宽度方向，进而降低产品的高度，令产品的重心下移，使光电传感组件在待测活体上更稳固。

30、进一步地，在本披露的一些实施例中，通过采用无线连接方式进行信号传输，使得光电传感组件和数据采集主机之间不需要通过线缆连接，有效地降低了对待测活体活动范围的限制，使得光纤记录系统适用于更多检测场景，例如，管道检测场景。

31、进一步地，在本披露的一些实施例中，插芯针的一端直接固定在光电传感组件上，插芯针和光电传感组件直接佩戴于待测活体上，能够简化光纤跳线这一结构，避免光纤缠绕风险，同时，避免了光纤跳线本身具有的荧光效应带来的传输干扰，缩短了钙信号的接收时程，有效改善了荧光信号在系统内的传输效率，降低了信号记录中的干扰，提高了系统的精度。

32、进一步地，现有的光纤记录系统，其将光源系统、光电传感组件和数据采集卡集成在数据采集主机内；而本披露的一些实施例将光电传感组件与数据采集主机进行功能拆分，利用数据采集主机执行数据交互功能，利用光电传感组件固定在待测活体上执行数据采集功能，使得数据采集主机的体积得以缩减，数据采集主机更加轻巧。