空间脑科学动物实验光遗传装置

本发明涉及光遗传，具体地，涉及一种空间脑科学动物实验光遗传装置。

背景技术：

1、现有的光遗传装置安装在动物体上时，会对动物体造成创伤，在空间站进行相应实验时，在高复杂度操作和空间站污染的情况下，会大幅增加实验动物的死亡率。现有的光遗传装置在安装时，需要对实验动物(比如小鼠)进行开颅手术，以将光纤埋入实验动物的特定脑区，术后实验动物会产生疼痛感，过于剧烈的活动可能会导致手术区域的创面出血，对实验动物的生命安全造成威胁，此外，手术造成的伤口极易引起病毒感染，不利于实验动物的生存。本申请通过oled器件与量子点薄膜的搭配使用，实现了非侵入式的光遗传学无创调控，从而规避了上述问题。

2、公开号为cn102283137a的专利文献公开了一种光遗传学调控的动物行为学测试平台，用于对测试动物进行行为学测试，该测试平台包括中央控制系统、环境控制系统、行为学监测系统、光电检测调控系统及用于固定上述系统的壳体装置，通过将光遗传学神经调控技术和电生理、行为学测试等结合起来，建立了一套标准化和集成化的用于测试动物光遗传学调控的行为学测试平台。但是采用该专利文献的测试平台进行测试时，仍然需要进行开颅手术，仍然会对实验动物造成创伤。

3、公开号为cn207412159u的专利文献公开了一种基于光遗传学-电生理技术的动物神经功能检测装置，包括电生理信号记录系统、激光器和光纤，所述光纤的尖端围绕尖端的外圆周面上镀有多条金属导电丝，所述金属导电丝的长度方向与光纤的长度方向相一致；所述电生理信号记录系统包括测量电极组，所述测量电极组包括多根用于检测脑神经细胞电信号的微电极，每根微电极分别与每根金属导电丝对应连接。但是安装该专利文献的检测装置时，仍然需要进行开颅手术，仍然会对实验动物造成创伤。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空间脑科学动物实验光遗传装置。

2、根据本发明提供的一种空间脑科学动物实验光遗传装置，包括：光遗传组件和发射接收组件；

3、所述光遗传组件包括oled组件、传感层薄膜以及量子点薄膜；所述传感层薄膜和所述量子点薄膜之间连接，所述oled组件和所述量子点薄膜之间连接；

4、所述传感层薄膜与所述发射接收组件连接。

5、优选的，所述光遗传组件还包括外围组件，所述外围组件包括第一保护层薄膜和第二保护层薄膜；

6、所述传感层薄膜、所述量子点薄膜以及所述oled组件设置在第一保护层薄膜和第二保护层薄膜之间；

7、所述量子点薄膜位于所述传感层薄膜与所述oled组件之间，所述传感层薄膜靠近所述第一保护层薄膜设置，所述oled组件靠近所述第二保护层薄膜设置。

8、优选的，所述oled组件包括薄膜电路负极、有机发光半导体、薄膜电路正极以及第一连接导线；

9、所述有机发光半导体设置在所述薄膜电路负极和所述薄膜电路正极之间；所述薄膜电路负极和所述薄膜电路正极均连接所述第一连接导线的一端，所述第一连接导线的另一端用于连接颅顶颅钉；

10、所述薄膜电路负极靠近所述量子点薄膜设置，所述薄膜电路正极靠近所述第二保护层薄膜设置。

11、优选的，所述发射接收组件包括控制及供电组件、外壳以及固定组件；

12、所述控制及供电组件设置在所述外壳内，所述固定组件用于将所述外壳固定在动物体的脑部；

13、所述控制及供电组件与所述光遗传组件电连接。

14、优选的，所述控制及供电组件包括供电组件和控制模块；

15、所述供电组件用于给所述控制模块供电；所述光遗传组件连接所述控制模块、所述供电组件。

16、优选的，所述供电组件包括无线供电模块和第二补充电源；

17、所述无线供电模块用于给所述控制模块和所述光遗传组件供电，所述第二补充电源用于给所述控制模块供电。

18、优选的，所述控制模块包括控制电路、第二连接导线、无线通信模块、信号接收放大模块和数据暂存单元；

19、所述第二连接导线的一端用于连接颅顶颅钉，所述第二连接导线的另一端连接所述数据暂存单元；

20、所述控制电路与所述数据暂存单元、所述无线通信模块连接；

21、所述数据暂存单元与所述信号接收放大模块之间进行信号传输，所述无线通信模块与主控单元之间进行信号传输；

22、所述供电组件用于给所述控制电路、所述无线通信模块、所述信号接收放大模块、所述数据暂存单元供电。

23、优选的，所述外壳为聚醚醚酮外壳，所述聚醚醚酮外壳的内侧喷涂有碳纤维薄膜层。

24、优选的，还包括控制组件，所述控制组件包括控制箱壳体和主控单元，所述主控单元设置在所述控制箱壳体内；

25、所述主控单元用于调节所述光遗传组件和所述发射接收组件。

26、优选的，所述控制箱壳体的一周侧壁上设置有usb接口、typec接口、scsi接口、rs122接口、短距离无线数据传输接口、hd-sdi接口、hdmi接口、长距离无线数据传输端口、储存卡接口、情景恐惧模块电源接口、千兆以太网接口、供电28v接口、吸吮水管接口、供电100v接口、糖水偏好模块电源接口、开关按钮；

27、所述控制箱壳体的一周侧壁上设置有激光开关、无线控制开关、激光开启提示灯、触摸屏手动控制集成开关、控气开关、气进样控制按钮、电流表、电击开启提示灯、控水开关、水进样控制按钮以及水量表；

28、所述控制箱壳体的一周侧壁上设置有风冷散热接口。

29、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

30、1、本发明的光遗传模块采用将oled系统与量子点薄膜串联的结构，利用有机荧光半导体发出的可见光来激发量子点薄膜发出可透过生物组织的单色远红光，实现了无创光遗传调控，避免了高复杂度操作和空间站污染情况下实验动物容易死亡的问题，大幅降低了实验动物的死亡率；

31、2、本发明的光遗传模块将柔性电极材料应用于光遗传器件，解决了传统刚性oled材料因易碎、缺乏灵活性而无法在太空环境和实验条件下使用的问题，大大提高了太空动物实验的可操作性和灵活性；

32、3、本发明的采用头戴式发射接收装置，解决了在失重、活动空间狭小的条件下实施传统光遗传调控技术时动物活动不便的问题，实现了远程控制光遗传调控。

技术特征：

1.一种空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，包括：光遗传组件(1)和发射接收组件(2)；

2.根据权利要求1所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述光遗传组件(1)还包括外围组件，所述外围组件包括第一保护层薄膜(101)和第二保护层薄膜(107)；

3.根据权利要求2所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述oled组件包括薄膜电路负极(104)、有机发光半导体(105)、薄膜电路正极(106)以及第一连接导线(108)；

4.根据权利要求1所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述发射接收组件(2)包括控制及供电组件、外壳(210)以及固定组件(211)；

5.根据权利要求4所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述控制及供电组件包括供电组件(202)和控制模块(203)；

6.根据权利要求5所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述供电组件(202)包括无线供电模块(206)和第二补充电源(207)；

7.根据权利要求5所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述控制模块(203)包括控制电路、第二连接导线(201)、无线通信模块(204)、信号接收放大模块(208)和数据暂存单元(205)；

8.根据权利要求4所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述外壳(210)为聚醚醚酮外壳，所述聚醚醚酮外壳的内侧喷涂有碳纤维薄膜层(209)。

9.根据权利要求1所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，还包括控制组件(3)，所述控制组件(3)包括控制箱壳体和主控单元，所述主控单元设置在所述控制箱壳体内；

10.根据权利要求9所述的空间脑科学动物实验光遗传装置，其特征在于，所述控制箱壳体的一周侧壁上设置有usb接口(302)、typec接口(303)、scsi接口(304)、rs122接口(3050)、短距离无线数据传输接口(306)、hd-sdi接口(307)、hdmi接口(308)、长距离无线数据传输端口(309)、储存卡接口(310)、情景恐惧模块电源接口(311)、千兆以太网接口(312)、供电28v接口(313)、吸吮水管接口(314)、供电100v接口(315)、糖水偏好模块电源接口(316)、开关按钮(317)；

技术总结
本发明提供了一种空间脑科学动物实验光遗传装置，包括：光遗传组件和发射接收组件；所述光遗传组件包括OLED组件、传感层薄膜以及量子点薄膜；所述传感层薄膜和所述量子点薄膜之间连接，所述OLED组件和所述量子点薄膜之间连接；所述传感层薄膜与所述发射接收组件连接。本发明实现了无创光遗传调控，避免了高复杂度操作和空间站污染情况下实验动物容易死亡的问题，大幅降低了实验动物的死亡率。

技术研发人员：李卫东,李雨婷,张乃心,俞吟,张旭,汪紫滢,曾苏华
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14