[发明专利]一种自由移动小动物行为成像装置和方法

权利要求书

1.一种自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，包括：

箱体，其为小动物的自由移动提供限定空间；

飞秒脉冲激光器，其用于产生波长为920纳米的激光；

飞秒脉冲激光调制器，其用于接收所述飞秒脉冲激光器输出的激光，并预啁啾补偿激光的脉冲展宽至预设值，并输出；

微型探头，其用于安装在小动物身上，且输入端通过所述飞秒脉冲激光调制器中的激光输入光纤连接所述飞秒脉冲激光器的输出端，用于接收所述飞秒脉冲激光调制器输出的激光，该激光对活体样本内部的组织进行扫描，以激发所述活体样本产生荧光信号；以及用于接收所述扫描成像部分输出的所述荧光信号，并进行输出；

数据收集组件，其安装在所述箱体上，且输入端通过荧光输出光纤连接所述微型探头的输出端，用于收集所述微型探头输出的所述荧光信号；

线路安装组件，所述激光输入光纤和荧光输出光纤通过所述线路安装组件以能够相对于所述箱体随意转动的方式安装在所述箱体上。

2.如权利要求1所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，还包括：

供电线(EW)，其通过所述线路安装组件以能够相对于所述箱体随意转动的方式安装在所述箱体上。

3.如权利要求1所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，还包括：

多个相机(相机1，相机2、相机3)，安装在所述箱体的内壁上，分别以不同的角度拍摄小动物的自由移动过程。

4.如权利要求1所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，还包括：

照明灯，其安装在所述箱体的内壁上，用于照明所述箱体的内腔。

5.如权利要求1所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，所述数据收集组件包括同轴的光电倍增管、聚光器、发射滤光片、短通滤光片和收集透镜，其中：所述光电倍增管用于将光信号转化为电信号后输出；所述聚光器用于汇聚由所述荧光输出光纤传输的荧光信号；所述发射滤光片用于滤掉波长为920纳米的激光；所述短通滤光片用于过滤掉除信号光以外的杂散光；所述荧光输出光纤与所述收集透镜共轴，且所述荧光输出光纤位于所述收集透镜的焦平面上，所述收集透镜用于将所述荧光信号更充分的收集到所述光电倍增管中。

6.如权利要求1所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，线路安装组件包括：

电动旋转头，其贯穿设置在所述箱体的顶部，一端连接外部电源，另一端连接所述供电线，使所述外部电源与所述供电线能够电连接；和

支架，其罩设在位于所述箱体顶部的所述电动旋转头外，所述激光输入光纤和荧光输出光纤穿过所述电动旋转头的外壳，所述荧光输出光纤与所述收集透镜光信号连接。

7.如权利要求1所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，所述飞秒脉冲激光调制器具有负色散光路和正色散光路，其中：

所述负色散光路包括激光输入光纤，所述激光输入光纤用于将脉冲展宽预啁啾补偿好的激光传输给所述扫描成像部；

所述正色散光路，其位于所述飞秒脉冲激光器和所述负色散光路之间，用于补偿由所述激光输入光纤在传输激光过程中引起的负色散。

8.如权利要求7所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，所述正色散光路包括：

色散补偿元件,其临近所述飞秒脉冲激光器设置，用于补偿由所述激光输入光纤在传输激光过程中引起的负色散；和

声光调制器，其用于接收经由所述补偿元件补偿后的激光，并调节激光强度，然后输出给所述扫描成像部分。

9.如权利要求8所述的自由移动小动物行为成像装置，其特征在于，所述正色散光路还包括：

激光方位调整组件，其设置在所述色散补偿元件与所述声光调制器之间，所述激光方位调整组件包括：

第一半波片，用于接收经由所述补偿元件补偿后的激光，并调整激光偏振方向，以使得所述声光调制器的调制效率最高；

第一反射镜，用于接收经由所述第一半波片的激光，并反射激光，以调整激光射入所述声光调制器的位置；和

第二反射镜，用于接收经由所述第一反射镜的激光，并反射激光，以调整激光射入所述声光调制器的角度，并传输给所述声光调制器。

10.一种自由移动小动物行为成像方法，其特征在于，包括：

步骤1，选取待成像区域：固定活体小动物，并利用台式双光子显微镜在所述活体样本上选取待成像区域；

步骤2，采集荧光信号：将连接有激光输入光纤的微型探头安装在所述活体样本上，释放小动物，以检测步骤1中选取的待成像区域输出的荧光信号，完成所述小动物内部的组织平面的成像；

步骤3，处理所述荧光信号，获取小动物自由活动的三维图像。