[发明专利]光遗传控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种光遗传控制系统，其特征在于，所述系统包括光源模块、微投影模块、数据处理模块、图像采集模块和显微镜模块；

所述光源模块的输出端与所述微投影模块的输入端连接；所述光源模块用于提供光刺激照明；

所述图像采集模块的输入端与所述显微镜模块的输出端连接；所述图像采集模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接；所述图像采集模块用于获取活性微生物样品的连续时刻的明场图像；

所述数据处理模块的输出端与所述微投影模块的输入端连接；所述数据处理模块用于：

对所述连续时刻的明场图像进行图像预处理，得到所述明场图像对应的预处理后的图像，所述预处理后的图像中包含有所述活性微生物样品中目标细胞在连续时刻的表型信息；

所述微投影模块的输出端与所述显微镜模块的输入端连接；所述微投影模块用于：

接收来自于所述数据处理模块的所述预处理后的图像；

对所述预处理后的图像进行调制，得到调制后的图像，所述调制后的图像以光斑承载，为所述光斑中的图案成像；

将所述调制后的图像投影到显微镜模块中的物镜视场中，所述活性微生物样品在所述显微镜模块中的成像与所述调制后的图像对应；

所述数据处理模块还用于：

生成同步信号，用于控制所述光源模块、所述图像采集模块与所述微投影模块同步工作。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连续时刻包括第一时刻和第二时刻，第二时刻晚于第一时刻；所述表型信息包括静态信息和过程信息；

所述数据处理模块具体用于：

接收来自于所述图像采集模块的第一时刻的所述明场图像，第一时刻的所述明场图像是在第一时刻的所述同步信号的触发下，所述图像采集模块拍摄得到的；

对第一时刻的所述明场图像进行图像预处理，得到第一时刻的所述预处理后的图像；

从第一时刻的所述预处理后的图像中提取出所述目标细胞在第一时刻的静态信息；

将第一时刻的所述预处理后的图像发送给所述微投影模块，用于所述微投影模块执行调制操作；

接收来自于所述图像采集模块的第二时刻的所述明场图像，第二时刻的所述明场图像是在第二时刻的所述同步信号的触发下，所述图像采集模块拍摄得到的；

对第二时刻的所述明场图像进行图像预处理，得到第二时刻的所述预处理后的图像；

从第二时刻的所述预处理后的图像中提取出所述目标细胞在第二时刻的静态信息；

对第一时刻的所述明场图像和第二时刻的所述明场图像进行追踪分析，得到所述目标细胞的过程信息。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述微投影模块包括微投影芯片、透镜和同轴放大光路；

所述微投影芯片的输入端与所述光源模块的输出端以及所述数据处理模块的输出端连接；所述微投影芯片的输出端与所述同轴放大电路的输入端连接；所述微投影芯片用于对来自于所述数据处理模块的所述预处理后的图像进行调制，得到所述调制后的图像；

所述透镜的输入端与所述同轴放大电路的输出端连接；所述透镜的输出端与所述显微镜模块的输入端连接；

所述同轴放大光路，用于接收来自于所述微投影芯片的所述调制后的图像，并将所述调制后的图像经过所述透镜投影到所述显微镜模块的物镜视场中。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微投影芯片为DMD芯片；或者，所述微投影芯片包括空间光调制器、第一起偏镜和第二起偏镜；

所述第一起偏镜设置在所述空间光调制器之前，是所述空间光调制器的起偏镜；所述第二起偏镜设置在所述空间光调制器之后，是所述空间光调制器后的线偏振分束立方；

所述空间光调制器，用于从所述数据处理模块接收所述预处理后的图像，并对所述预处理后的图像进行相位调制，得到图案化的光斑，所述图案化的光斑中的图案成像即为所述调制后的图像。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源模块包括激光光源和多模光纤；

所述激光光源的输出端与所述多模光纤的输入端连接；所述激光光源用于生成多个波长的激光；

所述多模光纤的输出端与所述微投影模块的输入端连接；所述多模光纤用于对所述多个波长的激光进行耦合和扩束，形成激光光斑；所述激光光斑用于照射所述活性微生物样品中的所述目标细胞。