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基本的熒光顯微鏡系統-深度腦區
作者:admin   時間:2018-01-17

 

Basic Fluorescence Microscopy System - Deep Brain
型號:YH-BFMS-L


 


基本熒光顯微鏡系統主要用于觀察自由活動的動物神經回路、腦深部鈣成像研究,比如小鼠或大鼠,通過可穿戴的熒光顯微鏡成像套管長期植入大小鼠的頭骨,植入的成像插管采用自動定心閉鎖機制很容易的植入到大小鼠身上。其中嵌入式熒光顯微鏡采用electrically pigtailed 和光纖連接,在可見光譜中,腦組織散射成像限制約150μm,腦表面成像無需插入全玻璃的替續透鏡(relay lenses),在比較大的大腦深處,則必須使用中繼透鏡系統,包含均勻或梯度折射率玻璃棒、透鏡和棱鏡,使圖像聚焦顯微鏡物鏡和有效降低光路然后通過大腦組織。

 

系統配置
1. LED連接 / Ce:YAG 光纖光源;
2. 嵌入式熒光顯微鏡;
3. 熒光顯微鏡驅動器L型;
4. 嵌入式成像插管L型;
5. 輔助的光纖&電子旋轉連接頭;
6. 熒光顯微鏡固定器;
7. 虛擬顯微鏡;
8. 焦圈調整套;
9. 顯微鏡控制器軟件;
10. 顯微鏡成像分析軟件;

 

到目前為止我們有S型和L型顯微鏡,兩種型號都有分色光束分離器、M3光纖連接器、CMOS傳感器等,每個CMOS序號存儲在其電纜,有特定的保護層,校正過濾器可辨認我們的軟件包,S型有平行板依賴于模型中的物鏡成像插管創建CMOS圖像。

 

 

下面的視頻顯示了自由活動小鼠使用Doric熒光顯微鏡以10幀/秒(fps))的速率在神經元表達的深部腦成像的鈣信號GCaMP6,經由Adam Packer, Michael H?usser lab, UCL提供,左邊視頻顯示的是原始數據,右邊是使用我們成像分析軟件處理后的數據。


圖中顯示了16個細胞的熒光強度表達GCaMP6在D2受體表達中型棘突神經元的間接途徑,這個視頻是在自由活動小鼠身上的紋狀體(大約4毫米深)采集的,經由 Dr. Akiyo Natsubori (experimenter), and Dr. Kenji Tanaka (PI) from the Department of Neuropsychiatry, School of Medicine, Keio University提供的。

 

 
產品規格

 

 

系統相關組件


嵌入式熒光顯微鏡 Snap-in Fluorescence Microscope Body


S型和L型熒光顯微鏡兩種型號都有分色光束分離器、M3光纖連接器、CMOS傳感器等,每個CMOS序號存儲在其電纜,有特定的保護層,校正過濾器可辨認我們的軟件包,L型裝有 0.5 NA物鏡,S型有平行板依賴于模型中的物鏡成像插管創建CMOS圖像。當用于深部腦成像,熒光顯微鏡主體使用植入式成像插管,從底部到頂部傳輸圖像,每個顯微鏡都帶有保護帽。


     


熒光顯微鏡驅動器 (Fluorescence Microscope Driver)

 

 

 

熒光顯微鏡驅動器允許計算機控制激發LED光源、圖像采集和通過高速以太網通信播放單個或多個視頻圖像,它可以觸發或同步外部的記錄裝置和觸發其他設備,這個熒光顯微鏡驅動器附帶有顯微鏡控制軟件。熒光顯微鏡控制器軟件提供接口控制顯微鏡驅動器,軟件確保圖像采集和輸出16位標記圖像文件格式(.tiff),tiff格式可以容易地與其他所有標準成像軟件讀取,圖像保存是16位像素深度,真正的圖像像素深度是10位,所以像素灰度值包含0到1020之間的數。這個分析軟件的基本功能是為用戶提供便捷,通過嵌入式熒光顯微鏡采集圖像并獲取相關的數據,軟件以.tiff格式加載圖片,然后進行基本的圖像處理功能和輸出工具以.CVS格式保存熒光數據,這個軟件不能代替標準分析工具Matlab、ImageJ或Excel,旨在提供基本的但有用的顯微鏡圖像處理算法。

 

 

熒光顯微鏡控制器界面


1. 圖像顯示框(Image box):顯示來自顯微鏡的圖像,可繪制感興趣的區域;
2. 鏡頭設置(Camera Settings):設置曝光時間以毫秒為單位(21 - 1000之間)和探測器的增益(0和2之間);
3. 照明控制(Illumination Control):設置LED輸出功率(%),實際的光功率取決于驅動模式,LED成像是自動開啟/關閉;
4. 采集控制(Acquisition Controls)啟動和停止不同的操作模式;
Live: 獲取圖像并顯示它們,這些圖片僅用于顯示和不能保存。
Snapshot(抓拍): 保存圖像到用戶定義的文件。
Album(專輯):獲取圖像并添加到專輯棧,用戶可以將整個棧保存為分離文件,或作為一個圖像棧。
Record(記錄): 獲得連續的圖像流,并將它保存到用戶自定義文件作為一個圖像棧。
Time Serie(時間系列): 打開時間系列接口界面創建一個成像實驗,實驗由多個成像系列在多個時間點,時間間隔分開。摘要部分明確了實驗參數。
5.外觸發器(External Trigger):打開外部觸發接口,顯微鏡驅動器等待觸發器IN連接頭的信號,并創建一個專輯由用戶自定義指定的接口幀數。
6. ROI管理(Roi Manager):顯示live用戶繪制ROI像素強度,清除按鈕清除繪制的ROI和圖表。
7.對比度設置(Contrast Settings): 對比度設置主要改變顯示,用于對live預先篩分。
8. 以太網設置(Ethernet Settings):以太網設置配置IP地址,用于接收顯微鏡驅動器的數據。

 

 

成像圖像分析界面


1. 功能菜單(Function toolbar):功能菜單欄是被功能分開的。
輸入/輸出(I/O): 包含加載圖片和保存圖像功能。
ROI管理:包含了繪制、查找單元和清除所有功能,每個ROI手繪或自動查找功能都由ROI管理。
對比度調整(Adjust): 調整部分包含圖像對比度調整功能,這些功能在圖像框中臨時應用,不保存圖像。
處理功能(Processing):處理部分包含子像素注冊的排列圖像功能,刪除背景照明功能,復位按鈕可以重新加載原始圖像棧。
路徑(Traces): 包含輸出功能,可以輸出ROI平均強度數據 .CSV 文件。
2. 圖像框(Image box):在框里可以繪制對個ROIs,ROI是用藍色突出顯示, ROI索引在左上角。
3. ROI 管理(ROI manager):分兩部分,左邊是 ROI參數,右邊是ROI列表。
ROI參數: 包含ID、圖形框里ROI索引顯示 、ROI區域像素和坐標。
ROI 情節列表:顯示ROI像素值的平均強度,那些軌跡可以通過工具欄里輸出按鈕輸出。

 

單通道LED連接組件(Connectorized Single LED)

 

 
組件描述:
堅固緊湊的高亮LED模塊可接入不同類型的光纖,通過FC接線允許更改或替換的光纖跳線。我們為光纖方法提供了一個最大可能的耦合效率,非常適合LED與多模光纖的耦合,耦合效率取決于LED發射大小、光纖芯直徑和光纖的數值孔徑,工廠測試的光耦合是1毫米的塑料光纖和200μm直徑和0.53 NA玻璃光纖。

 

 

嵌入式成像插管 Snap-in Imaging Cannula

 

 

嵌入式成像插管和調焦圈


普通光纖套管可以發送光但不創建或獲取圖像,成像套管可以傳輸圖像,但是在高度混濁介質比如腦組織,只有很短的距離,接近大腦表面附近的區域可以使用S型成像插套管,對于更深層次的大腦區域,則需要使用嵌入式L型成像套管通過影像引導梯度折射率棒透鏡來查看內部腦組織,從而將腦成像從大腦內部反應到顱骨表面。這些熒光顯微鏡焦圈是非常重要的選擇,不同深度范圍的腦組織使用不同長度的調焦圈,而好的聚焦是從每個套管開始通過調整焦圈完成的,套管是可以被重復使用的。

 

 

調焦圈套件 Focus Adjustment Ring Set

 
做為觀察要點可以在大腦中任何地方,一套調焦圈用于不同的高度調節,通過結合兩種梯度折射率棒透鏡和4個調焦圈可以覆蓋大部分的腦區,外形尺寸上,調焦環的高度分別是2.05毫米,2.77毫米,3.48毫米和4.2毫米。
下表提供了調焦圈和成像插管結合可達到的穿透深度范圍。
Table :Depth range vs Focus adjustment ring set

 


虛擬顯微鏡Dummy Microscope


虛擬顯微鏡是外觀相似、廉價的嵌入式熒光顯微鏡復制品,可以安裝在任何嵌入式成像插管,主要用于實驗前期固定嚙齒動物頭部訓練用的,從而最大限度減少在使用真正的熒光顯微鏡之前的損失,虛擬顯微鏡有一個M3連接頭,可以連接到CM3光纖。

 

 

輔助的光纖&電子旋轉連接頭

 

光纖&電子旋轉接頭(fiber-optic&electrical rotary joint)
在光遺傳學(optogenetics)實驗中通過結合光刺激和電生理記錄,可以觀察到相關的電脈沖光刺激。在這個階段,大多數的研究都集中在結合梳狀電極與單一的照明光纖或光纖電極。為了促進這種活體實驗,光纖&電子旋轉接頭比整合的電子旋轉接頭更緊湊,光纖通過電子轉接頭的中心孔穿過,與FC連接器兩端連接進行光通信,光滑有效,這個轉接頭主要適用于小鼠。

 

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