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类型: 光遗传学产品

名称:基本荧光显微系统-深度脑区

Basic Fluorescence Microscopy System - Deep Brain

型号:YH-BFMS-L

  • 产品介绍
  • 产品特点
  • 产品参数
  • 产品应用
  • 文献参考

基本荧光显微镜系统主要用于观察自由活动的动物神经回路、脑深部钙成像研究,比如小鼠或大鼠,通过可穿戴的荧光显微镜成像套管长期植入大小鼠的头骨,植入的成像插管采用自动定心闭锁机制很容易的植入到大小鼠身上。其中嵌入式荧光显微镜采用electrically pigtailed 和光纤连接,在可见光谱中,脑组织散射成像限制约150μm,脑表面成像无需插入全玻璃的替续透镜(relay lenses),在比较大的大脑深处,则必须使用中继透镜系统,包含均匀或梯度折射率玻璃棒、透镜和棱镜,使图像聚焦显微镜物镜和有效降低光路然后通过大脑组织。


系统配置
1.   LED连接 / Ce:YAG 光纤光源;
2.   嵌入式荧光显微镜;
3.   荧光显微镜驱动器L型;
4.   嵌入式成像插管L型;
5.   辅助的光纤&电子旋转连接头;
6.   荧光显微镜固定器;
7.   虚拟显微镜;
8.   焦圈调整套;
9.   显微镜控制器软件;
10.  显微镜成像分析软件;
 
到目前为止我们有S型和L型显微镜,两种型号都有分色光束分离器、M3光纤连接器、CMOS传感器等,每个CMOS序号存储在其电缆,有特定的保护层,校正过滤器可辨认我们的软件包,S型有平行板依赖于模型中的物镜成像插管创建CMOS图像。


 

下面的视频显示了自由活动小鼠使用Doric荧光显微镜以10帧/秒(fps))的速率在神经元表达的深部脑成像的钙信号GCaMP6,经由Adam Packer, Michael H?usser lab, UCL提供,左边视频显示的是原始数据,右边是使用我们成像分析软件处理后的数据。

 

图中显示了16个细胞的荧光强度表达GCaMP6在D2受体表达中型棘突神经元的间接途径,这个视频是在自由活动小鼠身上的纹状体(大约4毫米深)采集的,经由 Dr. Akiyo Natsubori (experimenter), and Dr. Kenji Tanaka (PI) from the Department of Neuropsychiatry, School of Medicine, Keio University提供的。


 

 

产品规格


 

系统相关组件

嵌入式荧光显微镜 Snap-in Fluorescence Microscope Body
S型和L型荧光显微镜两种型号都有分色光束分离器、M3光纤连接器、CMOS传感器等,每个CMOS序号存储在其电缆,有特定的保护层,校正过滤器可辨认我们的软件包,L型装有 0.5 NA物镜,S型有平行板依赖于模型中的物镜成像插管创建CMOS图像。当用于深部脑成像,荧光显微镜主体使用植入式成像插管,从底部到顶部传输图像,每个显微镜都带有保护帽。


    

 

荧光显微镜驱动器 (Fluorescence Microscope Driver)


 

 

 

荧光显微镜驱动器允许计算机控制激发LED光源、图像采集和通过高速以太网通信播放单个或多个视频图像,它可以触发或同步外部的记录装置和触发其他设备,这个荧光显微镜驱动器附带有显微镜控制软件。荧光显微镜控制器软件提供接口控制显微镜驱动器,软件确保图像采集和输出16位标记图像文件格式(.tiff),tiff格式可以容易地与其他所有标准成像软件读取,图像保存是16位像素深度,真正的图像像素深度是10位,所以像素灰度值包含0到1020之间的数。这个分析软件的基本功能是为用户提供便捷,通过嵌入式荧光显微镜采集图像并获取相关的数据,软件以.tiff格式加载图片,然后进行基本的图像处理功能和输出工具以.CVS格式保存荧光数据,这个软件不能代替标准分析工具Matlab、ImageJ或Excel,旨在提供基本的但有用的显微镜图像处理算法。


 

 

荧光显微镜控制器界面

 

1. 图像显示框(Image box):显示来自显微镜的图像,可绘制感兴趣的区域;
2. 镜头设置(Camera Settings):设置曝光时间以毫秒为单位(21 - 1000之间)和探测器的增益(0和2之间);
3. 照明控制(Illumination Control):设置LED输出功率(%),实际的光功率取决于驱动模式,LED成像是自动开启/关闭;
4. 采集控制(Acquisition Controls)启动和停止不同的操作模式;
Live: 获取图像并显示它们,这些图片仅用于显示和不能保存。
Snapshot(抓拍): 保存图像到用户定义的文件。
Album(专辑):获取图像并添加到专辑栈,用户可以将整个栈保存为分离文件,或作为一个图像栈。
Record(记录): 获得连续的图像流,并将它保存到用户自定义文件作为一个图像栈。
Time Serie(时间系列): 打开时间系列接口界面创建一个成像实验,实验由多个成像系列在多个时间点,时间间隔分开。摘要部分明确了实验参数。
5.外触发器(External Trigger):打开外部触发接口,显微镜驱动器等待触发器IN连接头的信号,并创建一个专辑由用户自定义指定的接口帧数。
6. ROI管理(Roi Manager):显示live用户绘制ROI像素强度,清除按钮清除绘制的ROI和图表。
7.对比度设置(Contrast Settings): 对比度设置主要改变显示,用于对live预先筛分。
8. 以太网设置(Ethernet Settings):以太网设置配置IP地址,用于接收显微镜驱动器的数据。

 

 成像图像分析界面

 

1. 功能菜单(Function toolbar):功能菜单栏是被功能分开的。
输入/输出(I/O): 包含加载图片和保存图像功能。
ROI管理:包含了绘制、查找单元和清除所有功能,每个ROI手绘或自动查找功能都由ROI管理。 
对比度调整(Adjust): 调整部分包含图像对比度调整功能,这些功能在图像框中临时应用,不保存图像。
处理功能(Processing):处理部分包含子像素注册的排列图像功能,删除背景照明功能,复位按钮可以重新加载原始图像栈。
路径(Traces): 包含输出功能,可以输出ROI平均强度数据 .CSV 文件。

2. 图像框(Image box):在框里可以绘制对个ROIs,ROI是用蓝色突出显示, ROI索引在左上角。
3. ROI 管理(ROI manager):分两部分,左边是 ROI参数,右边是ROI列表。
ROI参数: 包含ID、图形框里ROI索引显示 、ROI区域像素和坐标。
ROI 情节列表:显示ROI像素值的平均强度,那些轨迹可以通过工具栏里输出按钮输出。


单通道LED连接组件(Connectorized Single LED) 


 

 

组件描述:坚固紧凑的高亮LED模块可接入不同类型的光纤,通过FC接线允许更改或替换的光纤跳线。我们为光纤方法提供了一个最大可能的耦合效率,非常适合LED与多模光纤的耦合,耦合效率取决于LED发射大小、光纤芯直径和光纤的数值孔径,工厂测试的光耦合是1毫米的塑料光纤和200μm直径和0.53 NA玻璃光纤。


 

嵌入式成像插管 Snap-in Imaging Cannula


 

 

嵌入式成像插管和调焦圈

 

普通光纤套管可以发送光但不创建或获取图像,成像套管可以传输图像,但是在高度混浊介质比如脑组织,只有很短的距离,接近大脑表面附近的区域可以使用S型成像插套管,对于更深层次的大脑区域,则需要使用嵌入式L型成像套管通过影像引导梯度折射率棒透镜来查看内部脑组织,从而将脑成像从大脑内部反应到颅骨表面。这些荧光显微镜焦圈是非常重要的选择,不同深度范围的脑组织使用不同长度的调焦圈,而好的聚焦是从每个套管开始通过调整焦圈完成的,套管是可以被重复使用的。

 

 

调焦圈套件 Focus Adjustment Ring Set

 

做为观察要点可以在大脑中任何地方,一套调焦圈用于不同的高度调节,通过结合两种梯度折射率棒透镜和4个调焦圈可以覆盖大部分的脑区,外形尺寸上,调焦环的高度分别是2.05毫米,2.77毫米,3.48毫米和4.2毫米。

下表提供了调焦圈和成像插管结合可达到的穿透深度范围。

Table :Depth range vs Focus adjustment ring set


虚拟显微镜Dummy Microscope
虚拟显微镜是外观相似、廉价的嵌入式荧光显微镜复制品,可以安装在任何嵌入式成像插管,主要用于实验前期固定啮齿动物头部训练用的,从而最大限度减少在使用真正的荧光显微镜之前的损失,虚拟显微镜有一个M3连接头,可以连接到CM3光纤。


辅助的光纤&电子旋转连接头

 


光纤&电子旋转接头(fiber-optic&electrical rotary joint)

 

在光遗传学(optogenetics)实验中通过结合光刺激和电生理记录,可以观察到相关的电脉冲光刺激。在这个阶段,大多数的研究都集中在结合梳状电极与单一的照明光纤或光纤电极。为了促进这种活体实验,光纤&电子旋转接头比整合的电子旋转接头更紧凑,光纤通过电子转接头的中心孔穿过,与FC连接器两端连接进行光通信,光滑有效,这个转接头主要适用于小鼠。


系统配置
1. LED连接 / Ce:YAG 光纤光源;
2. 嵌入式荧光显微镜;
3. 荧光显微镜驱动器L型;
4. 嵌入式成像插管L型;
5. 辅助的光纤&电子旋转连接头;
6. 荧光显微镜固定器;
7. 虚拟显微镜;
8. 焦圈调整套;
9. 显微镜控制器软件;
10. 显微镜成像分析软件;

产品规格

基本荧光显微镜系统主要用于观察自由活动的动物神经回路、脑深部钙成像研究,比如小鼠或大鼠,通过可穿戴的荧光显微镜成像套管长期植入大小鼠的头骨,植入的成像插管采用自动定心闭锁机制很容易的植入到大小鼠身上。其中嵌入式荧光显微镜采用electrically pigtailed 和光纤连接,在可见光谱中,脑组织散射成像限制约150μm,脑表面成像无需插入全玻璃的替续透镜(relay lenses),在比较大的大脑深处,则必须使用中继透镜系统,包含均匀或梯度折射率玻璃棒、透镜和棱镜,使图像聚焦显微镜物镜和有效降低光路然后通过大脑组织。

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