一种多光调控电极装置

本申请涉及光遗传学，尤其涉及一种多光调控电极装置。

背景技术：

1、目前，市面上主流的透明电极设备仅支持单一波长光刺激，无法灵活切换光波长、也不能输出多波长组合光，光电检测与多光调控功能相互割裂。这样，现有的设备功能单一、调控灵活性差，切换光时装置较为复杂，效率较低难以适应多种应用场景。

技术实现思路

1、本申请提供了一种多光调控电极装置，用以在一定程度上提高测试效率，实现待测细胞和皮层区域多光响应和组合光响应研究。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种多光调控电极装置，装置包括：光源，用于基于控制单元的第一控制指令，向量子点滤光片单元发射短波光；第一控制指令包括：短波光的类型和短波光的时长；量子点滤光片单元，包括多个不同量子点尺寸的量子点滤光片，用于基于控制单元的第二控制指令或手拨的方式，切换至目标单片量子点滤光片或目标多片量子点滤光片组合，并经目标单片量子点滤光片或目标多片量子点滤光片组合将短波光转换为对应波长的可见光；一个量子点滤光片对应一个量子点尺寸；一个量子点尺寸对应一个可见光的波长和一种颜色；透明电极，与聚二甲基硅氧烷（pdms）衬底连接，通过衬底窗口连接待测神经细胞或皮层区域，用于采集经可见光投射的待测细胞或皮层区域受可见光刺激产生的电生理信号；pdms衬底，与待测细胞或皮层区域贴合，用于将可见光投射至待测细胞或皮层区域，并作为透明电极的承载层；控制单元，用于基于第一人机操作指令，向光源发送第一控制指令；基于第二人机操作指令，向量子点滤光片单元发送第二控制指令；获取来自于透明电极发送的电生理信号，并基于电生理信号，确定细胞响应状态。

3、此外，根据本申请一个方面的装置，短波光的类型包括：紫外光；短波光的时长包括：单次脉冲时长、连续照射时长和间歇循环照射时长；量子点滤光片的颜色基于量子点的材质和尺寸确定；量子点滤光片经短波光照射发出可见光的颜色包括但不限于：红色、黄色、蓝色和绿色；待测细胞或皮层区域的类型包括：离体神经细胞、活体脑组织皮层和多组混合培养细胞。

4、此外，根据本申请一个方面的装置，第一人机操作指令包括：短波光的目标时长；控制单元基于短波光的目标时长，确定生成包含短光波的类型为紫外光和目标时长的第一控制指令，并发送给光源。

5、此外，根据本申请一个方面的装置，第二人机操作指令包括：目标可见光颜色；控制单元基于目标可见光颜色，生成包含目标单片量子点滤光片或目标多片量子点滤光片组合的第二控制指令，并发送给量子点滤光片单元。

6、此外，根据本申请一个方面的装置，量子点滤光片单元的尺寸和待测细胞或皮层区域的尺寸一致；当第二控制指令指示目标单片量子点滤光片时，目标单片量子点滤光片完整覆盖待测细胞或皮层区域，输出目标单片对应波长的一种可见光对待测细胞或皮层区域进行刺激；当第二控制指令指示目标多片量子点滤光片组合时，将待测细胞或皮层区域的尺寸划分为对应多个分区，且各分区分别对应一片量子点滤光片，各量子点滤光片同时输出各自对应波长的多种可见光对待测细胞或皮层区域进行刺激。

7、此外，根据本申请一个方面的装置，各分区的量子点滤光片任意两个之间都通过磁环或凹槽进行连接。

8、此外，根据本申请一个方面的装置，量子点滤光片单元还包括旋转切换盘；旋转切换盘中按照均匀间隔设置有多个量子点滤光片；均匀间隔包括但不限于：九十度和一百二十度。

9、此外，根据本申请一个方面的装置，光源和量子点滤光片单元均设置于调节滑块中，且调节滑块两端设有固定螺母，调节滑块安装在竖直滑道上；其中，光源通过固定螺母锁定在固定高度的第一调节滑块中；量子点滤光片单元沿滑道上下滑动在调节高度的第二调节滑块中。

10、此外，根据本申请一个方面的装置，透明电极的材料为包括但不限于：聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)（pedot：pss）材料。

11、此外，根据本申请一个方面的装置，控制单元接收来自于透明电极的电生理信号，并确定电生理信号的信号幅值和脉冲频率；当信号幅度和脉冲频率都满足对应预设阈值时，确定细胞处于静息、兴奋或抑制的响应状态。

12、本申请提供了一种多光调控电极装置。本申请通过光源，用于基于控制单元的第一控制指令，向量子点滤光片单元发射短波光；第一控制指令包括：短波光的类型和短波光的时长；量子点滤光片单元，包括多个不同量子点尺寸的量子点滤光片，用于基于控制单元的第二控制指令或手拨的方式，切换至目标单片量子点滤光片或目标多片量子点滤光片组合，并经目标单片量子点滤光片或目标多片量子点滤光片组合将短波光转换为对应波长的可见光；一个量子点滤光片对应一个量子点尺寸；一个量子点尺寸对应一个可见光的波长和一种颜色；透明电极，与pdms衬底连接，通过衬底窗口连接待测神经细胞或皮层区域，用于采集经可见光投射的待测细胞或皮层区域受可见光刺激产生的电生理信号；pdms衬底，与待测细胞或皮层区域贴合，用于将可见光投射至待测细胞或皮层区域，并作为透明电极的承载层；控制单元，用于基于第一人机操作指令，向光源发送第一控制指令；基于第二人机操作指令，向量子点滤光片单元发送第二控制指令；获取来自于透明电极发送的电生理信号，并基于电生理信号，确定细胞响应状态。这样，相较于现有的单一波长刺激式透明电极设备，本申请可以灵活切换光刺激波长、实现多波长组合光照，同时完成光刺激与细胞电生理信号原位同步检测。综上，本申请所提供的技术方案能够提高细胞光响应研究的效率和灵活性，可以适应多种应用场景。

13、要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

1.一种多光调控电极装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述短波光的类型包括：紫外光；所述短波光的时长包括：单次脉冲时长、连续照射时长和间歇循环照射时长；

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一人机操作指令包括：短波光的目标时长；

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二人机操作指令包括：目标可见光颜色；

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述量子点滤光片单元的尺寸和所述待测细胞或皮层区域的尺寸一致；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述各分区的量子点滤光片任意两个之间通过磁环或凹槽进行连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述量子点滤光片单元还包括旋转切换盘；所述旋转切换盘中按照均匀间隔设置有多个所述量子点滤光片；所述均匀间隔包括但不限于：九十度和一百二十度。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源和量子点滤光片单元均设置于调节滑块中，且所述调节滑块两端设有固定螺母，所述调节滑块安装在竖直滑道上；其中，所述光源通过所述固定螺母锁定在固定高度的第一调节滑块中；所述量子点滤光片单元沿滑道上下滑动在调节高度的第二调节滑块中。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透明电极的材料为包括但不限于：聚3,4-亚乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸pedot：pss材料。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元接收所述来自于所述透明电极的所述电生理信号，并确定所述电生理信号的信号幅值和脉冲频率；