一、光纖記錄工作原理

人類的大腦擁有約900億個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元之間通過突觸相互連接形成了復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并由此產(chǎn)生各種復(fù)雜的功能。大腦能夠合成和釋放上百種神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)信號(hào)通過突觸釋放的神經(jīng)遞質(zhì)從而在神經(jīng)元之間進(jìn)行傳遞（圖1）。

圖1

當(dāng)神經(jīng)興奮傳導(dǎo)到突觸末端時(shí)，會(huì)刺激突觸上鈣離子通道打開促使鈣離子大量?jī)?nèi)流，胞內(nèi)鈣離子濃度瞬時(shí)上升，驅(qū)動(dòng)突觸小泡將神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙中，釋放出的神經(jīng)遞質(zhì)隨即與突觸后膜上的受體結(jié)合，將遞質(zhì)信號(hào)傳遞給下一個(gè)神經(jīng)元，從而進(jìn)行信息的逐級(jí)傳遞（圖2）。這些神經(jīng)元以復(fù)雜的通路投射到多個(gè)腦區(qū)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)認(rèn)知、情感、控制、動(dòng)機(jī)、獎(jiǎng)勵(lì)等豐富的功能。光纖記錄系統(tǒng)則可以通過檢測(cè)鈣離子和神經(jīng)遞質(zhì)的熒光變化程度來表征群體神經(jīng)元的活動(dòng)情況。

圖2

那么光纖記錄是如何檢測(cè)神經(jīng)活動(dòng)的呢？

以鈣離子熒光信號(hào)檢測(cè)為例，光纖記錄系統(tǒng)的技術(shù)原理是借助鈣離子濃度變化與神經(jīng)元活動(dòng)之間的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用特殊的熒光染料或者蛋白質(zhì)熒光探針，將神經(jīng)元中鈣離子的濃度通過熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來，并被光纖記錄系統(tǒng)捕捉，從而達(dá)到檢測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)的目的。

在神經(jīng)系統(tǒng)中，靜息狀態(tài)時(shí)神經(jīng)元胞內(nèi)鈣離子濃度為50-100nM，而在神經(jīng)元興奮時(shí)胞內(nèi)鈣離子濃度能上升10-100倍，因此我們可以通過注射鈣離子基因編碼指示劑（Calcium indicator，如GCaMPs、RCaMPs等）來標(biāo)記鈣離子。鈣離子指示劑帶有熒光蛋白（如GFP、RFP等）及其變異體的蛋白質(zhì)，可與鈣調(diào)蛋白（CaM）和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結(jié)合（圖3左）。當(dāng)神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)鈣離子通道打開，大量鈣離子內(nèi)流并與CaM結(jié)合，導(dǎo)致M13和CaM結(jié)構(gòu)域相互作用，引發(fā)cpEGFP結(jié)構(gòu)重排，從而增強(qiáng)綠色熒光信號(hào)（圖3 右）。

因此我們可以通過檢測(cè)鈣信號(hào)的變化來表征神經(jīng)元的活動(dòng)，進(jìn)而研究神經(jīng)元活動(dòng)與動(dòng)物行為的相關(guān)性，探究復(fù)雜行為背后的調(diào)控機(jī)制。

圖3

(Marisela Morales, et al. Neuron, 2020)

圖4：VTA-VGluT2神經(jīng)元編碼先天逃避反應(yīng)

光纖記錄檢測(cè)神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)的原理與上述方法相同，把cpEGFP嵌入特定的神經(jīng)遞質(zhì)受體，受體與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合后會(huì)引發(fā)受體構(gòu)象改變并發(fā)出熒光信號(hào)（圖5）。通過病毒注射、轉(zhuǎn)染等技術(shù)手段，可以將這種可遺傳編碼的探針表達(dá)在細(xì)胞或小鼠腦部，借助成像技術(shù)，觀察神經(jīng)遞質(zhì)濃度的實(shí)時(shí)變化。

圖5

(Yulong Li, et al. Cell, 2018)

圖6：條件反射實(shí)驗(yàn)中伏隔核Nac腦區(qū)的DA釋放

二、光纖記錄實(shí)驗(yàn)方法

在光纖記錄實(shí)驗(yàn)中，首先要選擇合適的熒光病毒。熒光染料或指示劑是通過病毒載體轉(zhuǎn)入目標(biāo)腦區(qū)，常用載體為AAV病毒。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同，需要選擇特異啟動(dòng)子或者Cre-FloxP系統(tǒng)來特異標(biāo)記目標(biāo)神經(jīng)元，無特異性的GCaMPs表達(dá)雖然可以觀測(cè)群體神經(jīng)元活動(dòng)但無神經(jīng)元特異性，光纖記錄的作用在于觀測(cè)特異類型神經(jīng)元群體的活動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)流程：

1、在目標(biāo)腦區(qū)注射鈣熒光病毒，并在注射位點(diǎn)埋植光纖插針，用于收集熒光；

圖7：病毒注射與陶瓷插針埋植

2、待2-3周鈣熒光病毒表達(dá)后，連接光纖，使用光纖記錄系統(tǒng)采集動(dòng)物在行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中大腦的鈣熒光信號(hào)；

圖8：病毒表達(dá)

3、通過分析軟件處理鈣熒光信號(hào)數(shù)據(jù)，并結(jié)合行為學(xué)視頻對(duì)動(dòng)物的行為進(jìn)行分析。

圖9：光纖記錄結(jié)合高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)

三、光纖記錄數(shù)據(jù)分析

以瑞沃德R820三色光纖記錄系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)為例。

1、數(shù)據(jù)預(yù)處理。R820三色光纖記錄系統(tǒng)軟件集信號(hào)采集與數(shù)據(jù)分析于一體，在數(shù)據(jù)分析中，數(shù)據(jù)預(yù)處理過程包含平滑處理，基線矯正，運(yùn)動(dòng)矯正等功能。

平滑處理可以將數(shù)據(jù)中的過多雜信號(hào)去除，最大限度的突出目標(biāo)peak?；€矯正多數(shù)針對(duì)的是熒光信號(hào)因長(zhǎng)時(shí)間記錄導(dǎo)致漂白信號(hào)逐步下降，或者光纖的自發(fā)熒光在長(zhǎng)期記錄下逐步被漂白基線逐步下降等情況。此情形的數(shù)據(jù)因?yàn)檎w呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，不利于后續(xù)數(shù)據(jù)作圖分析，所以需要進(jìn)行基線矯正。運(yùn)動(dòng)矯正用于采用410nm對(duì)照通道的數(shù)據(jù)，410nm數(shù)據(jù)可以用于反應(yīng)背景噪音信號(hào)，運(yùn)動(dòng)矯正即將410nm數(shù)據(jù)與470nm數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過算法從470數(shù)據(jù)中去除410nm數(shù)據(jù)的波動(dòng)，得到真實(shí)的熒光數(shù)據(jù)。

圖10：光纖記錄數(shù)據(jù)預(yù)處理

2. 將熒光數(shù)據(jù)與動(dòng)物行為數(shù)據(jù)同步對(duì)比，選擇事件標(biāo)記或者增加事件標(biāo)記，事件相關(guān)信號(hào)分析作圖。

圖11：事件分析

3. 將不同組的數(shù)據(jù)進(jìn)行組間對(duì)比，即可分析不同處理因素下熒光數(shù)據(jù)的差異。此外，還可結(jié)合行為學(xué)視頻同步分析動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖12：不同數(shù)據(jù)組間分析

通過以上步驟，原始的熒光數(shù)據(jù)就可以直接出圖啦。

光纖記錄實(shí)驗(yàn)的工作原理，實(shí)驗(yàn)方法以及數(shù)據(jù)分析已經(jīng)全部講完啦….

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讓實(shí)驗(yàn)信號(hào)更強(qiáng)更準(zhǔn)

你在進(jìn)行光纖記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)，是否有如下煩腦：

◆ 記錄好的數(shù)據(jù)看著很雜亂，不知如何整理？

◆ 數(shù)據(jù)處理包含哪些步驟？

◆ 如何確定數(shù)據(jù)分析的baseline

◆ ΔF/F指的是什么？

◆ 信號(hào)出現(xiàn)了“漂白效應(yīng)”怎么辦？

無需困惑，對(duì)以上問題，我們最近總結(jié)了一份實(shí)操步驟，這份操作指南可幫你迅速上手?jǐn)?shù)據(jù)處理

常見光纖記錄數(shù)據(jù)處理過程

讓我們來看一張?jiān)紨?shù)據(jù)案例圖，下圖顯示數(shù)據(jù)整體波動(dòng)過于密集，其中410nm對(duì)照通道數(shù)據(jù)不夠穩(wěn)定；對(duì)應(yīng)事件標(biāo)記（線條標(biāo)記處）的peak也不是很突出，針對(duì)這種數(shù)據(jù)情況，我們立刻開始數(shù)據(jù)處理吧。

（▲本文實(shí)操分析案例圖）

（*以下分析過程以瑞沃德雙色多通道光纖記錄系統(tǒng)操作界面為主要示例）

01.第 一步

我們將數(shù)據(jù)根據(jù)需要分析的時(shí)間段進(jìn)行裁剪，此步驟也可跳過。

02.第二步

數(shù)據(jù)預(yù)處理。常見數(shù)據(jù)預(yù)處理過程包含平滑處理，基線矯正，運(yùn)動(dòng)矯正。平滑處理可以將數(shù)據(jù)中的過多雜信號(hào)去除，ZD限度的突出目標(biāo)peak。如下圖所示，原始數(shù)據(jù)經(jīng)平滑處理后目標(biāo)peak更加突出，更容易觀察分析。

基線矯正多數(shù)針對(duì)的是熒光信號(hào)因長(zhǎng)時(shí)間記錄導(dǎo)致漂白信號(hào)逐步下降，或者光纖的自發(fā)熒光在長(zhǎng)期記錄下逐步被漂白基線逐步下降等情況。此情形的數(shù)據(jù)因?yàn)檎w呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，不利于后續(xù)數(shù)據(jù)作圖分析，所以需要進(jìn)行基線矯正。如下圖所示，基線矯正可以直接將下降趨勢(shì)的數(shù)據(jù)通過算法擬合后恢復(fù)成平整狀態(tài)。

運(yùn)動(dòng)矯正用于采用410nm對(duì)照通道的數(shù)據(jù)，410nm數(shù)據(jù)可以用于反應(yīng)背景噪音信號(hào)，運(yùn)動(dòng)矯正即將410nm數(shù)據(jù)與470nm數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過算法從470數(shù)據(jù)中去除410nm數(shù)據(jù)的波動(dòng)，得到真實(shí)的熒光數(shù)據(jù)。當(dāng)不選擇運(yùn)動(dòng)矯正功能或者實(shí)驗(yàn)未記錄410nm的數(shù)據(jù)，可以選擇一定時(shí)間范圍內(nèi)的信號(hào)作為對(duì)照進(jìn)行算法處理。

03.第三步

數(shù)據(jù)預(yù)處理后即可得到整體數(shù)據(jù)的ΔF/F或者Z-score，用于反應(yīng)數(shù)據(jù)的波動(dòng)幅度。二者采用了不同的算法，數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)結(jié)果略有不同。

ΔF/F=（F-F1）/F0：

（1）當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線矯正后：

◆ 若對(duì)照選擇為410，F(xiàn)1=fitted410，F(xiàn)0=median（raw data）

◆ 若對(duì)照選擇非410：F1為基線矯正曲線值，F(xiàn)0=median（Baseline）

（2）當(dāng)數(shù)據(jù)未進(jìn)行基線矯正：

◆ 若數(shù)據(jù)對(duì)照為410，則F1=F0=fitted410，

◆ 若數(shù)據(jù)對(duì)照非410，則F1=F0=median（Baseline）

Z-score：

使用標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)計(jì)算方式，即z-score=（x-mean）/std，x=ΔF/F，mean為ΔF/F的均值，std為相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差。

04.第四步

將熒光數(shù)據(jù)與動(dòng)物行為數(shù)據(jù)同步對(duì)比，選擇事件標(biāo)記或者增加事件標(biāo)記。

05.第五步

選擇事件分析的時(shí)間區(qū)間和baseline區(qū)間，用于事件相關(guān)信號(hào)分析作圖。

06.第六步

將不同組的數(shù)據(jù)進(jìn)行組間對(duì)比，即可分析不同處理因素下熒光數(shù)據(jù)的差異。

通過以上步驟，原始的熒光數(shù)據(jù)就可以直接出圖啦。

空軍軍醫(yī)大學(xué)光纖記錄系統(tǒng)培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)

（▲瑞沃德雙色多通道光纖記錄系統(tǒng)）（▲瑞沃德雙色多通道光纖記錄系統(tǒng)）

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LCR數(shù)字電橋是用來測(cè)量電感、電容、電阻參量的儀器，通常包含Z，Y，θ，Rs，Rp，X，G，B，Ls，Lp，Cs，Cp，Q，D等測(cè)量項(xiàng)目，為什么要測(cè)量阻抗呢？今天安泰測(cè)試就給大家科普一下LCR數(shù)字電橋：

什么是阻抗？

在具有電阻、電感和電容的電路里，對(duì)電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。不管是數(shù)字電路工程師還是射頻工程師，都在關(guān)注各類器件的阻抗，比如在音響器材中，阻抗是常常提及的重要參數(shù)。

阻抗常用Z表示，是一個(gè)復(fù)數(shù)，實(shí)部稱為電阻，虛部稱為電抗，其中電容在電路中對(duì)交流電所起的阻礙作用稱為容抗 ，電感在電路中對(duì)交流電所起的阻礙作用稱為感抗，電容和電感在電路中對(duì)交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。

電阻，電容，電感的阻抗計(jì)算公式：

XR=R；

XL= wL =2πfL；

XC==1/（wC）= 1/（2πfC）；

LCR數(shù)字電橋原理

初期的阻抗測(cè)量用的是電橋方法，如圖，隨著現(xiàn)代模擬和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代阻抗測(cè)量大都使用自動(dòng)平衡電橋法，不僅測(cè)出阻抗，還可以直接顯示L-Q,C-D,R-D和Z-Q電感電容值參數(shù)等。

選型方法

LCR數(shù)字電橋根據(jù)被測(cè)器件需要的頻率、電平進(jìn)行主機(jī)選型；

LCR數(shù)字電橋根據(jù)被測(cè)器件封裝進(jìn)行夾具選型；

LCR數(shù)字電橋根據(jù)被測(cè)器件是否需要直流偏置，選配偏壓盒、偏流盒； 

測(cè)試技巧

1、什么時(shí)候加偏壓盒？

當(dāng)需要測(cè)試帶有直流偏置的元器件時(shí)，比如二極管的導(dǎo)通電容，需要加偏壓測(cè)試；類似的，在需要加直流電流偏置時(shí)，可以選用偏流盒；

2、品質(zhì)因子Q和損耗因子 D的電學(xué)含義：

電感器的品質(zhì)因子Q是表明器件接近純電抗的程度，品質(zhì)因子越大，說明電抗的值越大，實(shí)部串聯(lián)電阻越小，能量損耗小。

對(duì)于電容器來說，表示純度的這一項(xiàng)通常用耗散因素(D)，D=1/Q；因此D越小，電容容抗越大，效能越好。

3、LCR表的內(nèi)阻30、50、100Ω如何選擇？

為了降低鐵心材料的非線形，測(cè)電感一般用大內(nèi)阻100歐姆，降低測(cè)試信號(hào)電平；為了與其他家型號(hào)的測(cè)試儀進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，必須保證與其有相同的信號(hào)源內(nèi)阻模式。其他阻抗為可提供的選擇，與廠家規(guī)定的內(nèi)阻測(cè)試條件一致即可。

30 Ω可類比于：CH107X/GR1689

100 Ω 可類比于：HP4284A/E4980A/Chroma3250

10 Ω/CC可類比于：CH106X/WK3245

50 Ω可類比于：HK3532

另外，10/100內(nèi)阻模式：當(dāng)用戶需要用 100kHz 測(cè)量 1uF~10uF 的CBB的損耗時(shí)，可以使用這種內(nèi)阻模式，可以提高測(cè)量結(jié)果特別是損耗因子的穩(wěn)定性。

4、 為什么說LCR 電橋很難測(cè)高Q和低D器件，比如MLCC片式多層陶瓷電容器？

LCR電橋 Q值和 D值測(cè)量是依據(jù)如下圖原理公式計(jì)算得來：

假定 Q = 10，0 則 ESR 為 1/100 的 XL。可見，ESR 在 Z = ESR + j*X中L 占的分量比較小，所以儀器或測(cè)量環(huán)境引起 ESR 微弱的變化都會(huì)被放大 100 倍，反應(yīng)出的現(xiàn)象就是：Q 值穩(wěn)定性不好或測(cè)量數(shù)據(jù)跳動(dòng)較大。同樣的道理也適用于電容 D 的測(cè)量。

用戶能做的就是盡量選擇好一點(diǎn)的測(cè)試夾具改善效果，原則：能用 0m 的不要用 1m 的，能用 4 端測(cè)量不要用 2 端測(cè)量。

本文由安泰測(cè)試整理發(fā)布，歡迎各位關(guān)注微信公眾號(hào)“安泰測(cè)試”留言探討，更多儀器知識(shí)歡迎訪問安泰測(cè)試網(wǎng)。

光纖記錄實(shí)驗(yàn)操作較為簡(jiǎn)便，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)檢測(cè)動(dòng)物的神經(jīng)信號(hào)，目前在神經(jīng)科學(xué)研究中應(yīng)用越發(fā)廣泛。但是在做光纖記錄實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)會(huì)遇到采集不到熒光信號(hào)的情況，各位小伙伴是否也曾遇到過？今天，小沃帶大家梳理一遍采集不到信號(hào)的可能原因及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，助你實(shí)驗(yàn)更順暢！

01病毒

1.病毒是否存在反復(fù)凍融現(xiàn)象，反復(fù)凍融會(huì)降低病毒滴度，從而影響病毒轉(zhuǎn)染效率。因此光纖記錄實(shí)驗(yàn)中，病毒應(yīng)即拿即用，避免凍融。

2.病毒與目標(biāo)腦區(qū)神經(jīng)元特異性結(jié)合程度也會(huì)影響熒光信號(hào)。

02病毒注射

1.手術(shù)前定位：通過預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)腦區(qū)精準(zhǔn)定位（可通過臺(tái)盼藍(lán)注射定位）。在病毒注射前，我們可以先注射臺(tái)盼藍(lán)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)以達(dá)到練手的目的，提高后面實(shí)驗(yàn)的成功率。

腦區(qū)坐標(biāo)定位參考：調(diào)平時(shí)注意左右高度差小于0.03mm。

2.病毒注射：選擇較細(xì)直徑的玻璃電極可以減少注射損傷，對(duì)于淺層腦區(qū)注射，可減少病毒泄露。病毒注射后留針10min。

3.病毒注射檢測(cè)：切腦片看熒光表達(dá)。

熒光染色實(shí)驗(yàn)拍不出帶有熒光的細(xì)胞，可能原因是顯微鏡聚焦未在神經(jīng)細(xì)胞這一層上（如上圖出現(xiàn)模糊團(tuán)狀，可能會(huì)是細(xì)胞）、注射的腦區(qū)與病毒反應(yīng)的特異性神經(jīng)元數(shù)量太少、或是熒光淬滅掉了。

注意事項(xiàng)：

如果病毒沒注射成功，可能原因有手術(shù)中腦區(qū)定位有偏差導(dǎo)致病毒注射位置不對(duì)（目標(biāo)腦區(qū)很小的話會(huì)常存在這個(gè)問題）、病毒注射后順著腦室流走、病毒注射后未留針導(dǎo)致病毒順著注射孔被析出。

03陶瓷插針埋植位置

1.病毒注射與陶瓷插針植入可以在同一個(gè)手術(shù)進(jìn)行，避免二次手術(shù)對(duì)小鼠造成傷害；

2.選擇合適的夾持器，滿足不同深度及相對(duì)距離的植入手術(shù)；

3.定期查看定位儀操作臂與夾持器的固定情況，防止角度偏差。

病毒注射表達(dá)區(qū)域與陶瓷插針的植入位置需要保持接近，根據(jù)文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)，超過100μm就會(huì)明顯影響信號(hào)強(qiáng)度。

HanQin et al., Neurophoton,2019

04耗材參數(shù)搭配

1.光纖記錄實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境光比較敏感，建議實(shí)驗(yàn)在光線相對(duì)穩(wěn)定、昏暗的環(huán)境下進(jìn)行。光纖記錄更適合選擇黑色陶瓷插針與黑色陶瓷套管，可避免環(huán)境光對(duì)熒光信號(hào)的影響；

2.較大數(shù)值孔徑的耗材有助于熒光信號(hào)的傳輸，所有的配件耗材保持相同的芯徑、NA數(shù)值更有助于實(shí)驗(yàn)記錄；

3.使用高強(qiáng)度的激光器對(duì)光纖進(jìn)行漂白，使得光纖等耗材的自發(fā)熒光降低，減少噪聲干擾。

光纖漂白器

05光纖記錄參數(shù)設(shè)置

1.首先檢查線路連接：包括光纖與機(jī)器連接的端口，光纖與小鼠連接的端口（并使用酒精擦拭光纖端口和鏡頭）。

2.調(diào)高曝光時(shí)間：Cmos相機(jī)拍攝時(shí)間增加，有助于采集到熒光信號(hào)。

注意事項(xiàng)：

1.若未記錄到信號(hào)，可適當(dāng)調(diào)高光源功率；

2.動(dòng)物腦區(qū)較大，病毒注射量可適量增加；

3.病毒注射后也可先不埋植插針，待2-3周后病毒表達(dá)，陶瓷插針連接光纖一起植入，邊植入插針邊檢測(cè)鈣信號(hào)。

瑞沃德三色多通道光纖記錄系統(tǒng)

產(chǎn)品特點(diǎn)：

• 最大支持9通道同時(shí)采集，滿足多只動(dòng)物或多個(gè)腦區(qū)位點(diǎn)同時(shí)實(shí)驗(yàn)；

• 高靈敏雙檢測(cè)器，獨(dú)立分時(shí)序采集，避免熒光串?dāng)_；

• 專業(yè)集成信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析、行為學(xué)采集分析模塊；

• 輸出信號(hào)參數(shù)自定義調(diào)節(jié)，可進(jìn)行多種觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)刺激和記錄的閉環(huán)控制；

• 兼容光遺傳學(xué)，實(shí)現(xiàn)同一位點(diǎn)記錄和刺激。

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光纖記錄（Fiber photometry）通過時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)(TCSPC)的光纖光學(xué)來測(cè)量熒光分子在大腦中發(fā)出的光信號(hào)?；诨驹?，使用直徑較小的光纖探頭就能實(shí)現(xiàn)傳輸并收集熒光信號(hào)，將采集到的發(fā)射信號(hào)通過二色鏡進(jìn)行光譜分離，并通過濾波器聚焦到探測(cè)器上，即可檢測(cè)出熒光的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化。

所以光纖記錄方法的優(yōu)勢(shì)主要在于：

1. 植入的光纖探頭體積小且柔韌性好，使得周圍組織損傷較?。?/p>

2. 因?yàn)橹踩牍饫w體積小，方便同時(shí)記錄多個(gè)大腦區(qū)域的信號(hào)；

3. 基于TCSPC的光纖是檢測(cè)發(fā)射光的超靈敏工具，滿足在低強(qiáng)度激發(fā)光下即可檢測(cè)熒光，從而減少了光漂白的機(jī)會(huì)，并延長(zhǎng)了記錄時(shí)間。

目前光纖記錄常用于檢測(cè)鈣信號(hào)及神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)變化，背后原理是通過給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物注射基因編碼型的熒光探針/生物傳感器，隨后通過光纖記錄即可檢測(cè)到對(duì)應(yīng)神經(jīng)信號(hào)的變化?；蚓幋a生物傳感器是一類生物分子信號(hào)介質(zhì)，它被整合到細(xì)胞的基因組中，然后由細(xì)胞的分子機(jī)制產(chǎn)生。這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計(jì)成在化學(xué)物質(zhì)存在或細(xì)胞環(huán)境變化時(shí)改變構(gòu)象，從而產(chǎn)生熒光信號(hào)。

常見的基因編碼型的生物傳感器根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景主要分為：

1、膜去極化。一旦動(dòng)作電位(AP)被激活，AP將沿軸突向下傳播，并使突觸前鈕扣對(duì)應(yīng)的膜去極化(從?65 mV到+40 mV或更大)。這種膜去極化作為神經(jīng)元激活的分子特征，可以通過遺傳編碼的電壓指示探針(GEVIs)檢測(cè)；

2、電壓門控Ca2+通道激活和輸入。當(dāng)膜去極化發(fā)生在突觸前活躍區(qū)，電壓門控Ca2+通道打開，導(dǎo)致Ca2+快速內(nèi)流。這種升高的細(xì)胞質(zhì)Ca2+濃度(從~100-~400nM)的變化可以持續(xù)約50-150毫秒，通過基因編碼Ca2+指示劑(GECIs)即可檢測(cè)；

3、膜泡融合/胞外分泌。胞質(zhì)Ca2+水平升高觸發(fā)易于釋放的突觸囊泡的胞外排泄，這些突觸囊泡充滿了神經(jīng)遞質(zhì)。在胞外分泌過程中，當(dāng)突觸囊泡與質(zhì)膜融合時(shí)，細(xì)胞外介質(zhì)(pH ~ 7.4)中和囊泡腔(pH ~ 5.5)的酸性pH值，這種中和作用可以通過pH值指標(biāo)探針檢測(cè)，如pHluorin；

4、神經(jīng)遞質(zhì)傳遞。一旦神經(jīng)遞質(zhì)被釋放到突觸，它們的功能根據(jù)遞質(zhì)類型而異，可以通過神經(jīng)遞質(zhì)(NT)指標(biāo)檢測(cè)，如iAChSnFR和 dLight。基因編碼型乙酰膽堿(ACh)探針iAChSnFR用于檢測(cè)不同生物樣品中的ACh瞬變。它被設(shè)計(jì)成在膽堿結(jié)合時(shí)發(fā)出熒光，并被證實(shí)可用于測(cè)量小鼠體內(nèi)獎(jiǎng)勵(lì)活動(dòng)中海馬ACh傳遞的反應(yīng)。dLight是一種基于受體的遺傳編碼多巴胺(DA)熒光探針。它是通過用環(huán)狀排列的綠色熒光蛋白(cpGFP)取代DA受體(DAR)的第三個(gè)胞內(nèi)環(huán)（Intracellular Loop 3，ICL3）的位置而構(gòu)建的。dLight產(chǎn)生不同的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于DA與DAR的結(jié)合量。

圖1所示：光纖記錄系統(tǒng)原理和基因編碼熒光探針。

A.光纖記錄裝置和信號(hào)處理的原理圖。在該模型中，將基因編碼的熒光探針病毒注射到腹側(cè)被蓋區(qū)(VTA)，投射的信號(hào)從伏隔核(NAc)和前額皮質(zhì)(PFC)記錄下來。

B.四種不同的基因編碼型探針及其對(duì)應(yīng)的神經(jīng)傳遞分子信號(hào)的示意圖表示。隨著動(dòng)作電位(AP)的傳播，電壓門控鈣(Ca2+)通道被觸發(fā)打開，導(dǎo)致快速的Ca2+內(nèi)流；隨即誘導(dǎo)突觸囊泡的胞吐，突觸囊泡將神經(jīng)遞質(zhì)(NTs)釋放到突觸間隙，在突觸間隙中神經(jīng)遞質(zhì)可以與相應(yīng)的受體結(jié)合并激活突觸后神經(jīng)元，這些分子特征可以通過電壓指標(biāo)(GEVIs) ，Ca2+探針(GECIs)， pH值指標(biāo)探針(如pHluorin)，NT指標(biāo)探針(G protein-coupled受體,GCPR)進(jìn)行檢測(cè)。示意圖非真實(shí)比例。

光纖記錄實(shí)驗(yàn)操作較為簡(jiǎn)便，目前在神經(jīng)環(huán)路分子機(jī)制探究上應(yīng)用越發(fā)廣泛，同時(shí)越來越多的實(shí)驗(yàn)室將光纖記錄與其他實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用。

1、光纖記錄與光遺傳

光遺傳學(xué)是一種以光作為工具特異性激活或抑制神經(jīng)傳遞的方法。研究人員經(jīng)常使用光遺傳學(xué)以極大的時(shí)間精確度來研究確定的神經(jīng)元亞群對(duì)特定行為的影響。但是光照的作用僅僅通過動(dòng)物行為的檢測(cè)評(píng)估是不完善的，很有可能存在“假陽(yáng)性”和“假陰性”，且不能排除自然行為的干擾。而光纖記錄即可提供足夠的證據(jù)支撐。光遺傳學(xué)結(jié)合光纖記錄的方法使研究人員能夠研究特定細(xì)胞、它們的投射關(guān)系的功能意義。

2、光纖記錄與核磁

一般認(rèn)為，血氧水平檢測(cè)(BOLD) fMRI(功能性磁共振成像)通過血管耦合機(jī)制與神經(jīng)傳遞在時(shí)空上相關(guān)。為了更深入地了解神經(jīng)元對(duì)BOLD信號(hào)的貢獻(xiàn)，電生理學(xué)技術(shù)已被納入功能磁共振成像研究。雖然這些研究提供了關(guān)于神經(jīng)元環(huán)路更具體的信息，但功能磁共振成像(fMRI)所需要的磁場(chǎng)會(huì)在電生理信號(hào)中產(chǎn)生偽影。

而近幾年的研究中將光纖記錄和fMRI相結(jié)合，證明了Ca2+峰值和不同大腦區(qū)域的BOLD信號(hào)之間的聯(lián)系，同時(shí)有文獻(xiàn)證明星形膠質(zhì)細(xì)胞Ca2+水平的變化與BOLD信號(hào)也有關(guān)聯(lián)。fMRI技術(shù)與光纖記錄相結(jié)合，使fMRI掃描具有細(xì)胞分辨率。這種綜合技術(shù)有潛力闡明單個(gè)神經(jīng)元亞群對(duì)大腦回路的貢獻(xiàn)。

圖2所示：將BOLD fMRI技術(shù)與細(xì)胞-特異性病毒傳遞的GCaMP6（一種遺傳編碼的鈣指示劑，GECI）的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合（Schlegel et al .,Nature protocols(2018)）

3、光纖記錄與電生理

目前，電生理學(xué)是研究行為與自由行為動(dòng)物體內(nèi)神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)關(guān)系的金標(biāo)準(zhǔn)分析技術(shù)。電生理學(xué)允許同時(shí)記錄數(shù)百或數(shù)千個(gè)細(xì)胞、離子通道和神經(jīng)元活動(dòng)，電極可以落在單個(gè)細(xì)胞上，記錄細(xì)胞內(nèi)信號(hào)變化，或者落在細(xì)胞外空間，監(jiān)測(cè)整個(gè)大腦區(qū)域的電生理信號(hào)。它測(cè)量的電信號(hào)（電流或電位）以高時(shí)間分辨率的毫秒級(jí)離子通量導(dǎo)出。

電極陣列記錄來自電極尖端附近所有細(xì)胞的信號(hào)，不能直接區(qū)分細(xì)胞種類。由于光纖記錄方法缺乏較高的時(shí)間分辨率，在體電生理學(xué)缺乏細(xì)胞類型特異性，二者結(jié)合有助于高時(shí)空分辨率下研究不同的大腦區(qū)域特定環(huán)路和行為狀態(tài)。

R820三色光纖記錄系統(tǒng)，可記錄GCaMP、dLight等綠色熒光指示劑或遞質(zhì)探針，及RCaMP、jrGECO1a等紅色指示劑或遞質(zhì)探針信號(hào)，同時(shí)特有的410nm光源用于獲取對(duì)照信號(hào)，有效排除噪聲。靈活的TTL信號(hào)輸入輸出設(shè)置，更方便拓展實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。

R820三色多通道光纖記錄系統(tǒng)

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1、什么是PCR

PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction）的簡(jiǎn)稱，其是一種用于放大擴(kuò)增特定的DNA（或RNA）片段的分子生物學(xué)技術(shù)。這種技術(shù)模擬體內(nèi)DNA的天然復(fù)制過程，能將微量的DNA進(jìn)行特異性的擴(kuò)增，在短時(shí)間內(nèi)獲得足夠的DNA，是分子生物學(xué)研究中不可缺少的一員。

2、標(biāo)準(zhǔn)PCR的過程

此項(xiàng)技術(shù)是模擬DNA的天然復(fù)制過程，其特異性依賴于與靶序列兩端互補(bǔ)的寡核苷酸引物，在整個(gè)PCR過程中包含了變性——退火（復(fù)性）——延伸三個(gè)基本反應(yīng)步驟。

• DNA變性（90℃-96℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，氫鍵斷裂，形成單鏈DNA。

• 退火（復(fù)性）（40℃-65℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部雙鏈。

• 延伸（68℃-75℃）：在Taq酶（在72℃左右最佳的活性）的作用下，以dNTP為原料，從引物的5′端→3′ 端延伸，合成與模板互補(bǔ)的DNA鏈。

每一循環(huán)經(jīng)過變性、退火和延伸，DNA含量既增加一倍。

3、為什么要使用梯度PCR儀呢

梯度PCR儀是指一次性PCR擴(kuò)增可以設(shè)置一系列不同的退火溫度條件的儀器，因?yàn)椴煌腄NA片段其最適退火溫度不同，采用梯度PCR儀通過設(shè)置一系列的梯度退火溫度進(jìn)行擴(kuò)增，從而一次性PCR擴(kuò)增就可以篩選出表達(dá)量高的最適退火溫度，優(yōu)化反應(yīng)條件，進(jìn)行有效的擴(kuò)增。

在理想狀態(tài)下，退火溫度足夠低，以保證引物同目的序列有效退火，同時(shí)還要足夠高，以減少非特異性結(jié)合。

使用普通的PCR儀進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)，只能運(yùn)行一個(gè)特定的退火溫度，當(dāng)目的基因的退火溫度不適時(shí)，就可能出現(xiàn)假陽(yáng)性，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而對(duì)于梯度PCR儀，不但可以作為普通PCR儀使用，也可以通過設(shè)置不同的溫度梯度（通常為12個(gè)梯度溫度），研究未知DNA退火溫度的擴(kuò)增，有效降低或避免假陽(yáng)性，同時(shí)在不理想的工作條件下擴(kuò)增出產(chǎn)物，既節(jié)約成本也提高了實(shí)驗(yàn)效率。

適用于分子生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、食品科學(xué)和農(nóng)學(xué)等領(lǐng)域，進(jìn)行分子克隆、基因表達(dá)分析、基因型鑒定、測(cè)序、病原微生物分析等實(shí)驗(yàn)研究。

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Hello everybody，上次的光遺傳耗材選購(gòu)小貼士文章得到了大家廣泛的認(rèn)可與支持！

本著做事就要細(xì)致的原則，說了光遺傳怎么會(huì)少了光纖記錄呢？

本文來襲，一文讓你看懂光纖記錄實(shí)驗(yàn)如何選擇合適的耗材配件！

首先我們看一下光纖記錄的原理，光纖記錄通過時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)(TCSPC)的光纖光學(xué)來測(cè)量熒光分子在大腦中發(fā)出的光信號(hào)?；诨驹?，使用直徑較小的光纖探頭就能實(shí)現(xiàn)傳輸并收集熒光信號(hào)。

▲光纖記錄工作原理

光纖記錄系統(tǒng)是目前常用的神經(jīng)元群體熒光信號(hào)檢測(cè)工具，其特點(diǎn)是能通過光學(xué)技術(shù)記錄特異性神經(jīng)元在特定行為范式中的活性變化，實(shí)驗(yàn)多數(shù)通過給動(dòng)物注射攜帶熒光蛋白的探針，例如GCaMP、RCaMP、jrGECO1a、DA1h等，同時(shí)在注射部位埋置200-400μm的光纖陶瓷插芯，用于傳送激發(fā)光和收集發(fā)射光。激發(fā)光經(jīng)過光纖跳線和動(dòng)物頭部陶瓷插芯后到達(dá)特定腦區(qū)，激發(fā)熒光蛋白的熒光，被激發(fā)的熒光信號(hào)的強(qiáng)度可以被植入動(dòng)物腦內(nèi)的光纖末端收集，收集到的熒光經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，隨后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡被傳送至記錄系統(tǒng)，以達(dá)到實(shí)時(shí)觀察所研究腦區(qū)一群神經(jīng)細(xì)胞信號(hào)活動(dòng)的目的。

而光纖記錄的發(fā)展歷史從之前最常用的PMT探測(cè)器，再到CCD相機(jī)，到現(xiàn)在最流 行的CMOS相機(jī)，整體的檢測(cè)通道數(shù)，檢測(cè)速度因?yàn)樘綔y(cè)器的更新得到了更大的提升。同時(shí)內(nèi)部光路從激光再到現(xiàn)在最常用的LED光源，激發(fā)光功率逐漸降低，從而避免了光漂白效應(yīng)的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)程記錄。

從以上內(nèi)容我們可以得知，光纖記錄通過同一根光纖和陶瓷插針即可實(shí)現(xiàn)傳輸激發(fā)光和收集熒光信號(hào)，同時(shí)激發(fā)光的功率較低（微瓦級(jí)別），如何選擇合適的配件耗材才能達(dá)到最大效率的信號(hào)傳輸呢？

敲黑板，重 點(diǎn)來了（搬起小板凳認(rèn)真聽）

1.耗材芯徑，數(shù)值孔徑（NA）怎么選擇？

光纖，陶瓷插針需要選擇相同的芯徑及數(shù)值孔徑，同樣參數(shù)規(guī)格下，可以避免傳輸光的損耗。若整體連接中耗材參數(shù)不一致，例如插針的芯徑大于光纖芯徑，就會(huì)導(dǎo)致激發(fā)光的傳輸不受影響而發(fā)射光的收集大大損耗。

2.光遺傳實(shí)驗(yàn)的陶瓷插針可以用于光纖記錄嗎？

二者可以通用。陶瓷插針的自發(fā)熒光很低，對(duì)于光纖記錄實(shí)驗(yàn)沒有影響。但是光纖記錄更推薦黑色款陶瓷插針和黑色陶瓷套管，可以更好避免環(huán)境光的干擾。

▲黑色款陶瓷插針

3.光纖的材質(zhì)是否有特殊要求？

光纖根據(jù)原料不同，自發(fā)熒光數(shù)值也會(huì)有些差別。普通光纖使用前需要用光纖漂白器進(jìn)行漂白，每次漂白時(shí)間為1.5小時(shí)以上，漂白后可以減少50%-75%的自發(fā)熒光，但是自發(fā)熒光會(huì)隨著時(shí)間逐漸恢復(fù)，所以下次使用之前需要重復(fù)漂白。

▲R810-1光纖漂白器

低自發(fā)熒光光纖采用低自發(fā)熒光材料制作而成，整體的自發(fā)熒光值就很低，實(shí)驗(yàn)中不需要重復(fù)漂白。在檢測(cè)一些較弱信號(hào)情況下，低自發(fā)熒光光纖更具有優(yōu)勢(shì)。

4.光纖記錄實(shí)驗(yàn)?zāi)芊翊钆涔饫w旋轉(zhuǎn)器？

光纖旋轉(zhuǎn)器是一種實(shí)現(xiàn)光旋轉(zhuǎn)連接的光學(xué)器件，在實(shí)驗(yàn)中可以避免動(dòng)物運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的光纖纏繞。光纖旋轉(zhuǎn)器主要參數(shù)分為插入損耗率，旋轉(zhuǎn)變化量，通光率等。常見的光纖旋轉(zhuǎn)器可用于光遺傳實(shí)驗(yàn)，用于清醒自由動(dòng)物長(zhǎng)時(shí)間的刺激和觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。

但是光纖記錄的激發(fā)光和發(fā)射光能量都偏低，使用旋轉(zhuǎn)器會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響，在微弱信號(hào)檢測(cè)上具有影響，所以在絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下，我們不推薦使用。

如果實(shí)驗(yàn)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)過于強(qiáng)烈或者某些特殊實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景（多動(dòng)物社交實(shí)驗(yàn)等）下，可以選擇光纖記錄專用轉(zhuǎn)環(huán)完成實(shí)驗(yàn)（具體可以咨詢?nèi)鹞值落N售同事）。

5. 多通道記錄如何選擇光纖耗材？

光纖記錄儀器通過同一個(gè)接口即可實(shí)現(xiàn)多通道記錄，所以多通道記錄實(shí)驗(yàn)可以選擇搭配多通道光纖。

▲多通道光纖

6.芯徑越大，數(shù)值孔徑（NA）越大，是不是實(shí)驗(yàn)效果更好？

結(jié)合第 一個(gè)問題，整體耗材上下游需要保持相同的芯徑和數(shù)值孔徑，從而可以實(shí)現(xiàn)最高效率的光傳輸與記錄。在保持相同參數(shù)下，提高數(shù)值孔徑和芯徑可以擴(kuò)大進(jìn)光面積，一定程度上提高信號(hào)水平。因?yàn)樾緩皆酱髮?duì)于動(dòng)物腦部的損傷也會(huì)大一些，在小鼠實(shí)驗(yàn)中，200微米，NA0.39參數(shù)即可滿足絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)需求。

如果實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)沒有完全匹配的光纖，建議選擇數(shù)值孔徑或芯徑大于陶瓷插針的光纖，此類情況下，可以適當(dāng)提高激發(fā)光的功率從而達(dá)到最 好的激發(fā)效果，而發(fā)射光的回傳不受影響。

7.實(shí)驗(yàn)如何最大程度避免環(huán)境光的干擾？

選擇黑色陶瓷插針，黑色套管，黑色包層光纖可以最大程度避免環(huán)境光的干擾。此外還可以將牙科水泥涂黑，從而降低環(huán)境光的透入。

本期的光纖記錄耗材小貼士就到這里啦！

瑞沃德光纖記錄系統(tǒng)包含全套實(shí)驗(yàn)所需的配件耗材，只需選擇一個(gè)型號(hào)，就可讓實(shí)驗(yàn)“一步到位”，讓您的實(shí)驗(yàn)更省心!

R820三色多通道光纖記錄系統(tǒng)，可記錄GCaMP、dLight等綠色熒光指示劑或遞質(zhì)探針，及RCaMP、jrGECO1a等紅色指示劑或遞質(zhì)探針信號(hào)，同時(shí)特有的410nmLED用于獲取對(duì)照信號(hào)，排除噪聲，可支持定制不同規(guī)格的光纖和陶瓷插芯，滿足多樣化實(shí)驗(yàn)需求。

主要功能：

主要用于半導(dǎo)體應(yīng)用，及各種需要進(jìn)行微納工藝濺射鍍膜的情形。可以用于金屬材料（金、銀、銅、鎳、鉻等）的直流濺射、直流共濺射，絕緣材料（如陶瓷等）的射頻濺射，以及反應(yīng)濺射能力?；芍С止杵?，氧化硅片，玻璃片，以及對(duì)溫度敏感的有機(jī)柔性基片等。

工作原理：

通過分子泵和機(jī)械泵組成的兩級(jí)真空泵對(duì)不銹鋼腔體抽真空，當(dāng)廣域真空計(jì)顯示的讀數(shù)達(dá)到10-6Torr量級(jí)或更高的真空時(shí)，主系統(tǒng)的控制軟件通過控制質(zhì)量流量計(jì)精確控制Ar氣體(如需要濺射氧化物薄膜，可增加O2)，此時(shí)可以設(shè)定工藝所要求的真空（一般在0.1-10Pa范圍）。這時(shí)可以根據(jù)濺射的需要開啟RF或DC電源，并通過軟件選擇所要濺射的靶槍，產(chǎn)生的Ar等離子轟擊相應(yīng)的靶槍(如果增加O2，氧原子則會(huì)與濺射出來的原子產(chǎn)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)濺射)。并在樣品臺(tái)上方的基片上沉積出相應(yīng)的薄膜，薄膜的膜厚可以通過膜厚監(jiān)控儀自動(dòng)控制。工藝狀況可通過腔門上的觀察視窗實(shí)時(shí)觀看。自動(dòng)遮板則可以遮擋每一次除了被選中的靶槍外的其它靶槍，防止被污染。

設(shè)備優(yōu)勢(shì)：

考慮實(shí)驗(yàn)應(yīng)用要求工藝數(shù)據(jù)的可靠性，NANO-MASTER的磁控濺射設(shè)備在鍍膜均勻性、重復(fù)性和設(shè)備穩(wěn)定性等方面均有優(yōu)勢(shì)。

1、鍍膜均勻性：在關(guān)鍵的鍍膜均勻性方面，對(duì)于6”硅片的金屬材料鍍膜，NM設(shè)備可以達(dá)到優(yōu)于3%的鍍膜均勻度。

2、設(shè)備制造工藝：在配備相似等級(jí)的分子泵及機(jī)械泵的情況下，NM設(shè)備普遍具有更快的抽真空速率，可在20-25分鐘左右就達(dá)到高真空工藝。腔體真空的穩(wěn)定度影響鍍膜的性能。

3、工藝的可重復(fù)性：NM設(shè)備在工藝控制方面，有更高的自動(dòng)化能力，通過PC控制，減少人工干預(yù)造成的工藝偏差。相比需要人工配合的設(shè)備，導(dǎo)致不同人采用同樣的工藝做出來的效果卻不同，甚至同一個(gè)人在不同時(shí)間運(yùn)行相同的工藝做出來的效果也不同。

4、設(shè)備的緊湊性：在滿足相同性能情況下，由于加工精密度方面的優(yōu)勢(shì)，NM設(shè)備具有更緊湊的設(shè)計(jì)，占地面積較小，節(jié)約實(shí)驗(yàn)室寶貴的空間。

5、設(shè)備的穩(wěn)定性：NM設(shè)備的維護(hù)率較低，可以保證設(shè)備較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，保證科研進(jìn)度。

激光切割機(jī)是集光、機(jī)、電一體化的激光加工設(shè)備，它采用激光技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和高性能的數(shù)控激光電源系統(tǒng)，能快速GX地加工各種規(guī)格的金屬板材。由于激光器性能優(yōu)越，光電轉(zhuǎn)換效率高，產(chǎn)生的熱量小，所以只需配備小功率激光冷水機(jī)即可滿足設(shè)備運(yùn)行要求，能耗更低。

一、機(jī)床描述

激光切割機(jī)是集光、機(jī)、電一體化的激光加工設(shè)備，它采用激光技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和高性能的數(shù)控激光電源系統(tǒng)，能快速GX地加工各種規(guī)格的金屬板材。由于激光器性能優(yōu)越，光電轉(zhuǎn)換效率高，產(chǎn)生的熱量小，所以只需配備小功率激光冷水機(jī)即可滿足設(shè)備運(yùn)行要求，能耗更低。

二、設(shè)備組成

（1）的IPG光纖激光器和激光電源

我公司光纖激光切割機(jī)均采用高水平的IPG激光器，其性能穩(wěn)定，關(guān)鍵部件使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，設(shè)備整體質(zhì)量得到安全保障。激光器可以產(chǎn)生zhuo越的光束質(zhì)量，切割線條更精細(xì)，工作效率更高，加工質(zhì)量更好。

（2）光纖專用激光切割頭

設(shè)備采用德國(guó)技術(shù)的光纖專用激光切割頭，配合電容非接觸式自動(dòng)系統(tǒng)，可以自動(dòng)調(diào)整佳的焦距，保證整板佳的切割效果，即使材料表面不平整仍可以保證切割質(zhì)量，切縫平整、美觀；高速電容傳感切割間距低，提高切割性能并減少氣體消耗。

（3）控制系統(tǒng)機(jī)床床身：采用優(yōu)質(zhì)鋼材焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，經(jīng)過專業(yè)的焊接、高溫退火，二次時(shí)效處理、大型龍門銑床精密加工，這些設(shè)計(jì)和加工手段確保機(jī)床具有優(yōu)良的抗震性、高剛性和穩(wěn)定性。

設(shè)備采用GX的HE數(shù)控軟件，功能強(qiáng)大，兼容性強(qiáng)、能兼容NC文檔、DXF、PLT、Al等制圖軟件格式。操作維護(hù)方便，在電腦上畫出任面圖像，不需開模，產(chǎn)品馬上就可以出來，省時(shí)省錢。選配套料編輯軟件，大限度地提高材料的利用率及切割效率。強(qiáng)大的圖形顯示功能，直觀表現(xiàn)切割效果，在線監(jiān)測(cè)切割路徑。具有方便的自動(dòng)記錄位置、斷點(diǎn)切割回退功能。

由于激光器性能優(yōu)越，光電轉(zhuǎn)換效率高，產(chǎn)生的熱量小，所以只需配備小功率激光冷水機(jī)即可滿足設(shè)備運(yùn)行要求，能耗更低。

（4）機(jī)床系統(tǒng)

機(jī)床采用龍門式機(jī)械結(jié)構(gòu)，橫梁、床身整體加工，設(shè)備精度高、剛性好，運(yùn)行平穩(wěn)；同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，操作維護(hù)方便，可以滿足工業(yè)24小時(shí)生產(chǎn)需要。

機(jī)床床身：采用優(yōu)質(zhì)鋼材焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，經(jīng)過專業(yè)的焊接、高溫退火，二次時(shí)效處理、大型龍門銑床精密加工，這些設(shè)計(jì)和加工手段確保機(jī)床具有優(yōu)良的抗震性、高剛性和穩(wěn)定性。

傳動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)床系統(tǒng)配備進(jìn)流伺服系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)床傳動(dòng)采用進(jìn)口齒輪齒條傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，保證設(shè)備的高速度、高精度、高可靠性。傳動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)床系統(tǒng)配備進(jìn)流伺服系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)床傳動(dòng)采用進(jìn)口齒輪齒條傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，保證設(shè)備的高速度、高精度、高可靠性。

氣路系統(tǒng)：切割氣體分三路控制，可以實(shí)現(xiàn)打孔過程中的自動(dòng)切換、氧氣的壓力實(shí)時(shí)控制和靈活的切割工藝調(diào)整。

（5）冷卻系統(tǒng)

由于激光器性能優(yōu)越，光電轉(zhuǎn)換效率高，產(chǎn)生的熱量小，所以只需配備小功率激光冷水機(jī)即可滿足設(shè)備運(yùn)行要求，能耗更低。

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