以可控的光强度照射物体的装置及相关方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种以可控的光强度照射物体12的装置10，当光强度满足多个待满足的条件时对该光强度进行控制，所述多个条件包括关于在给定的时间内的强度的条件和关于在一段时间期间的剂量的条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以可控的光强度照射物体的装置及相关方法
本专利技术涉及一种以可控的光强度照射物体的装置。本专利技术还涉及相关方法。
技术介绍
光遗传学是基于结合光学和遗传学技术来控制并监测细胞活动。它包括：(i)遗传修饰靶细胞，以便通过在细胞膜中表达外源光反应蛋白来使它们对光敏感，和(ii)提供能够为所述光反应蛋白提供光的照射装置。它是对于选择性神经元激活/抑制而言极其强大的工具，例如，它可用于恢复活体动物(包括人类(Boydenetal.,2005,NatureNeuroscience8(9):1263–68))特别是眼睛(Busskampetal.,2012,GeneTherapy19(2):169–75)的神经功能。已经表明，选定的光波长应接近光反应蛋白的最佳波长(Nageletal.2003,ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences100(24):13940–45,Klapoetkeetal.2014,NatureMethods11(3):338–46)，并且这些蛋白质对光的敏感性非常低(Asricanetal.2013,FrontNeuralCircuits,2013,7:160；Busskampetal.2012,GeneTherapy19(2):169–75)。因此，为了通过光获得最低水平的蛋白质活化，靶细胞或蛋白质接收的光强度应高于最小值(Barrettetal.,2014,VisualNeuroscience31(4-5):345–354)。然而，虽然充足的光必须到达光反应性蛋白质以提供其活化，但是需要使组织或细胞热量和光毒性最小化(Yanetal.2016,VisionResearch121:57–71)。进一步可取的是保证给定时间段的光剂量不会引起任何组织或细胞损伤。光生物学和眼科学对于强度和剂量的标准设定阈值是本领域已知的(例如参见ISO15004-22016；“ISO62471:2006”2016；§8.3of“ANSIZ136Standards-LIA”2014)。强度被定义为辐照度(单位为mW/mm2或光子.cm-2.s-1)，并且给定时间内的剂量被定义为强度在一段时间内的积分(mJ/mm2或光子.cm-2)。因此，可取的是提供能够控制发出的光强度和/或保证相应剂量不超过最大值的照射装置。另外，在表达外源光反应蛋白的患者中可能存在差异，并且患者中畏光的阈值是充满变数的(Hamel2006,OrphanetJournalofRareDiseases1:40)，因此可能可取的是能够调整发送给患者的强度。类似地，眼睛本身是具有光学像差的光学系统(Navarro,etal.1998,JournaloftheOpticalSocietyofAmericaA15(9):2522)，其包括像差如近视、高度近视和散光。在正视眼中也存在光学像差，并且在光生物学和眼科学标准中也考虑光学像差(ISO15004-2,2007；ISO62471,2006)。这些像差可能降低由光活化蛋白质所接收的光强度，因此可能可取的是提供能够至少部分地纠正这些缺点的照射装置。进一步可取的是提供小型化到可以插入人类每天可穿戴的装置中的照射装置。目前可用的模拟用于体外实验的光遗传学蛋白质的照射装置已被建成(Degenaaretal.2009,JournalofNeuralEngineering6(3):35007；Grossmanetal.2010,JournalofNeuralEngineering7(1):16004)，但它们没有小型化并且还不适合人类使用。头戴式显示器用于增强现实、虚拟现实或电影显示器。然而，由这些头戴式显示器提供的光强度不足，并且不能配置成刺激光反应蛋白，因此不适用于光遗传学应用。因此，仍然非常需要一种照射装置，其适于以可控的光强度照射物体，尤其是当该物体是活细胞或组织时。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种更容易实施的以可控的光强度照射物体的装置。为此，本专利技术涉及一种以可控的光强度照射物体的装置，当光强度满足多个待满足的条件时对该光强度进行控制，多个条件包括关于在给定的时间内的强度的条件和关于在一段时间期间的剂量的条件，该装置包括适于产生光束的光源，该光束的强度不满足至少一个待满足的条件。所述装置包括适于测量入射光束的强度的光电二极管和适于将光从入口传送到至少一个出口的光学系统，所述光源、所述光电二极管和所述光学系统被布置成使得所述装置具有两种不同的配置，操作配置和控制配置，在所述操作配置中由所述光源发射的光的第一部分被传送到所述物体并且由所述光源发射的光的第二部分被传送到光电二极管，在所述控制配置中在正常操作下所述光源产生的光既不发送到所述物体也不发送到所述光电二极管。所述装置还包括控制器，适于基于在所述装置处于控制配置时在光电二极管上测量的强度并且基于待满足的条件来控制第一部分的值。根据本专利技术的有利但非强制性的其它方面，该装置可以包括采用任何技术上可接受的组合的一个或多个以下特征：-一个待满足的条件是在任何给定时间的光强度低于或等于最大强度；-一个待满足的条件是在任何给定时间的光强度优于或等于最小强度；-一个待满足的条件是在该段时间内的剂量低于或等于最大值；-所述光学系统包括多个反射器，每个反射器具有三个位置，即：所述反射器将所述入射光束反射到所述物体的第一位置、所述反射器将所述入射光束反射到所述光电二极管的第二位置以及所述反射器既不将所述入射光束反射到所述物体又不将所述入射光束反射到所述光电二极管的第三位置，所述控制器适于命令每个反射器的位置，当所述控制器命令每个反射器处于所述第一位置或处于所述第二位置时所述装置处于所述操作配置，并且当命令每个反射器处于所述第三位置时所述装置处于所述控制配置；-所述控制器还适于基于当所述装置处于所述控制配置时所述光电二极管上测量的强度并且基于待满足的条件推导出待移动到所述第一位置的反射器的数量，并且命令推导出数量的镜子移动到所述第一位置；-所述光源是光源的矩阵，每个光源具有两种状态，光源不发光的非馈给状态(unfedstate)和光源发光的馈给状态(fedstate)，所述控制器适于控制每个光源的状态；-为所述物体界定待照射的平面，并且，所述光源和所述光学系统中的至少一者为如下设置，使得在待照射的平面中界定出当所述装置处于操作配置时由不同光强度水平照射的多个独立的空间区域能；-所述光学系统包括光学部件，所述光学部件确保点扩散函数在该系统输出处小于30μm，优选小于25μm；-所述光学系统包括适于校正光学像差的系统，所述适于校正光学像差的系统是可调节的；-所述适于校正光学像差的系统是液体透镜；-所述装置用于光遗传学，所述物体参与恢复或改善所述装置的使用者的视力，所述物体包括表达光反应蛋白的多个细胞，当光强度满足多个待满足的条件时对该光强度进行控制以防止任何细胞和组织损伤。本专利技术还涉及一种以可控的光强度照射物体的方法，当光强度满足多个待满足的条件时对该光强度进行控制，多个条件包括关于在给定的时间内的强度的条件和关于在一段时间期间的剂量的条件，所述方法包括提供一种以可控的光强度照射物体的装置，所述装置包括适于产生光束的光源，该光束的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以可控的光强度照射物体(12)的装置(10)，当所述光强度满足多个待满足的条件(C1，C2，C3)时对该光强度进行控制，所述多个条件(C1，C2，C3)包括关于在给定的时间内的强度的条件(C1，C2)和关于在一段时间期间的剂量的条件(C3)，所述装置(10)包括：‑光源(14)，适于产生光束，该光束的强度不满足至少一个所述待满足的条件(C1，C2，C3)，‑光电二极管(16)，适于测量入射光束强度，‑光学系统(18)，适于将光从入口传送到至少一个出口，所述光源(14)、所述光电二极管(16)和所述光学系统(18)被布置成使得所述装置(10)具有两种不同的配置，即操作配置和控制配置，在所述操作配置中，由所述光源(14)发射的光的第一部分被传送到所述物体(12)，并且由所述光源(14)发射的光的第二部分被传送到光电二极管(16)，在所述控制配置中，在正常运行下所述光源(14)产生的光既不发送到所述物体(12)也不发送到所述光电二极管(16)，‑控制器(20)，适于基于在所述装置(10)处于控制配置时在光电二极管(16)上测量的强度并且基于所述待满足的条件(C1，C2，C3)来控制第一部分的值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.17 EP 16305741.71.一种以可控的光强度照射物体(12)的装置(10)，当所述光强度满足多个待满足的条件(C1，C2，C3)时对该光强度进行控制，所述多个条件(C1，C2，C3)包括关于在给定的时间内的强度的条件(C1，C2)和关于在一段时间期间的剂量的条件(C3)，所述装置(10)包括：-光源(14)，适于产生光束，该光束的强度不满足至少一个所述待满足的条件(C1，C2，C3)，-光电二极管(16)，适于测量入射光束强度，-光学系统(18)，适于将光从入口传送到至少一个出口，所述光源(14)、所述光电二极管(16)和所述光学系统(18)被布置成使得所述装置(10)具有两种不同的配置，即操作配置和控制配置，在所述操作配置中，由所述光源(14)发射的光的第一部分被传送到所述物体(12)，并且由所述光源(14)发射的光的第二部分被传送到光电二极管(16)，在所述控制配置中，在正常运行下所述光源(14)产生的光既不发送到所述物体(12)也不发送到所述光电二极管(16)，-控制器(20)，适于基于在所述装置(10)处于控制配置时在光电二极管(16)上测量的强度并且基于所述待满足的条件(C1，C2，C3)来控制第一部分的值。2.根据权利要求1所述的装置，其中，一个待满足的条件(C1)是在任何给定的时间内的光强度小于或等于最大强度。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，一个待满足的条件(C2)是在任何给定的时间内的光强度大于或等于最小强度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，一个待满足的条件(C3)是在所述一段时间期间的剂量小于或等于最大值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述光学系统(18)包括多个反射器(30)，每个反射器(30)具有三个位置，所述反射器(30)将所述入射光束反射到所述物体(12)的第一位置、所述反射器(30)将所述入射光束反射到所述光电二极管(16)的第二位置以及所述反射器(30)既不将所述入射光束反射到所述物体(12)又不将所述入射光束反射到所述光电二极管(16)的第三位置，所述控制器(20)适于命令每个反射器(30)的位置，当所述控制器(20)命令每个反射器处于所述第一位置或处于所述第二位置时，所述装置(10)处于所述操作配置，并且当命令每个反射器(30)处于所述第三位置时，所述装置(10)处于所述控制配置。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述控制器(20)还适于基于当所述装置(10)处于所述控制配置时所述光电二极管(16)上测量的强度并且基于待满足的条件(C1，C2，C3)推导出待移动到所述第一位置的反射器(30)的数量，并且命令推导出数量的镜子移动到所述第一位置。7.根据权利要求1至4中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：若埃尔·沙瓦斯，舍纪尧姆·谢内格罗，邦雅曼·R·贝诺曼，
申请(专利权)人：索邦大学，国家科学研究中心，法国国家健康与医学研究院，让赛特生物技术公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR