[go: up one dir, main page]

CN116171920B - 一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法 - Google Patents

一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116171920B
CN116171920B CN202310340030.6A CN202310340030A CN116171920B CN 116171920 B CN116171920 B CN 116171920B CN 202310340030 A CN202310340030 A CN 202310340030A CN 116171920 B CN116171920 B CN 116171920B
Authority
CN
China
Prior art keywords
assembly
zebrafish
culture
zebra fish
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310340030.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116171920A (zh
Inventor
张琛
李紫钰
王文兴
赵薪凯
张策
孙聃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaxin Microfish Suzhou Biotechnology Co ltd
Original Assignee
Huaxin Microfish Suzhou Biotechnology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaxin Microfish Suzhou Biotechnology Co ltd filed Critical Huaxin Microfish Suzhou Biotechnology Co ltd
Priority to CN202310340030.6A priority Critical patent/CN116171920B/zh
Publication of CN116171920A publication Critical patent/CN116171920A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116171920B publication Critical patent/CN116171920B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K63/00Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/003Aquaria; Terraria
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00Culture of aquatic animals
    • A01K61/10Culture of aquatic animals of fish
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K63/00Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/003Aquaria; Terraria
    • A01K63/006Accessories for aquaria or terraria
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • Y02A40/81Aquaculture, e.g. of fish

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本申请涉及高通量相关药物筛选技术领域,公开了一种高通量斑马鱼行为分析装置,包括箱体、光源组件、培养组件、拍摄组件和环境控制组件,所述光源组件、所述培养组件和所述拍摄组件从上至下依次设于所述箱体内,所述培养组件上培养有斑马鱼,所述拍摄组件用于拍摄斑马鱼的图像,所述环境控制组件用于控制所述箱体内的环境参数。本申请还提供了一种应用如上所述的高通量斑马鱼行为分析装置进行分析的高通量斑马鱼的行为分析方法。本申请在使用时,能够通过培养组件对多个斑马鱼进行培养,并通过拍摄组件进行斑马鱼的拍摄,实现对斑马鱼的高通量筛选,提高了斑马鱼的实验效率。

Description

一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法
技术领域
本申请涉及高通量相关药物筛选技术领域,更具体地说,是涉及一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法。
背景技术
斑马鱼在生物学上与人类非常近似,与人类大部分基因相同。人类约70%的蛋白质编码基因与斑马鱼中发现的基因有关,且与人类疾病有关的约84%的已知基因与斑马鱼相对应。此外,斑马鱼四季皆可产卵,养殖成本极低,具有极低的实验伦理压力,可以进行高通量筛选。因此,探究不同药物条件刺激下斑马鱼的行为反馈对研究人类疾病具有不言而喻的重大意义。
目前报道的关于斑马鱼行为的系统主要有以下两类:1.基于较少的变量来调控斑马鱼行为。例如,中国专利CN114680069A(公开日2022年7月1日)公开了一种斑马鱼行为运动实验装置,采用一种斑马鱼行为运动实验装置,通过水泵调速器调节水流速度以提供稳定水流,通过控制变量研究斑马鱼的行为运动;该实验装置设有若干实验槽,能够调节若干实验槽中的不同实验变量,以观察水流速度和摄食营养在斑马鱼在运动障碍中对其的影响。该类方法检测功能单一,而且不能同时实现拍摄分析运动轨迹。2.基于斑马鱼行为来进行药物筛选。例如,中国专利CN111388684A(公开日2020年7月10日)公开了一种利用转基因斑马鱼评价药物抗阿尔兹海默症药效的方法,采用斑马鱼幼鱼为培养对象,将其在特定的药物特定浓度的溶液中培养,通过分析幼鱼的行为轨迹,检测阿尔兹海默症相关生化指标和研究脑病理形态,从而初步判断药物是否具有抗阿尔兹海默症的效果。又例如,中国专利(CN111296329A)公开了一种斑马鱼痛觉记忆及成瘾行为实验装置及其方法,通过将夹板设置在鱼缸壁上,在夹板上端设置有自动弹缩装置,训练斑马鱼形成摄食行为-痛觉记忆的摄食行为-痛觉记忆模块,摄食行为-痛觉记忆模块与夹板上设置的成瘾行为模块连接,用于评价斑马鱼成瘾相关行为,夹板的下方设置有视频采集装置和能够进行四色切换的LED灯板,视频采集装置用于采集实验区域的斑马鱼行为轨迹,通过控制电脑进行相关行为学变化及运动轨迹分析。
以上的关于斑马鱼行为的系统均为针对一只或少量斑马鱼在单一环境中的运动和行为研究,需要设置各种的箱体来研究不同实验变量下的斑马鱼行为运动轨迹,较为繁琐,实验效率低下;且当实验可控因素过少时,容易产生误差。
发明内容
本申请的目的是提供一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法,解决了现有的实验装置不能对不同环境、药物条件下的多个斑马鱼进行同时监测,不能同时对多个斑马鱼进行高通量实验的技术问题,达到了提高斑马鱼的实验效率技术效果。
第一方面,本申请实施例提供了一种高通量斑马鱼行为分析装置,包括箱体、光源组件、培养组件、拍摄组件和环境控制组件,所述光源组件、所述培养组件和所述拍摄组件从上至下依次设于所述箱体内,所述培养组件上培养有斑马鱼,所述拍摄组件用于拍摄斑马鱼的图像,所述环境控制组件用于控制所述箱体内的环境参数。
在第一方面一种可能的实现方式中,所述培养组件包括培养盒、多孔板容器和多个多孔板,所述培养盒能够水平固定连接在所述箱体的中部,所述多孔板容器放置在所述培养盒内,所述多个多孔板放置在所述多孔板容器内;每个多孔板均呈矩形,每个多孔板上均设有多个均呈圆形的培养孔,每个多孔板、所述多孔板容器和所述培养盒均通过透明材料制成,所述箱体通过黑色刚性树脂材料制成。
在第一方面另一种可能的实现方式中,所述多孔板上设有24至96个培养孔,所述多孔板的尺寸为128mm×85mm,每个多孔板容器内能够放入1至12个多孔板。
在第一方面另一种可能的实现方式中,环境控制组件包括温度检测组件、湿度检测组件、控制器、加热器、加湿器和风机,所述温度检测组件和所述湿度检测组件设于所述培养盒上,所述控制器与所述温度检测组件、所述湿度检测组件、所述加热器、所述加湿器和所述风机分别电连接,所述箱体的一侧壁上设有出风口,所述风机设于所述箱体上所述出风口的对侧壁上,所述加热器和所述加湿器设于所述箱体的外部。
在第一方面另一种可能的实现方式中,所述出风口上固定连接有散热器,所述散热器包括多个与水平面平行设置导风片。
在第一方面另一种可能的实现方式中,所述拍摄组件包括多个摄像头,所述摄像头正对所述多孔板设置,每个摄像头的视场为0至50m,每个摄像头的拍摄像素为640×480/15fps至4656×3496/8fps;还包括控制分析组件,每个摄像头与所述控制分析组件均电连接,所述控制分析组件根据每个摄像头的图像分析和存储斑马鱼的运动轨迹。
在第一方面另一种可能的实现方式中,所述光源组件包括多个可控光源,每个可控光源正对所述多孔板设置,每个可控光源均为面光源;每个可控光源分别与光源控制板电连接,所述光源控制板分别与NMOS晶体管的G极和电源电连接,所述光源控制板还通过type-A数据线与所述控制分析组件电连接。
在第一方面另一种可能的实现方式中,还包括振动组件,所述振动组件固定连接于所述培养盒上,所述振动组件包括电机和振动头,所述振动头固定连接在所述电机的转轴上,所述电机与所述控制分析组件电连接;所述振动组件的长度为60mm,所述振动头的长度为18mm,所述电机的电压为0.7至12V,所述电机的转速为350转/分,所述电机的直径为26mm,所述电机的高度为42mm。
第二方面,本申请实施例还提供了高通量斑马鱼行为分析装置的使用方法,应用如第一方面中所述的高通量斑马鱼行为分析装置,所述方法包括:打开所述加热器、所述加湿器和所述风机,通过所述温度检测组件检测所述箱体内的温度,通过所述湿度检测组件检测所述箱体内的湿度,通过所述控制器控制所述箱体内的温度和湿度达到预设值;将多条斑马鱼分别放入多个多孔板的不同培养孔中,并将放入斑马鱼的多个多孔板放入所述多孔板容器中,并将所述多孔板容器放入所述培养盒中;打开所述光源组件,通过所述拍摄组件获取斑马鱼的图像;在预设亮度阈值范围内,对所述斑马鱼的图像进行筛选,得到第一图像;在所述第一图像中,确定每个培养孔的边界,得到第二图像,并对所述第二图像进行色度调整;在色度调整后的所述第二图像内,确定斑马鱼头部的质心,将所述斑马鱼头部的质心作为追踪点,确定斑马鱼的运动轨迹;根据所述斑马鱼的运动轨迹,确定斑马鱼的移动距离。
在第二方面一种可能的实现方式中,所述方法还包括:通过所述控制分析组件打开所述振动组件;通过所述控制分析组件对所述光源组件的亮度进行调节,并调整所述拍摄组件的分辨率、图片提取帧数和曝光度。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是:
本申请实施例提供了一种高通量斑马鱼行为分析装置,包括箱体、光源组件、培养组件、拍摄组件和环境控制组件,光源组件、培养组件和拍摄组件从上至下依次设于箱体内,培养组件上培养有斑马鱼,拍摄组件用于拍摄斑马鱼的图像,使得本申请实施例能够在高通量筛选下对斑马鱼进行行为分析,培养组件上能够对不同的斑马鱼进行分析,且支持大量实验样本进行分析,提高了对斑马鱼的行为分析的实验效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种高通量斑马鱼行为分析装置的立体结构示意图;
图2是本申请实施例中的培养组件的立体结构示意图;
图3是本申请实施例提供的一种高通量斑马鱼行为分析装置的控制结构示意图;
图4是本申请实施例中的多孔板的示意图;
图5是本申请实施例中的控制分析组件的接线结构示意图;
图6是本申请实施例中的振动组件的立体结构示意图;
图7是本申请实施例中的图像处理过程中的图像示意图;
图中,100、箱体;110、出风口;120、散热器;121、导风片;200、光源组件;210、可控光源;211、G极;212、电源;213、type-A数据线;220、光源控制板;300、培养组件;310、培养盒;320、多孔板容器;330、多孔板;331、培养孔;400、拍摄组件;410、摄像头;500、环境控制组件;510、温度检测组件;520、湿度检测组件;530、控制器;540、加热器;550、加湿器;560、风机;600、控制分析组件;700、振动组件;710、电机;720、振动头。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当一个部件或结构被称为“固定于”或“设置于”另一个部件或结构,它可以直接在另一个部件或结构上或者间接在该另一个部件或结构上。当一个部件或结构被称为是“连接于”另一个部件或结构,它可以是直接连接到另一个部件或结构或间接连接至该另一个部件或结构上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或一个部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
目前报道的关于斑马鱼行为的系统主要有以下两类:1.基于较少的变量来调控斑马鱼行为;2、基于斑马鱼行为来进行药物筛选。这两类关于斑马鱼行为的系统均为针对一只或少量斑马鱼在单一环境中的运动和行为研究,需要设置各种的箱体来研究不同实验变量下的斑马鱼行为运动轨迹,较为繁琐,实验效率低下;且当实验可控因素过少时,容易产生误差。
基于以上原因,本申请实施例提供了一种高通量斑马鱼行为分析装置,包括箱体、光源组件、培养组件、拍摄组件和环境控制组件,光源组件、培养组件和拍摄组件从上至下依次设于箱体内,培养组件上培养有斑马鱼,拍摄组件用于拍摄斑马鱼的图像,使得本申请实施例能够在高通量筛选下对斑马鱼进行行为分析,培养组件上能够对不同的斑马鱼进行分析,且支持大量实验样本进行分析,提高了对斑马鱼的行为分析的实验效率。
同时,本申请实施例通过高通量筛选对斑马鱼行为进行分析,以对数量庞大的样品进行检测,避免了人工操作由于工作枯燥、步骤单一导致操作人员容易疲劳和出错的问题。
并且,现有技术中,没有一个完整的设备可以同时实现长时间维持斑马鱼合适的生长环境,而且不能控制不同的实验变量来研究斑马鱼在一定刺激下的运动轨迹。本申请实施例能够同时维持大量斑马鱼合适的生长环境,并能够对大量的斑马鱼进行持续分析,同时对结果进行分析处理,提高了对斑马鱼实验结果的准确性,也提高了实验效率,减少了人工筛选的成本。
下面结合具体的例子对本申请实施例提供的一种高通量斑马鱼行为分析装置进行说明。
本申请实施例提供的一种高通量斑马鱼行为分析装置,如图1至图2所示的,包括箱体100、光源组件200、培养组件300、拍摄组件400和环境控制组件500,光源组件200、培养组件300和拍摄组件400从上至下依次设于箱体100内,培养组件300上培养有斑马鱼,拍摄组件400用于拍摄斑马鱼的图像,环境控制组件500用于控制箱体100内的环境参数。
具体地,箱体100用于容纳和固定光源组件200、培养组件300、拍摄组件400和环境控制组件500,光源组件200用于对箱体100中对斑马鱼培养的培养组件300提供光源,培养组件300用于对斑马鱼进行培养。拍摄组件400用于对斑马鱼进行拍摄,以进行高通量筛选。环境控制组件500能够控制箱体100内的环境参数,进而对控制斑马鱼的生长环境参数进行调整。
本申请实施例在使用时,通过培养组件300对多个斑马鱼进行培养,进而后续通过拍摄组件400对多个斑马鱼进行拍摄,实现了对斑马鱼的行为分析的自动化拍摄,便于后续对斑马鱼图像进行分析。光源组件200用于对培养组件300提供光照,以提高拍摄组件400对培养组件300上的斑马鱼的拍摄效果,提高了对斑马鱼的行为分析的效果。环境控制组件500在斑马鱼的培养过程中能够对箱体100内的环境参数进行调整,进而控制斑马鱼的生长环境参数,便于对维持斑马鱼的生长环境,提高了对数量较大的斑马鱼的培养环境的稳定性,能够从环境参数的控制上保证实验的高效运行。
在一些实现方式中,培养组件300包括培养盒310、多孔板容器320和多个多孔板330,培养盒310水平固定连接在箱体100的中部,多孔板容器320放置在培养盒310内,多个多孔板330放置在多孔板容器320内;每个多孔板330均呈矩形,每个多孔板330上均设有多个均呈圆形的培养孔331,每个多孔板330、多孔板容器320和培养盒310均通过透明材料制成,箱体100通过黑色刚性树脂材料制成。
具体地,如图1至图2所示的,多孔板330用于直接培养斑马鱼,多孔板容器320用于容纳和定位多个多孔板330,进而能够通过对多个多孔板330进行容纳和定位,实现对不同多孔板330上的多个斑马鱼的容纳和定位。培养盒310用于对多孔板容器320进行容纳,培养盒310水平固定连接在箱体100的中部,使得培养盒310能够承托多孔板容器320和多个多孔板330。培养孔331用于容纳和培养斑马鱼,每个多孔板330、多孔板容器320和培养盒310均通过透明材料制成,以便于通过透光和拍摄斑马鱼的图像。
具体地,黑色刚性树脂材料制成的箱体100能够遮光,使得箱体具有遮光性,极大地减少了外部光源的影响。避免外部光线对实验结果的影响。箱体100的尺寸可以为180×190×230mm3至600×600×600mm3
可以理解的是,在设计斑马鱼的高通量筛选实验时,可以针对一个多孔板330上的斑马鱼设计相同的实验参数,对不同的多孔板330上的斑马鱼设计不同的实验参数,进而便于通过多孔板容器320对不同实验参数对应的斑马鱼进行培养和观察。多孔板容器320对多个多孔板330进行容纳和定位,使得多个多孔板330能够方便地通过多孔板容器320进行统一盛放和移动,便于进行多组实验数据下的斑马鱼的对照实验,提高了实验过程的简化程度,提高了斑马鱼实验的效果。
本申请实施例在使用时,多个多孔板330放置在多孔板容器320上,便于通过多孔板容器320对多个多孔板330统一移动,不同分组的斑马鱼放置在不同的多孔板330上,使得本申请实施例便于大批量进行对照实验,通过箱体100对多个多孔板330包围,能够保证多个多孔板330中的斑马鱼的生长条件的稳定,有利于对变量实验的精准控制,提高了实验精度和实验效率。
示例性地,多孔板容器320可以为托盘状结构,多孔板容器320的边沿设有竖向设置的围挡法兰。
示例性地,培养盒310可以板状结构,培养盒310也可以为上开口的盒状结构,本申请实施例对培养盒310的结构不做限制。
在一些实现方式中,如图4所示的,多孔板330上设有24至96个培养孔331,多孔板330的尺寸为128mm×85mm,每个多孔板容器320内能够放入1至12个多孔板330。
具体地,培养孔331可以根据实际需求选择24至96个,以满足不同的实验需求。
本申请实施例在使用时,每个多孔板容器320内能够放入1至12个多孔板330,使得通过一个多孔板容器320能够同时对1至12个多孔板330进行固定后进行实验,实现了一次通过一个或多个多孔板330进行高通量筛选实验的目的。多孔板330的尺寸设计为128mm×85mm,使得多孔板330的尺寸大小合适,便于对多孔板330进行操作,也提高了多孔板330的标准化程度。
同时,多孔板330上可以根据实际需要设置24至96个培养孔331,提高了对斑马鱼实验的灵活度,一个多孔板330上的培养孔331可以根据数量不同设置为不同尺寸,使得不同尺寸的培养孔331内能够培养不同尺寸的斑马鱼,提高了对斑马鱼进行高通量筛选实验的灵活度。
可以理解的是,多孔板330上的不同孔位中可以施加不同的刺激,例如对不同孔位中的斑马鱼添加不同的药物,以对斑马鱼的行为进行观察,能够方便地进行斑马鱼的行为的对比分析,方便对斑马鱼的行为分析进行对比实验。
在一些实现方式中,如图3所示的,环境控制组件500包括温度检测组件510、湿度检测组件520、控制器530、加热器540、加湿器550和风机560,温度检测组件510和湿度检测组件520设于培养盒310上,控制器530与温度检测组件510、湿度检测组件520、加热器540、加湿器550和风机560分别电连接,箱体100的一侧壁上设有出风口110,风机560设于箱体100上出风口110的对侧壁上,加热器540和加湿器550设于箱体100的外部。
具体地,温度检测组件510用于检测箱体100内的温度,湿度检测组件520用于检测箱体100内的湿度,控制器530用于根据温度检测组件510和湿度检测组件520的数值对加热器540、加湿器550和风机560进行集中控制,加热器540用于对空气加热,以向箱体100内提供热风,加湿器550用于对环境中的空气进行调整,以控制箱体100内的湿度。风机560用于向箱体100内送风,进而调节箱体100内的环境参数。出风口110用于将箱体100内的气流排出到箱体100外。
本申请实施例在使用时,对箱体100内的温度进行检测,并对箱体100内的湿度进行检测,控制器530根据箱体100内的温度和湿度控制加热器540、加湿器550的工作状态,并对箱体100侧壁上的风机560的工作状态进行控制,能够开启加热器540,并打开风机560提升箱体100内的温度;也能够打开加湿器550,并打开风机560提升箱体100内的湿度,使得箱体100内的温度和湿度自动化调整到适合斑马鱼培养的温度和湿度,提高了对箱体100中的大批量斑马鱼的生长环境的精确调整,能够提高斑马鱼的高通量筛选实验的精确度和实验效率。
具体地,温度检测组件510的温度测量范围为-15-60℃,温度分辨度为0.1℃,温度误差为±0.3℃。
在一些实现方式中,温度检测组件510也可以插设在培养盒310的盒体内,温度检测组件510用来直接检测培养盒310的盒体的温度。通过检测培养盒310的温度,能够实现对斑马鱼的培养温度进行检测。
具体地,湿度检测组件520的湿度测量范围为10-99%RH,湿度误差±2%RH,工作电压为3.3V-5V。
具体地,风机560在箱体侧壁开口范围为50×50mm2至120×120mm2,风机560的工作电压为12V。
在一些实现方式中,出风口110上固定连接有散热器120,散热器120包括多个与水平面平行设置导风片121。
具体地,如图1所示的,散热器120用于将箱体100内的热量散发出,散热器120的多个与水平面平行设置导风片121用于对气流进行导向。
本申请实施例在使用时,在通过温度检测组件510检测到箱体100内的温度过高时,控制器530控制加热器540和加湿器550关闭,并将风机560打开,使得外部常温空气能够进入箱体100内,实现对箱体100内的温度较高的气体排出,实现了通过散热器120能够将箱体100内的热量散发出,以实现对箱体100内的温度快速降低。
同时,多个导风片121与水平面平行设置,使得导风片121能够将气流从风机560进入箱体100内时,导风片121能够将气流沿着水平方向导出,能够避免气流直吹多孔板容器320和多孔板330,能够避免外部气流对多孔板330中的斑马鱼产生影响,提高了斑马鱼培养环境的稳定性,在实现对箱体100内环境的快速调节的基础上,能够进一步保证实验的精度,提高了本申请实施例的使用效果。
具体地,导风片121可以金属材料制成,金属材质的导风片121导热能力强,能够进一步提高导风片121对箱体100内的散热速度。
在一些实现方式中,如图1所示的,拍摄组件400包括多个摄像头410,摄像头410正对多孔板330设置,每个摄像头410的视场为0至50m,每个摄像头410的拍摄像素为640×480/15fps至4656×3496/8fps;还包括控制分析组件600,每个摄像头410与控制分析组件600均电连接,控制分析组件600根据每个摄像头410的图像分析和存储斑马鱼的运动轨迹。
具体地,摄像头410正对多孔板330设置,摄像头410的数量可以为1-12个,摄像头410用于分别对斑马鱼进行拍摄。控制分析组件600用于对摄像头410拍摄的斑马鱼图像进行分析,每个摄像头410与控制分析组件600均电连接,使得摄像头410拍摄的图像直接传输到控制分析组件600中进行分析处理,控制分析组件600根据每个摄像头410的图像分析和存储斑马鱼的运动轨迹。
具体地,摄像头410可以为CCD相机,每个摄像头410的视场为0至50m,每个摄像头410的拍摄像素为640×480/15fps至4656×3496/8fps,使得每个摄像头410可以根据实际需求选择拍摄图像的合适参数,以获得合适的斑马鱼图像,便于后续根据斑马鱼图像对斑马鱼的运动轨迹进行分析和处理。
具体地,每个摄像头410的各个参数可以在控制分析组件600中进行设置,以提高摄像头410对斑马鱼图像的获取效果。
在一些实现方式中,如图1和图5所示的,光源组件200包括多个可控光源210,每个可控光源210正对多孔板330设置,每个可控光源210均为面光源;每个可控光源210分别与光源控制板220电连接,光源控制板220分别与NMOS晶体管的G极211和电源212电连接,光源控制板220还通过type-A数据线213与控制分析组件600电连接。
具体地,每个可控光源210正对多孔板330设置,面光源结构的可控光源210能够分别对每个多孔板330均匀提供照明,可控光源210分别独立可控,使得不同的多孔板330能够根据需求选择不同的亮度,以更好地适应对斑马鱼行为分析的需求。
具体地,每个可控光源210分别与光源控制板220电连接,光源控制板220分别与NMOS晶体管的G极211和电源212电连接,光源控制板220还通过type-A数据线213与控制分析组件600电连接,本申请实施例能够通过控制分析组件600控制光源控制板220的工作状态,光源控制板220能够将经过控制分析组件600控制的输出电流输出到可控光源210,使得可控光源210能够通过控制分析组件600控制,提高了本申请实施例对可控光源210的光线的控制效果,提高了本申请实施例的自动化程度。
具体地,NMOS晶体管(N沟道型场效应管)实现光源的开关控制时,控制分析组件600的控制端向光源控制板220输出数字信号,光源控制板220可接受控制分析组件600控制端输出的数字信号,并将数字信号转为5V电压信号输入至NMOS晶体管中,NMOS晶体管被接通,从而开启可控光源210;当输出数字信号为0V时,NMOS晶体管不能接通,从而关闭可控光源210。
具体地,可控光源210的工作电压可以为3-12V,可控光源210的发光颜色为白色。
在一些实现方式中,本申请实施例还包括振动组件700,振动组件700固定连接于培养盒310上,振动组件700包括电机710和振动头720,振动头720固定连接在电机710的转轴上,电机710与控制分析组件600电连接;振动组件700的长度为60mm,振动头720的长度为18mm,电机710的电压为0.7至12V,电机710的转速为350转/分,电机710的直径为26mm,电机710的高度为42mm。
具体地,如图6所示的,振动组件700用于对培养盒310提供振源,电机710转动时驱动振动头720偏心振动,使得振动组件700能够带动培养盒310振动,通过带动培养盒310振动,进而能够通过振动的方式刺激培养盒内的斑马鱼保持运动,避免斑马鱼处于静止状态不能观察其运动轨迹,能够提高对斑马鱼的运动轨迹的观察效果。
同时,通过对振动组件700的长度设置为60mm,振动头720的长度设置为18mm,电机710的电压设置为0.7至12V,电机710的转速设置为350转/分,电机710的直径设置为26mm,电机710的高度设置为42mm,能够将振动组件700的振幅、振动频率设置在合适范围内,进而通过合适的振幅、振动频率对斑马鱼进行刺激,避免了对斑马鱼的过强刺激,也保证了对斑马鱼的有效刺激,保证了对斑马鱼的有效实验观察。
在一些实现方式中,培养盒310的侧边上固定连接有缓冲条,缓冲条与箱体100的内侧壁粘连固定,使得培养盒310振动时通过缓冲条进行缓冲,能够避免培养盒310振动对箱体100产生振动干扰,进一步保证了拍摄组件400的稳定性,提高了对斑马鱼的行为分析的精度。
本申请实施例还提供了一种高通量斑马鱼行为分析装置的使用方法,应用如上所述的高通量斑马鱼行为分析装置,该方法包括S110至S140,下面对S110至S140进行具体说明。
S110、打开加热器540、加湿器550和风机560,通过温度检测组件510检测箱体100内的温度,通过湿度检测组件520检测箱体100内的湿度,通过控制器530控制箱体100内的温度和湿度达到预设值。
具体地,打开加热器540和加湿器550时,加热器540和加湿器550的出风口对着箱体100的风机560设置,使得加热后的气流、加湿后的气流能够进入箱体100内,以实现对控制箱体100内的温度和湿度达到预设值。
S120、将多条斑马鱼分别放入多个多孔板330的不同培养孔331中,并将放入斑马鱼的多个多孔板330放入多孔板容器320中,并将多孔板容器320放入培养盒310中。
具体地,通过多孔板容器320对多个多孔板330进行放置,并通过将多孔板容器320将多个多孔板330一起进行移动,提高了对多个多孔板330的移动的平稳度,提高了多个多孔板330对斑马鱼培养和移动时的使用效果。
具体地,一个培养孔331中放入一条斑马鱼,斑马鱼放入培养孔331中时,需要在培养孔331中放入适量的培养液,以保证斑马鱼在培养孔331中的活性。
S130、打开光源组件200,通过拍摄组件400获取斑马鱼的图像;在预设亮度阈值范围内,对斑马鱼的图像进行筛选,得到第一图像。
具体地,通过在预设亮度阈值范围内,对斑马鱼的图像进行筛选,得到第一图像,能够过滤掉亮度不符合要求的图像,便于后续对斑马鱼进行识别,进而分析斑马鱼的运动轨迹。
如图7所示的,图7中的a图是拍摄组件400获取的斑马鱼的图像,为多孔板对应的区域的图像。
S140、在第一图像中,确定每个培养孔331的边界,得到第二图像,并对第二图像进行色度调整;在色度调整后的第二图像内,确定斑马鱼头部的质心,将斑马鱼头部的质心作为追踪点,确定斑马鱼的运动轨迹;根据斑马鱼的运动轨迹,确定斑马鱼的移动距离。
具体地,色度是不包括亮度在内的颜色的性质,它反映的是颜色的色调和饱和度。通过对第二图像进行色度调整,能够方便识别和确定斑马鱼头部的质心。后续将斑马鱼头部的质心作为追踪点,确定斑马鱼的运动轨迹之后,即可对斑马鱼的运动行为进行分析。
如图7所示的,图7中的b图是在色度调整后的第二图像内,确定斑马鱼头部的质心后的图像,b图中的每个黑点表示每个培养孔中的斑马鱼对应的质心。
示例性地,斑马鱼头部的质心可以为斑马鱼图像的头部几何中心点。
具体地,确定斑马鱼头部的质心时,可以根据图像识别算法完成。在确定斑马鱼的运动轨迹时,可以对斑马鱼对应的间隔一定时间段的第二图像进行分析,根据斑马鱼在按照时间顺序排列的第二图像中的头部的质心,确定斑马鱼的对应的运动轨迹。
如图7所示的,图7中的c图是确定斑马鱼的对应的运动轨迹后的图像,c图中的每个折线表示每个培养孔中的斑马鱼的运动轨迹。
具体地,本申请实施例能够根据斑马鱼的运动轨迹,确定斑马鱼的移动距离,能够对斑马鱼的运动能力进行量化分析。例如,可以根据斑马鱼的运动轨迹的长度判断斑马鱼的运动能力的强弱。
如图7所示的,图7中的d图是根据斑马鱼的对应的运动轨迹确定的在相邻时间段内斑马鱼的运动轨迹的长度的变化图像,每根曲线上的点的横坐标是斑马鱼运动的时间段的编号,每根曲线上的点的纵坐标是斑马鱼在特定时间段内的运动的距离值。
本申请实施例通过对斑马鱼的图像进行采集和自动处理,进而分析斑马鱼的运动轨迹和运动距离,实现了对斑马鱼的运动行为的有效分析,节省了人力物力。且整个实验过程在环境稳定的箱体100中进行,保证了斑马鱼在稳定的环境中进行行为分析实验,保证了实验精度,提高了实验效果。
在一些实现方式中,所述方法还包括:通过控制分析组件600打开振动组件700;通过控制分析组件600对光源组件200的亮度进行调节,并调整拍摄组件400的分辨率、图片提取帧数和曝光度。
具体地,振动组件700打开后,能够进一步促进斑马鱼在多孔板330中的运动,实现了对斑马鱼的运动的有效观测。在打开振动组件700后,控制分析组件600对光源组件200的亮度进行调节,并调整拍摄组件400的分辨率、图片提取帧数和曝光度,使得整个分析系统能够适应幼鱼振动组件700的振动对系统造成的影响。
示例性地,打开振动组件700后,可以将光源组件200的亮度降低10%,以避免多孔板中的培养液由于振动产生过大的波纹影响拍摄效果。同时,可以将拍摄组件400的分辨率、图片提取帧数和曝光度分别提升10%,提高对图像的采集精度,进而能够抵消由于振动对图像产生的干扰,提高对斑马鱼图像的拍摄效果。
本申请实施例通过打开振动组件700,能够促进斑马鱼的运动,保证对斑马鱼的运动观察效果,同时通过对光源组件200的亮度进行调节,并调整拍摄组件400的分辨率、图片提取帧数和曝光度,能够避免振动对图像产生的影响,提高了对斑马鱼的运动分析效果。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高通量斑马鱼行为分析装置,其特征在于,包括箱体(100)、光源组件(200)、培养组件(300)、拍摄组件(400)和环境控制组件(500),所述光源组件(200)、所述培养组件(300)和所述拍摄组件(400)从上至下依次设于所述箱体(100)内,所述培养组件(300)上培养有斑马鱼,所述拍摄组件(400)用于拍摄斑马鱼的图像,所述环境控制组件(500)用于控制所述箱体(100)内的环境参数;
所述培养组件(300)包括培养盒(310)、多孔板容器(320)和多个多孔板(330),所述培养盒(310)能够水平固定连接在所述箱体(100)的中部,所述多孔板容器(320)放置在所述培养盒(310)内,所述多个多孔板(330)放置在所述多孔板容器(320)内;
每个多孔板(330)均呈矩形,每个多孔板(330)上均设有多个均呈圆形的培养孔(331),每个多孔板(330)、所述多孔板容器(320)和所述培养盒(310)均通过透明材料制成,所述箱体(100)通过黑色刚性树脂材料制成;
环境控制组件(500)包括温度检测组件(510)、湿度检测组件(520)、控制器(530)、加热器(540)、加湿器(550)和风机(560),所述温度检测组件(510)和所述湿度检测组件(520)设于所述培养盒(310)上,所述控制器(530)与所述温度检测组件(510)、所述湿度检测组件(520)、所述加热器(540)、所述加湿器(550)和所述风机(560)分别电连接,所述箱体(100)的一侧壁上设有出风口(110),所述风机(560)设于所述箱体(100)上所述出风口(110)的对侧壁上,所述加热器(540)和所述加湿器(550)设于所述箱体(100)的外部;
所述拍摄组件(400)包括多个摄像头(410),所述摄像头(410)正对所述多孔板(330)设置,每个摄像头(410)的视场为0至50m,每个摄像头(410)的拍摄像素为640×480/15fps至4656×3496/8fps;
还包括控制分析组件(600),每个摄像头(410)与所述控制分析组件(600)均电连接,所述控制分析组件(600)根据每个摄像头(410)的图像分析和存储斑马鱼的运动轨迹;
还包括振动组件(700),所述振动组件(700)固定连接于所述培养盒(310)上,所述振动组件(700)包括电机(710)和振动头(720),所述振动头(720)固定连接在所述电机(710)的转轴上,所述电机(710)与所述控制分析组件(600)电连接;
所述振动组件(700)的长度为60mm,所述振动头(720)的长度为18mm,所述电机(710)的电压为0.7至12V,所述电机(710)的转速为350转/分,所述电机(710)的直径为26mm,所述电机(710)的高度为42mm;
一种高通量斑马鱼行为分析装置的使用方法,应用于高通量斑马鱼行为分析装置,所述方法包括:
打开所述加热器(540)、所述加湿器(550)和所述风机(560),通过所述温度检测组件(510)检测所述箱体(100)内的温度,通过所述湿度检测组件(520)检测所述箱体(100)内的湿度,通过所述控制器(530)控制所述箱体(100)内的温度和湿度达到预设值;
将多条斑马鱼分别放入多个多孔板(330)的不同培养孔(331)中,并将放入斑马鱼的多个多孔板(330)放入所述多孔板容器(320)中,并将所述多孔板容器(320)放入所述培养盒(310)中;
打开所述光源组件(200),通过所述拍摄组件(400)获取斑马鱼的图像;
在预设亮度阈值范围内,对所述斑马鱼的图像进行筛选,得到第一图像;在所述第一图像中,确定每个培养孔(331)的边界,得到第二图像,并对所述第二图像进行色度调整;
在色度调整后的所述第二图像内,确定斑马鱼头部的质心,将所述斑马鱼头部的质心作为追踪点,确定斑马鱼的运动轨迹;根据所述斑马鱼的运动轨迹,确定斑马鱼的移动距离。
2.如权利要求1所述的高通量斑马鱼行为分析装置,其特征在于,所述多孔板(330)上设有24至96个培养孔(331),所述多孔板(330)的尺寸为128mm×85mm,每个多孔板容器(320)内能够放入1至12个多孔板(330)。
3.如权利要求1所述的高通量斑马鱼行为分析装置,其特征在于,所述出风口(110)上固定连接有散热器(120),所述散热器(120)包括多个与水平面平行设置导风片(121)。
4.如权利要求1所述的高通量斑马鱼行为分析装置,其特征在于,所述光源组件(200)包括多个可控光源(210),每个可控光源(210)正对所述多孔板(330)设置,每个可控光源(210)均为面光源;
每个可控光源(210)分别与光源控制板(220)电连接,所述光源控制板(220)分别与NMOS晶体管的G极(211)和电源(212)电连接,所述光源控制板(220)还通过type-A数据线(213)与所述控制分析组件(600)电连接。
5.如权利要求1所述的高通量斑马鱼行为分析装置,其特征在于,还包括:
通过所述控制分析组件(600)打开所述振动组件(700);
通过所述控制分析组件(600)对所述光源组件(200)的亮度进行调节,并调整所述拍摄组件(400)的分辨率、图片提取帧数和曝光度。
CN202310340030.6A 2023-03-31 2023-03-31 一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法 Active CN116171920B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310340030.6A CN116171920B (zh) 2023-03-31 2023-03-31 一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310340030.6A CN116171920B (zh) 2023-03-31 2023-03-31 一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116171920A CN116171920A (zh) 2023-05-30
CN116171920B true CN116171920B (zh) 2024-11-19

Family

ID=86449047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310340030.6A Active CN116171920B (zh) 2023-03-31 2023-03-31 一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116171920B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117805415A (zh) * 2023-12-29 2024-04-02 杭州环特生物科技股份有限公司 一种斑马鱼高通量检测系统及其检测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206553503U (zh) * 2016-11-22 2017-10-13 中国石油天然气股份有限公司 一种高通量诱变筛选、长周期连续培养与实时观察装置
CN113170744A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 南京农业大学 基于时间生物学的小型动物生物节律表型全时监测装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089027A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Japan Science & Technology Corp 動物の行動解析方法、動物の行動解析システム、動物の行動解析プログラムならびにそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
EP2995676A4 (en) * 2013-05-06 2016-11-30 Optolane Technologies Inc DEVICE FOR THE ANALYSIS OF CELLS AND MONITORING OF CELL CULTIVATION AND METHOD FOR CELL-LAYLING AND MONITORING OF CELL-CULTIVATION THEREWITH
CN105779291B (zh) * 2016-05-04 2018-04-20 浙江大学 高通量同时同步实时监测细胞增殖及活性的装置及方法
CN111296329B (zh) * 2020-03-03 2021-10-01 中国人民解放军第四军医大学 一种斑马鱼痛觉记忆及成瘾行为实验装置及其方法
US20230045152A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Ramona Optics Inc. System and method to simultaneously track multiple organisms at high resolution

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206553503U (zh) * 2016-11-22 2017-10-13 中国石油天然气股份有限公司 一种高通量诱变筛选、长周期连续培养与实时观察装置
CN113170744A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 南京农业大学 基于时间生物学的小型动物生物节律表型全时监测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN116171920A (zh) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116171920B (zh) 一种高通量斑马鱼行为分析装置及方法
JP4562732B2 (ja) 取り込みが自動化された生物学的生育プレートスキャナー
US20080131922A1 (en) Cell culture detection apparatus, cell culture observation apparatus, and cell culture observation method
CN105339484B (zh) 一种用于监测生物材料发育的设备
CN105247035A (zh) 分析细胞和监测细胞培养的系统和利用该系统分析细胞和监测细胞培养的方法
WO2007145198A1 (ja) 培養物観察システム
KR20160072259A (ko) 촬상 장치, 촬상 시스템 및 인큐베이터
Dehmelt et al. Spherical arena reveals optokinetic response tuning to stimulus location, size, and frequency across entire visual field of larval zebrafish
JP2003107364A (ja) 顕微鏡観察用培養器
WO2018230178A1 (ja) 情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及びプログラム
US20190331905A1 (en) Image acquisition method, image acquisition apparatus, program, and culture vessel
CN115287166A (zh) 一种细胞离心培养装置
WO2021068060A1 (en) Incubator imaging system
KR102235936B1 (ko) 초음파 트랜스듀서를 포함하는 세포 배양 시스템
CN211348952U (zh) 一种培养皿拍摄装置
CN112877199A (zh) 微生物培养及运动自动追踪系统与方法
TWI579588B (zh) 顯微鏡監控裝置及其系統
US20050032199A1 (en) Cell culture apparatus
JP2006014693A (ja) 細胞培養システム及び細胞培養方法
US12099012B2 (en) Remote microscopy for biological sciences
US20220221336A1 (en) Apparatus for controlling a process and accompanying control method
CN215774885U (zh) 基于时间生物学的小型动物生物节律表型全时监测装置
Wijewardhane et al. Long-term imaging and spatio-temporal control of living cells using light
CN212232715U (zh) 鱼类行为监测系统
Jaime et al. The high-throughput WAFFL system for treating and monitoring individual Drosophila melanogaster adults

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20241015

Address after: Room 2789, South Floor, Building D1, Yangshan Science and Technology Industrial Park, No. 35 Xijinzhi Road, High tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215000

Applicant after: Zhaoyin (Suzhou) Technology Industry Development Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 710000 Northwest University (Chang'an Campus), No.1 Xuefu Avenue, Guodu Town, Chang'an District, Xi'an City, Shaanxi Province

Applicant before: NORTHWEST University

Country or region before: China

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20241022

Address after: Room 301-01, 304, Building 4, No. 99 Fuda Road, Ludu Street, Taicang City, Suzhou City, Jiangsu Province, 215000

Applicant after: Huaxin Microfish (Suzhou) Biotechnology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: Room 2789, South Floor, Building D1, Yangshan Science and Technology Industrial Park, No. 35 Xijinzhi Road, High tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215000

Applicant before: Zhaoyin (Suzhou) Technology Industry Development Co.,Ltd.

Country or region before: China

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant