[實用新型]一種高通量分析昆蟲運動能力的系統

有效

• 申請號: 201520004588.8
• 申請日: 2015-01-06
• 公開（公告）號: CN204742248U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 劉洋;彭一峰
• 申請（專利權）人: 蘇州卓凱生物技術有限公司
• 主分類號: A01K67/033
• 分類號: A01K67/033
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種研究昆蟲行為能力的測定系統，可實現實時高通量數據采集及處理。

背景技術

在一些昆蟲（如果蠅）可作為模型動物來進行相關生物學功能的研究。其中，各種突變果蠅種能提供人類疾病模型的造模，而相對應的運動能力可以反映出人類疾病的病征；創造出來的疾病模型對于開發可用于人類疾病的藥物篩選至關重要，是滿足可用于人類藥物開發無可避免的一環。

測定昆蟲的運動能力可以作為評估外界環境（如藥物）與遺傳因子（如基因突變）對神經與運動系統的影響，是極其重要的生理生物學指標。其中，攀爬能力是一個重要指標，它利用果蠅天生的抗重力性而在飼養容器中向上爬行的特性，可以檢測生物的整體運動能力，在神經退行性疾病模型中（如帕金森氏癥、亨廷頓氏舞蹈癥）被廣泛使用。近幾十年來人們已經進行了很多的相關實驗，傳統的攀爬測試方法單一：先將一定數量的果蠅放于密閉的實驗空管之中，手動操作，輕磕實驗管，讓測試動物跌落到底部，然后觀察果蠅向上爬行的表征與總體果蠅分布情形。由于實驗涉及到同時對一群果蠅的運動模式進行追蹤，傳統的肉眼觀察每次只能記錄一個樣品，同時僅能記錄某特定時間果蠅攀爬至某一高度的比例，且實驗結束后很難再查詢實驗過程中的一些細節，無法事后追溯與驗證，容易造成人為誤差。本實用新型可同時進行多個樣品的測定，并實時記錄實驗，所以實驗過程和實驗結果都可長期保存，方便事后分析，且統計結果足夠精確，利用同一批實驗操作可計算得出多個結果，一批多用，進而可以利用其作為大規模神經藥物篩選的理想模型。

發明內容

本實用新型說明如下：本系統包括三個模塊：操作模塊、特殊照明模塊及數據采集處理模塊（圖1）。將一定數量的昆蟲裝入操作模塊的垂直爬行管內，利用外力或非外力的方式，使所有昆蟲在同一時間點都聚集于管底，然后使所有昆蟲同時向上攀爬，此操作模塊可以并聯方式同時進行多組實驗，達到大規模操作的目的。以上操作在特殊照明模塊提供的合適環境下完成。由數據采集處理模塊實時采集相關數據，供后續的數據統計分析，計算得出昆蟲的爬行能力。

三個模塊的硬件描述如下所述（圖2）：

操作模塊：垂直爬行管(1)（一端封閉的玻璃管，高度10~50cm，直徑2~5cm）、可支持多根爬行管的滑動支架(2)（2~100根）、利用向下滑動所產生的加速度，讓實驗動物在同一時間內墜落聚集于管底的裝置；

特殊照明模塊：可調式照明燈箱(3)（白光與紅光切換、冷光源）、散射屏(4)（對光源背景進行均值化）、刻度尺標(5)（每2cm為一個刻度）；

數據采集處理模塊：數碼攝像機(6)（滿足低光照的特殊環境，如SONYHDR-CX240E型號等）、電腦(7)（數據存儲、影像回放與處理、數據分析，如CPU1.2GHz以上、硬盤容量500G的電腦）。

附圖說明

圖1是高通量分析昆蟲運動能力系統的模塊示意圖；

圖2是高通量分析昆蟲運動能力系統的硬件結構示意圖；

圖3是高通量分析昆蟲運動能力系統的多種實驗結果示意圖。

[0004]具體實施方式：

1.整套硬件設備置于暗室中，僅以燈箱（3）的白光燈照明或以紅光燈照明（對于某些特殊種類昆蟲，紅光可避免激發其趨光性從而減少干擾因素）；

2.將一定數量的昆蟲裝入垂直爬行管（1）中，可同時進行多組實驗以達到高通量實驗的目的；攝像機（6）水平方向對準標記有刻度尺標（5）的散射屏（4）操作模塊并開始拍攝視頻；

3.使所有昆蟲同時聚集于管底，通常是利用滑動支架（2），用重力加速度或人力，將爬行管由上至下滑落，磕碰后可造成果蠅墜落底部；

4.利用攝像機（6）記錄從磕碰墜落前，到起身向上攀爬的連續影像。一定時間后，視頻拍攝結束；

5.利用電腦（7）分析視頻，進行數據統計分析。

本實用新型的優點在于：

1.由于本系統可同時并聯多組操作模塊，又有特殊光源模塊可以提供均值的環境，還有數據采集處理模塊可實時記錄多級數據，故可實現高通量、大規模的測試，以滿足學術界與醫藥界對高通量測試平臺的需要。下表比較了傳統單通道與新型六通道平臺在實驗時間上的優劣程度。

2.由于本系統不像傳統式磕管法過于依賴人工操作，同次實驗中，所有實驗爬行管所受力均等，故數據的可重復性大為提高；同時實驗數據具有可回放性與可驗證性，能滿足相關產業所需要的高標準測試；