一种高通量分析昆虫运动能力的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种研究昆虫行为能力的测定系统，可实现实时高通量数据采集 及处理。
【背景技术】
[0002] 在一些昆虫(如果蝇）可作为模型动物来进行相关生物学功能的研究。其中，各 种突变果蝇种能提供人类疾病模型的造模，而相对应的运动能力可以反映出人类疾病的病 征；创造出来的疾病模型对于开发可用于人类疾病的药物筛选至关重要，是满足可用于人 类药物开发无可避免的一环。
[0003] 测定昆虫的运动能力可以作为评估外界环境(如药物）与遗传因子(如基因突变） 对神经与运动系统的影响，是极其重要的生理生物学指标。其中，攀爬能力是一个重要指 标，它利用果蝇天生的抗重力性而在饲养容器中向上爬行的特性，可以检测生物的整体运 动能力，在神经退行性疾病模型中（如帕金森氏症、亨廷顿氏舞蹈症)被广泛使用。近几十年 来人们已经进行了很多的相关实验，传统的攀爬测试方法单一：先将一定数量的果蝇放于 密闭的实验空管之中，手动操作，轻磕实验管，让测试动物跌落到底部，然后观察果蝇向上 爬行的表征与总体果蝇分布情形。由于实验涉及到同时对一群果蝇的运动模式进行追踪， 传统的肉眼观察每次只能记录一个样品，同时仅能记录某特定时间果绳攀爬至某一高度的 比例，且实验结束后很难再查询实验过程中的一些细节，无法事后追溯与验证，容易造成人 为误差。本实用新型可同时进行多个样品的测定，并实时记录实验，所以实验过程和实验结 果都可长期保存，方便事后分析，且统计结果足够精确，利用同一批实验操作可计算得出多 个结果，一批多用，进而可以利用其作为大规模神经药物筛选的理想模型。
【发明内容】
[0004] 本实用新型说明如下：本系统包括三个模块：操作模块、特殊照明模块及数据采 集处理模块（图1)。将一定数量的昆虫装入操作模块的垂直爬行管内，利用外力或非外力的 方式，使所有昆虫在同一时间点都聚集于管底，然后使所有昆虫同时向上攀爬，此操作模块 可以并联方式同时进行多组实验，达到大规模操作的目的。以上操作在特殊照明模块提供 的合适环境下完成。由数据采集处理模块实时采集相关数据，供后续的数据统计分析，计算 得出昆虫的爬行能力。
[0005] 三个模块的硬件描述如下所述（图2):
[0006] 操作模块：垂直爬行管（1)(一端封闭的玻璃管，高度10~50cm，直径2~5cm)、可 支持多根爬行管的滑动支架（2) (2~100根)、利用向下滑动所产生的加速度，让实验动物在 同一时间内坠落聚集于管底的装置；
[0007] 特殊照明模块：可调式照明灯箱（3)(白光与红光切换、冷光源)、散射屏（4)(对 光源背景进行均值化)、刻度尺标（5)(每2cm为一个刻度）；
[0008] 数据采集处理模块：数码摄像机（6)(满足低光照的特殊环境，如SONYHDR-CX240E 型号等)、电脑（7)(数据存储、影像回放与处理、数据分析，如CPU1.2GHz以上、硬盘容量 500G的电脑）。
【附图说明】
[0009] 图1是高通量分析昆虫运动能力系统的模块示意图；
[0010] 图2是高通量分析昆虫运动能力系统的硬件结构示意图；
[0011] 图3是高通量分析昆虫运动能力系统的多种实验结果示意图。
【具体实施方式】 [0012] ：
[0013] 1.整套硬件设备置于暗室中，仅以灯箱（3)的白光灯照明或以红光灯照明（对于 某些特殊种类昆虫，红光可避免激发其趋光性从而减少干扰因素）；
[0014] 2.将一定数量的昆虫装入垂直爬行管（1)中，可同时进行多组实验以达到高通量 实验的目的；摄像机（6 )水平方向对准标记有刻度尺标（5 )的散射屏（4 )操作模块并开始拍 摄视频；
[0015] 3.使所有昆虫同时聚集于管底，通常是利用滑动支架（2)，用重力加速度或人力， 将爬行管由上至下滑落，磕碰后可造成果蝇坠落底部；
[0016] 4.利用摄像机（6)记录从磕碰坠落前，到起身向上攀爬的连续影像。一定时间后， 视频拍摄结束；
[0017] 5.利用电脑（7)分析视频，进行数据统计分析。
[0018] 本实用新型的优点在于：
[0019]1.由于本系统可同时并联多组操作模块，又有特殊光源模块可以提供均值的环 境，还有数据采集处理模块可实时记录多级数据，故可实现高通量、大规模的测试，以满足 学术界与医药界对高通量测试平台的需要。下表比较了传统单通道与新型六通道平台在实 验时间上的优劣程度。
[0020]
[0021] 2.由于本系统不像传统式磕管法过于依赖人工操作，同次实验中，所有实验爬行 管所受力均等，故数据的可重复性大为提高；同时实验数据具有可回放性与可验证性，能满 足相关产业所需要的高标准测试；
[0022] 3.系统中的数据采集处理模块可提供除传统方法所需的数据，还可透过不同数据 处理方式，提供多种实时与动态的分析结果，除了传统方法所能测得的特定时间点的攀爬 指数（图3A)以外，还能测得：
[0023] 3. 1特定时间点的平均攀爬高度（图3B)
[0024] 3. 2特定时间点所有昆虫在爬行管内的分布状态（图3C);
[0025] 3. 3攀爬高度--时间曲线（图3D)。
【主权项】
1. 一种高通量分析昆虫运动能力的系统，其特征在于，包含操作模块、特殊照明模块及 数据采集处理模块，所述操作模块含有多条独立的垂直爬行管与固定爬行管的滑动支架， 可同时供多组昆虫上下运动爬行；所述特殊照明模块含有照明灯箱、散射屏和刻度尺标，可 提供照明；所述数据采集处理模块含有摄像机和电脑，摄像机对操作模块进行拍摄。2. 根据权利要求1所述的高通量分析昆虫运动能力的系统，其特征是，所述的垂直爬 行管为玻璃管。3. 根据权利要求1所述的高通量分析昆虫运动能力的系统，其特征是，所述的滑动支 架可固定多根爬行管同时进行上下滑动。4. 根据权利要求1所述的高通量分析昆虫运动能力的系统，其特征是，所述的照明灯 箱可提供红色冷光与白光的切换照明。5. 根据权利要求1所述的高通量分析昆虫运动能力的系统，其特征是，所述的散射屏 可将灯箱的光源散射为均值的光照背景。
【专利摘要】本实用新型涉及一种高通量分析昆虫运动能力的系统，使用影像采集及视频分析来测定昆虫行为运动能力的系统，可测定昆虫群体乃至个体的运动能力，可用于科研或者药物筛选等用途。该系统包括三个模块：操作模块，特殊照明模块，数据采集处理模块。操作模块可满足同时进行多组昆虫（如果蝇）行为运动能力的测定；特殊照明模块提供合适的操作环境；数据采集处理模块透过影像记录可保留所有数据。
【IPC分类】A01K67/033
【公开号】CN204742248
【申请号】CN201520004588
【发明人】刘洋, 彭一峰
【申请人】苏州卓凯生物技术有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年1月6日