线虫捕捉系统及线虫捕捉方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医学领域，特别地，涉及一种线虫捕捉系统及线虫捕捉方法。
【背景技术】
[0002] 秀刚隐杆线虫（Caenorhabditis elegans)是一种无毒无害、非寄生（可以独立生 存的）的线虫，其成虫长度约为一毫米，通身透明，纤细身躯。作为第一个完成了全基因组 测序的多细胞生物，秀丽隐杆线虫（以下简称线虫）在生物学研究中被广泛作为模式生物 使用。
[0003] 线虫对于生物学研究的意义也意味着对于捕捉线虫这一操作的需求，目前很多实 验室还是依靠借助数码显微镜来手工捕捉，例如通过纤细的挑丝挑出线虫。手工捕捉线虫 一方面非常耗费精力，另一方面效率也并不算高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种线虫捕捉系统及线虫捕捉方法，以解决现有技术中线 虫捕捉方式定位不准、费时费力及捕捉效率不佳等问题。
[0005] 为解决上述技术问题及其他技术问题，本发明在一方面提供一种线虫捕捉系统， 包括：线虫定位装置，包括：机架，设于所述机架内、用于置放线虫培养皿的载物台，设于所 述机架内且位于所述载物台上方的数码显微镜，设于所述机架内、用于调整所述数码显微 镜和所述载物台相对位置关系的三维运动机构，以及与所述三维运动机构连接的控制板； 线虫捕捉装置，固定于所述数码显微镜；以及控制终端，与所述线虫定位装置中的所述数码 显微镜和所述控制板通信连接，用于：接收从所述数码显微镜处传送来的关于所述数码显 微镜所观察到的图像信息，向所述控制板输出用于控制所述三维运动机构的控制指令来识 别并定位所述线虫培养皿中的线虫以供利用所述线虫捕捉装置捕捉定位的所述线虫。
[0006] 于本发明的一实施方式中，所述线虫捕捉系统还包括作用于所述线虫培养皿的观 测光源，所述观测光源位于所述线虫培养皿的底部或周边以提供朝向所述线虫培养皿的观 测光线。
[0007] 于本发明的一实施方式中，所述观测光源为LED多点光源，所述LED多点光源置放 于所述载物台上，所述LED多点光源上配置有一毛玻璃，所述线虫培养皿置放于所述毛玻 璃上。
[0008] 于本发明的一实施方式中，所述三维运动机构包括：驱动所述数码显微镜沿X轴 运动的X轴运动装置；驱动所述数码显微镜沿Y轴运动的Y轴运动装置；以及驱动所述载物 台沿Z轴运动的Z轴运动装置。
[0009] 于本发明的一实施方式中，所述X轴运动装置包括：X轴导向杆、X轴丝杆、X轴导 向块、以及X轴电机，所述X轴导向杆和所述X轴丝杆沿着X轴并行设置，所述数码显微镜 固定于所述X轴导向块且所述X轴导向块套设于所述X轴导向杆，所述X轴电机套设于所 述X轴丝杆且与所述X轴导向块连接；所述Y轴运动装置包括：Y轴导向杆、Y轴丝杆、Y轴 导向块、以及Y轴电机；Y轴导向杆为两个，沿着Y轴方向分列于所述机架的顶部的相对两 侦h所述Y轴丝杆与一个所述Y轴导向杆并行设置；Y轴导向块为两个，分别套设于两个所 述Y轴导向杆，且，所述X轴导向杆和所述X轴丝杆的相对两端分别插设于两个所述Y轴导 向块；所述Y轴电机套设于一个所述Y轴丝杆且与一个所述Y轴导向块连接；以及所述Z轴 运动装置包括：z轴导向杆、Z轴丝杆、以及Z轴电机，所述Z轴导向杆和所述Z轴丝杆沿着 Z轴并行设置，所述载物台套设于所述Z轴导向杆和所述Z轴丝杆，所述Z轴电机套设于所 述Z轴丝杆且与所述载物台连接。
[0010] 于本发明的一实施方式中，所述X轴运动装置包括：x轴导向杆、X轴同步传送带、 X轴导向块、以及X轴电机，所述X轴导向杆和所述X轴同步传送带沿着X轴并行设置，所述 数码显微镜固定于所述X轴导向块且所述X轴导向块套设于所述X轴导向杆，所述X轴电 机套设于所述X轴同步传送带且与所述X轴导向块连接；所述Y轴运动装置包括：Y轴导向 杆、Y轴同步传送带、Y轴导向块、以及Y轴电机；Y轴导向杆为两个，沿着Y轴方向分列于所 述机架的顶部的相对两侧；所述Y轴同步传送带与一个所述Y轴导向杆并行设置；Y轴导向 块为两个，分别套设于两个所述Y轴导向杆，且，所述X轴导向杆的相对两端分别插设于两 个所述Y轴导向块；所述Y轴电机套设于一个所述Y轴同步传送带且与一个所述Y轴导向 块连接；以及所述Z轴运动装置包括：Z轴导向杆、Z轴丝杆、以及Z轴电机，所述Z轴导向 杆和所述Z轴丝杆沿着Z轴并行设置，所述载物台套设于所述Z轴导向杆和所述Z轴丝杆， 所述Z轴电机套设于所述Z轴丝杆且与所述载物台连接。
[0011] 于本发明的一实施方式中，所述数码显微镜是通过一显微镜安装架而固定于所述 X轴导向块。
[0012] 于本发明的一实施方式中，所述数码显微镜通过无线蓝牙、无线WiFi、或者有线传 输技术与所述控制终端建立通信连接。
[0013] 于本发明的一实施方式中，所述载物台为矩形台面或三角台面，所述载物台的一 个侧边作为与所述Z轴运动装置连接的连接侧边；以及在所述Z轴运动装置中，包括两个所 述Z轴导向杆和一个所述Z轴丝杆，所述Z轴丝杆居中，两个所述Z轴导向杆位于所述Z轴 丝杆的相对两侧。
[0014] 于本发明的一实施方式中，所述X轴电机、所述Y轴电机、以及所述Z轴电机均为 步进电机。
[0015] 于本发明的一实施方式中，所述线虫捕捉装置为线虫吸取器，包括：固定于所述数 码显微镜上的真空吸笔和位于所述真空吸笔端部的吸针。
[0016] 于本发明的一实施方式中，所述真空吸笔是通过一连接件固定于所述数码显微镜 上，所述连接件具有与所述真空吸笔连接的第一连接端和与所述数码显微镜连接的第二连 接件。
[0017] 于本发明的一实施方式中，所述吸针为4. 5号注射器针头。
[0018] 本发明提供的线虫捕捉系统，包括有线虫定位装置、线虫捕捉装置、以及控制终 端，利用线虫定位装置中的三维运动机构调整数码显微镜和线虫培养皿的相对位置，使得 数码显微镜能对线虫培养皿中的线虫进行定位并将线虫定位图像信息发送至控制终端，在 线虫定位装置和控制终端的配合下，即可控制线虫捕捉装置捕捉定位到的线虫。相较于现 有技术，本发明线虫捕捉系统具有定位快速且准确，线虫捕捉效率高效等优点。
[0019] 本发明在另一方面提供一种基于线虫捕捉系统的线虫捕捉方法，包括：将培养有 线虫的线虫培养皿置放于载物台；由所述数码显微镜获取所观察到的关于所述载物台上所 述线虫培养皿中线虫的图像信息，将所述图像信息传送至控制终端，由所述控制终端根据 所述图像信息而输出控制指令并通过控制板来控制三维运动机构以调整所述数码显微镜 和所述载物台的相对位置，使得通过所述数码显微镜获取能满足图像识别要求的线虫定位 图像信息；对所述线虫定位图像信息进行图像识别处理来完成线虫的识别；对识别出的线 虫进行定位；以及由线虫捕捉装置捕捉定位的线虫。
[0020] 于本发明的一实施方式中，控制三维运动机构以调整所述数码显微镜和所述载物 台的相对位置，包括：调整所述数码显微镜在X轴和Y轴所构成的平面内的运动；以及调整 所述载物台在Z轴上的运动。
[0021] 于本发明的一实施方式中，控制三维运动机构以调整所述数码显微镜和所述载物 台的相对位置，包括：调整所述数码显微镜在X轴、Y轴以及Z轴的三维运动机构。
[0022] 于本发明的一实施方式中，对所述线虫定位图像信息进行图像识别处理来完成线 虫的识别，包括：对所述线虫定位图像信息进行灰度处理；对灰度处理后的所述线虫定位 图像信息进行平滑处理；以及对平滑处理后的所述线虫定位图像信息进行阈值化处理，以 识别出所述线虫定位图像信息中的线虫。
[0023] 于本发明的一实施方式中，所述平滑处理包括中值滤波或高斯滤波。
[0024] 于本发明的一实施方式中，对所述线虫定位图像信息进行图像识别处理来完成线 虫的识别，采用自适应阈值和轮廓提取相结合的识别方式。
[0025] 于本发明的一实施方式中，对识别出的线虫进行定位，包括：在线虫识别中通过 图像二值化来识别出以连通域为单位的线虫；圈定出包围所述连通域的矩形标识，以所述 矩形标识的长边作中垂线，将所述中垂线与所述连通域相交线段的中点作为线虫的定位重 心，以供所述线虫捕捉装置临近所述定位重心来捕捉所述线虫。
[0026] 本发明提供的线虫捕捉方法，由数码显微镜获取所观察到的关于线虫培养皿中线 虫的图像信息，将所述图像信息传送至控制终端，由控制终端根据图像信息而输出控制指 令并通过控制板来控制三维运动机构以调整数码显微镜和线虫培养皿的相对位置，使得通 过数码显微镜获取能满足图像识别要求的线虫定位图像信息，根据线虫定位图像信息来控 制线虫捕捉装置捕捉定位到的线虫。相较于现有技术，本发明线虫捕捉方法具有定位快速 且准确，线虫捕捉效率高效等优点。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明线虫捕捉系统的在一实施方式中整体结构示意图。
[0028] 图2为图1中载物台上置放线虫培养皿的示意图。
[0029] 图3为图1中用于将数码显微镜固定于X轴导向块上的显微镜安装架的结构示意 图。
[0030] 图4为本发明线虫捕捉方法在一实施方式中的流程示意图。
[0031] 元件标号说明
[0032] 101 机架
[0033] 102载物架
[0034] 103载物台
[0035] 104 底座
[0036] 105数码显微镜
[0037] 1