一种利用斑鱼评价化合物急性毒性的装置及其工作方法

申请号 CN201710109809.1 申请日 2017-02-28 公开(公告)号 CN106645673A 公开(公告)日 2017-05-10
申请人 山东省科学院生物研究所; 发明人 何秋霞; 刘可春; 韩利文; 楚杰; 张云; 王雪; 王希敏; 张姗姗;
摘要 本 发明 涉及一种利用斑 马 鱼评价化合物急性毒性的装置及其工作方法,属于 生物 实验用品技术领域,装置包括液流系统、光电检测系统和 电子 计数器,液流系统包括液体输送管道和动 力 驱动装置,动力驱动装置包括动力 泵 ,动力驱动装置与液体输送管道相连,液体输送管道与微孔板相连;光电检测系统包括壳体、控制单元和位于壳体内的发射 光源 、光敏接收装置;发射光源为激光光源;光敏接收装置为光电晶体管 传感器 ;光敏接收装置连接电子计数器,控制单元分别与光敏接收装置和动力驱动装置相连,壳体两端对称设有发射光源和光敏接收装置,发射光源和光敏接收装置之间设有液体输送管道。本装置操作方便,大大降低人力成本,具有较强的实用价值。
权利要求

1.一种利用斑鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,包括液流系统、光电检测系统和电子计数器,所述的液流系统包括液体输送管道和动驱动装置,动力驱动装置包括动力,动力驱动装置与液体输送管道相连,液体输送管道与微孔板相连;
光电检测系统包括壳体、控制单元和位于壳体内的发射光源、光敏接收装置;发射光源为激光光源;光敏接收装置为光电晶体管传感器;所述的光敏接收装置连接电子计数器,控制单元分别与光敏接收装置和动力驱动装置相连,壳体两端对称设有发射光源和光敏接收装置,发射光源和光敏接收装置之间设有液体输送管道。
2.根据权利要求1所述的利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,液体输送管道位于发射光源和光敏接收装置的中间位置
3.根据权利要求1所述的利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,发射光源和光敏接收装置通过光源固定装置与壳体相连。
4.根据权利要求3所述的利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,发射光源与壳体间、光敏接收装置与壳体间均设有支架
5.根据权利要求1所述的利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,所述的动力驱动装置还包括流量控制装置,流量控制装置与控制单元相连。
6.根据权利要求1所述的利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,液流系统还包括废液容器,废液容器与液体输送管道相连。
7.根据权利要求1所述的利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,所述的液体输送管道为玻璃或透明塑料制成的液体输送管道。
8.根据权利要求1所述的利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其特征在于,所述利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置还包括机械手,机械手通过吸管与液体输送管道相连。
9.一种利用权利要求1所述的装置的工作方法,包括步骤如下:
(1)启动动力泵,设定流速度,使斑马鱼幼鱼通过液体输送管道;
(2)斑马鱼幼鱼经由发射光源的激光通光孔时,光电检测系统识别有斑马鱼,控制单元控制动力泵使动力泵停止,电子计数器对经过的斑马鱼数量进行计数统计;光电检测系统检测斑马鱼心脏跳动情况,通过光敏接收装置分析结果确定斑马鱼幼鱼是否有心脏跳动来记录存活数量;
(3)计数完成后,控制单元重新控制启动动力泵,重复步骤(2)。
10.根据权利要求9所述的工作方法,其特征在于,步骤(1)中,固定微孔板,开启机械手,机械手带动吸管逐个微孔吸取液体和斑马鱼。

说明书全文

一种利用斑鱼评价化合物急性毒性的装置及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置及其工作方法,属于生物实验用品技术领域。

背景技术

[0002] 斑马鱼是一种亚热带硬骨鱼类,由于其独特的生物学特点、遗传学优势,已成为研究胚胎发育、人类疾病相关病理机制及在体内进行活性物质筛选与安全性评价的理想模式动物。斑马鱼基因和生理功能与人类高度相似,繁殖能强,胚胎透明(可直接用肉眼和显微镜观察),体外受精,兼具体内和体外两种动物模型的优势,作为一种体内筛选模式动物,斑马鱼模型既有体外模型的高通量优势,又有体内模型的可靠优势。在快速提供可信结果的同时,大幅度降低成本。目前已有越来越多的化学、生物和天然药制药公司采用斑马鱼模式动物进行新药药效学、毒性与安全性评价,应用前景非常广阔。
[0003] 目前,针对斑马鱼急性毒性实验结果的收集,主要是通过实验人员在显微镜下逐一记录斑马鱼死亡情况,费时费力,不利于大容量样本的急性毒性评价。当前对于斑马鱼急性毒性评价的专用装置未见报道。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足,本发明依据心脏停止跳动计为死亡的原理,提供一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,操作方便,能够自动记录并分析斑马鱼存活情况,大大降低人力成本,具有较强的实用价值。
[0005] 本发明还提供上述装置的工作方法。
[0006] 本发明的技术方案如下:
[0007] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,包括液流系统、光电检测系统和电子计数器,所述的液流系统包括液体输送管道和动力驱动装置,动力驱动装置包括动力,动力驱动装置与液体输送管道相连,液体输送管道与微孔板相连;微孔板内有溶液用于盛放斑马鱼,
[0008] 光电检测系统包括壳体、控制单元和位于壳体内的发射光源、光敏接收装置;发射光源为激光光源,发射激光的激光器类型为半导体激光器;光敏接收装置为光电晶体管传感器;所述的光敏接收装置连接电子计数器,控制单元分别与光敏接收装置和动力驱动装置相连,壳体两端对称设有发射光源和光敏接收装置,发射光源和光敏接收装置之间设有液体输送管道。控制单元用以接收光敏接收装置的命令、控制动力驱动装置的运行,斑马鱼在动力驱动装置的带动下在液体输送管道中移动,斑马鱼因自身带有色素,当斑马鱼移动至发射光源和光敏接收装置之间时,光敏接收装置反馈出有斑马鱼通过,光敏接收装置将信号反馈给控制单元,控制单元控制驱动装置停止运行,此时检测斑马鱼是否有心跳,并利用电子计数器自动记录对有心脏跳动的斑马鱼幼鱼和所有通过光电检测器的斑马鱼数量。
[0009] 根据本发明优选的,液体输送管道位于发射光源和光敏接收装置的中间位置。位于检测光路的中央,使检测、统计结果更精准。
[0010] 根据本发明优选的,发射光源和光敏接收装置通过光源固定装置与壳体相连。
[0011] 进一步优选的,发射光源与壳体间、光敏接收装置与壳体间均设有支架。支架起进一步固定的效果。
[0012] 根据本发明优选的,所述的动力驱动装置还包括流量控制装置,流量控制装置与控制单元相连,流量控制装置的水流速度为0.1-100毫升每分钟。
[0013] 根据本发明优选的,液流系统还包括废液容器,废液容器与液体输送管道相连。废液容器用于盛放通过检测之后的溶液及斑马鱼。
[0014] 根据本发明优选的,所述的液体输送管道的直径为0.1-100厘米,优选0-20厘米,更优选0-5厘米。
[0015] 根据本发明优选的,所述的液体输送管道为光学特性良好的玻璃或透明塑料制成的液体输送管道。便于检测、计数精准。
[0016] 根据本发明优选的,所述利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置还包括机械手,机械手通过吸管与液体输送管道相连。微孔板固定设置,设定机械手的位移轨迹,利用机械手控制吸管移动,吸管对准微孔板,由动力泵提供液体流动动力使微孔板内的液体和斑马鱼流入液体输送管道中。
[0017] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置的工作方法,包括步骤如下:
[0018] (1)启动动力泵,设定水流速度,使斑马鱼幼鱼通过液体输送管道;
[0019] (2)斑马鱼幼鱼经由发射光源的激光通光孔时,光电检测系统识别有斑马鱼,控制单元控制动力泵使动力泵停止,电子计数器对经过的斑马鱼数量进行计数统计;光电检测系统检测斑马鱼心脏跳动情况,通过光敏接收装置分析结果确定斑马鱼幼鱼是否有心脏跳动来记录存活数量。发射光源发射激光照射到斑马鱼,因为血液对特定波长的光有吸收作用,每次心脏泵血时,该波长都会被大量吸收,由光敏接收装置测量透射的光,以此就可以确定心跳、判断受测量的斑马鱼是否存活,由存活数量和总数可以得出斑马鱼幼鱼死亡率,根据斑马鱼幼鱼死亡率来评价化合物的对斑马鱼幼鱼的急性毒性程度。由于血液是红色的,它可以反射红光吸收绿光,在心脏跳动时,血液流量增多,绿光的吸收量会随之变大;处于心脏跳动的间隙时血流会减少,吸收的绿光也会随之降低。因此,使用绿光激光器,根据血液的吸光度可测量心率。
[0020] (3)计数完成后,控制单元重新控制启动动力泵,重复步骤(2)。斑马鱼的年龄为0-2年,优选0-30天,更优选的是0-7天。
[0021] 根据本发明优选的,步骤(1)中,固定微孔板,除去微孔板的盖板,开启机械手,机械手带动吸管逐个微孔吸取液体和斑马鱼。
[0022] 本发明的有益效果在于:
[0023] 根据斑马鱼胚胎和幼鱼透明的特点,利用本发明的技术方案可以记录斑马鱼心率,同时根据心脏跳动的信号,自动记录存活斑马鱼数量,减少急性毒性评价实验中的人力投入和对显微镜的依赖,提高利用斑马鱼模型评价大容量样本急性毒性的效率,能够显著提高评价的工作效率。附图说明
[0024] 图1是本发明利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置的结构示意图;
[0025] 图2是本发明光电检测系统示意图;
[0026] 其中:1.光电检测系统,2.发射光源,3.光源固定装置,4.光敏接收装置,5.支架,6.液体输送管道,7.斑马鱼胚胎。

具体实施方式

[0027] 下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干变型和改进,这些也应视为属于本发明的保护范围。
[0028] 实施例1:
[0029] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,包括液流系统、光电检测系统和电子计数器,所述的液流系统包括液体输送管道和动力驱动装置,动力驱动装置包括动力泵,动力驱动装置与液体输送管道相连,液体输送管道与微孔板相连;微孔板内有溶液用于盛放斑马鱼,本实施例中,微孔板为96孔板,微孔板内放置出生后2天斑马鱼胚胎,斑马鱼为野生型,每孔一条。液体输送管道为光学特性良好的玻璃。液体输送管道的直径为0.5cm,激光光束的直径为0.3cm。
[0030] 光电检测系统包括壳体、控制单元和位于壳体内的发射光源、光敏接收装置;发射光源为激光光源,发射激光的激光器类型为半导体激光器,为绿光固体激光器;光敏接收装置为光电晶体管传感器;所述的光敏接收装置连接电子计数器,电子计数器可采用JDM3电子式计数器,控制单元分别与光敏接收装置和动力驱动装置相连,壳体两端对称设有发射光源和光敏接收装置,发射光源和光敏接收装置之间设有液体输送管道,控制单元为微电脑。控制单元用以接收光敏接收装置的命令、控制动力驱动装置的运行,斑马鱼在动力驱动装置的带动下在液体输送管道中移动,斑马鱼因自身带有色素,当斑马鱼移动至发射光源和光敏接收装置之间时,光敏接收装置反馈出有斑马鱼通过,光敏接收装置将信号反馈给控制单元,控制单元控制驱动装置停止运行,此时检测斑马鱼是否有心跳,并利用电子计数器自动记录对有心脏跳动的斑马鱼幼鱼和所有通过光电检测器的斑马鱼数量。
[0031] 实施例2:
[0032] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,液体输送管道位于发射光源和光敏接收装置的中间位置。位于检测光路的中央,使检测、统计结果更精准。
[0033] 实施例3:
[0034] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,发射光源和光敏接收装置通过光源固定装置与壳体相连。
[0035] 实施例4:
[0036] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例3所述,所不同的是,发射光源与壳体间、光敏接收装置与壳体间均设有支架。支架起进一步固定的效果。
[0037] 实施例5:
[0038] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,所述的动力驱动装置还包括流量控制装置,流量控制装置与控制单元相连,流量控制装置为流量控制。控制水流速度可为0.1-100毫升每分钟。
[0039] 实施例6:
[0040] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,液流系统还包括废液容器,废液容器与液体输送管道相连。废液容器用于盛放通过检测之后的溶液及斑马鱼。
[0041] 实施例7:
[0042] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,所述的液体输送管道为透明塑料制成的液体输送管道,斑马鱼为转基因斑马鱼,便于检测、计数精准,激光光束的直径为0.8cm。
[0043] 实施例8:
[0044] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,所述利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置还包括机械手,机械手通过吸管与液体输送管道相连。微孔板固定设置,设定机械手的位移轨迹,利用机械手控制吸管移动,吸管对准微孔板,由动力泵提供液体流动动力使微孔板内的液体和斑马鱼流入液体输送管道中。
[0045] 实施例9:
[0046] 一种利用斑马鱼评价化合物急性毒性的装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,微孔板为48孔板,微孔板内放有出生后3天斑马鱼胚胎。
[0047] 实施例10:
[0048] 一种利用实施例1所述装置的工作方法,包括步骤如下:
[0049] (1)启动动力泵,设定水流速度,使微孔板中的斑马鱼幼鱼通过液体输送管道;
[0050] (2)斑马鱼幼鱼经由发射光源的激光通光孔时,光电检测系统识别有斑马鱼,控制单元控制动力泵使动力泵停止,电子计数器对经过的斑马鱼数量进行计数统计;光电检测系统检测斑马鱼心脏跳动情况,通过光敏接收装置分析结果确定斑马鱼幼鱼是否有心脏跳动来记录存活数量。发射光源发射激光照射到斑马鱼,因为血液对特定波长的光有吸收作用,每次心脏泵血时,该波长都会被大量吸收,由光敏接收装置测量反射/透射的光,以此就可以确定心跳、判断受测量的斑马鱼是否存活,由存活数量和总数可以得出斑马鱼幼鱼死亡率,根据斑马鱼幼鱼死亡率来评价化合物的对斑马鱼幼鱼的急性毒性程度。
[0051] (3)计数完成后,控制单元重新控制启动动力泵,重复步骤(2)。
[0052] 实施例11:
[0053] 一种利用实施例8所述装置的工作方法,包括步骤如下:
[0054] (1)固定微孔板,微孔板内为受试化合物处理后的斑马鱼,除去微孔板的盖板,开启机械手,启动动力泵,机械手带动吸管逐个微孔吸取液体和斑马鱼,设定水流速度,使斑马鱼幼鱼随水流匀速通过液体输送管道;
[0055] (2)斑马鱼幼鱼经由发射光源的激光通光孔时,光电检测系统识别有斑马鱼,控制单元控制动力泵使动力泵停止,电子计数器对经过的斑马鱼数量进行计数统计;光电检测系统检测斑马鱼心脏跳动情况,通过光敏接收装置分析结果确定斑马鱼幼鱼是否有心脏跳动来记录存活数量。发射光源发射激光照射到斑马鱼,因为血液对特定波长的光有吸收作用,每次心脏泵血时,该波长都会被大量吸收,由光敏接收装置测量反射/透射的光,以此就可以确定心跳、判断受测量的斑马鱼是否存活,由存活数量和总数可以得出斑马鱼幼鱼死亡率,根据斑马鱼幼鱼死亡率来评价化合物的对斑马鱼幼鱼的急性毒性程度。
[0056] (3)计数完成后,控制单元重新控制启动动力泵,然后检测下一条斑马鱼,直至完成最终的计数统计。
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