CN107934531B - 一种自动线虫挑选装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动线虫挑选装置，涉及生物研究设备领域，包括垂直轴支架、显微观察镜头、持针器、挑虫针及运动控制器；所述显微观察镜头与垂直轴支架的顶端连接；所述挑虫针的针头包括承托部，挑虫针设置在持针器上；持针器靠近显微观察镜头的中轴线设置，使得承托部的边缘与中轴线重合；持针器上设置有第一电机，第一电机用于驱动持针器的上下移动，第一电机与运动控制器电连接，所述运动控制器用于控制持针器移动的方向和距离。本发明具有挑虫自动化、精确且便捷的优点。

Description

一种自动线虫挑选装置

技术领域

本发明涉及生物研究设备领域，特别是涉及一种自动线虫挑选装置。

背景技术

秀丽线虫成虫虫体长度约为1.5毫米，在显微镜下全身透明，是研究人类老年痴呆症、帕金森症等等神经性疾病的重要模式动物。在研究过程中需要对线虫进行挑取，即需要从一个培养皿移动到另一个培养皿。在移动的过程中需要操作人员在显微镜下观察并手工的用挑虫针将虫体小心的挑取到另一个平皿中，这个过程较为精细和费力。且人工挑虫的环境开放，容易使得平皿污染霉菌和螨虫等外来生物，干扰实验结果。

在人工挑取线虫时，线虫一般会被挑到挑虫针针面的上方，线虫从上方移动到目的平板上时，需要让线虫慢慢的移动到目标培养皿上，这个动作较耗费时间，另一个弊病是需要用较大的平皿挑虫，因为在直径较小的平皿中不便挑取线虫。

发明内容

为此，需要提供一种自动线虫挑选装置，用于解决人工挑虫效率低下和工作环境容易受到污染的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种自动线虫挑选装置，包括垂直轴支架、显微观察镜头、持针器、挑虫针及运动控制器；所述显微观察镜头与垂直轴支架的顶端连接；所述挑虫针的针头包括承托部，挑虫针设置在持针器上；持针器靠近显微观察镜头的中轴线设置，使得承托部的边缘与中轴线重合；持针器上设置有第一电机，第一电机用于驱动持针器的上下移动，第一电机与运动控制器电连接，所述运动控制器用于控制持针器移动的方向和距离。

进一步地，还包括二维自动移动载物台，所述二维自动移动载物台设置在垂直轴支架的底端。

进一步地，所述二维自动移动载物台上设置有第二电机，第二电机用于驱动二维自动移动载物台在所在平面内的移动，第二电机与控制器电连接，控制器用于控制二维自动移动载物台移动的方向和距离。

进一步地，所述二维自动移动载物台上设置有至少两个固定槽。

进一步地，所述二维自动移动载物台上设置有两个LED灯，两个LED灯分别嵌入于两个固定槽内。

进一步地，所述二维自动移动载物台上设置有至少一个激光光源，所述显微观察镜头上设置有滤光片。

进一步地，所述持针器内设置有电加热器，所述电加热器用于给挑虫针加热。

进一步地，所述承托部为平铲状承托部。

进一步地，所述平铲状承托部的中轴线与二维自动移动载物台所在平面的夹角为30度至60度。

进一步地，还包括控制屏幕，所述控制屏幕与运动控制器及显微观察镜头电连接，控制屏幕上设置有自动挑虫按钮及准备挑虫按钮。

区别于现有技术，上述技术方案中，垂直轴支架用于固定显微观察镜头、持针器及运动控制器；显微观察镜头用于观察线虫所处的位置，使得在手动校准时，显微观察镜头内的十字准心能够精准地与线虫的侧边对齐；持针器用于固定挑虫针，挑虫针用于挑取线虫，针头的承托部用于承托线虫；持针器上设置的第一电机用于驱动持针器的下上移动，运动控制器用于控制持针器上下移动的方向和距离，使得持针器可以自动地移动，从而平稳自动地将线虫勾起和放下。

附图说明

图1为本发明一具体实施例中自动线虫挑选装置的结构示意图；

图2为本发明另一具体实施例中自动线虫挑选装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、垂直轴支架；

2、显微观察镜头；20、显微观察镜头的中轴线；

3、持针器；

4、第一电机；

5、挑虫针；

50、平铲状承托部；

6、运动控制器；

7、二维自动移动载物台；

70、固定槽；

71、LED灯；

72、激光光源；

8、第二电机；

9、控制屏幕。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例提供一种自动线虫挑选装置，用于将线虫从源平板挑取到目标平板上，所述目标平板和源平板可以为96孔板、24孔板，96孔PCR板、PCR8联排管，该装置采用自动化的方式挑线虫，更加高效率。自动线虫挑选装置包括垂直轴支架1、显微观察镜头2、持针器3、挑虫针5及运动控制器6。垂直轴支架为匚形支架，匚形支架包括第一横杆或横板、第二横杆或横板及竖杆或竖板，第一横杆或横板和第二横杆或横板分别与竖杆或竖板的两端垂直连接。第一横杆或横板用于固定显微观察镜头，第二横杆或横板用于放置源平板及目标平板，或者用于放置二维自动移动载物台，显微观察镜头的镜头本体与垂直轴支架的第二横杆或横板相对地设置。

挑虫针5用于挑取线虫，为了将线虫平稳地从源平板上挑起，挑虫针包括针柄和针头，针头包括承托部，在挑取线虫时，承托部由下至上地将线虫承托住。在某一实施例中，承托部为平铲状承托部50，承托部倾斜于挑虫针的针柄设置。为了防止线虫在被承托部承托起后滑落，优选地，平铲状承托部的中轴线与二维自动移动载物台所在平面的夹角为30度至60度。这样的设置使得线虫能够被承托部承托起，又不会从承托部上滑落下来。

在具体的实施例中，所述持针器设置在第一电机4上，第一电机4设置在显微观察镜头2的侧壁上，第一电机4与运动控制器6电连接。第一电机用于驱动持针器沿着显微观察镜头的侧壁上下移动，运动控制器用于控制第一电机的移动距离及方向，这样间接控制了持针器的移动距离及方向，最终实现对挑虫针移动距离和方向的控制。持针器用于夹持挑虫针，挑虫针与持针器同轴线设置，为了便于更换持针器，所述持针器可以可拆卸地设置在挑虫针内，具体地，可以在持针器内设置用于插放挑虫针的空腔。

在具体的实施例中，为了可以方便对位，持针器设置在靠近显微观察镜头2的中轴线20处，使得承托部的边缘与显微观察镜头的中轴线20重合。

在优选的实施例中，所述持针器内可以设置电加热器，电加热器用于给使用过的挑虫针加热灭菌，这样的设置可以防止细菌或线虫的交叉污染。电加热器可以是自带电源，也可以是外接电源。

所述源平板和目标平板可以放置在垂直轴支架的第二横杆或横板处，也可以在垂直轴支架的第二横杆或横板处设置二维自动移动载物台7。具体地，二维自动移动载物台7设置在第二电机8上，第二电机设置在垂直轴支架的第二横杆或横板处，第二电机与运动控制器电连接。运动控制器用于控制第二电机在第二电机所在平面内移动的方向和距离，第二电机用于驱动二维自动移动载物台在二维自动移动载物台所在平面内的移动，二维自动移动载物台用于放置源平板和目标平板。在垂直轴支架的底端设置第二电机和二维自动移动载物台，同时，将源平板和目标平板相邻地放置在二维自动移动载物台上，使得源平板和目标平板能够在二维自动移动载物台的带动下移动。除去校准作业，在挑虫作业的过程中，用户只需要通过在运动控制器内预先设定好二维自动移动载物台的运动方向和距离，运动控制器便可以根据预设的数据控制第二电机重复移动，被控制的第二电机带动二维自动移动平台运动，最终实现源平板和目标平板的自动移动，这样无需操作人员的介入，实现自动化移动。

二维自动移动载物台移动时，源平板或目标平板容易由于惯性的作用偏离原来所在的位置，使得第二电机通过运动控制器控制移动后，源平板或目标平板所在的位置与实际需要移动到的位置不符。若源平板偏离原先所在的位置，将会导致挑虫针的承托部的边缘无法与线虫的边缘重合，从而导致挑虫针按照预设的路径移动也无法挑取到线虫；若目标平板偏离原先所在的位置，将会导致二维自动移动载物台按照预先设定好的路径移动后，目标平板没有位于挑虫针的下方，挑取到线虫的挑虫针在移动到目标平板原先的所在位置时，线虫没有被取下，而是一直粘附在承托部上，最终导致线虫没有转移到目标平板上。

在进一步的实施例中，为了防止源平板和目标平板偏离原先位置，在二维自动移动载物台上设置有两个固定槽70，固定槽的大小与源平板和目标平板的大小相适配。源平板和目标平板分别设置在两个固定槽内，使得源平板和目标平板在移动过程中不会发生偏移，源平板和目标平板的位置固定。持针器和二维自动移动载物台在移动前，持针器上的挑虫针与源平板的相对位置与所需的相对位置一致；持针器和二维自动移动载物台在移动后，持针器上的挑虫针与目标平板的相对位置与所需的相对位置一致，可以正常地进行挑取和放置线虫的作业。

在另一实施例中，固定槽的数量可以大于两个，使得二维自动移动载物台上可以稳定地放置多个源平板和目标平板，这样可以在多次挑虫作业后再更换源平板和目标平板，有利于挑虫作业的效率提高

在进一步的实施例中，每个固定槽内可以设置有LED灯71，LED灯可以是自带电源，也可以是外接电源。源平板和目标平板为透明的器皿，分别放置在设有LED灯的固定槽内，在进行校准作业和挑虫作业时，需要使用显微观察镜头观察线虫，如果周边的光线弱，LED灯可以提供光源。这样的设置使得校准作业和挑虫作业在光线弱的环境里也不受影响，能够正常作业。

突变的线虫在被激光照射下能够发出荧光，基于这样的基础，在优选的实施例中，在二维自动移动载物台上可以设置激光光源72，具体地，激光光源可以设置在固定槽内，为了不影响LED灯的工作，优选地，激光光源可以设置在源平板或目标平板的周边，这样可以使得激光的光源穿过源平板或目标平板的侧壁，进入到源平板或目标平板内。这样的设置使得突变的线虫在激光的照射下发出荧光，用户使用显微观察镜头观察更加迅速地找到线虫，进而进行校准作业，有效地提高效率。

由于激光对用户的眼睛刺激性强，在进一步的实施例中，可以在显微观察镜头上设置滤光片，这样的设置有利用保护用户的眼睛。

在具体的实施例中，还设置有控制屏幕9，所述控制屏幕用于显微观察镜头、LED灯、运动控制器、激光光源及电加热器是否启动以及启动的顺序。具体地，控制屏幕与运动控制器、激光光源、LED灯、电加热器及显微观察镜头电连接，控制屏幕上设置自动挑虫按钮及准备挑虫按钮，在按下准备挑虫按钮及自动挑虫按钮前，用户需要进行手动校准，在按下准备挑虫按钮后，自动线虫挑选装置进行自动校准作业，在按下自动挑虫按钮后，自动线虫挑选装置开始按照预设的步骤进行挑虫作业。

请参阅图2，在另一实施例中，所述垂直轴支架包括匚形支架和底框，所述匚形支架垂直于底框所在平面，匚形支架包括第一竖杆、第二竖杆及横杆，所述第一竖杆和第二竖杆分别固定于底框对应的两边。显微观察镜头固定于匚形支架的横杆上，显微观察镜头的镜头本体于顶框所在平面相对设置，底框内设置二维自动移动载物台。具体地，二维自动移动载物台包括载物板及两个第二电机，两个第二电机分别可以带动载物板横向运动和纵向运动，载物板上放置源平板和目标平板。这样的设置使得载物板可以横向和纵向运动。

用户进行手动校准作业的内容为：需要对挑虫针和源平板的距离校准，以及对挑虫针和目标平板的距离校准。为了保证校准的准确性，需要在不同的时间校准上述的两个校准内容。对挑虫针和源平板的距离校准需要在挑虫前，对挑虫针和目标平板的距离校准需要在将线虫挑起后。

对挑虫针和源平板的距离校准：在源平板上调整挑虫针针头的承托部的位置，使得承托部的边缘正好可以触碰到虫体的侧面，同时又不碰到培养基，显微观察镜头的成像系统的视野内具有十字准星，十字准星与触碰点重合，控制屏幕记录下针头的承托部边缘所处的高度Z1。

对挑虫针和目标平板的距离校准：在目标平板中心点上调整挑虫针针头的承托部的位置，使得承托部的边缘正好碰到目标平板，控制屏幕记录下针头的承托部边缘所处的高度Z2。

自动线虫挑选装置进行自动校准的内容为：

按下准备挑虫按钮，运动控制器会控制二维自动移动载物台和持针器移动，使得持针器位于到源平板中心点上方Z1+2mm的位置(在移动过程中持针器会自动抬高避开平板侧壁)。

手动控制二维自动移动载物台移动并找到待挑虫体，使虫体侧壁与十字准心重合。

自动线虫挑选装置进行自动挑虫的步骤为：

一、二维自动移动载物台移动，使得显微成像系统视野内的十字准星与源平板内的虫体重合。

二、二维自动移动载物台向左移动1mm。

三、持针器往下移动到Z1+1.5mm。

四、二维自动移动载物台向右移动1.2mm，同时持针器往下移动到Z1+0.5mm。

五、持针器立即往上移动到Z2-15mm，此时挑虫针前端应粘有虫体。

六、二维自动移动载物台移动到目标平板的范围内。

七、持针器往下移动到Z2+15mm。

八、持针器停留10～15秒使虫体蠕动到目标平板上。

九、虫体移动到目标平板上，持针器往上移动到Z2+15mm。

十、加热挑虫针，并冷却5秒。

十一、二维自动移动载物台回到源平板的范围。

十二、持针器向下移动到Z1+2mm的高度，完成一次自动挑虫动作。

根据需要更换源平板和目标平板，回到第三步，开始手动搜索下一个待挑虫体。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的实施例，本领域内的技术人员一旦知悉本发明的基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动线虫挑选装置，其特征在于，包括垂直轴支架、显微观察镜头、持针器、挑虫针及运动控制器；所述显微观察镜头与垂直轴支架的顶端连接；所述挑虫针的针头包括承托部，挑虫针设置在持针器上，所述承托部为平铲状承托部；持针器靠近显微观察镜头的中轴线设置，使得承托部的边缘与中轴线重合；持针器上设置有第一电机，第一电机用于驱动持针器的上下移动，第一电机与运动控制器电连接，所述运动控制器用于控制持针器移动的方向和距离；还包括二维自动移动载物台，所述二维自动移动载物台设置在垂直轴支架的底端；所述二维自动移动载物台上设置有第二电机，第二电机用于驱动二维自动移动载物台在所在平面内的移动，第二电机与控制器电连接，控制器用于控制二维自动移动载物台移动的方向和距离；所述平铲状承托部的中轴线与二维自动移动载物台所在平面的夹角为30度至60度，所述二维自动移动载物台上设置有至少两个固定槽，所述固定槽用于设置源平板和目标平板，所述固定槽的大小与源平板和目标平板的大小相适配。

2.根据权利要求1所述的自动线虫挑选装置，其特征在于，所述二维自动移动载物台上设置有LED灯，所述LED灯嵌入于固定槽内。

3.根据权利要求1所述的自动线虫挑选装置，其特征在于，所述二维自动移动载物台上设置有至少一个激光光源，所述显微观察镜头上设置有滤光片。

4.根据权利要求1所述的自动线虫挑选装置，其特征在于，所述持针器内设置有电加热器，所述电加热器用于给挑虫针加热。

5.根据权利要求1所述的自动线虫挑选装置，其特征在于，还包括控制屏幕，所述控制屏幕与运动控制器及显微观察镜头电连接，控制屏幕上设置有自动挑虫按钮及准备挑虫按钮。