CN1148890A - 用于检测毒性的方法、装置及其应用 - Google Patents

用于检测毒性的方法、装置及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN1148890A
CN1148890A CN95192730A CN95192730A CN1148890A CN 1148890 A CN1148890 A CN 1148890A CN 95192730 A CN95192730 A CN 95192730A CN 95192730 A CN95192730 A CN 95192730A CN 1148890 A CN1148890 A CN 1148890A
Authority
CN
China
Prior art keywords
test organism
image
activity
variation
biosome
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN95192730A
Other languages
English (en)
Inventor
R·波特曼
M·勒曼
S·托门
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHWEIZERISCHE FEDERAL EQUIPMENT SERVICE GROUP SPIEZ AC-LABORATORY
Original Assignee
SCHWEIZERISCHE FEDERAL EQUIPMENT SERVICE GROUP SPIEZ AC-LABORATORY
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SCHWEIZERISCHE FEDERAL EQUIPMENT SERVICE GROUP SPIEZ AC-LABORATORY filed Critical SCHWEIZERISCHE FEDERAL EQUIPMENT SERVICE GROUP SPIEZ AC-LABORATORY
Publication of CN1148890A publication Critical patent/CN1148890A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G01N33/186—Water using one or more living organisms, e.g. a fish

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于测定水溶性物质或可以与水混合的物质的毒性并因此获得与所述物质的毒性作用有关的定量信息。本发明有助于减少迄今对动物必须进行的试验次数。根据该方法，至少进行两次测量以确定水质介质中的试验生物体在至少一种有毒物质的影响下活动性和/或尺寸的变化。一个用于实施该方法的装置包括一个检测目标并按预定的时间间隔在至少一个平面上顺序地记录这个目标的图象的图象获取单元。该图象检测单元后续连接一个评价装置，该评价装置带有一个计算机和一个显示器，用于对与存在的毒性相关的生物体的活动性和尺寸进行统计学评价。该方法尤其适用于测定毒性物质对环境的影响，特别是对水生动物的影响，还适用于测定药物和食品的副作用和禁忌。

Description

用于检测毒性的方法、装置及其应用
本发明涉及一种用于检测可溶于水或可与水混溶的物质的毒性的方法。
本发明同样还涉及一种用于实施所述方法的装置及其应用。
众所周知，在有毒物质作用下，生物体的生命力受到损害。尽管这足以提供这些毒物存在的证据，但这还不能得出涉及毒性等级和/或涉及物质的结论。
因此，本发明的任务就是提供一种便于进行与若干物质毒性有关的定量鉴定并至少有助于减少在必需的安全试验范围内使用哺乳动物的仍然常见的、耗时的实验方法。
本发明的另一个任务是提供一种使所述的方法自动化、使对它的评价合理化和将这一点有力表现出来装置。
根据本发明，这是借助于以下方式实现的，这就是在至少一种有毒物质的作用下，在至少两个时间间隔中，检测在水质介质中一种类型的测试生物体的至少两个个体的活动性和/或尺寸的变化，在此至少进行一次参比测量和在掺入有毒物质后至少进行一次进一步的测量。
“活动性”概念是沿用固态物理学的概念并且指的是“运动活性”，尤其是指在水质介质中简单地作为单位时间的“位移”的试验生物体的“移动性”。
然而，这种活动性也可以通过观测测试生物体的具体器官的功能而观察到。
单个器官活动的频率的提高使得可以得出与一种具体毒性有关的结论，在此所得到的生物体的“位移”不必受影响。
利用抑制细胞生长的物质观测或测量随时间而变的生物体的尺寸提供了这种具体类型的毒性的度量标准。
这种毒性检测可以使用相同的仪器装置与活动性测定并列进行，但也可以分别进行。
根据本发明，可以通过测量单个物质或若干物质的组合对这些生物体变化的影响来利用微生物测定物质的毒性。这样的实验可以大大减少对难以观察的实验动物所进行的必要数量的实验。
为了提高测量的有效性，最好对彼此分开的若干组相同的试验生物体进行实际观测并对每个组进行整体评价。
该方法的另一个优点在于它的简单、容易应用和低成本。
然而毒性的概念不限于常规意义的毒害作用，它可以扩展到任何可感知的对活的生物体的作用(反应)。
实施该方法的设备特征在于设置了一个图像获取单元，该单元按预定的时间间隔对目标进行识别并在至少一个平面上顺序地记录目标的位置，还在于该图像获取单元与一个包括一个计算机和显示器的评价装置相连，该评价装置就与存在的毒性相关的生物体的活动性进行统计评价。
在最简单的情况下，图像获取单元设计成可以用机械方法来移动并且移经被测样品。
如权利要求2所述，活动性的变化用试验生物体单位时间经过的距离来表示。
活动性的有效值可以从权利要求3中所指定的加速度来导出，该加速度由速度值计算出。
如在权利要求4中所表明的那样，根据本发明计算出的毒性是相对于标准毒性的相对毒性。
运动速度的测定以及所得到的加速度值和/或生物体尺寸变化的计算可以在一个平面上或以三维形式完成，这取决于所使用的装置的精细程度。由这些结果可以最简单的方式画出特征曲线，该曲线可用于解释物质对于甚至较高级生物的影响。
本发明有利地使用较低级的生物体。对于这一目的而言，特别合适的是生活在水中的生物体，因为它们的活动性最容易观测。
使用卤虫属盐沼无节类(Artemia Salina Nauplia)进行的试验既不受季节的影响，也不受供食和培育的影响，但是受环境温度和时间因素的影响，这样，只有自动化过程适合用作专业研究手段。
根据经验，环境温度相对于常温的升高导至试验生物体的活动性的升高。
为了得到可再现的结果，建议在22℃±1℃的温度下进行测试并将其标准化。可以使用常规装置相当容易地使这个值保持恒定并且在延长观测时防止过分的蒸发和形成水蒸汽。
在不利的生存条件下，卤虫(Artemia salina)形成胞囊(在早期原肠胚阶段中断的卵)并因此可以保存许多年。
如在权利要求5中所列举的那样，最为有利的是使用真叶状多足类(Kiemenfüssern)(Euphyllopoda)如卤虫属盐沼无节类(Artemiasalina Nauplien)(在胚胎期3和4，尺寸约为0.9-1.15mm)在海水中进行这些实验。
可应用的还有如在权利要求6中所列的自由游动的轮虫纲(游泳亚目)(freischwimmende Rotatorien(Ploima))。
为了进行专门测定，例如，当测试致癌物质时，水蚤(枝角目(Cladocera))是优选的(权利要求7)，因为它们能够以简单的方法对整整二代进行观测。
因为卤虫是海水生物体，所以人造海水是一种满足要求的环境，权利要求8。
为了排除有毒物质和海水和/或自来水之间的可能的不受控制的反应，使用处于由带有碳酸氢钠的蒸馏水组成的人工淡水中的淡水型的真叶状多足类(Kiemenfüsser)可能是有利的。同样被推荐的是使用人工制造的海水。
根据本发明，也可以使用其他的生物体，例如蝌蚪(Kaulquappen)等。
根据权利要求9，可以借助于显微镜用纯光学方法测定试验生物体的活动性，可以在毒物的作用下观测活动性的减缓和/或试验生物体的失活。
尽管在少数样品情况下完全可以使用显微镜进行测量，但为可靠和标准化起见，在此推荐使用自动化试验装置。
在该方法的一个优选实施例中，如权利要求10所述，使用微量滴定盘(例如在尚未公开的瑞士专利申请No.03141/93-6所具体描述那样的)进行测定。
为了进行权利要求11的优选的电光学仪器分析，在上述容器中将待研究的水溶性物质溶于水或人工海水中，加入试验生物体并且用电子学方法评价它们的反应。
在分析过程中，将每个容器中的试验生物体的活动性的变化平均并同早先的记录值加以比较。相应的比较产生了对有关毒性的定量说明。
以上这些研究应该始终在同样的条件下进行，如权利要求13所描述的那样，因为结果受温度影响。
如权利要求14的所述那样，借助于系统的移液管进行混合可以明显地优化该方法过程，借此大大地减少了潜在的误差源。
借助于常用的EDV手段，为实施该方法所提供的装置可对观测到的图象进行简单评价。通过求出权利要求16所述的商值，即所有单位时间间隔和单位图像经过的距离，可以确定生物体相对平均速度，并且借助于二级导数还可以确定其加速度值。
特别重要的是区分运动的和不运动的目标，因为一方面许多试验生物体在观测过程中脱落它们的皮肤，脱落的皮肤易于引起虚假的记录；另一方面必须确定已经死亡的生物体并从计算中消去，见权利要求17。
特别适合用于实施该方法的是权利要求18中的所谓的CCD一快门摄像机，因为在目前这是唯一的可提供清晰的和可解释的图象的一种摄像机。
借助于包括如权利要求19中所建议的二个摄像机的安置，还可以观察和测量试验生物体的三维运动。
假定在装置中有足够大的资金投入，即假若使用合适的摄像机和容量足够大的图象数据存储器以及运算速度足够快的计算机，可以基本上同时记录以及单独评价一个试验装置中的所有试验生物体。参见权利要求20。
可以根据在权利要求21或22中的陈述完成对试验生物体进行合理的、自动的观测和评价，只是所使用的传递机制要平稳工作。
在权利要求23-25中所述的应用涉及环境保护、食品技术和药品工业的实际需要。毫无疑问，进一步的应用还可能涉及其他生物学领域。
如利用卤虫属盐沼无节类试验的那样，毒性测定使得可能弄清水质介质中的物质的相关毒性，所述水质介质中的物质包括可溶于水的物质，而且还包括通过增溶剂(例如丙酮)而赋予水溶性的物质。同时，如在权利要求23-25中所说明的那样，这种检测还提供了关于这些物质(特别是杀虫剂和农药)对水生动物系的毒害作用的信息。
此外，借助于以相同时间间隔和提高毒性剂量的浓度进行的周期性测量，可以绘制出特征的致命剂量曲线，从中可以得出与有毒物质的类型有关的结论和有利于探索这些物质或物质组合的作用机制。
以下，借助于附图更详细地说明本发明的实施例，在这些附图中。
图1是对一个利用一种特征试验生物体测定其活动性的电光学图象获取装置；
图2显示出一个包括所述图象获取装置和一个评价装置的仪器的全视图；
图3是一个在垂直于前面板的方向上穿过图2的仪器壳体的局部截面图；
图4显示在平行于前面板的方向上穿过图2的仪器壳体的局部的截面图；
图5显示出一个用于容纳六个样品盘的滴定盘装置；
图6是一个用于自动测定试验生物体的活动性的程序的流程图；
图7显示在10个小时的时间周期内观测到的在三个选定的毒性溶液中活的生物体的特征平均速度随时间的降低；
图8说明了用处在Paraoxone溶液中的卤虫所做的毒性试验，横座标表示浓度，而纵座标表示死的生物体的比例；
图9示出了另一个毒性试验，试验生物体的速度被表示为Paraoxone的浓度的函数，同时还叠加有一条致死剂量曲线；
图10示出了在观测开始时在水质介质中一组活的试验生物体的视频图象；
图11是24小时后部分介质被蒸发掉的情况下仍然活着的图10的试验生物体的另一视频图象；
图12表示试验生物体活动性的测定的准备、实施和评价的操作/时间图。
图13示出了根据图12的多达6个滴定盘的测定；
图14显示多达10个滴定盘的测量，对每个盘允许的时间周期长达10分钟；
图15显示表示在一个滴定盘的测量时间间隔内的若干单独测量的顺序过程；
图16显示出为测量单个容器所预定的间隔，单个测量之间的时间间隔由摄像机的传送机构来决定；以及
图17显示出为了以可评价的方式检测滴定盘中的一个单独容器所需要的所有方法过程的顺序评价。
在图1中，用数字1表示一台摄像机(CCD-快门摄像机，Sony公司XC-77RR-CE型)。安装在电子摄像机1上的光学部件2是一个宏观物镜(Mikro-Objektiv)(Sony Typ CM50)。摄像机1按照一种本身已知的方法以垂直于C形臂4a-4c的方式安置在两个支撑体3、3’上。C形臂支撑在一个商业上通用的定位单元5上，即带有两个传送装置的XY平台(ISEL公司Automation D-6419 Eiterfeld)，包括适当的步进电机，允许在X方向上移动400mm，在Y方向上移动300mm。
在光学部件2和漫射器6之间放置了以卤虫100为特征的样品P，利用透射光对样品进行观测。
在光学部件2的垂直上方设置在C形臂里的是一个光漫射器6，该漫射器利用光导器件7接受由一个未示出的光源输出的光。视频信号VS经过信号引线9被向上输送(见图3、图4)。
用于观测和评价试验生物体的整个装置包括图像获取和评价装置10，10’，在图2中用10来表示。可经仪器柜11上的两个门12a，12b为试样室提供样品。在仪器柜11的顶部设置了一个用个人计算机(PC)的商业上通用的中心处理单元15，该单元带有一台同样是商用的监视器14。与PC机相邻在一个可转动的支撑台上安装了另一个监测器13，该监测器显示由位于仪器柜11内的摄像机所拍摄的图像。在仪器柜11上提供了一用于操纵和输入装置(键盘、鼠标)的放置平面16，这种装置在图中没有显示出来，但是对于操纵该装置是需要的。
剖视图图3显示仪器柜内部结构，截面的取向是由门12a、12b的位置(参见图2)确定的。再次看到科1中的C形臂4a、4b、4c和它的部件，以及定位单元5以及光导管7，光导管与一个常规光源8连接。
在很容易通过门12a、12b到达的样品室20放置一个滴定盘装置21，这个装置接受带有试验生物体的样品。在图3和图4中，由一个可从商业上通用的不间断电源22将电能供给整个装置，图3和4。用于控制定位单元5所需要的全部信号都是在控制单元23中产生的。视频信号VS被输入控制计算机15中的一个常规摄像机控制单元。
没有示出本身已知的外部设备，例如打印机、绘图机等，这些设备可与PC机连接。
图5示出了设置在样品室20之中并且包括它的最基本的部件的滴定盘装置21。
装置21包括一个牢固地安装在仪器柜11上的并带有开口24的框架，可以向其中放入6个微量滴定盘24.1-24.6，每一个滴定盘中有96个容器，每个容器含有一个带有试验生物体的样品(大约12个卤虫)。一个保护盖(未示出)防止样品受灰尘和/或热辐射等的干扰。此外，那些单个的滴定盘用一透明塑料复盖，以便减少蒸发作用。
可以使用上述装置测量试验生物体的活动性。按照最简单的方法，这是通过测定生物体在试验溶液中的移动速度和相对于对照溶液(没有有毒物质)的相对速度来完成的。
在设计试验时，使用者最好由PC-程序指导。PC-程序查询关于浓度(以mol或百分比表示)和平行测定值、空白值、对照值和它们的安排，以及样品在多容器装置的相应的容器中的放置。此外，该程序需要与测试物质的名称、它的分子量、待检测的最高浓度和线性的或对数的稀释系列的选择相关的数据。在接收有关该试验的总体积(即其中加入了试验生物体(例如卤虫)以及试验物质的体积)的信息后，该程序计算出该测试所需要的试验物质的量。在输入该称重量后，在该程序的引导下可以完成所要求的稀释。利用监测屏上的光学手段很容易用移液管进行掺和。
一种优选的海水溶液是在100ml蒸馏水中含有2800mg NaCl、342mg MgSO4·7H2O、234mg MgCl2·6H2O、122mgCaCl2·2H2O、20mg NaHCO3、74mg KCl。
在第一步骤，利用电光测定存在于加入了待检测物质的人工海水中的试验生物体的数目。
借助于本图像分析系统在预定时刻观测该物质对该生物体的作用。这使得有可能进行以下测定：
-生物体的数目；
-它们之中有多少不再有活性；
-分别测定平均活动性或相对移动速率；
-生物体的平均尺寸(相对表面积)；计算它们单个的、与位置有关的表面重心。
电光测定基本上按如下所述进行：
在含有试验物质的微量滴定盘中，将样品置于所述的自动分析仪中。电子摄像机在若干个预定的测量时间在滴定盘的若干单个测量位置下移动并拍摄12至36幅图像。在这同时，从上面照亮相应的样品。为了使这些图像清晰，必须对摄像机进行曝光控制。这个摄像机的物镜被设计成一方面使图像充满画幅，另一方面使图像在液体的整个深度(约1cm)范围内都清晰。照明是通过安装在C型臂与摄像机一起运动的光导管进行的。优化图像分辨率使整个分析可以用最少量的象素(Bildpunkt)完成。这可以使图像分析的计算时间保持尽可能的短。所选择的分辨率是256×256个象素。由于采用了这一分辨率，可以清晰地分辨出生物体的轮廓。因此，实现了每个滴定盘(有96个容器)大约3分钟的测量和评价周期，即每个测量位置大约为2秒。
在测量结束时，数据被存储在软盘中并且目前可以借助PC-程序直接对数据进行评价。此外，将这些数据用图解法表示，可以直接算出特征毒性值。然后，将这些数据存储在数据库中，这样，它们始终可用于比较。
为了对液体样品进行以上自动分析，微量滴定盘通常是用透明材料制成。借助于一种由具有不同物理性质的两种材料构成的多容器装置，可以将液体表面的表面张力调节至这样一种效果，使得液体表面至少近乎是平的。这最好是通过用透明材料〔(CH-Gesuch Nr.03141/93-6)，例如聚苯乙烯或聚苯乙烯的共聚物，〕制造该多容器装置的底部、用透光度差的材料例如聚烯烃或聚四氟乙烯(它们不会引起弯月面形成或蛋白质吸收)制造壁。
在根据图1至5的装置中，以上陈述的、实际试验过的操作过程可以用图6表达出来，在其中，起点用St表示，而程序的终点用RES＝Result表示。
程序开始之后，按恒定时间间隔Δt在线拍摄一系列图象，按照一种本身已知的方法将数值二进制化并存储在一个缓冲存储器中：表示为B-S。
接着，测定测量窗口的半径，依赖于液位：表示为RO。
在下一个步骤，进行目标标记并测定该测量窗口之内所有图像的目标参数，即为识别而测量每一容器中目标的重心座标、相对表面积、周长和该目标中可用肉眼识别的孔洞的数目：这个步骤表示为O-P1。
此后，消除所有图像中不能采纳的目标，在此借助于可采纳的表面积和周长的量值对判据标准编程。这个步骤表示为O-E1。
现在，确定对于所有图像数据的每个顺序的试验生物体数目并将这一步骤指定为O-CL＝目标计数。这对应于每个图像中活的有机体的总数。
通过由所有前面确定的图像数据测量生物体的速度，取一个平均值。在图6中，这个值被指定为O- V＝生物体的平均速度，生物体轮廓中表面重心的瞬时座标用作测量基准。
接着产生基于座标为Xi，Yi的象素的结果图象并按照这样一种方法将其归一化，使得数字1代表不运动的死的目标。其余的象素Xi，Yi被设定为0(＝0)。这个操作步骤被指定为R(Xi，Yi)。
在O-P2步骤，重新进行目标标记并且测定测量窗之内的所有图像的目标参数，即测定目标的重心座标、相对表面积，周长和容器中的目标数目。
此后，消除所有图像中不能采纳的目标，借助于可以采纳的表面积和周长的量值对判据标准进行编程，这个步骤为O-E2。
此后，计算在结果图像中残余的、死的目标的数量，这个步骤为O-CD。
在RES步骤，按照一种本身已知的方式(Probit等)使用统计方法对这些结果进行评价。
从图7可以看出，有三个已知的选定的毒性溶液，含有苯巴比妥的被示为Ph，含有苯异丙胺硫酸盐的被标为Am，而含有D-丙氧基苯的被标为Pr。测定单位时间卤虫的位移并以平均速度V的形式加以记录。
在一个对照溶液中，即在在以下还要进一步说明的一种人工海水溶液中，确定了卤虫的常见的平均速度，速度的大小为5×10-3米/秒至6×10-3米/秒。
如从图7所显示出的那样，在使用D-丙氧基苯的情况下，在10个小时时间内速度差不多呈线性下降至初速度的约84％，在使用苯异丙胺硫酸盐的情况下下降至初速度的约65％，而在使用苯巴比妥的情况下，速度下降至约为初速度的80％。
已表明可测定赖于毒性等效因素(Toxizitatsquivalentfaktor)(有毒物质的类型或族或类)的特征速度的下降。将其加以推广并因此有利于检测单个物质和物质的组合的作用。
根据物质对生物体作用的性质，借助于相应的图像评价和借助于测量方法的匹配可以优化测量的有效性。例如，可以不观测移动速度，而是观测该生物体的单个器官的特定活动性。此外，通过由速度测量得出一级导数，循环运动可以被突出并更容易记录和分析。
涉及Paraoxone的毒性的测定的具体实施例：
在图8中，死的生物体的比例Z是相对于测量开始时的100％而言。随着Paraoxone的浓度C的增加，检测出Z的增加。这种类型的评价使得可以得出众所周知的毒性物质的LC50-值。
计算死的卤虫的数目是基于根据上述方法测量试验生物体的速度，一次观测到速度为零表示有一个死的生物体。
图8中所示曲线是由四个独立的试验系列经人工海水中Paraoxone三个数量级的浓度范围导出的平均值。这样在温度22℃测得的LC50-值的平均值在33％的最大标准离差时是5.9×10-5。
图9示出在掺入了提高浓度的Paraoxone溶液30分钟后测量的在一个试验系列中的卤虫试验生物体的速度V。可以观测到在速度中的两处急剧下降。在约1×10-4mol/lParaoxone处的第二处下降对应于可以从叠加的致死剂量曲线上推导出的LC50-值。
速度第一处显著的下降出现在约1×10-6mol/lParaoxone处并对应于“有效浓度”  EC50。后者确定有毒物质的作用的迹象。
可以在图10(在试验的起点)和图11(24小时后试验结束时)中看到特征视频图像。在第二个图像中，死的，即不运动的动物业已用一种本身是已知的方法用电子学方法去掉，因此，在图2的监测器13上是看不到的。
图11示出了指示可能的液体蒸发和由此产生的测量窗口半径的缩小的一条辅助半径，这条半径以点划线画出。
该技术方法过程的更一步的细节可以从图12-17中得到，操作/时间图图12示出了该方法的全过程。在它的这些单个的步骤中，这个图用I-V表示，该方法的这些步骤的时间段的数量级标在横座标上。
这些数字代表：
I测量系列的准备，借助于PC上的“Setup Hilf”放置滴定盘；
II监测程序的起始值的校准；
III掺入有毒物质；
IV借助于监测程序拍摄测量系列；
V利用统计学分析和与以前的测量值(数据库)的对比评价该测量系列；
后面的图13至17都涉及方法步骤1V，为清楚起见IV标在所有这些操作/时间图上。
图13显示出在拍摄最多达6个滴定盘的测量系列中的典型过程，测量按照每小时一次的间隔进行24小时。这个系列对应图12中的位置IV。
在图14中，详细地分析了位置IV(拍摄该测量系列)。这一系列单个的滴定盘被标示为P101-P106，最长的测量时间实际上限制在10分钟。
在测量周期中的那些单个的方法步骤可以从图15中得出。在这里标识出：
a1建立图像处理的二进制阈值(Binrisierungsschwelle)，
a2借助于图像处理调节和检验摄像机聚焦；
a3检验滴定盘取向(为设定并考虑到样品降低的浓度值)；
a4第一容器的测量；
a5-a7任意容器或第n个容器的测量。
图16显示出顺序地拍摄每个容器，在此实际为每次拍摄所提供的最大时间间隔为20毫秒(ms)。
图17说明序列评价，用S1代表容器的可测定的半径，S2表示图像1中所有试验生物体的重心座标和在图像n中所有生物体的重心座标，这些座标借助于图像处理来确定。
接着利用所有的图像数据，借助于计算求出生物体的数目和它们的平均速度，标识为S4。
下一个次序为S5，将所有的图像组合，形成只包含死的生物体的结果图像，以及次序S6，借助于图像处理计算死的生物体的数目。
可以将利用有毒物质大量进行的研究扩展至阈值、阈激励作用、阈剂量和浓度的测定。
除此之外，微生物的使用使得可以大量节省试验动物，因为通过预先对待测试浓度的确定，可以对它们的数量加以限制。
可设想把本发明进一步应用到至今未试验过的生物体例如线虫类(Fadenwürmer)以及微生物范围内的其他生物体。
该方法还可以与常规的分析方法相组合，使得可以缩短测量时间并使测量的可信度更高，而不需要昂贵的实验系列。

Claims (25)

1.一种用于测定可溶于水的或可与水混溶的物质的毒性的方法，其特征在于在至少一种有毒物质的作用下，在至少两个时间间隔的过程中，检测在水质介质中一种类型的测试生物体的至少两个个体的活动性和/或尺寸的变化，在此至少进行一次参比测量和在掺入有毒物质后至少进行一次进一步的测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于把该试验生物体单位时间经过的距离作为活动性的变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于把测得的该试验生物体单位时间速度的变化作为活动性的变化。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于被检测的毒性被认为是相对毒性。
5.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于真叶状多足类，例如卤虫，Streptocephalus proboscideus被用作试验生物体。
6.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于自由游动轮虫属，例如Brachionus Calyciflorus或Brachionus plicatilis被用作试验生物体。
7.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于水蚤目，例如Daphnia magna或Daphnia pulex被用作试验生物体。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于人工海水或淡水被用作水质介质。
9.根据前面的权利要求所述的方法，其特征在于借助显微镜观测试验生物体的活动性的变化和/或尺寸的变化。
10.根据前面权利要求所述的方法，其特征在于在一个微量滴定盘中观测试验生物体的活动性的变化和/或尺寸的变化。
11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于用电光学方法观测和评价试验生物体的活动性的变化和/或尺寸的变化。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于由在相同的时间间隔中和在相同的条件下被观测的所有的生物体计算的平均值作为该试验生物体的相对活动性和/或尺寸的测量值。
13.根据前面权利要求所述的方法，其特征在于在温度被调节到一个预定的恒定的值后在水质介质中进行测量。
14.根据权利要求1至13之中任意一项所述的方法，其特征在于掺入有毒物质是利用通过显示屏控制的吸管吸移法完成的。
15.一种用于实施权利要求1至13所述的方法的装置，其特征在于设置了一个图像获取单元(10)，该单元按预定的时间间隔进行目标识别并在至少一个平面上顺序记录目标(100)的位置，还在于图像获取装置(10)与一个带有一个计算机和显示器的评价装置(10’)相连接，该评价装置就与存在的毒性相关的该生物体的活动性和/或尺寸进行统计学评价。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于图像获取单元(10)拍摄至少一组存在于相同条件下的试验生物体的灰度等级图像(Grauwertbild)，并且连接的评价装置(10’)从灰度等级图像求出二进制黑/白值并利用试验生物体的瞬时座标位置的指示完成顺序的单个图像的评价，借助于以上过程，计算机通过与早先拍摄的图像比较并至少求出与这两个图像之间的时间间隔的商来计算该生物体的活动性和/或尺寸的相对测量值。
17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于一方面，评价装置(10’)将所捕获的相对活动性为零的目标标记在图像上，另一方面，将它们从计算机中删除。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于图像获取单元(10)带有一单个CCD-快门摄像机，在相同的条件下，该摄像机逐步移经各组试验目标(100)。
19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于图像获取装置(10)带有二个CCD-快门摄像机，两个摄像机的相应的光轴彼此至少成锐角，该图像获取装置(10)检测试验生物体三维的运动和/或尺寸。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于图像获得单元(10)是静止的并且在于这个单元同时检测处在不同条件下的几组试验生物体(100)并将它们送去评价。
21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于图像获取单元(10)是静止的，并且在于按照连续的速度引导存在于不同条件下的几组试验生物体(100)经过图像获取单元(10)，还在于这个单元(10)顺序检测这几组试验生物体并将它们送去评价。
22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于让存在于不同条件下的若干组试验生物体(100)以环形引入图像获取装置(10)之下。
23.使用根据权利要求1至13中任意一项所述的方法测定对水生动物的毒害作用。
24.使用根据权利要求1至13中任意一项所述的方法测定有毒物质，例如杀虫剂和农药对生态环境的作用。
25.使用根据权利要求1至13中任意一项所述的方法测定药品和食品的副作用和禁忌。
CN95192730A 1994-03-19 1995-03-13 用于检测毒性的方法、装置及其应用 Pending CN1148890A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH811/94-6 1994-03-19
CH81194 1994-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1148890A true CN1148890A (zh) 1997-04-30

Family

ID=4195734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN95192730A Pending CN1148890A (zh) 1994-03-19 1995-03-13 用于检测毒性的方法、装置及其应用

Country Status (14)

Country Link
US (1) US5789242A (zh)
EP (1) EP0752101B1 (zh)
JP (1) JPH09511576A (zh)
CN (1) CN1148890A (zh)
AT (1) ATE173541T1 (zh)
AU (1) AU702860B2 (zh)
BR (1) BR9507108A (zh)
CA (1) CA2186001A1 (zh)
CZ (1) CZ275796A3 (zh)
DE (1) DE59504271D1 (zh)
FI (1) FI963701A (zh)
NO (1) NO963925L (zh)
NZ (1) NZ281565A (zh)
WO (1) WO1995025955A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101520448B (zh) * 2009-03-31 2012-07-18 深圳市开天源自动化工程有限公司 水质污染预警方法
CN102662035A (zh) * 2012-05-31 2012-09-12 北京师范大学 一种利用轮虫检测水中全氟辛酸毒性的方法
CN102692478A (zh) * 2012-05-31 2012-09-26 北京师范大学 一种利用轮虫检测水中全氟辛烷磺酸毒性的方法
CN103237495A (zh) * 2010-10-02 2013-08-07 普利茅斯大学 用于确定胚特征的方法和系统及其用途
CN109283210A (zh) * 2017-07-20 2019-01-29 郭俊成 一种应用植物胶琼脂固化而快速简便检测毒性物质的方法
CN110150194A (zh) * 2019-06-06 2019-08-23 深圳金普迈生物科技有限公司 一种微型浮游动物游泳速度的测定方法
CN118150564A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种毒性检测方法、装置、设备及存储介质

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6119630A (en) * 1997-05-26 2000-09-19 3042015 Nova Scotia Limited Installation for in situ monitoring the quality of habitat of aquatic organisms
DE19845883B4 (de) * 1997-10-15 2007-06-06 LemnaTec GmbH Labor für elektronische und maschinelle Naturanalytik Verfahren zur Bestimmung der Phytotoxizität einer Testsubstanz
DE10229880A1 (de) * 2002-07-03 2004-01-29 Siemens Ag Bildanalyseverfahren und Vorrichtung zur Bildauswertung für die in vivo Kleintierbildgebung
EP1581848A4 (en) * 2002-07-15 2006-06-07 Baylor College Medicine USER INTERFACE FACILITATING THE ACQUISITION AND ANALYSIS OF CHARACTERISTICS OF BIOLOGICAL SPECIMENS
DE102004062218A1 (de) * 2004-12-23 2006-07-13 P.A.L.M. Microlaser Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erstellen von Aufnahmeserien von biologischen Objekten und zur Laser-Mikrodissektion
US20080288528A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-20 Scott Gallager Systems and methods for detecting toxins in a sample
US20100119119A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-13 General Electric Company Automated systems and methods for screening zebrafish
EP2535260A1 (en) 2011-06-14 2012-12-19 Smit Nederland B.V. Process and arrangement for recovering fluid from a ship wreck
CN103675223B (zh) * 2012-09-21 2015-11-25 旭月(北京)科技有限公司 一种通过水生生物离子分子流速判别水源安全饮用性的方法
KR101465087B1 (ko) * 2012-11-14 2014-11-26 포항공과대학교 산학협력단 생물의 자취 및 행동패턴을 분석하는 방법
GB201301043D0 (en) 2013-01-21 2013-03-06 Chronos Therapeutics Ltd Method for assessing cell aging
KR101366786B1 (ko) * 2013-05-14 2014-02-24 주식회사 코비 물벼룩을 이용한 독성 시험 자동화 장치 및 그를 이용한 독성 시험 자동화 평가방법
KR102436889B1 (ko) * 2020-06-22 2022-08-26 고려대학교 세종산학협력단 행동 분석기법 기반 독성평가 장치, 그를 이용한 독성평가 방법, 및 그 데이터 베이스 생성 방법
CN114051957A (zh) * 2021-11-15 2022-02-18 江苏雅信昆成检测科技有限公司 一种流水式大型溞试验装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2906194A1 (de) * 1979-02-17 1980-08-28 Elektron Ges Walter Dassel & C Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung von gewaessern und abwaessern
DE3345196A1 (de) * 1983-12-14 1985-07-04 Schmidt, Hans W., 6500 Mainz Verfahren und optisches messgeraet zum nachweis von toxischen verbindungen durch motilitaetsmessung
US4724215A (en) * 1985-02-27 1988-02-09 Sherwood Medical Company Automated microbiological testing apparatus and method
US5094944A (en) * 1989-04-26 1992-03-10 Hayes Kenneth R Flourescent aquatic bioassay and procedure
DE3922358A1 (de) * 1989-07-07 1991-01-10 Heinz Walz Mess Und Regeltechn Einrichtung und verfahren zur schadstofferkennung in waessrigen fluessigkeiten
SU1677630A1 (ru) * 1989-10-20 1991-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники Устройство дл определени подвижности биологических объектов в жидкой среде
JP3366528B2 (ja) * 1996-07-31 2003-01-14 川崎製鉄株式会社 長尺物のプロフィール測定方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101520448B (zh) * 2009-03-31 2012-07-18 深圳市开天源自动化工程有限公司 水质污染预警方法
CN103237495A (zh) * 2010-10-02 2013-08-07 普利茅斯大学 用于确定胚特征的方法和系统及其用途
CN102662035A (zh) * 2012-05-31 2012-09-12 北京师范大学 一种利用轮虫检测水中全氟辛酸毒性的方法
CN102692478A (zh) * 2012-05-31 2012-09-26 北京师范大学 一种利用轮虫检测水中全氟辛烷磺酸毒性的方法
CN102692478B (zh) * 2012-05-31 2014-10-22 北京师范大学 一种利用轮虫检测水中全氟辛烷磺酸毒性的方法
CN109283210A (zh) * 2017-07-20 2019-01-29 郭俊成 一种应用植物胶琼脂固化而快速简便检测毒性物质的方法
CN109283210B (zh) * 2017-07-20 2021-02-09 郭俊成 一种应用植物胶琼脂固化而快速简便检测毒性物质的方法
CN110150194A (zh) * 2019-06-06 2019-08-23 深圳金普迈生物科技有限公司 一种微型浮游动物游泳速度的测定方法
CN110150194B (zh) * 2019-06-06 2021-04-20 深圳金普迈生物科技有限公司 一种微型浮游动物游泳速度的测定方法
CN118150564A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种毒性检测方法、装置、设备及存储介质
CN118150564B (zh) * 2024-05-10 2024-07-19 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种毒性检测方法、装置、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
AU1752995A (en) 1995-10-09
NZ281565A (en) 1998-08-26
CZ275796A3 (en) 1997-04-16
BR9507108A (pt) 1997-09-09
US5789242A (en) 1998-08-04
NO963925D0 (no) 1996-09-19
EP0752101B1 (de) 1998-11-18
AU702860B2 (en) 1999-03-04
ATE173541T1 (de) 1998-12-15
CA2186001A1 (en) 1995-09-28
WO1995025955A1 (de) 1995-09-28
DE59504271D1 (de) 1998-12-24
EP0752101A1 (de) 1997-01-08
FI963701A0 (fi) 1996-09-18
JPH09511576A (ja) 1997-11-18
NO963925L (no) 1996-11-18
FI963701A (fi) 1996-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1148890A (zh) 用于检测毒性的方法、装置及其应用
AU2018369859B2 (en) Sample carrier for optical measurements
EP0731951B1 (en) Optical specimen analysis system and method
US8009894B2 (en) Method and apparatus for analysis of particles in a liquid sample
CN105907634B (zh) 细胞图像捕捉和远程监控方法
US5340747A (en) Diagnostic microbiological testing apparatus and method
CN100557417C (zh) 成像装置
CN1668913A (zh) 评价生物膜的方法
US20090185734A1 (en) Apparatus and method for analysis of particles in a liquid sample
CN103308497A (zh) 用于研究生物细胞或细胞培养物的方法和酶标仪
CN103502422A (zh) 图像捕捉和照明设备
GB2432660A (en) System for counting bacteria and determining their susceptibility to antibiotics
CN101218507A (zh) 用于快速分析液体样本中的微生物物质的系统
CN102680505B (zh) X线分析装置
CN108780218A (zh) 使用用于样本位置的辅助图像检测器的成像系统
CN110062599A (zh) 利用光源阵列的透射照明成像
JP2005513438A (ja) 藻類を用いた水監視方法
EP3401665A1 (en) A system and device for analysis of specific matter in liquid samples by optical microscopy
US6979828B2 (en) Method and apparatus for immediately determining microorganism
CN1034617A (zh) 鉴定生化物种之方法及装置
JP2960327B2 (ja) 水産用生物映像処理方法および処理システム
US8041086B2 (en) Method of detecting specific polymer crystal
WO2007029821A1 (ja) 微生物計数装置
CN106324242A (zh) 量子点试纸条的质检系统及质检方法
JP2011115148A (ja) 細菌撮像装置および菌液調整装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C01 Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication