阅读说明：本技术 一种基于精密滑台的五轴斑马鱼脑立体定位仪 (Five-axis zebra fish brain stereotaxic instrument based on precise sliding table ) 是由 张建 谢青轩 陈婷如 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于斑马鱼的五轴脑立体定位仪,包括运动模块、斑马鱼固定模块、钻机模块、监视模块。所述运动模块,包括底座、XY轴线性滑台、Z轴线性滑台、A轴旋转台、B轴旋转台,其中XY轴线性滑台和Z轴线性滑台用于调整钻机模块的位置,A轴旋转台和B轴旋转台用于调整斑马鱼固定模块的位置,底座用于为各个模块固定提供基础。所述钻机模块,包括电机、电机底座、钻夹、钻头,钻机模块用于斑马鱼开颅；所述监视模块,包括微距摄像头、微距摄像头运动支撑结构,用于精确观察斑马鱼开颅过程的钻头钻探情况；所述斑马鱼固定模块,包括夹持器主体、上盖板、插销、橡皮筋固定柱,用于固定斑马鱼；本发明可以实现高精度的斑马鱼脑部定位。(The invention discloses a five-axis brain stereotaxic instrument for zebra fish, which comprises a movement module, a zebra fish fixing module, a drilling machine module and a monitoring module. The motion module comprises a base, an XY axis linear sliding table, a Z axis linear sliding table, an A axis rotating table and a B axis rotating table, wherein the XY axis linear sliding table and the Z axis linear sliding table are used for adjusting the position of the drilling machine module, the A axis rotating table and the B axis rotating table are used for adjusting the position of the zebra fish fixing module, and the base is used for providing a foundation for fixing each module. The drilling machine module comprises a motor, a motor base, a drill chuck and a drill bit, and is used for craniotomy of zebra fish; the monitoring module comprises a macro camera and a macro camera movement supporting structure and is used for accurately observing the drilling condition of a drill bit in the process of craniotomy of the zebra fish; the zebra fish fixing module comprises a clamp holder main body, an upper cover plate, a bolt and a rubber band fixing column and is used for fixing zebra fish; the invention can realize high-precision zebra fish brain positioning.)

一种基于精密滑台的五轴斑马鱼脑立体定位仪

技术领域

本发明属于脑立体定位领域，尤其涉及一种高精度适用于斑马鱼的脑立体定位仪。

背景技术

脑立体定位仪又称脑固定装置，它是利用颅骨外面的标志或其它参考点所规定的三度坐标系统，来确定皮层下某些神经结构的位置，以便在非直视暴露下对其进行定向的刺激、破坏、注药物、引导电位等研究。

近年来，有越来越多的实验使用斑马鱼作为模型动物，因为斑马鱼具有与人类基因同源性高达85%，其生物信号传导通道与人类相似，生理功能与生物结构与哺乳高度相似，个体小，实验周期短，繁殖快，药物用量小等特性；目前，斑马鱼已经被广泛用于各种生物、生化实验中；在其他的实验模型动物中，都已经有结构成熟的脑立体定位仪；由于斑马鱼的个体很小，使用传统的脑立体定位仪的结构，精度不足以实验脑立体定位仪的功能，故本发明使用了具有千分尺的超精密滑台建造斑马鱼脑立体定位仪，满足了匹配斑马鱼个体大小所需的脑立体定位仪精度要求；随着越来越多的实验使用斑马鱼作为模型动物，斑马鱼脑立体定位仪是不可或缺的工具，所以本发明具有很好的应用前景。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种高精度适用于斑马鱼的脑立体定位仪，使用以千分尺螺旋驱动的手动线性滑台，满足斑马鱼个体尺度上所需的脑立体定位仪的定位精度；解决向斑马鱼颅内注射药物易损伤斑马鱼大脑的问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下。

本技术方案包括运动模块、斑马鱼固定模块、钻机模块、监视模块四个模块；所述运动模块，包括Z轴线性滑台(1)、XY轴线性滑台(2)、A轴旋转台(3)、B轴旋转台(4)，底座(8)，其中A轴旋转台和Z轴线性滑台通过螺丝固定在底座上，XY轴线性滑台通过螺丝固定在Z轴线性滑台上，B轴旋转台通过螺丝固定在A轴旋转台上；所述斑马鱼固定模块，包括：夹持器主体(5)、上盖板(501)、插销(502)、橡皮筋固定柱(503)，其中上盖板通过插销固定在夹持器主体上，上盖板可以以插销为旋转轴运动；所述钻机模块，包括：电机(6) 、钻头(601)、钻夹(602)、电机支架(603)，其中电机通过螺丝固定在电机底座上电机与电源连接，钻夹与电机的主轴连接，钻头通过钻夹夹紧并且可更换；所述监视模块，包括：微距摄像头(7)、微距摄像头运动支撑结构(701)，其中微距摄像头运动支撑结构固定在底座上，微距摄像头固定在距摄像头运动支撑结构上。

Z轴线性滑台用于驱动钻机模块在在Z轴作垂直运动，通过旋杆(101)调节钻机的Z轴位置。

XY轴线性滑台用于驱动钻机模块在在XY轴作水平运动， 通过旋杆(201)调节钻机的X轴位置， 通过旋杆(202)调节钻机的Y轴位置。

A轴旋转台用于驱动斑马鱼固定模块在水平面上作旋转运动，通过旋杆(301、302)调节斑马鱼固定模块的在水平面旋转轴位置。

B轴旋转台用于驱动马鱼夹持器在水平面上旋转运动，通过旋杆(401)调节斑马鱼固定模块的在水平面旋转轴位置。

斑马鱼固定模块，包括夹持器主体(5)、上盖板(501)、插销(502)、橡皮筋固定柱(503)：所述上盖板通过插销固定在夹持器主体上，上盖板能以插销为轴作旋转运动。夹持斑马鱼：将斑马鱼置于夹持器主体上，旋转上盖板并将弹性适合的橡皮筋接合在橡皮筋固定柱上，完成斑马鱼的固定。

钻机模块，包括电机(6) 、钻头(601) 、钻夹(602)、电机支架(603)：电机通过螺丝固定在电机支架上，钻夹与电机主轴连接，钻头通过钻夹夹持与电机主连接动；利用钻机带动钻头旋转在斑马鱼坚硬的头骨上钻出一个指定大小的洞，再把装有药物的微量注射针通过所述的洞释放到斑马鱼颅内。

微距摄像头(7)用于观察钻机推进过程中斑马鱼颅骨的穿透情况。

微距摄像头运动支撑结构(701)具有XYZ三轴位移、A轴旋转（水平面）、B轴旋转（垂直面）的摄像头位置调节功能，通过旋钮(702)可以开放或限制摄像头的运动。

底座(8)用于固定所述的各个部件，利用其重量提高装置在操作时的稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的基于精密滑台的五轴斑马鱼脑立体定位仪的整体结构图。

图2为本发明提供的基于精密滑台的五轴斑马鱼脑立体定位仪的斑马鱼固定模块的详细结构。

图3为本发明提供的基于精密滑台的五轴斑马鱼脑立体定位仪的微距摄像头及摄像头支撑运动模块的详细结构。

图4为本发明提供的基于精密滑台的五轴斑马鱼脑立体定位仪的钻机模块的详细结构。

图5为具体实施例的流程图。

附图标号：1-Z轴线性滑台；101- Z线性滑台旋杆；2-XY轴线性滑台；201- XY轴线性滑台X轴旋杆；202- XY轴线性滑台Y轴旋杆；3-A轴旋转台；301-A轴旋转台旋转锁定旋杆；302- A轴旋转台旋转角度微调旋杆；4-B轴旋转台；401-B轴旋转台跳读微调旋杆；5-斑马鱼固定模块主体；501-斑马鱼固定模块上盖板；502-斑马鱼固定模块插销；503-斑马鱼固定模块橡皮筋固定柱；6-电机；601-钻头；602-钻夹；603-电机支架；7-微距摄像头；701-微距摄像头运动支撑结构；702-微距摄像头运动锁紧旋钮。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步的说明。

如图1~4所示，本发明包含Z轴线性滑台(1)、XY轴线性滑台(2)、A轴旋转台(3)、B轴旋转台(4)、斑马鱼固定模块(5)、钻机模块(6)、微距摄像头(7)、摄像头运动支撑结构(701、702)、底座(8)；所述Z轴线性滑台固定在底座上，所述的XY轴线性滑台固定在Z轴线性滑台上，所述钻机模块固定在XY轴线性滑台上；所述钻机模块包含电机、电机支架、钻夹、钻头，所述电机固定在电机底座上，钻夹与电机连接，钻头通过钻夹固定在电机的主轴上；所述的A轴旋转台固定在底板上，B轴旋转台经过转接座固定在A轴旋转台上，斑马鱼固定模块通过转接座固定在A轴选在台上；摄像头运动支撑结构固定在底板上，摄像头固定在摄像头运动支撑结构上。

本实施例中的一种斑马鱼脑立体定位方法与斑马开颅注射药物方法，如图5所示，具体实施步骤如下。

步骤1：选择斑马鱼一尾，将所用的斑马鱼置于***中进行药浴麻醉。

步骤2：根据斑马鱼个体的大小，挑选弹力合适的橡皮筋，把橡皮筋拉放在斑马鱼固定模块的橡皮筋固定柱上(503)。

步骤3：将已麻醉的斑马鱼放置在斑马鱼固定模块主体上，在橡皮筋的拉力下缓慢让上盖板(501)压紧斑马鱼。

步骤4：确定在斑马鱼头部的定位位置。通过调节A轴旋转台，B轴旋转台，使斑马鱼脑部与钻头的角度符合预期；调节Z轴线性滑台、XY轴线性滑台，使钻头推进过程与斑马鱼脑部的接触点符合预期位置。

步骤5：调节微距摄像头的位置，使视野内能清晰地观察到钻头和斑马鱼脑部的相对位置。

步骤6：接通钻机的电源，调整电机的转速。通过微距摄像头观察，旋动XY轴线性滑台Y轴旋杆(202)，推进钻头沿Y轴钻探进入斑马鱼的颅内。

步骤7：确定钻头已经穿过了斑马鱼颅骨后，旋动XY轴线性滑台Y轴旋杆(202)，使钻头退出斑马鱼的颅骨，关闭钻机电源。

步骤8：打开上盖板(501)，取出斑马鱼，用微量注射器通过钻头钻探产生的洞注射药物至斑马鱼的颅内。

步骤9：把斑马鱼放在清水中，用注射器往清水中注射空气，待斑马鱼苏醒。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。