[发明专利]一种机器人化的斑马鱼主静脉显微注射方法

权利要求书

1.一种机器人化的斑马鱼主静脉显微注射方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将斑马鱼以侧卧姿态放置于覆盖琼脂糖的培养皿中，建立斑马鱼放置空间坐标系X-Y-Z，以鱼身为X方向，鱼尾指向为X正方向；

S2，通过光流法进行斑马鱼主静脉检测，以斑马鱼前主静脉与后主静脉的交点为目标注射点Q_t，设定目标注射点Q_t的平面位置与空间坐标系原点的平面位置一致，目标注射点Q_t在空间坐标系内的垂直位置通过测定斑马鱼脊柱中心的高度h确定，所述目标注射点的空间坐标为Q_t＝[0 0 h]^T；

S3，通过椭圆拟合的方式获取斑马鱼卵黄囊的长度L，并根据标定实验得到的斑马鱼卵黄囊长度L与脊柱厚度D的比例关系，确定斑马鱼的脊柱厚度D；

S4，设定注射针以目标注射点斜上方45°刺入，注射针与斑马鱼接触的位置为刺入点Q_p，刺入点的空间坐标Q_p＝[d 0 h+d]^T，其中，d为斑马鱼的脊柱厚度D的一半；

S5，设定注射针的运动轨迹，使注射针针尖由初始位置到达刺入点Q_p，再由刺入点Q_p运动至目标注射点Q_t，完成斑马鱼主静脉注射。

2.根据权利要求1所述的机器人化的斑马鱼主静脉显微注射方法，其特征在于，步骤S2中，所述斑马鱼脊柱中心的高度h与斑马鱼侧卧显微视野中斑马鱼脊柱边缘高度相同，通过能量梯度函数对斑马鱼脊柱边缘及注射针进行自动聚焦，使斑马鱼的脊柱边缘与注射针位于同一高度，通过获取注射针的高度信息，得到斑马鱼脊柱边缘高度；其中，能量梯度函数计算公式为：

I(x，y)为(x，y)处的像素强度，I(x+1，y)和I(x，y+1)分别为右下角相邻像素的强度。

3.根据权利要求1所述的机器人化的斑马鱼主静脉显微注射方法，其特征在于，步骤S3中，所述斑马鱼卵黄囊长度L与脊柱厚度D的比例关系由标定实验计算得到，计算公式为：

其中：n为标定的斑马鱼数量，R为对n条斑马鱼的卵黄囊长度L与脊柱厚度D的比值求和后计算得到的平均值。

4.根据权利要求3所述的机器人化的斑马鱼主静脉显微注射方法，其特征在于，所述标定实验的具体方法为：使斑马鱼保持仰卧位，通过椭圆拟合的方式获得斑马鱼的卵黄囊长度L，所述卵黄囊长度L为拟合得到的椭圆长轴长度；通过直线拟合的方式获得斑马鱼的两条脊柱边缘，通过标定两条脊柱边缘之间间距，获得斑马鱼的脊柱厚度D。

5.根据权利要求1所述的机器人化的斑马鱼主静脉显微注射方法，其特征在于，步骤S5中，注射针的运动轨迹设置如下：

(1)调整注射针针尖至初始位置；该位置与目标注射点Q_t，X、Z坐标相同，Y方向距目标注射点相距w，坐标记为P₀＝[0 -w h]^T；

(2)同时沿X轴和Z轴正方向移动距离d，注射针针尖位置为P₁＝[d -w h+d]^T；

(3)沿Y轴正方向移动w，到达刺入点Q_p，针尖位置为Q_p＝[d 0 h+d]^T；

(4)高速向X轴和Z轴负方向移动距离d，刺穿至总主静脉，到达目标注射点Q_t＝[0 0 h]^T；

(5)注射并撤针。