[发明专利]通过非侵入性手段诊断甲壳类动物的疾病、生理变化或其他内部状况的方法和系统

说明书

本文公开了用于改进水产养殖的方法和系统，其允许通过基于经由非侵入性手段成像的外部特性识别和预测甲壳类动物的内部状况和/或生理状况来提高水产养殖环境中甲壳类动物的数量和收获效率。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的优先权：2019年8月20日提交的第62/889,313号美国临时专利申请；2020年1月3日提交的第62/956,751号美国临时申请；2020年1月3日提交的第62/956,759号美国临时申请；以及2020年1月3日提交的第62/956,764号美国临时专利申请。每个申请的主题均通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及识别甲壳类动物的内部状况。

背景技术

水产养殖，即鱼类、甲壳类动物、软体动物、水生植物、藻类和其他生物的养殖，是增长最快的食品领域，并且很快将为人类消费提供最多的甲壳类动物。然而，由于人口增长、发展中国家可支配收入的增加(与肉类饮食的增加相吻合)、沿海人口的增加和普遍的健康意识(这往往促使消费者购买甲壳类蛋白质)，对海鲜的需求不断增加。野生甲壳类动物资源已经达到极限，世界市场越来越注重更加可持续化和对环境负责，这意味着增加野生甲壳类动物的捕捞量是不可行的。

发明内容

鉴于通过捕捞野生甲壳类动物来满足世界需求是不可行的，水产养殖代表了一种自然的解决方案。然而，增加水产养殖的使用会引发其他问题，例如疾病增加、生长和饲养效率低下以及废物管理。也就是说，虽然甲壳类动物养殖在过去几十年中呈指数级增长，但从小型孵化场向大型工业孵化场和育苗所的转变(必须跟上不断增长的需求)已经在甲壳类物种中引入了疾病和繁殖问题。例如，在甲壳类动物养殖场增加甲壳类动物的数量，而不采取缓解措施，随着甲壳类动物彼此之间距离的增加，疾病的流行率也会增加。随着越来越多的甲壳类动物彼此靠近，使得追踪甲壳类动物的大小和有效分配饲料变得更加困难，生长和饲养的低效率增加，并且更多的甲壳类动物导致更多的甲壳类动物废物，这增加了甲壳类动物养殖场对其附近区域的环境影响。

例如，甲壳类动物(例如，特别是虾类)的大多数圈养状况会导致雌性受到抑制，从而阻止它们发育成熟的卵巢。虽然已经开发出诸如眼柄切除等技术来刺激雌性甲壳类动物发育成熟的卵巢和产卵，但这一过程既是劳动密集型的，也是侵入性的，并且引起了伦理问题。同样，种群稠密的单一养殖场使病毒感染迅速传播。由于病毒是通过水本身进行传播的，因此病毒对养殖的甲壳类动物和野生种群都构成威胁。此外，细菌感染如弧菌病也可能迅速传播，死亡率接近70％。虽然可以基于外部特性检测弧菌病(例如，受感染的甲壳类动物可能变得虚弱和分不清方向，并且可能在角质层上有深色伤口)，但检测通常为时已晚，无法保存受感染的样本和/或将受感染的样本分拣出来以防止疾病传播到其他样本。

本文还公开了用于改进水产养殖的方法和系统，其允许提高水产养殖环境中甲壳类动物的数量和收获效率，同时仍减轻上述问题。例如，这些方法和系统可以应用于检测和预测生理变化，例如蜕皮以及疾病感染、发育阶段和/或其他内部状况。例如，这些方法和系统可以用于检测和/或预测甲壳类动物中的任何功能或机制(及其变化)。例如，这些方法和系统基于非侵入性手段成功地预测甲壳类动物何时可能蜕皮以及确定甲壳类动物是否已经蜕皮。此外，这些非侵入性手段依赖于甲壳类动物的外部图像，因此可以按比例缩放以用于数以千计的甲壳类动物的整个批次。

这些方法和系统还可以应用于甲壳类动物的选择性育种和监测，以识别具有优良性状、经历生理变化(例如，蜕皮)和/或具有特定内部状况(例如，疾病感染)的甲壳类动物。在常规系统中，在甲壳类动物成熟到长成期和/或甲壳类动物达到特定大小之前，甲壳类动物分拣是不可能的。在此之前，可以进行侵入性基因测试来确定性别并识别与某些疾病相关的生物标志物，但这些基因测试可能会导致样本死亡(例如，受精卵的粉碎)和/或是耗时的。此外，即使在长成期，分拣也会是一个既费时又费力的手动过程。