匡德宣，江勤芳，黃璋瓊，罕圓圓，陸彩霞，馮建洪，許長興，孫曉梅，代解杰

(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所，云南省重大傳染病疫苗研發(fā)重點實驗室，昆明 650118;2.蘇州市馮氏實驗動物設(shè)備有限公司，蘇州 215132)

樹鼩獨立換氣籠具的設(shè)計

匡德宣1，江勤芳1，黃璋瓊1，罕圓圓1，陸彩霞1，馮建洪2，許長興2，孫曉梅1，代解杰1

(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所，云南省重大傳染病疫苗研發(fā)重點實驗室，昆明 650118;2.蘇州市馮氏實驗動物設(shè)備有限公司，蘇州 215132)

目的 設(shè)計研究一種滿足于樹鼩感染性疾病動物模型實驗生物安全要求的獨立換氣專用隔離籠具。方法 根據(jù)樹鼩的生物學(xué)特性、實驗生物安全要求及有關(guān)實驗動物籠具標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。結(jié)果 該籠舍完全適用于感染性疾病實驗樹鼩的飼養(yǎng)和實驗操作。結(jié)論 該籠具能達到維護實驗動物福利，保證實驗動物質(zhì)量，保障人身健康，保護環(huán)境的要求，對于使用樹鼩開展人類重大傳染病研究具有廣泛的應(yīng)用價值和市場前景。

樹鼩;獨立換氣籠具;設(shè)計

樹鼩已成功建立了多種人類病毒感染的動物模型，并在神經(jīng)生物學(xué)、生殖生物學(xué)、免疫學(xué)和社會心理學(xué)等方面有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用和研究［1］。樹鼩替代黑猩猩作為常用的模式實驗動物已是一種趨勢和必然，并在一定領(lǐng)域具有靈長類無法比擬的優(yōu)勢［2］?，F(xiàn)在世界上許多國家已經(jīng)開展了野生動物實驗動物化方面的研究，我們國家的多個研究機構(gòu)都在嘗試使用樹鼩開展人類重大傳染病研究［3］。但到目前為止，未見有符合生物安全，開展感染性樹鼩實驗的專用籠具報道。因此我們開展樹鼩標(biāo)準(zhǔn)化的飼養(yǎng)和繁殖的研究過程中，參考有關(guān)實驗動物環(huán)境設(shè)施、籠器具的國家和地方標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)實驗動物的籠具技術(shù)規(guī)范和要求［4－6］，結(jié)合樹鼩的生物學(xué)特性完成了實驗樹鼩獨立換氣隔離專用籠具的設(shè)計，在實驗樹鼩飼養(yǎng)和感染性疾病動物模型實驗工作中應(yīng)用取得較好的效果。

1 材料和方法

1.1 主要材料

籠架各部件均選用無毒、無味、無磁性，耐酸、耐堿、易清洗，易消毒、耐高溫、耐高壓的材料制成。其中，主架采用AISI304不銹鋼無縫型材或有縫型材制作，不銹鋼內(nèi)外表面宜電刨光，籠具采用美國進口聚砜(PSU)材料制成，光滑、透明，便于實驗觀察;籠盒內(nèi)的窩箱采用PVC材料。

1.2 制作方法

獨立換氣樹鼩專用籠具包括安裝有進風(fēng)風(fēng)機和排風(fēng)風(fēng)機的主機(100cm×60cm×190cm)、機架(50cm×60cm×170cm)、安置樹鼩籠盒的隔離單元以及連通的管道系統(tǒng)。具體制作方法如圖1、圖2、圖3所示。

1.2.1 框架機架和獨立隔離單元

首先構(gòu)建一個金屬的框架機架如圖25，左右上下隔離成6個相同的獨立隔離單元如圖24，每個獨立的隔離單元之間由籠架傳遞管如圖26連接，能夠保持壓力一致。

1.2.2 樹鼩籠盒、食盒和飲水瓶

每一隔離單元內(nèi)設(shè)置一個樹鼩籠盒(45cm×55cm×45cm)，樹鼩籠盒內(nèi)有食盒如圖2(10cm×10cm×15cm)和飲水瓶如圖3，可以固定在頂網(wǎng)如圖4上。每一樹鼩籠盒的箱體9采用透明PSU材料制作，能夠方便地觀察飼養(yǎng)的實驗動物樹鼩。

1.2.3 底盒、箱體、頂蓋及鎖扣

在箱體如圖9的下部設(shè)有底網(wǎng)如圖7用于過濾實驗樹鼩產(chǎn)生的糞便和垃圾等，底盒如圖10、箱體如圖9和頂蓋如圖1通過鎖扣如圖8可以很方便的緊密連接或分離，也防止內(nèi)部獨立送風(fēng)的壓力泄露。

1.2.4 窩箱和木制支架

箱體內(nèi)設(shè)有供實驗樹鼩躲藏休憩的窩箱如圖5(25cm×15cm×15cm)，窩箱采用PVC材料制作，窩箱左下端留意個直徑6cm的圓孔，便于樹鼩自由出入。同時可以很好的對躲藏在其中的樹鼩進行捕捉;箱體內(nèi)還設(shè)有供實驗動物樹鼩嬉戲的木制支架如圖6，滿足實驗動物的動物福利需求。

1.2.5 風(fēng)道隔板、進風(fēng)孔及出風(fēng)孔

在樹鼩籠盒的中部設(shè)置有風(fēng)道，風(fēng)道中間置有風(fēng)道隔板如圖13，從而將風(fēng)道隔離成進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道兩部分，在每一個隔離單元靠風(fēng)道一邊的籠壁上，都鉆有一個進風(fēng)孔如圖11和一個出風(fēng)孔如圖12，以保證進風(fēng)孔如圖11與進風(fēng)風(fēng)道相連通，出風(fēng)孔如圖12和出風(fēng)風(fēng)道相連通。

1.2.6 空氣凈化系統(tǒng)

在籠盒的機架如圖25外壁上還開有進風(fēng)口如圖23，它一端與樹鼩籠盒內(nèi)的進風(fēng)孔如圖11連接從而與進風(fēng)道相通，另一端連接有軟管如圖22?？諝庥蛇M風(fēng)風(fēng)機如圖19送入，經(jīng)過高效過濾器如圖15凈化后由進風(fēng)管如圖20和軟管如圖22進入籠架傳遞管如圖26，經(jīng)進風(fēng)孔如圖11進入獨立換氣的樹鼩籠盒，提供凈化空氣。樹鼩籠盒內(nèi)的污濁空氣和氨氣從籠盒的出風(fēng)孔如圖12排出，經(jīng)由機架如圖25外壁上的回風(fēng)口如圖16以及軟管如圖22連接進入回風(fēng)管如圖14回到主機上的另一個高效過濾器進行氣體過濾，然后由排風(fēng)風(fēng)機如圖19'的排風(fēng)口如圖27排出室外。

1.2.7 噪音罩

風(fēng)機外設(shè)置有防噪音罩如圖18，減少風(fēng)機產(chǎn)生的噪音對飼養(yǎng)實驗動物樹鼩的影響。

1.2.8 具體參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

工作期間，如排風(fēng)風(fēng)機流量大于進風(fēng)風(fēng)機流量，則籠盒處于負壓狀態(tài);如排風(fēng)風(fēng)機流量小于進風(fēng)風(fēng)機流量，則籠盒處于正壓狀態(tài);具體參數(shù)可以通過控制面板如圖17調(diào)節(jié)，同時主機控制面板可顯示籠盒中的溫度、相對濕度和壓差。為移動方便，在機架如圖25和主機下部還裝有萬向滑輪如圖21。

圖1 樹鼩籠盒整體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Case integral structures schematic diagram of tree shrews cage

圖2 樹鼩籠盒分解示意圖Fig.2 Case breakdown schematic diagram of tree shrews cage

圖3 主機與樹鼩籠架的整體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 integral structures schematic diagram of main engine and tree shrews frame

2 結(jié)果

2.1 該IVC籠具能維護實驗樹鼩的福利

該IVC獨立的通氣交換功能有效減少動物死亡率，并可避免疾病交叉感染。樹鼩在獨立換氣專用隔離籠具實驗飼養(yǎng)一年多，自由飲食、無痛苦傷害和疾病威脅、無任何疾病、無行為異常、無心理緊張壓抑和痛苦等發(fā)生，能享受舒適的生活和表達天性的自由。

2.2 該IVC籠具能保障飼養(yǎng)管理和實驗人員健康，符合生物安全的要求

該IVC是每個籠盒獨立送、排風(fēng)，在每個籠盒獨立供氣的同時，直接將籠內(nèi)的污濁空氣和氨氣負壓排出。可以避免盒與盒之間的交叉污染，防止實驗人員污染實驗動物，也可以防止實驗動物感染實驗人員。本系統(tǒng)的送排風(fēng)口均設(shè)置高效過濾器，為每個籠盒提供一個潔凈的空氣環(huán)境，同時還為實驗人員提供一個潔凈、安全的工作環(huán)境，避免感染性動物病原菌對實驗人員的感染。

2.3 該IVC具備智能化設(shè)置性能參數(shù)的功能

該IVC由5部分組成:籠架、送風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、籠盒、控制系統(tǒng)。其主要性能環(huán)境指標(biāo)包括:換氣次數(shù)、氣流速度、壓強梯度、空氣潔凈度(靜態(tài))、落下菌數(shù)(靜態(tài))、氨濃度(動態(tài))、噪聲及動物照度等。工作期間，如排風(fēng)風(fēng)機流量大于進風(fēng)風(fēng)機流量，則籠盒處于負壓狀態(tài);如排風(fēng)風(fēng)機流量小于進風(fēng)風(fēng)機流量，則籠盒處于正壓狀態(tài)。本系統(tǒng)設(shè)有觸摸屏控制面板，可根據(jù)動物飼養(yǎng)或?qū)嶒炐枨螅O(shè)置溫度、相對濕度和壓差參數(shù)，從而實現(xiàn)風(fēng)量、風(fēng)速及壓差的自動化調(diào)節(jié)，并且參數(shù)調(diào)節(jié)需授權(quán)才能完成，避免人為隨意改動。帶有報警功能的CPU控制系統(tǒng)對籠盒內(nèi)的溫度、相對濕度和壓差等指標(biāo)作24 h監(jiān)控。

2.4 該IVC系統(tǒng)節(jié)能減排，使用操作簡便

本系統(tǒng)采用全球性動力電源，能耗低、投資小、操作簡便;1個主機可配置2個放置籠盒的機架，共放置12個籠盒，占地面積小且有效空間大?；\盒采用美國進口聚砜(PSU)材料制成，光滑、透明，便于實驗觀察;籠盒內(nèi)的窩箱采用PVC材料，避光有利于動物休息;籠架易于拆裝，便于運輸其高度便于管理人員操作和觀察;機架及主機框架為不銹鋼加工，帶有萬向腳輪，便于移動。

3 討論

IVC籠具特點是每個籠盒均具有獨立的送風(fēng)和排風(fēng)功能［7］。因其籠盒相對獨立，便于按置，能保障實驗動物質(zhì)量和人身健康，防止人與動物、動物與動物間的交叉感染，保護環(huán)境等優(yōu)點。當(dāng)然作為實驗動物籠具其主要技術(shù)特征為:根據(jù)實驗動物種類及飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實驗動物飼養(yǎng)、繁殖的管理特點、清洗及消毒的連續(xù)過程以及運輸和使用等綜合考慮，以減輕飼養(yǎng)管理和科研人員的工作強度，達到提高實驗動物管理水平。

IVC籠具設(shè)計、制作質(zhì)量的好壞，直接影響我國實驗動物的質(zhì)量和實驗結(jié)果［8］。在研究國外同類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)之后制定 IVC籠具的設(shè)計、制作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要［9］。在國內(nèi)外 IVC籠具廣泛用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、遺傳學(xué)、環(huán)境衛(wèi)生學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域 SPF級實驗動物的飼養(yǎng)及動物實驗室，它們設(shè)計與應(yīng)用合理與否對實驗動物的質(zhì)量和動物實驗結(jié)果的科學(xué)性及動物福利等有重要影響［10，11］。

獨立換氣樹鼩專用隔離籠具是滿足樹鼩生物學(xué)特點，樹鼩感染性疾病動物模型實驗生物安全要求為設(shè)計思路，提高和解決飼養(yǎng)管理、質(zhì)量控制及感染性疾病動物模型實驗過程中實際問題為目的，同時是在我國積極推進實驗動物標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)的背景下，為早日建立和完善實驗用樹鼩的實驗動物標(biāo)準(zhǔn)化而展開的前期探索，具有一定創(chuàng)新性。該套籠具設(shè)計新穎，選用材質(zhì)、制作設(shè)計空間都應(yīng)符合實驗動物福利的要求，保證了實驗動物自由采食、飲水、自由活動等功能，具備結(jié)構(gòu)簡單、易清洗消毒等特點，提高了實驗樹鼩的生活質(zhì)量，操作方便、安全、可靠，有效降低工作強度，提高動物管理和職業(yè)衛(wèi)生防護水平，因此，開發(fā)具有生物安全要求的樹鼩專用動物實驗籠具，對于使用樹鼩開展人類重大傳染病研究具有廣泛的應(yīng)用價值和市場前景。

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Design on Dedicated Individual Ventilated Cage for Tree Shrews

KUANG De-xuan1，JIANG Qin-fang1，HUANG Zhang-qiong1，HAN Yuan-yuan1，LU Cai-xia1，F(xiàn)ENG Jian-hong2，XU Chang-xing2，SUN Xiao-mei1，DAI Jie-jie1
(1.Institute of Medical Biology，Chinese Academy of Medical Science and Peking Union Medical College，Yunnan Key Laboratory of Vaccine Research ＆ Development on Severe Infectious Diseases，Kunming，650118，China;2.Fengshi laboratory Animal Equipment Limited Company of Suzhou City，Suzhou，215132，China)

Objective To design a kind of individual ventilated cage for breeding tree shrews on infectious diseases experimental purpose.Methods The cage was designed for tree shrews according to its biological characteristics，biosafety requirement and considering the cages of other experimental animals.Results The individual ventilated cage applies to use and operate in infectious diseases tree shrews model.Conclusion The individual ventilated cage can meet requirements of maintaining animal welfare，ensuring animal quality，protecting person health and the environment against infection pollution.It has broad popularizing prospect to carry out infectious disease experiment.

Tree Shrews(tupaia belangeri);Individual ventilated Cage;Design

R-332;Q95-331

A

1671-7856(2012)09-0077-04

10.3969.j.issn.1671.7856.2012.009.017

2012-08-25

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2009BAI83B02-21;2011BAI15B01-21;2012BAI39B01);云南省科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)計劃項目(2006PT07-2);云南省應(yīng)用基礎(chǔ)面上項目(2011FZ211)。

匡德宣(1974－)，男，副研究員，碩士，研究方向:實驗動物學(xué)。E-mail:kmswkdx@126.com。

代解杰(1961－)，男，研究員。E-mail:djj@imbcams.com.cn。