盧領(lǐng)群, 石巧娟, 金秀清, 劉月環(huán), 郭紅剛

(浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院, 杭州 310013)

一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新型隔離器系統(tǒng)的研制

盧領(lǐng)群, 石巧娟, 金秀清, 劉月環(huán), 郭紅剛

(浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院, 杭州 310013)

介紹了一種新型無(wú)菌隔離器的工作原理及結(jié)構(gòu), 與傳統(tǒng)的隔離器相比, 其操作更加靈活、高效。該隔離器已授權(quán)為國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利（ZL200920117874.X）。

新型; 無(wú)菌隔離器; 結(jié)構(gòu)

1928年美國(guó)圣母大學(xué)細(xì)菌學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Reyniers研制出不銹鋼無(wú)菌動(dòng)物隔離器, 1930年Gustafsson設(shè)計(jì)了第二代不銹鋼隔離器[1], 國(guó)外在1970～1980年代就已進(jìn)入研發(fā)高峰, 尤其是英國(guó)、法國(guó)和日本等國(guó), 利用隔離器培育了許多種無(wú)菌動(dòng)物[2-4]。我國(guó)是在1980年代初由上海生物制品研究所的陳天培教授從英國(guó)引進(jìn)該技術(shù)，并進(jìn)行小規(guī)模研發(fā)和生產(chǎn)[5]。1990年代初起，國(guó)內(nèi)多家企業(yè)開(kāi)始了無(wú)菌隔離器的研制和生產(chǎn)，目前已經(jīng)形成系列無(wú)菌隔離器產(chǎn)品，包括可控溫濕度，可調(diào)節(jié)風(fēng)量、配以不間斷電源等隔離器系統(tǒng)。從材料和結(jié)構(gòu)而言，有塑料薄膜、有硬塑、有不銹鋼等; 從功能而言，有正壓，也有負(fù)壓?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)許多單位使用隔離器進(jìn)行大規(guī)模動(dòng)物飼養(yǎng)繁殖、保種和進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[6-8]。

隔離器既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)物飼養(yǎng)屏障環(huán)境的功能，又能保持良好的單元隔離效果，具有便捷、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的重要特點(diǎn)。隨著生命科學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量要求的不斷提高，隔離器已經(jīng)在我國(guó)被逐步推廣應(yīng)用于SPF級(jí)大、小鼠，轉(zhuǎn)基因小鼠、免疫缺陷動(dòng)物、高致病性動(dòng)物模型保種與飼養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的隔離檢疫以及相關(guān)研究。

作者在培育無(wú)菌大鼠的工作中感覺(jué)目前隔離器高效過(guò)濾器更換頻繁，飲水通過(guò)傳遞窗頻繁傳遞很容易造成動(dòng)物污染, 此外也存在風(fēng)量不可調(diào)節(jié), 內(nèi)環(huán)境控制無(wú)有效手段，無(wú)備用電源等缺陷。目前關(guān)于動(dòng)物飼養(yǎng)用隔離器的硬件設(shè)計(jì)、軟件控制、智能化水平及推廣應(yīng)用方面均明顯落后于國(guó)際水平。

本文作者根據(jù)隔離器設(shè)計(jì)原理，針對(duì)目前通常使用的隔離器的不足之處，設(shè)計(jì)了一款新型隔離器，該隔離器對(duì)存放空間要求低，減少了高效過(guò)濾器的更換頻率，可以調(diào)節(jié)隔離器中的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來(lái)控制內(nèi)環(huán)境，設(shè)計(jì)了隔離器外動(dòng)物自動(dòng)灌水裝置，既確保動(dòng)物能喝到無(wú)菌水，又減少污染風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)配有備用電源，作者結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件及課題組的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)了一套既能長(zhǎng)時(shí)間維持高級(jí)別實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(無(wú)菌動(dòng)物、SPF動(dòng)物、免疫缺陷動(dòng)物)質(zhì)量與生命安全，又符合轉(zhuǎn)基因動(dòng)物保種需求還相對(duì)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、方便的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隔離系統(tǒng)，下面將詳細(xì)介紹該款新型隔離器的工作原理和結(jié)構(gòu)。

1 隔離器外環(huán)境的建立

新型隔離器結(jié)構(gòu)及外環(huán)境設(shè)施平面示意圖如圖1所示 。選定一普通房間，在房間墻壁(一般為窗戶(hù))上安裝一進(jìn)風(fēng)口，在進(jìn)氣口安裝初效2、中效過(guò)濾器3，安裝溫控系統(tǒng)1，隔離器內(nèi)空氣在進(jìn)風(fēng)壓力作用下，經(jīng)出風(fēng)口中效13、高效過(guò)濾器14過(guò)濾后，通過(guò)排氣管道排到房間外，建立既環(huán)保又有相對(duì)節(jié)能的隔離器外環(huán)境。

圖1 新型隔離器結(jié)構(gòu)示意圖及外環(huán)境設(shè)施平面示意圖

2 節(jié)能型通風(fēng)系統(tǒng)的建立

隔離器的空氣凈化裝置是該隔離系統(tǒng)最重要、最核心部件，其對(duì)于隔離器內(nèi)空氣的流通、有害氣體的排出以及動(dòng)物微生物的控制十分重要。

圖2 進(jìn)風(fēng)口高效(箭頭所示)

3 隔離器內(nèi)動(dòng)物飲用水新型傳遞系統(tǒng)的建立

目前隔離器內(nèi)動(dòng)物飲用水都是通過(guò)隔離器傳遞窗進(jìn)行傳遞, 由于動(dòng)物飲用水量比較大, 必須經(jīng)常打開(kāi)傳遞窗進(jìn)行傳遞, 從而也加大了污染機(jī)會(huì)。作者設(shè)計(jì)

2.1 進(jìn)風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)的建立

在進(jìn)風(fēng)口設(shè)置一個(gè)初效過(guò)濾器2，在初效過(guò)濾器的里端設(shè)置一個(gè)中效過(guò)濾器3，在風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口設(shè)置一個(gè)高效過(guò)濾器6，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口上的高效過(guò)濾器6通過(guò)風(fēng)管與隔離器上的高效過(guò)濾器5連接，在5,6兩個(gè)高效過(guò)濾器中加裝風(fēng)量調(diào)節(jié)閥8。

2.2 出風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)的建立

在隔離器出風(fēng)口內(nèi)端設(shè)置一個(gè)中效過(guò)濾器13，在隔離器出風(fēng)口設(shè)置隔離器出風(fēng)口高效14，隔離器出風(fēng)口高效與排風(fēng)管連接，經(jīng)過(guò)出風(fēng)口風(fēng)量調(diào)節(jié)閥15后將廢氣室外。

在風(fēng)機(jī)上安裝初、中、高效(圖2), 進(jìn)、出風(fēng)口加配風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，并在隔離器出風(fēng)口前端安裝簡(jiǎn)易過(guò)濾膜(圖3), 只要定期更換出風(fēng)口的簡(jiǎn)易過(guò)濾膜,使隔離器進(jìn)、出風(fēng)口上的高效可以使用2～3年，仍能保證隔離器內(nèi)的風(fēng)速、換氣次數(shù)、壓差、塵埃粒子等指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，從而避免了因頻繁更換隔離室上的高效過(guò)濾器造成的污染，還實(shí)現(xiàn)了該隔離器在低能耗的開(kāi)放環(huán)境中經(jīng)濟(jì)、方便應(yīng)用。該設(shè)計(jì)改進(jìn)隔離器通風(fēng)系統(tǒng)，使之更適用于開(kāi)放環(huán)境, 通過(guò)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì), 實(shí)現(xiàn)空氣流量的調(diào)節(jié)并且在更換高效過(guò)濾器時(shí)可有效避免微生物污染，使隔離器內(nèi)環(huán)境各指標(biāo)長(zhǎng)期保持符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。的隔離器外添加自動(dòng)灌水裝置(圖4), 水通過(guò)隔離器的連接裝置進(jìn)入隔離器內(nèi), 在出水前經(jīng)過(guò)0.22 mm濾器(圖4箭頭所示)后供動(dòng)物飲用, 既確保動(dòng)物能飲用無(wú)菌水，又減少污染風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)改變以往隔離器動(dòng)物飲用水傳遞方式，降低傳遞窗傳遞次數(shù)，同時(shí)能保證在傳遞過(guò)程中不會(huì)對(duì)無(wú)菌水和隔離器內(nèi)環(huán)境造成污染。

圖3 出風(fēng)口簡(jiǎn)易過(guò)濾膜(箭頭所示)

圖4 飲水傳遞系統(tǒng)及不間斷電源

圖5 新型隔離器樣機(jī)

4 應(yīng)急電池在隔離器風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

隔離器風(fēng)機(jī)由于停電而停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 應(yīng)急電池能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以防因意外停電對(duì)隔離器內(nèi)動(dòng)物的影響。用市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的備用電池安裝在隔離器風(fēng)機(jī)上，當(dāng)隔離器風(fēng)機(jī)由于意外停電而停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，備用電池(圖4)能自動(dòng)恢復(fù)隔離器風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 新型隔離器的初步應(yīng)用

根據(jù)以上設(shè)計(jì),作者組裝了一臺(tái)樣機(jī)(圖5), 然后進(jìn)行小規(guī)模飼養(yǎng), 對(duì)其參數(shù)進(jìn)行測(cè)定表明, 飼養(yǎng)環(huán)境符合SPF級(jí)的要求(表1)。作者設(shè)計(jì)的該系統(tǒng)已初步應(yīng)用于免疫缺陷動(dòng)物及SPF動(dòng)物的繁育。

表1 新型隔離器的各項(xiàng)參數(shù)

[1] Gustafsson BE. Lightweight stainless steel systems for rearing germfree animals[J]. Ann N Y Acad Sci, 1959, 78:17-28.

[2] Miyakawa M. The Miyakawa remote-control germfree rearing unit[J]. Ann N Y Acad Sci, 1959, 78:37-46.

[3] Trexler PC, Reynolds LI. Flexible film apparatus for the rearing and use of germfree animals[J]. Appl Microbiol, 1957, 5(6): 406-412.

[4] Trexler PC. The use of plastics in the design of isolator systems [J]. Ann N Y Acad Sci, 1959, 78:29-36.

[5] 陳天培, 皇甫在, 洪美玉, 等. 塑料薄膜無(wú)菌隔離器的研制與應(yīng)用[J]. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與比較醫(yī)學(xué), 1984, 4(1):5-9.

[6] 施美蓮, 徐平. 關(guān)于隔離器保種中的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量保證問(wèn)題[J]. 上海實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué), 2001, 21(6):127-129.

[7] 王瓏, 康峰, 尹良宏, 等. 現(xiàn)行可調(diào)、拆裝更換快捷安全的隔離器空氣凈化裝置[J]. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué), 2012, 29(2):38-41.

[8] 戴方偉, 薩曉嬰, 周莎桑, 等. 無(wú)菌大鼠培育中無(wú)菌檢測(cè)影響因素分析[J]. 中國(guó)比較醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 18(9):65-69.

Q95-33

B

1674-5817(2017)03-0224-03

10.3969/j.issn.1674-5817.2017.03.011

2016-11-12

浙江省級(jí)公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃(No. 2014C37013)

盧領(lǐng)群(1976-), 男, 實(shí)驗(yàn)師, 研究方向: 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)。E-mail: lulingqun@sohu.com

郭紅剛(1976-), 男, 助理研究員, 研究方向: 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)。E-mail: sxguohonggang@163.com