一種實驗動物新型隔離器系統(tǒng)的研制

盧領群, 石巧娟, 金秀清, 劉月環(huán), 郭紅剛

(浙江省醫(yī)學科學院, 杭州 310013)

一種實驗動物新型隔離器系統(tǒng)的研制

盧領群, 石巧娟, 金秀清, 劉月環(huán), 郭紅剛

(浙江省醫(yī)學科學院, 杭州 310013)

介紹了一種新型無菌隔離器的工作原理及結構, 與傳統(tǒng)的隔離器相比, 其操作更加靈活、高效。該隔離器已授權為國家實用新型專利（ZL200920117874.X）。

新型; 無菌隔離器; 結構

1928年美國圣母大學細菌學實驗室的Reyniers研制出不銹鋼無菌動物隔離器, 1930年Gustafsson設計了第二代不銹鋼隔離器[1], 國外在1970～1980年代就已進入研發(fā)高峰, 尤其是英國、法國和日本等國, 利用隔離器培育了許多種無菌動物[2-4]。我國是在1980年代初由上海生物制品研究所的陳天培教授從英國引進該技術，并進行小規(guī)模研發(fā)和生產(chǎn)[5]。1990年代初起，國內(nèi)多家企業(yè)開始了無菌隔離器的研制和生產(chǎn)，目前已經(jīng)形成系列無菌隔離器產(chǎn)品，包括可控溫濕度，可調(diào)節(jié)風量、配以不間斷電源等隔離器系統(tǒng)。從材料和結構而言，有塑料薄膜、有硬塑、有不銹鋼等; 從功能而言，有正壓，也有負壓?，F(xiàn)國內(nèi)許多單位使用隔離器進行大規(guī)模動物飼養(yǎng)繁殖、保種和進行動物實驗[6-8]。

隔離器既能實現(xiàn)動物飼養(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、實用的重要特點。隨著生命科學對實驗動物質量要求的不斷提高，隔離器已經(jīng)在我國被逐步推廣應用于SPF級大、小鼠，轉基因小鼠、免疫缺陷動物、高致病性動物模型保種與飼養(yǎng)、實驗動物的隔離檢疫以及相關研究。

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

本文作者根據(jù)隔離器設計原理，針對目前通常使用的隔離器的不足之處，設計了一款新型隔離器，該隔離器對存放空間要求低，減少了高效過濾器的更換頻率，可以調(diào)節(jié)隔離器中的風量調(diào)節(jié)閥來控制內(nèi)環(huán)境，設計了隔離器外動物自動灌水裝置，既確保動物能喝到無菌水，又減少污染風險，同時配有備用電源，作者結合實驗室現(xiàn)有條件及課題組的實際工作經(jīng)驗，通過技術創(chuàng)新，設計、開發(fā)了一套既能長時間維持高級別實驗動物(無菌動物、SPF動物、免疫缺陷動物)質量與生命安全，又符合轉基因動物保種需求還相對節(jié)能、經(jīng)濟、方便的實驗動物隔離系統(tǒng)，下面將詳細介紹該款新型隔離器的工作原理和結構。

1 隔離器外環(huán)境的建立

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

圖1 新型隔離器結構示意圖及外環(huán)境設施平面示意圖

2 節(jié)能型通風系統(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，其對于隔離器內(nèi)空氣的流通、有害氣體的排出以及動物微生物的控制十分重要。

圖2 進風口高效(箭頭所示)

3 隔離器內(nèi)動物飲用水新型傳遞系統(tǒng)的建立

目前隔離器內(nèi)動物飲用水都是通過隔離器傳遞窗進行傳遞, 由于動物飲用水量比較大, 必須經(jīng)常打開傳遞窗進行傳遞, 從而也加大了污染機會。作者設計

2.1 進風過濾系統(tǒng)的建立

在進風口設置一個初效過濾器2，在初效過濾器的里端設置一個中效過濾器3，在風機的出風口設置一個高效過濾器6，風機出風口上的高效過濾器6通過風管與隔離器上的高效過濾器5連接，在5,6兩個高效過濾器中加裝風量調(diào)節(jié)閥8。

2.2 出風過濾系統(tǒng)的建立

在隔離器出風口內(nèi)端設置一個中效過濾器13，在隔離器出風口設置隔離器出風口高效14，隔離器出風口高效與排風管連接，經(jīng)過出風口風量調(diào)節(jié)閥15后將廢氣室外。

在風機上安裝初、中、高效(圖2), 進、出風口加配風量調(diào)節(jié)閥，并在隔離器出風口前端安裝簡易過濾膜(圖3), 只要定期更換出風口的簡易過濾膜,使隔離器進、出風口上的高效可以使用2～3年，仍能保證隔離器內(nèi)的風速、換氣次數(shù)、壓差、塵埃粒子等指標符合國家標準，從而避免了因頻繁更換隔離室上的高效過濾器造成的污染，還實現(xiàn)了該隔離器在低能耗的開放環(huán)境中經(jīng)濟、方便應用。該設計改進隔離器通風系統(tǒng)，使之更適用于開放環(huán)境, 通過風量調(diào)節(jié)閥的設計, 實現(xiàn)空氣流量的調(diào)節(jié)并且在更換高效過濾器時可有效避免微生物污染，使隔離器內(nèi)環(huán)境各指標長期保持符合國家標準要求。的隔離器外添加自動灌水裝置(圖4), 水通過隔離器的連接裝置進入隔離器內(nèi), 在出水前經(jīng)過0.22 mm濾器(圖4箭頭所示)后供動物飲用, 既確保動物能飲用無菌水，又減少污染風險。該系統(tǒng)改變以往隔離器動物飲用水傳遞方式，降低傳遞窗傳遞次數(shù)，同時能保證在傳遞過程中不會對無菌水和隔離器內(nèi)環(huán)境造成污染。

圖3 出風口簡易過濾膜(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

4 應急電池在隔離器風機上的應用

隔離器風機由于停電而停止運轉時, 應急電池能自動啟動風機運轉，以防因意外停電對隔離器內(nèi)動物的影響。用市場上購買的備用電池安裝在隔離器風機上，當隔離器風機由于意外停電而停止運轉時，備用電池(圖4)能自動恢復隔離器風機運轉。

5 新型隔離器的初步應用

根據(jù)以上設計,作者組裝了一臺樣機(圖5), 然后進行小規(guī)模飼養(yǎng), 對其參數(shù)進行測定表明, 飼養(yǎng)環(huán)境符合SPF級的要求(表1)。作者設計的該系統(tǒng)已初步應用于免疫缺陷動物及SPF動物的繁育。

表1 新型隔離器的各項參數(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. 塑料薄膜無菌隔離器的研制與應用[J]. 實驗動物與比較醫(yī)學, 1984, 4(1):5-9.

[6] 施美蓮, 徐平. 關于隔離器保種中的幾個實驗動物質量保證問題[J]. 上海實驗動物科學, 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]. 實驗動物科學, 2012, 29(2):38-41.

[8] 戴方偉, 薩曉嬰, 周莎桑, 等. 無菌大鼠培育中無菌檢測影響因素分析[J]. 中國比較醫(yī)學雜志, 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

浙江省級公益性技術應用研究計劃(No. 2014C37013)

盧領群(1976-), 男, 實驗師, 研究方向: 實驗動物學。E-mail: lulingqun@sohu.com

郭紅剛(1976-), 男, 助理研究員, 研究方向: 實驗動物學。E-mail: sxguohonggang@163.com