师生协同科研创新研究——以实验大鼠代谢笼改进为例

李万忠，王晓红

(潍坊医学院药学院，山东 潍坊 261053)

师生协同科研创新研究
——以实验大鼠代谢笼改进为例

李万忠，王晓红*

(潍坊医学院药学院，山东 潍坊 261053)

针对现有大鼠代谢笼的粪尿分离不彻底、收集损耗大或者饲养环境差问题，提出了相应的改进办法，设计了一种分离效果好、效率高、功能更完善的大鼠代谢笼，并对该代谢装置特征及优点进行了阐述。实验证明:该代谢笼的改进设计不仅能使学生从代谢实验中建立创新意识，而且可以帮助学生树立起保护自主知识产权意识，推动设计性试验、创新性实验与基础性实验的有机结合，对于药学创新型应用人才培养有一定启示作用。

代谢笼;协同;粪尿;改进

大鼠代谢笼用于收集实验动物自然排出的尿液和粪便，是一种特殊设计的相对密闭式饲养笼，能对大鼠的饮食和排泄进行定量，大鼠可在自然状态下代谢，粪尿能在一定程度上分离。在此基础上，可开展各种药物与营养物质的体内代谢研究。目前，现有大鼠代谢笼存在分离效率低、收集损耗大或者饲养环境差等问题［1-2］。基于此，师生协同设计了一种分离效果好、效率高、功能更加完善的实验大鼠代谢笼。

一、现有装置不足

在我院药学专业开放实验中，代谢综合实验所用大鼠代谢笼为北京佳源DXL-D型。虽然功能基本满足实验代谢需要，但在教学科研应用中发现一些缺陷，主要有:(1)在饮水瓶口和喂食器下部未设接水管与残渣槽，导致饮水无法准确定量和饲料造成无为浪费;(2)喂食器上未设置滑槽，不能调节喂食器宽窄，容易导致体型小的大鼠吃食时造成浪费或体型大的大鼠不能有效进食;(3)尿液收集管上口处没有过滤膜，无法有效避免粪便落入收集管，容易造成尿液污染;(4)笼盖透气孔开设的数量及布局不合理，不能有效调节笼内空气质量，影响实验大鼠的正常代谢;(5)笼内无温度测量装置，温度实验数据无法获取。为进一步提高大鼠代谢笼的收集率、准确度及顺应性，师生协同改进代谢笼，培养同学们的创新思维和实际操作能力。

二、代谢装置改进

针对目前大鼠代谢笼存在的问题，师生讨论装置改进措施，从多种备选方案中确定较优设计(见图1)。

1.分别在喂食器和饮水瓶口下方设置残渣槽与接水管，可以分别对食物和饮水进行定量，确保实验数据准确(见图1中26、B、图4)。

2.在喂食器上设有滑槽，喂食器的一个侧壁可沿滑槽滑动，可以调节喂食器宽窄，满足不同大小大鼠代谢研究(见图1中11、图5)。

3.在尿液收集管上口处设置过滤膜，起到截留粪便落入收集管，使尿液更加澄清，减少对实验结果干扰(见图1中A、图2中21、图3)。

4.在大鼠笼盖上开有多个透气孔，呈均匀对称分布;笼盖上设有旋板，其上开有与透气孔相对应的副透气孔，按照需要调节鼠笼透气性，保证实验大鼠正常代谢(见图1中2、图6)。

5.在鼠笼内壁上安装温度探头，通过控制笼盖旋板，对内部温度进行调节，保持大鼠生活在合适的温度范围(见图1中C、图7)。

三、改进装置实施

图1 改进大鼠代谢笼结构示意图

图2 A处局部放大图

图3 集尿环16放大图

图4 B处局部放大图

图5 滑槽12放大图

图6 笼盖2放大图

图7 C处局部放大图

1.将分离收集器24固定在支架23内，大鼠笼1安装在分离收集器顶部;喂食器8、喂水器13分别与喂食口6和喂水口7连接，再把饲料槽9和残渣槽10安装在喂食器上，在喂水器上安好饮水瓶25，在饮水瓶下方安装接水管26。

2.大鼠从笼盖2处放入饲养，可在笼内网栅5上活动，内壁装温度探头22;笼盖上开有多个透气孔3，通过旋板4及副透气孔27调节透气孔通透度;喂食器设有活动侧壁11和滑槽12，侧壁可沿滑槽滑动，调整喂食器宽窄，满足不同体型大鼠代谢研究;大鼠可钻进喂食器吃饲料槽内食物，残渣槽可接掉落残渣，大鼠通过饮水瓶喝水，接水管可接盛漏下的水，便于精确测定进食和进水量。

3.大鼠产生的粪便和尿液，通过网栅落入分离收集器、锥形分离器14、漏斗15;粪便收集管设于漏斗下方，鼠粪经由漏斗颈部竖直落入粪便收集管;尿液沿着漏斗内壁流淌，从漏斗下口落入集尿环16的集尿凹槽17，尿液收集管20上端开口处设置有过滤膜21，尿液顺势从导尿口18经由过滤膜，过滤后进入尿液收集管，减少了对与实验结果带来的干扰。

四、结 语

1.改进后的大鼠代谢笼具装拆简单、清洗容易、收集率高、顺应性好，提高尿液粪便收集的准确度，有效解决以往实验教学与科学研究中出现的问题，适于药学及相关专业学生实验、教师教学及科研应用。

2.培养药学学生创新意识，树立保护自主知识产权［3］。通过已有装置不足→师生讨论设计→方案完善改进→设备自主研制，锻炼学生们发现问题、分析问题与解决问题的能力，逐步引导创新思维，逐步将想法变为发明［4-6］，再将发明转化为产品，走产学研结合之路。

3.提高学生综合实践能力，培养应用特色人才。以学生为中心，教学相长，师生协同，利用开放实验与本科助研活动，让学生参与实验设备改进，加强实践能力锻炼与培养。学以致用，学用结合，发挥应用型特色名校优势，为国家和社会造就高质量的创新型应用人才。

［1］俞兴男，张春华.大、小鼠代谢笼［P］.中国，实用新型专利，2004200270394，2004-05-13.

［2］李文兵，胡昌江，余凌英，等.一种大鼠代谢笼［P］.中国，实用新型专利，201220284428X，2012-06-15.

［3］杨 宏，李国辉.走自制实验设备之路，促进实验教学改革［J］.实验技术与管理，2013，30(1):225-227.

［4］李万忠.实验鼠代谢笼［P］.中国，国家发明专利，2013103852761，2013-08-30.

［5］李万忠.实验鼠代谢笼［P］.中国，实用新型专利，2013205337703，2013-08-30.

［6］田景振，李万忠.一种具有报警功能的柱层析装置［P］.中国，实用新型专利，203170059U，2013-09-04.

G642.0

A

1002-1701(2015)05-0059-02

2014-06

李万忠，男，博士，副教授，研究方向:中药新剂型与新技术。

国家自然科学基金面上项目(81274049)。

*通讯作者

10.3969/j.issn.1002-1701.2015.05.030