一种实验动物新型隔离器系统的研制

卢领群, 石巧娟, 金秀清, 刘月环, 郭红刚

(浙江省医学科学院, 杭州 310013)

一种实验动物新型隔离器系统的研制

卢领群, 石巧娟, 金秀清, 刘月环, 郭红刚

(浙江省医学科学院, 杭州 310013)

介绍了一种新型无菌隔离器的工作原理及结构, 与传统的隔离器相比, 其操作更加灵活、高效。该隔离器已授权为国家实用新型专利（ZL200920117874.X）。

新型; 无菌隔离器; 结构

1928年美国圣母大学细菌学实验室的Reyniers研制出不锈钢无菌动物隔离器, 1930年Gustafsson设计了第二代不锈钢隔离器[1], 国外在1970～1980年代就已进入研发高峰, 尤其是英国、法国和日本等国, 利用隔离器培育了许多种无菌动物[2-4]。我国是在1980年代初由上海生物制品研究所的陈天培教授从英国引进该技术，并进行小规模研发和生产[5]。1990年代初起，国内多家企业开始了无菌隔离器的研制和生产，目前已经形成系列无菌隔离器产品，包括可控温湿度，可调节风量、配以不间断电源等隔离器系统。从材料和结构而言，有塑料薄膜、有硬塑、有不锈钢等; 从功能而言，有正压，也有负压。现国内许多单位使用隔离器进行大规模动物饲养繁殖、保种和进行动物实验[6-8]。

隔离器既能实现动物饲养屏障环境的功能，又能保持良好的单元隔离效果，具有便捷、经济、实用的重要特点。随着生命科学对实验动物质量要求的不断提高，隔离器已经在我国被逐步推广应用于SPF级大、小鼠，转基因小鼠、免疫缺陷动物、高致病性动物模型保种与饲养、实验动物的隔离检疫以及相关研究。

作者在培育无菌大鼠的工作中感觉目前隔离器高效过滤器更换频繁，饮水通过传递窗频繁传递很容易造成动物污染, 此外也存在风量不可调节, 内环境控制无有效手段，无备用电源等缺陷。目前关于动物饲养用隔离器的硬件设计、软件控制、智能化水平及推广应用方面均明显落后于国际水平。

本文作者根据隔离器设计原理，针对目前通常使用的隔离器的不足之处，设计了一款新型隔离器，该隔离器对存放空间要求低，减少了高效过滤器的更换频率，可以调节隔离器中的风量调节阀来控制内环境，设计了隔离器外动物自动灌水装置，既确保动物能喝到无菌水，又减少污染风险，同时配有备用电源，作者结合实验室现有条件及课题组的实际工作经验，通过技术创新，设计、开发了一套既能长时间维持高级别实验动物(无菌动物、SPF动物、免疫缺陷动物)质量与生命安全，又符合转基因动物保种需求还相对节能、经济、方便的实验动物隔离系统，下面将详细介绍该款新型隔离器的工作原理和结构。

1 隔离器外环境的建立

新型隔离器结构及外环境设施平面示意图如图1所示 。选定一普通房间，在房间墙壁(一般为窗户)上安装一进风口，在进气口安装初效2、中效过滤器3，安装温控系统1，隔离器内空气在进风压力作用下，经出风口中效13、高效过滤器14过滤后，通过排气管道排到房间外，建立既环保又有相对节能的隔离器外环境。

图1 新型隔离器结构示意图及外环境设施平面示意图

2 节能型通风系统的建立

隔离器的空气净化装置是该隔离系统最重要、最核心部件，其对于隔离器内空气的流通、有害气体的排出以及动物微生物的控制十分重要。

图2 进风口高效(箭头所示)

3 隔离器内动物饮用水新型传递系统的建立

目前隔离器内动物饮用水都是通过隔离器传递窗进行传递, 由于动物饮用水量比较大, 必须经常打开传递窗进行传递, 从而也加大了污染机会。作者设计

2.1 进风过滤系统的建立

在进风口设置一个初效过滤器2，在初效过滤器的里端设置一个中效过滤器3，在风机的出风口设置一个高效过滤器6，风机出风口上的高效过滤器6通过风管与隔离器上的高效过滤器5连接，在5,6两个高效过滤器中加装风量调节阀8。

2.2 出风过滤系统的建立

在隔离器出风口内端设置一个中效过滤器13，在隔离器出风口设置隔离器出风口高效14，隔离器出风口高效与排风管连接，经过出风口风量调节阀15后将废气室外。

在风机上安装初、中、高效(图2), 进、出风口加配风量调节阀，并在隔离器出风口前端安装简易过滤膜(图3), 只要定期更换出风口的简易过滤膜,使隔离器进、出风口上的高效可以使用2～3年，仍能保证隔离器内的风速、换气次数、压差、尘埃粒子等指标符合国家标准，从而避免了因频繁更换隔离室上的高效过滤器造成的污染，还实现了该隔离器在低能耗的开放环境中经济、方便应用。该设计改进隔离器通风系统，使之更适用于开放环境, 通过风量调节阀的设计, 实现空气流量的调节并且在更换高效过滤器时可有效避免微生物污染，使隔离器内环境各指标长期保持符合国家标准要求。的隔离器外添加自动灌水装置(图4), 水通过隔离器的连接装置进入隔离器内, 在出水前经过0.22 mm滤器(图4箭头所示)后供动物饮用, 既确保动物能饮用无菌水，又减少污染风险。该系统改变以往隔离器动物饮用水传递方式，降低传递窗传递次数，同时能保证在传递过程中不会对无菌水和隔离器内环境造成污染。

图3 出风口简易过滤膜(箭头所示)

图4 饮水传递系统及不间断电源

图5 新型隔离器样机

4 应急电池在隔离器风机上的应用

隔离器风机由于停电而停止运转时, 应急电池能自动启动风机运转，以防因意外停电对隔离器内动物的影响。用市场上购买的备用电池安装在隔离器风机上，当隔离器风机由于意外停电而停止运转时，备用电池(图4)能自动恢复隔离器风机运转。

5 新型隔离器的初步应用

根据以上设计,作者组装了一台样机(图5), 然后进行小规模饲养, 对其参数进行测定表明, 饲养环境符合SPF级的要求(表1)。作者设计的该系统已初步应用于免疫缺陷动物及SPF动物的繁育。

表1 新型隔离器的各项参数

[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] 陈天培, 皇甫在, 洪美玉, 等. 塑料薄膜无菌隔离器的研制与应用[J]. 实验动物与比较医学, 1984, 4(1):5-9.

[6] 施美莲, 徐平. 关于隔离器保种中的几个实验动物质量保证问题[J]. 上海实验动物科学, 2001, 21(6):127-129.

[7] 王珑, 康峰, 尹良宏, 等. 现行可调、拆装更换快捷安全的隔离器空气净化装置[J]. 实验动物科学, 2012, 29(2):38-41.

[8] 戴方伟, 萨晓婴, 周莎桑, 等. 无菌大鼠培育中无菌检测影响因素分析[J]. 中国比较医学杂志, 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

浙江省级公益性技术应用研究计划(No. 2014C37013)

卢领群(1976-), 男, 实验师, 研究方向: 实验动物学。E-mail: lulingqun@sohu.com

郭红刚(1976-), 男, 助理研究员, 研究方向: 实验动物学。E-mail: sxguohonggang@163.com