CN103999785A - 新式小鼠代谢笼 - Google Patents

Abstract

新式小鼠代谢笼，包括代谢笼、进料装置、进水装置、代谢物分离收集装置，代谢笼的内腔通过漏粪挡板分隔成上端活动区和下端分离区；进料装置、进水装置插扣在活动区；代谢物分离收集装置安装在分离区，代谢物分离收集装置包括锥形引流装置、漏斗形分离设备、下落装置、尿液收集装置以及粪便收集装置，引流装置顶角固定在栅栏的底面，引流装置位于漏斗形分离设备的内腔，锥形引流装置的边缘与漏斗形分离设备的内壁留有间隙；分离设备底部出口与下落装置上端进口连通，粪便收集装置位于下落装置出口的正下方。本发明的有益效果是：可分别收集小鼠代谢物组分，且组分不易受到环境微生物侵染，准确反映小鼠代谢物的生理特性。

Description

新式小鼠代谢笼

技术领域

本发明涉及一种新式小鼠代谢笼。

背景技术

动物实验是开展科学研究的重要手段。近年来，随着代谢组学、肠道微生物研究的开展，从实验动物中收集新鲜无污染的尿液和粪便，是进行相关机制研究的重要手段。

目前常规的收集小鼠尿液和粪便的鼠笼存在小鼠进食困难，收集的粪便和尿液分离不彻底，且收集的尿液和粪便容易滋生细菌污染等问题，这可能导致收集的样品在未测试之前就已经发生了成分改变，导致后续的实验数据出现系统误差。

发明内容

为了解决现有的代谢笼小鼠进食困难、进食残渣易漏至粪便收集装置以及收集的粪便和尿液容易被环境微生物污染的问题，本发明提供一种更适合小鼠正常生活代谢的新型小鼠代谢笼，能显著改善小鼠进食困难和进食残渣易泄漏问题，且所收集的粪便和尿液保持低温状态，不易受环境污染，可以更加准确地反映实验结果的新式小鼠代谢笼。

本发明所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：包括代谢笼、进料装置、进水装置、代谢物分离收集装置，所述的代谢笼的内腔通过漏粪挡板分隔成上端活动区和下端分离区；所述的进料装置、进水装置插扣在活动区；所述的代谢物分离收集装置安装在所述的分离区，所述的代谢物分离收集装置包括锥形引流装置、漏斗形分离设备、下落装置、尿液收集装置以及粪便收集装置，所述的锥形引流装置的顶角固定在漏粪挡板的底面，整个锥形引流装置位于所述的漏斗形分离设备的内腔，并且锥形引流装置的边缘与所述的漏斗形分离设备的内壁留有间隙；所述的漏斗形分离设备的底部出口与所述的下落装置的上端进口连通，所述的下落装置的出口出设有一端向下倾斜的导流板，所述的导流板的上端与下落装置的出口边缘连接、所述的导流板的下端边缘位于尿液收集装置的正上方，所述的粪便收集装置位于下落装置出口的正下方。

所述的尿液收集装置和所述的粪便收集装置正下方设置代谢物制冷设备，并且所述的代谢物制冷设备与温度检测装置相连。

所述的进料装置为插扣式斜面栅栏进料装置，插扣部分及斜面焊有一外突槽，所述的外突槽前端焊有小鼠抱咬垂直竖栅栏，外突槽下端焊有鼠食残渣泄露的水平横栅栏，所述的外突槽左右两侧及上顶面为封闭式不锈钢板材。

所述的活动区的内直径大于所述的引流装置内直径，所述的引流装置大于所述的下落装置内直径。

所述的制冷装置包括外壳、开关电源、半导体制冷片、导冷端风扇、散热器、隔热垫和散热风扇，所述的半导体制冷片分别与所述的散热器、导冷端风扇和开关电源电连，所述的散热器与所述的散热风扇电连；所述的导冷端风扇外部接有冷端专用导热块；所述的开关电源通过带有插头的电源线外接电源，所述的隔热垫固定在预安装在外壳上的隔热垫固定垫圈上，并且所述的制冷装置的制冷面上紧贴有数字显示型温度检测装置。

所述的开关电源为12V，6A开关电源；所述的制冷片为TEC1-12706制冷片；所述的散热器为XS2-90散热器。

所述的制冷装置的外壳为由螺丝固定的长2450mm，宽2000mm，高1000mm，厚5mm的抽取式亚克力板框。

所述的漏粪挡板为不锈钢材料的网格状结构。

具体的：所述的活动区直径20cm、高度20cm；所述的代谢物分离收集装置直径21cm、高度22cm；所述的引流装置（圆锥体）底部直径10cm、高度7cm；所述的分离设备大口直径21cm、小口直径4cm、大口小口梯形、高度15cm；所述的下落装置直径4cm、尿液收集装置端高度5cm；所述的粪便收集装置端高度4cm；尿液收集装置直径4cm、高度10cm（外径6cm、内径4cm）；粪便收集装置直径4cm、高度10cm（外径6cm、内径4cm）；所述的栅栏式进料装置、栅栏式进水装置插扣在所述的老鼠代谢笼上端老鼠活动区域内，插扣部分和斜面中间有一长宽为40mm，高为10mm的长方体外突槽，外突槽前端焊有间隔5mm的小鼠抱咬垂直竖栅栏。小鼠可进入外突槽抱咬食物或吮吸水，鼠食残渣及残水落入槽外的残渣收集装置，不会落入收集装置，影响实验的系统误差。进料及进水装置为长100mm，宽50mm，高30mm，斜度为60°的倾斜斜面，利用鼠食、水分自身重力下滑，解决近栅栏端鼠食被食尽，而远端鼠食吃不到问题，实现小鼠方便自助喂食及饮水。

工作原理：为光滑的有机塑料斜坡，并由固定装置固定（图中未显示），且老鼠活动区域1直径＞引流装置3直径＞下落装置4直径，这样可以保证粪便及尿液不会直接落入收集装置内，使粪便及尿液因自身重力下滑至B处，尿液因表面粘附力紧贴内壁下滑，下滑至C处，因表面粘滞力和惯性继续紧贴内壁下滑至D处的引流槽，从而流入尿液收集装置6中，粪便下滑至C处后，因具有较大的速度，惯性从而克服了内壁表面的粘滞力从而滚入中间的粪便收集装置7内，从而实现尿液和粪便的分离。

本发明的有益效果是：可分别收集小鼠代谢物组分（尿液和粪便），且收集的代谢物组分（粪便和尿液）不易受到环境微生物侵染，能较为客观的反映小鼠代谢物的准确生理特性。

附图说明

图1是本发明的结构图(其中，△代表粪便；□代表尿液，a、b、c、d分别代表粪便或尿液的运动路径)。

图2是本发明的进料装置详细图形。

图3是代谢物收集装置。

图4是小鼠尿液的全波长扫描图像。

图5是小鼠尿液在260nm处的吸光度值。

图6是小鼠尿液的总离子流图（其中，A为小鼠尿液-5℃下的总离子流图；B为小鼠尿液-5℃下的总离子流图；C为小鼠尿液25℃室温下的总离子流图）。

图7是小鼠尿液的样品OPLS得分图。■代表小鼠尿液-5℃下的OPLS得分图，▲代表小鼠尿液25℃室温下的OPLS得分图，□代表新鲜小鼠尿液的OPLS得分图）。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

本发明所述的新式小鼠代谢笼，包括代谢笼1、进料装置2、进水装置、代谢物分离收集装置4，所述的代谢笼1的内腔通过漏粪挡板11分隔成上端活动区12和下端分离区13；所述的进料装置2、进水装置插扣在活动区12；所述的代谢物分离收集装置4安装在所述的分离区13，所述的代谢物分离收集装置4包括锥形引流装置41、漏斗形分离设备42、下落装置43、尿液收集装置44以及粪便收集装置45，所述的锥形引流装置41的顶角固定在漏粪挡板11的底面，整个锥形引流装置41位于所述的漏斗形分离设备42的内腔，并且锥形引流装置41的边缘与所述的漏斗形分离设备42的内壁留有间隙；所述的漏斗形分离设备42的底部出口与所述的下落装置43的上端进口连通，所述的下落装置43的出口出设有一端向下倾斜的导流板431，所述的导流板431的上端与下落装置的出口边缘连接、所述的导流板431的下端边缘位于尿液收集装置44的正上方，所述的粪便收集装置45位于下落装置43出口的正下方。

所述的尿液收集装置44和所述的粪便收集装置45正下方设置代谢物制冷设备3。

所述的进料装置2为插扣式斜面栅栏进料装置，插扣部分及斜面焊有一外突槽，所述的外突槽前端焊有小鼠抱咬垂直竖栅栏，外突槽下端焊有鼠食残渣泄露的水平横栅栏，所述的外突槽左右两侧及上顶面为封闭式不锈钢板材。

所述的活动区的内直径大于所述的引流装置内直径，所述的引流装置大于所述的下落装置内直径。

所述的制冷装置3包括外壳、开关电源、半导体制冷片、导冷端风扇、散热器、隔热垫和散热风扇，所述的半导体制冷片分别与所述的散热器、导冷端风扇和开关电源电连，所述的散热器与所述的散热风扇电连；所述的导冷端风扇外部接有冷端专用导热块；所述的开关电源通过带有插头的电源线外接电源，所述的隔热垫固定在预安装在外壳上的隔热垫固定垫圈上，并且所述的制冷装置的制冷面上紧贴有数字显示型温度检测装置。

所述的开关电源为12V，6A开关电源；所述的制冷片为TEC1-12706制冷片；所述的散热器为XS2-90散热器。

所述的制冷装置的外壳为由螺丝固定的长2450mm，宽2000mm，高1000mm，厚5mm的抽取式亚克力板框。

所述的漏粪挡板为不锈钢材料的网格状结构。

具体的：所述的活动区直径20cm、高度20cm；所述的代谢物分离收集装置直径21cm、高度22cm；所述的引流装置（圆锥体）底部直径10cm、高度7cm；所述的分离设备大口直径21cm、小口直径4cm、大口小口梯形、高度15cm；所述的下落装置直径4cm、尿液收集装置端高度5cm；所述的粪便收集装置端高度4cm；尿液收集装置直径4cm、高度10cm（外径6cm、内径4cm）；粪便收集装置直径4cm、高度10cm（外径6cm、内径4cm）；所述的栅栏式进料装置、栅栏式进水装置插扣在所述的老鼠代谢笼上端老鼠活动区域内，插扣部分和斜面中间有一长宽为40mm，高为10mm的长方体外突槽，外突槽前端焊有间隔5mm的小鼠抱咬垂直竖栅栏。小鼠可进入外突槽抱咬食物或吮吸水，鼠食残渣及残水落入槽外的残渣收集装置，不会落入收集装置，影响实验的系统误差。进料及进水装置为长100mm，宽50mm，高30mm，斜度为60°的倾斜斜面，利用鼠食、水分自身重力下滑，解决近栅栏端鼠食被食尽，而远端鼠食吃不到问题，实现小鼠方便自助喂食及饮水（见图2）。

工作原理：为光滑的有机塑料斜坡，并由固定装置固定（图中未显示），且老鼠活动区域直径＞引流装置直径＞下落装置直径，这样可以保证粪便及尿液不会直接落入收集装置内，使粪便及尿液因自身重力下滑至a处，尿液因表面粘附力紧贴内壁下滑，下滑至b处，因表面粘滞力和惯性继续紧贴内壁下滑至d处的引流槽，从而流入尿液收集装置3中，粪便下滑至c处后，因具有较大的速度，惯性从而克服了内壁表面的粘滞力从而滚入中间的粪便收集装置内，从而实现尿液和粪便的分离。

实施例2方法一：收集小鼠尿液通过血球计数法测定其所含微生物数量。

1.将待测的小鼠尿液10μL，加无菌水90μL稀释10倍，混匀。

2.取洁净的血球计数板一块，在计数区上盖上盖玻片。

3.将菌悬液摇匀，用移液枪吸取10μL，从计数板中间平台两侧的沟槽内沿盖玻片的下边缘打入，使菌悬液利用液体的表面张力充满计数区。

4.将血球计数板放置于显微镜的载物台上夹稳，先在10×4倍镜下找到计数区后，再转换10×10倍镜观察并计数，利用五点取样法计数法求出平均值，见表1。

表1小鼠尿液中微生物数量

由表1可知，制冷式小鼠代谢笼因为具有制冷功能，可以维持小鼠代谢物-5℃低温环境，从而能够有效的抑制微生物滋生，保证小鼠尿液的新鲜，减少后续代谢物实验结果的系统误差。

方法二：分光光度发测定尿液吸光度值

制冷式小鼠代谢笼与普通代谢笼收集的小鼠尿液，由于所处的温度环境不同，受空气及其环境微生物等因素的影响，普通代谢笼尿液颜色比制冷式小鼠代谢笼尿液颜色更深，故将小鼠尿液进行全波长扫描，选取最大吸收波长进行紫外吸光度检测，测量两者小鼠尿液吸光度值的差别。

图4中存在两个峰值A和B，A峰为210nm，B峰为260nm，但210nm为许多物质共性吸收波长，不具有检测特异性，故选择最大吸收波长260nm处进行吸光度检测，数据统计后得图5。

由图5可知，制冷式小鼠代谢笼收集的尿液吸光度值明显比非制冷组代谢笼数值低，且标准偏差也较常温条件下样品低。因此，可以推断制冷式小鼠代谢笼收集的尿液受环境影响程度更小，尿液也更透明清澈，尿液误差波动更小，更接近自然值，能有效避免小鼠代谢物实验的系统误差。

方法三：液相色谱质谱联用仪测定小鼠尿液成分变化

从小鼠尿液的总离子流图6中可看出，新鲜尿液组、制冷组小鼠尿液和非制冷组小尿液在3-4min处存在明显的差异。进一步在图6的A、B与C中，使用Mass Hunter Workstation（version B.03.01Qualitative Analysis,Agilent）提取色谱峰信息，利用分子特征提取（molecular feature extraction,MFE）算法提取总离子流图（Total ioncurrent，TIC）中特征离子。提取离子丰度阈值为200，基峰丰度阈值为1000，正、负离子模式加和离子种类分别为(M+H)+和(M-H)-，提取单电荷离子，将提取后的数据转存为.CEF格式文件，利用MPP软件进行数据预处理。使用保留时间和精确质量数对离子峰进行对齐，数据对齐时保留时间偏差设置为0.15min，质量数偏差为10ppm，然后对离子响应值进行归一化处理，利用归一化后的离子丰度中位数进行数据的中心化，再筛选在每组80%样本中能被检测的离子建立代谢物数据矩阵。合并正负离子模式下所采集的代谢物离子，利用SIMCA-P中OPLS进行数据分型，得到下面小鼠尿液样品OPLS得分图7。

从上图7可以看出，-5℃下尿液组和25℃下尿液组分离明显，并且与新鲜尿液组较为接近，这说明-5℃下尿液组和25℃下尿液组分中代谢物种类或者数量上存在一定差异，与新鲜尿液组差别不大。此外，从小鼠尿液样品分布散点图上中可观察到-5℃制冷组样品聚集度更高，说明制冷组样品所含有的变量/分子的组成和浓度较为接近，反之25℃非制冷组的样品离散程度较大，表示其差异越大。

故可知，-5℃制冷组样品的组内差异小，聚集度高，这表明所收集的尿液的系统误差小，样品成分更加接近与新鲜尿液组成分。所以-5℃制冷组数据更为客观的反映小鼠代谢物组分的变化，减少因环境引起的实验系统误差。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.新式小鼠代谢笼，其特征在于：包括代谢笼、进料装置、进水装置、代谢物分离收集装置，所述的代谢笼的内腔通过漏粪挡板分隔成上端活动区和下端分离区；所述的进料装置、进水装置插扣在活动区；所述的代谢物分离收集装置安装在所述的分离区，所述的代谢物分离收集装置包括锥形引流装置、漏斗形分离设备、下落装置、尿液收集装置以及粪便收集装置，所述的锥形引流装置的顶角固定在漏粪挡板的底面，整个锥形引流装置位于所述的漏斗形分离设备的内腔，并且锥形引流装置的边缘与所述的漏斗形分离设备的内壁留有间隙；所述的漏斗形分离设备的底部出口与所述的下落装置的上端进口连通，所述的下落装置的出口出设有一端向下倾斜的导流板，所述的导流板的上端与下落装置的出口边缘连接、所述的导流板的下端边缘位于尿液收集装置的正上方，所述的粪便收集装置位于下落装置出口的正下方。

2.如权利要求1所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：所述的尿液收集装置和所述的粪便收集装置正下方设置代谢物制冷设备，并且所述的代谢物制冷设备与温度检测装置电连。

3.如权利要求2所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：所述的进料装置为插扣式斜面栅栏进料装置，插扣部分及斜面焊有一外突槽，所述的外突槽前端焊有小鼠抱咬垂直竖栅栏，外突槽下端焊有鼠食残渣泄露的水平横栅栏，所述的外突槽左右两侧及上顶面为封闭式不锈钢板材。

4.如权利要求3所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：所述的活动区的内直径大于所述的引流装置内直径，所述的引流装置大于所述的下落装置内直径。

5.如权利要求4所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：所述的制冷装置包括外壳、开关电源、半导体制冷片、导冷端风扇、散热器、隔热垫和散热风扇，所述的半导体制冷片分别与所述的散热器、导冷端风扇和开关电源电连，所述的散热器与所述的散热风扇电连；所述的导冷端风扇外部接有冷端专用导热块；所述的开关电源通过带有插头的电源线外接电源，所述的隔热垫固定在预安装在外壳上的隔热垫固定垫圈上，并且所述的制冷装置的制冷面上紧贴有数字显示型温度检测装置。

6.如权利要求5所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：所述的开关电源为12V，6A开关电源；所述的制冷片为TEC1-12706制冷片；所述的散热器为XS2-90散热器。

7.如权利要求5所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：所述的制冷装置的外壳为由螺丝固定的长2450mm，宽2000mm，高1000mm，厚5mm的抽取式亚克力板框。

8.如权利要求1所述的新式小鼠代谢笼，其特征在于：所述的漏粪挡板为不锈钢材料的网格状结构。