CN110368133B - 一种无创气管滴注染毒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无创气管滴注染毒装置，包括：导液管、以及与所述导液管嵌套固定的导光管；所述导液管一端具有接入端口相连，另一端开口，形成滴注液流通通道；所述导光管一端通过导光锥与照明模块相连，与导液管开口同侧的另一端为前端，使得照明模块发出的光信号通过导光管的传导至导光管前端的端面发射，用于标记所述导液管开口位置。用导光管传输照明光，替代现有的光纤传输照明光，由于导光管形成了中空的内腔，能与导液管嵌套固定，从根本上解决了导光装置与导液管不能相对固定，在插入过程中必然回缩导致的定位不准的问题。该装置对小鼠无创伤、操作简单、成功率高、经济便携，可实现毒物或药物的多次反复暴露，能精确控制毒物或药物的体内暴露剂量。

Description

一种无创气管滴注染毒装置

技术领域

本发明属于生物医学试验器械领域，更具体地，涉及一种无创气管滴注染毒装置。

背景技术

经呼吸道染毒是颗粒状毒物(如大气颗粒物、生产性粉尘)或药物(如吸入式药物及其载体)通过呼吸道途径实现动物体内暴露的重要方式，在毒理学、药理学、劳动与环境卫生学、临床医学等领域中被广泛应用。小鼠是实验动物中应用最广、研究最明确的试验动物之一，拥有严格的质量控制标准和近交系、突变系、重组近交系及封闭群。近年来遗传工程小鼠的培育也迅速增加，其在各类实验中的应用需求呈上升趋势。在对颗粒状毒物或药物的研究过程中，经呼吸道染毒小鼠模型的应用越来越广泛。

目前，经呼吸道小鼠染毒模型的建立主要依靠吸入染毒装置和气管滴注染毒装置。(1)吸入染毒装置(全身式吸入暴露仓或口鼻式吸入暴露装置)：通过将小鼠全身或口鼻部暴露于悬浮有颗粒物的空气中实现染毒。此类装置可模拟小鼠正常呼吸过程，操作相对简单并可实现长期反复染毒，但依赖于复杂的颗粒物发生及悬浮系统，存在难以精确控制体内暴露剂量、毒物或药物利用率低、操作复杂、购置和维护费用昂贵等缺点，因此使用率较低。(2)气管滴注染毒装置：通过在小鼠气管内插入导管后再推注颗粒物悬液实现染毒。该类装置设计简单，具有可精确控制体内暴露剂量、药物或毒物利用率高、价格便宜等优点，因此在动物实验中得到较为广泛的应用。但该装置普遍存在成功率低的缺点，原因是小鼠气管较细(成年小鼠静息状态下气管内径约2mm)，在灌注颗粒物悬液时容易发生呼吸道阻塞而死亡；此外，在进行滴注时必须严格控制滴注位置(甲状软骨下约1-2mm处)，否则会诱发咳嗽反射导致毒物或药物咳出，导致造模失败。针对气管滴注染毒装置的以上缺点，既往主要依靠两种解决方法：一种是透射灯下观察经口直视气管以确定滴注位置，但由于透射灯对小鼠气管甲状软骨的定位不够清晰，因此仍无法显著提高其成功率；另一种方法是借助外科手术，有创式暴露气管后再经口插入导管染毒，该方法可精确定位滴注位置、提高实验成功率，但无法实现毒物或药物的长期反复暴露，且由外科手术引发的应激和炎性反应严重影响实验效果的评估。

中国专利文件CN109011070提供了一种可视化小鼠气管插管装置，由电源、导线、灯、光纤、气管导管组成，电源通过导线与灯相连，将光纤的一端插入气管导管中，光纤的另一端贴靠在灯边，光纤一方面可以提供光照，一方面也可以提高气管导管的硬度，方便插管。然而这种装置，由于导管中需要形成载药的通道，并且嵌套光纤，因此导管和光纤之间无法相对固定，而是处于游离状态，光纤在气管插管过程中，几乎必然产生回缩，使得导管定位不准，导致实验失败。另外，这种设计中光纤的前端直接发光作为定位信号，前端形成点光源前向发光，干扰定位。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无创气管滴注染毒装置，其目的在于，通过于导液管固定的导光管，将照明光导入导液管开口处，作为定位信号标记导液管开口位置，由此解决现有技术通过嵌套在导液管内的光纤照明所必然出现的插管过程中光纤回缩，导致的定位不准的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无创气管滴注染毒装置，包括：导液管、以及与所述导液管嵌套固定的导光管；所述导液管一端具有接入端口相连，另一端开口，形成滴注液流通通道；所述导光管一端通过导光锥与照明模块相连，与导液管开口同侧的另一端为前端，使得照明模块发出的光信号通过导光管的传导至导光管前端的端面发射，用于标记所述导液管开口位置。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述导液管外伸于所述导光管1.4-2.7mm，所述外伸的导液管外侧嵌套于反射镜中，反射镜位置距离插入导液管的末端距离为1-2mm，所述反射镜用于将所述导光管端面发射的光反射为侧向。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述反射镜为中空的锥体，其中空与所述外伸的导液管配合，圆锥角在90±5°。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述导光管前段外侧包裹有支撑管，所述支撑管与所述导液管端面持平，优选所述支撑管具有倒角。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述照明模块包括底部发光部件；所述发光部件包括发光元件和驱动电路，所述驱动电路用于控制发光元件的亮度和/或开关。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述发光元件发射600-900nm波长范围内的光，优选为600nm-700nm之间的红光。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述发光元件为均匀排列的LED灯珠。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述导光管在600-900nm波段光透过率在80％以上。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述导光管由内而外包括紧密嵌套的内层、中间层、以及外层，所述导光管内层和外层的光折射率小于所述导光管中间层。

优选地，所述无创气管滴注染毒装置，其所述导光锥由内而外包括紧密嵌套的内层、中间层、以及外层，所述导光锥内层和外层的光折射率小于所述导光锥中间层，所述导光锥中间层与所述导光管中间层对接。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

为弥补当前小鼠气管滴注方式的不足，本发明提出一种全新的小鼠气管滴注染毒装置。该装置的用导光管传输照明光，替代现有的光纤传输照明光，由于导光管形成了中空的内腔，能与导液管嵌套固定，从根本上解决了导光装置与导液管不能相对固定，在插入过程中必然回缩导致的定位不准的问题。该装置成功率高，能精确控制毒物或药物的体内暴露剂量，对小鼠无创伤并可实现毒物或药物的多次反复暴露，操作简单、经济便携。

优选方案，导液管外伸并装有反射镜，将标记光的发射方向从端面发射反射为侧面发射，且侧向发光均匀，无前向发光干扰，不需要特意调整插入管角度即能准确定位。

优选方案插入部分直径小，可满足纤细的小鼠气管插管需求；插管末端结合发光部件，在插入气管后其发射的红光-近红外波段的光线可透过颈部肌肉和皮肤，将甲状软骨位置投射在体表，精确定位滴注位置。

附图说明

图1是本发明提供的无创气管滴注染毒装置结构示意图；

图2是导光管、导液管、支撑管结构示意图；

图3是本发明实施例提供的照明模块结构示意图；

图4是本发明实施例提供的导光前端光线示意图；

图5是导液管上端扩口结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为无创气管滴注染毒装置，2为照明模块，3为接入端口，11为导光锥，12为导光管，13为导液管，14为反射镜，15为支撑管，121为导光管外层，122为导光管中间层，123为导光管内层，21为照明模块发光部件，22为开关，23为电池，131为导液管上端扩口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种无创气管滴注染毒装置，包括导液管、导光管、导光锥、支撑管、以及照明模块。

所述导液管嵌套固定在所述导光管之内，直径在0.2-0.7mm之间，所述导液管一端具有接入端口相连，另一端开口，形成滴注液流通通道；所述导液管外伸于所述导光管1.4-2.7mm，所述外伸的导液管外侧嵌套于反射镜中，所述反射镜用于将所述导光管端面发射的光反射为侧向。所述反射镜为中空的锥体，其中空与所述外伸的导液管配合，优选侧面镀有反射膜，圆锥角在90±5°，优选90°，从导光管底部出射的光经过反射镜侧面反射后，沿着垂直于插入导液管径向发射出去；本发明只有导液管头部侧面发光，形成清晰的发光细线，沿导管轴向向前不发光，从而避免了前向发光对导管定位的干扰，导管定位更加清晰，能够满足小鼠插管的精确定位要求。反射镜位置距离插入导液管的末端距离L为1-2mm，当反射镜发出的侧向光定位好甲状软骨时，导液管开口恰好位于甲状腺软骨下1-2mm,可以直接进行滴注；当为实验小鼠气管滴注液体时，将插入导管经口插入到小鼠气管，将接入端口与外部装载滴注液的注射器相连。

所述导光管，壁厚0.2mm至0.4mm，其一端通过导光锥与照明模块相连，与导液管开口同侧的另一端为前端；使得照明模块发出的光信号通过导光管的传导至导光管前端端面发射，用于标记所述导液管开口位置。所述导光管在600-900nm波段光透过率在80％以上。所述导光管由内而外包括紧密嵌套的内层、中间层、以及外层，所述导光管内层和外层的光折射率小于所述导光管中间层。所述导光锥由内而外包括紧密嵌套的内层、中间层、以及外层，所述导光锥内层和外层的光折射率小于所述导光锥中间层，所述导光锥中间层与所述导光管中间层对接，优选方案，所述导光锥的三层结构与所述导光管的三层结构分别匹配对接。由于全反射原理，光被限制在导光管和导光锥的中间层中向前传输。所述导光管优选采用有机高分子材料，多层挤出成型。

所述导光管包裹有支撑管，所述支撑管外径在0.8-1.5mm之间，所述支撑管与所述导液管端面持平，优选所述支撑管具有倒角。所述支撑管用于固定、组装反射镜和导光管，以及用于提供插入导管插入小鼠气管过程中的支持力；支撑管可以为毛细玻璃管或者亚克力透明管或其他透明材料制成。支撑管只存在于前端部分，若整体套一个硬管，则无法弯曲插入。

所述照明模块包括底部发光部件、侧壁上的开关、以及电源；所述发光部件包括发光元件和驱动电路，所述驱动电路用于控制发光元件的亮度和/或开关，所述开关与所述驱动电路相连。所述发光元件发射600-900nm波长范围内的红-近红外光，优选为600nm-700nm之间的红光。所述发光元件为均匀排列的LED灯珠。基于生物组织的光散射和光吸收谱线，发光元件发射600-900nm波长范围内的红-近红外光，优选为600nm-700nm之间的红光，具有较为明显的标记效果，无需暴露气管，可更加清晰的直接观察到标记用的光信号；当使用700-900nm波长光源时，要借助红外相机或其他设备来观察光点。所述驱动电路接收开关的信号可实现光源点亮、多级、或无级的亮度调节。所述电源优选为电池，例如锂电池。优选，所述照明模块底部使用透明高分子材料封装，其他部位使用不透水高分子弹性材料整体包裹，如硅橡胶；照明模块上还有充电端口，充电端口平时使用胶塞严密封盖；照明模块适用于水洗清洁、酒精及紫外消毒。

以下为实施例：

一种无创气管滴注染毒装置，包括导液管、导光管、导光锥、支撑管、以及照明模块；

所述导液管嵌套固定在所述导光管之内，直径为0.3mm、壁厚0.05mm，所述导液管一端具有接入端口相连，另一端开口，形成滴注液流通通道；所述导液管外伸于所述导光管2mm，所述外伸的导液管外侧嵌套于反射镜中，所述反射镜用于将所述导光管端面发射的光反射为侧向。所述反射镜为中空的锥体，其中空与所述外伸的导液管配合，侧面镀有反射膜，圆锥角为90°，从导光管底部出射的光经过反射镜侧面反射后，沿着垂直于插入导液管径向发射出去。反射镜位置距离插入导液管的末端距离L为1.5mm，当反射镜发出的侧向光定位好甲状软骨时，导液管开口恰好位于甲状腺软骨下1.5mm,可以直接进行滴注；为了提高导液管和接入端口的连接效率，并保证滴注液流通通道的内部通畅，导液管的上端口进行扩口设计，通过热扩口工艺在导液管的上端口加工出扩口。

所述导光管，壁厚0.3mm，其一端通过导光锥与照明模块相连，与导液管开口同侧的另一端游离为前端；使得照明模块发出的光信号通过导光管的传导至导光管前端端面发射，用于标记所述导液管开口位置。所述导光管在600-900nm波段光透过率在80％以上。所述导光管由内而外包括紧密嵌套的0.05mm厚氟塑料材质的内层、0.2mm厚聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的中间层、以及0.05mm厚氟塑料材质的外层，多层挤出成型。所述导光锥小头由内而外包括紧密嵌套的0.05mm厚氟塑料材质的内层、0.2mm厚聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的中间层、以及0.05mm厚氟塑料材质的外层。所述导光锥大头由内而外包括紧密嵌套的0.05mm厚氟塑料材质的内层、4mm厚聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的中间层、以及0.05mm厚氟塑料材质的外层，所述导光锥的三层结构与所述导光管的三层结构分别匹配对接。

所述导光管外侧包裹有支撑管，所述支撑管外径为1mm，所述支撑管与所述导液管端面持平，所述支撑管具有倒角。所述支撑管用于固定、组装反射镜和导光管，以及用于提供插入导管插入小鼠气管过程中的支持力；支撑管可以为亚克力透明管。支撑管长3mm。

所述照明模块包括底部发光部件、侧壁上的开关、以及电源；所述发光部件包括发光元件和驱动电路，所述驱动电路用于控制发光元件的亮度和或开关，所述开关与所述驱动电路相连。所述发光元件发射600nm-700nm之间的红光。本实施例发光模块底部均匀排列的650nm LED作为发光元件。所述驱动电路接收开关的信号可实现多级亮度调节。所述电源为锂电池。所述照明模块底部使用透明光学硅胶封装，其他部位使用硅橡胶整体包裹，如；照明模块上还有充电端口，充电端口平时使用胶塞严密封盖；照明模块适用于水洗清洁、酒精及紫外消毒。

实际使用时，连接好导液管,照明模块,接入端口；小鼠麻醉后固定，颈部剃毛暴露皮肤，点亮照明模块，将插入导液管经小鼠口腔插入到气管，其前端径向发射的光透过颈部肌肉和皮肤辐射出来，肉眼观察体表光点强度，当调节至最强光信号时仍未观察到较强的体表投影，结合小鼠的呼吸状态，可判断导管误插进食道；当照明模块经过甲状软骨时，可在体表观察到光强度减弱的甲状软骨投影，以此判断甲状软骨位置，将光点照在甲状软骨位置时，导液管开口恰好为甲状软骨下1-2mm范围内；将装载有滴注液的注射器连接到接入端口，缓慢推注特定体积液体后，断开注射器，拔出插入导管；试验后，整个装置可以水洗清洁，酒精杀菌或紫外杀菌。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无创气管滴注染毒装置，其特征在于，包括：导液管、以及与所述导液管嵌套固定的导光管；所述导液管一端具有接入端口相连，另一端开口，形成滴注液流通通道；所述导光管一端通过导光锥与照明模块相连，与导液管开口同侧的另一端为前端，使得照明模块发出的光信号通过导光管传导至导光管前端的端面发射，用于标记所述导液管开口位置；所述导液管外伸于所述导光管1.4-2.7mm，外伸的所述导液管外侧嵌套于反射镜中，反射镜位置与所述导液管的末端距离为1-2mm，所述反射镜用于将所述导光管端面发射的光反射为侧向；所述导光管由内而外包括紧密嵌套的内层、中间层、以及外层，所述导光管内层和外层的光折射率小于所述导光管中间层。

2.如权利要求1所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述反射镜为中空的锥体，其与外伸的所述导液管配合，圆锥角在90±5°。

3.如权利要求1所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述导光管外侧包裹有支撑管，所述支撑管与所述导液管端面持平。

4.如权利要求3所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述支撑管具有倒角。

5.如权利要求1所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述照明模块包括底部发光部件；所述发光部件包括发光元件和驱动电路，所述驱动电路用于控制发光元件的亮度和/或开关。

6.如权利要求5所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述发光元件发射600-900nm波长范围内的光。

7.如权利要求6所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述发光元件发射600nm-700nm之间的红光。

8.如权利要求5所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述发光元件为均匀排列的LED灯珠。

9.如权利要求1所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述导光管在600-900nm波段光透过率在80％以上。

10.如权利要求1所述的无创气管滴注染毒装置，其特征在于，所述导光锥由内而外包括紧密嵌套的内层、中间层、以及外层，所述导光锥内层和外层的光折射率小于所述导光锥中间层，所述导光锥中间层与所述导光管中间层对接。

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