CN111011221A - 高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，可用于中小动物，如大鼠、小鼠、貂、兔等进行飞沫传播实验，包括生物安全柜，生物安全柜包括用于容纳健康动物和带菌动物的暴露腔室，暴露腔室内设有密封的实验箱，健康动物和带菌动物放在实验箱内；生物安全柜上设有送气过滤装置和排气过滤装置，送气过滤装置向暴露腔室内送风，排气过滤装置将暴露腔室内的气体净化后排出；实验箱包括进气口和出气口，进气口与送气过滤装置连通，出气口与排气过滤装置连通。该技术要点，实验动物放在实验箱内，传播实验不直接在生物安全柜中进行，降低了污染物扩散范围，实验更安全；且飞沫传播的实验箱截面小，容易得到准确的实验结果。
Description
技术领域
本发明涉及对动物进行飞沫传播感染的实验装置，特别是涉及一种高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置。
背景技术
目前，为了对感染性疾病进行快速、准确的诊断，经常需要对病原微生物进行全面的检验和分析。而吸入毒理学又是研究可吸入物对机体毒理作用发生、发展和消除的各种条件、规律和机制及对可吸入物进行危险性评价的一门科学。其专业研究内容主要有：空气中各种物质的理化特性；呼吸道的基础生物学；吸入物在体内的沉积和滞留及其与体内重要系统、器官间的相互作用以及这些作用是如何导致疾病产生的。随着国际吸入毒理学研究日趋活跃，国内许多专家也充分认识到了吸入毒理学的重要意义。例如，在现有的一些吸入毒理学研究中，将健康动物和带病菌动物一起进行实验，通过带病菌动物的呼出飞沫等来感染健康动物，进而进行动物之间的飞沫传播感染实验。
而常规实验思路中，往往会将带菌动物和健康动物同时放在相同的生物安全柜或者分别放在不同的生物安全柜中进行飞沫传播实验，而生物安全柜暴露腔室空间比较大，增加了污染物扩散范围，降低实验准确性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以用于中小动物，如大鼠、小鼠、貂、兔等进行飞沫传播实验的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，包括实验用生物安全柜，所述生物安全柜包括用于容纳健康动物和带菌动物的暴露腔室，所述暴露腔室内设置有密封的实验箱，所述健康动物和所述带菌动物均放在所述实验箱内；
所述生物安全柜上设置有送气过滤装置和排气过滤装置，所述送气过滤装置配置成向所述暴露腔室内送风，所述排气过滤装置配置成将所述暴露腔室内的气体净化后排出；
所述实验箱包括进气口和出气口，所述进气口与所述送气过滤装置通过气体管路相连通，所述出气口与所述排气过滤装置通过气体管路相连通。
进一步地，所述生物安全柜包括第一生物安全柜和第二生物安全柜，所述第一生物安全柜和所述第二生物安全柜分别包括有第一暴露腔室和第二暴露腔室；
所述实验箱包括有第一实验箱和第二实验箱，所述第一实验箱放在所述第一暴露腔室内，所述第二实验箱放在所述第二暴露腔室内；
所述第一实验箱内容纳有带菌动物，所述第二实验箱内容只纳有健康动物；
所述第一生物安全柜和所述第二生物安全柜均设置有分别与所述第一暴露腔室和所述第二暴露腔室相连通的连接口，所述第一暴露腔室和所述第二暴露腔室通过所述连接口相连通；
所述送气过滤装置配置成向所述第一暴露腔室内送风，所述排气过滤装置配置成将所述第二暴露腔室内的气体净化后排出；
所述第一实验箱的进气口与所述送气过滤装置相连通，所述第二实验箱的出气口与所述排气过滤装置相连通；
所述第一实验箱的出气口与所述第二实验箱的进气口通过气体管路相连通。
进一步地，所述第一暴露腔室内的实验箱内和所述第二暴露腔室内的实验箱内均设置有动物笼具，所述实验动物放在所述动物笼具内。
进一步地，所述动物笼具包括感染组动物笼具、飞沫传播组动物笼具和气溶胶传播组动物笼具；
所述第一实验箱内同时放置感染组动物笼具和飞沫传播组动物笼具，所述第二实验箱内只放置气溶胶传播组动物笼具；
所述感染组动物笼具内同时容纳有带菌动物和健康动物；
所述飞沫传播组动物笼具内和所述气溶胶传播组动物笼具内均容只纳健康动物。
进一步地，所述第一实验箱的内部空间大于所述感染组动物笼具和所述飞沫传播组动物笼具总体积，所述第二实验箱内部空间大于所述气溶胶传播组动物笼具所占体积；
所述感染组动物笼具和所述飞沫传播组动物笼具配置成可在所述第一实验箱内移动位置，改变所述感染组动物笼具和所述飞沫传播组动物笼具之间的距离，以及所述感染组动物笼具和所述气溶胶传播组动物笼具之间的距离；
所述气溶胶传播组动物笼具配置成可在所述第二实验箱内移动位置，改变所述感染组动物笼具和所述气溶胶传播组动物笼具之间的距离。
进一步地，所述实验箱包括开口板，所述开口板配置成打开或封闭所述实验箱；
所述第一生物安全柜和所述第二生物安全柜分别设置有第一传递舱和第二传递舱，所述第一传递舱与所述第一暴露腔室连通，所述第二传递舱与所述第二暴露腔室连通，所述第一传递舱和所述第二传递舱均配置成传送实验动物；
所述第一传递舱和所述第二传递舱内均设置有IVC生物安全笼，实验动物放在所述IVC生物安全笼内进行传送。
进一步地，所述第一实验箱和所述第二实验箱均设置有上下两层实验箱，所述上下两层的实验箱内内均容纳有实验动物进行传播感染实验。
进一步地，所述开口板底部与所述实验箱底部边沿铰接，所述开口板可由竖直位置起绕所述实验箱底部边沿转动至水平极限位置。
进一步地，所述第一传递舱与所述送气过滤装置连通，且所述第一传递舱连接有第一排风装置；
所述第二传递舱与所述排气过滤装置连通，且所述第二传递舱连接有第二送风装置。
进一步地，所述生物安全柜安装有操作门，所述操作门配置成打开或闭合所述暴露腔室；
所述操作门上安装有连接部，所述生物安全柜上安装有与所述连接部配合的旋转座，所述连接部与所述旋转座铰接。
在本发明中，所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置具有实质性特点和进步，主要表现在：1）实验动物放在实验箱内，传播实验不是直接在生物安全柜中进行，降低了污染物扩散范围，实验更安全；2）实验动物分为感染组、直接接触的动物、飞沫传播组和气溶胶传播组，可以对相同实验条件下的实验动物的直接接触感染、近距离的飞沫传播感染以及远距离的气溶胶飞沫传播感染等进行观察分析，从而得到更多的实验数据，便于研究；3）感染组动物笼具、飞沫传播组动物笼具和气溶胶感染组动物笼具均可移动位置，调节感染组动物笼具和气溶胶感染组动物笼具之间的位置以及感染组动物笼具和飞沫传播组动物笼具之间的距离，从而进行不同距离下带菌动物和健康动物之间的飞沫传播感染实验，观察不同距离的感染程度；4）实验动物传送在IVC生物安全笼中通过第一传递舱和第二传递舱进行传送，提高了实验准确性，更安全；5）实验箱的开口板铰接设置，高层的实验箱中的动物传送过程中，IVC生物安全笼可放在水平极限位置上的开口板上，操作方便；6）每个传递舱均有洁净气流流路，用于传递舱及传递物品的净化，提高实验安全性；7）设置操作门，且操作门可打开或闭合，方便了实验前后的准备工作。
附图说明
后文将参照附图以及实施例而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按照比例绘制的。
图1为本发明高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置的结构示意图一；
图2为本发明高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置的结构示意图二。
其中，1.第一生物安全柜；2.第二生物安全柜；3.第一暴露腔室；4.第二暴露腔室；51.第一实验箱；52.第二实验箱；53.开口板；54.进气口；55.出气口；6.感染组动物笼具；7.飞沫传播组动物笼具；8.气溶胶传播组动物笼具；9.第一传递舱；10.第二传递舱；11.IVC生物安全笼；12.送气过滤装置；13.排气过滤装置；14.连接口；15.操作门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照图1至图2对本发明高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置的实施例做进一步说明。
一种高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，包括生物安全柜，生物安全柜又包括有暴露腔室，暴露腔室内放置有带菌动物和健康动物，通过健康动物吸入带菌动物呼出的气体进行飞沫传播实验。本发明的实施方式为：该高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置包括第一生物安全柜1和第二生物安全柜2，第一生物安全柜1包括有第一暴露腔室3，第二生物安全柜2包括有第二暴露腔室4。第一生物安全柜1和第二生物安全柜2上都设置有连接口14，连接口14处一体连接有法兰，第一生物安全柜1的连接口14和第二生物安全柜2的连接口14通过法兰以螺栓连接，使得第一暴露腔室3和第二暴露腔室4相连通。
第一暴露腔室3和第二暴露腔室4内均设置有实验箱，实验箱用于容纳实验用动物。实验箱包括第一实验箱51和第二实验箱52，第一实验箱51放在第一暴露腔室3内，第二实验箱52放在第二暴露腔室4内，其中，第一实验箱51容纳有带菌动物，而第二实验箱52只容纳健康动物。第一实验箱51和第二实验箱52上均开设有进气口54和出气口55，第一实验箱51的出气口55通过气体管路与第二实验箱52的进气口54相连通，使得第一实验箱51内的带菌动物呼出的气体能进入到第二实验箱52内供健康动物吸入进行飞沫传播感染实验。第一实验箱51和第二实验箱52均采用密封设置，且均包括有开口板53，开口板53可打开实验箱或闭合实验箱，便于向实验箱内传送实验动物或实验器具等。
第一暴露腔室3连通有送气过滤装置12，第二暴露腔室4连通有排气过滤装置13，排气过滤装置13与气泵连通，具体实施方式为：送气过滤装置3可采用送风或抽风两种方式，即可采用送风风机和过滤器向第一暴露腔室3内送入过滤后的气体，又可直接采用与排气过滤装置13连接的气泵进行抽风，使得第一暴露腔室3内的气体流通进入第二暴露腔室4内。此外，第一实验箱51的进气口54通过气体管路与送气过滤装置12连通，第二实验箱52的出气口55通过气体管路与排气过滤装置13相连通，送气过滤装置12送出的气体进入到第一实验箱51内供带菌动物吸入，然后带菌动物呼出的气体进入到第二实验箱52内供健康动物吸入。在第二实验箱52内设置有过滤器（图中未表示出），第二实验箱52内的健康动物呼出的废气经由过滤器过滤，然后被气泵抽出。对于第二暴露腔室4内的废气，经由排气过滤装置13过滤然后排出。其中，排气过滤装置13包括依次相互连通的一级排气过滤装置和二级排气过滤装置，通过对呼出的废气进行双重过滤，使得排出的废气更洁净，从而降低实验风险，提高实验安全性。
本发明进一步设置为，第一实验箱51和第二实验箱52内均放置有动物笼具，实验动物均在动物笼具内进行传播感染实验。第一实验箱51内同时放置感染组动物笼具6和飞沫传播组动物笼具7，第二实验箱52内单独放置气溶胶传播组动物笼具8。其中，感染组动物笼具6内同时放置健康动物和带菌动物，飞沫传播组动物笼具7内单独放置健康动物，气溶胶传播组动物笼具8内单独放置健康动物。感染组动物笼具6内，健康动物和带菌动物直接接触，带菌动物呼出的气体也可以直接到健康动物身上，从而可以观察中小动物间直接接触的感染实验；飞沫传播组动物笼具7内的健康动物与感染组动物笼具6内的带菌动物之间具有一定距离，可以观察带菌动物呼出的气体扩散至健康动物处进行呼入的飞沫传播感染实验，本发明优选为飞沫传播组动物笼具7和感染组动物笼具6之间的距离为5cm；气溶胶传播组动物笼具8和感染组动物笼具6分别在不同的暴露腔室内，使得气溶胶传播组动物笼具8内的健康动物距离感染组动物笼具6内的带菌动物距离更远，带菌动物呼出的气体会形成颗粒状气溶胶扩散到气溶胶传播组动物笼具8内供健康动物呼入，从而进行远距离的传播感染实验，本发明优选为气溶胶传播组动物笼具8和感染组动物笼具6之间的距离为1m-1.5m。采用三种不同的实验笼具容纳三种不同的实验样本，可以通过实验得出实验动物在不同距离不同的感染程度以及距离带菌动物的最小安全距离等。
而为了测量在和带菌动物之间有不同距离的情况下，健康动物的感染程度，第一实验箱51的内部空间大于感染组动物笼具6和飞沫传播组动物笼具7的总体积，第二实验箱52内部空间大于气溶胶传播组动物笼具8所占的体积，使得感染组动物笼具6和飞沫传播组动物笼具7均可在第一实验箱51内移动位置，从而改变感染组动物笼具6和飞沫传播组动物笼具7之间的距离，以及感染组动物笼具6和气溶胶传播组动物笼具8之间的距离；气溶胶传播组动物笼具8可在所述第二实验箱52内移动位置，进而改变感染组动物笼具6和气溶胶传播组动物笼具8之间的距离。
本发明的进一步的实施方式为，第一生物安全柜1上设置有第一传递舱9，第二生物安全柜2上第二传递舱10，第一传递舱9和第二传递舱10均包括舱室、传递舱入口和传递舱出口，第一传递舱9于传递舱出口处与第一暴露腔室3连通，第二传递舱10于传递舱出口处与第二暴露腔室4连通。第一传递舱9和第一生物安全柜1、第二传递舱10和第二生物安全柜2可以一体焊接设置，也可以通过法兰螺栓连接。第一传递舱9和第二传递舱10的设置，用于将外界实验用具或实验动物传递到第一实验箱51或第二实验箱52内进行实验。尤其在实验动物传送过程中，要避免健康动物吸入杂质有毒气体或带菌动物呼出的气体扩散到外界造成污染，本发明优选为采用IVC生物安全笼11进行实验动物的传送。
本发明的优选实施方式为，第一实验箱51和第二实验箱52均设置为上下两层，可以进行多数量的实验动物的传播感染实验。
当需要将实验动物传送至实验箱内时，先打开第一传递舱9或第二传递舱10，将实验动物放入IVC生物安全笼11中，将IVC生物安全笼11传送至实验箱处，打开实验箱的开口板53，取出实验动物放入实验箱内然后闭合开口板53将实验箱密闭。对于上层的实验动物的取放，由于高度高，需要将IVC生物安全笼11抬至一定高度进行实验动物的取放，为了使得实验动物方便快速的从IVC生物安全笼11内传送至实验箱内，开口板53设置为与实验箱的底部边沿铰接，当需要传送实验动物至实验箱内时，可打开开口板53至水平位置，此时，开口板53平面朝上且处于极限位置，实验人员可以将IVC生物安全笼11放置在开口板53上进行实验动物的传送，结构简单且操作方便。
在整个实验过程中，为了保证实验用具和IVC生物安全笼11与外界环境的隔离，避免外界杂质或细菌被带入到第一暴露腔室3或第二暴露腔室4内影响实验，因此，第一传递舱9连通有第一排风装置，第二传递舱10连通有第二送风装置，第一传递舱9和第二传递舱10于传递舱出口和传递舱入口处均设置有密封门组件。实验过程中，先将实验用具或IVC生物安全笼11放入到第一传递舱9或第二传递舱10的舱室内，关闭密封门组件，打开第一排风装置或第二送风装置，此时，对于第一传递舱9内，送气过滤装置12向第一传递舱9的舱室内吹送洁净的气体，对实验用具或IVC生物安全笼11进行冲洗，同时第一排风装置将第一传递舱9的舱室内的废气抽出，完成对第一传递舱9内实验用具或IVC生物安全笼11的清洗；对于第二传递舱10内的实验用具或IVC生物安全笼11，第二送风装置向第二传递舱10的舱室内吹送洁净空气对实验用具或IVC生物安全笼11进行冲洗，冲洗过后的废气先后经由一级排气过滤装置和二级排气过滤装置被排出，进而完成对第二传递舱10的舱室内的实验用具或IVC生物安全笼11的清洗。
本发明的进一步实施方式为，第一生物安全柜1和第二生物安全柜2均包括侧壁和开口面，开口面处配合安装有操作门15，在第一生物安全柜1和第二生物安全柜2的顶部边沿均上固定安装有至少三个旋转座，旋转座第一生物安全柜1和第二生物安全柜2的长度方向均列，旋转座包括基座和与基座铰接的旋转部，旋转部可以绕其铰接轴转动；操作门15的顶部边沿上一体焊接连接有连接部，连接部与旋转部固定连接，即连接部与旋转座铰接连接，使得操作门15可绕连接部与旋转座的铰接轴转动。在操作门15上一体焊接或者螺钉固定连接的气动弹簧座（图中均未表示出），气动弹簧座铰接连接有气动弹簧，且气动弹簧的另一端与第一生物安全柜1或第二生物安全柜2铰接，需要对操作门15打开时，气动弹簧工作带动操作门15打开至合适位置，此时控制气动弹簧停止运动，气动弹簧自动锁定至该位置。设置可打开或闭合的操作门15，方便了实验前后的准备工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的任何改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，包括实验用生物安全柜，所述生物安全柜包括用于容纳健康动物和带菌动物的暴露腔室，其特征是：所述暴露腔室内设置有密封的实验箱，所述健康动物和带菌动物均放在所述实验箱内；
所述生物安全柜上设置有送气过滤装置和排气过滤装置，所述送气过滤装置配置成向所述暴露腔室内送风，所述排气过滤装置配置成将所述暴露腔室内的气体净化后排出；
所述实验箱包括进气口和出气口，所述进气口与所述送气过滤装置通过气体管路相连通，所述出气口与所述排气过滤装置通过气体管路相连通。
2.根据权利要求1所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述生物安全柜包括第一生物安全柜和第二生物安全柜，所述第一生物安全柜和所述第二生物安全柜分别包括有第一暴露腔室和第二暴露腔室；
所述实验箱包括有第一实验箱和第二实验箱，所述第一实验箱放在所述第一暴露腔室内，所述第二实验箱放在所述第二暴露腔室内；
所述第一实验箱内容纳有带菌动物，所述第二实验箱内容只纳有健康动物；
所述第一生物安全柜和所述第二生物安全柜均设置有分别与所述第一暴露腔室和所述第二暴露腔室相连通的连接口，所述第一暴露腔室和所述第二暴露腔室通过所述连接口相连通；
所述送气过滤装置配置成向所述第一暴露腔室内送风，所述排气过滤装置配置成将所述第二暴露腔室内的气体净化后排出；
所述第一实验箱的进气口与所述送气过滤装置相连通，所述第二实验箱的出气口与所述排气过滤装置相连通；
所述第一实验箱的出气口与所述第二实验箱的进气口通过气体管路相连通。
3.根据权利要求2所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述第一实验箱内和所述第二实验箱内均设置有动物笼具，所述实验动物放在所述动物笼具内。
4.根据权利要求3所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述动物笼具包括感染组动物笼具、飞沫传播组动物笼具和气溶胶传播组动物笼具；
所述第一实验箱内同时放置感染组动物笼具和飞沫传播组动物笼具，所述第二实验箱内只放置气溶胶传播组动物笼具；
所述感染组动物笼具内同时容纳有带菌动物和健康动物；
所述飞沫传播组动物笼具内和所述气溶胶传播组动物笼具内均容只纳健康动物。
5.根据权利要求4所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述第一实验箱的内部空间大于所述感染组动物笼具和所述飞沫传播组动物笼具总体积，所述第二实验箱内部空间大于所述气溶胶传播组动物笼具所占体积；
所述感染组动物笼具和所述飞沫传播组动物笼具配置成可在所述第一实验箱内移动位置，改变所述感染组动物笼具和所述飞沫传播组动物笼具之间的距离，以及所述感染组动物笼具和所述气溶胶传播组动物笼具之间的距离；
所述气溶胶传播组动物笼具配置成可在所述第二实验箱内移动位置，改变所述感染组动物笼具和所述气溶胶传播组动物笼具之间的距离。
6.根据权利要求2所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述实验箱包括开口板，所述开口板配置成打开或封闭所述实验箱；
所述第一生物安全柜和所述第二生物安全柜分别设置有第一传递舱和第二传递舱，所述第一传递舱与所述第一暴露腔室连通，所述第二传递舱与所述第二暴露腔室连通，所述第一传递舱和所述第二传递舱均配置成传送实验动物；
所述第一传递舱和所述第二传递舱内均设置有IVC生物安全笼，实验动物放置在所述IVC生物安全笼内进行传送。
7.根据权利要求6所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述第一实验箱和所述第二实验箱均设置有上下两层实验箱，上下两层的实验箱内均容纳有实验动物进行传播感染实验。
8.根据权利要求7所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述开口板底部与所述实验箱底部边沿铰接，所述开口板可由竖直位置起绕所述实验箱底部边沿转动至水平极限位置。
9.根据权利要求6所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述第一传递舱与所述送气过滤装置连通，且所述第一传递舱连接有第一排风装置；
所述第二传递舱通过管路与所述排气过滤装置连通，且所述第二传递舱连接有第二送风装置。
10.根据权利要求1所述的高等级生物安全防护式中小动物病原体空气传播实验装置，其特征是：所述生物安全柜安装有操作门，所述操作门配置成打开或闭合所述暴露腔室；
所述操作门上安装有连接部，所述生物安全柜上安装有与所述连接部配合的旋转座，所述连接部与所述旋转座铰接。
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