CN112315620B - 一种用于小动物制动的气体麻醉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小动物制动的气体麻醉装置，包括：麻醉箱，用于放置待麻醉的小动物；第一柱塞机构，所述第一柱塞机构与所述麻醉箱连通；麻醉剂储液装置，所述麻醉剂储液装置内盛有液体麻醉剂，所述第一柱塞机构还与所述麻醉剂储液装置连通，当所述第一柱塞机构做抽吸动作时将所述麻醉剂储液装置中的液体麻醉剂吸入到所述第一柱塞机构内雾化；当所述第一柱塞机构做压缩动作时将麻醉剂储液装置中的麻醉剂二次雾化并送入到所述麻醉箱内。该装置能够对小型动物进行快速的麻醉，且麻醉操作方式简单高效，特别适用于不适合佩戴麻醉面罩的小型动物。

Description

一种用于小动物制动的气体麻醉装置

技术领域

本发明涉及生命科学和医疗设备技术领域，特别是一种在生命科学和医学研究中广泛使用的小动物快速制动的气体麻醉装置。

背景技术

啮齿类实验动物由于个体体型及肺通气量极小，所以肺呼吸频率高。现有技术公开的各种吸入麻醉技术都无法实现大小鼠快速、安全地麻醉和制动。现有技术公开的在生命科学研究和医疗中广泛使用的小流量吸入麻醉机和制动技术仅适合于较大体型的动物。所述动物的麻醉不仅是为了减少动物疼痛、满足动物福利的要求，同时还要能保证动物手术和实验监测的顺利进行。

目前在我国的啮齿类实验动物麻醉和制动技术中，注射麻醉是最为普遍采用的制动方式，虽然该种技术只需要注射器即可操作，但实践显示，麻醉剂注射啮齿类动物(小鼠、大鼠、鼹鼠、沙鼠及棉鼠)后，干扰体内代谢，影响动物正常生理生化指标和实验研究；若麻醉剂量过大还会导致动物麻醉过度而死亡，麻醉剂量过小会使动物躁动或麻醉速度较慢，以致对后续动物实验结果有很大影响。

动物吸入麻醉机是专门为大动物(犬、猴、猪等)提供异氟烷或氟烷等麻醉药，进行吸入式麻醉的装置。该装置由一个麻醉剂蒸发罐、一个氧气流量计和CO₂吸收器组成，利用高压氧气瓶的气流作为动力，氧气与异氟烷等在麻醉剂蒸发罐中混合，通过面罩或呼吸机不断进入动物体内，同时利用回路上CO₂吸收器清除动物呼出的CO₂，可以进行短期或长期的麻醉控制，保证精确的麻醉深度，一旦麻醉结束，数分钟内即可复苏。可以应用于开放式面罩麻醉，或配备专业的呼吸机用于密闭麻醉。

目前市售的各种小动物吸入麻醉机均由上述这种动物麻醉机改良而成，属于超高流量吸入麻醉，不适合啮齿动物(小鼠、大鼠、鼹鼠、沙鼠及棉鼠)麻醉和制动。该动物麻醉机单位时间内供氧和麻醉药的剂量远远高于小动物麻醉和制动的需求量，其中载药气体(氧气)和麻醉药利用率不足16％，至少84％以上排放到周围环境，一方面麻醉药极其它有害气体对实验人员身心造成伤害，另一方面，异氟烷或氟烷麻醉剂是高度挥发性液体，属于温室气体，破坏大气臭氧层的能力远超CO₂，是后者的300多倍。

低流量紧闭式吸入麻醉技术已经广泛应用于人手术麻醉中。其优点是：

1、保持通气的温度和湿度，可以改善患者的麻醉质量；

2、提高吸入麻醉的效率，单位时间内患者实际摄取的麻醉药量占实际输送入回路内的麻药量的比例要高于高流量吸入麻醉；

3、节约吸入麻醉药的经济效益，在人体当新鲜气体流量超过5L/min时，80％以上的麻醉气体随之浪费；假如在小鼠麻醉，新鲜气体流量不低于0.2L/min时86％以上的麻醉气体会随之浪费；事实上，气体流量低于0.3L/min时,实际输送入回路内的麻醉药量会明显低于麻醉蒸发罐标定的数值。

4、减少手术室麻醉废气污染，保护环境降低温室气体排放作用，对工作人员的健康防护起到作用。长期暴露于麻醉废气的污染环境，可对手术室工作人员的身心健康带来不利影响，特别是处于孕期和哺乳期的女性工作人员，有引起自发性流产，胎儿畸变的风险。

目前低流量吸入麻醉技术尚未应用于啮齿动物，诸如小鼠、大鼠、鼹鼠、沙鼠及棉鼠，主要是因为动物个体极小，缺乏合适的气管插管或呼吸面罩以及与之相适应的超低流量紧闭式麻醉机。

因鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于小动物制动的气体麻醉装置，能够对小型动物进行快速的麻醉，且麻醉操作方式简单高效，特别适用于不适合佩戴麻醉面罩的小型动物。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种用于小动物制动的气体麻醉装置，包括：

麻醉箱，用于放置待麻醉的小动物；

第一柱塞机构，所述第一柱塞机构与所述麻醉箱连通；

麻醉剂储液装置，所述麻醉剂储液装置内盛有液体麻醉剂，所述第一柱塞机构还与所述麻醉剂储液装置连通，当所述第一柱塞机构做抽吸动作时将所述麻醉剂储液装置中的液体麻醉剂吸入到所述第一柱塞机构内雾化；当所述第一柱塞机构做压缩动作时将麻醉剂储液装置中的麻醉剂二次雾化并送入到所述麻醉箱内。

进一步地，还包括第二柱塞机构，所述麻醉箱和所述第二柱塞机构连通，且所述第一柱塞机构和所述第二柱塞机构的动作方向相反。

进一步地，所述第二柱塞机构上还连接二氧化碳浓度监测单元，用于监测所述麻醉箱进入到所述第二柱塞机构内二氧化碳的浓度；和/或

所述第二柱塞机构上还连接氧气浓度监测单元，用于监测所述麻醉箱进入到所述第二柱塞机构内氧气的浓度。

进一步地，所述第一柱塞机构连接气体补充单元，以经过所述第一柱塞机构向所述麻醉箱内补充二氧化碳或氧气。

进一步地，所述麻醉箱上设有可控制开闭的出气孔。

进一步地，所述麻醉箱底部设有粪便回收装置。

进一步地，所述麻醉箱内二氧化碳的浓度为大于0且小于等于15％。

进一步地，所述小动物为啮齿类动物。

与现有技术相比，本发明的具有如下有益效果：采用麻醉箱对小型动物麻醉，麻醉剂经过雾化后通过第一柱塞机构直接进入到麻醉箱内，小型动物不用佩戴面罩就可以整体暴露在具有一定浓度麻醉气体的环境中，不必担心小动物不配合麻醉操作，也不用担心佩戴面罩不严导致的气体泄漏，操作过程高效，麻醉、制动快速。呼出的CO₂位于麻醉箱内，方便再利用，提高了麻醉速度。该装置克服了现有实验小动物的气体吸入装置的缺陷和不足，此外柱塞机构吸入和压缩过程中均能起到麻醉剂的雾化效果，即实现倍增式雾化，使吸入麻醉速度较蒸发式吸入麻醉快2倍左右，动物血液麻醉药浓度上升快，诱导麻醉期极短，试验证明1分钟内动物就可进入麻醉状态，提高动物实验工作效率。并且大大减少载药气体和麻醉药物的消耗，较少环境污染和温室气体排放。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于小动物快速制动的气体麻醉装置的结构示意图；

图2为采用本发明实施例的麻醉装置在不同二氧化碳浓度下处理小动物的试验结果图。

图中：1-麻醉箱；2-麻醉剂储液装置；3-第一活塞；4-第一柱形空腔；5-第一管道；6-抽液管；7-柱塞泵；8-第二柱形空腔；9-第二活塞；10-第二管道；11-二氧化碳浓度监测单元；12-气体补充单元；13-小动物粪尿分离网；14-小动物粪便回收板；15-小动物尿液回收槽；16-出气孔。

具体实施方式

下面将参考附图中示出的若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，描述这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

目前，在小型动物的麻醉工作中，因小动物无法进行气管插管，多半使用麻醉鼻罩，麻醉气体持续注入和不断外逸，麻醉剂消耗量较大，麻醉气体外逸容易对实验人员身心造成伤害。注射麻醉是最为普遍采用的麻醉方式，虽然该种技术只需要注射器即可操作，但实践显示，麻醉剂注射小动物后，严重干扰体内代谢，影响动物正常生理生化指标和实验研究；若麻醉剂量过大还会导致动物麻醉过度而死亡。麻醉剂量过小会使动物躁动，无法进行实验操作或手术，以致对后续动物实验结果有很大影响。

为此，本发明实施例提供一种用于小动物制动的气体麻醉装置，包括麻醉箱1、第一柱塞机构、第二柱塞机构、麻醉剂储液装置2。其中：

麻醉箱1用于放置待麻醉、制动的小动物，所称的小动物主要为啮齿类动物，如小鼠、大鼠、鼹鼠、沙鼠及棉鼠等。麻醉箱1的顶部或其他位置开有开口，用于将小动物放入和取出。

第一柱塞机构包括第一活塞3和嵌套在第一活塞3外的第一柱形空腔4，第一柱形空腔4的一端通过第一管道5与麻醉箱1连通。麻醉剂储液装置2也和第一管道5连通，具体可以采用一条抽液管6伸入到麻醉剂储液装置2内的底部。当第一活塞3向外抽吸时，将麻醉剂储液装置2内的液体麻醉剂吸入到第一管道5和第一柱形空腔4内进行雾化，当第一活塞3向麻醉箱1的方向推送时，再次对雾化的麻醉剂进行二次雾化，相对于蒸发式的雾化方式起到了倍增的效果，提高了麻醉剂的雾化效率。经过倍增雾化的麻醉剂送入到麻醉箱1内，形成一定浓度后，对麻醉箱1内的小动物起到制动麻醉的效果。在其他一些实施例中，第一柱塞机构和麻醉剂储液装置2、麻醉箱1的连接管路还可以做适当调整，但只要能够实现麻醉剂的雾化并送入到麻醉箱1内即可。此外，第一柱塞机构的第一活塞3可以连接柱塞泵7，从而实现自动工作。

麻醉剂储液装置2包括一个罐体，在罐体内盛放有液体麻醉剂，麻醉剂经过第一柱塞机构的抽吸和压缩后，产生两次雾化，进入到麻醉箱1内。第一柱塞机构还与麻醉剂储液装置2连通，当第一柱塞机构做抽吸动作时将麻醉剂储液装置2中的液体麻醉剂吸入到所述第一柱塞机构内雾化；当第一柱塞机构做压缩动作时将雾化的麻醉剂二次雾化并送入到麻醉箱1内。麻醉剂可以采用多种类型，如异氟烷等。

麻醉箱1内注入了一定量雾化的麻醉剂后，和箱体内存在的CO₂混合，联合对小动物进行麻醉制动。麻醉剂和CO₂混合后，可以让CO₂保持在一定的特定浓度，在这一浓度下，可以在保证制动效果的同时，不会导致小动物死亡或影响健康。CO₂的浓度控制可以预先计算第一柱形空腔4、麻醉箱1的容积，然后得到麻醉剂雾化后的注入量，再根据麻醉剂注入量和麻醉箱1内的空气含量来计算出当前CO₂的浓度。在一些实施例中，为了实现对CO₂浓度的自动控制，还可以使用PLC等控制单元与柱塞泵连接，通过控制柱塞泵的动作次数、动作行程等来实现对CO₂浓度的精准控制。本发明实施例中采用CO₂联合低流量吸入麻醉，使得CO₂废气得以利用，麻醉快、安全、简易、经济、环保。

根据本发明的实施例，气体麻醉装置还包括第二柱塞机构，麻醉箱1和第二柱塞机构连通。在向麻醉箱1内注入雾化麻醉剂的过程中，第二柱塞机构的动作和第一柱塞机构的动作正好相反，从而起到平衡麻醉箱内气压，防止气压过高对小型动物的生命健康产生损害。当第一柱塞机构抽吸时，第二柱塞机构向靠近麻醉箱的方向推送。当第一柱塞机构推送时，第二柱塞机构向远离麻醉箱的方向抽吸。第二柱塞机构与第一柱塞机构的结构相似，在一些实施例中可以由第二柱形空腔8，嵌套在第二柱形空腔8内的第二活塞9组成，第二活塞9也可以连接柱塞泵7实现自动动作。第二柱形空腔8可以通过第二管道10连接麻醉箱1。

在一些实施例中，第二柱塞机构上还连接二氧化碳浓度监测单元11，用于监测麻醉箱1进入到第二柱塞机构内二氧化碳的浓度。具体地，二氧化碳浓度监测单元可以连接在第二管道10上，当检测到从麻醉箱1排出进入到第二管道10内的二氧化碳浓度到达预定值时，判断出此时麻醉箱1内的二氧化碳浓度是否超出允许的上限或低于能够制动小动物的下限。若超出上限则打开设置在麻醉箱1上的出气孔16或向麻醉箱1内注入氧气。出气孔16可以通过塞子或阀门控制开闭。当然，在其他一些实施例中，二氧化碳浓度监测单元11还可以替换为氧气浓度监测单元，或者两者一起使用。

在一些实施例中，出气孔16还可以连接麻醉面罩，当小动物在麻醉箱1内麻醉后，可以将其取出放在实验台上。此时由于小动物已经进入麻醉状态，方便为其戴上麻醉面罩，继续吸入麻醉箱1内的麻醉气体，保持麻醉状态，同时可以在麻醉箱1外进行实验操作。

第一柱塞机构连接气体补充单元12，以在麻醉箱1内的氧气或二氧化碳不足时，经过第一柱塞机构向麻醉箱1内补充二氧化碳或氧气。

麻醉箱1底部设有粪便回收装置。粪便回收装置可以包括小动物粪尿分离网13，小动物粪尿分离网13下方设有小动物粪便回收板14和小动物尿液回收槽15，小动物粪便回收板14相对于小动物粪尿分离网13倾斜设置，在制动麻醉过程中小动物反射性排便，粪尿通过小动物粪尿分离网13落在倾斜设置的小动物粪尿导流槽15上，尿液随倾斜面流入小动物尿液回收瓶中。

使用时，将小动物置入到麻醉箱1中，然后控制第一柱塞机构抽吸麻醉剂进行第一次雾化，同时控制第二柱塞机构推送以平衡气压。接着，控制第二柱塞机构推送对麻醉剂进行倍增雾化，注入到麻醉箱1内，同时控制第二柱塞机构反向运动以平衡气压。待小动物麻醉后，可以从麻醉箱1中将其取出进行后续实验流程。

现有技术中麻醉剂注射小动物后，严重干扰体内代谢，影响动物正常生理生化指标和实验研究；若麻醉剂量过大还会导致动物麻醉过度而死亡。麻醉剂量过小会使动物躁动，无法进行实验操作或手术，以致对后续动物实验结果有很大影响。本发明能对小动物(大鼠、小鼠、豚鼠等动物)快速实施吸入麻醉和制动，同时能对麻醉箱体内麻醉气体反复利用，减少麻醉剂外逸，便于对麻醉过程中的小动物进行体检、眼球采血及相应实验工作。

试验例

利用上述提供的一种用于小动物制动的气体麻醉装置，对鼠进行麻醉，具体包括以下步骤：

挑选体质健康、外观和精神状态好的KM鼠，雄性，体重在20g-25g的鼠30只，将挑选的KM鼠在鼠笼内饲养一周以适应环境，提供充足的鼠粮、自由饮水，一周后选择健康KM小鼠进行实验。

该实验分为5组，将CO₂体积浓度分为0％、1％、5％、10％、15％。固定麻醉箱内的异氟烷体积浓度为3％，以及通入体积浓度为25％的氧气，同时调节麻醉箱温度为25℃，实验期间使用二氧化碳气敏测定麻醉箱中二氧化碳的浓度，观察小鼠的精神状态、可视粘膜、呼吸数、制动时间以及复苏时间。

通过本实验装置无一例因麻醉而导致动物死亡。同时动物的精神状态良好、心率变化幅度不大，可视粘膜粉红，麻醉平稳。图2可以看出随着二氧化碳浓度的增加，麻醉制动时间逐渐缩短，麻醉过程中呼吸频率逐渐降低，复苏时间逐渐延长。表明在一定浓度的异氟烷中二氧化碳对动物的麻醉具有较好的辅助作用。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于小动物制动的气体麻醉装置，其特征在于，包括：

麻醉箱，用于放置待麻醉的小动物；

第一柱塞机构，所述第一柱塞机构与所述麻醉箱连通；

麻醉剂储液装置，所述麻醉剂储液装置内盛有液体麻醉剂，所述第一柱塞机构还与所述麻醉剂储液装置连通，当所述第一柱塞机构做抽吸动作时将所述麻醉剂储液装置中的液体麻醉剂吸入到所述第一柱塞机构内雾化；当所述第一柱塞机构做压缩动作时将麻醉剂储液装置中的麻醉剂二次雾化并送入到所述麻醉箱内；

气体麻醉装置还包括第二柱塞机构，麻醉箱和第二柱塞机构连通，在向麻醉箱内注入雾化麻醉剂的过程中，第二柱塞机构的动作和第一柱塞机构的动作正好相反，从而平衡麻醉箱内气压，防止气压过高对小型动物的生命健康产生损害。

2.根据权利要求1所述的用于小动物制动的气体麻醉装置，其特征在于，所述第二柱塞机构上还连接二氧化碳浓度监测单元，用于监测所述麻醉箱进入到所述第二柱塞机构内二氧化碳的浓度，和/或

所述第二柱塞机构上还连接氧气浓度监测单元，用于监测所述麻醉箱进入到所述第二柱塞机构内氧气的浓度。

3.根据权利要求1所述的用于小动物制动的气体麻醉装置，其特征在于，所述第一柱塞机构连接气体补充单元，以经过所述第一柱塞机构向所述麻醉箱内补充二氧化碳或氧气。

4.根据权利要求1所述的用于小动物制动的气体麻醉装置，其特征在于，所述麻醉箱上设有可控制开闭的出气孔。

5.根据权利要求1所述的用于小动物制动的气体麻醉装置，其特征在于，所述麻醉箱底部设有粪便回收装置。

6.根据权利要求1所述的用于小动物制动的气体麻醉装置，其特征在于，所述麻醉箱内二氧化碳的浓度为大于0且小于等于15%。

7.根据权利要求1所述的用于小动物制动的气体麻醉装置，其特征在于，所述小动物为啮齿类动物。

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