CN116250490B - 一种与ivc系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，涉及生物医学实验相关设备领域，整体的代谢笼包括上层的通气模块、中层的水食独立监测和下层为尿粪分离收集装置，上层为气流通过区，中层为小鼠生活活动区和水食监测分区，并有防饮水和饲料污染尿粪设计，下层实现了尿粪的分流，本发明具有占用空间小，水、食、尿、粪充分分离，测量精准，收集方便、实现批量实验操作，大/小鼠状态稳定可靠、与现有主流IVC系统相匹配等诸多优点，本发明产品在实验结果的实现上存在明显的优质、高效和便捷优势。

Description

一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼

技术领域

本发明涉及生物-医学代谢相关性疾病研究领域，更具体地，涉及一种与IVC系统兼容的、监测代谢相关参数（水/食/尿/粪）的、构成多模块串联大/小鼠代谢监测系统的代谢笼。

背景技术

目前，随着人们生活水平的提高，糖尿病、高尿酸血症、痛风、高脂血症和高血压等代谢相关性疾病发病率日渐增高，但生物医学研究中用于收集监测大/小鼠代谢物的实验代谢笼具在准确性和实用性上存在诸多不足。

当前与独立通气系统相匹配的大/小鼠代谢笼具尚为空白。独立通气系统英文缩写为IVC。现行代谢笼具因本身的结构设计存在以下有待提高的地方：

第一、测量数据准确性不高。当前市场流通的代谢笼体积约21*20.5*32厘米，相对于一只大/小鼠（尤其是最常用的动物模型小鼠）来说体积太大，小鼠本身24小时尿量很少（约1ml左右），由于尿液挂壁等原因导致测量不够精准。

第二、尿粪易受水食残渣的污染。水瓶的出水口和饲料口与生活区紧密相连，可能会因为水瓶瓶塞密闭性不足导致瓶内负压减小或者因为大/小鼠皮毛接触引起的虹吸作用流出后混入尿液，或因为食物残渣掉落污染尿粪引起测量误差。

第三、测量数据的可靠性受到影响。某些代谢笼的接收系统暴露在周围环境中，可能引起污染或者挥发，导致测量可能出现系统误差。同时、现行的代谢笼具与目前标准动物房使用的独立通气系统（IVC）不能兼容，现行的代谢笼具仅在笼具上部有通气孔，很难形成流动且净化的空气环境，气体交换不足导致代谢笼内二氧化碳蓄积原因，导致大/小鼠生活状态和代谢水平容易受到代谢笼内外环境因素变化的影响，使测量数据的可靠性受到影响。

第四、实用性低，实验效率低下。目前现行的代谢笼具个头大、效率低、价格高（淘宝网价格约600-2300元/个）在空间有限的动物房内使用不方便，很难做到批量试验，严重影响了动物房的设计布局和实验效率。

综上可以看出：现行的代谢笼具不能满足当前代谢性实验所要求的精准、可靠、实用、高效和经济性的实验要求。

总体上说；当前的笼具设计上不够精巧，个头大、占用动物房的空间大，执行批量实验的效率和实用性不高；代谢物易受代谢笼内外环境污染，或自身挥发等因素导致测量数据不够精准、可靠；当前的代谢笼不能与目前标准的IVC系统兼容，通风不足，小鼠的代谢状况易受代谢笼内外环境因素的影响，而独立通风系统是基本的动物实验辅助支持系统，具有密闭性好、空气过滤、恒温恒湿等特点。因此，急需开发一款能与IVC系统兼容且准确高效、支持批量实验的大/小鼠代谢笼具，以提高代谢相关实验的质量和效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，解决了当前在生物医学领域代谢相关疾病研究中代谢笼测量精准度和数据可靠性低、实用性和实验效率低、与当前的IVC笼具系统不兼容导致小鼠代谢状态易受环境影响等问题，实现了小鼠代谢状态的一致性，也提高了检测结果的精准性、数据的可靠性、笼具的实用性和高效性。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，包括由若干个通气模块构成的笼盖和由若干个饲养模块构成的饲养笼体，其特征在于：所述笼盖与饲养笼体贴合形成若干个由通气模块与饲养模块一一对应配合构成的饲养空间，所述饲养空间包括活动区和固液饲喂区，所述固液饲喂区内置有固液饲喂料箱，所述固液饲喂料箱包括固体饲料箱和液体料箱，所述固体饲料箱和液体料箱底部分别设有重量传感器；所述活动区由饲养模块的底壁和侧壁以及通气模块的顶壁围绕构成，所述笼盖上设有可以与独立通气系统连接的进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道分别顺序连通并贯穿笼盖设置；所述饲养模块的侧壁设有饲喂窗并通过饲喂窗与固体饲料箱和液体料箱连通，饲喂窗与固体饲料箱和液体料箱之间设有防止固液残渣进入活动区的防污缓冲结构；所述饲养模块的底壁设有尿粪分离收集装置。

作为一种优选方式，所述尿粪分离收集装置包括尿粪分离隔板和尿液收集壁，所述尿粪分离隔板和尿液收集壁均为四周高、中部低的漏斗形，所述尿粪分离隔板上设有若干个透液孔和引流凹槽，所述尿粪分离隔板设置于尿液收集壁上方，所述尿液收集壁最低处设有尿液导管连接部，所述尿液导管连接部下部设有尿液收集连接管，所述尿液收集连接管下部通过螺纹可分离连接有尿液收集管；所述尿粪分离隔板最低处设有粪块收集部，所述粪块收集部连接有粪块收集连接管，所述粪块收集连接管向下穿过尿液收集壁的尿液导管连接部，所述粪块收集连接管通过螺纹可分离连接有粪块收集管。

作为一种优选方式，所述粪块收集连接管上部开口上方设置有阻尿罩，所述阻尿罩通过支脚与尿粪分离隔板相连为一体，所述阻尿罩与尿粪分离隔板、粪块收集连接管之间具有允许粪块穿过的粪块收集间隙，所述阻尿罩直径不小于粪块收集连接管直径；所述粪块收集连接管上口高出粪块收集部1-2mm。

作为一种优选方式，所述引流凹槽由尿粪分离隔板四周高处向中部低处延伸，所述引流凹槽的宽度为1-2mm，所述透液孔直径1-2mm。

作为一种优选方式，所述防污缓冲结构包括刮擦板、固态饲料防污间隙、固态饲料防污槽、液体防污间隙和液体防污槽，所述刮擦板为开口向上的U型板，所述刮擦板位于固态饲料防污间隙和液体防污间隙内，所述固态饲料防污槽处于刮擦板和固态饲料防污间隙下方，所述液体防污槽处于刮擦板和液体防污间隙下方。所述刮擦板可以为贯穿固态饲料防污间隙和液体防污间隙的一个，也可以是分置于固态饲料防污间隙和液体防污间隙的两个刮擦板。

作为一种优选方式，所述固体饲料箱包括固态饲料箱体和饲料溢出口，所述饲料溢出口位于固态饲料箱体下部朝向活动区一侧，所述固态饲料箱体底部设置有朝向饲料溢出口倾斜的防淤板，所述固态饲料防污间隙由饲料溢出口与活动区之间的空隙构成，所述固态饲料防污槽承接刮擦板刮落的饲料残渣。饲料溢出口由若干根格栅构成，格栅的宽度略小于食物直径，在食物直接倾倒入固态饲料箱体后，食物会堵塞在饲料溢出口位置，只有当动物进食，啃食掉食物，食物才会继续下落并被食用。大鼠或小鼠的嘴部可以伸入格栅内啃食食物，而不会被阻挡。而部分细碎的食物残渣会直接落入固态饲料防污间隙，并不会被带入活动区，其残渣也会与固体饲料箱及其中未被食用的饲料一起称重，从而避免了食量测量误差。

作为一种优选方式，所述液体料箱包括水箱支架和水瓶，所述水瓶插装于水箱支架内，所述水箱支架下部设有出水管开口，所述水瓶下部连接有出水管，所述出水管穿过水箱支架开口，所述液体防污间隙由水箱支架、出水管和活动区之间的空隙构成，所述液体防污槽承接刮擦板刮下并掉落的液体。出水管采用自闭结构，常见的自闭结构是一个缩口的管口内置有自闭球，动物不饮水时自闭球重力下落挡住管口，阻止水自由滴落，而动物饮水时触碰自闭球，使自闭球与管口接触分离，水就可以流出，供动物引用。类似结构均可使用。

饲养的动物触须口角等在进食进水时可能会沾染部分食水残渣，这些食水残渣可能会落入尿粪分离收集装置并被作为尿粪收集，造成实验误差，本申请采用的U型板作为刮擦板，能够在动物进食进水后随时挂掉其触须等沾染的残渣，避免其被错误收集，而且残渣会落入对应的固态饲料防污槽和液体防污槽，仍属于固态饲料和液体的重量称重范围，对进食进水的计量也不会造成误差，从两方面显著提高了食水和尿粪的测量精度。

作为一种优选方式，所述重量传感器电连接有重量显示器，所述重量传感器上方设有承重托盘，所述承重托盘上方为固体饲料箱或液体料箱，所述重量显示器平面朝向笼壁侧。

作为一种优选方式，所述笼盖与饲养笼体之间的接触部分设置有密封橡胶条，所述笼盖与饲养笼体两端的侧壁上分别固定有挂钩和扣拉环，所述挂钩和扣拉环相扣合后将笼盖和饲养笼体压紧。

作为一种优选方式，进气通道由位于笼盖内并穿行整个笼盖的进气管道构成，出气通道由每两个相邻笼盖侧壁的透气网格构成。

本发明提供了一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼。具备以下有益效果：

1、与现有技术相比，该代谢笼通过上层笼盖通气模块的进出气口与IVC系统相连，气流依此通过通气管路和带无纺布的通气网格并贯通每个饲养模块，IVC系统的输出气流使得每个饲养模块生活区的气流实时过滤和更新，以及温度和湿度的相对恒定，保证了小鼠相对稳定的代谢状态，避免了代谢笼内外环境对动物代谢状态的干扰。同时，每个代谢笼可以有多个饲养模块，实现了多只大/小鼠的批量实验，提高了实验效率；

2、与现有技术相比，该代谢笼体的大/小鼠活动区空间大小约为标准IVC相配的代谢笼（容纳5只鼠）空间的1/5，既尊重了动物活动空间的伦理要求，又尽量减少了引流壁过大沾染过多的尿液，实现了收集测量的精准性。下层带引流支架的阻尿罩和带有透液孔和引流凹槽的尿粪分离隔板有效避免了尿粪交叉污染和快速分流，尿液收集连接管和粪块收集连接管下部有带内螺纹的收集管管帽，通过收集管管帽与尿液收集管和粪块收集管外上方的螺纹可通过螺纹旋转分离/连接；这样的设计气流在上，生活区在中间，尿粪收集管在最下方，减少了代谢物的挥发和污染，保证了数据的可靠性。

3、与现有技术相比，该代谢笼固液饲喂料箱的固液饲喂料窗与小鼠生活区之间设有防污间隙和刮擦板设计，既减少了脱落的残水和残渣污染生活区的代谢物；固液饲喂料箱的底部有承接残水和食物残渣的防污槽，防污槽底部竖立在重量传感器的承重托盘上，朝向笼壁外侧重量显示器平面实时显示固液消耗的整体数据，减少了二次称重的时间成本，保证了测量结果的可靠性和实验的高效性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1是本发明一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼的结构示意图。

附图2是本发明中笼盖相关结构的示意图。

附图3是本发明中饲养笼体相关结构的示意图。

附图4是本发明中饲养模块部分结构的示意图。

附图5是本发明中尿粪分离收集装置和固体饲料箱部分结构的示意图。

附图6是本发明中尿粪分离隔板部分结构的示意图。

附图7是本发明中固体饲料箱部分结构的示意图。

附图8是本发明中尿粪分离收集装置和液体料箱部分结构的示意图。

附图9是本发明中液体料箱部分结构的示意图。

具体实施方式

实施例：如附图1至4所示，一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，包括由若干个通气模块2构成的笼盖和由若干个饲养模块1构成的饲养笼体，所述笼盖与饲养笼体贴合形成若干个由通气模块2与饲养模块1一一对应配合构成的饲养空间，所述饲养空间包括活动区3和固液饲喂区4，所述固液饲喂区4内置有固液饲喂料箱，所述固液饲喂料箱包括固体饲料箱5和液体料箱6，所述固体饲料箱5和液体料箱6底部分别设有重量传感器7；所述活动区3由饲养模块1的底壁和侧壁以及通气模块2的顶壁围绕构成。

如附图2所示，组成笼盖的通气模块2上设有可以与独立通气系统连接的进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道分别顺序连通并贯穿笼盖设置；进气通道由位于笼盖内并穿行整个笼盖的进气管道8构成，出气通道由每两个相邻笼盖侧壁的透气网格9构成。独立通气系统即为IVC系统，是目前常用的空气交换系统。图2中透气网格9未绘制精细的网格。

如附图3、图7和图8所示，所述饲养模块1的侧壁设有饲喂窗10并通过饲喂窗与固体饲料箱5和液体料箱6连通，饲喂窗10与固体饲料箱5和液体料箱6之间设有防止固液残渣进入活动区的防污缓冲结构；所述饲养模块1的底壁设有尿粪分离收集装置。适应大/小鼠饲养的饲养笼体长宽高优选尺寸为51cm*20cm*18cm。

如附图5所示，所述尿粪分离收集装置包括尿粪分离隔板11和尿液收集壁12，所述尿粪分离隔板11和尿液收集壁12均为四周高中部低的漏斗形，所述尿粪分离隔板11上设有若干个透液孔13和引流凹槽14，所述尿粪分离隔板11设置于尿液收集壁12上方，所述尿液收集壁12最低处设有尿液导管连接部19，所述尿液导管连接部19下部设有尿液收集连接管20，所述尿液收集连接管20下部通过螺纹帽21可分离连接有尿液收集管22；所述尿粪分离隔板11最低处设有粪块收集部23，所述粪块收集部23连接有粪块收集连接管24，所述粪块收集连接管24向下穿过尿液收集壁11的尿液导管连接部19，所述粪块收集连接管24通过螺纹帽21可分离连接有粪块收集管25。

如附图5所示，所述粪块收集连接管24上部开口上方设置有阻尿罩18，所述阻尿罩18通过支脚与尿粪分离隔板11相连为一体，所述阻尿罩18与尿粪分离隔板11、粪块收集连接管24之间具有允许粪块穿过的粪块收集间隙，所述阻尿罩18直径不小于粪块收集连接管24直径；所述粪块收集连接管24上口高出粪块收集部1-2mm。

如附图6所示，所述引流凹槽14由尿粪分离隔板11四周高处向中部低处延伸，所述引流凹槽14的宽度为1-2mm，所述透液孔13直径1-2mm。

参看附图5、图7-图9，所述防污缓冲结构包括刮擦板17、固态饲料防污间隙26、固态饲料防污槽16、液体防污间隙27和液体防污槽28，所述刮擦板17为开口向上的U型板，即具有两片平行的刮擦片构成，所述刮擦板17位于固态饲料防污间隙26和液体防污间隙27内，所述固态饲料防污槽16处于刮擦板17和固态饲料防污间隙26下方，所述液体防污槽28处于刮擦板17和液体防污间隙27下方。

参看附图5和图7，所述固体饲料箱5包括固态饲料箱体和饲料溢出口51，所述饲料溢出口位于固态饲料箱体下部朝向活动区一侧，所述固态饲料箱体底部设置有朝向饲料溢出口倾斜的防淤板15，所述固态饲料防污间隙26由饲料溢出口与活动区之间的空隙构成，所述固态饲料防污槽16承接刮擦板17刮落的饲料残渣。饲料溢出口由若干根格栅51构成，格栅51构成的缝隙宽度略大于食物直径，并小于食物长度，在食物直接倾倒入固态饲料箱体5后，食物会堵塞在饲料溢出口位置，只有当动物进食，抽取食物，食物才会继续下落并被食用。而部分细碎的食物残渣会直接落入固态饲料防污间隙26，并不会被带入活动区，其残渣也会与固体饲料箱5及其中未被食用的饲料一起称重，从而避免了食量测量误差。

参看附图8和图9，所述液体料箱6包括水箱支架和水瓶29，所述水瓶29插装于水箱支架内，所述水箱支架下部设有出水管开口，所述水瓶29下部连接有出水管30，所述出水管30穿过水箱支架开口，所述液体防污间隙27由水箱支架、出水管30和活动区之间的空隙构成，所述液体防污槽28承接刮擦板17刮下并掉落的液体。出水管30采用自闭结构，常见的自闭结构是一个缩口的管口内置有自闭球，动物不饮水时自闭球受自身重力和水压下落挡住管口，阻止水自由滴落，而动物饮水时触碰自闭球，使自闭球与管口接触分离，水就可以流出，供动物引用。类似让畜禽饮水的自闭结构为公知技术，均可使用。

饲养的动物触须口角等在进食进水时可能会沾染部分食水残渣，这些食水残渣可能会落入尿粪分离收集装置并被作为尿粪收集，造成实验误差，本申请采用的U型板作为刮擦板17，能够在动物进食进水后随时挂掉其触须等沾染的残渣，避免其被错误收集，而且残渣会落入对应的固态饲料防污槽16和液体防污槽28，仍属于固态饲料和液体的重量称重范围，对进食进水的计量也不会造成误差，从两方面显著提高了食水和尿粪的测量精度。

如附图4所示，所述重量传感器7电连接有重量显示器，所述重量传感器7上方设有承重托盘，所述承重托盘上方为固体饲料箱5或液体料箱6，所述重量显示器平面朝向笼壁侧。重量传感器及相关的监测重量数值以及显示技术都是现有技术，有大量市售产品，本领域技术人员也可以根据需要设计相关方案，在此不展开详细描述。

如附图1所示，所述笼盖2与饲养笼体1之间的接触部分设置有密封橡胶条，所述笼盖2与饲养笼体1两端的侧壁上分别固定有挂钩和扣拉环，所述挂钩和扣拉环相扣合后将笼盖2和饲养笼体1压紧。通过密封橡胶条提高两闭合部分密封性是常规设置，不赘述。附图中未示出密封橡胶条。

Claims (7)

1.一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，包括由若干个通气模块构成的笼盖和由若干个饲养模块构成的饲养笼体，其特征在于：所述笼盖与饲养笼体贴合形成若干个由通气模块与饲养模块一一对应配合构成的饲养空间，所述饲养空间包括活动区和固液饲喂区，所述固液饲喂区内置有固液饲喂料箱，所述固液饲喂料箱包括固体饲料箱和液体料箱，所述固体饲料箱和液体料箱底部分别设有重量传感器；所述活动区由饲养模块的底壁和侧壁以及通气模块的顶壁围绕构成，所述笼盖上设有可以与独立通气系统连接的进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道分别顺序连通并贯穿笼盖设置；所述饲养模块的侧壁设有饲喂窗并通过饲喂窗与固体饲料箱和液体料箱连通，饲喂窗与固体饲料箱和液体料箱之间设有防止固液残渣进入活动区的防污缓冲结构；所述饲养模块的底壁设有尿粪分离收集装置；

所述防污缓冲结构包括刮擦板、固态饲料防污间隙、固态饲料防污槽、液体防污间隙和液体防污槽，所述刮擦板为开口向上的U型板，所述刮擦板位于固态饲料防污间隙和液体防污间隙内，所述固态饲料防污槽处于刮擦板和固态饲料防污间隙下方，所述液体防污槽处于刮擦板和液体防污间隙下方；

所述尿粪分离收集装置包括尿粪分离隔板和尿液收集壁，所述尿粪分离隔板和尿液收集壁均为四周高中部低的漏斗形，所述尿粪分离隔板上设有若干个透液孔和引流凹槽，所述尿粪分离隔板设置于尿液收集壁上方，所述尿液收集壁最低处设有尿液导管连接部，所述尿液导管连接部下部设有尿液收集连接管，所述尿液收集连接管下部通过螺纹可分离连接有尿液收集管；所述尿粪分离隔板最低处设有粪块收集部，所述粪块收集部连接有粪块收集连接管，所述粪块收集连接管向下穿过尿液收集壁的尿液导管连接部，所述粪块收集连接管通过螺纹可分离连接有粪块收集管；

所述粪块收集连接管上部开口上方设置有阻尿罩，所述阻尿罩通过支脚与尿粪分离隔板相连为一体，所述阻尿罩与尿粪分离隔板、粪块收集连接管之间具有允许粪块穿过的粪块收集间隙，所述阻尿罩直径不小于粪块收集连接管直径；所述粪块收集连接管上口高出粪块收集部1-2mm。

2.根据权利要求1所述的一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，其特征在于：

所述引流凹槽由尿粪分离隔板四周高处向中部低处延伸，所述引流凹槽的宽度为1-2mm，所述透液孔直径1-2mm。

3.根据权利要求1所述的一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，其特征在于：

所述固体饲料箱包括固态饲料箱体和饲料溢出口，所述饲料溢出口位于固态饲料箱体下部朝向活动区一侧，所述固态饲料箱体底部设置有朝向饲料溢出口倾斜的防淤板，所述固态饲料防污间隙由饲料溢出口与活动区之间的空隙构成，所述固态饲料防污槽承接刮擦板刮落的饲料残渣。

4.根据权利要求1所述的一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，其特征在于：

所述液体料箱包括水箱支架和水瓶，所述水瓶插装于水箱支架内，所述水箱支架下部设有出水管开口，所述水瓶下部连接有出水管，所述出水管穿过水箱支架开口，所述液体防污间隙由水箱支架、出水管和活动区之间的空隙构成，所述液体防污槽承接刮擦板刮下并掉落的液体。

5.根据权利要求1至4中任一所述的一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，其特征在于：

所述重量传感器电连接有重量显示器，所述重量传感器上方设有承重托盘，所述承重托盘上方为固体饲料箱或液体料箱，所述重量显示器平面朝向笼壁侧。

6.根据权利要求1至4中任一所述的一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，其特征在于：

所述笼盖与饲养笼体之间的接触部分设置有密封橡胶条，所述笼盖与饲养笼体两端的侧壁上分别固定有挂钩和扣拉环，所述挂钩和扣拉环相扣合后将笼盖和饲养笼体压紧。

7.根据权利要求1至4中任一所述的一种与IVC系统兼容的多模块大/小鼠代谢笼，其特征在于：

进气通道由位于笼盖内并穿行整个笼盖的进气管道构成，出气通道由每两个相邻笼盖侧壁的透气网格构成。