CN1778280A - 声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置 - Google Patents

Abstract

一种声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置，属于哮喘实验动物模型体征监测技术领域，其主要特点是采用医学听诊器作传感元件，采集小鼠哮喘发作时的心跳声波，定量分析哮喘发作的体征变化，而不是采用传统的观察体征行为变化等主观性指标，该监测装置实现了对小鼠哮喘模型体征的精确的测量与分析。哮喘激发器1，受试实验小鼠2，哮喘体征观察舱3，声学传感器4，电子计算机5和声波放大器6组成。通过监测记录小鼠哮喘激发前后心跳的生理变化，无创、实时、定量的反映哮喘发作的病理体征，是一种准确的监测方法。适用于哮喘的病因及发病机理的基础研究及对哮喘的新疗法的评估和哮喘治疗药物的研发与筛选。

Description

声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置

技术领域

本实验方法涉及一种哮喘实验动物模型体征监测技术领域。

背景技术

哮喘是一种普遍存在的过敏性疾病，尤其是在西方发达国家其发病率高达5～30％，儿童发病率可达50％，哮喘已成为当今社会严重影响人类健康的重要高发疾病。哮喘的发病机理复杂且尚未完全阐明，哮喘动物模型的构建及其监测方法是哮喘研究的重要手段。由于小鼠免疫遗传背景较其他动物清楚，可供选用的相关分子生物学试剂及抗体较多，其发病机理与人接近(IgE介导的I型超敏反应)，可应用小鼠哮喘模型探索哮喘的病因及发病机理。应用卵清白蛋白(ovalbumin，OVA)致敏法构建小鼠过敏体质，随后在小鼠雾化吸入OVA后，可激发I型超敏反应从而介导哮喘的发作，即构建成为小鼠哮喘模型。但因小鼠体积小、呼吸频率高，难以观测到人类听觉可感知的哮鸣音，传统的体征观察指标系主观性指标，如呼吸急促、咳嗽、烦躁甚至休克等特点，所以小鼠哮喘体征的定量监测十分困难，从而使哮喘发作的鉴别、药物对哮喘体征加强或减弱作用的检测尚无可行的定量指标。目前国内外仅能应用OVA致敏小鼠哮喘模型进行特异性抗体、细胞因子、炎症细胞的检测分析，对疾病的病理体征分析多采用发作潜伏期，体征指标分级评分等主观性较强的分析指标，实验准确性、可重复性较差。因小鼠个体较小，气道狭小，故较难设计制造小鼠肺功能的测定装置，目前国内尚无针对小鼠的呼吸、心跳监测仪器，国外最新的小鼠生理监测仪器价格十分昂贵，且较难满足哮喘模型监测的需要。

发明内容

本发明的目的是在卵清白蛋白致敏法构建小鼠哮喘模型的基础上，采用声学传感器监测小鼠心跳指标对哮喘体征进行定量监测，提供一种声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置.

本发明的实验原理：卵清白蛋白(ovalbumin)作为过敏原进入动物体后，其可溶性抗原成分刺激机体产生特异性IgE抗体，使机体处于致敏状态。当动物再次接触此抗原时，由IgE介导发生抗原抗体反应，使细胞脱颗粒，释放出活性化学物质，如组胺、嗜酸性粒细胞趋化因子，作用于支气管引起哮喘反应。

小鼠发生哮喘反应后，呼气困难，肺部O₂/CO₂交换能力降低，血液中O₂含量不足，机体通过自主呼吸控制加快呼吸频率，增加通气量，于是呼吸较发病前急促，心跳亦随之加快，加速血液循环以满足血液中O₂的生理需要。哮喘发作时呼吸频率和心跳频率的变化是一致的，通过心跳的监测能特异性反映哮喘体征。

本发明的技术方案是：

一种声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置(参见附图1)，由哮喘激发器，受试实验小鼠，哮喘体征观察舱，声学传感器，电子计算机和声波放大器组成，哮喘激发器为医用超声雾化器，内装哮喘激发试剂，雾化的气体用导管通入哮喘体征观察舱，声学传感器用弹性布带贴靠于受试实验小鼠胸腔下，受试实验小鼠置于哮喘体征观察舱中，小鼠在其中能自由活动，声学传感器为医用听诊器改装而成的，其直径与小鼠胸腔匹配，并与高灵敏度麦克风直接紧密相连，听诊器感应的心跳振动转换成声波信号，经麦克风数据电线接入电子计算机麦克风接口即声卡上的“mic”接口，电子计算机采集、记录、分析声学传感器传入的小鼠心跳声波，声波放大器为功率放大器，它与电子计算机声卡相联，将声学传感器采集的声波信号放大以声音信号形式实时播放。

本发明所用的哮喘激发试剂为浓度1克/100毫升的卵清白蛋白溶液。

本发明所用的体征观察舱为有机玻璃制造，大小与受试实验小鼠个体体积匹配。

本发明所述的声波功率放大器与电子计算机，将小鼠心跳声波放大并记录在计算机中。

本发明的声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置为成套监测设备，附有操作指南。本发明的监测装置实验方法简便易行，且采用计算机记录分析体征指标，结果客观、准确，稳定性、可重复性好。因而可以有效克服传统方法的不足，可以无创、实时和定量的反映哮喘发作的病理体征，是一种准确的监测方法。

附图说明：

图1.声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置

图2.声学传感器详解图

图中标识：1哮喘激发器，2受试实验小鼠，3哮喘体征观察舱，4声学传感器，5电子计算机，6声波放大器，7听诊器，8高灵敏度麦克风，9麦克风数据线。

具体实施方式：

实施例1

实验声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置如图1所示，由哮喘激发器1，受试实验小鼠2，哮喘体征观察舱3，声学传感器4，电子计算机5和声波放大器6组成。哮喘激发器1为鱼跃牌420AI型医用超声雾化器。内装1克/100毫升的OVA溶液，雾化的OVA气体用塑料导管通入哮喘体征观察舱3。受试实验小鼠2是纯系KM或BALB/c小鼠，雄性，体重18～20克。声学传感器4用弹性布带贴靠于小鼠胸腔下，置于哮喘体征观察舱3中，小鼠口鼻部吸入哮喘激发器1产生的雾化OVA气体。哮喘体征观察舱3用有机玻璃制成，体积与小鼠体积匹配，小鼠在其中能自由活动。声学传感器4为医用听诊器7改装的，其直径与小鼠胸腔匹配，并与高灵敏度麦克风8直接紧密相连，将听诊器感应的心跳振动转换成声波信号。其声波信号经麦克风数据电线9接入电子计算机麦克风接口(声卡上的“mic”接口)。电子计算机5是PC计算机，常规配置。计算机采集、记录、分析声学传感器4传入的小鼠心跳声波。声波放大器6为漫步者牌201T型声波功率放大器(功放)，与电子计算机5声卡相联，将声学传感器4采集的声波信号放大以声音信号形式实时播放。

声学传感器4如图2所示，由听诊器7，高灵敏度麦克风8和麦克风数据线9组成，听诊器7振动膜面紧贴实验小鼠胸腹部，听诊器出口与高灵敏度麦克风8用聚丙烯封口膜(parafilm牌)紧密封接连接，这样将小鼠的心跳振动产生的空气声波振动经听诊器出口直接传入麦克风，经麦克风数据线9传输入电子计算机进行采集分析。

实验步骤为：

步骤一：小鼠哮喘模型的制备

采用纯系BLAB/c小鼠，雄性，18～20克，6只为一试验组。配制卵清白蛋白溶液，配方为15mg OVA(Sigma，Grade II)和5mg Al(OH)₃干粉(免疫佐剂)溶于150μl生理盐水中，旋涡振荡混匀，用1ml注射器对小鼠进行皮下多点注射，第0、8天注射2次致敏小鼠；第12～16天每天对小鼠进行1克/100毫升的OVA溶液雾化吸入致哮喘发作，每天雾化吸入OVA激发30min，雾化OVA气体温度控制在20～23℃。哮喘激发器(超声波雾化器)流量设置在中档，以小鼠能有效吸入雾化气体，烟雾又不致影响体征观测为准。实验过程中，小鼠饲养在清洁、安静、温湿度稳定的环境中，给予充足的饲料和饮水，并避免小鼠接触其他有害致敏源。

步骤二：小鼠哮喘模型体征的声波监测

实验前15min将小鼠置于观察舱中适应环境，使其处于正常生理状态；将声学传感器用弹性布带贴靠于小鼠胸腔下，实验记录人员在与小鼠哮喘激发实验间隔一定距离处，通过声波传感器监测记录小鼠激发前正常生理心跳数据。观察舱内于小鼠口鼻部通入雾化OVA气体30min，雾化激发同时和激发后30min内监测小鼠心跳数据，观察哮喘发作情况，检验实验受试药物对哮喘发作体征的影响。

步骤三：计算机分析小鼠心跳频率。

Claims (4)

1、一种声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置，其特征是由哮喘激发器(1)，受试实验小鼠(2)，哮喘体征观察舱(3)，声学传感器(4)，电子计算机(5)和声波放大器(6)组成，哮喘激发器(1)为医用超声雾化器，内装哮喘激发试剂，雾化的气体用导管通入哮喘体征观察舱(3)，声学传感器(4)用弹性布带贴靠于受试实验小鼠(2)胸腔下，受试实验小鼠(2)置于哮喘体征观察舱(3)中，小鼠在其中能自由活动，声学传感器(4)为医用听诊器(7)改装而成的，其直径与小鼠胸腔匹配，并与高灵敏度麦克风(8)直接紧密相连，听诊器感应的心跳振动转换成声波信号，经麦克风数据电线(9)接入电子计算机(5)麦克风接口即声卡上的“mic”接口，电子计算机(5)采集、记录、分析声学传感器(4)传入的小鼠心跳声波，声波放大器(6)为功率放大器，它与电子计算机(5)声卡相联，将声学传感器(4)采集的声波信号放大以声音信号形式实时播放。

2、如权利要求1所述的声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置，其特征是所述的哮喘激发试剂为浓度1克/100毫升的卵清白蛋白溶液。

3、如权利要求1所述的声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置，其特征是体征观察舱(3)为有机玻璃制造，大小与受试实验小鼠(2)个体体积匹配。

4、如权利要求1所述的声学传感器小鼠哮喘模型体征监测装置，其特征是所述的声波功率放大器(6)与电子计算机(5)，将小鼠心跳声波放大并记录在计算机。

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