CN219070784U

CN219070784U - 一种动物被动吸烟试验装置

Info

Publication number: CN219070784U
Application number: CN202222112422.0U
Authority: CN
Inventors: 彭冬冬; 姜德建; 刘学武; 陈天祥; 石镇港
Original assignee: Hunan Prima Pharmaceutical Research Center Co ltd
Current assignee: Hunan Prima Pharmaceutical Research Center Co ltd
Priority date: 2022-08-11
Filing date: 2022-08-11
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2032-08-11

Abstract

本实用新型提供了一种动物被动吸烟试验装置，包括香烟机、吸引泵、箱体、动物笼具，箱体包括上箱体、下箱体，上箱体设置在下箱体上方且与下箱体密封连接；香烟机与、吸引泵连接，吸引泵与下箱体连接，动物笼具设置在下箱体中；下箱体下端设有进烟口，上箱体上端设有出烟口，所述动物笼具上方设有第一散流板，动物笼具下方设有第二散流板；所述第一散流板和第二散流板均匀分布多个通孔。本试验装置可以确保烟雾在吸烟箱均匀分散，利用本实用新型动物被动吸烟试验装置，能模拟人体慢性阻塞性肺疾病COPD形成过程，同时节约实验人员的时间和成本。

Description

一种动物被动吸烟试验装置

技术领域

本实用新型属于试验装置领域，具体属于一种模拟小动物口鼻定量吸烟诱发动物慢性阻塞性肺疾病的试验装置。

背景技术

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是肺气肿和(或)慢性支气管炎导致的以气道不完全可逆性气流受限为特征的一类慢性呼吸系统疾病。根据COPD流行病学调查研究显示，我国是全球COPD发病率最高的国家，其中中老年人群的COPD患病率占8.2％。目前COPD发病机制不明确，但大多数研究者认为COPD主要是由于吸烟过程中产生的焦油、尼古丁、一氧化碳等化学物质能损坏气道上皮细胞及肺泡腔等，使上皮细胞坏死、变性和肺泡腔扩张，且伴有炎性细胞渗出，导致肺气肿形成，进而影响肺功能。根据流行病学调查显示吸烟被诊断为COPD患者高达40％，而且吸烟是临床COPD患者最主要的发病因素，COPD患病率随着吸烟的时间越长就越高。因此，建立最接近人类的COPD动物模型为临床前药物开发和治疗措施涉及更有效的创新性动物模型方法提供理论依据，在治疗呼吸系统疾病方面药物开发具有重要意义。

1995年，Shore等将香烟烟熏建立大鼠慢性支气管炎模型，但未见明显典型的病理改变且模型稳定性相对较差。陈祥银等同样采用烟草雾刺激地鼠3个月，结果发现只引起呼吸道炎症反应而没有形成肺气肿，可能由于动物群居吸入烟雾会影响模型。2012年，顾延会等采用脂多糖注入大鼠气管内建立COPD病人临床体征及病理改变类似的肺病变。但是脂多糖作为细菌内毒性，利用其致肺组织的损伤作用，短期内通过于气管注射脂多糖来诱导COPD，并不能完全模拟人类COPD发病过程中长期吸烟的慢性过程。

现有技术中采用普通吸烟箱(如专利CN2008201907603用于动物实验的主动吸烟装置)进行试验，普通吸烟箱的结构为400mm×400mm×700mm的亚克力材质，在侧面连接送烟雾吸引器将烟雾导入箱体内，供动物自由吸入，并在盖子正中央预留排烟口。在吸烟操作过程中存在以下缺点：(1)密封性：自制吸烟箱密封性差，易导致烟雾渗漏，达不到造模效果；(2)均一性差：由于动物置于箱体下层，烟雾上下层浓度不一致，动物吸入烟量也不一致，很难控制每只动物模型病变程度；(3)烟雾易污染实验室，且对实验人员可造成一定的损伤；(4)箱体底层粪便及尿液会影响动物吸入烟雾量。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种动物被动吸烟试验装置，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种动物被动吸烟试验装置，包括香烟机、吸引泵和箱体，还包括动物笼具，所述箱体包括上箱体、下箱体，所述上箱体设置在下箱体上方且与下箱体密封连接；所述香烟机与所述吸引泵连接，所述吸引泵与所述下箱体连接，所述动物笼具设置在所述下箱体中；所述下箱体下端设有进烟口，所述上箱体上端设有出烟口；所述动物笼具上方设有第一散流板，动物笼具下方设有第二散流板；所述第一散流板和第二散流板设有多个通孔，所述通孔在第一散流板和第二散流板上均匀分布。

进一步地，所述上箱体靠近出烟口的位置设有过滤器。

进一步地，所述过滤器是玻璃纤维过滤器。

进一步地，所述第二散流板截面呈人字型，所述第二散流板的中间位置高于自身的周边位置。

进一步地，所述下箱体设有采样孔。

进一步地，还包括恒流大气采样器，所述恒流大气采样器一端与所述采样孔连接。通过F319-04滤膜吸附烟雾，用外部分析设备检测滤膜中尼古丁含量。

进一步地，所述动物笼具中设有隔板。

进一步地，还包括软管，所述软管连接香烟机与吸引泵，且所述软管连接吸引泵与下箱体。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型动物被动吸烟试验装置设置了散流板，烟雾在上升过程中经过散流板上均匀密集分布的多个通孔，从而分散更加均匀充满箱体，使动物笼具中各个位置的烟雾浓度大致相同，实验对象呼吸到的烟雾更加接近，有利于提高实验的准确性。

2、下箱体与下箱体密封连接，防止渗漏。烟雾经过过滤器处理后从出烟口排出，过滤器对烟雾进行高效过滤处理，防止烟雾污染实验室，避免对实验人员造成损伤。

3、第二散流板截面呈人字型，所述第二散流板的中间位置高于自身的周边位置，即第二散流板具有斜坡，动物笼具中动物产生的排泄物可沿第二散流板的斜坡导流至周边，避免堵塞第二散流板上的通孔。动物笼具中设有隔板用于隔开动物，避免动物之间发生打斗或其他行为影响实验效果。

4、下箱体设有采样孔，恒流大气采样器与所述采样孔连接，通过大气恒流采样器对箱体四面进行采样，采用F319-04滤膜吸附箱体中烟雾，通过高效液相色谱法检测烟雾中尼古丁的含量。

利用本实用新型动物被动吸烟试验装置，能够模拟人体慢性阻塞性肺疾病COPD形成过程，同时节约实验人员的时间和成本，并能够保证实验对象动物定量口鼻吸入烟雾，克服每只动物模型病变程度不一致的困难。以往吸烟箱单次装入动物量不能够超过10只，过多就会影响每只动物吸入烟雾量，且每批熏烟时间和造模周期比较长，这样给实验人员带来很大的负担，同时会浪费实验人员的精力和时间。最主要原因的是无法对动物吸入烟量进行质控，不能控制每只动物模型病变程度。总的来说，本实用新型能高度模拟人类吸烟过程中产生烟雾对动物的支气管及肺组织损伤，能模拟人类吸烟的长期慢性过程，是目前诱导动物COPD中最合适的造模方法，能诱导出更接近于临床COPD患者的典型病理改变。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的动物被动吸烟试验装置示意图。

图2是本实用新型优选实施例的上箱体示意图。

图3是本实用新型优选实施例的过滤器示意图。

图4是本实用新型优选实施例的下箱体示意图。

图5是本实用新型优选实施例的第一散流板示意图。

图6是本实用新型优选实施例的第二散流板示意图。

图7是本实用新型优选实施例的动物笼具轴侧图。

图8是本实用新型优选实施例的动物笼具俯视图。

图9是肺组织病理切片图(HE×100)。

图中：

1、香烟机；2、吸引泵；3、箱体；301、上箱体；302、下箱体；4、第一散流板；5、第二散流板；6、过滤器；7、进烟口；8、出烟口；9、隔板；10、采样孔；11、动物笼具；12、恒流大气采样器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于本实用新型构造进行定义的。因此，有可能会根据其所应用的不同场所、不同位置、及不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

参见附图，本实用新型提供了一种动物被动吸烟试验装置，包括香烟机1、吸引泵2和箱体3，还包括动物笼具11，所述箱体3包括上箱体301、下箱体302，所述上箱体301设置在下箱体302上方且与下箱体302密封连接；所述香烟机1与所述吸引泵2连接，所述吸引泵2与所述下箱体302连接，香烟机1、吸引泵2、吸引泵2之间通过软管连接；所述动物笼具11设置在所述下箱体302中；所述下箱体302下端设有进烟口7，所述上箱体301上端设有出烟口8，所述上箱体301靠近出烟口8的位置设有玻璃纤维过滤器(可以为超细玻纤滤纸，型号k57-b-001)。所述动物笼具11上方设有第一散流板4，动物笼具11下方设有第二散流板5；所述第一散流板4和第二散流板5设有多个通孔，所述通孔在第一散流板4和第二散流板5上均匀分布。

使用本实用新型所述试验装置使用过程如下：

实验对象(动物)放置在动物笼具11中，动物笼具11中设有隔板9用于隔开动物，避免动物之间发生打斗或其他行为影响实验效果。香烟机1(GSM型香烟机)设置好烟熏参数(包括烟熏时间、吸烟时间等)，点燃香烟，烟雾在吸引泵2的驱动下经软管进入箱体3中的下箱体302，香烟烟雾由箱体3的下端往上并逐渐充满整个箱体3，烟雾在上升过程中经过第二散流板5和第一散流板4上均匀密集分布的多个通孔，从而分散更加均匀充满箱体3，使动物笼具11中各个位置的烟雾浓度大致相同，实验对象呼吸到的烟雾更加接近，有利于提高实验的准确性。下箱体302与下箱体302密封连接，防止渗漏。烟雾经过过滤器6处理后从出烟口8排出，出烟口可设置风机，提高排烟速度。

第二散流板5截面呈人字型，所述第二散流板5的中间位置高于自身的周边位置，即第二散流板5具有斜坡，动物笼具11中动物产生的排泄物可沿第二散流板5的斜坡导流至周边，避免堵塞第二散流板5上的通孔。下箱体302设有采样孔10，恒流大气采样器12与所述采样孔10连接，通过大气恒流采样器对箱体四面进行采样，采集箱体中烟雾，通过高效液相色谱法检测烟雾中尼古丁的含量，来评价该装置的稳定性及均一性，目的是保证各个动物定量口鼻吸入烟雾，克服每只动物模型病变程度不一致的困难。所述定量是指试验箱内各个动物吸入烟雾的浓度均匀。

使用本实用新型所述试验装置进行模拟香烟诱发动物COPD的一试验情况如下：

利用上述动物被动吸烟试验装置：模拟人类长周期吸入香烟，使用商品香烟的焦油、烟碱、CO等为有害物质，模拟人类长期吸烟过程中烟雾对肺部损伤作用。

实验分组：

选取合格SPF级雄性SD大鼠60只，分为正常对照组、模型1组(使用普通吸烟箱，如背景技术中所述装置)、模型2组(使用本实用新型装置)，每组20动物。模型1组大鼠置于普通吸烟箱内被动吸烟，每天1次，30min*30g/次；模型2组大鼠置于本实用新型装置内被动吸烟，每天1次，30min*30g/次；连续熏烟8周，正常对照组不做处理。每周采用自制熏烟箱和本实用新型装置进行造模，并对本实用新型装置采样，采用HPLC检测香烟中尼古丁的含量，于熏烟4周末和8周末分别取10只大鼠进行肺功能，各组大鼠取气管及肺脏，福尔马林固定，切片，HE染色，进行组织病理学检查。

实验结果：

香烟中尼古丁雾化方法学验证

如表1、表2所示，结果显示香烟点燃通过该装置雾化0min、30min、60min、90min、120min，HHPLC检测烟雾中尼古丁的偏差为-1.76％～3.12％；该装置雾化偏差均在15％以内，说明通过该装置四面雾化烟雾量基本一致，且烟雾中尼古丁MMAD均在1～4μm，GSD均在1～3范围内。

表1香烟雾化尼古丁目标浓度为2.5mg/L的雾化稳定性和均一性验证结果

根据测样结果，每测烟雾浓度差别不大，在±11％范围内，上述结果可确保每只动物吸入烟雾一致，达到控制每只动物病变程度。

表2香烟雾化尼古丁粒径分析

目标浓度(mg/L)	质量中值粒径MMAD	几何标准差GSD	是否合格
				2.5	1.512～1.745	1.621～1.756	合格

肺功能指标变化：

如表3、4所示，与正常对照组比较，熏烟4周模型1组大鼠Cdyn显著降低(P<0.05)其余指标均无统计学差异，模型2组大鼠Cdyn显著降低(P<0.01)，RL显著增大(P<0.01)，PEF显著减小(P<0.05)，FVC、FEV_0.3及FEV_0.3/FVC显著减小(P<0.05)；熏烟8周模型1组大鼠Cdyn显著降低(P<0.05)，PEF显著减小(P<0.05)，FVC、FEV_0.3及FEV_0.3/FVC均显著减小(P<0.05)，模型2组大鼠Cdyn显著降低(P<0.01)，RL显著增大(P<0.01)，PEF显著减小(P<0.01)，FVC、FEV_0.3及FEV_0.3/FVC显著减小(P<0.01)。

表3熏烟4周大鼠慢阻肺模型肺功能的影响(

n＝10)

注：与正常对照组比较⁺P<0.05，⁺⁺P<0.01。

表4熏烟8周大鼠慢阻肺模型肺功能的影响(

n＝10)

注：与正常对照组比较⁺P<0.05，⁺⁺P<0.01。

肺组织病理检查：

如图9所示，连续香薰4周正常对照组大鼠肺脏肺泡壁结构正常，肺泡大小未见明显改变，间质未见炎症细胞浸润，肺泡腔内未见明显的渗出物；模型1组肺脏周围肺泡囊腔中度扩大，肺泡隔数量明显减少；模型2组肺脏周围肺泡囊腔中度扩大，肺泡隔数量明显减少，间质轻度炎症细胞浸润。

连续香薰8周正常对照组大鼠肺脏肺泡壁结构正常，肺泡大小未见明显改变，间质未见炎症细胞浸润，肺泡腔内未见明显的渗出物；模型1组肺脏周围肺泡囊腔中度扩大，肺泡隔数量明显减少；模型2组肺脏周围肺泡囊腔中度扩大，肺泡隔数量明显减少，间质中度炎症细胞浸润。

综上表明，自制吸烟箱吸烟造模能诱导大鼠肺功能下降，肺组织肺泡囊腔扩大，肺泡隔数量明显减少，该模型肺组织病变程度较轻；本发明实用装置吸烟雾化的雾化稳定性及均一性较好，经过该发明装置造模能诱导大鼠肺功能下降，肺组织肺泡囊腔扩大，肺泡隔数量明显减少，间质中度炎症细胞浸润，能形成典型的COPD模型。

本次新型小动物口鼻定量吸烟构建的动物慢性阻塞性肺疾病模型的优点：(1)通过大气恒流采样器对箱体四面进行采样，通过滤膜称重法和高翔液相色谱法检测烟雾中尼古丁的含量，来评价该装置的稳定性及均一性，目的是保证各个动物定量口鼻吸入烟雾，克服每只动物模型病变程度不一致的困难；(2)本装置采用高效过滤器，对二手烟进行高效过滤处理，防止烟雾污染实验室，变对对实验人员造成的损伤。成功之处在于该装置雾化的烟雾让动物被动吸烟，而人类COPD形成的主要原因是大量吸烟，由于香烟含有的焦油、尼古丁、一氧化碳等化学物质能损坏气道上皮细胞及肺泡腔等，使上皮细胞坏死、变性和肺泡腔扩张，且伴有炎性细胞渗出，会导致肺功能逐渐下降，从而诱发慢性阻塞性肺疾病形成。因此采用该吸烟装置建立的动物模型，能模拟人类疾病的病理形成过程。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种动物被动吸烟试验装置，包括香烟机（1）、吸引泵（2）和箱体（3），其特征在于，还包括动物笼具（11），所述箱体（3）包括上箱体（301）、下箱体（302），所述上箱体（301）设置在下箱体（302）上方且与下箱体（302）密封连接；所述香烟机（1）与所述吸引泵（2）连接，所述吸引泵（2）与所述下箱体（302）连接，所述动物笼具（11）设置在所述下箱体（302）中；所述下箱体（302）下端设有进烟口（7），所述上箱体（301）上端设有出烟口（8）；所述动物笼具（11）上方设有第一散流板（4），动物笼具（11）下方设有第二散流板（5）；所述第一散流板（4）和第二散流板（5）设有多个通孔，所述通孔在第一散流板（4）和第二散流板（5）上均匀分布。

2.根据权利要求1所述的动物被动吸烟试验装置，其特征在于，所述上箱体（301）靠近出烟口（8）的位置设有过滤器（6）。

3.根据权利要求2所述的动物被动吸烟试验装置，其特征在于，所述过滤器（6）是玻璃纤维过滤器。

4.根据权利要求1所述的动物被动吸烟试验装置，其特征在于，所述第二散流板（5）截面呈人字型，所述第二散流板（5）的中间位置高于自身的周边位置。

5.根据权利要求1所述的动物被动吸烟试验装置，其特征在于，所述下箱体（302）设有采样孔（10）。

6.根据权利要求5所述的动物被动吸烟试验装置，其特征在于，还包括恒流大气采样器（12），所述恒流大气采样器（12）与所述采样孔（10）连接。

7.根据权利要求1所述的动物被动吸烟试验装置，其特征在于，所述动物笼具（11）中设有隔板（9）。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的动物被动吸烟试验装置，其特征在于，还包括软管，所述软管连接香烟机（1）与吸引泵（2），且所述软管连接吸引泵（2）与下箱体（302）。