专利名称：动物实验用低氧箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及动物实验用设备领域，特别涉及动物睡眠呼吸暂停实验用设备领 域，具体是指一种动物实验用低氧箱。
背景技术：
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,0SAHS)的危害已越来越受到人们的重视，尤其是对心血管的损害。OSAHS作为高 血压和心血管疾病的独立危险因素，其相关机制的研究也是近年的热点。成功建立动物模 型是深入研究OSAHS的基础。理想的模型是天然模型，即不改变外界环境及动物的生理结 构，直接用以观察动物生理状态下的睡眠结构和清醒或睡眠状态下的呼吸暂停情况。目前 已有的模型存在一定的局限性，如耗时和费用高等；且通过药物干预所制备的模型也不能 达到天然模型的要求，进而使睡眠呼吸暂停病理生理过程和相关并发症机制的研究受到影 响。因此，复制OSAHS完整的动物模型存在一定的难度。基于OSAHS致心脑血管损害的重要病理生理机制为睡眠时反复的低氧/复氧(间 歇低氧)，目前多采用小动物的间歇低氧模型(即睡眠呼吸暂停模式的CIH模型)进行靶器 官损伤的研究。主要为啮齿类动物，常用有Wistar大鼠、SD大鼠、C57BL/6J小鼠等，雄性 为主。除了可以复制慢性问歇低氧的过程外，应用小型动物的优点还包括动物体积小、成本 低、便于饲养和实验可取的样本量相对宽松等，且啮齿类动物的遗传基因也是目前研究最 成熟的，在研究不同基因型鼠OSAHS的心血管损害表现方面具有优势。另外，小动物血氧饱 和度变化快，而大动物则不然，实现一定程度的氧饱和度下降势必花费更长的时间。间歇低氧是相对于持续低氧而言的，广义地说，任何不同水平的低氧或低氧与正 常氧的交替都可以被称为间歇低氧，通常分为持续数分钟或数小时的急性间歇低氧和持续 数天、数周乃至数年的慢性间歇低氧。而睡眠呼吸暂停模式的低氧具有一定的特点，即正常 氧和低氧交替出现，不管低氧程度多么严重，低氧解除后都会恢复到正常的水平。低氧发生 的频率很高，一般在5 100次/小时，平均每1 5分钟发生一次。睡眠呼吸暂停模式的 低氧程度严重，变化幅度大。从是否人为干预动物的角度，可以将睡眠呼吸暂停模式的CIH模型分为自发性动 物模型和诱导型动物模型。自发性动物模型是指由于动物先天性发育异常或本身固有特 点，自然发生呼吸紊乱。但用于这一睡眠呼吸暂停模型的机制研究还有其局限性，例如它们 都为中枢性暂停，而且这些中枢性暂停的病理生理的意义尚不清楚，而且它们都为俯卧位 睡眠，与人类的睡眠体位也不相同，因此自发模型有其局限性。诱导型动物模型可以分为两 类，一类是通过在上气道特定位置注射凝胶，胶原和安装计算机控制活瓣的方法人为造成 上气道的狭窄或闭合，从而模拟人类OSAHS患者的气道情况。但并不适合研究上气道狭窄 的产生机制，且所用的模型都是体型较大的哺乳动物，如猴、猪、狗等。另一类是将动物放入 特定的密闭舱中，通过人工持续性、间歇性或周期性的低氧通气，模拟人类OSAHS患者的病 理生理改变，用于研究OSAHS继发的部分病理生理改变，可以称为病理生理模型。病理生理模型是慢性缺氧模型建立的常用方法。慢性间歇性缺氧模型(CIH模型)的病理生理模型建立的常用方法是将动物放入 氧舱或戴上面罩，周期性交替给予氮气、氧气、空气或低氧混合气体，使达到类似睡眠呼吸 暂停事件，即缺氧/复氧过程的周期性出现。一般先以一定流量通入100%氮气，使得舱内 O2浓度在降低到3% 10%，保持一段时间后再通人医用氧气和/或压缩空气，舱内O2浓 度逐渐回升至21%左右，再保持同样一段时间，这样完成一次循环，即相当于在这段时间 内动物发生低氧一次。舱内湿度控制在40% 50%，温度22°C M°C，CO2浓度一般小于 0. 01%，使舱内跟舱外室内条件基本一致。这种造模方法成功模拟了 OSAHS患者间歇低氧 的状态在数10秒一次的低氧/复氧循环接近于中的重度OSAHS患者的临床特征。但是，目前国内外对间歇低氧过程的实现中所存在的主要问题是，间歇性低氧的 标准尚不统一，导致不同研究者的实验方案的重复性和可比性均较差。表现在大部分类似 研究均采用自行设计装置，没有统一的产品和标准，所供给气体为氧气，氮气和/或空气的 种类也不一致。在气体供给切换模式上，多为时间切换且切换间隔时间也不统一，通常采取 交替给予氮气(20至40秒)，而后给予恢复正常氧供(45至90秒)，而最长一个循环可达8 分钟。时间切换的模式多缺少实时氧记录，或即使有氧气浓度的监测也缺乏相应的反馈调 节设计，也就是说，尚没有以浓度切换为标准的实验模式。因此，很难统一所模拟CIH的轻 重程度，模拟的重复性较差。
实用新型内容本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种实现氧气浓度切 换，有效模拟间歇性低氧过程，利用其进行的实验重复性高，结构简单，应用方便的动物实 验用低氧箱。为了实现上述的目的，本实用新型的动物实验用低氧箱具有如下构成该动物实验用低氧箱包括透明箱体，其主要特点是，所述的低氧箱还包括设置于 所述的箱体上的氧气输入口和氮气输入口，所述的氧气输入口和氮气输入口均连通所述的 箱体内部，所述的箱体内部设置有二氧化碳吸收装置。该动物实验用低氧箱中，所述的低氧箱还包括设置于所述的箱体外侧的氧气输入 控制阀和氮气输入控制阀，所述的氧气输入控制阀连接于所述的氧气输入口，所述的氮气 输入控制阀连接于所述的氮气输入口。该动物实验用低氧箱中，所述的低氧箱还包括设置于所述的箱体外侧的控制装 置，所述的控制装置分别连接所述的氧气输入控制阀和氮气输入控制阀，所述的控制装置 还具有外部计算机连接端口。该动物实验用低氧箱中，所述的氧气输入控制阀和氮气输入控制阀均为电磁阀。该动物实验用低氧箱中，所述的控制装置为单片机。该动物实验用低氧箱中，所述的外部计算机连接端口为串行端口。该动物实验用低氧箱中，所述的低氧箱还包括设置于所述的箱体内部的氧气传感 器，所述的氧气传感器连接所述的控制装置。该动物实验用低氧箱中，所述的低氧箱底部设置有排气孔阵列。采用了该实用新型的动物实验用低氧箱，由于其具有设置于箱体上的氧气输入口和氮气输入口，以及设置于所述的箱体外侧的氧气输入控制阀和氮气输入控制阀，所述的 箱体内部还设置有二氧化碳吸收装置，使得其能够按所需浓度和切换时间要求任意调节， 适应于不同氧浓度和维持时间的动物实验，实现了时间和浓度切换相结合的实验方法，保 证了实验的可重复性，为研究OSAHS心血管等靶器官损害提供了更为标准的装置。本实用 新型的动物实验用低氧箱，其制造成本低廉，结构简单，且应用方便。
图1为本实用新型的动物实验用低氧箱的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图1所示，为本实用新型的动物实验用低氧箱的结构示意图。该动物实验用低氧箱包括一透明箱体1，该低氧箱还包括设置于所述的箱体上1 的氧气输入口 2和氮气输入口 3，所述的氧气输入口 2和氮气输入口 3均连通所述的箱体1 的内部。所述的箱体1的内部设置有二氧化碳吸收装置4。所述的低氧箱还包括设置于所 述的箱体1外侧的氧气输入控制阀5和氮气输入控制阀6，所述的氧气输入控制阀5连接 于所述的氧气输入口 2，所述的氮气输入控制阀6连接于所述的氮气输入口 3，所述的氧气 输入控制阀5和氮气输入控制阀6均为电磁阀。。所述的低氧箱还包括设置于所述的箱体 1外侧的控制装置，该控制装置为单片机7。所述的单片机7分别连接所述的氧气输入控制 阀5和氮气输入控制阀6，所述的控制装置还具有外部计算机连接端口 8，外部计算机连接 端口 8为串行端口。在一种较优选的实施方式中，所述的低氧箱还包括设置于所述的箱体1内部的氧 气传感器9，所述的氧气传感器9连接所述的控制装置。在一种更优选的实施方式中，所述的动物实验用低氧箱的底部还设置有排气孔阵 列(图中未示出)。在实际应用中，本实用新型的动物实验用低氧箱的箱体采用IOmm厚的无色有机 玻璃制成。箱体规格为550mmX 550mmX 200mm。箱体侧壁固定一个单片机，其通过com端口 与电子计算机主机连接。该单片机还与气路单向电磁阀及医用氧气传感器(M-04，深圳富安 达科技有限公司)相连接，实现氧浓度反馈信息的获取。低氧箱底部每隔30mm打孔(直径 约2. Omm)以确保箱内压力保持大气压的水平。通过电子计算机利用自行设计软件的操作 界面对气路单向电磁阀进行调节和控制。另外，若将所供的氧气和氮气更换为其他气体，例如一氧化碳，本实用新型可被应 用于其他相关气体的研究。如果再进行改进，加上微电脑温度控制器、紫外线杀菌灯，将所 供气体改成二氧化碳，则本实用新型还可以改制成一个简易的二氧化碳培养箱。在利用本实用新型的低氧箱进行动物间歇性缺氧实验的过程中，将单只动物 (C57BL/6J小鼠)置于所述的低氧箱中，打开计算机操作界面并启动相应的控制程序，调节 氧气和氮气的供气压力分别为0. 025mPa和0. 05mPa,实现箱内的间歇低氧。通常设置的间 歇性低氧过程为当箱内氧气浓度达到21%时，维持20秒，然后充入氮气；当箱内氧气浓度 达到5%时，维持10秒，然后充入氧气；当箱内氧气浓度再次达21%时，进入下一个循环开始，完成一个循环所需用时约为90秒。从而达到低氧事件40次/小时的实验环境设置，该 实验环境与重度OSAHS相对应。箱内放置二氧化碳吸收剂(芬兰GE healthcare Finland Oy公司生产)。还可应用二氧化碳浓度测试仪(TES1370，台湾泰仕集团生产)测试实验箱 内二氧化碳浓度。采用了该实用新型的动物实验用低氧箱，由于其具有设置于箱体上的氧气输入口 和氮气输入口，以及设置于所述的箱体外侧的氧气输入控制阀和氮气输入控制阀，所述的 箱体内部还设置有二氧化碳吸收装置，使得其能够按所需浓度和切换时间要求任意调节， 适应于不同氧浓度和维持时间的动物实验，实现了时间和浓度切换相结合的实验方法，保 证了实验的可重复性，为研究OSAHS心血管等靶器官损害提供了更为标准的装置。本实用 新型的动物实验用低氧箱，其制造成本低廉，结构简单，且应用方便。在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以 作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是 说明性的而非限制性的。
权利要求1.一种动物实验用低氧箱，包括透明箱体，其特征在于，所述的低氧箱还包括设置于所 述的箱体上的氧气输入口和氮气输入口，所述的氧气输入口和氮气输入口均连通所述的箱 体内部，所述的箱体内部设置有二氧化碳吸收装置。
2.根据权利要求1所述的动物实验用低氧箱，其特征在于，所述的低氧箱还包括设置 于所述的箱体外侧的氧气输入控制阀和氮气输入控制阀，所述的氧气输入控制阀连接于所 述的氧气输入口，所述的氮气输入控制阀连接于所述的氮气输入口。
3.根据权利要求2所述的动物实验用低氧箱，其特征在于，所述的低氧箱还包括设置 于所述的箱体外侧的控制装置，所述的控制装置分别连接所述的氧气输入控制阀和氮气输 入控制阀，所述的控制装置还具有外部计算机连接端口。
4.根据权利要求3所述的动物实验用低氧箱，其特征在于，所述的氧气输入控制阀和 氮气输入控制阀均为电磁阀。
5.根据权利要求3所述的动物实验用低氧箱，其特征在于，所述的控制装置为单片机。
6.根据权利要求3所述的动物实验用低氧箱，其特征在于，所述的外部计算机连接端 口为串行端口。
7.根据权利要求3所述的动物实验用低氧箱，其特征在于，所述的低氧箱还包括设置 于所述的箱体内部的氧气传感器，所述的氧气传感器连接所述的控制装置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的动物实验用低氧箱，其特征在于，所述的低氧箱 底部设置有排气孔阵列。
专利摘要本实用新型涉及一种动物实验用低氧箱，包括透明箱体，其中，所述的低氧箱还包括设置于所述的箱体上的氧气输入口和氮气输入口，所述的氧气输入口和氮气输入口均连通所述的箱体内部，所述的箱体内部设置有二氧化碳吸收装置。采用了该种结构的动物实验用低氧箱，由于其具有设置于所述的箱体外侧的氧气输入控制阀和氮气输入控制阀，所述的箱体内部还设置有二氧化碳吸收装置，使得该低氧箱能够按所需浓度和切换时间要求任意调节，适应于不同氧浓度和维持时间的动物实验，实现了时间和浓度切换相结合的实验方法，保证了动物间歇性缺氧实验的可重复性，为研究OSAHS心血管等靶器官损害提供了更为标准的装置。
文档编号A61B19/00GK201861762SQ201020607859
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者万欢英, 李庆云, 李敏, 黄绍光 申请人:上海交通大学医学院附属瑞金医院