一种照明光源对猕猴属动物眼轴发育的对比研究方法与流程

本发明涉及一种在幼年猕猴属动物非人工干涉状态下检测不同照明对其眼轴自然发育影响的方法，属于光生物安全和光生物效应领域。

背景技术：

1.眼轴的过度增长是近视的发生的最重要的生理表现。当眼轴的长度大于正常值时，在调节放松的状态下，平行光线经过眼球的屈光系统的折射后无法聚焦于视网膜上，而是汇聚于视网膜前，造成看不清楚远处景物，从而产生近视。这种近视也被称为轴性近视，是中小学生所患近视的最主要的近视类型。一般认为，眼轴发育受多种因素影响，其中与光照的关系最为密切。

2.眼轴在脊椎动物未成年个体上发育最为迅速，也最容易被外界因素影响。成年后，生物体眼轴基本上不再变化。最新研究表明，人3-8岁时所接受的光照不同，将会极大的影响眼轴的发育和后续近视的产生与否。

3.在近视研究的动物实验中，所涉及的实验动物主要有鸡、豚鼠、大小鼠、兔、猕猴等。由于物种之间差异，在不同种的实验动物上获得的实验结果往往并不一致，也很难推广到人上。这其中，由于猕猴和人的亲缘关系最近，其视觉系统和眼球构造和人的高度相似。因此，在猕猴中获得的实验结果能更好的扩展到人上。

4.在近视研究的传统动物实验中，实验动物的年龄主要为新出生的动物(鸡：破壳后7天左右开始实验；大小鼠：出生后至眼睛睁开后开始实验；猕猴：出生后30天左右开始实验)。采取的诱导近视的方法主要有：1)有缝合实验动物的一只眼睛的眼皮；2)在实验动物的一只眼睛上放置凹透镜(光学离焦模型)；3)在实验动物的一只眼睛上放置扩散透镜(形觉剥夺模型)。这些传统方法的优点是可以快速(几天至三十天)诱导实验动物的眼轴过度增长，因此可以极大的加快实验进度。但是这些传统的方法也有着明显的缺点，主要为：1)动物的年龄段大大低于人近视发病的年龄段。这些动物在新生后视觉系统还处于快速发育阶段，此时开始近视实验可能受多种发育因素的影响；2)诱导动物产生近视的过程中要在动物头部或者眼睛外放置凹透镜或者扩散透镜，这与人产生近视的过程不一致。

5.专利号为200620062570.4的实用新型专利公开了一种用于诱导猴等非人灵长类的近视模型的眼罩。该眼罩的原理是基于光学离焦和形觉剥夺法。其设计为圆形头盔样，通过螺丝固定各部分组件，镜片位于眼罩的前方。该设计适合虽然可以通过透镜快速诱导猴的近视，但是这与自然状态下猴或人的近视发展过程不一样。且该专利没有对经过透镜偏折、模糊化后的光线进行测量和校正，这将会对近视产生的可能机制的解释产生干扰。

6.专利号为201310238070.6的发明专利公开了一种用于兔、猫、狗的诱导近视的戴镜系统和应用方法。该戴镜系统包括：圆台形面罩、镜托、诱导镜片、固定带和卡扣实现，可对镜片进行快速更换。其诱导近视的原理也是基于光学离焦和形觉剥夺法。该设计适合虽然可以通过透镜快速诱导兔、猫、狗的近视，但是这与自然状态下人的近视发展过程不一样。且该专利也没有对经过透镜偏折、模糊化后的光线进行测量和校正，这将会对近视产生的可能机制的解释产生干扰。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种照明光源对猕猴属动物眼轴发育的对比研究方法，该方法不需要在实验动物的眼睛外放置透镜，实验过程中对动物没有伤害性处理，实验结果更接近自然近视发展状态。

为了解决上述技术问题，本发明的照明光源对猕猴属动物眼轴发育的对比研究方法包括下述步骤：

步骤一、选取多个年龄为3个月至24个月的健康猕猴属动物，对其视力发育状态进行检测，从中筛选出视觉指标符合实验要求的猕猴属动物作为实验动物，同时记录各实验动物视觉指标筛选检测值si，i为实验动物编号；

步骤二、将筛选出的实验动物随机分为n组分别放置于n个饲养笼内，n≥2，每组实验动物数量不低于6只；然后将n-1个饲养笼分别放置于不同照明光源的饲养房间内对实验动物进行饲养；一个饲养房间采用自然光照明；

步骤三、饲养一周后，对各实验动物眼睛的视力发育状态进行检测，得到各实验动物此时的视觉指标初始检测值si‘；排除初始检测值si‘与筛选检测值si存在明显差异的实验动物，将其余实验动物初始检测值si‘与筛选检测值si取平均值作为编号为i的实验动物视觉指标基础检测值zi，并继续进行饲养；

步骤四、饲养6-24个月后，对各实验动物眼睛的视力发育状态再次进行检测，得到各实验动物的视觉指标最终检测值zi‘；

步骤五、根据各实验动物视觉指标基础检测值zi与最终检测值zi‘进行对比分析，从而获得不同照明光源对实验动物视力发育影响的分析数据。

所述照明光源包括led灯、荧光灯、白炽灯、卤素灯、无极硫灯中两种及以上。

所述饲养笼内中心位置的照度为200-750lx。

所述饲养房间内的温度控制在20-25度之间，相对湿度控制在40-70％之间，换气次数不低于8次/小时。

所述视觉指标主要为眼轴长度。

所述视觉指标还可以包括眼屈光度、前房深度、角膜曲率。

所述步骤三、四中，可以定期对照明光源的光谱和饲养笼内的照度进行检测，保证实验过程中光谱和照度的稳定；同时，定期保留实验中替换下来的照明光源作为光源样本进行保存。

进一步，对猕猴属动物视觉指标进行检测时，首先对其进行常规麻醉，待猕猴属动物无痛觉反应后，将其头部固定在定位仪上并面向检测仪器开始检测。

如果检测过程中若猕猴属动物双眼闭合，采用开睑器撑开猴上下眼睑，后进行各项指标的检查，检查过程中定期向其眼睛表面滴入人工眼泪，保证其眼球表面的湿润。

所述定位仪包括头部固定机构、三维旋转固定支架、固定底托；固定底托上带有固定销和方位刻度；三维旋转固定支架通过底部的圆柱形开孔与固定销相连，可绕固定销作方位转动并锁紧固定；三维旋转固定支架转动度数可通过方位刻度读出；头部固定机构的底部与三维旋转固定支架的顶部连接，可相对于三维旋转固定支架作前后俯仰转动并锁紧固定；头部固定机构的转动度数可通过三维旋转固定支架上的俯仰刻度读出；两个耳杆及齿托安装在头部固定机构上；使用时，两个耳杆的一端端部可抵紧动物双耳的外耳孔并锁紧固定，齿托放入动物口内抵紧上门齿后可锁紧固定。

使用时先取下两个耳杆和齿托，使麻醉后的动物趴伏在固定底托上，将其头部放置于头部固定机构的中间；然后将两个耳杆分别放进头部固定机构的左侧框和右侧框，并将两个耳杆的锥形端抵紧动物双耳的外耳孔后锁紧固定。将齿托支架穿入头部固定机构的右侧框，同时将齿托放入动物口内，抵紧上门齿后通过锁紧固定。控制头部固定机构作方位和俯仰转动，使得动物眼睛对准检查仪器的测试镜头，此时将头部固定机构锁紧固定，通过方位刻度和俯仰刻度读出头部固定机构的方位转动度数和俯仰转动度数并记录；通过水平刻度读出两个耳杆的水平位置并记录，由此即可完成实现对动物眼睛的精确调整和三维定位。

本发明通过检测饲养在的标准环境下猴眼轴长度变化，反应不同照明光源对眼轴发育的影响。人工照明光源有许多方面的特征，主要有：光谱分布、色温、亮度、显色指数、频闪指数等方面。这些特征的不同组合是一种光源区别于其它光源的关键所在。由于眼睛是感受光线的器官，其发育过程也受环境中的光照所调节，因此检测哪一种光源对眼球的发育尤其是眼轴的增长有调节作用就非常必要。

本发明利用与人的视觉系统高度接近的实验动物猕猴属动物(例如：恒河猕猴，食蟹猴等)，研究人工照明光源对其眼轴发育及近视的影响。该方法在实验操作过程中，不专门在实验动物的眼睛外放置凹透镜(negativelenses)或者扩散透镜(diffuserlenses)，实验过程中对动物没有伤害性处理，因此是更接近自然近视发展状态下的研究方法。

对实验动物视觉指标进行检测时使用定位仪将其头部固定，该定位仪结构简洁、使用方便、定位精确，能够减少眼睛位置变动造成的干扰，实现对同一只动物的多次检查数据的稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的动物眼科检查立体定位仪结构示意图。

图2为本发明的侧面示意图。

图3为本发明的固定托板示意图。

图中：1.头部固定机构,11.底框；12.左侧框；13.右侧框；2.三维旋转固定支架；21.圆孔；22.俯仰刻度；23.圆柱形开孔；24、25螺栓；3.固定底托；31.固定销；32.方位刻度；41.耳杆；411.水平刻度；42.螺栓；43.耳杆；431.水平刻度；44.螺栓；45.齿托；46.齿托支架；47.螺栓。

具体实施方式

以猕猴为例，本发明的照明光源对猕猴属动物眼轴发育的对比研究方法具体如下：

一、选取年龄为24个月左右的健康雄性猕猴进行视力发育状态检测，从中筛选出32只视觉指标符合实验要求的猕猴属动物作为实验动物，同时记录各实验动物视觉指标筛选检测值，包括眼轴长度筛选检测值sali，眼屈光度筛选检测值sdi、前房深度筛选检测值scdi、角膜曲率筛选检测值ski；经统计分析后，眼轴长度筛选检测值、眼屈光度筛选检测值、前房深度筛选检测值、角膜曲率筛选检测值等与标准值之间的p值大于等于0.05时，均认为符合实验要求；其中i为实验动物编号。

二、将32只猕猴随机分为4组，每组8只猕猴，此时可以将干扰因素控制到最低。然后将4组猕猴分别放置于4个饲养笼内，将4个饲养笼分别放置于4个饲养房间内对实验动物进行饲养；其中一个饲养房间采用自然光照明，另外3个饲养房间分别采用led灯、荧光灯、白炽灯。饲养笼内中心位置的照度为200-750lx，饲养房间内的温度控制在20-25度之间，相对湿度控制在40-70％之间，换气次数不低于8次/小时。饲养房间大小为5m×3m×2.6米。房间四壁和天花板为净化彩钢板，地板为浅灰色环氧地坪漆地面。饲养笼内活动空间为80cm×80cm×80cm，总高为140cm，材质为304哑光不锈钢。

三、实验动物通常在新的光照条件下会产生应激反应，根据不同实验动物对新环境适应能力的不同，其应激反应也有一定差异，从而影响实验结果的准确性；因此，饲养一周后，对各实验动物眼睛的视力发育状态再次进行检测，得到各实验动物此时的视觉指标初始检测值；包括眼轴长度初始检测值sali’、眼屈光度初始检测值sdi’、前房深度初始检测值scdi’、角膜曲率初始检测值ski’；排除其中初始检测值与对应的筛选检测值存在明显差异的实验动物，将其余实验动物初始检测值与筛选检测值取平均值作为基础检测值，并继续进行饲养；基础检测值包括眼轴长度基础检测值zali、眼屈光度基础检测值zdi、前房深度基础检测值zcdi、角膜曲率基础检测值zki；一般认为，经过统计分析后眼轴长度初始检测值sali’与筛选检测值sali之间、眼屈光度初始检测值zdi与筛选检测值sdi之间、前房深度初始检测值scdi’与筛选检测值scdi之间或角膜曲率初始检测值ski’与筛选检测值ski之间的p值小于0.05时，认为两者之间有显著差异。

步骤四、饲养6个月后，对各实验动物眼睛的视力发育状态再次进行检测，得到各实验动物的视觉指标最终检测值；包括眼轴长度基础检测值zali’、眼屈光度基础检测值zdi’、前房深度基础检测值zcdi’、角膜曲率基础检测值zki’；饲养过程中，定期对照明光源的光谱和饲养笼内的照度进行检测，以保证实验过程中光谱和光照条件的稳定性；同时，定期保留实验中替换下来的照明光源作为光源样本进行保存,用于实验结束后，对实验光源的光谱、亮度等光学参数进行重新测量，确保实验中所用到的照明参数的一致性。

步骤五、根据各组实验动物视觉指标基础检测值与最终检测值进行对比分析，获得不同照明光源对实验动物视力发育影响的分析数据。

对猕猴视觉指标进行检测时，首先对其进行常规麻醉，待猕猴无痛觉反应后，将其头部固定在定位仪上并面向检测仪器开始检测。如果检测过程中若猕猴双眼闭合，采用开睑器撑开猕猴上下眼睑，后进行各项指标的检查，检查过程中定期向其眼睛表面滴入人工眼泪，保证其眼球表面的湿润。

如图所示，所述定位仪

各饲养笼照明光源光照参数见表1.

表1

照明光源还可以有卤素灯、无极硫灯等等。

如图1、2、3所示，所述定位仪包括头部固定机构1、三维旋转固定支架2、固定底托3。

所述固定底托3上带有固定销31和方位刻度31。

所述三维旋转固定支架2通过底部的圆柱形开孔23与固定销31相连，螺栓25位于三维旋转固定支架2上的螺孔内，通过螺栓25可将三维旋转固定支架2与固定底托3锁紧固定；当松开螺栓25后，三维旋转固定支架2可绕固定销31作方位转动，转动的度数可通过方位刻度31读出。

头部固定机构1可以采用长方形框架；头部固定机构1的底框11作为俯仰轴由三维旋转固定支架2顶部的圆孔21穿过；螺栓24设置于三维旋转固定支架2上部的螺孔内，可将头部固定机构1锁紧固定。当松开螺栓24时，头部固定机构1可实现前后俯仰转动，转动的角度可通过圆孔21外侧的俯仰刻度22读出。

截面呈正方形的两个耳杆41、43分别由头部固定机构1的左侧框12和右侧框13上的方孔穿过，通过布置在左侧框12和右侧框13螺纹孔内的螺栓42、44锁紧固定；两个耳杆41、43抵紧动物双耳外耳孔的一端端部为锥形。松开螺栓42、44时两个耳杆41、43可左右移动；齿托支架46由相互垂直的两段直杆构成，齿托45固定在其中一段直杆的端部并面向后侧，可放入动物口内抵紧上门齿，另一段直杆由头部固定机构1右侧框13的方孔中穿过并用螺栓47固定。

所述头部固定机构1还可以采用其他可固定动物头部的形状；两个耳杆41、43也可以采用其他方式与头部固定机构1连接，只要能够在头部固定机构1上作左右水平移动并锁紧固定即可；齿托支架46还可以连接在底框11上，只要能够前后移动将齿托45放入动物口中抵紧上门齿然后锁紧固定即可。