电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置的制作方法

本发明涉及实验器材技术领域，更具体地，涉及一种电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，短波或微波等高频电磁设备在信息、通讯、工业及军事等领域的应用日益广泛，人类越来越多地暴露于电磁辐射环境之中。研究已经表明，电磁场的短期或反复暴露，可引起神经、生殖和免疫等功能紊乱，尤其是对学习和记忆功能有危害，已引起国内外学者的广泛关注。

在一些相关技术中，试验研究选择的电磁辐射场的强度、暴露时间、受试对象及辐射模拟源不同，加之能开展电磁辐射研究的单位数量有限，导致研究结果尚缺乏一致性结论。现有技术中的电磁暴露实验用大鼠固定装置多为满足大型辐射模拟源而设计，其体型较大，无法保证辐射模拟源小型化、辐射均匀场范围较窄小等条件下动物实验的有效进行；并且现有大鼠固定装置均采用上开口式，封口时左右推拉上挡板，经常会出现夹伤鼠尾等问题。以上多方面因素影响了电磁辐射生物效应研究的广泛推广与顺利进行。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置，所述鼠笼固定装置可以提高实验的精准度并且便于动物装入，该固定装置已成功应用于高频短波辐射致大鼠脑功能和结构损伤的生物效应研究中。

根据本发明实施例的电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置，包括：鼠笼架，所述鼠笼架内限定有长方体形的空腔，所述空腔的长度方向的两端敞开，所述鼠笼架设有与所述空腔连通的安装通孔；两个门控挡板，两个所述门控挡板可活动地与所述鼠笼架的两端相连以开闭所述空腔的两个敞开端，所述门控挡板和所述鼠笼架上分别设有连通所述空腔与外界的多个透气孔；调节挡板，所述调节挡板可抽插地设在所述安装通孔内，所述空腔在所述调节挡板位于所述安装通孔内时可沿其长度方向被分成两个子腔。

根据本发明实施例的鼠笼固定装置可以灵活实现大鼠容纳空间的大小调节，调节灵活，可以使受试对象全身位于均匀辐射场中接收均匀辐射，提高了实验的精准度，利用该鼠笼固定装置进行电磁暴露实验可不受辐射模拟源小型化、辐射均匀场窄小等条件限制；同时，该装置更符合实验动物钻洞天性，便于动物装入与固定，操作更便捷。该固定装置已成功应用于高频短波辐射致大鼠脑功能和结构损伤的生物效应研究中，并发现10～30mW/cm²高频短波辐射可引起大鼠学习记忆能力下降、脑电功能紊乱、海马组织结构损伤。

另外，根据本发明上述实施例的电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，两个所述门控挡板和所述调节挡板相对于所述鼠笼架沿竖直方向可移动，所述调节挡板和所述门控挡板的下端的中部分别设有与所述空腔连通的避让缺口，所述避让缺口形成为边长为1±0.5cm的方形孔。

根据本发明的一些实施例，所述鼠笼架的两端分别设有插槽，两个所述门控挡板可抽插地设在对应的所述插槽内。

根据本发明的一些实施例，每个所述透气孔形成为直径为1.5±0.5cm的圆形孔。

根据本发明的一些实施例，所述调节挡板和与其邻近的所述门控挡板所间隔的水平距离为5±1cm，所述调节挡板上设有至少一个所述透气孔。

根据本发明的一些实施例，所述鼠笼架包括：上水平板和下水平板，所述上水平板和所述下水平板分别沿水平方向延伸且沿竖直方向间隔开设置；第一竖直板和第二竖直板，所述第一竖直板和所述第二竖直板分别沿竖直方向延伸且沿水平方向间隔开设置，所述第一竖直板、所述上水平板、所述第二竖直板和所述下水平板依次垂直相连并限定出所述空腔，所述上水平板、所述第一竖直板和所述第二竖直板上分别设有多个所述透气孔。

根据本发明的一些实施例，所述下水平板为厚度为10±0.2mm的亚克力板，所述上水平板、所述第一竖直板、所述第二竖直板、所述门控挡板和所述调节挡板分别为厚度为5±0.2mm的亚克力板。

根据本发明的一些实施例，所述鼠笼架的长度为20±1cm，宽度为7±1cm，高度为8±1cm。

由此，通过采用本发明上述实施例的电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置，最小可满足辐射均匀场大小为140cm²的辐射源要求，与未加固定相比实验精准度可提高约25.45％，已成功应用于短波辐射致大鼠脑损伤的生物效应研究，发现10～30mW/cm²高频短波辐射可引起大鼠学习记忆能力下降；脑电功能紊乱，主要表现为快波β功率降低，慢波δ和θ功率升高；海马组织结构损伤。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置的结构示意图，其中，鼠笼固定装置处于关闭状态；

图2是根据本发明实施例的电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置的结构示意图，其中，鼠笼固定装置处于打开状态；

图3是短波辐射场的平面结构及大鼠在辐射场中代表性活动位置俯视图；

图4是大鼠在辐射场中不同位置接受的辐射强度仿真模拟图，其中：

4(a)为大鼠在辐射场中的电场分布切面图，4(b)为辐射场强剂量仿真计算结果；

图5是根据本发明实施例的大鼠海马组织结构经过0、5、10和30mW/cm²的短波辐射后第1天的大鼠海马组织结构图；

图6是根据本发明实施例的大鼠海马组织结构经过0、5、10和30mW/cm²的短波辐射后第7天的大鼠海马组织结构图；

图7是根据本发明实施例的大鼠海马组织结构经过0、5、10和30mW/cm²的短波辐射后第14天的大鼠海马组织结构图；

图8是根据本发明实施例的大鼠海马组织结构经过0、5、10和30mW/cm²的短波辐射后第28天的大鼠海马组织结构图；

其中，在图5至图8中，左下角所标数字0、5、10和30分别代表正常对照组、5mW/cm²组、10mW/cm²组和30mW/cm²组，箭头表示固缩深染的神经细胞。

附图标记：

鼠笼固定装置100；

鼠笼架10；上水平板11；下水平板12；第一竖直板13；第二竖直板14；

门控挡板20；

调节挡板30；

透气孔101；安装通孔102；避让缺口103。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置100。

参照图1和图2所示，根据本发明实施例的电磁暴露实验用大鼠单笼固定装置100可包括鼠笼架10、两个门控挡板20和调节挡板30。

鼠笼架10内限定有长方体形的空腔，鼠笼固定装置100正常放置时，空腔可以沿水平方向延伸并作为大鼠容纳空间使用。鼠腔的长度方向的两端敞开，即沿空腔的长度方向上，空腔的两端分别敞开形成两个敞开端。两个门控挡板20可活动地与鼠笼架10的两端相连，以打开和关闭鼠腔的两个敞开端。具体在使用时，两个敞开端中的其中一个可以作为入口端，另一个可以作为出口端，以方便操作。

门控挡板20和鼠笼架10上设有透气孔101，透气孔101可以连通空腔与外界，使鼠笼固定装置100可以实现内外空气流通，避免闷热，减少非实验因素干扰，有利于实验的精准性。在本发明中，对于透气孔101的设置位置不做特殊限制，除了在门控挡板20和鼠笼架10上同时设置透气孔101之外，还可以只在鼠笼架10上设置透气孔101。另外，为了提高透气效果，还可以在调节挡板30上设置透气孔101。对于透气孔101的数量没有特殊要求，例如，可以为五个、十个或者更多等，可以根据孔径大小以及透气强度要求等进行灵活设置。

鼠笼架10上设有安装通孔102，安装通孔102与鼠腔连通，调节挡板30可抽插地设在安装通孔102内，鼠腔在调节挡板30位于安装通孔102内沿其长度方向被分成两个子腔。也就是说，调节挡板30可以插入安装通孔102内，也可以从安装通孔102内抽出，当调节挡板30未插入安装通孔102内时，空腔整体为一个腔，当调节挡板30插入到安装通孔102内时，鼠腔可以沿着自身的长度方向被调节挡板30分隔成两个子腔。

由此，可以通过调节挡板30，实现大鼠容纳空间的大小调节。同时，也可以将多个鼠笼固定装置100拼接在一起，通过调节门控挡板20的开闭，实现大鼠容纳空间的大小调节。即在本发明中，可以通过门控挡板20和调节挡板30的配合实现大鼠容纳空间的大小调节。

根据本发明实施例的鼠笼固定装置100，通过设置两端敞开的鼠笼架10以及可以与之活动相连的门控挡板20和调节挡板30，可以灵活实现大鼠容纳空间的大小调节，调节灵活，在具体使用时，可以采用独立式单笼结构使用，亦可根据均匀场范围大小将多个单笼结构联合使用，从而使受试对象全身位于均匀辐射场中接收均匀辐射，实现了小型化辐射源单个大鼠的均匀辐射，提高了实验的精准度。同时，鼠笼固定装置100具有的两端敞开式的洞型结构，更符合实验动物钻洞天性，更加便于动物装入与固定，操作更便捷。

该装置已成功应用于高频短波辐射致大鼠脑功能和结构损伤的生物效应研究中，最小可满足辐射均匀场大小为140cm²的辐射源要求，与未使用该装置固定相比辐射剂量精准度可提高约25.45％，发现10～30mW/cm²高频短波辐射可引起大鼠学习记忆能力下降；脑电功能紊乱，主要表现为快波β功率降低，慢波δ和θ功率升高；海马组织结构损伤。

如图1和图2所示，两个门控挡板20相对于鼠笼架10可沿竖直方向移动，调节挡板30相对于鼠笼架10也可沿竖直方向移动。由此，可以通过上下移动门控挡板20和调节挡板30实现大鼠容纳空间的打开和关闭以及大小调节，操作更方便。

相关技术中的大鼠固定装置均采用上开口式，封口时左右推拉上挡板易存在夹伤鼠尾等问题，动物放置不便，影响了电磁辐射生物效应研究的广泛推广与顺利进行。有利地，在本发明中，门控挡板20的下端的中部设有避让缺口103，避让缺口103与空腔连通。当向空腔中放置大鼠时，避让缺口103可以有效地对鼠尾进行避让，防止因鼠尾过长而干扰门控挡板20的固定，同时避免在鼠尾还未进入到鼠腔内时门控挡板20关闭而夹到鼠尾，有效解决了相关技术中所存在的夹伤鼠尾的问题，进一步保证了实验的顺利进行且大鼠放入更顺畅便捷。

可选地，调节挡板30的下端的中部也可以设置避让缺口103，以在调节空间大小时对鼠尾进行避让，较好地保证大鼠钻入相应的子腔内后，调节挡板30可以顺利插入，进一步防止夹伤鼠尾，更有利于顺利地展开试验。

对于避让缺口103的尺寸和形状不做特殊限制，例如，避让缺口103可以形成为半圆形孔、多边形孔或者不规则形孔等。较优选地，避让缺口103可形成为方形孔，方形孔的边长为1±0.5cm。该尺寸可适用于大部分试验，适用性广且避让效果好。

根据本发明的一些实施例，鼠笼架10的两端分别设有插槽，两个门控挡板20可抽插地设在对应的插槽内。由此，插槽可以对门控挡板20进行定位和限位，使门控挡板20安装准确和牢固，尤其可以在鼠腔的长度方向上进行固定，避免门控挡板20受大鼠的撞击而意外打开，固定牢靠而不易挣脱。较优选地，两个门控挡板20沿竖直方向可移动地设在对应的插槽内，在操作时，可竖直向上抽出实现打开，竖直向下插入实现关闭，开关操作较方便并且便于制造。

为提高调节挡板30的固定效果，鼠腔的相对的内侧壁面上也可以设置插槽，使调节挡板30不仅可以通过安装通孔102进行固定，而且可以通过插槽对调节挡板30的两侧进行固定，使调节挡板30与鼠笼架10连接更可靠。

可选地，调节挡板30和与其邻近的门控挡板20所间隔的水平距离为5±1cm。换言之，与调节挡板30邻近的门控挡板20和调节挡板30所间隔的水平距离为5±1cm，即调节挡板30大致位于距一个敞开端的水平距离5±1cm的位置，调节效果好，可满足不同大小体型大鼠固定要求。

根据本发明的一些实施例，透气孔101可形成为直径为1.5±0.5cm的圆形孔。由此，可以较好地保证内外空气流通，而且鼠笼固定装置100的外形较美观。如图1和图2所示，鼠笼架10、门控挡板20和调节挡板30上分别设有多个间隔开设置的透气孔101，鼠笼固定装置100的透气效果优异，同时还可以方便从外侧观察试验中的大鼠的状态，试验性好。

如图1和图2所示，鼠笼架10可包括上水平板11、下水平板12、第一竖直板13和第二竖直板14。上水平板11和下水平板12分别沿水平方向延伸并且沿竖直方向间隔开设置。第一竖直板13和第二竖直板14分别沿竖直方向延伸并且沿水平方向间隔开设置。第一竖直板13、上水平板11、第二竖直板14和下水平板12依次垂直相连并限定出空腔。上水平板11、第一竖直板13和第二竖直板14上分别设有透气孔101。由此，不仅方便制造而且透气效果好，另外，下水平板12严实无孔，可以防止实验动物在接受辐射过程中大小便污染仪器设备。

根据本发明的一些具体示例，下水平板12、上水平板11、第一竖直板13、第二竖直板14、门控挡板20和调节挡板30均为亚克力板。亚克力板即有机玻璃板，该种材质无毒无味且机械强度较高，可以保证动物健康并防止其啃咬，而且该材质不会影响电磁波的传播与分布，进而减少实验干扰因素。进一步地，下水平板12的厚度为10±0.2mm，其余板的厚度为5±0.2mm。由此，鼠笼架10的底面较厚，其余面稍轻，这种底部厚重上端稍轻的结构设计可增加笼架的稳定性，有效防止倾倒。

可选地，鼠笼架10的长度可为20±1cm，宽度可为7±1cm，高度可为8±1cm。由此，可以满足限定大鼠随意活动的要求，又不至于太过束缚。

图1和图2中示出了根据本发明实施例的鼠笼固定装置100的一个具体示例。如图1和图2所示，鼠笼固定装置100包括鼠笼架10、两个门控挡板20和调节挡板30，鼠笼架10形成为多孔笼架，由四个长方形的平板相互粘连围成一个中间为长方体形的空腔且两端开口的一体式结构，其中四个平板中的一个为无孔平板且厚度相对较厚，作为鼠笼固定装置100的底面，其余的三个平板均为多孔平板且厚度相对较薄，作为鼠笼固定装置100的两个侧面和顶面。两个门控挡板20和调节挡板30沿竖直方向可抽插地设在鼠笼架10上。平板、门控挡板20和调节挡板30上的透气孔101为直径为1.5cm的圆形孔。

下面对采用上述鼠笼固定装置100进行的相关试验进行详细描述。

(A)大鼠在辐射场中的固定位置：辐射场中间部分为规则的长方形区域，两端为不规则三角形区域。若大鼠在辐射场中不加固定自由活动，则代表性活动区域有位置1～5等(如图3示)。利用计算机仿真模拟得出大鼠在不同位置受到的辐射场强度分布图(如图4所示)。通过计算可得出：将大鼠用鼠笼固定装置固定在位置1处，与未使用该装置固定而在位置1～5处自由活动相比，其所受辐射剂量的精确度提高了25.45％。因此，在后续实验中均采用该装置将大鼠固定在位置1处进行辐射。

(B)对大鼠进行短波辐射：将一百只体重为200±20克的二级雄性Wistar大鼠(军事医学科学院实验动物中心提供)，随机分为四组：正常对照组、5mW/cm²组、10mW/cm²组和30mW/cm²组，每组25只。采用工信部电信研究所的短波辐射源，平均功率密度分别为5、10和30mW/cm²的短波对大鼠辐射，辐射时间6min。大鼠置于鼠笼固定装置内并且固定体位。对照组进行假辐射，即关闭辐射源，而其他条件同前。

(C)大鼠学习记忆能力检测：采用Morris水迷宫测试系统检测大鼠学习记忆能力的改变。该系统由不锈钢圆形水池(直径120厘米，高50厘米)、摄像机、电脑分析软件组成。使用时控制水深20厘米，水温23摄氏度左右，将水池分为4个象限，每个象限池壁中间位置为入水点。任选其中1个象限中间位置放置1个直径8厘米，高18厘米深色平台。水池上方安置摄像机，与软件系统相连，连续记录大鼠游泳轨迹以进行分析。

短波辐射前各组大鼠适应性训练2天，于辐射后1～4天、7天、14天及28天进行定位航行实验。将大鼠面向池壁分别从4个入水点放入水中，记录其在60秒内寻找平台的时间(逃避潜伏期)，以4个象限的平均值即平均逃避潜伏期作为观察指标。若60秒内未找到平台则记为60秒，继续进行下一象限实验。结果见表1。

表1短波辐射对大鼠平均逃避潜伏期的影响(秒)

备注：与对照组相比，*P<0.05，**P<0.01

由表1中结果可知，4组大鼠均随着实验次数增加，平均逃避潜伏期在一定时间段呈逐渐缩短趋势。与对照组相比，5mW/cm²组大鼠平均逃避潜伏期在各时间点均无明显改变，10和30mW/cm²组大鼠在1～7天明显延长(P<0.05)，至14天后无显著差异。由此可知10和30mW/cm²的短波辐射可导致大鼠空间学习记忆能力的损伤。

(D)大鼠脑电图的检测：分别在辐射后1天、7天、14天和28天，对大鼠实施1％戊巴比妥钠腹腔麻醉(0.5毫升/100克)，致大鼠于轻度麻醉状态，采用MP-150多导生理记录及分析系统记录分析大鼠脑电图。备皮后于大鼠头顶正中部分别放置一电极，左耳垂放置参考电极，针式电极固定于皮下，连续记录5分钟，分别分析4种脑电波α、β、δ和θ的功率变化情况。结果见表2至表5。

表2短波辐射对大鼠脑电波α的功率的影响(μV²)

表3短波辐射对大鼠脑电波β的功率的影响(μV²)

表4短波辐射对大鼠脑电波δ的功率的影响(μV²)

表5短波辐射对大鼠脑电波θ的功率的影响(μV²)

备注：与对照组相比，*P<0.05，**P<0.01

由表中结果可知，4组大鼠的α波功率在各时间点均无明显差异；β波功率在1天时各辐射组均降低，呈现出辐射剂量越大其功率越低的改变，随各时间点延长各组差异逐渐缩小，至28天时各组无明显差异；θ和δ波功率在5mW/cm²组无显著升高，10和30mW/cm²组明显升高，与剂量正相关，随各时间点延长辐射组均逐渐恢复至正常水平。说明一定剂量的短波辐射可导致大鼠脑电功能紊乱，主要表现为10和30mW/cm²短波辐射可致快波β功率降低，慢波δ和θ功率升高。

(E)大鼠脑海马组织结构观察：将4组大鼠分别于辐射后1天、7天、14天及28天，对大鼠实施1％戊巴比妥钠腹腔麻醉(1.5毫升/100克)后，断头处死分离脑海马组织，距前脑6毫米处作冠状切面(海马部位)，取后半部分脑组织10％缓冲福尔马林固定1周后，常规脱水、透明、浸蜡、包埋，制作3μm厚石蜡切片，HE染色，光镜观察并拍照记录，结果如图5至图8所示。

由脑组织染色光镜观察可知，对照组大鼠海马结构齿状回颗粒细胞及CA3区椎体细胞排列整齐，神经元形态饱满，细胞质均匀。与对照组相比，1天时各辐射组均无显著改变；7天时5mW/cm²组大鼠海马少量神经元出现轻微的固缩深染，10mW/cm²组的神经元固缩深染改变增多，30mW/cm²组出现大量固缩深染的神经元；14天时各辐射组神经元固缩深染病变呈现出减轻的趋势；至辐射后第28天，各辐射组神经元基本恢复至正常水平。表明一定剂量的短波辐射可造成脑组织结构损伤。

根据本发明实施例的鼠笼固定装置100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确的规定和限定；第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。