專利名稱：多功能中動物飼養(yǎng)隔離系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
多功能中動物飼養(yǎng)隔離系統(tǒng)，涉及一種在可控微環(huán)境條件下詞養(yǎng)中等大小動物用的隔離系統(tǒng)，具體是為高等級生物安全實驗室內(nèi)飼養(yǎng)的非人靈長類中等大小動物提供的隔離設備。
背景技術：
及時應對突發(fā)傳染病等重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件，是國家安全體系建設的重要組成部分。目前，國家衛(wèi)生部公布的380種人間傳染的病原微生物名錄中約21%的病原體動物感染實驗需在動物生物安全三級實驗室(animal biosafety level-s' ABSL-3)進行(約67種病毒，8種細菌、4種真菌)，約5%需在動物生物安全四級實驗室(ABSL-4)進行(約20種病毒)。近年來，我國重大傳染病發(fā)病率居高不下，肝炎、艾滋、結(jié)核等許多重大傳染病還沒有得到有效控制，禽流感、SARS、登革、鼠疫、豬鏈球菌病、手足口病等新發(fā)和再發(fā)傳染病又不斷出現(xiàn)。防控形勢十分嚴峻。
非人靈長類動物(猴)的生物學特性與人類最為接近，是研究人類各種疾病最為理想的"替身"，尤其是在鑒定感染人的未知病原體程序中，必須遵循科赫法則，其單一的病因需在動物身上復制出來。因此，動物疾病模型對于研究人類
各種疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和防治疾病療效的機理等是極為重要的手段和工具。在高等級動物生物安全實驗室內(nèi)開展高危病原體感染動物飼養(yǎng)與實驗工作需使用動物負壓飼養(yǎng)隔離器。嚙齒類動物的負壓詞養(yǎng)隔離器目前已形成成熟的市場。而非人靈長類等中動物負壓飼養(yǎng)隔離器國內(nèi)成型的為半開放式中型動物負壓飼養(yǎng)隔離器，這種隔離器由于在飼養(yǎng)或?qū)嶒炦^程中存在人與動物直接面對的環(huán)節(jié)，根據(jù)風險評估，僅限于開展結(jié)核與HIV病原體的研究。隔離主要是將受控制的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境相分離，使操作對象和工作人員相分離，避免人與感染物質(zhì)直接接觸、避免感染物質(zhì)逃逸到環(huán)境中、避免感染物質(zhì)丟失。為此需要建立氣密屏障完好的隔離器、活動性強且連接便捷的傳遞鏈、消毒滅菌完全徹底的消毒鏈。使用隔離器可以提高工作人員和操作程序的安全性；避免操作者穿著過多的防護服，改善操作人員工作的舒適度、靈活性，降低誤操作，提高安全水平；感染物質(zhì)完全受控，使污染區(qū)域最小化。
隔離器有多種，以壓力分有正壓隔離器、負壓隔離器，正壓多用于清潔級動物飼養(yǎng)(防感染)，負壓多用于感染動物飼養(yǎng)與試驗(防止散毒)。國際上知名的制造大中型負壓動物飼養(yǎng)隔離器的主要生產(chǎn)廠商有德國的Ehret，法國的Ingenia、 La Calhene (La Calhene近年來被Getinge收購)、Skan以及葡萄牙的Walker Barrier等。其采用的物理隔離手段包括剛性和柔性屏障。 一般說來，隔離的可靠程度隨著物理隔離的剛性而提高。通常剛性屏障由塑料箱體、金屬框架箱體或熱加工金屬箱體構(gòu)成。箱體的設計是阻止箱體內(nèi)部的材料泄漏到外部環(huán)境中，或者外部環(huán)境物體穿透進入到箱體內(nèi)部環(huán)境，或者兩者同時發(fā)生。由于在隔離器內(nèi)的操作對象為生物樣品，其新陳代謝產(chǎn)物需要有連續(xù)的氣流在隔離器內(nèi)通過，以降低臭味和有毒氣體、灰塵和傳染性物質(zhì)的濃度，排除過高的熱量和潮氣；廢氣須經(jīng)過濾處理以防止病原體污染外部環(huán)境。因此在物理性隔離箱體的基礎上加入空氣動力學手段,使隔離器內(nèi)的氣流成為單向氣流或湍流，相對于環(huán)境為負壓，進、出空氣經(jīng)高效過濾器(high efficiency particulate air filter,HEPA)處理，這種空氣處理系統(tǒng)可以阻止在隔離器內(nèi)操作形成的氣溶膠逸出到周圍環(huán)境。
目前國內(nèi)一些實驗室使用的Ehret、 Ingenia、 La Calhene等公司的隔離器
均為最基本配置，存在以下問題這些隔離器存在以下問題①沒有自動化控制，
由于隔離環(huán)境參數(shù)固定，只能飼養(yǎng)一種類型的動物，這樣不能滿足科研人員在不
同研究階段飼養(yǎng)不同動物需要更換隔離環(huán)境參數(shù)的要求。②由于隔離器內(nèi)部壓力設定單一，難以滿足科研人員在不同研究階段需要根據(jù)不同的實驗體系處理不同
實驗材料的要求(如有時做動物實驗，有時需進行對正常人體健康有影響的藥物實驗，不同的實驗體系需要不同的壓力)。(D由于沒有采用自動控制的變頻風機，操作期間進出手套系統(tǒng)容易引起隔離器內(nèi)壓力較大變化，易造成誘導泄漏，且不利于動物福利。④排風系統(tǒng)沒有備份， 一旦風機出現(xiàn)問題，內(nèi)部詞養(yǎng)的動物將面臨很大的生存問題，實驗難以維續(xù)。⑤國內(nèi)的高等級生物安全實驗室沒有類似于國外可容納各種儀器設備的大規(guī)模的隔離體系，而各個生物安全柜生產(chǎn)廠家目前還沒有與雙門轉(zhuǎn)移切換(Double port transfer exchange, DPTE)裝置配套的生物安全柜，因此單一規(guī)格的DPTE結(jié)構(gòu)無法滿足既可有足夠容積傳遞中動物、又有最小尺寸進入生物安全柜繼續(xù)實驗的其他流程的生物安全操作要求。⑥動物糞便的處理目前有干法和濕法兩種處理手段。干法比較費人工，實驗室要維持較多的工人；濕法易清潔，但比較占體積，需要配備較大的糞便收集桶，后續(xù)處理包括人工搬運工作強度高，運輸量大，滅菌后如包裝破損，易污染周圍環(huán)境且不易清理，問題比較突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不同研究項目飼養(yǎng)不同的受病原體感染的或清潔級動物的隔離器，該隔離器還可以開展可控微環(huán)境內(nèi)微生物暴露、消毒方式與消毒效果評價、特殊的密閉艙室環(huán)境研究等多種科研項目。用本發(fā)明的隔離器可按動物實驗或藥物實驗研究要求，對詞養(yǎng)各種中等大小動物和采樣，或進行消毒效果評價等實驗需要的不同正、負壓力進行調(diào)整，并且能滿足動物福利以及糞便的小包裝處理等。
為了達到上述目的，本發(fā)明以雙門傳遞接口、傳遞桶構(gòu)成隔離器之間的傳遞鏈(每臺隔離器設置兩個雙門傳遞接口，實現(xiàn)實驗用品傳遞與糞便收集小包裝化)，以過氧乙酸滅菌器及其附屬管道構(gòu)成針對隔離器的消毒滅菌鏈，以PLC控制系統(tǒng)、WINCC6.0程序系統(tǒng)實現(xiàn)對隔離器、滅菌體系的自動化控制與監(jiān)測以及遠程監(jiān)控。送風、排風風機均選用變頻風機，解決進出手套系統(tǒng)產(chǎn)生的較大壓力變化問題，排風風機一用一備，通過自控系統(tǒng)始終保持隔離器內(nèi)較為穩(wěn)定安全的負壓狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)對隔離器參數(shù)施行菜單式管理，研究人員可以根據(jù)研究需要設定不同的隔離環(huán)境參數(shù)，從而為研究高危病原體及其感染的實驗動物所從事的生物安全操作提供硬件設備。
本發(fā)明多功能中動物飼養(yǎng)隔離系統(tǒng)，通過下述技術方案予以實現(xiàn)，包括隔離器罩體，隔離器罩體頂部的通風設備單元，中下部的控制系統(tǒng)和下部的隔離器支撐架；隔離器罩體前門的透明板上設有手套及袖套系統(tǒng)、隔離器罩體內(nèi)部的底面固有的籠具軌道及滑輪，籠具軌道及滑輪上按需要裝有動物籠具;其結(jié)構(gòu)要點是-隔離器罩體頂部的通風設備單元包括一用一備2臺排風風機和1臺進風風機，3臺風機均采用變頻風機，并與導軌固定連接，導軌與隔離器罩體的頂部固結(jié)，通過與排風風機連接的排風風管以及與隔離器罩體貫通并相互串聯(lián)的排風初效過濾器、排風串聯(lián)高效過濾器A和排風串聯(lián)高效過濾器B將氣體抽出罩體，達到
不同操作狀態(tài)對罩體內(nèi)不同負壓的要求，并解決了進出手套及袖套系統(tǒng)產(chǎn)生較大壓力變化造成的壓力波動；通過與進風風機連接的進風風管以及與罩體貫通的進風初效過濾器、進風高效過濾器將經(jīng)過消毒的空氣送入罩體內(nèi)；導軌上還安裝一組照度可調(diào)燈、可旋轉(zhuǎn)攝像頭、可旋轉(zhuǎn)平板電視、微差壓傳感器、溫度和濕度傳感器；罩體的一側(cè)設有傳遞實驗用品或動物的DPTE350a傳遞門；罩體的底部為臺階形狀，最低的臺階上開設有DPTE270a傳遞門，DPTE270 a傳遞門上活動連接帶DPTE270 P部件的傳遞桶，通過柔性導流管將略向下傾斜的消殺池中收集的動物糞便及時排入傳遞桶，實現(xiàn)糞便收集小包裝化，或通過更換傳遞桶傳送實驗材料；隔離器支撐架上固結(jié)控制箱和可旋轉(zhuǎn)支撐桿，控制箱安裝了可編程控制器PLC、電器元件(主要包括變壓器、保險、交流接觸器、斷路器、線排、指示燈、按鈕)打印口 (實現(xiàn)單臺隔離器數(shù)據(jù)輸出)、工業(yè)以太網(wǎng)接口 (可以接受遠程控制器中用WINCC 6. 0程序系統(tǒng)編制的遠程控制軟件控制，可實現(xiàn)多臺隔離器遠程數(shù)據(jù)控制)，可旋轉(zhuǎn)支撐桿上固結(jié)觸摸屏和報警指示燈，觸摸屏通過工業(yè)總線(Profibus Dp)與控制箱進行數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)對隔離器、滅菌體系的自動化控制與監(jiān)測，滿足不同動物或不同操作所需的風壓、濕度、溫度、光照、消毒參數(shù)管理，使隔離器內(nèi)始終處于較為穩(wěn)定、安全、衛(wèi)生的負壓或正壓狀態(tài)，并針對不同動物和病原體以及動物的清潔級別，研究人員根據(jù)研究需要設定不同隔離環(huán)境參數(shù)，獲得充足真實的實驗數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)點如下-
1. 由于本發(fā)明送風、排風風機均選用變頻風機，解決了進出手套系統(tǒng)產(chǎn)生的較大壓力變化問題，同時，排風風機一用一備，通過自控系統(tǒng)始終保持隔離器內(nèi)較為穩(wěn)定安全的負壓或正壓狀態(tài)，既可以提供一種不同研究項目飼養(yǎng)不同的受病原體感染的或清潔級動物，也可以實現(xiàn)消毒效果評價等多種功能。
2. 由于本發(fā)明的罩體的一側(cè)設有傳遞實驗用品的DPTE350a傳遞門，罩體的底部為向下傾斜的臺階形狀，最低的臺階上開設有DPTE270a傳遞門，DPTE270a傳遞門上活動連接帶DPTE270 P部件的傳遞桶，通過柔性導流管將略向下傾斜的消殺池中收集的動物糞便及時排入傳遞桶，實現(xiàn)糞便收集小包裝化，或通過更換傳遞桶傳送實驗材料。
3. 由于本發(fā)明的控制箱安裝了可編程控制器PLC、電器元件(主要包括變壓器、保險、交流接觸器、斷路器、線排、指示燈、按鈕)打印口 (實現(xiàn)單臺隔離器數(shù)據(jù)輸出)、工業(yè)以太網(wǎng)接口 (可以接受遠程控制器中用WINCC 6.0程序系統(tǒng)編制的遠程控制軟件控制，可實現(xiàn)多臺隔離器遠程數(shù)據(jù)控制)，可旋轉(zhuǎn)支撐桿上固結(jié)觸摸屏和報警指示燈，觸摸屏通過工業(yè)總線(Profibus Dp)與控制箱進行數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)對隔離器、滅菌體系的自動化控制與監(jiān)測，滿足不同動物或不同操作所需的風壓、濕度、溫度、光照、消毒參數(shù)管理，使隔離器內(nèi)始終處于較為穩(wěn)定、安全、衛(wèi)生的負壓或正壓狀態(tài)，并針對不同動物和病原體以及動物的清潔級別，研究人員根據(jù)研究需要設定不同隔離環(huán)境參數(shù)，獲得充足真實的實驗數(shù)據(jù)。
4. 由于本發(fā)明安裝了照度可調(diào)燈、可旋轉(zhuǎn)攝像頭、可旋轉(zhuǎn)平板電視、微差壓傳感器、溫度和濕度傳感器，因此滿足了動物生活的福利，進行人性化的管理。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的使用時的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明的糞便收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為本發(fā)明的俯視圖
圖中
l一通風設備單元；2—隔離器罩體；3—攝像系統(tǒng)；4一電視娛樂系統(tǒng)；5—隔離器支撐架；6—控制箱；7—可旋轉(zhuǎn)支撐桿；8—觸摸屏；9—報警指示燈；
IO—前門支撐阻尼器；ll一排風初效過濾器；12—排風串聯(lián)高效過濾器A; 13—門鉸鏈；14一排風串聯(lián)高效過濾器B; 15—頂部安裝導軌；16—排風風管；17—排風電控球閥；18—排風風管卡接頭；19—溫濕度傳感器；20—排風出口； 21一風速計；22—排風風機；23—微差壓傳感器；24—進風初效過濾器；25—進風
風機；26—進風風管；27—進風電控球閥；28—進風風管卡接頭；29—滅菌試劑進口； 30"進風高效過濾器；31—電視安裝基座；32—滅菌連接軟管；33—
過氧乙酸滅菌器；34—過氧乙酸滅菌器推車；35—可鎖定式輪子；36—壓縮空氣管；37—攝像機安裝基座；38—不銹鋼箱體；39—可旋轉(zhuǎn)攝像頭；40—可旋轉(zhuǎn)平板電視；41一前門；42—DPTE 350a傳遞門；43—柔性導流管；44一DPTE270 ct傳遞門；45—DPTE傳遞口連接內(nèi)環(huán)；46—DPTE傳遞口連接外環(huán)密封圈；47—高效過濾器；48—帶DPTE270 e部件的傳遞桶；49—不銹鋼換向輪；50—可調(diào)高度支撐腳；51—DPTE傳遞口連接外環(huán)；52—排放閥；53—消殺池；54—動物籠具；55—籠具導軌及滑輪；56—照度可調(diào)燈；57—氣流及滅菌試劑流動方向；58一手套及袖套系統(tǒng)；59—控制箱主電源開關；60—控制箱過濾罩；61—控制箱風扇；62—支撐桿連接件；63—快裝連接；64—糞便收集桶；65—連接環(huán)緊固螺
釘；65—滅菌旁路電控闊；66—伸縮鎖緊螺母；67—旋轉(zhuǎn)鎖緊螺母；68—滅菌旁
通管；69—滅菌旁路電控閥。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
請參閱圖1-4。本發(fā)明的隔離器罩體2是一個密封的不銹鋼箱體38，采用既能耐受中型動物大力沖擊，又能耐受各種化學消毒劑熏蒸、搽拭的不銹鋼316L材質(zhì)，亞光3咖厚。隔離器內(nèi)凈尺寸200cni(長)X120cm (深)X 120cm (高)；箱體前側(cè)為裝有前門支撐阻尼10的前門41，前門41包括操作面板和四周不銹鋼316L的框架以及與不銹鋼箱體38連接的門鉸鏈13，操作面板用透明聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)， PMMA面板與不銹鋼框架之間以密封條硅膠圈擠壓式密封，前門41與不銹鋼箱體38之間采用平頭梅花螺栓四面手動擠壓鎖定。操作面板開啟、密封方便，便于籠具進出。如進行過飼養(yǎng)程序，則開啟前對隔離器強制執(zhí)行滅菌程序，密封后對隔離器強制執(zhí)行泄漏測試程序后方可進行隨后的動物入住伺養(yǎng)程序。操作面板上開有4個直徑300mm，間距450mm左右的手套及袖套系統(tǒng)58安裝孔。安裝孔上安裝袖套安裝座，袖套安裝座為聚丙烯(Polypropylene, PP)或聚乙烯(Polyethylene, PE)材質(zhì)。袖套安裝座由連接外環(huán)、連接內(nèi)環(huán)、連接環(huán)墊圈、袖套密封圈構(gòu)成。連接外環(huán)和連接內(nèi)環(huán)之間螺紋連接，擰緊緊固螺釘使其擠壓連接環(huán)墊圈和連接環(huán)密封圈而密封連接處。袖套套在連接內(nèi)環(huán)后，通過袖套密封圈密封連接處。袖套為聚氯乙烯(polyvinylchloride， PVC)+DIVETEX(PVC滌綸混合，雙層)材質(zhì)，厚度為3_5腿，結(jié)實耐用，抗拉拽、耐腐蝕。手套配備兩種類型， 一種用于喂食、清洗籠具等粗礦工作，為氯丁橡膠(neoprene)材質(zhì)，厚度為3mm;另一種用于采血等細致工作，手感應靈敏，長時間使用(4小時)不會引起操作人員皮膚過敏，可為丁腈橡膠(perbunan)或者Hapylon彈性橡膠材質(zhì)。手套的形狀為雙手通用手套，保證左右手都靈活。手套口與袖套口之間以手套口封相連，手套能夠在不破壞密閉和不中斷實驗的情況下在線更換，手套在負壓條件下更換時，①將舊手套與袖套全部反向拉出到隔離器外。此時袖套和手套的外側(cè)污染面仍與隔離器的內(nèi)部接觸，手套和袖套的內(nèi)側(cè)潔凈面與外部清潔的環(huán)境接觸；②將舊手套全部塞入袖套內(nèi)，取下袖套環(huán)上的密封圈。此時手套上自帶的密封圈仍將手套與袖套環(huán)密封；③將新的手套(內(nèi)外表面全部為潔凈的)上的手套密封圈連接到袖套環(huán)上，新手套密封圈的位置超過舊手套的自帶的密封圈(將其覆蓋)；④再次套上袖套環(huán)上的密封圈，密封圈的位置位于新手套密封圈后，舊手套密封圈前。通過其他手套的輔助，將舊手套的密封圈松開后從隔離器內(nèi)部拉出，此時，舊的手套(一側(cè)被污染的)將被保留在隔離器內(nèi)污染的環(huán)境中，新的手套的一側(cè)被隔離器內(nèi)環(huán)境污染，而另一側(cè)保持潔凈；⑤將密封好的新手套反向推入到隔離器內(nèi)，則新手套外側(cè)(與隔離器內(nèi)部接觸的)為污染側(cè)，內(nèi)側(cè)為潔凈側(cè)，即完成了手套的更換過程。此過程不會破壞內(nèi)部的污染環(huán)境，也不會導致泄漏。當手套或手套袖套系統(tǒng)不使用時，手套口封仍然可以保持良好的氣密性。每個袖套洞口配備內(nèi)蓋，面向動物一側(cè)的表面平滑，確保動物無法自行打開內(nèi)蓋。袖套不用時，用內(nèi)蓋遮蔽，以防動物抓破袖套、手套。
隔離器傳遞系統(tǒng)由帶有雙門傳遞接口的ALPHA傳遞門和頂部帶有BETA門的傳遞桶構(gòu)成。隔離器罩體2 —側(cè)安裝一個DPTE350 a傳遞門42， DPTE350 a傳遞門42是帶有雙門傳遞接口 (double door transfer port, DPTE)的ALPHA傳遞門，白色PE材質(zhì)，DN350,可與動物傳遞桶對接，以便實驗用品-動物進出。動物傳遞桶接口頂部帶有BETA門，DN350,桶高50cm， PE材質(zhì)，內(nèi)部尺寸可乘載6kg猴，可與ALPHA門組成DPTE門系統(tǒng)，保證安全的傳遞。動物傳遞桶有高效過濾器可保證動物呼吸、承受過氧乙酸氣體消毒或高壓滅菌器消毒滅菌。動物傳 遞桶在向已滅菌區(qū)域開通前，其本身及其內(nèi)部物品(某些需要滅菌的飼料、墊料 或?qū)嶒炗闷?要先行滅菌。傳遞桶可承載隔離器內(nèi)部產(chǎn)生的污染廢棄物，在無泄 漏條件下經(jīng)高壓蒸汽滅菌器滅菌后，可以用專用開蓋工具打開桶蓋，取出滅菌的 廢棄物。
在隔離器罩體2的底盤近傳遞門側(cè)距操作面板5cm處安裝一個DPTE270 ci傳 遞門44， DPTE270 a傳遞門44為白色PE材質(zhì)，DN270，可與帶DPTE270 P部件 的傳遞桶48接口對接。a傳遞門通過傳遞系統(tǒng)安裝件固定在隔離器上。如圖3 所示，安裝件由DPTE傳遞口連接外環(huán)密封圈46、 DPTE傳遞口連接內(nèi)環(huán)45、 DPTE 傳遞口連接外環(huán)51和連接環(huán)緊固螺釘65組成，擰緊連接環(huán)緊固螺釘65使其擠 壓傳遞口連接外環(huán)密封圈46密封在隔離器的連接處。帶DPTE270 P部件的傳遞 桶48為小型物品收集桶或糞便收集桶，對接了小型物品收集桶，便于動物小量 樣本進出，對接了糞便收集桶，便于飼養(yǎng)隔離器內(nèi)部清潔。小型物品收集桶DN270 的桶高20 cm內(nèi)部尺寸至少可放置4只50mL錐底離心管及支架。該小型物品收 集桶可在生物安全柜前窗正常開啟的范圍內(nèi)用專用開蓋工具打開或關閉，在生物 安全柜內(nèi)重新關閉后的小型物品收集桶可置于耐高壓蒸汽滅菌的一次性塑料袋 內(nèi)，進入高壓蒸汽滅菌程序。糞便收集桶通過柔性導流管43和糞便收集系統(tǒng)連 接，糞便收集系統(tǒng)由消殺池53、糞便收集桶64、洗刷工具組成。消殺池53位于 不銹鋼軌道下，靠近側(cè)面?zhèn)鬟f接口一側(cè)，距操作面板45cm處的底盤下陷形成一 個長X寬X深二400X200X80mra的不銹鋼的帶指示池內(nèi)液體體積的刻度線，底 部傾斜利于排水。消殺池53排水口設置一個不銹鋼316L的排放閥52 (DN50)， 浸泡使用時排放閥52關閉；排污使用時將柔性導流管(硅膠軟管)43與排放閥 52通過快裝連接63相連接，可將污水排放至與底盤前面的DPTE裝置對接的內(nèi) 置糞便收集袋的糞便收集桶64中。糞便收集桶64可與DPTEa傳遞門44對接， 糞便收集桶64帶高效過濾器47可高壓滅菌，底部帶不銹鋼換向輪49。隔離器 內(nèi)配備一個全氣密氣接頭和一個全氣密水接頭；配備一支沖洗水槍，用以沖掃糞 便；水管為硅膠管，卡接到水接頭上。配備糞便清除專用工具、收集袋。糞便清 除專用工具手持把桿為收縮式，完全拉長可觸及隔離器后墻；完全縮迸，可置于傳遞桶內(nèi)高壓滅菌。
隔離器罩體2內(nèi)放置2個可裝實驗用猴的動物籠具54，也可以架設附件中 可拆裝的不銹鋼支架，放置兔、雞、豚鼠或大鼠等動物籠具；隔離器罩體2內(nèi)部 安裝4根不銹鋼軌道和滑輪組成的籠具導軌及滑輪55，單根軌道寬度為50ram， 深度為85mra。動物籠具54底部裝有可鎖定不銹鋼換向輪，方便動物籠具54移 動與定位。隔離器罩體2的底盤為臺階狀，距操作面板35cm處比基準面抬高 85mm。
隔離器支撐架5使用不銹鋼304堅固方鋼焊接而成，高度離地面不低于 76cm。支撐腳為可調(diào)高度支撐腳50。隔離器的不銹鋼箱體38底部外表面焊接不 銹鋼固定螺栓，確保連接點腔體無穿透，不銹鋼箱體38和隔離器支撐架5通過 固定螺栓連接，用固定螺母擰緊，安裝就位。
隔離器的不銹鋼箱體38頂部安裝導軌15，頂部所有管道、風機、閥門、照 度可調(diào)燈56、攝像系統(tǒng)3、電視娛樂系統(tǒng)4都通過導軌15上預留的安裝孔及安 裝板安裝，并采用螺栓連接固定。進風包括1個進風初效過濾器24， l個進風風 機25，進風風管26， l個進風電控球閥27， l個進風高效過濾器30;排風包括 1個排風初效過濾器11,2個串聯(lián)的排風高效過濾器A12和排風高效過濾器B14， 排風風管16、排風電控球閥17及滅菌旁路電控闊69。進風風管26及排風風管 16采用不銹鋼316L，直徑60mm，衛(wèi)生級設計及自動軌跡焊接(不銹鋼)，無死 角。進風電控球閥27和排風電控球閥17采用德國BERKURT公司的自動電控球閥， DN60; 2個滅菌旁通管68上各采用1個德國BERKURT公司的滅菌旁路電控閥69， DN60。所有閥門將由PLC自動控制開關。如圖4所示，兩個排風機22共用一個 排風出口20，排風出口20上安裝了風速計21，每臺排風機22各自與排風風管 卡接頭18、排風風管16、排風電控球閥17組成1條排風通路，兩條排風通路并 聯(lián)；兩套滅菌旁通管68分別與同側(cè)的德國BERKURT公司的滅菌旁路電控闊69 (DN60)串聯(lián)后再與同側(cè)的排風電控球閥17兩端的排風風管16并聯(lián)。所有閥門 將由PLC自動控制開關。進風配有進風初效過濾器24和一級H14板式進風高效 過濾器30，排風高效過濾器A12和B14為兩級板式H14，過濾效率達到99. 9995%， 尺寸為長X寬X高二300誦X300mmX65mm。在一級排風過濾器的一側(cè)安裝有1個微差壓傳感器23，如堵塞或泄漏，微差壓傳感器23將檢測信號傳遞給PLC，若 超出PLC設置的高低壓差范圍，則自動關閉排風電控球閥17和進風電控球閥27， 防止病原體外泄，同時報警指示燈9聲光報警、觸摸屏8上顯示報警信息，報警 信息還可通過控制箱6內(nèi)PLC的工業(yè)以太網(wǎng)模塊將信息傳遞給實驗室的服務器， 顯示并記錄報警信息，該報警信息可追溯可査詢。在一級過濾器出現(xiàn)故障時，二 級過濾器可確保排風安全。兩臺排風風機22以及一臺進風風機25采用德國EBM 公司的G2D風機，該風機的轉(zhuǎn)速及頻率將由PLC系統(tǒng)自動化控制，確保隔離器內(nèi) 風速、空氣交換次數(shù)以及壓力符合設置值。如l個排風風機發(fā)生故障，PLC系統(tǒng) 將自動監(jiān)控，切換到另一個低態(tài)運行的備份風機，確保排風安全以及隔離器內(nèi)的 負壓狀態(tài)。
如圖2中氣流方向57所示，執(zhí)行飼養(yǎng)程序時，室內(nèi)氣體經(jīng)進風初效過濾器 24、進風風機25、進風風管26、進風電控球閥27 (起通斷、比例調(diào)節(jié)作用)、 進風高效過濾器30進入隔離器內(nèi)部。從隔離器內(nèi)部排出的氣體經(jīng)過排風初效過 濾器(阻擋動物毛發(fā))11、兩級HEPA過濾器排風高效過濾器A12和排風高效過 濾器B14，和排風電控球閥17 (起通斷、比例調(diào)節(jié)作用)，然后經(jīng)排風風機22 通過排風出口 20排出。執(zhí)行滅菌程序時，關閉進風風機25、進風電控球閥27 和排風電控球閥17、排風風機22，打開滅菌旁路電控閥69，實驗室的壓縮空氣 通過壓縮空氣管36將帶有可鎖定式輪子35的過氧乙酸滅菌器推車34上的過氧 乙酸滅菌器33內(nèi)加熱產(chǎn)生的滅菌蒸汽經(jīng)滅菌連接軟管32、滅菌試劑進口 29、進 風風管卡接頭28和進風高效過濾器30送入隔離器內(nèi)部。從隔離器內(nèi)部排出的滅 菌蒸汽經(jīng)過排風初效過濾器11、排風高效過濾器A12和排風高效過濾器B14兩 級HEPA過濾器、滅菌旁通管68、滅菌旁路電控閥69經(jīng)排風風機22通過排風出 口20逸散排出。進排風系統(tǒng)可保持隔離器內(nèi)部的壓力，進排風系統(tǒng)與監(jiān)測隔離 器內(nèi)部壓力的自動儀表相連。過壓需要有自動調(diào)壓系統(tǒng)，自動調(diào)壓系統(tǒng)能使迅速 改變的體積(如插入手套)經(jīng)排風系統(tǒng)排出。
隔離器內(nèi)部工作負壓可調(diào)節(jié)，-20 -150Pa， 100%新風，換氣次數(shù)為20-50次 /小時。內(nèi)部環(huán)境經(jīng)H14級別服PA過濾器處理后達到100級。隔離器內(nèi)的下降氣 流平均流速應在0. 1 0. 2m/s，標稱值在±0.015 m/s之間；每立方米容積的供氣流量不低于0.02 m7s。驗收檢測時密封耐壓(1000Pa)—小時后泄漏率小于千 分之2.5，符合IS010648-2-1994規(guī)范中的2類規(guī)定。隔離器自帶泄漏測試程 序用于普通泄漏量檢測，250Pa正壓下泄漏率小于千分之4。
隔離器動物福利系統(tǒng)由燈光自動控制系統(tǒng)和電視娛樂系統(tǒng)組成。如圖2所 示。燈光自動控制系統(tǒng)中的照度可調(diào)燈56及其燈罩安裝在前門不銹鋼包邊上， 螺栓連接，門開關不會干擾。光照系統(tǒng)用于滿足動物的生理學需要以及實驗工作 的要求。采用德國西門子公司的冷光燈調(diào)節(jié)器以及荷蘭飛利浦公司的冷光燈管， 燈管共三支，通過PLC數(shù)字量輸出模塊控制冷光燈調(diào)節(jié)器，按動物的習性自動調(diào) 節(jié)照明時間(晝夜明暗交替時間12/12或10/14，單位小時)，照明時間和范 圍可通過操作員操作觸摸屏設置并自動執(zhí)行。照度5-10、 15-20、 100-200 lux三 檔可調(diào)。同時燈管可采用手動開關的形式啟動或關閉，工作照度150-800 lux， 滿足夜間實驗操作的照明要求。由于環(huán)境的溫度會對動物的新陳代謝產(chǎn)生實質(zhì)性 的影響，故隔離器所在室內(nèi)溫度控制在20至26'C的范圍內(nèi)。隔離器內(nèi)部溫度控 制在18至22'C的范圍內(nèi)。由于溫度變化會影響隔離器內(nèi)部的壓力，故照明燈和 風機工作且持續(xù)運行4h以后，飼養(yǎng)區(qū)中心的溫度應不高于隔離器外環(huán)境溫度4 °C。如圖2所示，隔離器內(nèi)配置1個法國KIM0公司的溫濕度傳感器19，隔離器 內(nèi)的溫度及濕度電信號通過PLC模擬量模塊采集，并將其轉(zhuǎn)化成可視化工程值 (即溫濕度實際值)，在觸摸屏幕上自動顯示并記錄，并可在實驗室的服務器上 追溯查詢。
電視娛樂系統(tǒng)4由可旋轉(zhuǎn)平板電視40和電視安裝基座31組成，電視安裝基 座31通過螺栓固定安裝在隔離器頂部導軌15上。與固定可旋轉(zhuǎn)攝像頭39的安 裝方法類似，通過調(diào)節(jié)伸縮鎖緊螺母、旋轉(zhuǎn)鎖緊螺母調(diào)整固定可旋轉(zhuǎn)平板電視 40的位置。電視拉出展開后，可播放由監(jiān)控室控制的適合動物觀賞的錄像，以 善待動物，減少空間限制帶來的精神抑郁。
頂部設備層的攝像系統(tǒng)3由可旋轉(zhuǎn)攝像頭39和攝像機安裝基座37構(gòu)成。攝 像機安裝基座37通過螺栓固定安裝在隔離器頂部導軌15上。如圖4所示，通過 調(diào)節(jié)伸縮鎖緊螺母66、旋轉(zhuǎn)鎖緊螺母67固定可旋轉(zhuǎn)攝像頭39的位置。該攝像 系統(tǒng)為韓國三星公司的高精度攝像裝置。攝像裝置經(jīng)調(diào)節(jié)后，可清晰的記錄操作員的操作以及隔離器內(nèi)部動物的飼養(yǎng)狀態(tài)。攝像裝置與云臺(多隔離器攝像裝置 共享)連接后，可以在實驗室的中央監(jiān)控室的PC機屏幕上顯示攝像信息，并自 動存儲。
如圖2所示，隔離器的控制系統(tǒng)由報警指示燈9、液晶觸摸屏8和控制箱6 組成。液晶觸摸屏8安裝在可旋轉(zhuǎn)支撐桿7上，可旋轉(zhuǎn)支撐桿7 (高度方向可調(diào)) 通過支撐桿連接件62和螺栓固定在隔離器支撐架5上。PLC內(nèi)置于控制箱6中， 控制箱上有控制箱風扇61和控制箱過濾罩60，其底部有控制箱連接件，通過螺 栓將控制箱固定在隔離器支撐架5的橫梁上。
內(nèi)置于控制箱中的PLC系統(tǒng)中央處理器可自動控制飼養(yǎng)模式程序(含自定義 飼養(yǎng)程序)、泄漏測試程序、滅菌程序、手/自動模式、維護模式以及自定義程序。 所有程序可通過隔離器上的觸摸屏幕選擇并執(zhí)行。以上程序是用西門子Simatic Manager St印7軟件開發(fā)，并植入PLC系統(tǒng)中央處理器。觸摸屏管理軟件是用西 門子Simatic Wince flexible軟件開發(fā)，采用分級密碼進入，防止未授權的操 作，所有操作和故障將被記錄并可打印。標準配置采用中文操作模式。PLC和觸 摸屏之間數(shù)據(jù)交換通過工業(yè)總線(ProfibusDp)進行。控制系統(tǒng)帶有報警功能， 可在觸摸屏顯示和記錄，并可通過PLC的數(shù)字量輸出模塊輸出電信號到報警指示 燈(9)的指示燈和蜂鳴器，提供聲光報警。系統(tǒng)至少有以下報警功能①設備 控制系統(tǒng)主要部件故障報警(風機，高效過濾器等等)；②主要控制參數(shù)過低或 過高報警(溫度，濕度，壓力，換氣次數(shù)，風速等等)；③切換到UPS/EPS電源 后報警； 程序失敗/出錯報警(負壓飼養(yǎng)程序、壓力測試程序等等)
隔離器附件1，為方便隔離器在徹底消毒滅菌后，可以飼養(yǎng)其他種類的實 驗動物，配備可拆裝的不銹鋼支架(316L)，可以根據(jù)實驗需要在支架上放置兔 籠、雞籠、豚鼠或大鼠籠等動物籠具。在動物無法觸及的位置(隔離器側(cè)面的 DPTE350a傳遞門42近操作面板一側(cè)處)安裝一個防濺電源插座。2，通過滅菌 連接軟管32與隔離器頂部的進風風管卡接頭28連通的滅菌試劑進口 29，通過 快裝卡環(huán)與過氧乙酸發(fā)生器33的接口連接，可以對隔離器實施消毒滅菌。
如圖2所示，啟動控制箱6的控制箱主電源開關59，在多功能中動物飼養(yǎng) 隔離器完全正常運轉(zhuǎn)48小時后，環(huán)境溫度波動范圍> ±2°C、室內(nèi)相對濕度波動范圍>10%時，隔離器內(nèi)部溫度18 22°C，相對濕度40 70%，換氣次數(shù)20 50 次/h，氣流速度0.1 0. 2m/s， PLC上模擬量模塊通過微差壓傳感器23將采集進 值和程序里設定值進行比較，并進行自動調(diào)節(jié)，即PID調(diào)節(jié)(比列、積分微分調(diào) 節(jié))，調(diào)節(jié)后輸出值通過PLC的輸出模塊控制風機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)隔離器內(nèi)部壓力， 實現(xiàn)相對外部環(huán)境壓差-100Pa。當空氣潔凈度100級，無細菌檢出，氨濃度《 14mg/mS，噪聲《60dB時，可將經(jīng)過檢疫非染病的中動物(猴，40 60kg)經(jīng)麻醉 后由DPTE傳遞桶經(jīng)DPTE 350 a傳遞門42傳遞進隔離器內(nèi)的動物籠具54中。待 動物蘇醒后可按生物安全操作規(guī)范從事實驗活動。全部實驗結(jié)束后，實驗動物按 生物安全操作規(guī)范處理；隔離器按過氧乙酸滅菌器說明書要求與滅菌器連通，執(zhí) 行滅菌程序。
權利要求
1.多功能中動物飼養(yǎng)隔離系統(tǒng)，包括隔離器罩體(2)，隔離器罩體(2)頂部的通風設備單元(1)、攝像系統(tǒng)(3)、電視娛樂系統(tǒng)(4)，中下部由控制箱(6)、可旋轉(zhuǎn)支撐桿(7)、觸摸屏(8)和報警指示燈(9)構(gòu)成的自動控制系統(tǒng)和下部的隔離器支撐架(5)；隔離器罩體(2)的前門(41)的透明板上設有手套及袖套系統(tǒng)(58)、隔離器罩體(2)的內(nèi)部的底盤上固有的籠具軌道及滑輪(55)，籠具軌道及滑輪(55)上按需要裝有2只中動物籠具(54)；其特征在于隔離器罩體(2)頂部的通風設備單元(1)包括一用一備2臺排風風機(22)和1臺進風風機(25)，3臺風機均采用變頻風機，并與導軌(15)固定連接，導軌(15)與隔離器罩體(2)的頂部固結(jié)，通過與排風風機(22)連接的排風風管(16)以及與隔離器罩體(2)貫通并相互串聯(lián)的排風初效過濾器(11)、排風串聯(lián)高效過濾器A(12)和排風串聯(lián)高效過濾器B(14)將氣體抽出罩體，達到實驗研究所需不同狀態(tài)對罩體內(nèi)不同空氣壓力的要求，并解決了進、出手套及袖套系統(tǒng)(58)產(chǎn)生較大壓力變化造成的壓力波動；通過與進風風機(25)連接的進風風管(26)以及與罩體貫通的進風初效過濾器(24)、進風高效過濾器(30)將潔凈的空氣送入罩體內(nèi)；導軌(15)上還安裝一組照度可調(diào)燈(56)、可旋轉(zhuǎn)攝像頭(39)、可旋轉(zhuǎn)平板電視(40)、微差壓傳感器(23)、溫度和濕度傳感器(19)；罩體的一側(cè)設有傳遞實驗用品或動物的DPTE350α傳遞門(42)；罩體的底部為臺階形狀，最低的臺階上設有DPTE270α傳遞門(44)，DPTE270α傳遞門(44)上活動連接帶DPTE270β部件的傳遞桶(48)，通過柔性導流管(43)將略向下傾斜的消殺池(53)中收集的動物糞便及時排入傳遞桶(48)實現(xiàn)糞便收集小包裝化，或通過更換傳遞桶(48)傳送實驗材料；隔離器支撐架(5)上固結(jié)控制箱(6)和可旋轉(zhuǎn)支撐桿(7)，控制箱(6)內(nèi)安裝了可編程控制器PLC、打印口、工業(yè)以太網(wǎng)接口；可旋轉(zhuǎn)支撐桿(7)上固結(jié)觸摸屏(8)和報警指示燈(9)，通過控制箱(6)的觸摸屏(8)實現(xiàn)對隔離器和滅菌體系的自動化控制與監(jiān)測，滿足不同動物飼養(yǎng)檢測所需不同風壓、濕度、溫度、光照、消毒參數(shù)，使隔離器內(nèi)始終處于穩(wěn)定、安全、衛(wèi)生的負壓或正壓狀態(tài)，并針對不同動物和病原體，研究人員根據(jù)研究需要設定不同的隔離環(huán)境參數(shù)，獲得充足和真實的實驗數(shù)據(jù)。
全文摘要
多功能中動物飼養(yǎng)隔離系統(tǒng)，涉及一種在可控微環(huán)境條件下飼養(yǎng)中型動物用的隔離系統(tǒng)，包括隔離器罩體(2)，通風設備單元(1)、攝像系統(tǒng)(3)、電視娛樂系統(tǒng)(4)以及由控制箱(6)、可旋轉(zhuǎn)支撐桿(7)、觸摸屏(8)和報警指示燈(9)構(gòu)成的自動控制系統(tǒng)；前門(41)的透明板上設有手套及袖套系統(tǒng)(58)，內(nèi)部底盤上固有的籠具軌道及滑輪(55)和動物籠具(54)；其特征是通風設備單元(1)包括一用一備2臺排風風機(22)和1臺進風風機(25)；罩體的一側(cè)設有傳遞實驗用品或動物的DPTE350α傳遞門(42)；底部最低的臺階上開設有DPTE270α傳遞門(44)，本發(fā)明既可飼養(yǎng)不同受病原體感染的或清潔級動物，也可實現(xiàn)消毒效果評價等多種功能。
文檔編號A01K1/00GK101524051SQ200910049180
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月13日 優(yōu)先權日2009年4月13日
發(fā)明者流 何, 北 姜, 戚中田, 禮 曾, 李廣波, 欣 潘, 旻 瞿, 祁建城, 賈文凱, 趙子夜, 鄭興東, 明 龍 申請人:中國人民解放軍第二軍醫(yī)大學