動物血糖監測器具及其光調控動物血糖實時監測裝置的製作方法

2023-06-17 23:51:41 2

本發明涉及生命科學技術領域，尤其涉及一種動物血糖監測器具及其光調控動物血糖實時監測裝置。

背景技術：

葡萄糖是動物生存最直接的能量來源，血液中的葡萄糖濃度反應營養供給，過高或者過低的血糖濃度都會影響動物的行為，生理甚至危及生命。多年來，科學家一直不斷探索血糖代謝的機理機制。

血糖的調節主要有胰島分泌的胰島素和大腦中下丘腦腹內側核相互調節，但是大腦調節血糖的機理機制並不清楚。不能實時調控神經元的活動以及不能實時監測血糖是限制解析神經對血糖調控一個重要節點。光遺傳技術可以瞬時調控神經元的活動，為解析大腦控制動物行為的神經環路提供很大進步。若能將光遺傳學技術和一種可以短時間內檢測小動物血糖的器具結合，將會給解析神經調控血糖代謝帶來很大便利，對於解析糖尿病成因，機理方面也有重要幫助。

光調控動物血糖監測器具首先需要一個合適的器具讓動物能不受束縛的待在其中，尾巴伸直便於快速消毒、採血、檢測等一系列實驗進行，同時該器具需要能讓光纖輸出特定波長的光順利進行小動物特定腦區光照。此外，在抓取、採血等操作中，不能給動物造成很大應激。

因此光調控動物血糖監測器具需要光脈衝發生器用於生成特定波長、形狀的光波，雷射器用於輸出特定波長的光，激活特定腦區神經元，光纖跳線用於傳輸雷射器產生的光，套管用於將光纖傳輸進來的光導入到動物腦袋中，動物血糖監測盒子用於使動物待在固定的地方，同時能讓動物自由活動。

對於目前固定動物進行採血的裝置已經有很多，例如小鼠固定器，一般用圓椎形鐵器將小鼠固定不動，進行小鼠尾靜脈注射採血等等實驗。但現有技術下的小鼠固定器主要存在以下缺點：一、用金屬或者塑料製成，緊緊把小鼠束縛在圓錐形的圓筒中，小鼠不能動彈，束縛這種方式本身對於小鼠有應激，使小鼠全身處於一種緊張的狀態，測得的生理指標等均為應激狀態下的，非生理狀態；二、金屬圓筒或者塑料圓筒開口小，僅能容納一隻小鼠體積，再將小鼠放進固定器中花費時間長，只能用來研究長時程間的血糖變化，無法研究瞬時血糖變化，並且將小鼠放在固定器中抓取動作暴力，對小鼠也有應激作用；三、金屬圓筒或者塑料圓筒的小鼠固定器為了保證固定好小鼠，不讓小鼠逃跑，頭部採用網紗作為阻擋，外部調控裝備無法介入，光遺傳學調控血糖代謝研究無法進行。

以此，針對以上現狀，有必要開發一種能夠適應光調控動物實時監測血糖的裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種能夠有效減少動物應激，方便進行光調控動物實時監測血糖的裝置。

為達此目的，本發明採用以下技術方案：

一種動物血糖監測器具，包括上下兩端通透的圓柱形殼體、與所述圓柱形殼體的上埠相配合的頂蓋、以及周向開設於所述圓柱形殼體的下埠壁的長槽，所述頂蓋的上表面貫穿設置有若干個通孔。

其中，所述圓柱形殼體及所述頂蓋均採用不透光的亞克力板組合而成或採用3D列印一體成型。

其中，所述圓柱形殼體的內徑和高度均設置為7cm。

其中，所述頂蓋的通孔直徑設置為1cm。

其中，所述長槽的寬度設置為0.5cm,高度設置為1cm。

一種光調控動物血糖實時監測裝置，包括上述任意一項所述的動物血糖監測器具、與罩設於動物血糖監測器具內的動物相連接的光纖跳線、與所述光纖跳線的一端相連接的雷射發射器、與所述雷射發射器相連接的光脈衝發生器，以及用於動物血液採集和檢測的血糖檢測裝置，所述光纖跳線的另一端與設置於動物體內的光纖插芯相連接。

其中，所述血糖檢測裝置包括血糖儀，以及設置在所述血糖儀採血端的血糖檢測試紙。

其中，該裝置還包括用於監控整個試驗過程的紅外監控攝像機。

其中，所述雷射發射器包括用於激活表達CHR2蛋白的神經元的藍光雷射器，以及用於抑制表達eNpHR的神經元的黃光雷射器。

本發明的有益效果：本發明包括上下兩端通透的圓柱形殼體、與所述圓柱形殼體的上埠相配合的頂蓋、以及周向開設於所述圓柱形殼體的下埠壁的長槽，所述頂蓋的上表面貫穿設置有若干個通孔。依此結構設計的動物血糖監測器具，能夠方便的通過下端開口將小動物罩設於圓柱形殼體內，並通過設置於圓柱形殼體的下埠壁的長槽，使得動物尾部展開，進而減少因空間過於束縛而增加動物的應激；此外，本發明還提供了一種光調控動物血糖實時監測裝置，包括動物血糖監測器具、與罩設於動物血糖監測器具內的動物相連接的光纖跳線、與所述光纖跳線的一端相連接的雷射發射器、與所述雷射發射器相連接的光脈衝發生器，以及用於動物血液採集和檢測的血糖檢測裝置，所述光纖跳線的另一端與設置於動物體內的光纖插芯相連接。以此方式設置的光調控動物血糖實時監測裝置，能夠方便快捷的通過光調控大腦活動的同時監測血糖。

附圖說明

圖1是本發明一種光調控動物血糖實時監測裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

如圖1所示，本實施例中一種動物血糖監測器具，包括上下兩端通透的圓柱形殼體1、與所述圓柱形殼體1的上埠相配合的頂蓋2、以及周向開設於所述圓柱形殼體1的下埠壁的長槽3，所述頂蓋2的上表面貫穿設置有若干個通孔21，所述圓柱形殼體1及所述頂蓋2均採用不透光的亞克力板組合而成，也可以採用3D列印一體成型，作為優選，本實施例中所述圓柱形殼體1的內徑和高度均設置為7cm，該圓柱形殼體的大小和成年C57小鼠合適；底面無蓋，側面底部開1cm高，0.5cm寬的長槽，用於小鼠尾巴伸出，便於採血；上面有蓋，蓋上有6個大小一樣的通孔21，圓孔直徑1cm，用於植入光纖跳線，以及小鼠的透氣。以此結構設計，能夠方便的通過下端開口將小動物罩設於圓柱形殼體內，並通過設置於圓柱形殼體的下埠壁的長槽，使得動物尾部展開，進而減少因空間過於束縛而增加動物的應激；

本實施例中還提供了一種光調控動物血糖實時監測裝置，包括動物血糖監測器具4、與罩設於動物血糖監測器具4內的動物相連接的光纖跳線5、與所述光纖跳線5的一端相連接的雷射發射器6、與所述雷射發射器6相連接的光脈衝發生器7，以及用於動物血液採集和檢測的血糖檢測裝置8，所述光纖跳線5的另一端與設置於動物體內的光纖插芯相連接，所述血糖檢測裝置8包括血糖儀81，以及設置在所述血糖儀81採血端的血糖檢測試紙82，該裝置還包括用於監控整個試驗過程的紅外監控攝像機9，所述雷射發射器6包括用於激活表達CHR2蛋白的神經元的藍光雷射器，以及用於抑制表達eNpHR的神經元的黃光雷射器。

上述裝置中的光脈衝發生器7，可以產生方波，正弦波，脈衝波等等波形，控制波形發生器發出波的周期，調控光刺激時長；控制波的幅度，調控光刺激能量的大小；調節發生波的模式來調控光刺激的模式；調節波的頻率，調控光刺激的頻率。雷射發生器6，能夠發射出特定波長的波，激活表達在神經元細胞膜上離子通道型光敏蛋白或者抑制光敏蛋白，從而調控神經元活動。光纖跳線5，連接雷射發生器6和小鼠腦袋，將雷射發生器6產生的特定波長的光輸入至光纖插芯。光纖插芯，通過手術植入小鼠腦袋，將跳線傳輸進來的光導入小鼠特定腦區，可以激活光敏感蛋白，讓例子通道打開，控制神經元的活動。

血糖測量裝置8，分為兩個部分：血糖儀81，可以將血糖信號轉化為數位訊號輸出，測量血糖後，數值顯示在屏幕上；血糖試紙82，一端連接血糖儀，一端可以接收血液，通過化學反應檢測血液中的葡萄糖，將化學信號輸出到血糖儀。

本實施例中所用的採血裝置分為三個部分：手術刀，滅菌後用於小鼠尾部手術，破靜脈血管；消毒棉，酒精棉球，用於給小鼠尾部採血前消毒，避免感染；止血棉，用於採血後小鼠尾部止血。

本實施例中還設置有血糖檢測裝置，其作用是進行血液中血糖測量。血糖儀，作用是將試紙上的化學信號轉變為數位訊號輸出屏幕上，屏幕上數字即為血糖值；血糖試紙82，內含有氧化葡萄糖的酶，作用是將將收集好的血液檢測，其中的化學反應酶和葡萄糖進行氧化還原反應，檢測血液中葡萄糖含量，即血糖值。

上述光調控動物血糖實時監測裝置能夠實現光調控血糖調節腦區的控制，基因編輯技術將離子通道型光敏蛋白表達在控制血糖代謝的腦區，ChR2及其變體表達在控制血糖代謝腦區神經元細胞膜上後，用473nm的藍光激活，可以打開離子通道，使得K+外流，Na+內流，造成細胞去極化，神經元被激活，自身分泌神經遞質去調控或者將這種電活動直接傳輸給下一級神經元，最終影響胰島分泌胰島素和胰高血糖素來影響血糖。eNpHR及其變體表達在控制血糖代謝腦區的神經元包膜上後，用593nm的黃光去抑制這些神經元活動，最終影響血糖。

以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發明的保護範圍之內。