一種果蠅麻醉裝置製造方法

2023-10-04 17:15:24

一種果蠅麻醉裝置製造方法
【專利摘要】一種果蠅麻醉裝置，屬於麻醉裝置【技術領域】。由具有恆溫槽的可控溫度果蠅麻醉箱、用於放置果蠅麻醉瓶的果蠅麻醉瓶託架、果蠅麻醉狀態指示表和果蠅操作臺組成；果蠅麻醉瓶通過果蠅麻醉瓶託架放置在恆溫槽內，恆溫槽為果蠅麻醉瓶提供-15攝氏度～-5攝氏度的低溫工作環境；在恆溫槽內設置有接觸觸發杆和電極觸點，在可控溫度果蠅麻醉箱中設置有溫控器和溫度調節器；果蠅麻醉狀態指示表用於對果蠅的麻醉時間和麻醉溫度進行顯示；果蠅操作臺的工作溫度為0攝氏度～5攝氏度，麻醉後的果蠅放置在果蠅操作臺上進行後續的觀察與操作。該裝置實現果蠅麻醉時具有生物安全度高、環境友好的特性，實現快速、安全、高重現性的果蠅麻醉，對實驗環境及實驗操作人員無毒無害。
【專利說明】一種果媚麻醉裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於麻醉裝置【技術領域】，具體涉及一種果蠅麻醉裝置。

【背景技術】
[0002]黑腹果蠅是重要的遺傳學研究模式生物，在遺傳學實驗教學及科研中具有重要的地位，它本身具有繁殖快、代時短、子代多等特點，基因測序已完成。目前與果蠅相關的遺傳學教學及科研實驗過程中，通常採用乙醚對果蠅進行麻醉，用乙醚對果蠅進行麻醉，是果蠅相關遺傳學實驗操作中的經典實驗方法，在國內現有實驗教材中，都採用這種方法進行果蠅麻醉，在麻醉狀態下觀察果蠅的性狀並進行後續操作。這種方法存在安全隱患，主要在於:1、乙醚是一種麻醉劑，在使用過程中除可以麻醉果蠅之外，對操作者身體健康有一定危害，容易造成操作者頭暈、噁心等中毒症狀；2、乙醚是一種易揮發易燃易爆有機試劑，其密度大於空氣，即使保持實驗過程中的良好通風，也不能完全避免乙醚對實驗操作者的傷害，這種情況下，探索可適用於多數生物實驗室的、安全有效的、可以替代乙醚的果蠅麻醉方法，消除生物實驗室潛在的安全隱患，具有重要的意義。
[0003]目前已有的果蠅麻醉方法主要包括:乙醚、二氧化碳、乙醇、乙酸乙酯、低溫，與乙醚麻醉相對比，乙醇麻醉操作受果蠅個體差異影響較大，不利於推廣實用及麻醉裝置實施；乙酸乙酯麻醉與乙醚相同，都有較大揮發性，對實驗操作者身體有損傷，生物安全性及環境友好度不夠；二氧化碳是較為成熟的果蠅麻醉方法，目前有二氧化碳果蠅麻醉槍，有相關的試驗設備及操作方法，但是需要的設備成本較高，而且二氧化碳比重大於空氣，且屬於呼吸抑制劑，操作過程中同樣需要保證實驗環境良好通風，並且要求實驗過程中隨時監控環境二氧化碳濃度，或者氧濃度，生物安全度和環境友好性不足；以乙醚、乙醇、乙酸乙酯為代表的有機試劑與體液的共存性很好，很容易在體內殘留，有報導表明，果蠅甦醒後，乙醚在果蠅體內殘留可以超過450小時。相對比而言，低溫麻醉具有對操作者安全及環境友好的特性，有研究者指出，遺傳學中常用的黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)具有較高的低溫抗性，研究中發現低溫可以誘使黑腹果蠅出現麻醉症狀、低溫麻醉的黑腹果蠅可以在室溫下甦醒、存活並可以產生後代。目前已有的O攝氏度及其以上的低溫麻醉操作時，果蠅麻醉瓶需要預冷，且果蠅保持麻醉狀態的時間存在過短(<120s)的弊病。這無法滿足以果蠅為實驗材料的實驗教學及果蠅相關的科研工作者的需求，目前還沒有一種專門針對果蠅低溫麻醉的實驗裝置，無法滿足以果蠅為研究對象的實驗教學、科研及生產的需求。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種果蠅麻醉裝置，專門用於果蠅的低溫麻醉，實現在不同低溫溫度下果蠅的可控麻醉，該裝置實現果蠅麻醉時具有生物安全度高、環境友好的特性，實現快速、安全、高重現性的果蠅麻醉，對實驗環境及實驗操作人員無毒無害，為以果蠅為模式生物及研究對象的教學、科研和生產提供了器械支持。
[0005]一種果蠅麻醉裝置，由具有恆溫槽的可控溫度果蠅麻醉箱、用於放置果蠅麻醉瓶的果蠅麻醉瓶託架、果蠅麻醉狀態指示表、果蠅操作臺組成；果蠅麻醉瓶通過果蠅麻醉瓶託架放置在恆溫槽內，恆溫槽為果蠅麻醉瓶提供-15?-5攝氏度的低溫工作環境；在恆溫槽內設置有接觸觸發杆和電極觸點，在可控溫度果蠅麻醉箱中設置有溫控器和溫度調節器；果蠅麻醉狀態指示表用於對果蠅的麻醉時間和麻醉溫度進行顯示；果蠅操作臺的工作溫度為O?5攝氏度，麻醉後的果蠅放置在操作臺進行後續的觀察與操作。
[0006]上述的果蠅麻醉裝置，其中所述的果蠅麻醉瓶託架的尺寸與果蠅麻醉瓶的尺寸相匹配，是由熱的不良導體材料構成或者由被不良導體材料包覆的金屬構成。果蠅麻醉瓶能夠放置在果蠅麻醉瓶託架內，被固定且不晃動。恆溫槽的入口尺寸與果蠅麻醉瓶託架的尺寸相匹配，果蠅麻醉瓶託架能夠放置在恆溫槽內，被固定且不晃動。
[0007]裝置中所述的-15°C?_5°C的低溫工作環境溫度和果蠅操作臺O?5攝氏度的工作溫度是通過溫度調節器以壓縮機製冷或半導體製冷的形式實現，環境溫度傳遞及維繫的冷媒可以是空氣也可以是溶液，冷媒放置在恆溫槽內。溶液包括水，水與甲醇、乙醇、乙二醇、甘油、氯化鈣、磷酸二氫鹽或亞矽酸鹽等化學物質的混合溶液，混合溶液中的各個組成成分的比例可以參考相關的物理化學手冊。
[0008]在恆溫槽內設置的接觸觸發杆為彈簧結構。未裝入果蠅麻醉瓶的麻醉瓶託架由於質量較輕，彈簧結構的接觸觸發杆處於伸張狀態，麻醉瓶託架的底部位於位置A處，放置在此處的託架不接觸冷媒；當果蠅麻醉瓶託架上裝載了果蠅麻醉瓶，由於麻醉瓶的質量因素，果蠅麻醉瓶託架載著果蠅麻醉瓶，將接觸觸發杆頂端從位置A垂直壓到位置B，位置B位於位置A的垂直下方，此時果蠅麻醉瓶的瓶體進入到冷媒提供的低溫工作環境中(位置C為冷媒的液面)，接觸觸發杆頂部與位置B處的電極觸點相接觸，接通電路產生電信號，信號通過數據線傳遞給裝置內置的微電腦或者單片機，微電腦或者單片機進行果蠅麻醉時間計時，計時結果在果蠅麻醉狀態指示表進行展示，果蠅麻醉狀態指示表可以是數字式、指針式甚至卡通LED顯示式。
[0009]在可控溫度果蠅麻醉恆溫箱中設置的溫控器將冷媒提供的工作環境的溫度信號轉換為電信號，電信號通過數據線傳遞給裝置內置的微電腦或者單片機，溫度數值在果蠅麻醉狀態指示表上進行展示；當溫度比預設的溫度高或低時，微電腦或者單片機向溫度調節器發出信號，調節溫度控制器的壓縮機或者半導體開啟或者停止工作，從而對冷媒提供的工作環境的溫度進行調節。
[0010]本麻醉瓶託架裝置的使用意義在於:1)固定果蠅麻醉瓶；2)避免果蠅麻醉瓶物理尺寸差異帶來的操作誤差，觸發果蠅麻醉狀態指示表；3)避免操作人員的手與果蠅麻醉瓶接觸；4)避免操作人員的手與可控溫度果蠅麻醉恆溫槽內的冷媒接觸。
[0011]上述的果蠅麻醉裝置，其中的果蠅麻醉狀態指示表隨接觸觸發杆啟動展示果蠅在可控溫度果蠅麻醉恆溫槽內的麻醉時間，操作人員根據表I所示麻醉溫度與麻醉時間對果蠅麻醉狀態的影響規律，按照果蠅麻醉狀態指示表所示時間取出果蠅麻醉瓶。
[0012]操作人員可以根據具體操作的時間需求，按照表I?3所示信息，選擇直接將麻醉後的果蠅放置在果蠅操作臺上進行後續操作，也可以選擇在果蠅操作臺的保溫盒內放置冰水混合物，降低果蠅操作臺的溫度，延長果蠅保持在麻醉狀態的時間後進行後續操作。
[0013]本實用新型專利裡面描述的果蠅麻醉裝置是適用於一套果蠅麻醉瓶的設備，如果需要同時操作多套果蠅麻醉瓶，可以基於本實用新型所述的基本部件進行適當的擴增。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:本實用新型所述的果蠅麻醉裝置的結構示意圖；
[0015]圖2:本實用新型所述的果蠅麻醉瓶託架結構示意圖；
[0016]圖3:本實用新型所述的果蠅麻醉瓶結構示意圖；
[0017]圖4:本實用新型所述的操作臺結構示意圖；
[0018]其中，各部件名稱為:可控溫度果蠅麻醉箱1、恆溫槽2、溫控器3、溫度調節器
4、接觸觸發杆5、電極觸點6、麻醉狀態指示表7、麻醉瓶託架8、麻醉瓶9、表面皿10、保溫盒11，表面皿和保溫盒及保溫盒內的冷媒共同構成果蠅低溫操作臺12。

【具體實施方式】
[0019]在本實用新型專利實施例中，溫控器是採用WH7016C數碼管溫度控制器，該溫控器的控溫範圍為-50?110°C，控溫精度為1°C，解析度為0.1攝氏度；溫度調節器是採用LT18DC24H空氣壓縮機進行製冷，功率145W，製冷量是430W，轉速是6500轉。
[0020]實施例1
[0021]根據表I和具體果蠅麻醉後操作時間需要，按照果蠅低溫麻醉環境溫度的需求進行冷媒選擇和冷媒含量計算。本實施例中選擇乙醇-水混合物作為冷媒,通過乙醇的不同添加量，可以實現不同的冷媒溫度。計算公式為AT = -1.86XbB，其中bB為一千克水中添加的乙醇的摩爾數，AT為冷媒理論最低傳質溫度，而所設置的低溫麻醉溫度(即果蠅麻醉瓶所處冷媒提供的環境溫度)要比冷媒理論最低傳質溫度高2?3攝氏度。
[0022]如在I千克水中添加10.16摩爾乙醇即配製36.1 %的乙醇-水溶液，就可以實現-18.9°C的冷媒理論傳質最低溫度，以乙醇-水混合物作為冷媒能保證在我們進行果蠅麻醉操作時冷媒體系穩定且不結冰。本實施例中，按照表I中所示乙醇-水混合冷媒的乙醇體積百分比含量配製各個操作溫度下的冷媒，進行後續溫度相關研究。
[0023]將配製好的冷媒加入到可控溫度果蠅麻醉恆溫槽中，設置工作所需溫度，開啟可控溫度果蠅麻醉恆溫槽電源，等待可控溫度果蠅麻醉恆溫槽內溫度達到預設值。
[0024]果蠅從培養瓶中轉移到麻醉瓶中，將麻醉瓶裝載在果蠅麻醉瓶託架上，使固載果蠅麻醉瓶的果蠅麻醉瓶託架從可控溫度果蠅麻醉恆溫槽上位置A垂直進入到位置B，使得果蠅麻醉瓶浸入到可控溫度果蠅麻醉恆溫槽的冷媒中，，同時接觸觸發杆頂部與位置B處的電極觸點相接觸，接通電路產生電信號，信號通過數據線傳遞給裝置內置的微電腦或者單片機，微電腦或者單片機進行果蠅麻醉時間計時，計時結果在果蠅麻醉狀態指示表進行展示。
[0025]表I表明了果蠅分別在O攝氏度、-5攝氏度、-10攝氏度及-15攝氏度麻醉30秒後轉移到室溫環境下的甦醒時間和甦醒後培養24小時的存活情況，如表I所示，麻醉30秒時，在各個溫度下(除0°C外)果蠅都能被全部麻醉，而麻醉後的果蠅轉移到室溫後甦醒所需時間的長短與果蠅麻醉溫度有關。100秒到250秒後，甦醒的果蠅就會進行運動與飛行。進行果蠅的觀測與操作時，觀測與操作的時間不能大於果蠅甦醒所需要的時間，100秒到250秒的觀測與操作時間，很難滿足多數操作者的操作需求。對果蠅進行30秒麻醉應該選擇-15攝氏度?-5攝氏度之間進行。
[0026]實施例2
[0027]表2表明了果蠅麻醉後在O攝氏度、-5攝氏度、-10攝氏度及-15攝氏度繼續保持600秒(10分鐘)及1200秒(20分鐘)後立即轉移到室溫時的果蠅甦醒所需時間及果蠅的24小時存活率。如表2所示，除O攝氏度外，雖然保存溫度降低後，果蠅在室溫的甦醒時間也有所延長，但是果蠅也隨著保存溫度的降低出現死亡現象，果蠅死亡不利於以果蠅為實驗對象的後續研究。
[0028]實施例3
[0029]如表1、表2所示，無論是將麻醉後的果蠅立即轉移到室溫後，還是將果蠅麻醉後再保持一定時間，都不能夠滿足以果蠅為實驗對象的後續研究工作(一個是甦醒時間短，一個是果蠅存活率低)。
[0030]因此，我們發展了本發明所述的新的果蠅麻醉技術，即將果蠅低溫麻醉後，再放置在O?5°C的低溫環境內保持一段時間(如表3)，進行後續觀測與操作後，再放入室溫環境實現果蠅的甦醒。操作人員可以根據自身實驗技術及實驗操作所需要的操作時間，選擇果蠅麻醉溫度(-15攝氏度?-5攝氏度)、麻醉後果蠅的低溫保溫溫度(O?5攝氏度)及低溫保溫時間(10?20分鐘)。
[0031]具體的技術方案如下:
[0032]1、通過控制在水中加入乙醇的量來實現對環境溫度的控制，從而實現O攝氏度、-5攝氏度、-10攝氏度或-15攝氏度冷媒環境的程序控溫；
[0033]2、將果蠅從培養瓶中按照標準操作轉移到麻醉瓶中，將麻醉瓶裝載在由熱的不良導體材料構建的果蠅麻醉瓶託架上，通過託架將果蠅麻醉瓶迅速浸入上述不同溫度的冷媒中，保證麻醉瓶從浸入冷媒到離開冷媒的時間為30秒；
[0034]3、將麻醉瓶內的果蠅迅速轉移到溫度為O?5攝氏度的果蠅操作臺上，在20分鐘內完成對果蠅的後續操作和觀測。
[0035]對於一般的遺傳學實驗而言，果蠅在零下5攝氏度麻醉其麻醉時間和甦醒時間基本可以滿足實驗操作所需，此時按照表I所示，冷媒中的乙醇體積百分比含量為18?20%，此濃度的乙醇不具有燃燒、爆炸等潛在危險，也不具有環境威脅性，具有較高的生物安全性和環境友好性。
[0036]表1:是本實用新型專利所述的果蠅麻醉裝置中實施例1的低溫-瞬時麻醉效果對比
[0037]
麻醉溫度1|0攝氏度|-5攝氏度卜10攝氏度卜15攝氏度麻醉時間 2_30s_30s_30s_30s_
麻醉率3~82%100%—100?100?
甦醒時間 4104s±24s210s±21s250s±17s240±lls
存活率5~ 100?105?—100?100?
bB^ 1.08 ?1.61?4.3 —6.4 ?7.09.1 ?9.7
AT乃?-3攝氏度7?-8攝氏度 -12?-13攝氏度 -17?-18攝氏度乙醇體積百分比 |5.9?8.6% |l8.0 ?20.0% !27.4 ?29.0% !34.8 ?36.1%
[0038]I麻醉溫度是指程序化果蠅低溫麻醉技術中選擇的果蠅麻醉環境溫度；
[0039]2麻醉時間是指麻醉瓶放置在低溫麻醉環境中的時間；
[0040]3麻醉率是指果蠅在該麻醉條件下的麻醉個體數目與參與實驗的果蠅總體數目之比；
[0041]4甦醒時間是指果蠅麻醉瓶離開可控溫度果蠅麻醉恆溫槽，果蠅回到室溫後，第一隻恢復行為能力的果蠅所需時間；
[0042]5存活率是指果蠅經麻醉操作甦醒後，再繼續培養24小時果蠅的存活情況。
[0043]表2:是本實用新型專利所述的果蠅麻醉裝置中實施例2的果蠅同溫-長時間麻醉效果效果對比
[0044]
麻醉溫度|0攝氏度 I零下5攝氏度I零下10攝氏度I零下15攝氏度麻醉時間_30s_30s_30s_30s_
繼續放置時間6 600s600s~600s600s
麻醉率100?~ 100?100?
甦醒時間|l24s±21s !373s±13s |230s±23s |l34±21s
存活率|100% 192?[86?[83?
麻醉溫度 —0攝氏度—零下5攝氏f零下10攝氏度零下15攝氏度麻醉時間_30s_30s_30s_30s_
繼續放置時間6 T200s1200s~ 1200s1200s
麻醉率100?~ 100?100?
甦醒時間144s±21s 360s±13s 240s±23s140±35s
存活率|l00% 丨89%丨82%丨72%
[0045]6繼續放置時間是指果蠅麻醉後將果蠅麻醉瓶繼續保存在麻醉溫度環境中的時間。
[0046]表3:是本實用新型專利所述的果蠅麻醉裝置中實施例3的變溫一長時間麻醉效果對比
[0047]
￥醉溫度1 |0攝氏度 |-5攝氏度卜10攝氏度卜15攝氏度麻醉時間_30s_30s_30s_30s_
i 醉率100? 100? 100? —
0攝氏度?5攝氏度放置時間7600s_600s_600s_600s_
甦醒時間 8124s±21s 115s±23s 121s±13s 123±13s
右活率5100? 100? 100? 100? —
0攝氏度-5攝氏度放置時間71200s1200s1200s1200s
甦醒時間 7144s±21s 146s±18s 141s±23s 139±19s
右活率51100? \100% \100% \100% —
[0048]7 0攝氏度?5攝氏度放置時間即為對果蠅進行後續觀測與操作的時間；
[0049]8甦醒時間是指果蠅麻醉瓶離開果蠅操作臺回到室溫後，第一隻恢復行為能力的果蠅所需時間。
【權利要求】
1.一種果蠅麻醉裝置，其特徵在於:由具有恆溫槽(2)的可控溫度果蠅麻醉箱(I)、用於放置果蠅麻醉瓶(9)的果蠅麻醉瓶託架(8)、果蠅麻醉狀態指示表(7)和果蠅操作臺(12)組成；果蠅麻醉瓶(9)通過果蠅麻醉瓶託架(8)放置在恆溫槽內(2)，恆溫槽(2)為果蠅麻醉瓶(9)提供-15?-5攝氏度的低溫工作環境；在恆溫槽(2)內設置有接觸觸發杆(5)和電極觸點￠)，在可控溫度果蠅麻醉箱(I)中設置有溫控器(3)和溫度調節器(4)；果蠅麻醉狀態指示表(7)用於對果蠅的麻醉時間和麻醉溫度進行顯示；果蠅操作臺(12)的工作溫度為O攝氏度?5攝氏度，麻醉後的果蠅放置在果蠅操作臺(12)上進行後續的觀察與操作。
2.如權利要求1所述的一種果蠅麻醉裝置，其特徵在於:果蠅麻醉瓶託架的尺寸與果蠅麻醉瓶的尺寸相匹配，是由熱的不良導體材料構成或者由被不良導體材料包覆的金屬構成。
3.如權利要求1所述的一種果蠅麻醉裝置，其特徵在於:恆溫槽的入口尺寸與果蠅麻醉瓶託架的尺寸相匹配。
4.如權利要求1所述的一種果蠅麻醉裝置，其特徵在於:-15攝氏度?-5攝氏度的低溫工作環境溫度和O攝氏度?5攝氏度的工作溫度是通過溫度調節器以壓縮機製冷或半導體製冷的形式實現，環境溫度傳遞及維繫的冷媒是空氣或溶液，冷媒放置在恆溫槽內。
5.如權利要求4所述的一種果蠅麻醉裝置，其特徵在於:溶液為水、水與甲醇、水與乙醇、水與乙二醇、水與甘油、水與氯化鈣、水與磷酸二氫鹽或水與亞矽酸鹽的混合溶液。
6.如權利要求1所述的一種果蠅麻醉裝置，其特徵在於:果蠅麻醉狀態指示表是數字式、指針式或LED式。
7.如權利要求1所述的一種果蠅麻醉裝置，其特徵在於:果蠅操作臺由表面皿和保溫盒組成，保溫盒內裝有冷媒。
【文檔編號】A01K67/033GK203913006SQ201420320714
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】周杰, 張雪蘭, 劉豔, 侯傑, 呂明, 孟令軍, 權宇彤, 王亞文, 孟慶繁, 滕利榮 申請人:吉林大學