双层禽用饲育隔离器的应用研究

Application of double-layer poultry feeding and rearing isolator

摘要

目的 测试一种新型双层禽用饲育隔离器的应用效果，验证其在实验动物饲养中的可行性与优势，为提升实验动物饲养效率和福利水平提供参考。 方法 首先测试隔离器内部环境，分为双层隔离器组和普通隔离器组，每组3台，清洗消毒后运转24 h，测定并对比其内部环境指标（沉降菌、洁净度、温湿度、照度、噪声、静压差、换气次数及气流速度等）。随后选取公鹌鹑60只、母鹌鹑240只，随机平均分为双层隔离器组和普通隔离器组，每组3个重复（公母比均为1∶4），饲养至36周龄，统计其产蛋率、受精率、平均体重，以及隔离器内氨气浓度与空间利用率，对比分析两组的饲养效果。 结果 双层隔离器内部环境指标均符合GB 14925－2023《实验动物 环境及设施》标准，且其最大气流速度差极显著低于普通隔离器组（P＜0.01），气流分布更均匀稳定；两组SPF鹌鹑在产蛋率、受精率和体重方面均无显著差异，双层隔离器组的氨气质量浓度（0.91±0.06 mg/m³）显著低于普通隔离器组（1.76±0.38 mg/m³），且空间利用率（82只/㎡）是普通隔离器（41只/㎡）的2倍。 结论 双层禽用饲育隔离器符合GB 14925－2023《实验动物 环境及设施》国家标准，且较传统隔离器具有内部环境稳定、空间利用率高等优势。

Abstract

Objectives The effects of applying a novel double-layer poultry feeding and rearing isolator were studied to verify its feasibility and advantages in feeding laboratory animal and provide a reference for improving the feeding efficiency and animal welfare of laboratory animal. Methods The internal environment of the isolator was tested by dividing the isolators into a double-layer isolator group and a conventional isolator group, with three units in each group. After cleaning and disinfection, the isolators operated for 24 hours, and then their internal environmental indicators, including settling microbes, air cleanliness, temperature and relative humidity, illumination, noise, static pressure difference, air change rate, airflow velocity, etc., were measured and compared. 60 male quails and 240 female quails were randomly and equally divided into the double-layer isolator group and the conventional isolator group, with 3 replicates per group (male-to-female ratio of 1∶4 in each replicate). The quails were kept until they reached 36 weeks of age, their egg production rate, fertility rate, average body weight, the ammonia concentration and space utilization rate inside the isolators were recorded. The feeding effects of the two groups were compared and analyzed. Results All indicators of internal environment in the double-layer isolator met the GB 14925－2023 standard, and the maximum airflow velocity difference was extremely significantly lower than that in the conventional isolator group (P<0.01), indicating more uniform and stable airflow distribution. There was no significant differences in egg production rate, fertility rate, and body weight between the two groups of SPF quails. The ammonia concentration in the double-layer isolator group (0.91±0.06 mg/m³) was significantly lower than that in the conventional isolator group (1.76±0.38 mg/m³), and the space utilization rate (82 birds/m²) was twice that in the conventional isolator (41 birds/m²). Conclusions The double-layer poultry feeding and rearing isolator meets GB 14925－2023 standard, with the advantages of stable internal environment and higher space utilization compared to conventional isolators.

Graphical abstract

关键词

双层禽用饲育隔离器 / SPF鹌鹑 / 饲养效率 / 动物福利 / 饲养环境

Key words

double-layer poultry feeding and rearing isolator / specific pathogen free (SPF) quail / rearing efficiency / animal welfare / rearing environment

实验动物是经人工培育，对其携带的微生物和寄生虫实行控制、遗传背景明确或者来源清楚的动物，用于科研、教学、生产、检定以及其他科学实验^[1]。作为科技基础支撑条件之一，实验动物对人类生存及科技活动起着不可或缺的重要作用^[2]。实验动物饲育隔离器是实验动物净化、培育及生产等环节的关键设备^[3-6]，其核心功能在于通过物理屏障隔绝外界微生物，为无菌动物或无特定病原体动物（SPF动物）提供高度洁净的生存环境^[7-9]。传统单层隔离器存在空间利用率低、占地面积大、饲养数量有限以及人工清粪劳动强度大等缺点，严重制约了饲育效率，亟需开发和推广新型隔离器。中国农业科学院哈尔滨兽医研究所与青岛德尔诺生物医药科技有限公司联合研制了一种结构紧凑、空间利用率高的双层禽用饲育隔离器。本研究对该隔离器的内部环境及饲养效果进行测试，旨在为今后新型饲育隔离器的应用推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 测试对象

双层禽用饲育隔离器，型号：DERNO-GLQ-GUAIL，尺寸：200 cm×85 cm×110 cm，生产厂家：青岛德尔诺生物医药科技有限公司。

1）整体结构。双层禽用饲育隔离器的整体结构包括自动控制系统、上层饲养区、下层饲养区、空调送排风系统、集粪系统、照明系统、传递窗及支架等，如图1所示。

2）创新设计。①送回风模式的改进。摒弃传统“上送上回”的送风方式，在隔离器内部设置送风管（图2）；回风口位于每层格栅的后背板上，实现了优化的“上送下回”气流组织，以确保送风均匀且运行安静。②除粪装置的改进。摒弃了传统的塑料布卷粪方式，在粪槽内安装链条刮板（图2），可将粪便从粪槽中刮出并送入下方集粪箱中，成功解决了双层隔离器的除粪难题。集粪箱内设有垂直于箱体的螺旋推进轮，能够将箱内粪污沿输送管路推送至出口；出口处配备旋转单向排出阀，用于将粪污排至传送带，并通过该阀门隔绝外界与隔离器之间的空气流通。

1.2 试验仪器

温湿度检测仪（testo 650，德图电器有限公司）、风速检测仪（testo 405，德图电器有限公司）、尘埃粒子计数器（PT-9880M，深圳市华盛昌科技实业股份有限公司）、氨气浓度检测仪（AR8500，希玛仪器仪表有限公司）、硫化氢浓度检测仪（ST8903，希玛仪器仪表有限公司）。

1.3 双层禽用饲育隔离器的内部环境测试

试验于2025年5月14日进行，分为双层隔离器组和普通隔离器组，每组各3台，均置于同一间温湿度可控的饲养室内（温度20 ℃，相对湿度50%）。隔离器经清洗消毒后，设置内部温度为22 ℃，静压差为100 Pa，运转24 h，随后进行静态检测。依据GB 14925－2023《实验动物 环境及设施》标准^[10]，测定隔离器内部环境指标，包括沉降菌数、空气洁净度、温度、相对湿度、工作照度、噪声、静压差、换气次数、平均气流速度及区间最大气流速度差。

1.4 双层禽用饲育隔离器的饲养效果测试

试验于2025年5月15日至12月25日进行。选取同批次4周龄的公鹌鹑60只和母鹌鹑240只，由中国农业科学院哈尔滨兽医研究所国家禽类实验动物资源库提供。按每重复组10只公鹌鹑与40只母鹌鹑的比例，随机分为双层隔离器组和普通隔离器组，分别在双层隔离器和普通隔离器内饲养，每组设置3个重复，饲养至36周龄淘汰。

所有隔离器均置于同一间温湿度可控的饲养室内，饲养室温度为20 ℃，相对湿度为50%。隔离器内温度设定为22 ℃，静压差设定为100 Pa。饲养期间，鹌鹑自由采食、自由饮水，饲养密度、饲料、光照及饲养管理程序均保持一致。

测定指标及检测方法依据GB 14925－2023《实验动物 环境及设施》标准：①产蛋率和受精率。每日记录各组产蛋数量及受精蛋数量，36周龄淘汰时，统计并计算平均日产蛋率与平均日受精率。平均日产蛋率=总产蛋数÷母鹌鹑数÷饲养天数×100%；平均日受精率=总受精蛋数量÷总产蛋数量×100%。②体重。36周龄淘汰时，逐只称量鹌鹑体重，计算每个重复组的平均体重。③氨气浓度。36周龄淘汰时，检测每台隔离器内部的氨气浓度。④空间利用率。计算各组在单位面积内可饲养的鹌鹑数。

1.5 数据的统计分析

数据采用SPSS 23.0软件进行方差分析。试验结果以“平均值±标准差”表示，两组间采用独立样本t检验进行显著性比较。

2 结果与分析

2.1 内部环境测试

两组均符合GB 14925－2023《实验动物 环境及设施》标准，可满足SPF级动物的饲养要求。其中，双层隔离器组的区间最大气流速度差极显著小于普通隔离器组（P＝0.001）；其他指标均无显著差异，结果详见表1。

2.2 饲养效果测试

整个饲养周期内，两组饲养的SPF鹌鹑在产蛋率、受精率和体重方面均无显著差异；双层隔离器组的氨气浓度显著小于普通隔离器组。结果详见表2。3　讨 论

实验动物饲养隔离器作为保障实验动物质量的核心设备，其设计合理性直接关系到科研效率、动物福利及实验安全性。传统单层隔离器在长期应用中逐渐暴露出空间利用率低、气流组织不合理等突出问题，成为制约规模化实验动物饲养工作的重要瓶颈。本研究采用的禽用双层隔离器在空间优化、气流组织及自动除粪方面均具有显著创新。

在空间优化领域，国内已有相关研究探索隔离器的结构改进。黄煌^[11]于2024年申请的“一种双层实验鼠无菌饲养隔离器”实用新型专利已获得授权；陈西等^[12]于2025年获批“一种双层猪负压隔离器”实用新型专利。区别于上述隔离器，本研究中使用的双层隔离器专为禽类设计，采用相互连通的上、下层饲养舱结构，既保证了饲养环境符合标准，又通过垂直叠加实现了饲养容量的高效提升。

良好的气流组织是保障实验动物健康及提升动物福利的关键因素^[13]。传统隔离器因结构设计限制，内部易出现气流死角，难以形成均匀性良好的气流组织，严重影响实验动物的舒适度^[14]。本研究采用的双层隔离器优化了气流设计，通过“上送下回”的送风方式，结合静压孔板送风技术，实现了气流分布均匀化。试验结果表明，双层隔离器的区间最大气流速度差极显著低于普通隔离器，这为实验动物营造了更稳定、舒适的生存环境。

在禽类实验动物的饲养过程中，粪便清理是一项繁重的任务。传统隔离器依靠人工清理，不仅劳动强度大、耗时费力，且粪便清理不及时还易滋生细菌。陈明智等^[15]于2017年申请了1种用于鸡隔离器的清粪机构并获得授权，但该设备仍需人工辅助清理，未能从根本上解决劳动强度与污染风险问题。本研究中的禽用双层隔离器摒弃了传统的塑料布卷粪方式，采用机械刮粪、虹吸排放等技术，实现了粪污的自动、定时、密闭处理，显著降低了人工劳动强度与污染风险，同时减少了因粪便堆积产生的有害气体排放。试验结果证实，双层隔离器内部的氨气浓度显著低于普通隔离器。这进一步优化了隔离器内的饲养环境，实现了饲养效率与动物福利的双重提升。

综上所述，本研究使用的新型双层禽用饲育隔离器内部环境符合GB 14925－2023《实验动物 环境及设施》标准，其饲养效果与传统隔离器相比无显著差异，同时具有空间利用率高、降低人员劳动强度及提升动物福利等优点，应用前景广阔。

参考文献

[1] GB/T 39759－2021 实验动物 术语 [S].

[2] 贺争鸣.我国资源动物的实验动物化潜力与展望[J].中国比较医学杂志,2010,20(3):1-7.

[3] 吴福林,樊宝仁,程君生,等.正负压不锈钢隔离器的研制与使用[J].中国兽药杂志,2002(3):52-54.

[4] 卢领群,石巧娟,金秀清,等.一种实验动物新型隔离器系统的研制[J].实验动物与比较医学,2017,37(3):224-226.

[5] 张伟,于海波,王园园,等.灯光颜色对SPF鸡育雏质量的影响[J].畜牧与兽医,2025,57(3):28-31.

[6] 张伟,于海波,杨鸣发,等.SPF鸡育雏期加热方式的选择[J].畜牧与兽医,2024,56(12):29-34.

[7] 吴韬奋,张瑞忠,孙凤萍,等.隔离器饲育SPF鸡微生物质量控制方法的建立[J].中国比较医学杂志,2013,23(1):27-30.

[8] 王旭,王可洲,胡军,等.无菌接产培育SPF级比格犬[J].中国兽医杂志,2021,57(4):104-109.

[9] 孙静,杜蕾,丁玉春,等.无菌猪的制备与微生物质量控制[J].中国实验动物学报,2017,25(6):699-702.

[10] GB 14925－2023 实验动物 环境及设施 [S].

[11] 黄煌.一种双层实验鼠无菌饲养隔离器:CN202421098377.0[P].2025-02-14.

[12] 陈西,李建丽,郭家强,等.一种双层猪负压隔离器:CN202520337703.7[P].2026-02-17.

[13] 刘激扬.面向动物福利的空气载能辐射空调基础研究[D].长沙：湖南大学,2019：49-50.

[14] 张伟,于海波,张筱磊,等.SPF鸭2种饲养方式环境指标的比较研究[J].现代畜牧科技,2025(2):31-35.

[15] 陈明智,唐克,陈洪岩.一种用于鸡隔离器的清粪机构:CN201520859808.5[P].2016-05-04.

基金资助

国家重点研发计划项目(2022YFF0711200)

中央引导地方科技发展专项(ZY04JD03)