在生物醫(yī)學(xué)研究、藥品安全評估及特定種群管理中，嚙齒動物（大鼠、小鼠等）的安樂死是不可避免的程序。二氧化碳（CO?）吸入因其相對可控、操作簡便、成本較低且無需接觸危險化學(xué)品等特點，成為廣泛應(yīng)用的安樂死方法之一。然而，其人道性實施絕非簡單的“充氣”過程，而必須嚴(yán)格遵守一系列科學(xué)和倫理原則，以最大程度減輕動物的痛苦與焦慮，確保死亡過程符合“安樂”的核心要求。
 
 
一、 倫理基石：尊重生命與最小化痛苦
 
所有動物使用都應(yīng)遵循“3R原則”（替代、減少、優(yōu)化）。當(dāng)安樂死無法避免時，人道主義精神要求我們：
1.  選擇驗證有效的方法：CO?方法需經(jīng)過科學(xué)評估，確證其在規(guī)范操作下能快速導(dǎo)致意識喪失和死亡，且造成的痛苦小于其他可行方法（如物理方法在特定場景下可能更優(yōu)）。
2.  追求無痛與無覺：核心目標(biāo)是使動物快速失去知覺（意識喪失），避免其經(jīng)歷痛苦、恐懼或焦慮。
3.  最小化應(yīng)激：操作前、操作中的環(huán)境（噪音、氣味、不當(dāng)搬運）和操作本身（如突然暴露于高濃度CO?）都可能引起顯著應(yīng)激，必須盡力避免。
4.  操作者責(zé)任：人員需經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)，理解動物行為、生理反應(yīng)及操作細(xì)節(jié)，具備同理心和責(zé)任感，嚴(yán)格按照規(guī)程操作。
 
二、 CO?安樂死的機制與爭議
 
CO?通過以下機制導(dǎo)致死亡：
1.  酸中毒：CO?溶于體液形成碳酸，降低血液和組織pH值，抑制細(xì)胞功能，特別是影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。
2.  缺氧：高濃度CO?置換氧氣，導(dǎo)致機體缺氧。
3.  中樞抑制： CO?本身對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有直接抑制作用。
 
關(guān)鍵爭議點在于意識喪失前的潛在不適感：
CO?濃度升高會刺激呼吸感受器，可能導(dǎo)致動物在失去意識前感到呼吸急促（氣促）或窒息感。嚙齒類鼻腔中可能存在對CO?敏感的傷害性感受器，引起刺激或燒灼感。因此，規(guī)范操作的核心在于：如何確保動物在感知到顯著不適前就迅速失去意識。
 
三、 核心操作原則：確保快速意識喪失
 
為了克服上述挑戰(zhàn)，現(xiàn)代指南（如AVMA, CCAC, EU Directive 2010/63/EU）強調(diào)以下關(guān)鍵原則：
 
1.  預(yù)充填或高流量初始濃度：
核心要求：避免將清醒動物直接放入高濃度(>80%) CO?環(huán)境中，這會引起劇烈的痛苦反應(yīng)。
推薦方法：
①預(yù)充填法（首選）：將CO?預(yù)先充入密閉安樂死腔室，達(dá)到足夠高的濃度（通常推薦30%-70%的置換率，使初始濃度遠(yuǎn)高于室內(nèi)空氣水平），再將動物快速放入。目標(biāo)是讓動物在幾秒鐘內(nèi)（理想<30秒）暴露于能迅速誘導(dǎo)意識喪失的濃度。
 
②高流量梯度上升法（如無預(yù)充填條件）：將動物放入含正常空氣的腔室，然后以高流速（通常建議將腔室容積的20%-30%/分鐘）充入CO?。高流速旨在使CO?濃度快速上升，盡快（在1-2分鐘內(nèi)）達(dá)到并超過誘導(dǎo)意識喪失所需的臨界濃度（通常認(rèn)為>40%體積濃度）。低流速（<10%腔室容積/分鐘）導(dǎo)致緩慢窒息，是絕對禁止的。快速達(dá)到高濃度CO?環(huán)境是縮短動物感知不適時間的關(guān)鍵。
 
2.  維持足夠濃度與時間：
動物失去意識（通過行為學(xué)判斷）后，必須維持足夠高的CO?濃度（通常>70%）足夠長的時間（通常建議至少維持1-5分鐘，或確認(rèn)動物死亡后），以確保呼吸停止和心臟停搏，避免恢復(fù)。禁止過早移出動物。
 
3.  濃度監(jiān)測與校準(zhǔn)：
必須使用經(jīng)過校準(zhǔn)的CO?濃度監(jiān)測模塊，實時監(jiān)測并記錄腔室內(nèi)的氣體濃度變化過程（從放入動物開始到死亡確認(rèn)結(jié)束）。這是驗證操作是否符合標(biāo)準(zhǔn)的核心證據(jù)。流量計必須定期校準(zhǔn)，確保流速準(zhǔn)確。
 
4.  腔室設(shè)計與管理：
材質(zhì)：透明（便于觀察動物）、易清潔消毒、耐腐蝕（CO?溶于水呈弱酸性）。
 
大小：大小適中，避免過度擁擠（動物應(yīng)有正常姿態(tài)空間），但也不宜過大導(dǎo)致預(yù)充填效率低或濃度上升慢。分層放置需謹(jǐn)慎，確保各層氣體均勻。禁止將動物疊放或塞入過滿。
 
氣體分布：進(jìn)氣口應(yīng)在腔室底部（CO?密度大于空氣），排氣口在頂部，確保氣體有效置換，避免死角。使用擴散裝置（如多孔板）使氣流柔和，減少噪音和直接氣流沖擊。
 
清潔：每次使用后必須徹底清潔消毒，去除排泄物、氣味和病原體，防止對后續(xù)動物造成應(yīng)激或交叉感染。
 
墊料：腔室底部可放置少量動物熟悉的、無強烈氣味的吸收性墊料（如紙屑），增加舒適感，吸收排泄物。
 
5.  動物安置與觀察：
u輕柔操作：抓取和放入動物必須動作輕柔、迅速，減少操作應(yīng)激。禁止粗暴抓取尾巴或身體。
 
v同窩/社會群體：幼崽或具有強烈社會聯(lián)系的動物（如某些小鼠品系），強烈建議與熟悉的同伴（非陌生動物）一起安樂死，以減輕分離焦慮。但需確保腔室不過度擁擠。
 
w持續(xù)觀察：操作者必須全程密切觀察動物行為，直至確認(rèn)死亡。關(guān)鍵觀察點包括：
意識喪失標(biāo)志：翻正反射消失（動物側(cè)放后無法自行翻身）、肌肉松弛（特別是下頜）、呼吸模式改變（由急促變深慢或無規(guī)律）、眼瞼反射消失。
 
痛苦跡象（應(yīng)極短暫或避免）：過度理毛、抬頭喘氣、試圖逃離、發(fā)聲、過度興奮或劇烈掙扎（注意區(qū)分與意識喪失前的本能蹬踏）。
 
死亡確認(rèn)：呼吸停止、瞳孔散大、無心跳（可通過聽診器或觸診，必要時需二次確認(rèn)方法）。
 
6.  二次確認(rèn)死亡：
強制性步驟！在移出動物前，必須100%確認(rèn)動物死亡。
推薦方法：物理方法（頸椎脫位、斷頭術(shù) - 需經(jīng)專門訓(xùn)練）或開胸檢查直視心臟停跳。禁止僅依賴CO?暴露時間或表象判斷。
 
四、 獸醫(yī)監(jiān)督與方案制定
獸醫(yī)是核心：機構(gòu)內(nèi)獸醫(yī)應(yīng)在CO?安樂死方案的制定、審核、人員培訓(xùn)和監(jiān)督中發(fā)揮主導(dǎo)作用。
 
方案個性化：方案需根據(jù)具體嚙齒動物種類、品系、年齡、健康狀況、研究目的以及可用的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行定制化。
 
持續(xù)評估與改進(jìn)：定期審查操作流程、人員表現(xiàn)、動物反應(yīng)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合最新科學(xué)研究和技術(shù)進(jìn)展，不斷優(yōu)化方案。
 
五、 替代方法與輔助措施
 
鎮(zhèn)靜/麻醉預(yù)處理：強烈推薦，尤其對于成年大鼠、幼崽或可能因CO?產(chǎn)生較強不適感的場景。在放入CO?腔室前，先使用吸入麻醉劑（如異氟烷、七氟烷）或注射鎮(zhèn)靜/麻醉劑使動物失去意識。幾乎完全消除動物在CO?暴露中感知不適的可能性，大幅提升人道性。已成為許多高標(biāo)準(zhǔn)實驗室和研究機構(gòu)的常規(guī)做法或強制要求。
 
探索更優(yōu)方法：持續(xù)關(guān)注和評估新興的、可能更人道的安樂死方法（如惰性氣體氬氣/氮氣、某些麻醉劑過量注射）。
 
六、 人員培訓(xùn)：倫理與技術(shù)的雙重塑造
 
培訓(xùn)不可或缺：所有執(zhí)行或監(jiān)督CO?安樂死的人員必須接受全面、嚴(yán)格的培訓(xùn)，并通過能力評估。
培訓(xùn)內(nèi)容：
①理論基礎(chǔ)：動物福利倫理、“3R”原則、嚙齒動物生物學(xué)與行為學(xué)、CO?作用機制與潛在風(fēng)險、相關(guān)法律法規(guī)與指南。
②實操技能：正確安全的動物抓取與保定、設(shè)備（腔室、氣瓶、減壓閥、流量計、濃度監(jiān)測儀）的安全使用與校準(zhǔn)、預(yù)充填/高流速操作流程、動物行為觀察與意識喪失/死亡判定標(biāo)準(zhǔn)、二次確認(rèn)死亡方法、緊急情況處理、設(shè)備清潔消毒。
③態(tài)度培養(yǎng)：培養(yǎng)對動物生命的尊重、責(zé)任感和同情心，理解操作對動物福利的影響。
 
七、 記錄與問責(zé)
 
詳盡記錄：對每一次安樂死操作進(jìn)行記錄，包括日期、操作者、動物信息（種類、數(shù)量、標(biāo)識）、使用的具體方法（CO?流速、是否預(yù)充填、初始濃度、維持濃度和時間、是否使用鎮(zhèn)靜劑）、濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)（圖表或關(guān)鍵點記錄）、觀察到的動物反應(yīng)、二次確認(rèn)死亡的方法及執(zhí)行人。
 
意義：確保操作可追溯，便于審查、監(jiān)督、質(zhì)量控制和持續(xù)改進(jìn)。是倫理審查和合規(guī)性的重要證據(jù)。
 
 
使用CO?對嚙齒動物實施安樂死，絕非一個簡單的技術(shù)動作，而是承載著沉重的倫理責(zé)任和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的專業(yè)實踐。其核心在于通過精確控制氣體濃度變化過程（快速達(dá)到并維持有效濃度），結(jié)合細(xì)致的動物行為觀察和強制性的二次死亡確認(rèn)，并優(yōu)先考慮使用鎮(zhèn)靜/麻醉預(yù)處理，來實現(xiàn)快速意識喪失和死亡，最大限度地減輕潛在痛苦和焦慮。
 
北京元森凱德生物技術(shù)有限公司 YSKD 研制 生產(chǎn) 的小動物安樂處死系統(tǒng)（二氧化碳窒息箱）具有以下性能優(yōu)勢：選擇具有可視流量調(diào)節(jié)面板、氣體轉(zhuǎn)換閥一鍵切換等功能的系統(tǒng)，便于操作。透明處死箱可方便觀察動物狀態(tài)。系統(tǒng)需具備良好的密封性和通風(fēng)設(shè)計，防止有害氣體泄漏。高自動化程度的系統(tǒng)可自動進(jìn)行氣體充氣、維持和廢氣清除作業(yè)，實現(xiàn)一鍵式操作，可確保操作安全。
 
 
嚴(yán)格遵守設(shè)備設(shè)計、操作流程、人員培訓(xùn)、獸醫(yī)監(jiān)督和記錄保存的規(guī)范，是保障這一方法真正符合“安樂”要求的基石。機構(gòu)管理層、獸醫(yī)和研究負(fù)責(zé)人必須承擔(dān)首要責(zé)任，確保動物福利理念貫穿始終，資源配置到位，文化氛圍支持倫理優(yōu)先。唯有如此，我們才能在必要的科學(xué)探索與對生命的深切尊重之間，找到并堅守那條道德的準(zhǔn)繩。
 
 
附：北京元森凱德生物技術(shù)有限公司研制生產(chǎn)的動物霧化吸入給藥儀器，主要包括大/小動物肺部氣管直接遞送裝置（動物氣道霧化針）、小動物霧化給藥儀，動物口鼻吸入、僅鼻腔霧化/鼻腦給藥器、全身式暴露染毒、動物煙氣/PM2.5染毒系統(tǒng)、粉塵氣溶膠發(fā)生器、液體氣溶膠發(fā)生器、靜式吸入染毒柜、臭氧動物暴露裝置、動物高低壓氧艙，此外給客戶多樣化提供自動型實驗動物安樂處死系統(tǒng)（窒息系統(tǒng)、二氧化碳安樂處死箱），實驗動物除臭暫存系統(tǒng)， 巴馬香豬皮 ，NGI Gentle Rocker智能洗盤裝置，NGI新一代撞擊器和ACI安德森撞擊器的校驗與檢測。

附：北京元森凱德生物技術(shù)有限公司（BEIJING YSKD BIO-TECHNOLOGY CO.,LTD），簡稱元森凱德（YSKD），2013年成立于北京中關(guān)村科技園，是一家專業(yè)從事生命科學(xué)類實驗儀器研制、生產(chǎn)與銷售的科技創(chuàng)新型企業(yè)。服務(wù)毒理學(xué)、藥理學(xué)、免疫學(xué)、生物安全、大氣污染物、化學(xué)物質(zhì)毒性鑒定、臨床前藥物開發(fā)與安全性評價、呼吸系統(tǒng)、環(huán)境與健康等領(lǐng)域。

部分用戶案例：哈佛大學(xué)，麻省理工學(xué)院，新加坡國立大學(xué)，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，中國科學(xué)院上海藥物研究所，中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，麗珠醫(yī)藥集團(tuán)股份有限公司，康龍化成（寧波）生物醫(yī)藥有限公司，中日醫(yī)院呼吸病學(xué)研究中心/中日友好臨床醫(yī)學(xué)研究所，北京中醫(yī)藥大學(xué)，中國藥科大學(xué)，沈陽藥科大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)，浙江大學(xué)，四川大學(xué)，中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院等