供實驗動物保種、繁殖、生產(chǎn)的特定場所,以及動物生存的外部條件,總稱為實驗動物環(huán)境;其中動物房舍、輔助建筑以及所需的各種設備等,若用于動物繁殖、生產(chǎn)的稱為實驗動物設施,若是用于動物實驗的稱為動物實驗設施。
實驗動物的環(huán)境控制
實驗動物環(huán)境可分為:
外環(huán)境。是指實驗動物設施或動物實驗設施以外的周邊環(huán)境。如氣候或其他自然因素、鄰近的民居或廠礦單位、交通和水電資源等。
內(nèi)環(huán)境。指實驗動物設施或動物實驗設施內(nèi)部的環(huán)境。內(nèi)環(huán)境又細分為大環(huán)境和小環(huán)境。前者是指實驗動物的飼養(yǎng)間或實驗間的整體環(huán)境狀況;后者是指在動物籠具內(nèi),包圍著每個動物個體的環(huán)境狀況,如,溫、濕度,氣流速度,氨及其他氣體的濃度,光照,噪音等等。
實驗動物環(huán)境條件,對動物的健康和質量,以及對動物實驗結果有直接的影響,尤其是高等級的實驗動物,環(huán)境條件要求嚴格和恒定。因而,對環(huán)境條件人工控制程度越高,并符合標準化的要求,生活這樣環(huán)境中的動物,就越具有質量上的保證,一致性的程度就越高,動物實驗結果就有更好的可*性和可重復性,也使同類型的實驗數(shù)據(jù)具有可比較的意義。
內(nèi)環(huán)境。指實驗動物設施或動物實驗設施內(nèi)部的環(huán)境。內(nèi)環(huán)境又細分為大環(huán)境和小環(huán)境。前者是指實驗動物的飼養(yǎng)間或實驗間的整體環(huán)境狀況;后者是指在動物籠具內(nèi),包圍著每個動物個體的環(huán)境狀況,如,溫、濕度,氣流速度,氨及其他氣體的濃度,光照,噪音等等。
實驗動物環(huán)境條件,對動物的健康和質量,以及對動物實驗結果有直接的影響,尤其是高等級的實驗動物,環(huán)境條件要求嚴格和恒定。因而,對環(huán)境條件人工控制程度越高,并符合標準化的要求,生活這樣環(huán)境中的動物,就越具有質量上的保證,一致性的程度就越高,動物實驗結果就有更好的可*性和可重復性,也使同類型的實驗數(shù)據(jù)具有可比較的意義。
影響實驗動物環(huán)境的因素及其控制:
◎氣候因素。包括有溫度、濕度、氣流和風速等。在普通級動物的開放式環(huán)境中,主要是自然因素在起作用,僅可通過動物房舍的建筑座向和結構、動物放置的位置和空間密度等方面來作有限的調控。在隔離系統(tǒng)或屏障、亞屏障系統(tǒng)中的動物,主要是通過各種設備,對上述的因素予以人工控制。在國家制定的實驗動物標準中,對各質量等級動物的環(huán)境氣候因素控制,都有明確的要求。
◎理化因素。包括有光照、噪音、粉塵、有害氣體、殺蟲劑和消毒劑等。這些因素可影響動物各生理系統(tǒng)的功能及生殖機能,需要嚴格控制,并實施經(jīng)常性的監(jiān)測。普通級動物要在適當?shù)姆秶鷥?nèi),采取有效的措施,對此予以監(jiān)控;尤其是清潔級以上等級的動物,應通過實驗動物設施內(nèi)的各種設備,按國家頒布的各個等級標準,嚴格予以控制。
◎生物因素。是指實驗動物飼育環(huán)境中,特別是動物個體周邊的生物狀況。包括有動物的社群狀況、飼養(yǎng)密度、空氣中微生物的狀況等。例如,在實驗動物中許多種類,都有能自然形成具有一定社會關系群體的特性。對動物進行小群組合時,就必須考慮到這些因素。不同種之間或同種的個體之間,都應有間隔或適合的距離。對實驗動物設施內(nèi)空氣中的微生物有明確的要求,動物等級越高要求越為嚴格。國家標準規(guī)定,亞屏障系統(tǒng)設施內(nèi)空氣落下的菌數(shù)少于或等于12.2個/皿時,屏障系統(tǒng)2.45個/皿時,隔離系統(tǒng)0.49個/皿時。
◎理化因素。包括有光照、噪音、粉塵、有害氣體、殺蟲劑和消毒劑等。這些因素可影響動物各生理系統(tǒng)的功能及生殖機能,需要嚴格控制,并實施經(jīng)常性的監(jiān)測。普通級動物要在適當?shù)姆秶鷥?nèi),采取有效的措施,對此予以監(jiān)控;尤其是清潔級以上等級的動物,應通過實驗動物設施內(nèi)的各種設備,按國家頒布的各個等級標準,嚴格予以控制。
◎生物因素。是指實驗動物飼育環(huán)境中,特別是動物個體周邊的生物狀況。包括有動物的社群狀況、飼養(yǎng)密度、空氣中微生物的狀況等。例如,在實驗動物中許多種類,都有能自然形成具有一定社會關系群體的特性。對動物進行小群組合時,就必須考慮到這些因素。不同種之間或同種的個體之間,都應有間隔或適合的距離。對實驗動物設施內(nèi)空氣中的微生物有明確的要求,動物等級越高要求越為嚴格。國家標準規(guī)定,亞屏障系統(tǒng)設施內(nèi)空氣落下的菌數(shù)少于或等于12.2個/皿時,屏障系統(tǒng)2.45個/皿時,隔離系統(tǒng)0.49個/皿時。
實驗動物的房舍設施
這里指的實驗動物設施是實驗動物和動物實驗設施的總稱,是為實現(xiàn)對動物所需的環(huán)境條件實行控制目標而專門設計和建造的。實驗動物設施依其使用功能的不同,劃分為各個功能區(qū)域,各自有不同的要求。
實驗動物設施的等級及其規(guī)劃結構要點
按照“實驗動物環(huán)境與設施”國家標準(1994)規(guī)定,實驗動物環(huán)境設施分為四等,控制程度從低到高,依次為開放系統(tǒng)、亞屏障系統(tǒng)、屏障系統(tǒng)和隔離系統(tǒng)。
◎開放系統(tǒng)
通常為單走廊房舍,采用自然通風或設有排風裝置,有防蟲、防鼠設施,要求籠具和墊料消毒、使用無污染的飼料,人員進出有一定的防疫措施。這類設施僅適用于普通級動物。該系統(tǒng)通常分為三個區(qū)域:前區(qū),包括檢疫室、辦公室、休息室等;控制區(qū),包括動物飼育室、或動物實驗室、清潔走廊、清潔物品儲存室等;后勤處理室,包括污染走廊、洗刷消毒室、污物處理設施等。人員、動物和物品原則上按:前區(qū)--控制區(qū)--后勤處理區(qū)的走向運行。
◎亞屏障系統(tǒng)
又稱為清潔級屏障系統(tǒng),用于清潔級動物的飼育。一般設雙走廊,也有用層流架作清潔級屏障系統(tǒng)。其設施的結構及設備配置要求都與屏障系統(tǒng)大體相同,只是空氣潔凈度只要求達到10萬級,管理上要求稍低于屏障系統(tǒng),故稱之為亞屏障系統(tǒng)。也分三個區(qū)域,即清潔區(qū)、污染區(qū)和外部區(qū)。清潔區(qū)包括動物飼育室或實驗室、清潔走廊、清潔準備室、清潔物品儲存室、檢疫室等;污染區(qū)包括污染走廊、洗刷消毒室等;外部區(qū)包括接受動物室、飼料加工室、庫房、更衣淋浴間、辦公室、值班室、機房、焚燒爐等。結構通常是雙走廊,凡進入清潔區(qū)的人員、動物、和物品,甚至空氣和水都要經(jīng)過相應的處理,保證該區(qū)域不受微生物的侵染。
進入清潔區(qū)的人員、動物和物品要分別遵循一定的運行路線:
⒈人員:更衣--淋浴--更衣--清潔走廊--飼養(yǎng)室或動物實驗室--污染走廊--洗刷消毒室--更衣--外部區(qū)域。
⒉物品:包裝--高壓消毒(已包裝消毒的可經(jīng)傳遞窗,清結籠具經(jīng)有消毒液的渡槽)--清結準備室--清潔物品儲存室--飼養(yǎng)室或動物實驗室--(污物經(jīng)包裝處理)污染走廊--外部區(qū)域。
⒊動物:動物(帶包裝)--傳遞窗--檢疫室--清潔走廊--飼育室或實驗室--(實驗后或生產(chǎn)供應)--(經(jīng)包裝)污染走廊--外部區(qū)域。
⒉物品:包裝--高壓消毒(已包裝消毒的可經(jīng)傳遞窗,清結籠具經(jīng)有消毒液的渡槽)--清結準備室--清潔物品儲存室--飼養(yǎng)室或動物實驗室--(污物經(jīng)包裝處理)污染走廊--外部區(qū)域。
⒊動物:動物(帶包裝)--傳遞窗--檢疫室--清潔走廊--飼育室或實驗室--(實驗后或生產(chǎn)供應)--(經(jīng)包裝)污染走廊--外部區(qū)域。
◎屏障系統(tǒng)
主要是用于SPF級動物的飼育。有正壓屏障構造、負壓屏障構造(生物安全屏障系統(tǒng))也有用層流架(正壓/負壓)或隔離器作SPF級屏障系統(tǒng)。屏障系統(tǒng)設施,要求與外界隔離,空氣經(jīng)三級過濾凈化后才進入屏障設施之內(nèi),空氣潔凈度為10,000級。除生物安全屏障系統(tǒng)為負壓以外,通常應保持為正壓,且不低于20--50Pa;出風口設有防空氣倒流裝置。屏障系統(tǒng)設有清潔和污染走廊,進入系統(tǒng)的籠具、飼料、飲水、墊料、器械等一切物品都要經(jīng)過嚴格的消毒滅菌,人員進入要經(jīng)淋浴、更衣,使用的服裝,進入的動物要有包裝,也經(jīng)嚴格的消毒處理。系統(tǒng)內(nèi)的人員、物品和空氣等采用單向固定的流通路線,有呼吸系統(tǒng)疾病和皮膚病的人員不能進入系統(tǒng)內(nèi)。結構要求和進入系統(tǒng)內(nèi)的人、動物和物品的運行等與亞屏障系統(tǒng)基本相同,但要求更為嚴格。
主要是用于SPF級動物的飼育。有正壓屏障構造、負壓屏障構造(生物安全屏障系統(tǒng))也有用層流架(正壓/負壓)或隔離器作SPF級屏障系統(tǒng)。屏障系統(tǒng)設施,要求與外界隔離,空氣經(jīng)三級過濾凈化后才進入屏障設施之內(nèi),空氣潔凈度為10,000級。除生物安全屏障系統(tǒng)為負壓以外,通常應保持為正壓,且不低于20--50Pa;出風口設有防空氣倒流裝置。屏障系統(tǒng)設有清潔和污染走廊,進入系統(tǒng)的籠具、飼料、飲水、墊料、器械等一切物品都要經(jīng)過嚴格的消毒滅菌,人員進入要經(jīng)淋浴、更衣,使用的服裝,進入的動物要有包裝,也經(jīng)嚴格的消毒處理。系統(tǒng)內(nèi)的人員、物品和空氣等采用單向固定的流通路線,有呼吸系統(tǒng)疾病和皮膚病的人員不能進入系統(tǒng)內(nèi)。結構要求和進入系統(tǒng)內(nèi)的人、動物和物品的運行等與亞屏障系統(tǒng)基本相同,但要求更為嚴格。
◎隔離系統(tǒng)
主要設備是隔離器,分有正壓和負壓隔離器。隔離器及其輔助裝置共同組成的隔離系統(tǒng),用于飼養(yǎng)SPF動物、無菌動物和悉生動物。隔離器可置于亞屏障系統(tǒng)或開放系統(tǒng)內(nèi)運轉,如在開放系統(tǒng)內(nèi),則要嚴格控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的溫、濕度。
操作時,工作人員只能通過隔離器上的橡膠手套來進行飼養(yǎng)或實驗。物品是通過包裝消毒后,由滅菌渡艙或傳遞窗傳入;動物是經(jīng)由無菌剖腹產(chǎn)的方法進入;進入隔離器的空氣,應經(jīng)過濾,保證隔離器內(nèi)空氣潔凈度達100級,無菌并維持正壓狀態(tài)。根據(jù)實驗需要也可維持負壓狀態(tài),但需要配置空氣排放裝置,保證空氣排放符合標準。
另外,對實驗動物設施的房舍設施的建設,如:地面、門窗、墻壁、天花板、走廊及空氣凈化調節(jié)設備與送排風系統(tǒng)等都有詳細的要求,例如:地面要求平而不滑,一般不設排水口;墻壁要求保溫和隔音,墻涂料耐酸堿,易于消毒清洗;有壓力梯度的系統(tǒng),門應開向壓力高的一側等。總之,設施建設是從質量控制要求的角度,考慮到操作和成本等因素來提出相應的要求。
實驗動物飼養(yǎng)的輔助設施和設備
這是指在動物房舍設施內(nèi)使用于動物飼養(yǎng)的器具和材料,主要包括籠具、籠架、飲水裝置和墊料等,并還有層流架、隔離罩和運輸籠等。這些器具和物品與動物直接接觸,產(chǎn)生的影響zui直接,務必予以重視。其中,層流架和隔離罩等設備可在房舍設施中獨立使用,隔離罩更是現(xiàn)今用于無菌動物飼育和實驗的主要設備。
◎籠具和籠架
在籠外的環(huán)境符合質量控制標準的情況下,包圍動物小環(huán)境的質量很大程度取決于籠具、籠架的情況?;\具要求能對動物提供足夠的活動空間,通風和采光良好;堅固耐用,里面的動物不會逃逸,外面的動物不會闖進;操作方便,適合于消毒、清洗和儲運;成本低廉,經(jīng)濟實用?,F(xiàn)在國內(nèi)已有多家廠商,生產(chǎn)各種式樣和質量檔次的籠具。
籠架是承托籠具的支架,使籠具的放置合理,有些還設有動物糞便自動沖洗和自動飲水器。要注意籠具和籠架的匹配,方便移動和清洗消毒。
◎飲水設備和滅菌設備
動物飼養(yǎng)用的飲水設備,一般采用飲水瓶、飲水盆和自動物飲水器。小動物多使用不易破碎的飲水瓶;大動物,如羊、犬等多使用飲水盆。這些器具的制造材料要求耐高溫高壓和消毒藥液的浸泡。自動飲水器,有方便操作,節(jié)省勞力的優(yōu)點;但易漏水,供水管道不易清洗、消毒,國內(nèi)使用不普遍。大型的實驗動物設施,往往裝設無菌水生產(chǎn)設備,用過濾系統(tǒng)和紫外線照射,來清除細菌、真菌和病毒。實驗動物的飲水一般無需作蒸溜、離子交換或反滲透等處理,有助于動物對微量元素的利用。
動物飼養(yǎng)用的飲水設備,一般采用飲水瓶、飲水盆和自動物飲水器。小動物多使用不易破碎的飲水瓶;大動物,如羊、犬等多使用飲水盆。這些器具的制造材料要求耐高溫高壓和消毒藥液的浸泡。自動飲水器,有方便操作,節(jié)省勞力的優(yōu)點;但易漏水,供水管道不易清洗、消毒,國內(nèi)使用不普遍。大型的實驗動物設施,往往裝設無菌水生產(chǎn)設備,用過濾系統(tǒng)和紫外線照射,來清除細菌、真菌和病毒。實驗動物的飲水一般無需作蒸溜、離子交換或反滲透等處理,有助于動物對微量元素的利用。
◎層流架和隔離罩
層流架帶有空氣凈化裝置和通風系統(tǒng),置于普通房間內(nèi),可作清潔級動物短時間飼養(yǎng)或實驗操作及實驗后的觀察等使用,如果放置在清潔級房舍內(nèi),可用作SPF級動物的飼養(yǎng)或實驗觀察。層流架根據(jù)實驗的需要也有正、負壓之分。層流架結構簡單,投資少無需輔助設備,可獨立運轉,適合于小型和短期的使用,該設備只能控制空氣潔凈和通風指標,而其他環(huán)境指標如溫、濕度等,要由設施內(nèi)加以控制,所以使用有較大的局限性。
層流架帶有空氣凈化裝置和通風系統(tǒng),置于普通房間內(nèi),可作清潔級動物短時間飼養(yǎng)或實驗操作及實驗后的觀察等使用,如果放置在清潔級房舍內(nèi),可用作SPF級動物的飼養(yǎng)或實驗觀察。層流架根據(jù)實驗的需要也有正、負壓之分。層流架結構簡單,投資少無需輔助設備,可獨立運轉,適合于小型和短期的使用,該設備只能控制空氣潔凈和通風指標,而其他環(huán)境指標如溫、濕度等,要由設施內(nèi)加以控制,所以使用有較大的局限性。
隔離罩是保持罩內(nèi)無菌環(huán)境的全密封裝置,是無菌動物飼養(yǎng)、實驗操作和實驗觀察的*設備。它主要是作無菌控制,其他環(huán)境指標由罩外設備控制,好的設備可維持1--3年的罩內(nèi)無菌狀態(tài)。用于無菌動物的隔離罩是正壓裝置,如作烈性感染實驗應采用負壓隔離罩。
◎運輸籠和墊料
上常用的運輸籠具帶有空氣過濾通風系統(tǒng)和控制溫、濕度的裝置,運輸車輛上也裝有各種環(huán)境指標的控制系統(tǒng),形成一個可移動的實驗動物飼養(yǎng)設施。我國目前尚未有此類裝備,動物運輸時,多采用在普通飼養(yǎng)盒外包無紡布的簡易運輸籠,經(jīng)運輸后的動物就可能達不到質量控制指標了,研制符合標準又適合國情的運輸籠具實在是當務之急。
墊料,能吸附水分、動物的排泄物,維持籠內(nèi)和動物本身的清潔衛(wèi)生,墊料應不含揮發(fā)性、刺激性物質,無毒性,不會干擾動物實驗。墊料的原料常用鋸末、木刨花、木屑、碎玉米芯等。墊料的原材料常會攜帶各種微生物和寄生蟲,使用前要經(jīng)加工處理、消毒滅菌、除蟲等。歐洲國家多用白楊木屑做墊料,而美國多用碎玉米芯,考慮到了材料的毒性因素和取材的難易。目前我國實驗動物墊料尚未標準化,多采用混合木屑,其成分和毒性都不確定,可喜的是,現(xiàn)已開展了相關的研究,莎適合國情的標準化墊料,指日可待。
實驗動物環(huán)境監(jiān)測和設施的維護
新建或改建的實驗動物設施竣工啟用前,須向所屬的實驗動物管理部門申請進行環(huán)境設施的檢測,檢測合格方能投入使用。實驗動物設施是連續(xù)運行的,各種環(huán)境因素一直處在變動之中,也需要經(jīng)常性的監(jiān)測和維護。對實驗動物設施的環(huán)境條件,國家有標準化的規(guī)定,檢測項目包括溫度、相對濕度、氣六速度、梯度壓差、空氣潔凈度、空氣落菌數(shù)、氨濃度、噪聲、照度和換氣量等。
◎環(huán)境檢測的項目
空氣潔凈度的指標包括有:空氣落菌數(shù),是檢測空氣生物潔凈度的指標,用血瓊脂培養(yǎng)基,置于被檢房舍的空間,暴露30分鐘后,計算培養(yǎng)基上的落菌數(shù);塵埃粒子測定,是空氣潔凈級別的指標,10-20平米的房間布點3-5個,用儀器測定,數(shù)據(jù)作統(tǒng)計分析。
此外還有下列七項指標的測定:溫度、濕度測定,包括日溫差、溫濕度的均勻性等;氣流速度測定,使動物處在合理的風速區(qū)域;換氣次數(shù),測定送風口或出風口的風速,然后參照風口面積和房間容積計算;靜壓差測定,用壓差計測定設施內(nèi)各區(qū)域的壓差,分析設施內(nèi)氣流走向的合理性;噪聲測定,用噪聲計,選離墻壁1米,距地面1.2-1.5米的測點測定;照度測定,常用儀器是照度計,采用多測點測定,檢測光照的均勻性;氨濃度測定,該檢測項目通常是在設施運轉后進行的監(jiān)測項目,反映室內(nèi)的換氣情況、動物的合理密度和設施的管理水平。
◎實驗動物設施的維護
實驗動物設施的各項環(huán)境指標是通過是相關設備的運轉來實現(xiàn)及維持的,環(huán)境指標值無時不在動態(tài)的變化之中。對設施的環(huán)境監(jiān)測和維護,是實驗動物設施經(jīng)常進行的工作。日常維護的重點有以下三個方面:
空氣過濾系統(tǒng)的維護,系統(tǒng)中有初效、中效和三級過濾,過濾材料在工作時會沾染粉塵,逐漸造成堵塞,而影響設施內(nèi)的空氣質量。初效過濾材料應2周至3個月更換一次,過濾材料經(jīng)清洗、干燥,可重復使用;中效材料3至18個月更換一次,經(jīng)清洗、干燥也可重復使用;材料一般1--3年更換一次,一般不重復使用。材料更換的次數(shù)取決于空氣使用量和周圍空氣的質量。勤換初效和中效材料,可減少對材料的更換,因為更換過濾材料會在一定時間內(nèi)造成設施內(nèi)環(huán)境因素的不穩(wěn)定。
空調系統(tǒng)的維護,空調系統(tǒng)主要控制溫、濕度兩個重要的環(huán)境指標,空調的熱交換部件要經(jīng)常清洗,并要經(jīng)常檢查制冷劑有否泄漏,自動控溫裝置是否有效。
滅菌系統(tǒng)的維護,注意高壓滅菌裝置和飲水滅菌系統(tǒng)是否有效,要經(jīng)常監(jiān)測,不可疏忽大意。此外,還有傳遞窗的紫外線滅菌是否有效,傳遞渡槽的消毒液要及時更換等一些日常的維護工作也不能忽視??傊龊迷O施的維護工作,反映了設施的管理工作水平,要健全制度,建立崗位責任,在管理上下功夫。
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