第四章實驗動物環(huán)境控制

第四章實驗動物的環(huán)境控制

實驗動物標準化之三第一節(jié)實驗動物環(huán)境一、實驗動物環(huán)境的概念生物的環(huán)境——泛指圍繞生物體的一切事物，是生物賴以生存的外部條件。實驗動物環(huán)境——人工控制的，供實驗動物繁殖、生長的特定場所及有關(guān)條件，即圍繞實驗動物的所有事物的總和。實驗動物設施——界定實驗動物的生存空間、維持其需要的建筑物和設備等的總稱。二、實驗動物環(huán)境的區(qū)分實驗動物環(huán)境—外環(huán)境和內(nèi)環(huán)境

1.實驗動物外環(huán)境：指實驗動物和動物實驗設施以外的環(huán)境。

2.實驗動物內(nèi)環(huán)境：指依科研要求和人們的意愿,將實驗動物的生長、繁殖或活動限定在某種特定的人工場所內(nèi)。內(nèi)環(huán)境分為小環(huán)境和大環(huán)境，

（1）小環(huán)境—指包圍在實驗動物體的飼養(yǎng)盒內(nèi),對實驗動物直接產(chǎn)生影響的各種理化因素,如溫度、濕度、氣流速度、氨濃度、光照周期、噪聲等。

（2）大環(huán)境—指放置實驗動物籠架器具等輔助設施的飼養(yǎng)間和實驗間的各種理化因素。1.嚴格監(jiān)控實驗動物環(huán)境可保證實驗動物健康和質(zhì)量標準化。

2.環(huán)境控制可保障實驗研究獲得正確的結(jié)果。

3.合乎標準的環(huán)境,尚為實驗動物及動物實驗工作者提供適宜的條件，并保障人們身體健康,不受危害因素的傷害。

二、實驗動物環(huán)境監(jiān)控的意義

三、實驗動物環(huán)境監(jiān)控與動物實驗結(jié)果的關(guān)系：

實驗動物的性狀實際上是遺傳和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。

發(fā)育環(huán)境周圍環(huán)境

動物實驗實際上是控制實驗動物的演出型，并對演出型動物作嚴格策劃的處理；只有演出型穩(wěn)定，實驗結(jié)果才有良好的可重復性和高度的可信性。表現(xiàn)型基因型演出型五實驗動物環(huán)境監(jiān)控與動物實驗結(jié)果的關(guān)系動物的性狀表現(xiàn)主要由遺傳因素和環(huán)境因素決定。動物對實驗處理的反應可用下式表示：

R=（A+B+C）×D±ER：實驗動物的總反應A：實驗動物種的共同反應B：動物品種及品系特有的反應C：動物個體反應（個體差異）D：環(huán)境的影響（包括實驗處理）E：實驗誤差五、實驗動物環(huán)境因素的分類1氣候因素：溫度、濕度、氣流、風速等2理化因素：光照、噪聲、粉塵、臭氣（NH3、H2S等）、殺蟲劑、消毒劑、有害氣體等3營養(yǎng)因素：飼料、飲水、籠具、墊料等4生物和棲居因素：各種病原體（細菌、病毒、寄生蟲等）、落菌數(shù)、社會因素和飼養(yǎng)密度等六、實驗動物環(huán)境及設施國家標準（GB14925-2001）第二節(jié)影響實驗動物的各種環(huán)境因素及其控制要求主要闡述實驗動物飼養(yǎng)室內(nèi)的環(huán)境因素，指飼養(yǎng)室內(nèi)氣溫、相對濕度、氣流、空氣中顆粒物、微生物、有害氣體、光照和噪聲等對實驗動物的影響，并列出各項環(huán)境因素的控制要求。一、氣候因素（一）氣溫（18-29℃）溫度對實驗動物的影響1、影響生長發(fā)育和繁殖2、影響代謝3、影響健康與抗感染能力4、激發(fā)應激反應5、影響實驗結(jié)果（一）氣溫表1環(huán)境溫度與小鼠脈搏數(shù)的關(guān)系環(huán)境溫度（℃）小鼠數(shù)平均（次/分）標準偏差相關(guān)系數(shù)心跳數(shù)17202326291515141611752.1729.2709.5659.3628.621.226.121.929.648.5r=-0.821p<0.01（一）氣溫表2溫度對三種藥物LD50的影響藥物LD50（mg/kg）15.5℃27℃苯異丙胺鹽酸脫氧麻黃素麻黃素197.090.0111.033.2477.1565.0（二）空氣濕度（40-70%）空氣濕度是指大氣中水分含量，按每平方米實際含水量（g）表示，稱為絕對濕度；空氣中實際含水量與同等溫度下飽和含水量的百分比值，稱為相對濕度。空氣相對濕度對動物機體熱調(diào)節(jié)有密切關(guān)系。（二）空氣濕度多數(shù)動物不耐低濕。低溫干燥環(huán)境下大鼠易患環(huán)尾病，當濕度為40%時大鼠此癥的發(fā)生率為25%-30%。在低濕情況下，大、小鼠的哺乳母鼠常發(fā)生拒哺或咬仔現(xiàn)象，仔鼠發(fā)育不良，體重增長停滯。高溫、高濕時，動物抵抗力下降，發(fā)病率和病死率增加，且利于病原微生物的存活和傳播。（三）氣流和風速（≤0.18m/s）氣流主要影響動物皮膚的體表蒸發(fā)和對流散熱。在飼養(yǎng)室內(nèi)保持一定氣流，不僅可使溫度、濕度及化學物質(zhì)組成保持均勻一致，而且有利于將污濁氣體排出室外。實驗動物通常采用值系0.13-0.18m/s的氣流。（三）氣流和風速動物室的通風換氣，其目的在于供給動物新鮮空氣，滿足實驗動物生理的需要；除去室內(nèi)惡臭物質(zhì)；排出動物呼吸、照明和機械運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的余熱，使飼養(yǎng)環(huán)境內(nèi)溫度、濕度和氣流等因素達到一定要求，稀釋粉塵和空氣中浮游微生物，使空氣的污染降低到最低程度。必須對實驗動物飼養(yǎng)環(huán)境通風量和換氣次數(shù)做合理的安排。其標準是根據(jù)動物的代謝量來估計。（三）氣流和風速換氣次數(shù)——單位時間內(nèi)舊空氣被新空氣完全置換的次數(shù)。10-20次/小時在雙走廊SPF設施中空氣流動方向是從清潔走廊飼育室污物走廊、淋浴室設施外，室內(nèi)處于正壓。設施內(nèi)的壓力梯度為20-50Pa。（三）氣流和風速不同動物的代謝量和必要的換氣量動物種類體重(g)代謝量（與一個人等價的只數(shù)）保證良好空氣狀態(tài)(m3/只)必要的換氣量(m3/只.h)小鼠大鼠金黃地鼠豚鼠兔貓猴犬2120040040026003000300014000672110737021161650.0850.1130.2260.1700.2831.001.004.250.851.272.541.703.2017.0017.0047.2二、理化因素（一）光照（150-300Lux）與晝夜明暗交替時間（12h/12h或10h/14h）光照對實驗動物的影響1、影響視力和內(nèi)分泌系統(tǒng)2、影響生理及生殖機能（一）光照飼養(yǎng)室內(nèi)光線要符合以下兩方面的基本要求：1、能維持實驗動物健康和繁育條件；2、滿足飼養(yǎng)人員操作和實驗要求。動物室內(nèi)光照明暗比應保持穩(wěn)定，一般多控制在12∶12或14∶10。（二）噪聲（≤60dB）噪聲是影響實驗動物健康的重要環(huán)境因素。動物的聽覺與人不同，能聽到較寬的音域，所以噪聲對動物的影響不容忽視。1、影響神經(jīng)及心血管功能（聽源性痙攣）2、影響消化及內(nèi)分泌功能3、影響繁殖及幼小動物生存（二）噪聲噪聲對實驗動物的繁育有很大影響。噪聲環(huán)境下小鼠的產(chǎn)出率與咬仔率分類產(chǎn)出率咬仔率陰道栓確認后飼養(yǎng)在普通環(huán)境下陰道栓確認當天起飼養(yǎng)在噪聲環(huán)境下陰道栓確認18天后飼養(yǎng)在噪聲環(huán)境下10/10（100%）3/5（60%）6/6（100%）0/10（0%）1/3（33%）4/6（67%）（二）噪聲飼養(yǎng)室內(nèi)噪聲的來源1、外界傳入2、室內(nèi)機器產(chǎn)生3、動物自身產(chǎn)生（三）粉塵對屏障環(huán)境以上動物設施的空氣必須經(jīng)過有效的過濾，去除顆粒物使空氣達到一定的潔凈度。屏障系統(tǒng)——10000級（即空氣中≥0.5μm的顆粒物應≤350個/L）隔離系統(tǒng)——100級（三）粉塵動物飼養(yǎng)室空氣中粉塵的來源主要來自室外未經(jīng)過濾處理的空氣，以及動物體表被毛、皮屑、飼料和墊料等材料的碎屑往往可以被氣流攜帶或動物活動揚起而在空氣中懸浮，形成顆粒物污染。（三）粉塵粉塵（5μm以下）對人及實驗動物的影響1、引起動物和人的呼吸系統(tǒng)疾病及過敏性皮炎等（過敏原）。2、可成為微生物的載體，即把各種微生物粒子包括飼料、墊料中帶入的粉螨、霉菌孢子、各種細菌及其芽胞和病毒帶入飼養(yǎng)室，促使微生物擴散。（四）有害氣體動物糞尿等排泄物發(fā)酵分解產(chǎn)生的污染物種類很多，主要有氨、甲基硫醇、硫化氫、硫化甲基、三甲胺、苯乙烯、乙醛和二硫化甲基等。其中氨的濃度最高，故將其作為飼養(yǎng)室污染狀況的檢測指標。氨濃度≤20ppm/m3有害氣體對人和實驗動物的影響刺激動物及人的眼結(jié)膜、鼻腔黏膜和呼吸道黏膜，導致流淚、咳嗽，引起鼻炎、氣管炎、肺炎甚至中耳炎。三、生物因素（一）空氣中的微生物——落菌數(shù)是實驗動物環(huán)境最為重要的監(jiān)測指標之一。普通環(huán)境——≤30個/皿屏障環(huán)境——≤3個/皿隔離環(huán)境——無檢出（二）社會因素和飼養(yǎng)密度1、社會因素——社會地位2、飼養(yǎng)密度——每m2最大飼養(yǎng)密度 小鼠——100只 大鼠——50只 豚鼠——20只 兔——4只 狗——1只 猴——1只第三節(jié)實驗動物設施標準及運行管理一、實驗動物設施的組成指與實驗動物和動物實驗有關(guān)的建筑物和設備及運營管理設施的總稱，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?？煞譃榉敝成a(chǎn)設施和動物實驗設施兩類。

一、實驗動物設施的組成1、隔離檢疫室和健康動物觀察室 2、飼養(yǎng)室 3、各種實驗室和處置室4、貯存室和庫房 5、洗刷消毒室6、工作人員用房7、走廊8、后勤用室9、廢物處理設施10、飼料原料倉庫和飼料加工室二、實驗動物設施的分類實驗動物設施根據(jù)對所飼養(yǎng)動物的微生物控制程度和空氣凈化程度分為：（一）隔離環(huán)境：由隔離器（正壓或負壓隔離器）等與外界隔離的設施及其附屬輔助裝置組成的飼養(yǎng)系統(tǒng)。用于飼養(yǎng)無菌動物、悉生動物和SPF動物。特點：百級空氣潔凈度正向梯度壓差（100～150Pa)換氣次數(shù)（20～50次/小時）人員不與動物直接接觸

隔離器可安放于開放環(huán)境或屏障環(huán)境，其布局和運作分別按上述系統(tǒng)的要求。隔離器呈長方形箱狀，安放于工作臺上。實驗動物飼養(yǎng)于隔離器內(nèi)；空氣由送風機經(jīng)空氣過濾器通向隔離器的空氣入口，隔離器內(nèi)的臟空氣經(jīng)空氣出口排出。隔離器的一側(cè)裝有橡皮手套，供隔離器內(nèi)部操作使用，隔離器另一側(cè)有滅菌渡艙，供傳入傳出物料及動物使用。有的隔離器還連有藥液滅菌渡槽，供剖腹取胎使用。

圖4-5隔離器

（一）隔離系統(tǒng)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?qū)嶒?。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)高效過濾，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。（一）隔離系統(tǒng)要點：1、物品要求滅菌2、人員與實驗動物隔離3、動物要求采取檢疫措施4、空氣潔凈度達到100級（二）屏障環(huán)境是標準的動物飼養(yǎng)室或?qū)嶒炇?，用來飼養(yǎng)SPF動物和清潔動物。屏障系統(tǒng)模式圖圖4-4屏障系統(tǒng)的人、物移動路向模式

屏障系統(tǒng)

屏障環(huán)境特點：恒溫（20～26）恒濕（40％～70％）換氣次數(shù)（10～20次/小時）正向梯度壓差（20～50)使屏障外污染源不能進入萬級空氣潔凈度保證空氣潔凈動物照度(15~20)和明暗交替（12h/12h)符合動物生活習性。圖4-3雙走廊潔凈實驗動物房舍布局原理

（二）屏障環(huán)境1、與外界相對隔離的設施，適合飼養(yǎng)清潔動物和SPF動物2、物品要求滅菌3、人員進入要求更衣、淋浴、穿滅菌服、戴口罩手套4、動物要求采取檢疫措施5、空氣采取三級過濾，空氣潔凈度達到10000級屏障環(huán)境移動流程

屏障系統(tǒng)動物室的移動路線模式圖（二）屏障系統(tǒng)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：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。物品：包裝--高壓消毒（已包裝消毒的可經(jīng)傳遞窗，清潔籠具經(jīng)消毒液的渡槽）--清潔準備室--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。動物：動物（帶專用包裝）--傳遞窗--檢疫室--清潔走廊--飼育室或?qū)嶒炇?-（實驗后或生產(chǎn)供應）--（經(jīng)包裝）污染走廊--外部區(qū)域。（三）普通環(huán)境與外界相通的系統(tǒng)，適用于飼養(yǎng)普通級動物的設施。自然通風或安裝排風裝置，有防昆蟲、野鼠的設施，籠具和墊料要消毒，飼料符合標準，人員進入要采取防疫。該系統(tǒng)通常分為三個區(qū)域：前區(qū)（檢疫室、辦公室、休息室等）；控制區(qū)（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（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。圖4-1實驗動物飼養(yǎng)系統(tǒng)模式

負壓感染動物實驗設施ABSL平面布局圖平面布局說明一更、二更以及外界為清潔區(qū)；緩沖二和淋浴室為半污染區(qū)和清潔區(qū)的緩沖區(qū)化淋間、內(nèi)更衣室一、內(nèi)更衣室二、內(nèi)消毒室和2間傳遞后室為半污染區(qū)；緩沖一（走廊）為污染區(qū)和半污染區(qū)之間的緩沖區(qū)也作為各功能室的功能聯(lián)系通道；動物室一、二、三和實驗室為污染區(qū)；傳遞設備在具有傳遞物料功能的同時，具有緩沖區(qū)的作用。各區(qū)有明顯的標志，安裝有壓差計，顯示壓力梯度。——進系統(tǒng)流向——

實驗人員↓更衣一室（清潔區(qū)）脫衣↓更衣二室（清潔區(qū)）穿兩層防護服、口罩、護目鏡↓內(nèi)更衣一室（半污染區(qū)）穿正壓防護服，漂洗上一次的正壓服，并晾起來↓化學噴淋室（半污染區(qū)）↓走廊（緩沖一）↓各功能室（污染區(qū)）開展