实验动物的环境控制

实验动物环境质量控制陈国强内容1、实验动物环境基本概念2、实验动物设施分类3、实验动物设备4、洁净控制技术5、实验动物设施规划基本原则6、实验动物设施环境的管理一、实验动物环境基本概念1、实验动物环境实验动物生长发育、繁育生产、接受实验所赖以生存的特定场所和外在条件，称为实验动物的环境。各种环境因素（温度、湿度、风速、照明、浮游微生物、气味等等）决定了实验动物的环境质量；可分为外部环境和内部环境。1）外部环境：实验动物设施以外的周边环境；2）内部环境：实验动物设施的内部环境，可通过相关设备进行有效控制环境因子；包括：内部大体环境和内部微环境实验动物设施是保障动物能正常繁殖、生长、发育以及达到各种动物实验成功的必要条件。一、实验动物环境基本概念2、实验动物环境因素•气候因素：温度、湿度、气流、风速等。•理化因素：氧、二氧化碳、粉尘、臭味、噪音、照度、杀虫剂、消毒剂、有害化学物质等。•居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、给食器、供水器等。•生物因素：动物饲养密度、微生物、与人和其它动物的关系等。一、实验动物环境基本概念1、温度–温度对实验动物的生长发育、繁殖、泌乳、机体抵抗力、新陈代谢和实验反应性等方面有直接影响。–实验动物基本上都是恒温动物，其极限温度为40～-30℃之间，动物实验时最适宜的环境温度为21～27℃。–环境温度可影响动物的生殖能力。温度过低时，哺乳动物性周期推迟；而温度超过30℃时，雄性动物睾丸萎缩，雌性动物性周期紊乱。–环境温度可影响动物机体的抵抗力。实验表明，BALA/CA小鼠从22℃移至12℃或32℃，其B细胞数和T细胞数发生明显变化，免疫功能异常。–环境温度可影响动物的脏器重量。小鼠大低温环境下饲养，其心脏、肝脏和肾脏较大，而在高温环境下则较小。–环境温度可影响动物的实验反应性。不适宜的环境温度可使动物处于应激状态，从而出现对化学物质的急性毒性反应改变。一、实验动物环境基本概念2、湿度湿度是指大气中水份的含量，按g/m3表示的为绝对湿度；空气中实际水份含量占同等温度下饱和含水量的百分比，称为相对湿度。–实验动物的最适相对湿度为40～70%。–高湿环境下，病原微生物和寄生虫容易繁殖和传播，垫料、饲料易发生霉变，影响动物健康，影响实验结果。–低湿环境下，易使室内灰尘飞扬，引起实验人员和动物易患呼吸道疾病。另外，低湿环境下，大鼠易发生坏尾病，大、小鼠的哺乳母鼠常发生拒哺或吃仔现象。–相对湿度是衡量空气潮湿度对人、实验动物、动物生产、动物实验是否合适的重要指标。一、实验动物环境基本概念4、噪声–声波是一种机械振动。–人耳能感知的声波频率为200～20000Hz。–声波在空气中传播时，使空气的压强发生变化而产生声压，其分级单位为分贝（dB）。–当声音的声压、响度和持续时间超过人和动物生理承受能力，以至引起各种病理效应时，即为噪声。–噪声是不可避免的，喂料、清扫、洗涤、搬运器材、谈话、犬吠、通风、空调等都能产生噪声，应在60dB以下为宜。–长期受强噪声的刺激可引起噪声性耳聋，此外还有神经衰弱症状、胃肠功能紊乱、内分泌失调等许多非听觉效应。一、实验动物环境基本概念5、空气洁净状况及流速–动物体表皮毛、饲料、垫料等材料的碎屑，可被气流携带而在空气中悬浮飞扬，形成尘埃污染。尘埃往往又成为微生物的载体。因而如屏障系统就要求到达10000级净化（尘埃粒径≥0.5μm，累计数≤350个/L；≥5μm，累计数≤2.3个/L）。–对于微生物粒子常以非致病菌为指标，按5～10m2面积于离地1m处放置1只直径9cm培养皿，30min后经48h的37℃培养，计数菌落应在30个以下。–利用现代工程技术，可按管理要求全面控制动物房内的空气条件。主要设备是机械通气系统和空气调节系统。气流速度最宜在18～25cm/s，换气次数10～15次/h，动物室内处于正压较好。一、实验动物环境基本概念6、动物饲养密度各种动物所需笼具的面积与体积因饲养目的而异，而饲养密度过大可动物福利下降，导致易感动物的出现，提高传染病发生的机率。一、实验动物环境基本概念7、压差动物室与周围空间必须维持一定的净压差。目的是保证动物室正常工作或压力平衡受破坏时，动物室的洁净度不受污染空气的干扰。压差过小，动物室洁净度易受影响。压差过大，净化空调新风量大，空调负荷大，各级过滤器寿命短。动物与工作人员感到不适。一、实验动物环境基本概念8、氨气（≤14mg/m3)实验动物室内臭气种类很多，以氨的浓度最高，所以动物室的臭气主要是指氨。氨来源于实验动物代谢的粪、尿、分泌物、饲料垫料分解物。氨浓度决定于动物密度、换气次数、设施结构和管理水平一、实验动物环境基本概念8、氨气（≤14mg/m3)对动物生长性能的影响氨气能引起黏膜细胞快速生长和代谢，这就会造成氧和能量的需要增高，同时氨气的解毒过程是一个高度耗能的过程，因此动物用于生长和生产的能量就相应减少，从而影响动物的生长性能。降低机体抵抗力实验动物室的氨气通过呼吸道吸入后，经肺泡进入血液，与血红蛋白结合，使血红素变为正铁血红素，降低血红蛋白的携氧能力、血液碱储和血红素的氧化性能，从而出现贫血和组织缺氧，降低机体对疾病的抵抗力。诱发疾病氨气是公认的应激源。氨气的水溶液呈碱性，对黏膜有刺激性，严重时可发生碱灼伤，故可引起眼睛流泪、灼痛，角膜和结膜发炎，视觉障碍。氨气进入呼吸道可引起咳嗽、气管炎和支气管炎、肺水肿、出血、呼吸困难、窒息等症状，甚至坏死，造成呼吸机能紊乱。此外氨气溶解到呼吸道黏膜的粘液中，使粘液的pH值向碱性转化，纤毛丧失活动功能，增加由空气传播疾病的易感性。一、实验动物环境基本概念9、饮水普通级实验动物饮水应符合《生活饮用水卫生标准》屏障和隔离环境内，动物饮用水须灭菌处理。实验动物饮水是不间断的。为维持正常生理功能动物不得不通过饮水来弥补；限制饮水，会明显影响采食量和生产成绩，粪、尿水分也显著下降，甚至造成动物脱水，体重下降，肾脏对氮和电解质(Na+、Cl-)排泄量增加，脉搏加快，血液浓稠，最后衰竭而死。水的品质直接影响动物的饮水量、饲料消耗、健康和生产水平。天然水中可能含有各种微生物，包括细菌或病毒。细菌中以沙门氏菌属、钩端螺旋体属及埃希氏杆菌属最为常见。一、实验动物环境基本概念9、饮水•电阻率:10-15MΩ.CM（电导率≤10μS/CM）动物实验室用纯水、玻壳镀膜冲洗用纯水、电镀用纯纯水、镀膜玻璃用纯水、其它有相同纯水质要求的用纯水.•电阻率≥15MΩ.CM医药生产用无菌纯水、口服液用纯水、高级化妆品生产用去离子纯水、电子行业镀膜用纯水、光学材料清洗用纯水、电子陶瓷行业用纯纯水、尖端磁性材料用纯纯水、其它有相同纯水质要求的用纯水.10.生物因素1）社会因素：社会地位：直线型：有一个地位最高的，以下一级管一级，如：猴、兔、狗、鸡、猪等；即其中有一只为王，而余下的都属于这它管辖，如：大鼠、小鼠、猫等。势力范围：每个动物都有一定的范围，无论强弱。2）收容密度：饲养密度对激素、细菌及一些常见疾病的影响。3）微生物：洁净程度。4）动物之间的关系：异种动物间可传染疾病，且不同动物生活环境要求不同。5）与人的关系：操作动物宜轻柔，忌粗暴。使动物驯服。了解动物心理学。一、实验动物环境基本概念二、实验动物设施分类1）实验动物生产设施是指用于实验动物繁育、生产的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。2）动物实验设施（实验动物使用设施）是指以研究、试验、教学、生物制品和药品生产等为目的，进行实验动物饲育、试验的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。一）按设施功能分类3）特殊实验动物设施：包括感染动物实验设施和应用放射性物质或其他特殊化学物质等进行动物实验的设施。特殊实验动物设施设施内是负压，不同污染程度间的区域与室外均应维持一定的负压梯度，是污染气体方向由危害程度低的区域向危害程度高的区域渗漏，以保证周围环境的安全。二、实验动物设施分类二、实验动物设施分类2、实验动物环境设施条件的分类及技术要求•根据对饲养动物的微生物控制程度和空气净化程度分为三类：隔离环境、屏障环境、普通环境二、实验动物设施分类•普通环境设施符合动物居住的基本要求，不能完全控制传染因子，适用于饲育教学等用途的普通级实验动物。•半屏障环境是饲养清洁级动物的设施，清洁级动物是我国规定的二级动物，它比饲养SPF动物节能，其结构和设备均按屏障设施的要求，仅在送风的净化和管理方面稍低于屏障系统。•屏障环境设施适用于饲育清洁实验动物及无特定病原体实验动物，该环境严格控制人员、物品和环境空气的进出。•隔离环境：适用于饲育SPF级、无菌级、悉生实验动物，该环境与外界完全隔离，严格的操作程序。二）按微生物控制程度分类二、实验动物设施分类1、隔离环境–是以隔离器为主及其它附属装置所组成的饲养系统。–利用隔离器饲养动物必须有空调系统，以保证隔离器内的温度。–隔离器内为完全无菌环境，饲养人员与实验人员都不得与动物直接接触，工作人员只能通过附着于隔离器上的橡胶手套进行操作。二、实验动物设施分类1、隔离环境–进入隔离器内的空气必须经过高效过滤，隔离器的正压要求达到98.0～147.1Pa。进入的物品必须包装消毒后经灭菌渡仓或传递舱移入。–该环境适用于饲养无菌动物、悉生动物及SPF动物。二、实验动物设施分类2、屏障环境–是标准动物饲养室或实验室用得最多的系统，适用于饲养SPF、清洁级动物和做SPF级、清洁级动物实验的主要设施。–一切进入屏障的人、动物、饲料、水、空气、铺垫物及各种用品均须经过严格的微生物控制。–屏障内设有供清洁物品和废弃物品流通的清洁走廊和污物走廊。二、实验动物设施分类2、屏障环境空气经低效、中效、高效过滤器进入动物饲养室或实验室，利用空调送风系统形成清洁走廊→动物房→污物走廊→室外的静压差梯度，一般不低于49Pa。出风口处需用滤材或经U形液体控制阀，避免室外风压大时空气倒流，出口风速不低于4m/s，防止空气逆流形成污染。空气、人、物料、动物均为流通路线。二、实验动物设施分类2、屏障环境–工作人员需在淋浴后换上灭菌服、戴上由过滤材料制作的口罩方可进入，工作时戴灭菌手套，尽量减少与动物的直接接触。–有急性皮肤炎症，尤其有化脓灶者，不能进入该环境。–有急性上呼吸道感染者也不能进入屏障环境。二、实验动物设施分类3、普通环境–普通环境是饲养普通级动物的设施。–有适合实验动物居住的基本要求，并不严格环境控制和积极的微生物控制。–适用于饲育普通级实验动物。三、实验动物设备1、笼具一般有金属网底加底板及铺有垫料的塑料笼两种。前者不需垫料，冲洗排泄物方便。但动物易致足部溃疡，冬天保温效果差，已趋于淘汰。笼具材料一般为聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）、或刚性塑料纤维（FRP）等。PC笼轻便、透明，但易脆，经高温后不透明；PP笼不耐高温。而目前多采用FRP笼，耐高温及冲击力。–坚固耐用–操作使用方便–笼架须牢固稳定、不宜过大三、实验动物设备2、饮水设备及饮用水–饮水设备常用饮水瓶、饮水盒、自动饮水装置。–普通动物按照生活饮用水卫生标准的要求，屏障环境和隔离环境内饲养的动物需饮用高压灭菌水。三、实验动物设备3、排泄物及垫料–动物排泄物易造成饲养环境恶化，须及时处理。–垫料需达到几个要求：对动物无刺激，无毒，无异味，无脂，吸水性好，尘埃少，能吸附臭味，作用方便，容易获得，价格低廉。–常用垫料有木屑、木刨花、打碎的玉米杆、吸水级、棉花等。四、实验动物环境控制的洁净技术•空气净化：采用某种手段、方法、设备使污染空气变为洁净的空气。•空气污染物：1、悬浮在空气中的固态、液态微粒；2、悬浮的微生物3、有害气体四、实验动物环境控制的洁净技术空气过滤器作用：性能直接影响洁净度过滤原理：拦截、惯性、扩散、重力、静电等效应过滤器分类：粗效过滤器（5－10μm）中效过滤器（1－10μm）亚高效过滤器（0.5－1μm）高效过滤器（0.1－1μm）过滤器选择：粗效过滤器＋中效过滤器－－初级净化要求粗效过滤器＋中效过滤器＋高效过滤器－－中高级净化要求四、实验动物环境控制的洁净技术•空气调节处理过程：五、实验动物