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同济医学院叶明霞2实验动物与环境•实验动物的环境控制是实验动物标准化的主要内容之一。实验动物质量控制遗传质量控制微生物质量控制环境质量控制营养质量控制34主要内容•1、环境控制的重要性•2、环境影响因素的分类•3、实验动物设施的分类•4、实验动物的饲养条件•5、实验动物环境监测和设施的维护一、环境控制的重要性实验动物几乎终身被限制在一个极其有限的环境范围内生活，这种环境就成了实验动物赖以生存的条件。动物实验在实验前和实验中控制各种环境因素十分重要。甚至可以说没有环境控制就没有动物实验。(双亲的受精卵)基因型……品种、品系、性别发育环境表现型周围环境演出型实验处置实验结果1959年Russell和Burch提出的影响实验结果的遗传和环境因素动物对实验处理的反应可用以下公式表示R=（A+B+C）×D+ER：实验动物的总反应A：动物种的共同反应B：品种品系特有的反应C：个体反应（个体差异）D：环境影响E：实验误差环境因素与动物的总反应呈正相关，要尽量减少D的变化，排除实验处理以外的影响。8•微生物控制和环境控制是相辅相成，避免微生物和寄生虫感染的核心手段是要保持实验动物环境的持续洁净化。•没有环境控制就没有实验动物！返回9二、环境因素的分类•实验动物的环境是指围绕实验动物客观事物的总和，主要包括外环境和内环境两大部分。•外环境主要是实验动物饲育和实验场所外的周围环境。•内环境主要是指实验动物饲育和实验场所内的环境。101112•环境对动物的影响并非单一因素的作用，而是受到多种因素的复合作用。•在论述实验动物的环境时，有必要经常按复合环境(environmentalcomplex)状态加以考虑。13实验动物气候因素温度湿度气流风速换气次数压强梯度人为因素设施设备程序制度实验方法理化因素氧气二氧化碳粉尘照度噪音臭气消毒剂生物因素同种生物异种生物实验动物环境因素与指标控制营养因素饲料饮水居住因素笼具给食器垫料供水器返回14气候因素•（一）温度：•动物实验时最适宜的环境温度为：•21℃-25℃•2010新GB规定指标：20--26℃15温度对实验动物的影响•环境温度可影响动物的生殖机能。•环境温度可影响动物机体的抵抗力。•环境温度可影响动物的脏器重量。•环境温度可影响动物的新陈代谢。•环境温度可影响动物的实验反应性。16•暴露在高温或低温环境下的动物，对其神经系统、内分泌系统以及各种酶活性的亢进或抑制等均有影响。17•（二）湿度：•动物试验中适宜的相对湿度范围是40%--70%。•高温高湿导致机体蒸发散热受阻，引起动物代谢紊乱和抵抗力下降，动物的发病率和死亡率也明显增加。•湿度过高，微生物易于繁殖和传播，垫料、饲料也容易发生霉变。18•相对湿度过低可导致粉尘飞扬，引起动物和人的呼吸道疾病。相对湿度在40%以下实验大鼠可发生环尾病。动物室内变态反应原的含量随湿度的下降而上升19（三）气流与风速•2010新国标，动物试验室内笼具处气流速度不大于0.2m/s,换气次数不小于15次/h（小动物屏障环境为例）。•合理组织气流和风速可调节室内温度和湿度，又可降低室内粉尘和有害气体污染，甚至可以控制传染病的流行。20•动物室内气流速度过小,空气流通不良,动物缺氧,室内有害气体浓度升高,散热困难,易造成呼吸道传染病的传播,甚至死亡。•动物室内气流速度过大，使动物体表散热量增加危及动物健康，影响动物实验结果，同时浪费能源。21•动物设施内各区域的静压状况（正压、负压）决定了动物室内空气流动的方向。•一般动物室内要求保证正压状态，确保病原微生物不至侵入动物室内。在感染或放射性动物实验室，室内必须处于负压状态。•GB规定实验动物设施内相通区域最小静压差不小于10Pa。22返回23物理化学因素•（一）光照•作为实验动物环境的光照有三个次级因素对实验动物有影响：•1、照度（工作照度、动物照度）•2、光线波长•3、明暗交替时间24•目前GB动物实验设施环境指标规定动物试验室工作照度为不小于200lx；小动物照度为15—20lx；大动物照度为100—200lx；昼夜明暗交替时间（h)为12/12或10/14。工作照度动物照度2526（二）噪声•噪声是影响实验动物健康的重要环境因素。噪声可引起实验动物烦躁不安、紧张、呼吸和心跳加快、血压升高、肾上腺皮质激素增高等一系列的生理变化。•GB规定实验动物饲养观察室的音响应在60dB以下。27（三）空气洁净状况•1．粉尘•空气中浮游的微粒总称空气溶胶(aeroso1)，分别按其状态，物理化学生成过程以及大小而分为粉尘(dust)、烟尘(fume)、薄雾(mist)、浓雾(fog)、烟(smoke)。28•实验动物饲养室空气中颗粒物的来源主要有两个途径：1、室外空气未经过滤处理直接带入：•2、动物体表被毛、皮屑、饲料和垫料等材料的碎屑被气流携带或动物活动扬起在空气中悬浮，形成颗粒物污染。29•颗粒物对实验动物和工作人员的健康有很大影响，颗粒物作为过敏原可引起实验动物和人的呼吸系统疾病和过敏性皮炎等；还可成为微生物的载体，把各种微生物粒子包括饲料、垫料中带入的粉螨、霉菌孢子、各种细菌及其芽孢和病毒带入饲养室，而引起多种传染病。30•2．臭气•所谓恶臭物质(malodor，cacosmia，stinkmaterial)是指对人产生不快的气味或可能破坏生活环境的可怕物质。动物室内的主要有害气体有氨气、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、三甲胺、本乙烯、乙醛和二硫化甲基等八种。31•空气中氨的含量是衡量空气质量的指标，在动物实验室要求不超过14mg/m3(相当于20ppm)。空气中氨含量增多刺激动物粘膜引起动物流泪、咳嗽等，严重者可引起粘膜发炎、肺水肿和肺炎，甚至死亡。•长期处于高浓度氨的环境中，实验动物上呼吸道可出现慢性炎症，使其失去使用价值。下一页32生物因素•1、动物社会因素和动物饲养密度•2、微生物•3、其它动物•4、实验人员33•动物笼内饲养动物密度的不同会引起动物反应的不同。因实验目的不同会有差异。所以在饲养过程中要注意防止动物间的激烈争斗和咬伤。•下一页34三、实验动物环境设施条件的分类•实验动物设施根据对饲养动物的微生物控制程度和空气净化程度分为隔离环境、屏障环境和普通环境三类。35实验动物设施•是进行实验动物饲养、保种维持、生产、实验研究、试验等设施的总称。•包括实验动物生产设施和动物实验设施。3637•实验动物设施是实验动物工作的基本条件。没有良好的实验动物设施，就不可能保证实验动物的质量和动物实验结果的准确和可靠。38无菌动物及悉生动物？清洁级、SPF动物？普通动物？39（一）隔离环境（隔离系统）•隔离环境(islationsystem)：采用无菌隔离装置以保持无菌状态或无外源污染物。•隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备应无菌，动物和物料的传递须经特殊的传递系统，保证与环境的绝对隔离，又能满足转运动物时保持与内环境一致。适用于饲育SPF级、悉生及无菌级实验动物。40•隔离器内应为完全无菌（饲养无菌动物时）和已知菌（饲养悉生动物时）的环境，人与动物不能直接接触，工作人员通过隔离器上的橡胶手套进行操作，进入隔离器的空气必须经过高效过滤。进入的物品必须经消毒后经灭菌渡舱或传递舱移入。4142链接43（二）屏障环境（屏障系统）•屏障环境(barriersystem)是标准动物饲养室和动物试验室用的最多的一种环境设施系统。符合动物居住的要求，严格控制人员、物品和空气的进出，适用于饲育清洁级和/或SPF级实验动物。44屏障系统4546•一切进入屏障的人和物品均需经过严格的微生物控制。空气经初、中、高效过滤器进入室内，利用空调送风系统形成清洁走廊、动物饲养间，非清洁走廊、缓冲间的静压差梯度，各梯度差大于10Pa.47实验动物、人、物品进入SPF动物室线路图48屏障系统49505152登记！53拖鞋专用！随手关门！54无菌操作！55杜绝噪音！爱护公物！56复旦大学发育生物学研究所动物室走廊宽度不小于1.5米，接合处应为弧形；最好加护栏或缓冲装置，防损坏墙体；各种水、电、管、线尽量安排在夹层中，不暴露在明处。5758独立供气动物笼系统(independentventilationcage,IVC)•20世纪90年代研制出的一种屏障系统动物饲养设施.99.99的空气经过过滤,是一种低成本高效率的SPF屏障系统.•适合于使用啮齿类动物进行动物实验研究;应用IVC系统最好是在洁净动物实验室内,其更换笼内垫料应在特殊封闭罩内进行.59IVC的特点采用微型隔离技术，通过向动物饲养笼具内部输送经过低、中、高效过滤的空气以获得洁净度为1万—1百级的生活环境。IVC系统的结构•净化控制柜•导风通道式笼架•独立供气动物笼•超净工作台IVC(IndividualVentilationCage)搭扣密封圈生命窗进排气孔网盖鼠盒盖超净工作台的结构初效（中效）与高效过滤器风机工作台面电源开关IVC的使用要点•对IVC中的动物进行的一切工作均在动物超净工作台中进行•使用超净工作台前30分钟用70%酒精喷雾工作站内表面，同时放入经表面消毒的各种灭菌物料和实验用品，并打开紫外灯和风机•用70%酒精喷雾工作车、双手手套和IVC的外表面，将笼盒移入工作台后进行换窝，喂饲，喂水，实验等工作操作•除尘：工作前用0.2％新洁尔灭拖地后，擦拭IVC笼盒外部、超净台台面等除尘。•换装：工作人员入室时更换拖鞋、工作服、帽。操作时先洗手，戴灭菌手套及口罩，穿专用灭菌服。•消毒：换窝前，将盛有2％新洁尔灭消毒液的灭菌缸、Co60料、消毒镊子、手套、灭菌水瓶、高压灭菌后的鼠盒等置于超净台中，紫外线照射30min。•配液：蒸馏水配制0.2％新洁尔灭消毒液500-1000mL置于清洁小塑料盆中，内放方巾1块备用。（0.2-2%过氧乙酸）•换窝：关闭紫外灯，开启风机和照明灯。依次取出鼠盒，用消毒液浸泡的方巾对IVC外部擦拭消毒。置于超净台中，打开鼠盒包装，在超净台内换窝。•清理：工作完毕应及时清洁超净台与地面，不留残物。注意事项•操作过程中，超净工作台不能停止送风。•不能将操作对象拿到“外”面，操作要在超净台“里”面进行。•未经灭菌的物品不允许放入超净工作台。•操作时手套、长镊不可接触污染物品，并要在每盒动物操作完毕后消毒一次。•超净台的风机2～3年保养1次，依出风量更换滤材。中央排气通风笼盒系统（ExhaustVentilationCentralCage,EVC）66EVC工作原理•本系统采用单通道送排风.•新鲜空气通过控制，按照一定的技术参数，低速进入各个笼盒底端的高效过滤膜过滤后进入笼盒，利用虹吸原理在笼盒内产生负压，再经过笼盒上端的高效过滤膜过滤后进入机架排风管道。•进入机架排风通道的气体，再通过与机架通道直接连接的动物房排风系统排出。•EVC工作原理动画EVC68EVC系统图片高效节能原理屏障系统建造面积：相同数量笼盒EVC系统为IVC系统的建筑面积的1/2,为平板架系统的1/7。能源运营费用：相同数量笼盒EVC系统能耗为IVC系统能耗的1/2倍，为平板架系统的1/7。EVC笼具与IVC笼具比较参考编号IVC笼具EVC笼具1有噪音笼架不用电，无噪音2存在乱气流不存在乱流3操作繁琐操作简便4清洗维护不方便清洗维护简便5最低气流速度0.04m/s最低气流速度0.015-0.025m/s6饲养密度低饲养密度高，为IVC的2倍72（三）普通环境•普通环境(opensystem)：符合实验动物居住的基本要求，控制人员和物品、动物出入，不能完全控制传染因子，适用于饲育普通动物的设施。•一些大动物的科学研究目前仍可在普通设施中进行。7374犬饲养室7576动物试验设施环境指标：﹝以屏障系统小动物为例﹞•温度：20~26℃日温差：≤4℃•相对湿度：40~70%•换气次数：≥15次/h•气流速度：≤0.2m/s•压强梯度：≥10Pa•空气洁净度：7级•落下细菌数：≤3个/皿•氨浓度：≤14mg/m3•噪声：≤60dB•照度：（工作）≥200lx•（小动物）15~20lx，•（大动物