第四章-实验动物学.ppt

第四章实验动物环境生态学 重点掌握内容 1 实验动物环境 实验动物设施 普通环境 屏障环境 隔离环境的概念 2 影响实验动物的环境因素有那些 3 实验动物的饲养密度 4 实验动物环境的国家标准 表4 4 表4 5 内容第一节实验动物环境第二节影响实验动物环境的因素第三节实验动物设施第四节实验动物饲养的辅助设施和设备 实验动物环境生态学是研究实验动物与环境相互关系的分支学科 实验动物环境设施是狭义的实验动物环境生态学 第一节实验动物环境生物的环境 围绕生物体的一切事物 为生物赖以生存的外部条件 野生动物 实验动物 一 实验动物环境实验动物环境 围绕实验动物所有事物的总和 实验动物设施 界定实验动物生存空间 维持其所需的建筑物和设备等 实验动物环境分为外环境和内环境 1 外环境 指实验动物和动物实验设施以外的环境 2 内环境 指依科研要求和人们的意愿 将实验动物的生长 繁殖或活动限定在某种特定的人工场所内 内环境分为 小环境大环境 二 实验动物环境监控的意义1 保证实验动物健康和质量标准化 2 保障实验研究获得正确的结果 3 为实验工作者提供适宜的工作条件 并保障人们身体健康 不受危害因素的伤害 第二节影响实验动物环境的因素影响实验动物环境的因素 1 气候因素 温度 湿度 气流 风速 2 理化因素 光照 噪声 粉尘 有害气体 3 生物因素 空气中的微生物 空气落下菌数 社会因素 动物饲养密度 一 气候因素 温度 湿度 气流 风速 一 温度 不同动物适应的环境温度不同 雏鸡的最适环境温度为35 37 马为10 15 啮齿类动物为18 29 温度对实验动物的影响 1 影响生长发育和繁殖 2 影响代谢 3 影响健康与抗感染能力 4 激发应激反应 5 影响实验结果 二 湿度湿度指大气中的水份含量 绝对湿度 每立方米空气中的实际含水量 g 相对湿度 在特定温度情况下 空气中的实际含水量与该温度的饱和含水量的百分比值 大多数实验动物适宜的相对湿度为40 70 并以50 5 为最佳 湿度对实验动物的影响 高温高湿 代谢紊乱 抵抗力下降 发病率 死亡率增加 实例 卵蛋白引起小鼠过敏性休克 85 90 的高湿环境有利于病原微生物存活和传播 饲料霉变等 湿度过低 1 室内干燥 灰尘飞扬 容易引起实验动物呼吸系统疾病 2 大鼠发生环尾病 温度27 相对湿度低于40 3 某些母鼠拒绝哺乳 甚至吃仔鼠 三 气流和风速实验动物设施内的气流是指空气的流动 而风速则是指气流的速度 来源 室内的通风换气设备 作用 合理调节温度和湿度 可降低室内粉尘及有害气体污染 控制传染病的流行 标准 气流速度小于或等于0 1 0 2m s 屏障环境换气次数为10 20次 h 二 理化因素影响实验动物的理化因素包括光照 噪声 粉尘 有害气体和杀虫剂 消毒剂等 一 光照 1 影响视力 出现视网膜障碍 2 影响生理及生殖机能 光照控制 工作照度要求离地1米 照度150 300Lx 人工照明应采用12h 12h或10h 14h明暗交替照明方式 二 噪声1 来源 外环境 空调设备 层流柜 人的活动 动物采食 走动 鸣叫等 实验动物的听觉音域比人宽 2 噪声对实验动物的影响 1 影响神经及心血管等系统功能 2 影响消化及内分泌系统功能 3 影响繁殖及幼小动物生存 3 噪声控制 采取措施 控制在60分贝 dB 以下 三 粉尘粉尘是指空气中浮游的固体微粒 动物室的粉尘来自未经过滤的空气 室内的动物皮毛 排泄物 饲料屑及垫料等 粉尘的危害 过敏原和病原微生物的载体 屏障环境的空气洁净要求达到10000级 隔离环境的空气洁净要求达到100级 四 有害气体 氨 硫化氢 硫醇等特殊气味有害气体 它们是由动物粪尿发酵分解产生的 其中氨的浓度最高 常以氨浓度作为判断有害气体污染程度的指标之一 我国国家标准规定实验动物设施中的氨浓度应低于14mg m3 氨浓度升高与室内温度高 湿度大 通风不足 以及饲养密度高 动物排泄物和垫料清除不及时等有关 三 生物因素影响实验动物的生物因素包括空气中的微生物 社会因素和动物饲养密度等 一 空气中的微生物空气中的微生物洁净度是实验动物环境最为重要的监测指标之一 常常以空气落下菌数表示 普通环境小于或等于30个 皿 屏障环境小于或等于3个 皿 隔离环境无检出 二 社会因素社会因素指在某个种属中 实验动物个体的优劣 社会地位以及饲养密度等 三 饲养密度饲养室每平方米面积收容的成年实验动物最大密度 大约是小鼠100只 大鼠50只 豚鼠20只 兔4只 狗1只 猴1只 在集体笼养时 每只成年实验动物所占的笼具底面积 小鼠需要0 0065 0 01m2 大鼠需要0 015 0 025m2 豚鼠需要0 03 0 065m2 而兔 狗 猴则个别笼养 其所需笼具底面积分别为0 20 0 46m2 0 60 1 0m2和0 5 0 75m2以上 详见表4 6 第三节实验动物设施实验动物设施 界定实验动物的生存空间 维持其需要的建筑物和设备等 称之 新国标 用于实验动物繁育 生产和动物实验的建筑物 设备以及运营管理在内的总和 称为实验动物设施 可分为繁育 生产设施和动物实验设施两类 一 实验动物设施等级 普通环境 屏障环境和隔离环境 有关国家设施环境标准 实验动物繁育 生产设施环境指标 静态 和 动物实验设施环境指标 静态 见表4 4和表4 5 1 普通环境 该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动物 通常为单走廊或双走廊专用房舍 装设有空调机 送风和排风装置以及初 中效空气过滤器 从而使室内温度 湿度受一定程度的控制 应有防野鼠 防昆虫设施 笼具和垫料要消毒 饲料应确保未经污染 工作人员进入时应采取一定的防疫措施 2 屏障环境 该环境严格控制人员 物品和环境空气的进出 适合饲养清洁动物和SPF动物 SPF级屏障环境可为正压屏障构造 单走廊 双走廊专用房舍 负压屏障构造 生物安全屏障系统 以及层流架 正压 负压层流架 亦常将隔离器用作SPF级屏障环境 屏障环境设计上要求基本与外界隔离 设清洁和污物走廊 空气要经过初 中 高效三级过滤器净化后才能进入室内 除特殊用途的生物安全屏障环境为负压外 屏障环境内通常应保持正压 不低于20 50Pa 进风口风速要大于4m s 出风口应有防止空气倒流装置 其空气洁净度要达到10 000级 屏障环境双走廊实验动物房舍布局原理 盛装脏垫料垃圾袋子 自动洗笼机 饲料仓库 进入该环境的笼具 饲料 饮水 垫料 器械 药品等一切物品须经严格消毒灭菌 进入的人员要淋浴 穿戴消毒的隔离衣 帽 鞋和口罩 进入的实验动物也须经消毒处理 环境内的空气 物品 人和实验动物采用单向流通路线 有呼吸道疾病及皮肤病者不能进入 人 实验动物 物品和空气的移动路向 1 人的移动路向 更衣 淋浴 更衣 清洁走廊 饲养室或动物实验室 污物走廊 洗刷消毒室 更衣 外部区域 2 物品的移动路向 物品 高压蒸汽消毒炉 包装好的消毒物品可经过传递窗 笼具经泡有消毒液的渡槽 清洁准备室 清洁物品储存室 饲养室或动物实验室 污物经包装处理 污物走廊 外部区域 3 实验动物的移动路向 外来实验动物 传递窗 检疫室 经验收 观察后 清洁走廊 饲养室或动物实验室 实验动物 生产供应或实验处理后须移出屏障环境 污物走廊 包装 外部区域 4 空气的流动路向 洁净空气 清洁走廊 清洁准备室 清洁物品储存室 饲养室或动物实验室 污物走廊 外部区域 屏障环境的人 物移动路向模式 外来人员携带胸卡及闭路电视监控 负压屏障环境负压屏障环境称为生物安全防护实验室 用于进行微生物及其毒素等生物因子的实验或动物实验 可以保护工作人员不被感染 周围环境不受污染 生物安全防护实验室 BSL1 4 分为4个等级 分别称为一级 二级 三级和四级生物安全防护实验室 P1 P2 P3和P4实验室 一级生物安全防护 P1 实验室普通微生物实验室 即处理对健康成年人已知无致病作用的病原微生物 不特别禁止外人入内 穿戴工作服 防护眼镜等 可在开放的实验台 洗手池上操作 二级生物安全防护 P2 实验室中等致病微生物实验室 即处理对人或环境具有中等潜在危害的病原微生物 如布鲁杆菌 沙门菌 霍乱弧菌 肝炎病毒 狂犬病毒等 使用 级或 级生物安全柜 实验服 手套 面部保护措施等 备有高压灭菌器 自动关门等 禁止外人入内 三级生物安全防护 P3 实验室目前我国最高安全级别的生物安全防护实验室 其研究对象多为严重的甚至是致死性疾病微生物或其毒素 如SARS 禽流感 炭疽菌等 P3实验室处于负压密闭状态 空气只能从外部流入室内 空气向外排放要经严格净化过滤 杀菌等处理 实验或动物实验必须在负压生物安全柜进行 实验动物必须饲养在负压生物安全柜中 人员进入P3实验室 要更换专用防护服装 离开时按无菌要求 将脱掉的外层鞋套 手套和衣服装入高压消毒炉中消毒 然后脱掉内层鞋套 手套 置另一高压消毒袋中 消毒面部和手 试验物品和动物通过传递窗进入P3实验室 实验废物 动物尸体 实验材料及仪器设备移出实验室前 需经严格消毒和无菌包装后 经传递窗递出P3实验室 实验前后 要求对实验室进行严格的消毒 灭菌和空气净化处理 人流 淋浴 更衣 保护性实验服 手套 面罩等 前室 三级生物安全防护实验室 感染操作室 消毒室 淋浴 更衣 物流 物品 清洁准备室 消毒柜 传递窗 三级生物安全防护实验室 感染操作室 消毒柜 消毒室 3 隔离环境该环境采用无菌隔离器以保存无菌或无外来污染的动物 适用于饲养SPF动物 无菌动物和悉生动物 隔离器可置于普通环境中运转 应严格控制环境温度和湿度 工作人员只能通过附于隔离器上的橡胶手套 对隔离器内的实验动物进行饲养和实验操作 而不可能直接接触实验动物 第四节实验动物饲养的辅助设施和设备 自学 主要包括笼具笼架 饮水设备 高压蒸汽灭菌器 渡槽 传递窗 垫料 层流架 隔离罩 单体独立通气笼盒以及运输笼 一 笼具笼架 一 笼具大小适当 保证空气流通 方便动物取食和饮水 以及人对动物的观察 各种动物大小不同 生物学特性亦有差异 因此所用的笼具也各有特点 1 理想笼具的要求 坚固耐用 操作方便 经济实用 2 笼具的式样 鞋盒式笼具 悬挂式金属网笼具 前开口式笼具以及其他笼具如 如代谢笼 组合式笼具 活动笼具以及动物围栏等特殊笼具 各种笼具 大鼠架小鼠架 二 笼架有多种式样 简单笼架 悬挂式笼架 二 饮水设备和无菌水生产系统 一 饮水设备 包括饮水瓶 饮水盆和自动饮水装置等 二 无菌水生产系统这种系统通常先以超滤膜滤去0 5 m以上的悬浮微粒 可滤去细菌和真菌 然后以紫外线照射 可杀灭病毒 并进一步杀灭细菌和真菌 纯水机 三 双扉压力蒸汽灭菌器 渡槽及传递窗 消洗池及高压消毒锅 四 层流架层流架是本身带空气净化和通风系统 可作实验动物饲养和动物实验观察的专用设备 一般为四周封闭 前方开启的柜形构造 其侧边及背部安装空气净化系统 内部分层放置动物饲养盒 五 隔离罩 器 塑料制作外包裹层 内以刚性材料作构架支撑 隔离罩是保持内环境完全无菌的密封装置 为无菌实验动物饲养繁殖 实验操作和处理后观察的唯一设备 目前其他实验动物设施设备都无法达到这种无菌标准 六 单体独立通气笼盒 IVC 是采用高效终端空气过滤器 通过对盒内输送经过高效过滤的空气以保障实验动物免受微生物感染 是具有持续防护作用的预防屏障 七 运输笼国际上常用的运输笼具有控温控湿和空气过滤通风系统 其内部已基本达到SPF级设施标准 实际上是一间特殊的能移动的实验动物饲养设施 通常是将卡车的车厢改造为洁净动物设施 其中具有控制各种环境指标的系统措施 八 垫料垫料的原料主要有锯末 木屑 电刨花 粉碎玉米芯等 国外尚有膨化系列垫料 吸附力强 九 实验动物设施的维护实验动物设施的各项环境因素指标靠有关设备的运转来维持 并始终处于动态的变化之中 通过对环境指标的常规监测 可随时掌握机器设备的运行状况 并确定是否需要维修 一 空气过滤系统的维护空气过滤系统有初效过滤 中效过滤和高效过滤三个级别 初效过滤材料可滤去空气中直径大于5 m的微粒 中效过滤材料的过滤对象是粒径大于1 m的微粒 而高效过滤材料的过滤孔径有多种 实验动物设施常用的高效过滤材料对0 5 m以上微粒的过滤效率可达到99 97 空气过滤系统在工作时不断有粉尘被阻拦在滤材上 可逐渐形成堵塞 而对多个环境因子造成不良影响 如进气量下降 换气次数减少 并导致氨浓度上升 梯度压差改变等 因此过滤材料应及时更换 初效过滤材料一般1周到2周更换一次 更换频度取决于单位面积滤材的进气强度以及外环境空气中的粉尘含量等因素 初效过滤材料换下后经水洗干燥可重复使用 中效过滤材料3个月到半年更换一次 影响其更换周期的因素与初效过滤材料相仿 中效过滤材料通常做成袋状 称中效袋 外包中效箱 更换时打开中效箱更换中效袋 换下的中效袋经洗涤干燥后也可重复使用 高效过滤器装在送风系统末端 洁净室中高效过滤器通常1 1 5年更换一次 因为更换高效过滤器对环境因素有很大影响 因而不宜过频更换 延长更换周期最有效的措施是加大高效过滤器的面积以及提高初效和中效过滤的质量 尚应改善外环境清洁状况 降低粉尘含量 二 空调系统维护空调系统的正常运行是温度湿度两个重要指标得到有效控制的保证 因此必须充分重视实验动物设施中空调系统的维护 通常每年在机器较空闲的时候 应进行一次检修 空调系统最常发生的问题是热交换部件被灰尘和纤维状物质覆盖 从而热交换率下降 于是夏天的高温不能降低 冬天的低温不能提高 此时应清洗热交换部件 还应在每次更换初效过滤材料时检查清洗热交换部件 致冷剂泄漏