《实验动物与管理教学课件》3.实验动物的饲养环境与设施

实验动物的饲养环境与设施,第一节：实验动物的环境因素及其要求第二节：实验动物设施第三节：特殊动物实验设施第四节：实验动物设施的环境监测,3,第一节实验动物的环境因素及其要求,实验动物生活在人工控制程度高、并符合标准化要求的环境中。动物实验结果要有质量保证，具有敏感性和可重复性及高度的一致性，也使同类型的实验数据具有可比性。,4,一、气候因素二、物理、化学因素三、居住因素四、生物因素五、其他因素,5,一、气候因素,1、温度温度变化过大、过急，动物无法适应。对动物本身的影响T过高雄性动物生育能力降低；泌乳动物泌乳量下降幼仔成活率低。T过低性周期推迟，繁殖能力下降；低温下育成的大、小鼠心、肝、肾脏变大。均会使机体的抵抗力下降，易被病原微生物侵袭而导致发病或死亡。,6,温度对动物实验的影响急性毒性反应LD50大致有三种类型。ABC（3）动物饲养的温度标准温度条件应与动物饲养目的相吻合。,高温常温低温,高温常温低温,高温常温低温,毒性,7,2、湿度高温高湿环境低温低湿环境相对湿度一般范围：4070；505为最佳。3、气流、风速、换气,8,二、物理、化学因素,1、粉尘可以成为各种细菌及其芽孢和病毒的载体，从而诱发实验动物疾病。粉尘可引起实验动物及有关人员的鼻炎、咽喉炎、哮喘、发热、皮肤炎等过敏性疾病。洁净度：无菌动物房（100级）SPF动物房（10，000级）清洁级动物房（100，000级）,9,2、臭气主要是尿素分解的氨和粪便产生的甲基硫醇、H2S等物质。一般以氨的含量作为衡量空气质量的主要指标。（我国动物室的氨浓度标准为14mg/m3以下）氨浓度较高时，会刺激动物粘膜引起流泪、咳嗽，严重时可引起急性肺水肿；高浓度的氨引起动物体质下降。与动物室内的温度、湿度、通风、饲养密度、清扫换洗等密切相关。,10,3、噪音动物对声波的灵敏度和动态范围比人高，长时间高分贝的噪音将影响动物的正常生活规律。听觉性损伤和非听觉性损伤。非听觉性损伤破坏中枢神经系统的生理过程兴奋和抑制失衡条件反射异常影响全身器官、系统的生理功能。我国的标准为60dB以下,11,4、光照对实验动物的生理机能有重要的调节作用，主要表现在生殖和行为上。可利用人工控制照明调节生殖过程。不同颜色的光对动物的影响不同。,12,三、居住因素,1、笼具必须考虑保持动物的健康和舒适。要求能对动物提供足够的活动空间，通风和采光良好;坚固耐用，动物不会逃逸或随意闯进;使用方便，耐高温,腐蚀，适合于消毒、清洗和储运;成本低廉，经济实用。2、食具给食器种类很多，要根据动物类型、大小以及饲料形态来设计。,13,14,3、饮水器,动物饲养用的饮水设备，一般采用饮水瓶、饮水盆和自动饮水器。小动物多使用不易破碎的饮水瓶;大动物，如羊、犬等多使用饮水盆。制造材料要求耐高温高压和消毒药液的浸泡。自动饮水器，有方便操作，节省劳力的优点;但易漏水，供水管道不易清洗、消毒，国内使用不普遍。大型的实验动物设施，往往装设无菌水生产设备，用过滤系统和紫外线照射。实验动物的饮水一般无需作蒸溜、离子交换或反渗透等处理，有助于动物对微量元素的利用。,15,16,4、垫料垫料要舒适、尘埃少、不助微生物生长、不引起皮肤和粘膜损伤的材料。吸湿性好（能吸收动物的排泄物），维持笼内和动物本身的清洁卫生，不含挥发性、刺激性物质，无毒性、无异味，不会干扰动物实验。垫料的原料常用锯末、木刨花、木屑、碎玉米芯等。垫料的原材料常会携带各种微生物和寄生虫，使用前要经加工处理、消毒灭菌、除虫等。欧洲国家多用白杨木屑做垫料，而美国多用碎玉米芯。我国目前多采用混合木屑，其成分和毒性都不确定,17,四、生物因素,1、动物种间因素同种动物个体之间（优势序列）；异种动物之间也可产生相互影响，进而影响实验结果。动物最好是按种、品系分室饲养。2、病原微生物因素若造成动物死亡，对实验产生不良影响；若不死呈隐性经过，则会得出错误结论而对实验造成负面效应。,18,五、其他因素,1、饲养管理人员的素质及责任心。2、合理的饲养密度。,19,第二节实验动物设施,实验动物环境:供实验动物保种、繁殖、生产的特定场所,以及动物生存的外部条件.其中包括动物房舍、辅助建筑以及所需的各种设备等。实验动物设施：用于动物繁殖、生产的各种设备；动物实验设施：用于动物实验的各种设备。,20,一、实验动物设施的外环境二、实验动物设施的内环境三、实验动物设施的分类,21,一、设施的外环境,设施外环境的选择：外环境不符合要求就可能成为实验设施最大的污染源。1、外环境力求清洁、安静、干燥、给排水方便，通风良好，周围有一定绿化面积。2、与工厂、居民区、屠宰场、畜禽场等有害污染和疫源威胁区保持较远距离。,22,内环境：指实验动物设施或动物实验设施内部的环境。一般还可分为前区、控制区和后勤区。大环境：实验动物的饲养间或实验间的整体环境状况;小环境：在动物笼具内，包围着每个动物个体的环境状况，如温度、湿度，气流速度，氨及其他气体的浓度，光照，噪音等等。,二、设施的内环境,23,内环境的几个特点：动物饲养室要与动物实验室完全分开，绝对隔离；动物饲养、动物实验、后勤保障应依次根据本地的具体情况从上方向下方排列；门要向动物房开；地面、墙壁要光滑、坚固、防潮、不吸水。耐消毒和杀虫剂的作用。,24,三、实验动物设施的分类,根据对微生物的控制情况：(一)普通环境(二)屏障环境(三)隔离环境,25,实验动物中心屏障环境特点：,恒温（2026）恒湿（4070）足够的换气次数（1020次/小时）保证有害气体浓度降低到最小正向梯度压差（2050)使屏障外污染源不能进入万级空气洁净度保证空气洁净适合的动物照度(1520)和对时明暗交替（12h/12h)符合动物生活习性。11楼IVC系统为动物提供更好的保护。,26,屏障系统,27,28,29,实验动物垫料,30,屏障系统,IVC,IndividuallyVentilatedCages,31,IVC的特点,IVC(IndividuallyVentilatedCages)是独立通风笼盒的简称.它的特点是具有一定的密闭性,同时让经HEPA过滤器的洁净空气流入盒内,使盒内保持正压,减少了可能的感染来源,适合于饲养SPF级动物,以及一些免疫缺陷动物,32,屏障系统,层流架,33,隔离系统,34,隔离器的基本构造示意图,35,实验动物设施的监控,监控内容温度湿度压差人员进出情况,36,环境级别和动物级别的对应关系动物级别环境级别(洁净度，落下菌)普通动物开放系统(_,30)清洁动物屏障系统(万级，3)SPF动物屏障系统(万级，3)无菌动物或悉生动物隔离系统(百级，0),37,38,实验动物饲养的辅助设施和设备,指在动物房舍设施内使用于动物饲养的器具和材料，主要包括笼具、笼架、饮水装置和垫料等，以及层流架、隔离罩和运输笼等。,39,笼具和笼架,笼架是承托笼具的支架，使笼具的放置合理，有些还设有动物粪便自动冲洗和自动饮水器。注意笼具和笼架的匹配，便于移动和清洗消毒。,40,饮水设备和灭菌设备垫料,41,层流架,层流架带有空气净化装置和通风系统，只能控制空气洁净和通风指标。有正、负压之分。层流架结构简单，投资少，无需辅助设备，可独立运转，适合于小型和短期的使用，而其他环境指标如温、湿度等，要由设施内加以控制。置于普通房间内，可用于清洁级动物短时间饲养或实验操作及实验后的观察。置于清洁级房舍内，可用于SPF级动物的饲养或实验观察。,42,隔离罩,是保持罩内无菌环境的全密封装置，是无菌动物饲养、实验操作和实验观察的唯一设备。其他环境指标由罩外设备控制。用于无菌动物的隔离罩是正压装置，如作烈性感染实验应采用负压隔离罩。好的设备可维持1-3年的罩内无菌状态。,43,44,运输笼,国际上常用的运输笼具带有空气过滤通风系统和控制温、湿度的装置，运输车辆上也装有各种环境指标的控制系统，形成一个可移动的实验动物饲养设施。我国目前尚未有此类装备。动物运输时，多采用在普通饲养盒外包无纺布的简易运输笼，经运输后的动物就可能达不到质量控制指标了，研制符合标准又适合国情的运输笼具是当务之急。,45,第三节特殊动物实验设施,一、感染性动物实验设施防止动物人；动物动物；动物外界分级分为一次隔离和二次隔离。根据隔离要求将该设施分为P1P4四个级别。,46,P1级;普通微生物学实验；P2级；2级生物安全柜内进行的实验；P3级：实验区由双重密封门或气闸室（缓冲隔离室）与外部隔离；空气进出均需分别通过高效过滤器。P4级：独立的建筑物；根据相应隔离等级使室内保持负压；在密封型生物安全柜内进行实验。,47,感染动物设施的建筑特殊要求1、空气调节系统空气流向必需遵循由低污染区向高污染区的原则；各个动物实验室尽量有独立的空调系统并保持负压。进风口与出风口的位置。通过污染区的各种管道贯穿部分必需完全密封。2、供排水系统,48,二、放射性核素（RI）动物实验设施防止放射性同位素对人的影响，防止射线对一般动物和环境的放射能污染及同位素的泄漏。三、特殊化学物质动物实验设施基本结构：动物饲养室为负压，在饲养室的前室和后室设置缓冲间，前室和后室为中压，前室一侧的走廊为正压，后室一侧走廊为负压，以控制气流方向，各室与走廊之间有高密闭性能的门。,49,第四节实验动物设施的环境监测,一、噪声测定普通噪音计、积分型噪音计；距地面1.2-1.5米的几个测点测定。二、照度测定便携式照度计；采用多测点测定，检测光照的均匀性。三、空间细菌测定直径9cm的血液琼脂培养基。,50,四、空气洁净度检测粒子计数器五、相邻洁净区静压差测定U形管压力计能定性观察室内是否处于正压状态；倾斜式微压计。测定设施内各区域的压差，分析设施内气流走向的合理性六、气流方向和速度测定发烟管，热球式或数字显示式风速仪。,51,七、换气次数测定热球式或数字显示式风速仪。测定送风口或出风口的风速，然后参照风口面积和房间容积计算。（次/h）3600（V1+V2+V3.）/nSA八、温度、湿度测定水银温度计、数显温度计、热敏电阻温度计、干湿球温度计和自动记录温度计。,52,九、氨气的测定反映室内的换气情况、动物的合理密度和设施的管理水平。真空气体采样器。靛酚兰检测方法灵敏度较高，干扰较少，氨被吸收在稀硼酸溶液之后，再用次氯酸钠氧化成氯氨，在亚硝基铁氰化钠存在的条件下，与苯酚反应生成黄绿色的靛酚兰溶液，根据其颜色的深浅进行比色测定，其检出下限为0.5g/ml。,53,实验动物设施的维护,实验动物设施的各项环境指标是通过是相关设备的运转来实现及维持的，环境指标值处于动态的变化之中。对实验动物设施的环境监测和维护，是一项经常性的工作。做好设施的维护工作，要在管理上下功夫。要健全规章制度，建立岗位责任制，提高设施的管理工作水平。,54,日常维护：,空气过滤系统的维护系统中有初效、中效和高效三级过滤，过滤材料在工作时会沾染粉尘，逐渐造成堵塞，而影响设施内的空气质量。初效过滤材料应2周至3个月更换一次，过滤材料经清洗、干燥，可重复使用;中效材料3至18个月更换一次，经清洗、干燥也可重复使用;高效材料一般1-3年更换一次，一般不重复使用。材料更换的次数：勤换初效和中效材料，以减少对高效材料的更换，因为更换高效过滤材料会在一定时间内造成设施内环境因素的不稳定。,55,空调系统的维护,主要控制温、湿度两个重要的环境指标，空调的热交换部件要经常清洗，并要经常检查制冷剂有否泄漏，自动控温装置是否有效。,56,灭菌系统的维护,要经常监测高压灭菌装置和饮水灭菌系统是否有效。注意传递窗的紫外线灭菌是否有效，传递渡槽的消毒液要及时更换。,我国实验动物屏障设施的消毒、灭菌及净化现状与对策（MethodofDisinfectionsSterilizationandPurifyactualitycountermeasureforlaboratoryAnimalsbuildinginChina）,58,摘要回顾和总结我国实验动物屏障设施内空气流、物流、动物流、水流以及人员管理系统的消毒、灭菌、净化方法的研究现状及所存在的问题，试图寻找解决实验动物质量保证体系中相关问题的途径和思路。,59,一、我国实验动物屏障设施的消毒、灭菌及净化的现状二、实验动物屏障设施消毒、灭菌研究存在的主要问题三、我国实验动物屏障设施消毒、灭菌及净化研究的对策,60,消毒(Disinfections)：是指杀灭物体上的微生物的繁殖体，不能保证杀死芽孢或孢子。,一、我国实验动物屏障设施的消毒、灭菌及净化的现状,61,灭菌(Sterilization),是指用物理或化学方法将所有致病和非致病的微生物全部杀灭。灭菌效果常以杀灭芽孢为标准,62,净化(Purify)：是指用物理或化学方法将对致病和非致病的微生物进行控制。,63,(一)空气的消毒、灭菌及净化的现状,1、目前国内实验动物屏障设施空气消毒、灭菌及净化的特点,64,目前室内空气净化技术的研究主要集中在控制尘粒控制数量的研究，对微生物交叉污染，控制方法和技术有各自有不同的特点，但尚不完善。这些对屏障设施控制微生物污染方法用到实际中去还有许多问题需要研究，如其性能的评价指标、性能优化、摆放位置的优化等问题都是值得深入研究的课题。,65,归纳起来主要有以下几点：（1）室内空气环境指标的差别。实验动物与人的生存环境不同，环境指标也不一样。室内温、湿度控制精度不高，季节不同允许采用不同的温、湿度。其关键是保证饲养环境无污染的恒定性，每天室内温、湿度变化不宜过大。室内不能在饲养情况下用熏蒸、冲洗的方式进行消毒灭菌，为保证实验动物不被污染，空气净化是十分重要的。,66,（2）全新风为主或少部分循环风运行,实验动物屏障设施的两大难题是交叉污染和有害气体去除，经过各种系统的反复比较，全新风运行是最有效的方法。国外已普遍采用全新风，尽管能耗问题突出，只是从排风能量回收上想办法，而不考虑回风。这观点也已被国内所接受，新建的屏障设施空调系统均考虑全新风；,67,（3）有害气体去除问题,对于实验动物屏障设施内的有害气体去除控制是必需的。除了控制微生物对屏障区内的污染外，洁净区内动物的代谢产物以及所产生的微生物二次转化造成的NH3、H2S等气体，也是屏障设施内控制污染的重要问题。,68,（4）气流组织的特殊性,由于实验动物的屏障设施内动物笼架具是以叠放的形式摆放，动物单位体重的表面积大。要求气流组织合适，使室内的速度场均匀，而气流速度在0.10.2m/s。为防止最上层的动物笼器具风速过大，回风口速度尽量降低。目前，单向气流形式不适合实验动物屏障设施。另外，还应注意室内气流出现涡流和滞止、短（捷）路的死角等。,69,（5）压差控制的特殊要求,由于实验动物屏障设施内人流、动物流以及物流都是由净化装置消毒、灭菌、净化后，通过清洁走廊进入各洁净工作区的，为防止交叉污染，防止有害气体扩散，不允许洁净区污染清洁走廊。因此对屏障设施压差控制与一般的GMP厂房要求、工业净化厂房洁净区压差要求不同。其目的不是以控制对象屏障设施为最高，而是采用必须保证清洁走廊正压前区正压洁净区正压污染走廊的压力梯度。,70,2目前国内实验动物屏障设施空气消毒、灭菌及净化的方法,（1）空气气流净化的物理方法采用空气过滤除菌的层流洁净技术循环风静电吸附式空气消毒技术臭氧消毒、紫外线消毒技术,71,（2）空气气流净化的化学方法采用送风管道化学熏蒸灭菌技术：绝大多数实验动物屏障设施在没有进入实验动物的前提下，较多采用过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛、有机氯等化学消毒剂进行熏蒸。另外，各地根据不同情况分别选择不同的高效、中效、低效消毒剂对空气进行消毒。,72,（二）实验动物屏障设施物流管理系统消毒、灭菌与净化的现状,1、物理方法、热力灭菌进入实验动物屏障环境内的大多数物品，如动物笼、器具、饮用水、至今采用热力灭菌方法为主。双扉脉动真空压力蒸汽灭菌器（121，20-30分钟）、近年来，我国还研制了低温蒸汽灭菌器、低温蒸汽和甲醛气体联合使用的灭菌器，但实验动物屏障设施内较少使用。,73,、辐射灭菌,辐射法灭菌目前已成为实验动物饲料灭菌的首选方法。灭菌过程控制的自动化和标准化。国内有学者专门研究辐射灭菌的标准化等问题。,74,、紫外线消毒,目前国内多数单位使用悬吊式紫外灯形式对屏障内物品进行表面消毒。而对不耐高温、防水等物品如橡胶制品、实验仪器设备、纸张等多采用紫外线照射的传递窗方式。另外，还有采用微波消毒和灭菌方法，目前在动物实验动物屏障环境也进入应用阶段，但还不成熟。,75,、环氧乙烷气体灭菌,环氧乙烷灭菌器是在一定的温度，压力和湿度条件下，用环氧乙烷灭菌气体对封闭在灭菌室内的物品进行熏蒸灭菌的专用设备。（环氧乙烷消毒柜，35-60，RH60-80%，800mg/L）；目前动物实验屏障设施内的注射器，输液器，外科手套，导管类，输氧装置，医用缝线，麻醉用品、试剂、实验用中药，西药等。洁净区资料文件、档案、无菌工作服、帽、电子仪器，光学仪器等物品采用此方法灭菌。,76,、等离子体灭菌,等离子体是高度电离后的气体云，在强大的电磁场作用下，使这种气体含有带电的粒子、离子和不带电的分子、激发原子、自由基、以及射线、紫外线、射线等。这种混合气体具有强大的杀菌作用，目前在动物实验动物屏障环境也进入应用阶段。,77,灭菌对象范围广泛，如：金属制品、非耐热制品、非耐湿制品。但不适于液体、粉末类物体的灭菌。由于过氧化氢是一种高氧化剂，所以对某些被灭菌物体表面有一定氧化作用，但不会造成功能性影响。,78,2、化学方法,（1）化学消毒剂方法喷雾法目前，国内绝大多数单位实验动物屏障设施内的物品灭菌采用喷雾法。如：洁净区内的气雾消毒、带包装物品进入洁净区的消毒灭菌、带包装盒的动物进入洁净区的消毒灭菌、隔离器、层流架的操作灭菌等等。,79,浸泡法（渡槽）,就目前而言，多数实验动物屏障设施都设计有渡槽，主要目的就是用于物品浸泡灭菌。带包装物品如饲料等经渡槽浸泡进入洁净区的前消毒灭菌、带包装盒的动物经渡槽浸泡进入洁净区的消毒灭菌等。,80,擦拭法,实验动物屏障设施物体表面清洁卫生和消毒灭菌是屏障设施内日常主要工作，目前主要采用过氧乙酸擦拭法。,81,（2）实验动物屏障设施常用的化学消毒剂,戊二醛：含氯消毒剂：过氧乙酸：碘伏、洗必泰（醋酸氯己啶）：复方化学消毒剂：老消毒剂的新用：,82,3、屏障设施内水的净化处理方法,实验动物屏障设施内水处理分为无菌化和无害化两部分：一是动物饮用水无菌化，二是洁净区内使用无菌水。三是动物排泄物污水无害化,83,动物饮用的无菌水1、高温、高压灭菌水2、酸化水p