硕士实验动物的设施与环境

1、实验动物的环境与设施实验动物的环境与设施李天明 同济大学实验动物中心主要内容主要内容n 环境因素对实验动物的影响n 实验动物设施的布局与组成n SPF动物房常用设施介绍n 常用啮齿类行为学实验设备 李天明2引言小样！你们想拿我干什么？o 设计实验的基本原则o 1：对照原则o 2：随机化原则o 3：条件一致性原则o 4：重复性原则？树鼩适宜温度：2528适宜湿度：60以上EnvironmentRoomCage第一节环境因素对实验动物的影响10 动物对实验处理的反应：R=(A+B+C)D+ER实验动物的总反应（实验结果）；A动物种的共同反应；B品种及品系特有的反应；C个体反应（个体差异）；D环境影

2、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。环境因素对实验动物的影响环境因素对实验动物的影响实验动物环境控制的意义1. 保证实验动物健康和质量标准化2. 保障实验研究获得可重复的结果 11第二节 影响实验动物的自然环境因素 影响实验动物的自然环境因素影响实验动物的自然环境因素 o 1 环境温度环境温度o 2 相对湿度相对湿度o 3 光照光照o 4 噪声噪声o 5 空气洁净度空气洁净度o 6 通风通风o 7 人为因素人为因素 132.1 环境温度环境温度需控制的最关键的环境参数高温比低温的问题更严重炎夏：乘凉寒冬：增加运动14o 实验动物产热（化

3、学调节为主）：基础代谢产热、肌肉活动产热、生长过程产热o 实验动物散热（物理调节为主）：辐射、传导、对流、蒸发u 温度对实验动物的影响：u 1：新陈代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加u 2：散热：除灵长类，其他动物汗腺不发达或无汗 腺，高温时散热困难，难以维持体温恒定u 3：脏器重量：负相关u 4：生殖：高温时雄性睾丸萎缩，精子活力下降；雌性动物性周期紊乱，泌乳下降。 17 喜马拉雅（Himalaya）兔在20环境下饲养时，耳、尾、鼻和四肢尖端生长白毛，而饲养在10时，则生长黑毛。 小鼠在21环境下每年能繁殖3代，而在13下仅能繁殖2代。 （性周期） 从最适温度起每降低1，动物的摄食量则增加

4、1左右，以补充热量。随着温度的降低小鼠的心跳和呼吸加快。而高温则引起相反的反应。 （代谢水平）气温与体温的关系气温与体温的关系 适宜温区生理调节生理调节物理调节化学调节高高体体温温低低体体温温T临界10（小鼠为例）T临界：26小鼠为例）冷死冷死热死热死舒适区舒适区等热区等热区体温恒定区体温恒定区生存区生存区 几种实验动物的体温和舒适区温度 19动物种类 体温 舒适区温度 小鼠 37-39 20-24 大鼠38.5-39.5 20-24 豚鼠38.2-38.9 18-22 兔37-39 16-23 犬38-39 17-20 猕猴36-39 18-25 猪38-40 18-25 2.2 2.2 相

5、对湿度相对湿度绝对湿度a：某温度下，样品空气中的水蒸气的实际含量饱和湿度b：某温度下，样品空气中所能容纳的水蒸气的最大值相对湿度c：某温度下，样品的绝对湿度与该温度下的饱和湿度的比值（和样品多少无关，能够客观衡量湿度的大小）c=（a/b）100空气中的含水量和温度有关，温度越高，能容纳的水蒸气也越多n 相对湿度相对湿度- - 偏高偏高n 微生物易于繁殖微生物易于繁殖n 饲料、垫料易于霉变饲料、垫料易于霉变n 动物易发生传染病动物易发生传染病 21n 相对湿度相对湿度- - 偏低偏低n 使动物皮肤和黏膜发生干裂使动物皮肤和黏膜发生干裂n 使室内灰尘飞扬，易引起动物的呼吸道疾病使室内灰尘飞扬，易引

6、起动物的呼吸道疾病n 相对湿度低于相对湿度低于20%20%时，大鼠容易发生时，大鼠容易发生 环尾症环尾症 22Ringtail 2324大鼠不耐低湿度，如湿度低于20%，容易发生一种表现为尾根部坏死的环尾症（ring-tail），死亡率甚高。 o光照对哺乳动物生物钟具有重要作用，光照的昼夜交替使动物体的一些活动，如血压、激素水平、体温、神经活动等都变成了一种节律。o光照对动物的作用既有热效应，又有光化学效应，其作用和影响与波长、光周期和光强度有关。252.3 2.3 光照光照波长p可见光在760400nm之间又可分为7个波段，这7个波段为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。p啮齿类动物对红光的感觉与黑

7、暗相同，小鼠的活动量在蓝、绿、白瞎最小，而在红色和黑暗中最大。在所有波长光线照射30d后，蓝色和冷白色下，小鼠体重最轻，大鼠的阴道开口蓝光照射比红光照射早，但泌乳能力以红光最强。 光周期光周期的控制对啮齿类动物至关重要动物设施内的光周期： 12小时（明）/12小时（暗） 14小时（明）/10小时（暗） 一般都会有手动操作的定时器 28 持续光照可使生殖系统过度兴奋，造成连续发情。还可性成熟年龄提早。 光强度随距离光源的距离增大而递减高强度会引起白化鼠的视网膜病变工作照度150300lx动物照度1520lx（小鼠）2.4 噪声噪声p 引起动物听力性痉挛。60dbp 对生殖影响较大，如豚鼠流产。p

8、 引起动物呼吸、心跳、血压、肾上腺皮质激素等生理指标变化。心跳、呼吸次数及血压增加，大鼠出现高血压、心脏肥大31噪声对实验动物生殖生理具有严重不良影响噪声对实验动物生殖生理具有严重不良影响噪声对实验动物的生殖生理具有严重不良影响。可使怀孕动物的妊娠过程中断；或使大鼠和小鼠雄雌双方的生育力都减退。 2.5 2.5 空气洁净度空气洁净度32 尘埃：是各种生物粒子的载体，这些生物粒子可附着在120m的尘埃上飘浮在空中 生物粒子：包括病毒、细菌、芽孢、粉螨、霉菌孢子等 清洁级以上的动物设施，都采用3层过滤器过滤后的空气。空气过滤器 初效过滤器：阻挡5微米直径以上的颗粒物。 中效过滤器：阻挡15微米直径

9、的细颗粒物， 过滤效率85以上 高效过滤器：99.7阻挡0.3微米直径以上的细颗粒物。此为医学级空气（1.12亿个0.3微米的微粒大小等同于铅笔尖）33氨浓度动物室中的臭气物质，对人和动物具有卫生学意义的是含氮物质分解产生的氨。 在卫生管理方面，以氨的含量作为指标。高浓度的氨可引起呼吸器官黏膜异常，发生流泪、咳嗽黏膜发炎、肺水肿和肺炎。SPF动物房氨浓度 14mg/m3 2.6 2.6 通风通风我们想通过通风系统达到什么目的？可作用于动物体表皮肤的蒸发和对流散热，气流速度和 散热正相关。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，控制传染病的流行。气流布局模式 - 水平层流式 - 垂

10、直层流式 - 乱流式 35水平层流模式图 36送风墙回风墙垂直层流模式图 37天花板送风地面回风乱流式模式图 38送风口送风口回风口回回风风口口回回风风口口 39乱流式饲养室空气走向影片换气次数，洁净程度越高，要求换气次数越多。 屏障环境：1020次/h 隔离环境： 2050次/h.压强梯度：洁净区高于污染区。饲养间60pa走廊40pa缓冲间20pa清洗区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，控制传染病的流行。 41通风系统中的两个重要参数2.7 2.7 人为因素人为因素u 居住条件u 饲养技术u 工作人员的操作规范u 实验人员操作的管理42温度2026换气次

11、数1020次/h日温差：3气流速度0.10.2m/s相对湿度4070压差强度2060pa噪声60dB落下细菌数3个/皿氨浓度14mg/m动物照度1520lx工作照度150300lx空气净化等级万级昼夜明暗交替时间12/2或10/14小时442.8动物实验设施环境指标（以屏障系统小鼠为例）动物实验设施环境指标（以屏障系统小鼠为例）第三节 实验动物设施组成与布局o 常规实验动物设施的组成常规实验动物设施的组成o 1. 1. 隔离检疫室和健康动物观察室隔离检疫室和健康动物观察室o 2. 2. 饲养室饲养室o 3. 3. 各种实验室各种实验室o 4. 4. 辅助区域辅助区域NOVEMBER, 2007

12、 杨斐45o 实验动物设施布局原则实验动物设施布局原则o 有利于防止疾病的传播、各种动物保持各自有利于防止疾病的传播、各种动物保持各自的独立性，避免相互干扰相互感染的独立性，避免相互干扰相互感染o 方便工作人员操作方便工作人员操作o 能够使人员、动物、其他物品和净化空气尽能够使人员、动物、其他物品和净化空气尽可能的按可能的按“单向单向”路线移动路线移动o 应配备应急电源应配备应急电源NOVEMBER, 2007 杨斐46内准备室饲养室饲养室实验室实验室饲养室检疫室饲养室饲养室饲养室饲养室女二更女一更男一更男二更缓冲缓冲高压灭菌锅传递窗清洗间风淋饲养室屏障系统人流走向图屏障系统人流走向图一楼SP

13、F大鼠实验室动物流走向图内准备室饲养室饲养室饲养室实验室实验室检疫室饲养室饲养室饲养室饲养室饲养室女一更女二更男一更男二更缓冲缓冲风淋高压灭菌锅传递窗清洗间屏障系统物流走向图屏障系统物流走向图内准备室饲养室饲养室饲养室实验室实验室检疫室饲养室饲养室饲养室饲养室饲养室高压灭菌锅缓冲缓冲女一更女二更男一更男二更风淋传递窗清洗间屏障系统动物流走向图屏障系统动物流走向图SPF环境设施影片第四节 SPF动物房常用设施介绍o 监控设备o 灭菌器o 饮水装置o 独立通风笼具（IVC）o 集中供气系统o 洗笼机*4.1 监控设备o整个动物房的大脑部分，主要是动物房的自动控制系统（包括空调新风系统，照明系统，紫

14、外系统，监控系统，广播系统、自动饮水系统等）。具备报警系统，与管理者手机联动。o空调新风系统：采用地源热泵提供能量，减少温度波动幅度（231），节能。o照明系统：控制小鼠昼夜分布，采用日夜时间比12:12模式。o紫外系统：采用自控模式，每天在下班后开启一个小时（22：00-23：00），主要区域是设施层大厅，内准备间，洁库，更衣室等。o监控系统：动物房内监控采用旋转式探头，可以在中控室查看动物房内每个角落。o广播系统：设施内广播及动物福利等。o自动饮水系统：控制各区域定时冲洗，故障报警等4.2 笼具o开放式笼具：大规模繁殖饲养，大鼠饲养等o独立通风笼具：免疫缺陷鼠、转基因动物等o负压式笼具：感

15、染性实验等开放式笼具IVC的特点o 独立通风笼具的特点是具有一定的密闭性,同时让经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5557IVC IVC （Individually Ventilated CagesIndividually Ventilated Cages）每个笼盒的温度、湿度、压差、噪音基本一致，可有效降低环境因素对实验结果的影响4.3 高压蒸汽灭菌器高压蒸汽灭菌器是实验动物设施所必备的灭菌设备、用于各种耐高温物料的灭菌处理。其工作原理是利用高温蒸汽使蛋白质凝固，从而杀死被消毒物料中的各种微生物和寄生虫。每次使用前，

16、应检查各仪表、管线是否正常，使用时，应注意观察设备运转是否正常，发现问题应及时解决。操作人员必须持有压力容器操作上岗证。4.4 净水设备o按照国标要求，屏障以上的设施内应使用灭菌水。o2种方法，各有利弊o1：高压灭菌器o2：反渗透+超滤净化+紫外线照射灭菌自动饮水管饮水口62总站减压装置消毒装置4.5 传递窗1：无奈的选择2：为保证消毒灭菌的彻底性，应在其各面都安装紫外线灭菌灯。3：需配合消毒剂清洁物品外表面4：消毒物品尽可能单体化5：紫外灯每3个月需更换一次4.6 集中供气系统压缩空气接口在每个饲养间都有分布，可用于该区域喷雾消毒。 特殊气体供气集中在气瓶间更换，位于动物房一层。向整个三层实验室、安乐死区域供气，供气类型包括氧气、氮气、二氧化碳、混合气体。4.7 洗笼机及脏垫料倾倒传输系统1、脏垫料集中处理，减少人员劳力，减少污染几率。2、脏笼盒清洗完成经过高温干燥，可以直接装填垫料。3、笼架清洗操作简便，清洗过程中高温消毒。4、