四、實驗動物設施的組成及基本要求
(一)實驗動物設施的主要組成
實驗動物設施一般有飼養室、動物實驗室、檢疫室、洗刷消毒室、廢棄汙物處理設施等,其他為輔助設施。
1.飼養室為設施中最重要的部分,直接關係實驗動物的生存、健康和質量。通常設有繁殖室、保種室、供應室。
2.動物實驗室做動物實驗用,包括手術室、實驗處理室、動物實驗觀察室等,用於教學和科學實驗,以及藥品非臨床安全性評價研究。
3.檢疫室供引進實驗動物的隔離觀察和檢疫,以及實驗前的觀察和適應實驗環境用。
4.洗刷消毒室用於籠具、用具等的清洗消毒,以及飼料、飲水、墊料等物品的滅菌。
5.屏障環境設施一般須設清潔走廊和汙染走廊。
6.物品傳遞係統包括雙扉滅菌櫃、裝有紫外燈的互鎖傳遞窗、藥液渡槽。
7.廢棄物處理設施是實驗動物設施中不可缺少的組成部分。廢棄物應分別處理,汙染墊料應密封運送至專用垃圾桶,屍體裝於塑料袋中密封送焚屍爐焚燒。
8.動物監測室較大的實驗飼養繁殖機構需要設置實驗動物遺傳監測室、微生物監測室、環境監測室等,通過定期檢測,保證實驗動物設施和實驗動物的質量。
9.工作人員房間包括辦公室、值班室、休息室、淋浴室、廁所等,普通環境設施各動物室淋浴設備可共用。屏障環境設施每個單元單獨設立,淋浴設備包括更衣、淋浴、換消毒衣幾個相連的小間,經過此通道能進入屏障設施內,屏障設施內不設衛生間。
10.庫房儲存飼料、墊料、籠具、用具等消耗品,應有防火、防蟲、防潮、防鼠、防汙染措施。
(二)對部分建築的要求
1.房間房間不宜過大,但在設計上能多種動物通用,為節約能源,飼養室高度可設為2.4m左右,上設技術加層。
2.地麵應防滑、耐磨、耐清洗消毒、無滲漏。
3.地漏屏障區內地漏應防堵、防回水回氣,防野生動物進入室內。
4.牆麵牆麵應光滑平整,采用不易脫落、耐腐蝕、無反光、耐衝擊、無縫隙的材料。陰、陽角均為圓弧形。
5.天花板應采用耐水洗、耐腐蝕、氣密性好、堅固無毒、阻燃的材料。通常大多采用彩色鋼板。
6.門窗門應堅固、氣密性好、耐腐蝕、易清洗,開閉形式順應氣流密封,門寬不小於1.0m,便於籠架的進出,門上可留玻璃觀察窗。與外界相隔的窗戶一般用雙層玻璃密封。
7.走廊寬度應便於物品運輸,一般在1.5m以上。
(三)空氣淨化調節設備
1.空調淨化設備主要用於控製溫度、相對濕度、空氣潔淨度、落下菌數、氨濃度、壓強梯度、換氣次數、氣流速度等內環境參數。空氣的工藝流程為:新風→初效過濾→溫、濕度調節→加壓→中效過濾→送風管網→高效過濾→房間→排風口→排風管網→排風機→廢氣過濾→大氣。屏障環境設施需要采用初、中、高效三級過濾。
2.送、排風係統動物房的進、排氣口位置,通常采用頂部送風,四角回風,保證換氣均勻。室內排風口也應裝有初效過濾器,排出的臭氣要進行環保處理。
3.節能實驗動物設施對空調的要求是很高的,由於空調是不間斷連續運轉的,並且是全新風供應,能量消耗很大,必須采取有效的節能措施。
(1)建築物隔熱保溫處理以不開或少開對外窗戶,或采用雙層玻璃密封窗,增加牆體厚度或設隔熱牆以及門窗密封處理等方法來解決熱、冷能源損耗問題。
(2)熱交換方式處理設施增加熱交換器,盡可能多地回收排出的熱、冷能量。設計時回收率應考慮盡可能減少臭氣返回的數量,以及微生物返回的影響。
(3)調整換氣次數當室內外溫差較大的季節,適當調整設施內的換氣次數,在國家標準要求的範圍內,盡量使換氣次數維持在下限,以減少能量流失。
(4)自然能源的利用目前較多采用的是太陽能、地熱、風熱等自然能量,一些地區也可利用沼氣等辦法來補充部分能源消耗。
(5)采用不同的空氣調節方式可根據不同等級要求,在滿足淨化標準的前提下,采用分體空氣調節、分組電機等方式進行空氣調節,做到“不用不開”的解決辦法。不一定都要采取“中央空調”的方式。
4.電力供應設施中應保證有雙回路電力供應,並備有應急電源,至少能維持送、排風係統運行。溫、濕度調節設備和送、排風機組最好設有備用機組。
另外,自動控製、電視監控係統與通訊設備已成為現代標準化實驗動物設施的重要組成部分,在實驗動物設施安全運行及管理規範化中發揮著越來越重要的作用。
五、獨立通氣籠具(IVC)的應用
(一)IVC設備
獨立通氣籠具(individually ventilated cages,IVC)設備是目前國際上齧齒類實驗動物廣泛使用的新型節能環保型動物實驗設備。該產品采用籠具水平的微隔離技術,通過在籠具內部輸送經過高效過濾的淨化空氣以保證動物免受微生物的汙染。IVC設備由主機、籠架和籠盒三部分組成,室內空氣經淨化後由送風導管分別送入每個籠盒,動物排放的廢氣經主機排風係統過濾後排放到室外。IVC設備有人工調控型和自動調控型(數顯智能型),智能型產品有溫度、濕度、壓差實時顯示和報警裝置。籠盒內氣流有擴散氣流式、集束氣流式和簾幕氣流式等形式。
IVC籠盒內指標:空氣潔淨度100~10000級,換氣次數10~20次,氣流速度0.1~0.2m/s,壓強梯度20~50Pa,落下菌數≤0.2個/皿,動物照度10~15lx,氨濃度≤14mg/m3,噪聲≤55dB。超淨工作台:達到100~10000級空氣潔淨度標準。IVC設備可用於清潔級以上動物飼養和實驗。
(二)IVC設備與傳統的屏障係統的比較優勢
IVC設備與傳統的屏障係統相比有很多明顯優點。
1.投資少、占地麵積小,建設周期短,維持費用低。建設一個小型的傳統屏障設施一般需要投資幾十萬元,淨化麵積大,利用率低,維持費高,小單位難以承受。而同等使用規模的IVC設備隻需約1/5的投資,1/3的占地麵積,1/7的維持費,且便於管理,容易維修,維持費用極低,很適合在小單位應用。
2.對環境設施條件要求不高。根據實驗目的,在屏障環境或普通環境中均可使用。
3.IVC設備籠盒各自獨立,互不影響,可在同一室內可同時飼養多種動物,進行多個實驗,節省空間及能源。
4.飼養實驗環境安全。IVC設備根據需要調節正壓或負壓,廢氣通過管道直接排到室外,對動物和人員雙重保護,防止動物之間、動物與人之間的交叉感染,改善飼養實驗環境。
5.飼養實驗工作人員進出設施和進行實驗觀察方便,沒有屏障係統的那樣複雜的進出程序。
因此,近年來,IVC設備備受關注,已在全國大部分省市得到推廣應用,主要用於使用動物數量較少、動物實驗次數較少的短期動物實驗項目,適用於進行清潔級以上小鼠、大鼠、豚鼠等小動物的實驗,成為在屏障環境與設施以外,實現開展清潔級以上動物飼養和實驗的又一重要形式。
(三)IVC設備應用的局限性
1.IVC本身不能全部滿足國家《實驗動物環境及設施》(GB/T 14925-2001)對屏障設施的環境指標要求,溫度、濕度、日溫差、噪聲、工作照度、動物照度、晝夜明暗交替時間等參數需要IVC設備以外的環境設施條件來實現,還必須配套相應的設施設備,如溫、濕度控製設備、符合淨化等級要求的專用超淨工作台等。
2.在普通環境條件下使用,必須配套實施嚴格的無菌操作技術,飼養管理和實驗無菌操作程序比較繁瑣,工作量大,稍有不慎就可能造成汙染,不適合要求較高的動物繁殖生產或動物數量較大、周期較長的動物實驗項目。
(四)應用IVC設備的實驗動物環境設施的布局
由於目前國家還沒有IVC設備的標準和相關規定,建設、應用、管理模式各不相同。
1.在普通環境條件下應用IVC設備
(1)設施組成一般應有用於動物實驗、飼養的IVC動物實驗室;用於實驗準備、潔淨物品暫存(帶包裝容器)、更衣的實驗準備室;用於工作人員辦公、休息、資料記錄、檔案儲存、更衣等的辦公室;用於洗刷、消毒滅菌、汙物暫存等的洗刷消毒間;用於籠具、設備、飼料、墊料儲存的庫房等。
(2)配套設備需要配備符合實驗要求與IVC設備相匹配的超淨工作台;配備功率適當的,能調控設施內溫濕度的空調設備;配備物品滅菌消毒、噴霧消毒噴槍等設備;配備必要的動物實驗儀器設備。設置雙回路供電,或能滿足設施正常運行的小型發電機或UPS應急電源。
(3)環境指標和建築裝修衛生環境條件略高於普通環境設施標準,並符合國家《實驗動物環境及設施》標準(GB/T 14925-2001)要求。
2.在屏障環境條件下應用IVC設備在屏障環境條件下應用IVC設備,通常用於要求嚴格的動物實驗項目,防止動物汙染;或用於對人、環境、其他動物有一定危害的實驗項目;也有的是為節約能源,即工作時開啟中央空調係統,非工作時僅使用IVC設備。其布局和建設要求同屏障環境設施布局要求。
六、實驗動物設施的輔助設備和材料
用做動物飼養的設備和材料,主要包括籠具、籠架、飲水設備、墊料等,還有超淨工作台、隔離器、層流架和運輸籠等。它們對實驗動物產生的影響最直接。
(一)籠具
1.籠具籠具是實驗動物的生活場所,動物的小環境質量取決於籠具、籠架。籠具的大小應方便動物調整姿勢,符合其習慣,並確保其舒適和安全。籠具必須保證空氣流通,並對環境參數如光照、噪聲和有害氣體濃度等無不利影響,還應方便動物取食飲水,以及人對動物的觀察。
2.籠具的質量要求無毒,耐腐蝕、耐高溫,易清洗、消毒、滅菌,耐衝擊,堅固耐用,動物不易逃逸,方便操作,符合動物生態及生理要求。籠具內外邊角均應圓滑、無銳口。
3.籠具的式樣
(1)盒式籠具適合小型齧齒類動物繁殖使用。有透明籠盒和半透明籠盒。
(2)懸掛式金屬網籠具多用不鏽鋼材料製作,籠具下麵常安裝托盤,收集排泄物。該種籠具易清洗消毒,通風也較好,觀察動物也很方便。但不太適合繁殖用。
(3)前開口式籠具適用於犬、貓和靈長類動物等大動物。有供動物休息、玩耍和保定動物用的裝置。
(4)其他籠具如代謝籠、組合式籠具、活動籠具以及動物圍欄等特殊籠具。
(二)飲水設備和無菌水生產係統
1.飲水設備包括飲水瓶、飲水盆和自動飲水裝置等。大鼠、小鼠等小型實驗動物多使用不鏽鋼或無毒塑料製造的飲水瓶,規格有250m1和500ml兩種。大動物多使用飲水盆。這些飲水器具應定期清洗消毒。自動飲水裝置具有節省勞力等優點。
2.無菌水生產係統大型實驗動物設施需用大量無菌水,常安裝有無菌水生產係統。這種係統通常先以超濾膜濾去細菌和真菌,然後以紫外線照射,可殺滅病菌、病毒,或用臭氧方式,進一步殺滅細菌和真菌。
(三)層流架
層流架是由初效、高效過濾器、風機、靜壓箱、飼育櫃和各種控製電器組成的。櫃架采用鋁合金、不鏽鋼或其他適宜材料製作,櫃體穩固平整,拆裝方便,表麵光潔,耐腐蝕。工作人員需消毒手臂,戴滅菌手套並配合使用超淨工作台進行操作。
1.層流架的結構及工作原理
(1)中效過濾器和鼓風機鼓風機是層流架的心髒,須長期連續運轉,要求噪聲小於60dB,經中效過濾器濾去空氣中部分顆粒及微生物,然後通過管道進入靜壓箱。中效過濾器一般需半年更換1次。
(2)靜壓箱和高效過濾器靜壓箱是密閉的長方形金屬箱體,經中效過濾器的氣流從一側進入箱內,再從另一側經高效過濾器呈水平狀態進入金屬架工作區。
(3)金屬架工作區是由耐腐蝕的金屬製成,室內分成4~6層,後壁與高效過濾器相連,前麵分層裝有玻璃拉門,工作區內維持正壓,保持2mmH2O(20Pa)。
2.層流架的工作流程氣流進入→鼓風機→中效過濾器→靜壓箱→高效過濾器→工作區→氣流排出。
(四)隔離器
隔離器主要由塑料薄膜室、橡膠手套、渡倉、空氣過濾器、操作台(架)、內帽、外帽、空氣壓縮機、噴槍、滅菌罐、連接袖、粘膠帶、橡皮圈、氣壓計、風機等組成。聚氯乙烯薄膜室是隔離器主體部分,是實驗動物的飼育區。籠具、飼料、墊料、飲用水及必要的儀器設備經嚴格滅菌後存放其中。薄膜材料應用0.5~1.0mm厚的聚氯乙烯製成,薄膜應透明,有一定的張力,還要耐酸,柔軟,不漏氣,耐老化,壽命>1.5年,接縫處要求有一定的擴張強度,不漏氣。薄膜室側麵至少應裝有2個(以上)橡膠長袖手套,在一側安裝有渡倉。此外,在薄膜室上適當位置裝有3個塑料軟管的小孔,用於連接空氣過濾器。
空氣過濾器是由濾器框架和過濾材料組成。框架多采用圓盤式,使用不鏽鋼材料。過濾材料也必須耐高溫、高壓和耐強酸。
隔離器內的操作都要經過橡膠長袖手套進行,橡膠手套應保持柔軟,不漏氣,耐酸,不易破損,壽命<1.5年,手套應根據使用者確定大、中、小不同型號,手套環應與手套和薄膜室連接緊密,不漏氣。
(五)超淨工作台
超淨工作台在動物實驗中,常與層流櫃、IVC設備等設備配套使用,構成小的潔淨環境飼養係統。這種工作台操作簡單,安裝方便,占用空間小且淨化效果很好,為培養工作提供了良好的潔淨操作環境。現在國內的淨化設備廠已能生產各種級別和檔次的淨化工作台,根據淨化工作台的氣流流動方式不同可分2種。一種是側流式或稱為垂直式;另一種為外流式或稱為水平層流式。
基本原理大致相同,都是將室內的空氣經粗過濾器初濾,由鼓風機壓入靜壓箱,經高效空氣過濾器,送出的潔淨氣流從均勻的斷麵通過無菌區,從而形成無塵無菌的高潔淨度工作環境。
淨化工作台是較為精密的設備。如果使用和維護得當,可以取得良好的效果並延長使用壽命。一般使用淨化工作台需注意以下幾點:①淨化工作台最好安裝在清潔的房間內,以免塵土過多使濾器阻塞,降低淨化效果,縮短使用壽命;②新安裝的或長期未使用的工作台,啟用前須對工作台和周圍環境用吸塵器或不產生纖維的工具進行清潔,然後用藥物擦拭或紫外燈照射進行滅菌處理;③每次使用前,應用75%乙醇擦拭台麵,並提前30min 啟動紫外燈滅菌,關閉紫外燈以後,啟動送風機使之運轉2min後再進行操作;④要定期將粗效過濾器拆下清洗,時間應根據環境潔淨程度而定,通常間隔3~6個月進行1次。一般情況下,高效過濾器3年更換1次。更換高效濾器應請專業人員操作,以保持密封良好。
淨化工作區內不應存放不必要的物品,以保持潔淨氣流型不受幹擾。每次使用淨化台都要注意及時清除工作台麵上的物品,並用乙醇擦拭台麵使之始終保持潔淨。
(六)運輸籠
國際上常用的運輸籠具有控溫控濕和空氣過濾通風係統,其內部已基本達到SPF級設施標準,實際上是一間特殊的能移動的實驗動物飼養設施。通常是將卡車的車廂改造為潔淨動物設施,其中具有控製各種環境指標的係統措施。
在我國,清潔級和SPF級實驗動物多采用普通飼養盒外包無紡布的簡易運輸籠,具有粗過濾空氣的作用,在一定程度上可保護內裝動物不受外界微生物感染,而溫度、濕度及換氣指標則不可能得到控製。因此,急需合乎標準而又適合我國國情的運輸籠。
(七)墊料
墊料能吸附動物排泄物,維持籠具和動物身體的清潔衛生。墊料還有保溫作用,動物可做窩營造清潔舒適的小環境,有利於動物的健康和繁殖。墊料的原料主要有鋸末、木屑、電刨花、粉碎玉米芯等。國外還有膨化係列墊料,吸附力很強。墊料應有良好吸濕性,粉塵少,無刺激性,無異味、毒性、油脂、雜質,不可食並須經滅蟲、消毒滅菌後使用。
第三節 實驗動物環境及設施的管理
對環境與設施進行科學規範的管理,尤其是對使用和操作者的管理是極其重要的,即使環境和設施完好並運行正常。管理者與操作者偶爾的疏忽或誤操作,均可導致嚴重後果,尤其是環境的微生物汙染,一旦發生,極難淨化,除非中斷生產或實驗,對環境與設施進行全麵的消毒滅菌。因此,環境和設施的管理是十分重要的。
一、普通環境及設施的管理
(一)普通環境飼育室使用前的消毒
(二)普通環境動物室的管理規程
1.工作人員進入緩衝室前將鞋在門口消毒墊上消毒。
2.洗手、更換工作衣、戴工作帽、換工作鞋,然後進入飼養室。
3.檢查室內環境(溫度、濕度、氨氣等),觀察動物情況。
4.打掃衛生,清除糞便及汙物。
5.更換飲水,添加飼料,每周換2次墊料。
6.換墊料後應清掃幹淨,用消毒液拖地(每周將飼養籠具及飲水瓶等消毒一次,經消毒的籠具及飲水瓶用清水衝淨,晾幹後備用)。
7.做好工作日記、室內環境指標記錄、繁殖育種卡和動物賬目記錄。