第四章实验动物环境控制

第四章实验动物的环境控制

实验动物标准化之三第一节实验动物环境一、实验动物环境的概念生物的环境——泛指围绕生物体的一切事物，是生物赖以生存的外部条件。实验动物环境——人工控制的，供实验动物繁殖、生长的特定场所及有关条件，即围绕实验动物的所有事物的总和。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的总称。二、实验动物环境的区分实验动物环境—外环境和内环境

1.实验动物外环境：指实验动物和动物实验设施以外的环境。

2.实验动物内环境：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。内环境分为小环境和大环境，

（1）小环境—指包围在实验动物体的饲养盒内,对实验动物直接产生影响的各种理化因素,如温度、湿度、气流速度、氨浓度、光照周期、噪声等。

（2）大环境—指放置实验动物笼架器具等辅助设施的饲养间和实验间的各种理化因素。1.严格监控实验动物环境可保证实验动物健康和质量标准化。

2.环境控制可保障实验研究获得正确的结果。

3.合乎标准的环境,尚为实验动物及动物实验工作者提供适宜的条件，并保障人们身体健康,不受危害因素的伤害。

二、实验动物环境监控的意义

三、实验动物环境监控与动物实验结果的关系：

实验动物的性状实际上是遗传和环境因素相互作用的结果。

发育环境周围环境

动物实验实际上是控制实验动物的演出型，并对演出型动物作严格策划的处理；只有演出型稳定，实验结果才有良好的可重复性和高度的可信性。表现型基因型演出型五实验动物环境监控与动物实验结果的关系动物的性状表现主要由遗传因素和环境因素决定。动物对实验处理的反应可用下式表示：

R=（A+B+C）×D±ER：实验动物的总反应A：实验动物种的共同反应B：动物品种及品系特有的反应C：动物个体反应（个体差异）D：环境的影响（包括实验处理）E：实验误差五、实验动物环境因素的分类1气候因素：温度、湿度、气流、风速等2理化因素：光照、噪声、粉尘、臭气（NH3、H2S等）、杀虫剂、消毒剂、有害气体等3营养因素：饲料、饮水、笼具、垫料等4生物和栖居因素：各种病原体（细菌、病毒、寄生虫等）、落菌数、社会因素和饲养密度等六、实验动物环境及设施国家标准（GB14925-2001）第二节影响实验动物的各种环境因素及其控制要求主要阐述实验动物饲养室内的环境因素，指饲养室内气温、相对湿度、气流、空气中颗粒物、微生物、有害气体、光照和噪声等对实验动物的影响，并列出各项环境因素的控制要求。一、气候因素（一）气温（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（一）气温表1环境温度与小鼠脉搏数的关系环境温度（℃）小鼠数平均（次/分）标准偏差相关系数心跳数17202326291515141611752.1729.2709.5659.3628.621.226.121.929.648.5r=-0.821p<0.01（一）气温表2温度对三种药物LD50的影响药物LD50（mg/kg）15.5℃27℃苯异丙胺盐酸脱氧麻黄素麻黄素197.090.0111.033.2477.1565.0（二）空气湿度（40-70%）空气湿度是指大气中水分含量，按每平方米实际含水量（g）表示，称为绝对湿度；空气中实际含水量与同等温度下饱和含水量的百分比值，称为相对湿度。空气相对湿度对动物机体热调节有密切关系。（二）空气湿度多数动物不耐低湿。低温干燥环境下大鼠易患环尾病，当湿度为40%时大鼠此症的发生率为25%-30%。在低湿情况下，大、小鼠的哺乳母鼠常发生拒哺或咬仔现象，仔鼠发育不良，体重增长停滞。高温、高湿时，动物抵抗力下降，发病率和病死率增加，且利于病原微生物的存活和传播。（三）气流和风速（≤0.18m/s）气流主要影响动物皮肤的体表蒸发和对流散热。在饲养室内保持一定气流，不仅可使温度、湿度及化学物质组成保持均匀一致，而且有利于将污浊气体排出室外。实验动物通常采用值系0.13-0.18m/s的气流。（三）气流和风速动物室的通风换气，其目的在于供给动物新鲜空气，满足实验动物生理的需要；除去室内恶臭物质；排出动物呼吸、照明和机械运转产生的余热，使饲养环境内温度、湿度和气流等因素达到一定要求，稀释粉尘和空气中浮游微生物，使空气的污染降低到最低程度。必须对实验动物饲养环境通风量和换气次数做合理的安排。其标准是根据动物的代谢量来估计。（三）气流和风速换气次数——单位时间内旧空气被新空气完全置换的次数。10-20次/小时在双走廊SPF设施中空气流动方向是从清洁走廊饲育室污物走廊、淋浴室设施外，室内处于正压。设施内的压力梯度为20-50Pa。（三）气流和风速不同动物的代谢量和必要的换气量动物种类体重(g)代谢量（与一个人等价的只数）保证良好空气状态(m3/只)必要的换气量(m3/只.h)小鼠大鼠金黄地鼠豚鼠兔猫猴犬2120040040026003000300014000672110737021161650.0850.1130.2260.1700.2831.001.004.250.851.272.541.703.2017.0017.0047.2二、理化因素（一）光照（150-300Lux）与昼夜明暗交替时间（12h/12h或10h/14h）光照对实验动物的影响1、影响视力和内分泌系统2、影响生理及生殖机能（一）光照饲养室内光线要符合以下两方面的基本要求：1、能维持实验动物健康和繁育条件；2、满足饲养人员操作和实验要求。动物室内光照明暗比应保持稳定，一般多控制在12∶12或14∶10。（二）噪声（≤60dB）噪声是影响实验动物健康的重要环境因素。动物的听觉与人不同，能听到较宽的音域，所以噪声对动物的影响不容忽视。1、影响神经及心血管功能（听源性痉挛）2、影响消化及内分泌功能3、影响繁殖及幼小动物生存（二）噪声噪声对实验动物的繁育有很大影响。噪声环境下小鼠的产出率与咬仔率分类产出率咬仔率阴道栓确认后饲养在普通环境下阴道栓确认当天起饲养在噪声环境下阴道栓确认18天后饲养在噪声环境下10/10（100%）3/5（60%）6/6（100%）0/10（0%）1/3（33%）4/6（67%）（二）噪声饲养室内噪声的来源1、外界传入2、室内机器产生3、动物自身产生（三）粉尘对屏障环境以上动物设施的空气必须经过有效的过滤，去除颗粒物使空气达到一定的洁净度。屏障系统——10000级（即空气中≥0.5μm的颗粒物应≤350个/L）隔离系统——100级（三）粉尘动物饲养室空气中粉尘的来源主要来自室外未经过滤处理的空气，以及动物体表被毛、皮屑、饲料和垫料等材料的碎屑往往可以被气流携带或动物活动扬起而在空气中悬浮，形成颗粒物污染。（三）粉尘粉尘（5μm以下）对人及实验动物的影响1、引起动物和人的呼吸系统疾病及过敏性皮炎等（过敏原）。2、可成为微生物的载体，即把各种微生物粒子包括饲料、垫料中带入的粉螨、霉菌孢子、各种细菌及其芽胞和病毒带入饲养室，促使微生物扩散。（四）有害气体动物粪尿等排泄物发酵分解产生的污染物种类很多，主要有氨、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、三甲胺、苯乙烯、乙醛和二硫化甲基等。其中氨的浓度最高，故将其作为饲养室污染状况的检测指标。氨浓度≤20ppm/m3有害气体对人和实验动物的影响刺激动物及人的眼结膜、鼻腔黏膜和呼吸道黏膜，导致流泪、咳嗽，引起鼻炎、气管炎、肺炎甚至中耳炎。三、生物因素（一）空气中的微生物——落菌数是实验动物环境最为重要的监测指标之一。普通环境——≤30个/皿屏障环境——≤3个/皿隔离环境——无检出（二）社会因素和饲养密度1、社会因素——社会地位2、饲养密度——每m2最大饲养密度 小鼠——100只 大鼠——50只 豚鼠——20只 兔——4只 狗——1只 猴——1只第三节实验动物设施标准及运行管理一、实验动物设施的组成指与实验动物和动物实验有关的建筑物和设备及运营管理设施的总称，是为实现对动物所需的环境条件实行控制目标而专门设计和建造的。可分为繁殖生产设施和动物实验设施两类。

一、实验动物设施的组成1、隔离检疫室和健康动物观察室 2、饲养室 3、各种实验室和处置室4、贮存室和库房 5、洗刷消毒室6、工作人员用房7、走廊8、后勤用室9、废物处理设施10、饲料原料仓库和饲料加工室二、实验动物设施的分类实验动物设施根据对所饲养动物的微生物控制程度和空气净化程度分为：（一）隔离环境：由隔离器（正压或负压隔离器）等与外界隔离的设施及其附属辅助装置组成的饲养系统。用于饲养无菌动物、悉生动物和SPF动物。特点：百级空气洁净度正向梯度压差（100～150Pa)换气次数（20～50次/小时）人员不与动物直接接触

隔离器可安放于开放环境或屏障环境，其布局和运作分别按上述系统的要求。隔离器呈长方形箱状，安放于工作台上。实验动物饲养于隔离器内；空气由送风机经空气过滤器通向隔离器的空气入口，隔离器内的脏空气经空气出口排出。隔离器的一侧装有橡皮手套，供隔离器内部操作使用，隔离器另一侧有灭菌渡舱，供传入传出物料及动物使用。有的隔离器还连有药液灭菌渡槽，供剖腹取胎使用。

图4-5隔离器

（一）隔离系统操作时，工作人员只能通过隔离器上的橡胶手套来进行饲养或实验。物品是通过包装消毒后，由灭菌渡舱或传递窗传入；动物是经由无菌剖腹产的方法进入；进入隔离器的空气，应经高效过滤，保证隔离器内空气洁净度达100级，无菌并维持正压状态。根据实验需要也可维持负压状态，但需要配置空气排放装置，保证空气排放符合标准。（一）隔离系统要点：1、物品要求灭菌2、人员与实验动物隔离3、动物要求采取检疫措施4、空气洁净度达到100级（二）屏障环境是标准的动物饲养室或实验室，用来饲养SPF动物和清洁动物。屏障系统模式图图4-4屏障系统的人、物移动路向模式

屏障系统

屏障环境特点：恒温（20～26）恒湿（40％～70％）换气次数（10～20次/小时）正向梯度压差（20～50)使屏障外污染源不能进入万级空气洁净度保证空气洁净动物照度(15~20)和明暗交替（12h/12h)符合动物生活习性。图4-3双走廊洁净实验动物房舍布局原理

（二）屏障环境1、与外界相对隔离的设施，适合饲养清洁动物和SPF动物2、物品要求灭菌3、人员进入要求更衣、淋浴、穿灭菌服、戴口罩手套4、动物要求采取检疫措施5、空气采取三级过滤，空气洁净度达到10000级屏障环境移动流程

屏障系统动物室的移动路线模式图（二）屏障系统进入清洁区的人员、动物和物品要分别遵循一定的运行路线：人员：更衣--淋浴--更衣--清洁走廊--饲养室或动物实验室--污染走廊--洗刷消毒室--更衣--外部区域。物品：包装--高压消毒（已包装消毒的可经传递窗，清洁笼具经消毒液的渡槽）--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）污染走廊--外部区域。动物：动物（带专用包装）--传递窗--检疫室--清洁走廊--饲育室或实验室--（实验后或生产供应）--（经包装）污染走廊--外部区域。（三）普通环境与外界相通的系统，适用于饲养普通级动物的设施。自然通风或安装排风装置，有防昆虫、野鼠的设施，笼具和垫料要消毒，饲料符合标准，人员进入要采取防疫。该系统通常分为三个区域：前区（检疫室、办公室、休息室等）；控制区（动物饲育室、或动物实验室、清洁走廊、清洁物品储存室等）；后勤处理室（污染走廊、洗刷消毒室、污物处理设施等）。人员、动物和物品原则上按：前区--控制区--后勤处理区的走向运行。图4-1实验动物饲养系统模式

负压感染动物实验设施ABSL平面布局图平面布局说明一更、二更以及外界为清洁区；缓冲二和淋浴室为半污染区和清洁区的缓冲区化淋间、内更衣室一、内更衣室二、内消毒室和2间传递后室为半污染区；缓冲一（走廊）为污染区和半污染区之间的缓冲区也作为各功能室的功能联系通道；动物室一、二、三和实验室为污染区；传递设备在具有传递物料功能的同时，具有缓冲区的作用。各区有明显的标志，安装有压差计，显示压力梯度。——进系统流向——

实验人员↓更衣一室（清洁区）脱衣↓更衣二室（清洁区）穿两层防护服、口罩、护目镜↓内更衣一室（半污染区）穿正压防护服，漂洗上一次的正压服，并晾起来↓化学喷淋室（半污染区）↓走廊（缓冲一）↓各功能室（污染区）开展