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1、 其次章 环境设施主讲老师：侯晓林 博士 后北京农学院 教授试验动物质量限制遗传质量限制微生物质量限制环境质量限制养分质量限制第一讲第一讲 绪论绪论其次章其次章 试验动物的环境与设施试验动物的环境与设施第一节第一节 试验动物的环境因素试验动物的环境因素 第一讲第一讲 绪论绪论一、环境因素的重要性一、环境因素的重要性 动物的环境是指影响动物进化、生态反应和生长的全部外界条件的总和。动物试验是对演出型施加确定的处理。为求得动物对处理结果的可重复性，就要求演出型的稳定。第一讲第一讲 绪论绪论R=（A+B+C）D+E 式中R试验动物的总反应；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
2、差异）；D环境影响；E试验误差。由公式可以看出，A、B、C属遗传因素，而D是环境因素，与动物的总反应呈正相关。必需尽量减小D的变更，尽量解除试验处理以外的影响，这就充分显示了环境在试验动物和动物试验中的重要性。第一讲第一讲 绪论绪论二、环境因素的分类二、环境因素的分类1、气候因素；2、物理、化学因素；3、居住因素；4、养分因素；5、生物因素；6、同种动物因素；7、异种生物因素。环境对动物的影响并非仅仅受上述诸因素中单一一个因素的作用，而是受到诸多因素的复合作用，称之为环境的复合状态。第一讲第一讲 绪论绪论三、环境因素的影响三、环境因素的影响1、温度 在确定的温度范围内，动物有自行调整使之适应环
3、境温度的能力。温度对试验动物的影响表现在生殖、泌乳、机体反抗力、生长、形态、新陈代谢和试验反应性等诸方面。第一讲第一讲 绪论绪论三、三、1、温度：、温度：最适宜温度最适宜温度20-25，温差：，温差：3或或4温度对动物的影响：温度对动物的影响：新陈代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加新陈代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加 散热：除灵长类，其他动物汗腺不发达或无汗腺，高温时散热散热：除灵长类，其他动物汗腺不发达或无汗腺，高温时散热困难，难以维持体温恒定困难，难以维持体温恒定 脏器重量：负相关脏器重量：负相关 生殖：高温时雄性睾丸萎缩，精子活力下降；雌性动物性周生殖：高温时雄性睾丸萎缩，精子活力下降
4、；雌性动物性周期紊乱，泌乳下降期紊乱，泌乳下降 对动物试验的反应性对动物试验的反应性 第一讲第一讲 绪论绪论 不同温度对药物LD50的影响(mg/kg)-药物 15.5 26.7-苯异丙氨 197.0 90.0 盐酸脱氧麻黄碱 111.0 33.2麻黄碱 477.1 565.0第一讲第一讲 绪论绪论2、湿度 空气湿度的大小对动物的散热率有显著响，高温、高湿的环境，尤其不利于动物的散热。相湿度低，动物摄食量，活动量增加。高温高湿导致机体蒸发散热受阻。高湿利于微生物繁殖和传播。湿度过低可导致粉尘飞扬，而微生物主要附着在粉尘上，动物室内变态反应原的含量随湿度的下降而上升。低湿，散热增加，产热增加，摄
5、食增加 低湿，大鼠环尾症 第一讲第一讲 绪论绪论3、噪声60dB以下 音域，人10002000Hz,小鼠10005000Hz。噪声是动物舍中日常活动及机械运行中发生的环境可变因素之一。动物可听到人类所听不到的音响，噪声对动物生理行为的影响很大。噪声是有害的声音，是使试验动物发生应激反应的常见病因。噪声对试验动物生殖生理具有严峻不良影响。引起小鼠听力性痉挛。对生殖影响较大，如豚鼠流产。引起动物呼吸、心跳、血压、肾上腺皮质激素等生理指标变更。第一讲第一讲 绪论绪论4、照明 可见光线对动物机体有多种功能。光对动物的生殖系统是一个猛烈的刺激因素，起定时器的作用。光照强度与致癌物质引起的小鼠皮肤炎、白血
6、病有关，并影响小鼠的活动及一般行为。照度对动物的生殖生理和行为活动有较大影响 强光长时间照射引起角膜退行性变更工作照度150300lx动物照度1520lx明暗交替时间12/12或10/14h 5、气流及风速 病原微生物随空气流淌而四处散播。换气次数，干净程度越高，要求换气次数越多。屏障环境：10-20次/h 隔离环境：20-50次/h.压强梯度：干净区高于污染区合理组织气流和风速可调整室内温度和湿度，又可降低室内粉尘和有害气体污染，限制传染病的流行。第一讲第一讲 绪论绪论 6、气体污染 污浊的气体、CO2量的增加和O2量的削减，都会对动物生理代谢产生影响。深厚的雄性小鼠汗腺分泌物的臭气会造成雌
7、性小鼠性周期紊乱。气体污染，氨14mg/m3 有害气体，氨、甲基硫醇、硫化氢等 颗粒污染，100级，10000级，100000级美国宇航局标准，每立方英尺空气中直径0.5微米以上粒子的个数。粒粉尘是变应原，还是微生物的主要载体。落下菌数，0（隔离环境），3（屏障环境），或30个/皿（一般环境）在不饲养动物的状态下每510m2放置1个直径9cm的血琼脂培育皿，暴露30min培育48h的菌落数。第一讲第一讲 绪论绪论7、其他因素（1）饲料和饮水：饲料和饮水是保证明验动物正常发育，维持生长和繁殖所必需的。（2）饲养管理：饲养动物的笼具、笼架、垫料、给水、给料器也会对动物健康产生影响。第一讲第一讲 绪
8、论绪论（3）动物的种间影响：在试验动物中，种之间常有共患的传染病。健康的豚鼠放入有隐性感染支气管败血杆菌的兔房中，豚鼠就会发病。（4）动物社会：动物只要有两只以上在一起，就形成动物社会，产生个体间地位的不同。猴、兔、狗、鸡和猪的社会会地位是直线型，第一位的首领可统治其次位以下，其次位的可统治第三位以下，以此类推。鼠、猫组成专制型社会地位，首领以下不发生统治关系。（5）饲养密度：动物居住环境中的饲养密度不同会引起动物的反应不同。过密饲养群使体重的增加与饲料效率减低，且肠内菌丛常增加。第一讲第一讲 绪论绪论（6）病原微生物：各种病原微生物对试验动物的影响是自不待言的。（7）日常管理：在平常的正常饲
9、养管理动作中，如物品移动、动物运输、清洁卫生的方式和程序、消毒药物的选择和应用、垫料选择及处理、饲喂方式等都会作用于动物。（8）人员素养：动物是由人饲养、管理和进行试验操作的，不言而喻，饲养管理人员的素养和健康，干脆影响他饲养的动物品质。第一讲第一讲 绪论绪论其次节其次节 试验动物的环境要求试验动物的环境要求 第一讲第一讲 绪论绪论一、温度一、温度1 1、临界温度：动物的体温失去恒定性而起先、临界温度：动物的体温失去恒定性而起先下降或上升时的环境温度称为临界温度。下降或上升时的环境温度称为临界温度。2 2、温度允许范围、温度允许范围 见下表见下表 。第一讲第一讲 绪论绪论 第一讲第一讲 绪论绪
10、论二、湿度二、湿度 一般说来，相对湿度在一般说来，相对湿度在40%70%之间动物完全可以之间动物完全可以适应，适应，50%5%最好。最好。三、噪声三、噪声 目前国际上没有统一的噪声标准。大部分国家规定目前国际上没有统一的噪声标准。大部分国家规定不得超过不得超过5060dB四、照明四、照明 一般认为试验动物应当养在一种近似自然日光的照明一般认为试验动物应当养在一种近似自然日光的照明中，但实践中用白色灯及荧光灯进行的完全人工灯光中，但实践中用白色灯及荧光灯进行的完全人工灯光照明，对动物没发觉不良后果。照明，对动物没发觉不良后果。第一讲第一讲 绪论绪论五、气流、气压与通风换气五、气流、气压与通风换气
11、 国际上一般认为动物室的静压要比走廊高国际上一般认为动物室的静压要比走廊高出出25mm水柱，而走廊又比动物室外高出水柱，而走廊又比动物室外高出25mm水柱。隔离器及灭菌传递柜的内部也应比水柱。隔离器及灭菌传递柜的内部也应比外部高出外部高出815mm水柱。对于风速标准，其志向水柱。对于风速标准，其志向标准是标准是1318cm/s动物室的通风换气，一般规定动物室的通风换气，一般规定均为均为1215次次/h。第一讲第一讲 绪论绪论六、空气干净度六、空气干净度 试验动物比人对空气质量要求高。其干净指试验动物比人对空气质量要求高。其干净指1L1L空气中所含粒径空气中所含粒径0.5um0.5um的尘粒总数
12、。分类依次的尘粒总数。分类依次为为3 3、3030、300300级等；级等；七、氨气七、氨气 大多数国家将动物设施中氨浓度的上限定为大多数国家将动物设施中氨浓度的上限定为20mg/L20mg/L；第一讲第一讲 绪论绪论八、动物生活空间八、动物生活空间 见下表。见下表。第一讲第一讲 绪论绪论 第一讲第一讲 绪论绪论试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干净度保证空气干净适合的动物照度(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
13、物供应更好的爱护。第一讲第一讲 绪论绪论第一讲第一讲 绪论绪论第三节第三节 试验动物设施试验动物设施试验动物设施试验动物设施 laboratory laboratory animal facility,LAFanimal facility,LAF 是进行试验动物饲养、保种维是进行试验动物饲养、保种维持、生产、试验探讨、试验等设施持、生产、试验探讨、试验等设施的总称。包括试验动物繁育、生产的总称。包括试验动物繁育、生产设施和动物试验设施。设施和动物试验设施。第一讲第一讲 绪论绪论一、试验动物设施的一般要求一、试验动物设施的一般要求试验动物设施一般应达到下列基本要求：1、设施应选在远离疫区和公害污
14、染的地区，有便利和足够的后勤供应（水、电、给排水系统和交通运输等）2、设施建设应坚实、耐用、经济，有防虫、鸟和鼠等野生动物的实力，施工和建筑材料要严格符合设计要求，最好预留可扩大的余地。第一讲第一讲 绪论绪论3、设施最好为独立结构，具有各种完整的相应职能区域，做到区域隔离以便满足对各种不同动物品种、品系饲养和保证动物质量的须要。4、必要的保证满足设施功能、环境和微生物限制的设备的措施。5、应能保证动物健康，人员平安，并不对四周环境造成污染。6、适当地防灾和平安（应急发电、防火、防生物污染、防灾等突发事故）应对措施，保证设施正常运转。第一讲第一讲 绪论绪论二、试验动物设施的分类及特点二、试验动物
15、设施的分类及特点1、开放系统：试验动物的生存环境干脆与大气相通2、屏障系统：动物生活在气密性很好的设施环境内，设施内外空气沟通中能通过特定的通道进入和排出。3、隔离系统：隔离系统是饲养无菌动物和悉生动物所运用的设施。第一讲第一讲 绪论绪论试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干净度保证空气干净适合的动物照度(1520)和对时明暗交替（12h/12h)符合动物生活习性。第一讲第一讲 绪论绪论屏屏 障障 系系 统统第一讲第一讲 绪论绪论第一讲第一讲 绪论绪论第一讲第
16、一讲 绪论绪论试验动物垫料试验动物垫料第一讲第一讲 绪论绪论屏屏 障障 系系 统统 IVCIndividually Ventilated Cages第一讲第一讲 绪论绪论IVC的特点IVC(Individually Ventilated Cages)是独立通风笼盒的简称.它的特点是具有确定的密闭性,同时让经HEPA过滤器的干净空气流入盒内,使盒内保持正压,削减了可能的感染来源,适合于饲养SPF级动物,以及一些免疫缺陷动物第一讲第一讲 绪论绪论屏屏 障障 系系 统统层流架层流架第一讲第一讲 绪论绪论隔隔 离离 系系 统统第一讲第一讲 绪论绪论隔离器的基本构造示意图隔离器的基本构造示意图隔离器的基
17、本构造示意图隔离器的基本构造示意图第一讲第一讲 绪论绪论环境级别和动物级别的对应关系 动物级别 环境级别(干净度，落下菌)一般动物 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)第一讲第一讲 绪论绪论 第一讲第一讲 绪论绪论三、特殊动物试验设施三、特殊动物试验设施感染动物试验设施感染动物试验设施放射性同位素动物试验设施放射性同位素动物试验设施(RI)(RI)特殊化学物质动物试验设施特殊化学物质动物试验设施第一讲第一讲 绪论绪论是感染动物试验设施：指运用病原体对动物进行试验感染的设施。此种设施除备有通常动物设施要求外，还
18、必需具备防止由动物传染人，动物相互间的交叉感染，动物向设施外感染的结构和功能。不同生物危害因素其危害的严峻程度和传播、扩散的难易不同，以病原微生物危害严峻程度为分类依据，可把这类设施的生物平安限制水平即生物平安划分为四级，与其相应的是四级（即P1-P4或BSL-1-BSL-4）感染动物试验设施。第一讲第一讲 绪论绪论 此类设施设计的目的是防止生物性危急和有害因素向动物试验设施和外界的污染。目前通常接受物理学隔离，主要是在气密性结构内接受负压通风，以达到防止气溶胶扩散污染的目的。第一讲第一讲 绪论绪论vNIH：P1，P2，P3，P4v美国疾病管理中心：BSL1，BSL2，BSL3，BSL4v我国
19、2004.5.1颁布，10.1实施试验室生物平安通用要求国家标准：v一级：对健康成年人已知无致病作用的微生物二级：对人或环境具有中等潜在危害的微生物第一讲第一讲 绪论绪论三级：通过呼吸途径使人传染上严峻的甚至是致三级：通过呼吸途径使人传染上严峻的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有预防死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有预防传染的疫苗。艾滋病病毒的探讨传染的疫苗。艾滋病病毒的探讨(血清学试验除血清学试验除外外)应在三级生物平安防护试验室中进行。应在三级生物平安防护试验室中进行。四级：对人体具有高度的危急性，通过气溶胶途四级：对人体具有高度的危急性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明，目前
20、尚无有效的疫苗径传播或传播途径不明，目前尚无有效的疫苗或治疗方法的致病微生物及其毒素。以及上述或治疗方法的致病微生物及其毒素。以及上述状况类似的不明微生物，状况类似的不明微生物，第一讲第一讲 绪论绪论 第三节第三节 屏障系统管理屏障系统管理一、人流路途 第一讲第一讲 绪论绪论二、物流路途 第一讲第一讲 绪论绪论三、消毒与灭菌高压锅：121，0.11Mpa，30分钟 132，0.21Mpa，15分钟传递窗：紫外线，表面消毒，30分钟渡槽：0.1%新洁尔灭浸泡4小时Co60照射2%过氧乙酸喷雾高锰酸钾、福尔马林熏蒸第一讲第一讲 绪论绪论引进动物进入清洁级屏障动物房从外面引进的动物必需有与其适用范围
21、相符的试验动物生产许可证,同时必需附带动物的品系、性别、年龄等信息经试验动物中心工作人员审查后方可准备进入动物房第一讲第一讲 绪论绪论动物运输时必需有合格的包装箱,清洁级及以上动物包装箱必需以高效滤膜封闭窗口，包装箱以胶带封口，封口破损或滤膜破损者不得传入屏障系统。第一讲第一讲 绪论绪论第一讲第一讲 绪论绪论四、废弃动物处理深埋或焚烧第一讲第一讲 绪论绪论 环境级别和动物级别的对应关系环境级别和动物级别的对应关系 动物级别动物级别 环境级别环境级别(干净度，落下菌干净度，落下菌)一般动物一般动物 开放系统开放系统(_,30)清洁动物清洁动物 屏障系统屏障系统(万级，万级，3)SPF动物动物 屏
22、障系统屏障系统(万级，万级，3)无菌动物无菌动物或悉生动物或悉生动物 隔离系统隔离系统(百级，百级，0)第一讲第一讲 绪论绪论三、试验动物设施的组成及配套设备三、试验动物设施的组成及配套设备1、饲育室 动物生活的区域，包括育种群、扩大群、生产群、待发室和试验饲育室等。2、隔离检疫室 接受引进动物做验收、检疫、隔离视察的区域。3、清洗、灭菌区 对饲养器具及消耗品等进行清洗和消毒灭菌的区域。4、机械区 包括锅炉、制冷机、风机、空调机的机械室、水处理室、变电室和自家发电室。第一讲第一讲 绪论绪论5、物料接收和贮藏区 由接收和贮藏饲料、垫料、饲育器具和各种消耗品的仓库组成。6、动物试验区 进行动物试验
23、的场所，包括诊断室、外科手术室、X射线室和解剖室等构成。7、管理区 由管理办公室、生产技术室、会议室、中心限制室和工作人员休息室等组成。8、废弃物区 设有内走廊尽可能划分清洁和污物两种功能走廊。9、走廊设施内走廊尽可能划分清洁和污物两种功能走廊。见下图。第一讲第一讲 绪论绪论 第一讲第一讲 绪论绪论第四节第四节 试验动物设施的建设试验动物设施的建设 第一讲第一讲 绪论绪论一、设计原则一、设计原则1 1、遵遵守法律规、遵遵守法律规2 2、明确建设目的、明确建设目的3 3、以国家试验动物的相关标准为设计依据、以国家试验动物的相关标准为设计依据4 4、设施的可持续发展、设施的可持续发展5 5、节能问
24、题、节能问题6 6、设计人员的合理组成、设计人员的合理组成7 7、设计指导思想、设计指导思想 第一讲第一讲 绪论绪论第五节第五节 试验动物的环境限制与监测试验动物的环境限制与监测 第一讲第一讲 绪论绪论一、试验动物的环境限制一、试验动物的环境限制1、主要进风口空气干净度及各进风口风速的定期测定。通过测定探究出各级空气过滤器滤材的更换时间。确保进风量及空气干净度是维持通风换气，气压梯度的主要关键。2、随时检查气密性问题，更换在气密性限制中的易损部件和材料。3、严格执行清洁卫生制度、刚好清除动物垫料，排泄物和维持设施内环境的清洁卫生。第一讲第一讲 绪论绪论4、依据饲养密度、动物种类及活动状况，合理
25、调整笼具摆放位置，削减由于气温、气湿不匀整，加上动物代谢产热、产湿笼具内外空气沟通不畅诸因素造成的动物实际承受相关环境变更差异太大。5、定时检修机械设备，更换损坏部件，保证设施正常运转。6、在健全制度下，重点提高工作人员的素养 才能做好动物设施内环境限制及维持。第一讲第一讲 绪论绪论二、环境监测中的一些问题二、环境监测中的一些问题1、静态与动态监测 环境指标中，惟一只有静态监测特性的指标是空气干净度，因为它的监测是在设施投付运用前或在运用中通过对进风口的监测完成的，不受动物有无的干扰。动态环境监测须要对全年进行按季节变更和以实际饲养状况变更为绳的规律，间断或连续监测。第一讲第一讲 绪论绪论2、
26、气体交换率 单位设施排出空气中，设施内空气成分占进（新风）空气中的百分比就是气体交换率。3、气密性测定 气密性是环境限制的重要指标。气密性不好，难以维持隔离器内外气压差。4、气流速度与主风道风速5、落下菌测定 第一讲第一讲 绪论绪论第六节第六节 独立通风笼盒（独立通风笼盒（IVCIVC）第一讲第一讲 绪论绪论 20世纪80年头，意大利Thcniplast公司，在带空气过滤帽塑料盒的盒帽上方加了一个进风口，希望促进盒内通风换气，从而出现了第一个独立通气笼盒（IVC）。IVC笼盒经过十多年的运用、探讨和不断改进，特殊是在材料、净化、微电子等现代技术的带动下，一个全新的、高效节能的、更适合动物福利和我们对试验动物质量要求的小鼠饲养设备已经呈现在我们的面前。第一讲第一讲 绪论绪论 第一讲第一讲 绪论绪论 感谢！再见！