第五章 实验动物设施与设备.docx
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第五章实验动物设施与设备
第五章实验动物设施与设备
内容提要：
本章主要介绍了实验动物设施的分类和实验动物设施的组成，重点讨论开
放环境、屏障环境和隔离环境的结构特点和实验动物设施使用特点，以及生物安全和感
染实验设施的使用特点。
关键词：
设施；开放环境；屏障环境；隔离环境；特殊环境设施。
实验动物科学一个重要的研究目标是控制实验动物的环境。
环境因素的变化常常引
起实验动物生物学特征的改变，进而有可能影响研究结果，同时,实验动物环境的问题
也不可避免涉及到动物福利问题。
合理设计和建造实验动物标准设施有利于高效管理，
使实验动物生产和动物实验条件达到最优化。
第一节实验动物的设施分类
一、实验动物设施的概念
实验动物设施是指实验动物和动物实验设施的总和。
一个设施可以大到动物中心或
生产繁殖机构，小至某一实验动物室。
总体的原则是提供实验动物最适宜的环境，保障
实验动物的质量和为动物实验的准确性提供可靠保障。
二、实验动物设施分类
（一）、按其功能分类
1．动物生产设施（AnimalProductionFacility）指用于实验动物的饲育繁殖、生产
的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。
2．动物实验设施（AnimalExperimentalFacility）指用于研究、试验、教学、
生物制品、药品生产、检定等为目的进行实验动物饲育、试验的建筑物、设备以及运营
管理在内的总和。
3．特殊动物实验设施（SpecialAnimalExperimentalFacility）指用于感染、毒理动
物实验、病原微生物和细胞培养、重组DNA、转基因动物实验、克隆和胚胎干细胞、
细胞实验和应用特殊化学物质等进行实验的建筑物、设备以及包括运营管理在内的总
和。
（二）按微生物控制程度分类
1．普通环境（OpenSystem）实验动物的生存环境直接与外界大气相通，是饲养
普通级实验动物的场所。
饲料、饮水要符合卫生要求，垫料要消毒，饲养室内要有防鼠、
防昆虫等措施。
2．屏障环境（BarrierSystem）实验动物的生存环境与外界隔离，是饲养清洁级动
1
物和SPF级动物的设施。
进入实验动物生存环境的空气须经过滤净化处理，其洁净度相
对于10000级，进入屏障内的人、动物和物品如饲料、水、垫料及实验用品等均需有严
格的微生物控制。
（图5-1）
经初、中、
具无害化
空
高三级过滤
处理功能
气后进入
的密封排
动气系统
高压消毒锅
物
、
物
品
进渡槽
出
人
通
淋浴
传递窗
员
路
进
出
图5-1屏障环境
3．隔离环境（IsolationSystem）实验动物生存在与外界环境完全隔离的环境内。
工作人
员通过隔离器上组装的无菌手套进行操作，不直接接触动物。
饲料、饮水，垫料，笼具
等都应高压、高温灭菌。
进入隔离器内的一切物品均需通过传递舱灭菌。
适合饲养SPF、
无菌动物、动物的保种育种或同等级的动物实验。
（三）、按设施的平面布局分类
根据饲养和使用实验动物微生物等级要求，建筑设施中又分为无走廊式、单走廊式、
双走廊式和三走廊式。
1．无走廊式（NoCorridors）此类设施一般面积比较小，能最大限度利用空间，主要
用于饲养品种单一或以实验为主的设施。
由于人流和物流交叉，进出路线交叉，而且污
染物品容易影响洁净物品的清洁度，一般饲养普通级动物。
2．单走廊式（SingleCorridors）为了有效地利用洁净区内的面积和节约能源，一
般的研究机构在进行中、短期动物实验时常采用此种模式。
大多是利用原有的建筑进行
改造而成的实验动物设施。
相对于双走廊其优点是占用空间小，设施利用率较高，维护
费用低。
缺点为清洁笼具和污染材料之间常常存在污染的危险，走廊相对拥挤。
（图
5-2）。
3双走廊式（DoubleCorridors）是常用的一种实验动物屏障设施类型。
可以有效
分割为清洁区和污染区。
作为屏障设施使用，比较容易控制微生物污染。
缺点是有效利
用面积减少（图5-3）。
2
4．三走廊式（ThreeCorridors）三走廊式压力梯度从中间的洁净走廊、前室、动
物饲养室、污物走廊逐渐降低，是目前常用的动物实验设施。
图5-2单走廊单元
图5-3双走廊单元
第二节实验动物设施的建筑要求
一、选址
为新建实验动物设施选址，可参照GBJ73－84洁净厂房的规范要求。
考虑外部环境
如下因素：
（1）选择大气含尘浓度及化学污染程度较低，自然环境较好的区域（图5-4）。
（2）选址地的空气含菌水平低，可降低设施中微生物污染的风险。
（3）选址地应能保证水电供应，并应有道路到达，交通方便。
（4）选址应远离有严重震动和噪声干扰的铁路、码头、飞机场、交通要道。
（5）设施应布置在院区内环境清洁、人流、货流不穿越或少穿越的地段。
（6）选址应避开自然疫源地。
二、设施面积的分配和布局原则
（1）繁育饲养区和动物实验区分开，各成独立系统，专区（室）专用。
（2）在规模较大的实验动物楼，从微生物控制以及实验动物使用管理方便考虑，应将
低级别实验动物与高级别动物所在的楼层尽量分开。
（3）同等级、且性情亦较温顺的动物可安排在同一套设施或同一楼层内，但对环境易
造成较大影响的动物，如犬会制造巨大噪声，应作特别处理。
3
（4）洁净设施布局设计时，应保证人员、物品和净化空气单向移动，以避免交叉污染。
（5）实施布局要方便日常工作和实验操作，并有足够的空间放置必需物品。
三、实验动物设施的布局
（一）区域布局
1．前区的设置包括办公室、维修室、库房、饲料室和一般走廊。
2．饲育区的设置
（1）繁育、生产区。
包括隔离检疫室、缓冲间、育种室、扩大群饲育室、生产群
饲育室、待发室、清洁物品贮藏室、清洁走廊、污物走廊。
（2）动物实验区。
包括缓冲间、实验饲育间、清洁物品贮藏室、清洁走廊、污物
走廊。
（3）辅助区。
包括仓库、洗刷间、废弃物品存放处理间（设备）、密闭式实验动物
尸体冷藏存放间（设备）、机械设备室、沐浴间、工作人员休息室。
（二）其它设施设置
屏障环境和隔离环境均应在压力变化相交接处设有缓冲设置。
动物实验区的设施应
与饲养繁育系统分开设置。
有关放射性实验操作应参照GB4792实施。
带烈性传染性、
致癌、使用剧毒物质的动物实验，均应在负压隔离设施或有严格防护的设备内操作。
此
类设施（设备）须具有特殊的传递系统，确保在动态传递过程中与外环境的绝对隔离，
排出气体和废物须经无害化处理，应体现“人、动物、环境”的三保护原则。
图5-4实验猴建筑设施
（三）各个分区设施的功能
1．饲养室饲养动物的生存环境，是设施的主体部分，其生产设施应分设有育种
4
室、扩大群饲育室、生产群饲育室、待发室等。
2．隔离检疫室外部引进的动物需隔离1-2周。
3．动物实验室供作动物实验用，如手术室，实验处理室，实验观察室，动物监
测室，大型生产单位应建立包括微生物寄生虫、病理、遗传等项目实验室。
4．洗刷消毒室对饲养用笼具，鼠盒、水瓶等进行清洗和消毒。
不同环境要求不
同，在开放环境里，动物室所用器具可集中洗刷消毒。
楼内饲养动物，应在每层楼设
置洗刷室，房间大小依动物数量而定，房间不宜狭小，应有足够空间堆放待洗刷物品及
消毒后物品，地面有一定坡度并有通畅的排水管道。
笼具清洗后可采用化学消毒，用
1:
200的次氯酸钠溶液消毒效果良好。
在屏障系统里，所用物品必须经高压灭菌后方可
应用，一般使用双扉高压灭菌器，其洗刷消毒后室与动物室相连，物品经灭菌后直接移
入屏障（图5-5）。
5．库房贮存各种消耗品，如饲料、垫料、笼具、用具等，屏障设施内应设清洁
库房（图5-6）。
图5-5消毒室图5-6清洁库房
6．工作人员用房包括办公室、休息室、淋浴室、厕所等。
繁育设施屏障环境每
个单元宜单独设立，淋浴设备包括更衣、淋浴、换消毒衣几个相连的小间，形成一个通
道，不经过此通道不能进入屏障，屏障设施内一般不设卫生间以减少废物。
7．废物处理间废物处理间是实验动物设施中不可缺少的部分，废弃污物包括动物
粪尿污染的垫料、死亡、淘汰及动物实验后的尸体等。
污染垫料应密封运送至专门堆集
场所，做到日清日洗。
尸体装于塑料袋中密封，可先暂存在冰柜内，然后送焚尸炉焚烧。
（四）屏障环境的人流和物流控制
洁净区压力梯度一般遵守：
洁净走廊>动物生产（实验）区>非洁净区顺序的原
则。
清洁区严格地控制微生物的侵入，无论人员、动物、物品和空气都需经过相应的处
理才能进出清洁区，保证屏障内不被污染。
5
人的移动路向：
更衣→淋浴→二次更衣→清洁走廊→饲养室或动物实验室→污染走
廊→外部区域。
物品的移动路向：
物品→高压蒸汽消毒锅（已包装的消毒物品可经传递窗，笼具经
泡有消毒液的渡槽）→清洁准备室→清洁物品储存室→饲养室或动物实验室→污物走廊
→外部区域。
实验动物的移动路向：
外来实验动物→传递窗→检疫室（经检疫后）→清洁走廊→
饲养室或动物实验室→污染走廊（包装）→外部区域。
屏障设施内必须安装空气净化器，过滤空气以除去粉尘土和微生物；过滤脱臭器除
去臭气。
往往将初、中效过滤器和控温、控湿装置集中在一起，每个饲养室设立独立的
高效过滤器，将调控好温、湿度的洁净空气送入动物室。
室内排风口也应装有初效过滤
器。
四、实验动物设施的建筑要求
（一）房间面积
2
地面面积应该在15-20m之间，最小宽度在3m左右，天花板高度至少为2.5m。
门位
于房间狭窄端,沿墙壁长端安置笼具、设备和工作区。
设计上力求多种动物通用。
动物
室和实验室涂料一般可选用草绿色,走廊为灰色,表面平滑、耐磨、耐压、耐酸、碱、盐、
化学溶剂,无渗漏,自流平厚3mm,有一定弹性,使用年限为15年。
（二）地面
平整而不平滑，耐水磨和腐蚀，拐角处做成圆角弧面设计。
地面可采用聚氨酯自流
地坪、卷材加焊地面。
也可采用司米克地板砖拼缝镶嵌深色环氧树脂涂料。
在材料的使
用上要特别注意其放射性指标、采用高级环氧树脂加优质固化剂自流坪,
（三）墙面
外墙首选混凝土、钢筋和砖，其次为空心黏土砖填充墙，内部为土建墙。
也可采用
水泥砂浆墙体，外涂3遍环氧树脂墙漆,表面光滑、平整、无反光、无缝隙、不脱落、耐
冲击、耐腐蚀。
阴阳角均为圆弧形,易于清洗和消毒。
（四）天花板
采用能承重、气密性好、保温性能好优质彩钢板制成。
金属圆踢脚，隔墙与隔墙之
间、隔墙与吊顶之间均有金属圆弧连接件。
（五）无菌水池和地漏
设不锈钢密封式水池,防污染。
地漏为不锈钢特制,可水封,防堵,防回水、回气。
（六）门和窗
门一般情况向内开，在屏障环境内，门向压力高的方面开启（即正压），上面设计观察
窗，门宽不小于1m。
门采用特制铝合金净化门型材制作,耐腐蚀,易清洗。
为工作车过
6
往方便,不设门槛,门下装密封条,气密性好,安装闭门器。
为了防止污染,节约能源,屏障
区一般不设窗。
（七）传递窗和内走廊
传递窗为不锈钢板制作,耐消毒液,内设4个紫外线灯,双门互锁。
走廊宽度不应小于
1.5m。
（八）药液渡槽
用3mm厚不锈钢制作,下设排水开关,上盖可用水密封。
（九）配电及通讯
设施内的配电线暗装,由非洁净区进入洁净区的电气管线、管口应严格密封。
电源插
座带盖,开关均有防水膜。
（十）野鸟和昆虫控制
在门、窗等部位，要有防止野鸟和昆虫进入的设施。
包括纱窗、过滤器或风门片等,
同时在管道系统使用风门片或隔栅，在地面排水口覆盖纱网。
（十一）噪声控制
实验动物对声波的灵敏度和范围比人高,噪音引起动物躁动和惊恐,影响正常生活规
律,影响实验结果。
因此,一是防止外界干扰,远离噪音源;二是对空调及送风设备进行隔
音和消音处理。
第三节实验动物与动物实验环境国家标准
一、国家标准的制定
由于各种环境因素影响动物实验的效果和动物繁育的质量，我国技术监督局1994年
批准颁布了动物实验环境及设施标准（GB/T14925-94）。
2001年又进行了重新修订。
二、2001年版国家标准
国家标准（GB14925—2001）对实验动物和动物实验环境指标做出了详细规定，本
次国标修订的主要特点是：
对环境条件分类作出了调整；区分了动物繁育、生产设施和
动物实验设施的环境指标，并根据不同种类动物的生物学特性，提出不同的环境要求；
新增了各类动物居所密度和动物照度指标；对循环空气的使用提出了具体要求，总之各
项技术指标的制定更为科学合理，操作性加强，具体内容见表5-1至表5-4。
表5—1实验动物繁育、生产设施环境指标（静态）
指标
小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠犬、猴、猫、兔、小型猪鸡
项目
屏障环普通环屏障环
普通环境隔离环境隔离环境屏障环境
境境境
1６～2
温度，℃18～29２０～2６２０～2６1６～2８
８
日温差，℃≤－4－44
相对湿度（％）40～70
10～２0～５10～２0～５
换气次数（次／h）8～108～1010～20**
20*0*20*0*
气流速度（m/s）0.１～0.２
20～20～
压强梯度（Pa）－100～150－100～15020～50**
50**50**
空气洁净度，级－10000100－1000010010000
落下菌数（个／皿）≤303无检出303无检出3
3
氨浓度（mg/m）≤14
噪声（dB）≤60
工作照度150～300
照度（lx）
动物照度15～20100～2005～10
昼夜明暗交替时间（h）12/12或10/14
注：
表中氨浓度指标为动态指标。
*一般采用全新风，保证动物室有足够的新鲜空气。
如果先期去除了粉尘颗粒物和有毒有害气体，
不排除使用循环空气的可能，但再循环空气仅限于同一单元，新鲜空气不得少于５０％，并保证供风的
温、湿度参数。
**单走廊设施必须保证饲育室、实验室压强最高。
***此处动物实验设备系指动物饲养和实验时，保障动物所处的局部环境应达到本环境指标的设备。
8
表5—2动物实验设施（设备***）环境指标（静态）
指标
项目小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠犬、猴、猫、兔、小型猪鸡
普通环境屏障环境隔离环境普通环境屏障环境隔离环境隔离环境
温度（℃）1９～2６２０～2５1６～2６１８～２２1６～26
日温差（℃）≤4３4３3
相对湿度（％）40～70
换气次数（次／h）8～1010～20*２0～５0*8～1010～20*２0～５0*20～50*
气流速度（m/s）0.１～0.２
压强梯度（Pa）-20～50**100～150-20～50**100～150**100～150
空气洁净度（级）-10000100-10000100100
落下菌数（个／皿）≤303无检出303无检出无检出
3
氨浓度（mg/m）≤14
噪声（dB）≤60
工作照度150～300
照度（lx）
动物照度15～20100～2005～10
昼夜明暗交替时间（h）12/12或10/14
注：
表中氨浓度指标为动态指标。
*一般采用全新风，保证动物房有足够的新鲜空气。
如果先期去除了粉尘颗粒物和有毒有害气体，
不排除使用循环空气的可能，但再循环空气应取自于无污染区域或同一单元，新鲜空气不得少于５０％，
并保证供风的温、湿度参数。
**单走廊设施必须保证饲育室、实验室压强最高。
***此处动物实验设备系指动物饲养和实验时，保障动物所处的局部环境应达到本环境指标的设备。
表5-3各类动物所需居所最小空间
小鼠（g）大鼠（g）豚鼠（g）地鼠（g）
项目
<20>20<150>150<350>350<100>100
2
单养（m）0.00650.010.0150.0250.030.0650.010.012
2
群养（m）（母+同窝仔）0.0160.080.09／只0.09
最小高度（m）0.130.150.180.180.180.220.180.18
表5-4各类动物所需居所最小空间（续）项目
兔（kg）猫（kg）犬（kg）猴（kg）小型猪（kg）鸡（kg）
项目<2.10-2
<2.5>2.5>2.5<10>20<44-6>6<20>20<2>2
50
单养
0.200.460.280.370.601.01.50.50.60.750.961.20.120.15
2
（m）
群养
0.93（母+同窝仔）----
2
（m）
最小高
度0.400.450.76（栖木）0.80.91.50.60.70.80.60.80.40.6
（m）
9
第四节动物设施中的主要设备
（一）空气净化系统设备
空调机房设计时要考虑节能、环保等的特殊要求,确保设施运转后,能耗较低,同时
应有足够的运行可靠性,必须保证无论设施出现何种情况,都有方法或措施避免设施停
止运行或者使其影响降低到最低限度。
设施利用全新风系统,有初、中、亚高、高效滤
材对气流进行处理,确保空气净化,所有机组都一备一用,配备一定功率的发电机组,确
保送、排风机组任何时间都能运转。
屏障系统内必须安装空气净化器，过滤空气以除去粉尘土和微生物；过滤脱臭器除
去臭气。
将初、中效过滤器和控温、控湿装置集中在一起，每个饲养室设立独立的高效
过滤器，将调控好温度、湿度的洁净空气送入动物室。
室内排风口也应装有初效过滤器。
根据过滤的效果分为以下初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器装置。
初效过滤器主要
阻挡10μｍ以上的异物或尘粒。
中效过滤器主要阻挡1-10μｍ的悬浮性尘粒。
高效过
滤器（或亚高效过滤器）主要阻挡粒径在1μｍ以下的尘粒（表5-5）。
表5-5各种空气过滤器性能
适应粉尘过滤效
分类形式压力损失保养方法适应范围
粒径（μm）率（%）
除去粗尘或保护
低效过滤器无纺织布5以上70-903-20水洗
中、高效过滤器
棉纤维或
医药、食品工厂、
玻璃纤维更换
中效过滤器1以上40-958-25医院维持清洁度
的袖珍单滤器
用的最终过滤器
元式
亚高效亚高效过更换低水平的清洁房
1以下95以上15-25
过滤器滤器单元间
更换
超HEPA99.99以无菌动物隔离器
高效过滤器1以下25-50单元
过滤器上等
普通级动物房应有通风设备，以保证换气次数的要求，其它级别要安装净化通风设
备。
一般是顶送风（图5-7），四角回风，注意减少涡流。
二、电源、照明、通讯设备
设有报警器和故障显示装置。
清洁级以上动物应用备用电源，以保证不间断供电，
凡没有双路供电能力的单位，应安装备用发电机。
普通动物室的照明度分为工作照度和动物照度。
工作照度150-300lx，采用特制嵌
入式净化灯,进口镜面铝反光罩,有机透明灯片。
工作照明开关在清洁走廊和污物走廊双
控。
图5-7空气流通图5-8无菌水生产系统
动物照度依动物类别不同，啮齿类动物只需15-20lx；犬、猴、猫、兔、小型猪
100-200lx。
对无采光房间，设置明暗各12h的自动动物照度明暗开关。
紫外线灯与工
作照明连锁,并集中控制,防止对工作人员造成伤害,工作后启动自动消毒30min以上。
由于实验动物设施的特殊性,人员进入后内外联系非常重要。
安装电话程控交换机,
分设在洁净区内各室、洁净走廊,与洁净区外部相通。
三、安全和报警系统
为了加强管理,在屏障区内每个房间、走廊都设置了摄象机,可以对内部操作管理进
行检查、指导,对动物实验操作和实验期间的动物反应进行观察和录像,也方便教学、学
习和参观。
实验动物设施要求全天24h不能停止送风,如果停电或出现故障,不能及时发现和
处理,很可能造成设施污染和动物死亡,造成重大损失。
因此在中央控制室设置风机故障
报警,温湿度、压差异常报警及闭门报警系统,保证设施运行的安全。
四、消毒与灭菌设备
（一）压力蒸气灭菌器
洁净动物设施使用的物料均应经过消毒灭菌。
双扉压力蒸气灭菌器的主体跨过屏障
墙，并有两个门，一个开启在非洁净空间内，物料由此门进入作蒸汽灭菌；另一个门开
启在洁净控制区内，灭菌后的物料可从中取出使用。
一些大型的双扉压力蒸气灭菌器可
对笼具甚至笼架作灭菌处理。
而不耐高温高压和（或）不能水浸的物料，则可通过渡槽
或传递窗进入洁净区。
（二）渡槽
渡槽是内放消毒药液的水槽，在非洁净区及洁净区各开一口，不耐高温高压的器
械物料从非洁净区一侧放入，浸泡消毒后从洁净区取出使用。
（三）无菌水生产系统
大型实验动物设施耗用大量无菌水，须安装无菌水生产系统。
这种系统通常先以超
滤膜滤去0.5μm以上的悬浮微粒，可滤去细菌和真菌，然后以紫外线照射，可杀灭病
毒，并进一步杀灭细菌和真菌，获得净化水（图5-8）。
实验动物的饮用水无需蒸馏、离子交换等，这样更有利于动物对微量元素的需求。
五、微生物控制设备与饲养设备
（一）隔离器
隔离器能有效防止传染性病原微生物的扩散，不仅为隔离器中的动物提供屏障，同
时保护感染设施内的大环境不被有害微生物污染。
隔离器通常包括容易折叠的膜式隔离
器和硬壁隔离器。
最早的硬壁是不锈钢材料，现在采用透明的聚碳酸酯材料。
薄膜式隔
离器主要由塑料薄膜室、橡胶皮手套、过渡仓、空气过滤器、操作台（架）、内帽、外帽、
空气压缩机、喷枪、灭菌罐、连接袖、黏胶带、橡皮圈、气压计、风机等组成。
聚乙烯
薄膜室是隔离器主体部分，是实验动物的饲育区。
隔离器内的操作都要经过橡胶长袖手
套进行，笼具、饲料、垫料、饮用水及必要的仪器设备经严格灭菌后送入隔离器中（图
5-9）。
图5-9P3实验室隔离器
（二）独立通风换气笼盒
随着科学技术的发展，饲养大、小鼠的笼具经历了木盒、陶罐、金属笼盒、塑料盒
四个阶段。
20世纪80年代，意大利Theniplas公司，在带空气过滤帽的塑料盒的盒帽
上加了一个进风口，希望促进盒内的通风换气，从而出现了第一个独立通风换气笼盒
（IndividuallyVentilatedCages，I
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