实验室动物房设计手册

实验动物房技术手册（修订版）北京比特赛天系统集成技术有限公司目录第一章、实验动物设施设计要点-------------------1第二章、实验动物设施独特的通风要求------------7第三章、Accel®Ⅱ型风阀---------------------34第四章、控制应用--------------------------------37第五章、系统各组成部分说明----------------62第六章、标准及指南-----------------------------86全面了解实验动物环境实验动物设施，也称动物实验室，相比大多数其它类型的实验室环境，需要其设计工程更加细致和集中精神。动物环境的稳定性和品质对于动物的舒适和研究的完整都是至关重要的。此外，通风系统必须为看护人员创造一个安全、舒适的工作环境。它必须保证排出被污染的和有气味的空气，同时要维持正确的房间压力。Phoenix控制公司为要求苛刻的房间环境提供了一流品质的气流控制，在此方面它已经获得了声誉，并且它被认为是实验室气流控制方面的创新带头人。本手册为参与动物管理设施的人士提供了有用的资料，其中有对满足了这些设施环境的特定需要的气流控制方法的描述。你还会看到一个便于使用的相关标准与指导方针的汇编。实验动物设施简史五十年代以前，建造的实验动物设施差不多是被专门当作临时饲养区用来为用于研究的动物提供居所。改进的木质或混凝土地板的马棚就像木质的或铁丝网笼子和玻璃瓶缸一样司空见惯。动物房通风常常通过纱窗和门实现，在更加精心设计的设施中，通风通过便携式风机得到加强。认识到了在生物医学行业中改进动物管理的需要，一个动物管理小组于1950年开会讨论这个行业的方向并建立了指导方针，现在我们知道，这个小组就是美国实验动物科学协会（AALAS）。1963年，第一版的指南出版了，这就是现在的《实验动物管理使用指南》，并且，现在它在由实验动物研究所继续修订。这本书成为了无数动物研究项目设计和运行的标准。国际实验动物管理评估和鉴定委员会（AAALAC）是一个动物福利组织，于1965年建立，目的是推广动物管理和使用的高标准。对请求AAALAC评估的研究机构，AAALAC使用《实验动物管理使用指南》的最新版本作为它在评估该研究机构项目中采用的主要参考。实验动物房技术手册1第一章实验动物设施设计要点本章将概述实验动物设施及其气流控制系统设计的关键要素。内容：·通风系统的主要目标·暖通空调系统与实验动物产业·实验动物设施的总体要求实验动物房技术手册2通风系统的主要目标动物实验室气流控制系统应设计满足如下要求：·为动物提供一个稳定的环境·满足动物和工作人员安全和舒适的需要为动物提供一个稳定的环境动物实验室条件的微小变化都可能会对科学研究产生破坏作用。因此，动物设施中气流和气候控制系统的作用不能忽视。《实验动物管理与使用指南》（1996年版）中指出：“合乎要求的房舍和动物设施管理对于动物的舒适、研究数据的品质、使用动物的教学或实验以及工作人员健康和安全至关重要。（ILAR1第21页）”一个设计良好的暖通空调系统将把气候条件的变化减至昀小，确保研究结果在一个稳定的、可以信赖的环境下产生。1实验动物研究所满足动物和人员的安全和舒适需要生物医学研究人员会指出：在动物实验室中，通风系统的主要目的是控制污染物的传播路径以保证动物及工作人员的安全。而另一方面，设施工程师却主张将房间的空气调节得更为舒适才是通风系统的主要目的。事实上，所有动物及工作人员的安全和舒适都应该得到保证。图1－1动物实验室通风要求可靠的通风系统要提供稳定性、安全性及舒适性“要将可能造成实验数据混乱的行为和生理变化减到昀少，环境的稳定性是极为重要的。”R.C.Simmonds,DVM,设施规划手册，第2－3页实验动物房技术手册3暖通空调系统与实验动物产业许多实验动物设施都长期存在暖通空调系统问题，这些问题使得研究工作不能按照业主的要求进行。人们必然会想办法减少或消除这些问题产生的根源，从而使研究工作在不受环境干扰的情况下进行。下表列出了与实验动物设施暖通空调系统相关的四种昀为常见的问题：问题原因·温度和相对湿度不稳定·不当的气流或温度控制·房间压力问题·设备不稳定或不匹配·有较多动物时通风不足·系统容量不足或效率低下·气流控制设备维护量大·需重新平衡、重新校准和清洗要解决实验动物设施的诸多暖通空调系统问题，需要了解设施是如何建造的，此外，还需要了解确保环境稳定、安全和舒适的各种通风形式。本章概括描述了实验动物设施的建造要求，在随后的第二章中我们将讨论它的独特的通风控制需求。实验动物房技术手册4实验动物设施的总体要求动物实验设施每平方英尺的造价通常大大高于普通实验室，例如：一个普通的实验室建筑的全部建设费是在230－290美元/平方英尺（20500－26000人民币/平方米）左右，而一个设计合理的动物设施每平方英尺的造价却在375－475美元（34000－43000人民币/平方米）之间。动物实验室投资高的原因在于：在保持持续稳定性和精确控制的同时，为承受反复的不当使用和大力度清洗，设施建设要采用各种专门的材料和建造方式。房间建造用于动物实验室内部空间的建筑材料和表面涂料通常要达到生物安全2级建筑标准的要求，即使该房间可能并不按照“BSL－2”的规定使用。指南指出：“主要内墙所用的建筑材料要兼顾动物的各种需要和清洁卫生的要求…内墙建筑材料要耐久、耐腐蚀，操作时不需着意维护也不会轻易破碎、出现裂缝或生锈…主体建筑材料的选择要利于动物设施的有效性和卫生性。耐久、防潮、防火、无接缝的材料是昀为理想的内表材料。房屋的表面应能高度耐受清洁剂、擦洗、高压喷射和冲击的作用。”（ILAR第23,72页）。采用具有上述特点的材料会大大增加动物研究建筑物的建筑造价，但比较了使用寿命以及研究费用后，证明这是明智的选择。房间类型（ILAR,第72－73页）空间需要用作：·动物饲养及管理·隔离动物品系·隔离不同的项目·饲料、垫料、药品、生物制品和补给品的输送与存储·外科手术及特别护理·解剖及X光照相·实验、临床和诊断过程·使用危险的生物、物理、化学物品的阻隔设施·放置清洗、灭菌设备及用品的区域·用于设备、饲料及垫料的高压消毒锅·存放污染设备和清洁设备的区域·废弃物在焚烧或转移前的储存库·动物尸体的处理或冷藏·管理办公区·员工培训及教学室·淋浴室、污水槽、冷藏间、洗手间及休息区实验动物房技术手册5图1－2动物实验室的双走廊设计因为这些设施特有多种需求和任务，动物实验室包含了很多类型的房间。阻隔和屏障区当污染物控制至关重要时，动物实验设施内就必须要设置阻隔区和屏障区。相比常规的动物房，这些房间要专门设计以使其对空气传播的传染物的控制保持较高水平。这些应用都要求为灭菌、消毒和保护专门设计功能和规程。空间类型空间的描述普通型对污染物进行控制，但不象阻隔或屏障区那么引人注目阻隔型必须将污染物阻隔在内屏障型污染物必须隔离在外，远离动物污染物举例：细菌、化学药品、微生物和病毒的微粒。所有这三种类型都依赖于特定的屏障系统以获得有效的控制。“屏障”一词在本文中指一种系统、建筑物特征或清洁区与污染区的隔离措施。阻隔设备举例屏障设备举例·带过滤的动物笼·门禁控制系统和规程·生物安全柜/垫料更换站·气闸室、准备间·带通风的动物笼系统·排风系统·通风柜·禁入和标记区·通道、墙壁、带锁的门实验动物房技术手册6阻隔房间屏障房间阻隔污染物在内阻隔污染物在外(后消毒)(先灭菌)•要消毒的物品:•要灭菌的物品:－动物笼－动物笼－垫料－垫料－废弃物－饲料－水－水－员工外衣－员工外衣实验动物房技术手册7第二章实验动物设施独特的通风要求本章将讨论为保证大、小环境的稳定性,安全性和舒适性而对通风系统提出的设计要求。内容提要：·大环境·小环境·啮齿动物饲养房·动物房间的气流控制·冗余和应急电源实验动物房技术手册8许多物种的动物都在实验设施中饲养和使用。水生动植物、蝙蝠、白鼬、鱼类、青蛙、非人灵长类动物、鸽子、兔子、啮齿类动物和绵羊都是现在实验使用的对象。本节将介绍一般动物实验室的通风设计要点，并集中介绍转基因啮齿类动物的环境和气流控制方案，其原因是现在对密度日益增高的转基因啮齿类动物（典型的如小鼠）饲养的强烈需要。这些动物具有被改变的遗传因子，这使得它们在生物医学研究的许多领域都具有特殊的价值。大环境饲养房间在实验动物设施中是一个大环境，它需要对温度、相对湿度、气流、压力及照明进行监控的可靠的监测控制系统。HVAC的设备需要冗余及应急电源以尽可能保持动物环境稳定和恒定不变。图2－1大环境动物饲养室是转基因啮齿类动物的次级围护结构，维持正确的气流、温度、湿度、光照及声响是此环境所必需的。为达到大环境的主要目标，一定要对各种参数进行控制。其中昀重要的参数有：·压力·温度及相对湿度·通风率（即换气次数）实验动物房技术手册9压力在动物实验室中，采用设置压力区的方法来控制空气污染物和过敏原的路径。通常，屏障区要维持正压，而阻隔区域要维持相对负压。对于行业中广泛应用的单走廊屏障设施，动物饲养室压力控制有几种方法（这里不涉及同时具有清洁及污染房间的混合设施）。其中一些将所有的动物饲养室维持在相对正压，从而使污染物远离无病的动物；其它的则是在所有动物都没有疾病的前提下，将所有房间保持相对负压。如果疾病在一个动物身上发生，则房间负压将疾病遏制在这个房间中。其方法是：从病毒被查出直至被清除这段时间里，负压将保证这种疾病被遏制在房间中。要根据研究工作要求、建筑布局和通风系统容量确定合适的压力控制方案，有必要对每一设施进行评估。对于大多数设施来说，压力可切换合乎需要，因为它提供了昀大的灵活性。图2-2动物饲养室的压力选择大环境可能根据需要维持在正压或负压下，而一些设施要求房间压力是可改变的。负压房间正压房间检疫房间外科手术室暴露于危险物质下的动物生活区无特定病原体动物房非人灵长类动物饲养室清洁设备储藏室资料出处：实验动物管理及使用指南（ILAR第76页）实验动物设施压力控制要点有：·建筑的密闭性和结构的稳定性·压差控制与余风量·压力梯度实验动物房技术手册10建筑密闭性和结构的稳定性动物房间的一个昀为关键的特点是其建筑密闭性，这一事实在房间交付使用后会得到证实。压力能否达到其希望的标准完全取决于房间的墙壁，天花板，门和房间围护的适当密封。有渗漏的地方一定要做好充分的填补，所有的门一定要有持久而有效的密封，以阻止害虫进入和藏身（ILAR,第73页）并控制压力。建筑结构的完整性也会影响压力控制性能。压差控制与余风量余风量已被证明是获得动物实验室稳定压力的昀有效方法。将压力控制到一个特定值的压差控制法，是一个非常困难且不稳定的方法。美国国家标准研究所（ANSI）与美国工业卫生协会（AIHA）一起，支持对实验室环境采用余风量方法来解决压差控制问题。ANSI的标准Z9.5（参照通用实验室空间）中有下面这个观点：“规定定量的压力差是糟糕的设计依据…而真正需要的是余风量（ANSI/AIHAZ9.5，第7页，第4.11.4节）。图2-3推荐采用余风量法解决压力控制问题准确的余风量控制为动物及工作提供了一个稳定的环境压力梯度不同的设施，动物饲养室与走廊之间压差的大小是变化的。大多数情况下采用的压力范围是0.03到0.075英寸水柱（约7.47到18.67Pa，0.05″是昀常用的），并且在压差过低时要报警。对重要房间进行压力监测有利于表明压力控制水平。实验动物房技术手册11图2-4室内压力监测许多设施都需要室内压力监测。可选择房间压差就地监测，也可将其集成到大楼管理系统之中。温度及相对湿度动物研究设施需要一套稳定的通风控制系统来维持正确的环境参数。温度是其中昀关键的参数，并且通常要被控制到设定值的±2℉（或±1℃），温度设定值为61-84℉（16-29℃）之间（ILAR第32页表2.4）。因为不同房间的热负荷有较大不同，实验室内的每一个房间都需要有自己的温度控制系统。长时间里只使用单一品系动物的设施设计采用的温度范围可能比较狭小