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实 验 动 物 房 技 术 手 册 第六章 标准及指南
2020-08-18 15:01 来源:

第六章   标准及指南




总论 

美国热工,制冷,空调协会(ASHRAE),应用手册,1999 年版,13.13 页


“实验室动物必须在一个舒适,清洁,温湿度得到控制的环境中饲养。在设计中必须考虑动物健康;空调系统必须要提供设施兽医指定的动物初级围护结构或笼具中的小生活环境(Woods 1990, Besch 1975, ILAR, 1996)。事先与兽医对气流方式、笼具布局及风险评估的详细讨论有助于确保动物试验室 HVAC 系统的成功设计。消除研究的变数(温湿度波动、气流、空气传播疾病的传播)是需要一个品质优异的空调系统的另一个原因。”


美国热工,制冷,空调协定(ASHRAE) 2001 基础手册 第 10。3 页

“促进伏异的动物管理和健康的动物试验室设施在设计时除了考虑温度情况,还应当注意更多的环境因素,包括空间需求、地面种类、灯光、动物喂养和饮水要求、对动物的操作以及废物管理。”

加拿大实验动物管理委员会(CCAC) 1993 实验动物的管理及应用指南 II-A 部分 “实验动物设施介绍”

在满足动物生理、群居和行为的需要的同时,实验动物设施必须将不希望有的实验变数减到最少以促进研究。不同的研究项目和/或不同的动物物种常常需要的设施和环境不同。为了适应这些需要,动物设施必须有用以完成不同的功能的独立区域、专用的房间和设备以及得到精密控制的环境。

建造提供适合环境的动物设施是昂贵的。因此,要强制规定尽一切努力保证任何被提议新建设施的规划、设计、建造满足当前动物使用的数量及范围并有足够的通用性以允许在未来几年中灵活使用。”


实验动物研究所(ILAR),实验动物的管理及使用指南,71 页

“规划良好的、设计良好的、施工优良并且得到适当维护的设施是良好的动物管理和使用的重要因素,同时,它提高了效率、促进了运行费用的节省和运行的安全。动物设施的设计和规模取决于规定的研究工作、饲养的动物、与研究机构其它部分的物质联系及其地理位置。有效的规规划和设计应包括对动物设施的设计、运行富有经验的人员和被提议建立设施的使用者代表的参与。新设施和笼具的流体动力学计算建模可能是有益的。(Reynolds and Hughes 1994)。”




  HVAC 系统/适应性  


CCAC 实验动物的管理及使用指南,II-E-3 部分,“饲养室”;III-A,“气候控制”

设计饲养室,考虑这些设施未来可能的使用情况是重要的。对于动物使用情况多年保持不变的设施,将动物试验室设计用于特定物种可能是可接受的。但是,在许多设施中,动物使用变化相当大,这使得动物试验室的适应性变得极其重要。灵活的动物试验室适于饲养不同物种的动物的需要。

动物设施的设计应该允许对环境控制机构进行调整以满足各种动物物种和实验规程的需要。理想情况下,每个动物试验室都应独立控制。”

NIH 设计方针及指南,D-15 页

灵活性及适应性+供暖、通风及空调

这些指南的目标是提供具有适应性的动物试验室设施的建议指导。这些空间应普遍具有不须对设施做较大改变的情况下适应功能变化的能力。特别规划的、非普遍的或定制的空间设计要尽可能避免出现。动物试验室空间及配套的公用服务应当规划和设计成适应动物物种和研究计划的改变。

动物试验室设施的 HVAC 系统必须独立于建筑物其它的 HVAC 系统。这些系统必须要为动物保持环境的安全、舒适,它要具有适应性,能够为任何预期在设施中饲养的物种在任何饲养室环境内维持环境状况。

冗余及应急电源

ASHRAE 应用手册,1999 年版,13,14 页

“动物试验室的状况必须保持不变。这可能需要全年有效制冷,同时,在某些情况下,可能需要双/备用冷冻机和用于电机与控制设备的应急电源。储备关键性的备件是安装备用冷冻系统的一个备选方案。”

CCAC 实验动物的管理及使用指南,III-A-1 部分,“温度”

“ 维持环境温度的应急设备是必须的,特别是在饲养小实验动物、鱼及非人灵长类动物的房间内。”

ILAR 实验动物的管理及使用指南,76 页

“在部分 HVAC 系统发生故障的情况下,系统应设计成能够在降低的水平满足设施的需要。在机械故障期间防止威胁生命的热量几句或损失是必须的。除了在特殊环境中(如在一些生物危险区),完全冗余的系统很少应用或者不太必要。

NIH 设计方针及指南,D.8,D-12,D-15 页

供暖、通风及空调

“HVAC 系统必须既可靠又有冗余并且不间断运行。不应该有例外……因为大多数的动物研究都是长期的,研究必须在一贯的条件下进行以便获得可重复的结果。因此,HVAC 系统故障是不可接受的。所以,HVAC 系统必须要被设计成在部件故障情况下提供后备。中央 HVAC 系统因此应该拥有多台冷冻机、水泵、冷却塔等以提高可靠性。 ”


  通风率  


ASHRAE 应用手册,1999 年版,13,14 页

“动物试验室的空调负荷及换气次数应该由以下因素决定:

· 理想的动物小环境(Besch 1975,1980;ILAR1996)

· 动物物种

· 动物数量

· 推荐的环境温、湿度

· 专用的动物饲养主机的电机产生的热量(例如:层流架或带通风笼架的经高效过滤的送风)

· 动物产生的热量

额外的设计因素包括:动物笼具通风的方法;在诸如动物笼具清洁、动物检查等操作过程中通风柜或者生物安全柜的操作使用;空气传播污染物(由动物、垫料、笼具清洁及房间清洁产生);机构的动物管理标准(Besch1980,ILAR1996)。应该注意到,动物试验室环境状况可能不反映特定动物笼内的实际状况。 ”


ASHRAE 基础手册,2001 年版,10,11 页

通常情况下,满足去除水汽的通风率就能够控制气体。但是不适当的气流方式,某些废物处理方法和特殊环境(如细菌泄漏)必须需要更多的通风。在很多方案中,通风对灰尘的控制不如对气体控制有效果。这可能需备选的灰尘控制方法。

CCAC 实验动物的管理及使用指南,III-A-3 部分,“通风”

“实际需要的通风率随动物年龄、性别、物种、饲养密度、清洁频度、进入空气品质、环境温湿度和初级、次级密封结构的构造及其它因素的不同而改变。每小时 15-20 次范围内的均匀通风的空气交换率一般被推荐用于常规饲养条件下放置小型实验动物的房间(Clong 1984)。达到这个通风率并不能保证动物笼充足的通风,特别是采用顶部过滤器的情况(Keller,WhiteSnelleretal.1989)。”

ILAR 实验动物的管理及使用指南, 30-32 页

“通风的目的是补给足够的氧气;清除由动物呼吸、照明及设备引起的热负荷;稀释气体的和小颗粒的污染物;调节房空气的潮湿程度;在适当的地方建立与相临空间的静压差。然而,确定房间的通风率并不能保证动物初级围护结构的充足通风,因此不能保证小环境的品质。


每小时 10-15 次新鲜空气换气的准则被用作次级围护结构已经有许多年了,并且它被看作一个可以接受的一般标准。虽然在许多动物饲养装置中,它是有效的,但该准则并没有考虑可能的热负荷变化范围。涉及动物的物种、大小及数量、垫料类型或笼具更换的频率、房间尺寸、从次级围护结构到初级围护结构的空气分配效率等因素。

即使能够使用(加热和制冷负荷)计算来确定需要防止热量积累的最小通风量,其它因素(诸如气味的控制、过敏源控制、微粒产生、代谢产生的气体控制)可能必须使通风超过最小计算通风量。

当计算的最小通风要求低于每小时 10 次空气换气次数时,倘若它们不会导致初级围护结构中有害的或不可接受浓度的有毒气体、气味或小颗粒,较低的通风率在次级围护结构中可能是合适的。类似地,当计算出的最小通风要求超过每小时 15 次空气换气次数时,要为需要针对其它因素的额外通风做好准备。”


  温度和湿度  


ASHRAE 应用手册,1999 年版,13.13-14 页

“完全灵活的系统允许在 64 ℉ ~85 ℉ 范围内将单独房间温度控制在任意设定点的±2 ℉ 以内。这个灵活性要求很大的资金支出,而这一点能够通过将设施设计用于选定物种并且满足它们的特定需求得到减少。空调系统必须消除实验动物产生的潜热和显热。与新陈代谢热量产生有关的的文献资料好像各种各样,但新的数据是一致的。在表 2 中给出的是目前的推荐

数值。这些数值基于实验结果和下列公式:

ATHG=2.5M

ATHG=获得总热量的平均值,Btu/h/动物(Btu:英国热量单位)。

M=动物代谢率,Btu/h/动物=6。6W0。75

W=动物重量,磅

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对于动物生活在有限空间里的情况,日常温度波动范围应该保持到最小。相对湿度也应该得到控制。ASHRAE 标准 62 推荐可居住空间内的相对湿度维持在 30%~60%之间使病原生物的生长减到最少。ILAR(1996)建议可接受的相对湿度范围在 30 到 70%。

如果动物设施的全部或者大部分被永久规划用于有类似要求的物种,个别调整的范围应该减小。每一个或者每一组为共同目的服务的动物试验室应该有单独的温度、湿度控制。

ASHRAE 基础手册,2001 年版,10-11 页

因为动物的显热消耗受动物体表和周围空气温度差异的影响很大,所以可接受的状况通常多数是以温度为前提建立的。在暖热温度下,提高湿度会严重限制系统性能。

CCAC 实验动物的管理及使用指南,III-A-2 部分,“湿度”

“大多数实验动物更喜欢相对湿度在 50%左右,但只要相对湿度维持相对稳定并且温度在适当的范围内,它们能够忍受 40%-70%的相对湿度(Clough1987)。当湿度的高低对动物保持动态热平衡的能力产生不利影响时,会导致动物不舒适。在湿度难于控制在可接受范围内的设施中可能需要安装加湿或除湿装置。湿度高低能够通过影响温度调节、动物行为和疾病易感性影响实验结果。”

ILAR 实验动物的管理及使用指南 29,32,75 页


“环境温度和相对湿度可能取决于管理和房屋设计,并且,可能初级、次级围护结构间的温湿度有很大不同。

一套系统应该能够将干球温度调节到±1 ℃ (±2 ℉ )。相对湿度全年一般应该维持在 30%-70%的范围内。对每个房间的恒温控制,使温度得到最佳控制。”

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NIH 动物试验室设计方针及指南,D14-15 页

室内设计条件

以下室内设计条件应在动物设施设计中采用。动物饲养区域应该一直满足设计条件。各种饲养区域中,在全部负荷条件下设计条件都应得到满足。”1597733041461779.png

理想情况下,所有的动物饲养室都要能够饲养所有要饲养的物种。HVAC 系统也必须能够满足队伍哦由于其动物数量的全面需求。


  空气的流动及分配  


ASHRAE 应用手册, 1999 年版,13,14 页

“送风出口不应在研究动物身上造成气流。动物试验室有效的空气分配系统是必需的。这可以通过从天花板送风口送风、在地板平面排风来有效地实现(Hesslert 和 Moreland 1984)。送风和排风系统的选择应使噪声最低。

一项由 Neil 和 Larsen(1982)所做研究表明动物试验室及其 HVAC 系统的全尺寸模拟初设估价是一种合算的系统选择方法。该系统可以把空气分配到动物饲养室所有的区域。Wier(1983)描述了许多典型的设计问题及其解决方法。房间的空气分配应运用 ASHRE 标准 113 的条步骤评估气流和温度梯度。”


ILAR 实验动物的管理及使用指南,31-32 页

“房间送风的风量和物理特性以及扩散方式影响到动物初级围护结构的通风,因此它们是小环境的重要决定因素。送风扩散器的类型、位置和排风出口的数量、布置、位置、房内或者其它次级围护结构内初级围护结构类型之间的关系会影响初级围护结构通风的好坏程度,因此应该得到考虑。为估算热负荷和空气扩散类型相关的因素而使用计算机模拟能够有助于优化初级围护结构和次级围护结构的通风。”

NIH 动物试验室设计方针及指南,D.8.7 17 页

空气流动准则

“动物设施的设计要特别注意空气品质、传音性、气流量、扩散特性,输送方式、输送温度、气流速度和空气分配。空气分配应防止独立空间之间的交叉污染,空气应从污染可能最小的区域流向污染可能较高的区域,即:从“干净”的区域到“脏”的区域。

送风末端要位于顶板平面,如果安装在侧墙上则要接近顶板平面。动物试验室排风位置要接近地板平面。在动物试验室中有多个排风点则更好。

选择空气分配及扩散装置要使房间内温度差异减少到最小。在占用区域内,1.8 米标高下最大空气流速不超过 0.25 米/秒。”


  压力  


CCAC 实验动物的管理及使用指南,III-A-3 部分,“通风”

“压差能够用来阻止致病物质在房间之间的传播。相对于污染的或生物危险区域,洁净区要采用较高压力使污染减少到最小(Hessler 和 Morland,1984)。在依靠压差阻隔或排除空气传播的微生物的设施中,倾斜压力计或磁螺旋表能够用来以毫米水柱为单位测量高低压区域间的压差。通常要保持 2.5-5.0 毫米(0.1-0.2 英寸)的压差(SMALL,1983)。”

ILAR 实验动物的管理及使用指南,76 页

“还应考虑在外科病房、操作间、饲养室及服务区域的空气压差规定。例如:检疫、饲养、操作暴露于危险物质的动物和饲养非人灵长类动物的区域应该维持相对负压,而外科病房、存放清洁设备、饲养未感染动物的区域应在清洁空气中维持相对正压。”

NIH 动物试验室设计方针及指南,D-17 至 D-19 页

相对压力

“动物试验室空间必须得到保护以防止来自外部污染源的污染物的侵入,包括那些在 HVAC 气流中从室外带入的小颗粒。通常,相对清洁走廊及其它非动物试验室空间, 动物试验室必须维持负压,但相对外部环境,必须维持正压。在动物实验室设施内,相对压力是一系列的复杂关系。其中的一些关系会随着研究和动物数量的变化而改变。HVAC 系统必须能够维持这些相对压力关系并且能够适应设施使用的改变。

相对动物区域或污染区域,设施的清洁区域,包括笼具和支架清洗的清洁面、清洁走廊系统、垫料分发、饮食和准备区域必须维持相对正压。

相对于清洁区,动物饲养区一般为负压;而相对于服务走廊和污染区域,则为正压。

相对于动物试验室,污染区域如服务走廊、笼具和支架清洗的污染面、洗刷和垃圾存放区域必须维持负压。

一些有特殊压力要求的区域应该单独处理。放转基因或被抑制免疫的种群的区域应维持正压并且需要送风经过特别过滤。

可能有传染性的种群必须在负压下饲养以防止传染病转移到其他种群。根据研究中涉及的传染物的性质,可能要求这些区域满足生物危害防护设施的设计规范。为满足这些特殊条件,可能需要前室和微型隔离器。包括治疗室、操作室、尸体解剖室及外科病房区域在内的动物管理区的压力关系要求设计队伍与设施使用者一起进行调查研究以确定项目特定需求。

HVAC 系统必须具有可适应性,以便在设施的使用期内根据需要更改压力关系。”


  再循环  


CCAC 实验动物的管理及应用指南,III-A-3 部分,“通风”

“通风系统的设计应考虑节能(Besch,1980)。虽然完全空气交换系统是更可取得的,但它们不总是经济的,特别是在存在温度极限的地区。再循环空气系统必须配备有效的过滤器(如果需要,还要有洗涤器)以避免疾病的传播、消除微粒及气态污染物(如 NH 3 )(Hessler,1984)。”

ILAR 实验动物的管理及使用指南,33 页

“那些采用经过滤的房间空气带强制通风的笼具和其它类型的带独立送风的初级围护结构(即,空气不从房间吸取)能够有效地满足动物的通风需求,不需要给次级围护结构通风。从这个方面说,如果没有独立的初级围护结构通风,次级围护结构还是需要的。即便如此,次级围护结构应该有充足的通风以承担初级围护结构释放的热负荷。如果专用的围护结构包含有适当的颗粒和气体过滤来处理污染危险,次级围护结构中可以使用再循环空气。

动物试验室内使用再循环空气可以节省大量能量,但可能要带来一些风险。许多动物病原体都可通过空气传播或者附着在污染物上传播,如灰尘,所以排风再循环供给多个房间的 HVAC 系统会存在交叉污染的危险。排风应在再循环之前经过 HEPA 过滤去除空气传播微粒;过滤的程度和效率应与预计的风险相应…。但是,在某些情况下的危险可能太大了,不能考虑使用再循环(如:对非人类灵长动物和生物危险区域的情况)。

对于动物管理和饲养区域的通风应优先采用非再循环空气。”

NIH 动物试验室设计方针及指南,1996 年版,D-16 页

空气质量

“在动物试验室中禁止空气再循环使用。”


  生物危害的防护  


ILAR 实验动物的管理及使用指南,17、76 页

“危险物质应被遏制在研究环境内。那些将污染物逸出减至最少的气流控制(如通过使用生物安全柜)是处理和管理危险物质、完成污染动物尸体解剖的主要屏障 (CDC1995;Kruse 及其他 1991)。设施的特殊特征诸如气闸间、负压、空气过滤、自动切换的冗余机械设备是防止危险从设施和实验环境偶然释放的次级屏障。

防护要求使用生物安全柜和带排风的气闸室或其它手段,它们中的部分内容在第一章中描述。”

NIH 动物试验室设计方针及指南 ,C-5 页

对于特殊要求,参考疾病控制与防治中心(CDC)及 NIH 对生物安全等级(BL)的划分和设计指导。NIH 所有的实验室最低限度是按 BL2 型设施设计的。


参考文献:

1. 美国热工,制冷和空调工程协会(ASHRAE),应用手册,1999 年版。

2。 美国热工,制冷和空调工程协会(ASHRAE),基础手册,2001 年版。

3。 加拿大动物管理协会,实验动物管理和使用指南,1993 年版,第 1 卷第 2 版。

4.  (ILAR) 实验动物管理和使用指南。1996 年出版。(实验动物研究所(ILAR)、生命科学委员会、国家研究委员会编写)

5.  NIH 设计方针和指南(动物实验室),国家健康研究所编写。


补充参考文献和资料

生物安全等级 1-4 类型空间

1. 微生物和生物医学实验室内的生物安全,第 3 版 1993 年。CDC(疾病控制和防护中心)和 NIH(国家健康研究所)编写。

2. 实验生物安全指南,第 2 版 1996 年。生物安全办公室、疾病控制实验中心、加拿大健康办公室编写

3. 通风设备的防护标准,第 1 版。加拿大农业和农业食品出版。


其它参考材料

1. 设施规划手册,第 2 卷,实验动物试验室,1991 年版。 Theodorus Ruys.编辑。由国际实验动物管理和评估鉴定委员会重印。

2. 研究动物管理和使用中的职业健康和安全,1997 年版。实验动物研究所(ILAR)、生命科学委员会、国家研究委员会编写。

3。 实验动物科学 50 年,1999 年版。美国实验动物科学协会编写。


行业组织/联盟网站

美国实验动物科学协会( (AALAS)  www。aalas。org

美国供暖、制冷和空调工程协会(ASHRAE)  www。ashrae。org

国际实验动物管理评估和鉴定委员会(AAALAC)  www.aaalac.org

加拿大实验动物科学协会(CALAS)  www.ccac-acsal.org

加拿大动物管理委员会(CCAC)  www。ccac。ca

欧盟实验动物科学协会(FELASA)  www.felasa.org

国际实验动物科学委员会(ICLAS)  www。iclas。org

实验动物研究所(ILAR)  www.nas.edu/cls/ilarhome.nsf

实验动物管理协会(LAMA)  www.lama-online.org

实验动物科学协会(LASA)  www.lasa.co.uk

北京市实验动物管理办公室(BAOLA) www.kytj.bsti.ac.cn


实验室动物研究词汇表


详尽的词汇表可在下列网址上看到:

http://www。ccac。ca/english/guidesmw/appxvii。doc (MS Word)

http://www.ccac.ca/english/guides/appxvii. wpd  (Word Perfect)



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