發布時間:2021-09-28 10:26:41 文章作者:geermo
一、序言
為了提高動物的福利,人類應該對應用動物達到科學目的:替代、減量和化。換句話說,這是當今世界公認的3Rs原則,也就是從事動物實驗的研究者們應有的基本道德觀。使動物實驗標準化,除了增加重復試驗外,它是遵循3Rs原理的基本的減量和性策略。對實驗動物場地設施進行標準化,則是使實驗動物易于實施標準化的基本的硬件設備。在過去的20年里,國內不少科研單位逐漸發現動物實驗室設計施工標準化不足所帶來的問題,然后陸續興建此類設施,但截至目前,國內已有成功的案例并不多。
(一)仔細規劃乃至于建造實驗動物房設施,方可進行適當的作業管理,確保利用動物用于科學目的的意義,并較容易避免公害。因此,在實驗動物設施規劃時,應首先確定。
1.所設研究和或教學目的,
2.擬飼養的物種符合環境清潔要求,
3.有關外設設備和人力,以維持實驗動物設施的運作;
4.地理位置,建造設施等。
(二)必須有有效的實驗動物設施規劃小組。
1.有相關經驗的建筑師;
2.實驗動物設施經營人
3.以科學為目的,使用實驗動物設施,例如研究教學;
4.營級實驗動物機構所屬單位的代表。
(三)設施設計乃至于建筑,當然必須遵從頒發的有關條例。另外,常用于現代建筑設計的模塊化設計及流體動力學概念模擬,對實驗動物設施之動線、隔間、人工環境控制等設計,及相關飼育籠具,均具確保功能與提升作業效率,并降低實驗動物設施之動線、隔間、人工環境控制等相關作業。
(四)實驗動物在其所屬單位內的地理位置和區隔。
1.為了同時要求提供良好的動物福利和管理;考慮到人的舒適和健康,實驗動物設施必須與人活動的空間進行適當的區隔(例如辦公室、會議室),把獨立建筑作為實驗動物設施;或者規劃建筑物中一處側異、樓層;或者,用嚴格的隔間等等,都是常見的區隔。
2.動物設施和經常進行動物實驗的實驗室,應盡可能靠近它們,然而,這些研究場所和動物設施之間也應有適當的障礙物,常見的障礙法包括:設備入口上鎖、緩沖隔間、走廊、樓層等。除了實驗動物的空間外,還要有適宜的環境條件,并應便于給予適當的照顧。
3.如果一種動物試驗必須在實驗室才能進行動物飼育,則該實驗室必須具備飼養動物的軟、硬件條件,此外,還應同時要求采取與公害有關的預防措施。
(五)建筑材料的選擇原則:實驗動物房內所用各種建筑材料,采有利于飼養業之工作效率及合乎衛生要求者,如:理想的室內建材應兼備耐用、防潮、防火、無縫隙、光滑、耐酸堿等清潔消毒劑之刷洗與沖洗、抗碰撞等條件;使用表面涂料于動物可直接接觸處,應確保其沒有毒性。室外區域內設置飼養區的實驗動物設施、室外建筑材料應更符合上述原則。
二、功能性工作區域。
一種實驗動物設施的特點,取決于所屬研究單位對應用實驗動物的需求。下述各功能區,為一般具有完整實驗動物設施所應有之功能。盡管是小型的,或只要求提供特定的環境條件的,如無菌動物、無病原動物或只在家庭外型飼育欄舍飼養的動物,則可能并不要求有以下功能段的完整,或者,可以把以下部分合并。
(一)一般來說,標準化實驗動物設施應具有下列基本功能的操作區域。
1.按物種或特殊試驗要求對普通動物進行飼養和分開的單獨飼養區,
2.飼養區域的動物接受、檢疫和隔離;
3.籠具清潔消毒區域;
4.儲存區域。
(二)功能完備的動物實驗室設計施工設施,應具有下列功能的工作區域。
1.鄰近動物飼養區的特殊實驗功能區,如:尸體解剖室、基因轉殖程序室、無菌手術設施、X光攝影室、特殊飼料處理車間、動物試驗操作區、臨床診療室、實驗診斷室等。
2.避免進行生物學、物理或化學公害的動物隔離飼養區和設備。
3.飼養設備和飼養材料的清潔、消毒和消毒區域。該區域的面積應依工作量而定;用于清洗和消毒飼養籠、籠架、飲水瓶、廢物容器、所具備的清洗和機械型號與水槽之大小和維修空間、暫存污穢待洗與洗凈及/或后待用籠具的空間等訂定。
4.接收和儲存飼料、墊料、藥物、生物制劑和耗材的區域。
5.待丟棄或待處理的廢物暫存區。
6.冷藏和冷凍尸體儲存室。
7.辦公區域包括行政辦公室、主管辦公室和可以進行教育培訓的空間。
8.工作人員休息區應包括浴室、廁所和更衣室等。
9.門禁刷卡系統、電子照相監視等保全警報系統所需的區室。
三、施工規范。
(一)內部墻。
1.實驗動物設施內的墻面應采易平整、防潮、無吸水、防撞擊、無縫隙的隔間建筑材料。所述的與門框、天花、地面連接處應采用能施作成平整的接縫材進行密合。
2.表面涂料則應采耐清潔、能承受高壓沖洗的消毒劑者。容易受到搬運籠架、推車等設備撞擊部位的墻壁及凸起的墻角,應適當加加強防撞板。
3.墻壁暴露管道、風道或其他線路不適當,因為表面不易清理。
(二)地面。
1.基本上,實驗動物設施的地面建筑材料應多要求防潮、不吸收化學物質、耐重壓、平整等。普通實驗動物設施的地面多為一體成型或接合點較少的建材,如:高分子聚酯材料、高硬度混凝土接合劑、含橡膠成份之聚合物等。正確的施工法當然也是保證地面達到要求的另一個因素。
2.對于常濕或有欄飼動物(例如經濟動物)的區域地面應較粗糙,以避免工作人員或動物滑倒;不得采用此類區域內的地面材料,如糞、尿等排泄物或其他生物物質產生化學作用;且應是能夠抗熱水或清潔劑侵蝕者。
3.如果地面有門坎,應采不妨礙搬運籠架、推車等設備通過者。
4.地面和墻面的接角應考慮采用易于保持清潔的辦法,如弧形接角。
(三)排水:
并不是所有的實驗動物飼養室都要求具備地面排水設施,一般來說,僅飼養像小獸的飼養室就沒有這方面的要求。將濕吸塵器或拖把放在沒有地面排水的飼養室,與適當的清潔或消毒劑配合,可以保持地清潔。
1.放水坡:實驗動物設施有地面排水的區域,地面應作泄水坡處理,使清潔后的環境濕度能迅速降低。
2.存水彎道:排水管應設置排水彎。
3.排水管直徑:一般來說,排水管直徑至少10厘米,是飼養犬、經濟動物等大型動物設施的排水管口徑較大。
4.排除污物的增強型設備:為了提高排除固體污物的能力,可以考慮在排水口設計沖刷裝置或其他污物處理設備。
5.排水孔蓋:實驗動物設施的排水孔應加密封裝置,以避免在長時間不使用時,不成為蟑螂等物的交通路徑。
(四)天花板。
1.天花也應采氣密、光滑、耐濕且無不平之接縫。面漆則應注意其是否耐清潔,以及消毒劑清洗。由石膏板或防火板組成的縫隙用耐洗填縫劑密封的人;或經適當修平、密封或粉刷處理的混凝土,在實驗動
物設施中都是常見的建筑天花板材料。
2.一般情況下,除非材料具有防水性,且無不平整的接合處,懸吊之輕鋼天花板不適于用作實驗動物設施天花板。
3.與墻面一樣,天花板下的管道不應出現明管。
(五)空調系統。
動物實驗室設計施工設施中,為了使飼養室內溫度、濕度、空氣潔凈度等環境因子,均不隨室外氣候或動物的多寡與種類變化而變化,應設計可靠、易于維護且節約能源的空調設備進行人工環境控制是無法避免的。換句話說,標準化實驗動物設施的空調系統主要用于恒溫、濕度,以及藉換氣過濾和空氣過濾,以保持空氣潔凈度。為了能有效地控制特定品種的環境溫、濕度,故將環境要求類似物種的飼養室設在同一區域,有利于空調技術人員進行設計。
1.溫度、濕度:一般來說,標準化實驗動物設施所需要的空調系統應能將設計之室內溫度控制在±1℃以內;相對濕度應保持在30-70%之間。另外,HVAC只能作為大面積的溫控,個別飼養室因動物多寡,或風道內空氣溫度的變化,使部分飼育室溫度失控,故在每一飼育室內均可因動物多寡而變熱,因此在每一飼育室內都可因動物多寡而改變;
2.換氣:一般說來,實驗性動物設施多采用全換氣空調系統,完全換氣即不循環使用經排出飼養環境的空氣,這是因為采用部份循環空氣節約能源,通常不易確保長期低臭氣與高潔凈凈度要求。而且,整個空調系統的換氣速率需要達到10次/小時以上,才能達到上述要求。如果循環使用排出的空氣,在保持空氣的質和量方面,應符合第參章之推薦標準。
3.污染控制,如空氣過濾、壓差等設計:在需要高度潔凈的功能區房間,應采用高效能的微粒過濾器過濾進氣,例如:SPF動物飼養室,試驗應用免疫不全動物的操作室、外科手術區等。份間相鄰的手術區、操作區、飼育區及工作區等部份區室,應具有氣壓差,例如:檢疫區、生物危害隔離飼育與試驗操作區、靈長類動物飼養區等應維持陰壓狀態,而手術區、SPF動物飼育區、清潔之器械儲存區等應維持陰壓狀態。應用控制風量和風量所引起的區間大氣壓差,在門扇打開到關閉的短暫時間內,由于產生局部氣旋亂流,可能導致污染源從陰壓處向陽壓處擴散,因此不應僅以壓差作為控制污染之或主要策略。作為控制污染的主要方法,應采用具有生物安全性的保育柜和操作柜、有獨立排風的雙門緩沖空間以及其它相關設備。此外,還應根據污染源的種類、產生量及可能造成的危害程度,規劃合適的排放處理方式。
4.監測:定期對HVAC進行監測是必要的,能在每個飼養室進行監測。
5.未受控制的應變設計:普通實驗動物種,偶然在環境溫、濕度發生短暫變化(超出了一般建議飼養這些物種的范圍)時,不會對其生理功能產生劇烈變化。通常在HVAC設計時,通常會根據實驗動物設施位置的氣候變化,使其控制能力能夠滿足±5%的平均溫、濕度誤差。在出現極端異常情況時,HVAC應具備適度的溫度、濕度調節,HVAC應具備適度的溫度、濕度調節,以盡可能保持所需的溫度、濕度,如:啟動額外的空調主機、轉換全換氣轉換成部分循環、改變換氣率等常見的設計,使系統仍能暫時地以較低的輸出量維持飼育室的需要,如:啟動額外的空調主機、換氣轉換成部份循環、改變換氣率等常見的設計,使系統仍能暫時地以較低的輸出量維持飼育室的需求,避免室內溫、濕度異常的變化。除進行具生物危害試驗的隔離飼養區外,不一定要求在同一地區全部設置多套重復空調系統。另外,對于棚舍型實驗動物設施,當排風系統出現故障時,可以使用電風扇等輔助設備,以達到暫時維持通風的目的。
標準實驗動物設施的空調系統通常占設備總成本的三分之一以上,而在運行過程中消耗的能源,可達整個設施之五分之四;故對日常維修所需投入的注意,并不亞于實驗動物的常規飼養工作;再者,其成本、維護與折舊之昂貴程度,遠高于大型籠具清洗與機械。臺灣一年四季的高溫、多濕、空氣質量差,實驗動物設施的規劃及營運人員,對此人工環境控制系統的設備有一定程度的了解。
(六)電和照明。
1.在規劃電力系統時,應注意電力系統的安全,并提供適當的照明和足夠的電源插座;此外,在設計細部時,使用單位應提供特殊儀器、設備所需電源的正確安培數,以利建筑師之設計作業。
2.為應付停電時所需的能源,應計劃能夠提供足夠的備用電力供應系統或緊急發電機,以便在飼養室、手術室和其他功能區的關鍵設備,如HVAC及其輔助系統、冰柜、強制換氣籠架、隔離操作箱等并不能完全停止運轉。
3.飼養室內的燈具、定時器、電燈開關、插座等應適當密封,避免蟑螂等昆蟲躲藏其中。在動物設施中,常用的燈具是內藏式省電日光燈。當光照時間不變時,飼養室的照明應采用計時器控制。定時器也應包括常規檢查項目,以保證其正常工作。為了保證動物和人員的安全,照明燈具應配備密封式燈罩。容易潮濕的區域,如:清潔消毒區、水生和兩棲動物飼養區,所用的開關和插座要有防潮蓋、斷電跳脫等安全裝置。
(七)飼養室的門扇。
1.開放方向:出于安全考慮,飼養室的門扇多由走廊向育嬰室打開,若飼養室的門扇必須向外打開,應在飼養室與走廊之間設計緩沖空間;例如,設玄關或前室。
2.門扇:門扇上可以設置窗口,但窗戶應是氣密的,并設置遮光裝置,才能真正避免外界干擾并控制飼養室內的光照期。
3.尺寸:為方便飼喂工作時,工作車與籠架等設備進出,普通飼養室門扇為寬105cm、高210cm。
4.材料及配件:為避免蟑螂等污物的進出或隱藏,門與門框應能氣密且無死角。另外,門扇應選用抗撞擊、防腐蝕材料。內藏式的門把比較好。為了避免不必要的進出和安全,飼育室的門扇應配備門鎖,并應選擇門扇只在門扇側使用鑰匙,而飼養室可隨時打開。另外,飼育室中的門弓器或門鎖、防撞板、踢腳板、保持氣密的下門坎等均是完善飼育室門扇功能時應謹慎選用的附屬五金。
(八)飼養室與室外相連的窗戶。
有窗戶常常被認為是一種促進人道飼養環境的方法,用于靈長類、狗、經濟動物或其它大型動物的飼養室。當窗戶影響到室溫和光照的恒定,進而造成實驗動物之生理不能持恒,或,有安全顧慮時,不應設定。
(九)飼育室
1.飼育室之大小應依擬使用的飼育籠具規格與擬放置的方法,加以訂定。一般而言,制式的籠架多為長180-200cm,深度則不定,再者,籠架皆具有輪子以利推動,故可運用模塊設計的觀念規劃飼育室大小。
2.空調進風口與回風口在飼育室的位置與進風口的擴散裝置形式,決定新鮮空氣在室內的分布,進而影響換氣效率,且影響籠具之放置位置,在規劃時應與建筑詩友恰當之溝通。此外,回風口應具過濾網,以免動物之毛削等物進入回風管。
3.若擬采用自動飲水系統,應在規劃時即提出設計,飼育室中并不一定需要裝設水槽,但若擬裝設,則應妥善規劃其在飼育室中的位置,再者,水槽之排水管應不落地而應由墻內排出。
4.有些飼育籠具需要電源,故應規劃插座于恰當之位置,且明確告知水電技師所需電源之伏特數與安培數。
(十)走廊
1.飼養室的大小應根據擬使用的飼養籠規格和擬放置的方法進行定義。一般來說,標準籠大多長180-200cm,深度不確定。而且籠子都有輪子推動,可以用模塊設計的概念來規劃飼養室的大小。
2.空調進風口和回風口在飼養室的位置和進風口的擴散裝置的形式決定了新鮮空氣在室內的分布,進而影響通風效率和籠子的位置。規劃時要和建筑詩人適當溝通。另外,回風口應有過濾器,以免動物毛削等物體進入回風管。
3.如果擬采用自動飲用水系統,規劃時應提出設計。飼養室不一定需要安裝水槽,但如果擬安裝,應妥善規劃其在飼養室的位置。此外,水槽的排水管不應落地,而應從墻內排出。
4.一些飼養籠需要電源,因此應規劃插座在合適的位置,并明確告知水電技術人員所需電源的伏特數和安培數。
5.飼養室的各種其他要求請參考本節(1)-(8)。
(十)走廊。
1.寬度:實驗動物設施內部連接各區室的走廊寬度應以滿足常規人員交通、移動籠等設備的尺寸和頻率為設計原則。一般來說,走廊寬度不小于180厘米(常見的走廊寬度為180-240厘米)。
2.噪聲與污染的阻隔:連接會產生大量噪聲或有污染源的走廊,如通往飼養犬、豬等大型動物的走廊,以及清潔、消毒、區的走廊,應考慮在出入口的走廊內設置雙層門,在兩個門之間形成緩沖區,或采用其他可阻隔噪聲或污染源的方法。
3.管道維修口的位置:各種管道的維修口;如電源保險絲開關箱、水管和排水管的清潔口、空調管道的維修貓道入口等。如果必須設置在動物設施內部,應盡量避免設置在飼養室內,并設置在走廊內。此外
警鈴、消防栓、滅火器箱、電話等設備經常設置在走廊墻壁上,應設置在較高或可避免因例行搬動籠子等設備時損壞的位置。
(十一)清潔消毒設施。
規劃一個功能齊全的共享區域作為飼養設備和飼養材料的清洗、消毒和是必要的。一般來說,該區域需要配備合適的機械設備進行清洗、消毒和/或。因此,在規劃中,應同時考慮以下因素。
1.該區域在實驗動物設施中的地理位置與飼養室、廢物儲存區和儲存區之間的動線有關。
2.為了方便進出,門應該足夠寬。
3.有足夠的空間進行清洗和清洗,以及機械設備的操作和維護。
4.適當安全的墊料丟棄和籠子清洗前的工作程序。
5.將動物和籠子設備分開在清潔區和待清潔區之間。
6.適當處理必要的隔熱墻和天花板。
7.適當降低噪音。
8.設計足夠的冷、熱水和蒸汽管道及來源、地面排水系統及電源。
9.通風(排氣)設備還包括清洗、消毒和機械中需要排除的蒸汽和/或其他氣體的排氣設備。
(十二)儲藏區域
1.應規劃足夠的空間來存放設備、消耗品、飼料、墊料和各種廢棄物。如果日常運營所需物品的供應來源穩定,則無需預留過大的儲存空間。
2.飼料和墊料倉庫應與存放有毒危險品的空間適當隔離。廢棄物也應與其他物品分開存放。
3.動物尸體和器官殘骸應存放在7℃以下的冷藏或冷凍庫中,以減緩腐爛;而且不應該和其他物品一起存放。
4.人員和設備使用的走廊和通道不應作為存放物品的場所。
(十三)噪聲控制。
1.噪聲控制也是實驗動物設施規劃的重要組成部分。規劃時應考慮會產生噪音的設備。例如,放置籠子清洗機械的區域應與飼養區和實驗室適當隔音。一般來說,混凝土墻在隔音效果上遠優于金屬或石膏板
墻。在實驗動物設施中,很少使用隔音材料直接涂在養殖室天花板上,因為衛生和害蟲難以控制。但是,采用可清洗消毒的隔音建筑材料直接砌在墻上或天花板上是可行的。
2.從經驗可以看出,如果走廊上的門扇采用合適的隔音門或雙層門緩沖空間,只要施工良好,噪音就可以通過走廊有效控制。
(十四)報警系統。
在規劃中,還應仔細選擇火災報警、環境監測等報警系統、播音系統等設備,并適當設計安裝位置,以減少對動物的干擾。對于會發出超高頻聲音的設備,應考慮其位置,以免干擾特定類型的動物。
四、無菌手術設施和基因工程動物試驗程序設施。
(一)手術設施。
1.手術區應與實驗動物設施的其他功能區分開,以減少不必要的人員進出,從而降低污染的可能性。
2.在規劃實驗動物設施中的手術設施時,應根據擬應用該設施進行手術步驟的動物類型和手術試驗的復雜性。大多數牙齒動物的手術只需要精簡的空間和設備。例如,應用實驗室中的特定空間和適當的管理系統,可以減少手術過程中其他室內活動可能對動物的感染。
3.一般來說,手術設施所需的空間大小和設備取決于動物的類型、數量和手術程序的復雜性,如使用大量嚙齒動物的手術試驗程序、特殊保定或其他設備、液壓升降手術操作臺、經濟動物手術所需的排水系統、因需要大量人力配合儀器設備的手術程序而增加的空間需求等。
4.因此,在規劃復雜的手術設施時,首先要考慮手術設施和其他支持單位,如診斷實驗室、x光照相室、工作人員辦公室、飼養室等。
5.手術區所需的籠子和支持儀器取決于動物和手術的類型。基本上,其設計理念除了易于保持清潔外,還應足以支持動物的生理功能,如維持正常的體溫和呼吸調節。
6.如何有效控制污染源,易于清理,是設計手術設施的兩個主要考慮因素。手術區內應采用一體成型且不吸水的表面建筑材料。通過通風系統提供過濾處理的空氣并使其呈陽壓狀態,可以顯著降低術后感染的機會。此外,進風口和排氣管口的位置與適當的通風率相匹配,也可以減少污染的發生。
7.在規劃無菌手術作業區的區室時,應盡量減少人員動向的交錯,將相關但與手術無直接關系的功能區室隔離在手術室外。砌墻隔間是隔離的方式,但也可以應用緩沖空間;或者在操作各種相關程序之間的時間,通過清洗消毒來分隔。一般來說,細菌污染程度與術后傷口感染病例數與參與手術的人數和活動頻率呈正相關,因此可以通過設置窗口、通訊系統(如通話機)、將門扇設計在合適的位置等方式,減少不必要人員進出手術室。
8.為了節省各種設備的投資、所需空間、人力、減少動物運輸,加強對手術設施和程序的專業監督,手術設施應集中管理。
(二)完整的動物無菌手術實驗區。
一般來說,完整的實驗動物無菌手術作業區應包括以下幾個區室,在規劃這些區室時,應注意的原則如下。
1.手術設備的準備和供應室:該室應設計成易于清洗、消毒和的設備,并包括儲存消耗品和手術設備的空間。高壓爐通常放置這個空間。
2.動物術前準備室:此室應設置大型水槽,方便動物術部的清潔。
3.更衣室和刷手室:更衣室用于更換刷手衣和存放參與手術的個人物品。在刷手間則應配置合適的外科刷手水槽,為避免因刷手過程而產生飛沫,刷手間應設置在手術室外。
4.手術室:為了便于清洗,手術室內的各種設備應盡量避免固定,而應以可移動為原則。適當的手術燈和足夠的電源插座方便輔助儀器的使用,適當的氣體麻醉劑廢氣處理設備等。,這也是規劃手術設施時應該仔細考慮的問題。
5.恢復室:術后恢復室應規劃提供動物在麻醉狀態下順利醒來所需的設備,動物應易于充分觀察和照顧。因此,監控和支持儀器所需的電力等需求也應在規劃中詳細考慮。對于經濟動物包括手術的研究,如果在牧場般的實驗動物設施中進行,手術恢復區可能根本不存在;在這種情況下,工作人員應該更加小心地照顧動物,以促進動物的恢復。
(三)基因工程動物程序設施。
近幾年來,基因工程技術在胚行基因轉殖和剔除方面的各種研究,如雨后春筍般遍布全球。雖然嚙齒動物被廣泛使用,但經過基因處理的動物往往成為一種新的動物模式,并且是的。因此,應用于基因轉殖的實驗動物在試驗前、試驗中或試驗后應盡可能保持清潔,以避免病原體入侵。因此,應用于此類試驗的飼養室與基因轉殖程序實驗室之間的動線關系必須特別注意避免污染。雖然這種測試所需的手術并不復雜,但如果在程序中造成污染,不僅會降低這種測試的成功率,還會增加這種測試的復雜性。在規劃一個實驗動物設施時,如果確立必須定期進行這種動物試驗,應考慮將基因轉殖程序所需的實驗室空間規劃成無菌手術設施,或者兩者合并。此外,可以實施冷凍胚胎的實驗室通常包含在這種設施中。基因轉化程序實驗室也應集中管理,由專人負責。