实验动物设施规划设计应遵循的六大基本原则
保障实验动物质量和动物实验结果的可信性,必须对实验动物生存环境进行有效控制。控制实验动物生存环境最有效的措施就是:为实验动物搭建一个符合规范要求、满足功能需要、避免交叉污染、充分考虑环保、注重节能降耗、兼顾福利条件的实验动物设施。
规划设计应遵循的基本原则:
符合规范要求:符合建筑工程相关的设计规范、符合净化工程及实验动物相关的设计规范、
满足功能需要:
满足实验动物生产功能所需的功能间配置(GB14925要求:辅助区应包括办公休息、卫生淋浴、物料储存、机械设备及维修、兽医检验、废物存放、一般走廊等空间条件;饲育区应包括隔离检疫室、缓冲间/风淋室、走廊、消毒后室、清洁物品贮藏室、育种室、扩大群饲育室、生产群饲育室、待发室。每个动物饲养区的建筑面积取决于饲养管理模式和动物生产规模,设计之前必须进行详细测算。不同等级的动物应在不同的设施中进行生产,不同种类的动物应在不同房间中进行生产。各功能区的配套条件应能满足相应工作的需要,如引种动物检疫净化间应设置适当的检疫净化设备,动物饲养间需要设置适宜的动物饲养设备,物品接收储存间应能便于物料的码放、搬运并避免各种污染(垫料、笼具与饲料宜分开存放,以保障饲料储存时的洁净、低温和干燥),通风空调设备的技术参数应能满足动物生产区的实际需要,洗刷消毒间应配备相应的洗消设备,质量检测和隔离治疗室配备相应的检测、诊疗用仪器和设备。)
满足实验动物实验功能所需的功能间配置(GB149251要求:辅助区应包括办公休息、卫生淋浴、物料储存、机械设备及维修、动物解剖、废物存放、一般走廊等空间条件;实验区应包括检疫间、缓冲间/风淋室、走廊、消毒后室、清洁物品贮藏室、饲养室、操作室、手术室。各功能区的空间尺寸应能满足人员、物品、动物的通行,满足各种仪器设备的摆放和工作人员作业的需要。动物检疫和隔离治疗间的设置应适当:由于啮齿类动物的净化程度较高,发病几率相对较低,且发病后治疗的意义不大,故该类设施可只设动物检疫观察间而不设隔离治疗间。动物饲养间的设置应适当:动物饲养间的建筑面积取决于以下两个要素。其一,为保证一批实验内所有动物个体都能够处在相同的环境条件之中,一个动物饲养间至少应能够容纳一批实验的动物数量;其二,为了避免不同实验之间的相互干扰和影响,一个动物饲养间内又不已同时容纳多批实验的动物。例如,在动物实验设施中,啮齿类动物饲养间的面积一般不宜超过20m2。动物饲养间的数量取决于相应动物实验的业务量。实验操作间和手术间的设置应适当:为避免实验操作对无关动物心理、生理和行为的影响或干扰,实验操作间应与动物饲养间保持相对隔开。通常,一个设施内既可单独设置一个以上规模适当、资源共享的实验操作间,也可与动物饲养间结合而设置若干个前室或后室(对相应饲养间内的动物进行实验操作)。前者较适宜于大动物实验设施,后者较适宜于小动物实验设施;由于需要更加安静,手术间常常单设。各功能区的配套条件应能满足相应工作的需要,如动物饲养间需要设置适宜的动物饲养设备,物品接受储存间应能便于物料的码放、搬运并避免各种污染(垫料、笼具与饲料宜分开存放,以保障饲料储存时的洁净、低温和干燥),通风空调设备的技术参数应能满足动物生产区的实际需要,洗刷消毒间应配备相应的洗消设备,兽医检测室配备相应的检测、诊疗用仪器和设备。)
避免交叉污染:
不同功能用途、不同种类动物和不同洁净等级的实验动物设施均应分开设计,以有效避免各设施之间的交叉污染和相互干扰;
人流、物流、动物流的进出路径合理,能有效避免本设施内的交叉污染。
充分考虑环保:
合理选择设施建设位置(通过合理选择设施建设位置,以避免周围环境对实验动物设施的影响或污染):
新建设施:应避开自然疫源地,远离有严重空气污染、振动或噪声的区域;
改造设施:对于在现有建筑物基础上进行改造的设施,因位置已定,则应采取有效的空间隔离措施(如设计成相对独立的封闭式区域),以有效避免周围环境对设施的影响或污染。
控制三废和噪声(通过有效处理三废(固废、废水和废气)和巧妙的控制噪声,以避免实验动物设施对周围环境的影响或污染):
普通三废的处理:对于废弃垫料、一次性口罩和手套、动物尸体及组织、锐器等固态废物,应设置相应的废物暂存空间或设备,并有配套的废物处理措施(可自行或委托环卫公司实施无害化处理,但必须有相应的资质);对于废水,通常利用化粪池将其中的有形物如动物粪便、杂物等进行沉淀,定期请环卫公司将沉淀物清掏并实施无害化处理,必要者将分离后的污水进行中和处理,达到现行《污水综合排放标准》(GB8978)的要求后再排入市政污水管道。对于废气,可采用活性炭或液体吸附除臭的方法进行处理,但要充分考虑废气的产生量大并且具有连续性的特点。
特殊三废的处理:对于可能排放有毒化学物质、放射性或生物危害性物质的设施,其三废的处理应符合现行《医疗废物管理条例》、《医用放射性废物管理卫生防护标准》(GBZ133)、《实验室生物安全通用要求》(GB19489)等有关法规、标准的要求。
噪声的控制:犬、猴等大型实验动物能够发出较大的噪声。在建造该类实验动物设施时,应采用密闭式维护结构,以有效降低噪声对周围环境的影响。
注重节能降耗:
建筑节能:在条件允许的情况下,应尽量使用隔热性能好的保温材料进行外墙和屋面的保温处理。在不需要自然通风或自然采光的区域,尽量不设外窗。在需要自然通风或自然采光的区域设置外窗时,应采用保温性能好的中空玻璃窗,以满足通风、采光和保温的多重需要。此外,吸热玻璃、热反射玻璃以及具有蓄热功能的相变地板等新型建材,也都将成为建筑结构节能的选用材料。
合理选用能源及能量回收:在实验动物设施中,主要的能耗设备就是冷/热源设备和连续运转的通风空调机组。每个设备应根据周围的环境条件合理地选择某种能源或综合利用多种能源。例如,能够利用地源或水源热能者应尽量少用电力或煤、石油、天然气等燃料,可以利用太阳能解决淋雨和洗刷用热水的问题,也可以将高压蒸汽灭菌器排出的循环水、制冷设备排出的热能进行回收再利用,等等。能量回收:实验动物设施的排风中蕴含着大量的热能,利用热回收技术将其传递给新风而回收利用,机能降低空调运行能耗,又能在冬季实现预热防冻的功效。
变频节电与自动控制:变频节电:设施设计时,为了满足最大负荷的需要,选配的风机、水泵等设备的参数往往高于实际需要量。利用变频器可将对应电机的转速调至实际需要的转速,既节能经济,又改善了设备的运行工况,直接和间接经济效益十分明显。自动控制:可以通过安装在送风管上的风速/压力传感器,适时自动调节送、排风机变频器的频率,以达到风量和压差稳定的目的;更可以通过安装在空调机组冷/热水管路上的流速/温度传感器,实时自动调节空调机组冷/热水的流量,以达到送风温度稳定的目的,等等。总之,通过自控手段,既能够使各种冷热资源得到合理、有效的利用,更能够使设施内的各项环境参数保持合理、稳定的状态。
尽力提高空间利用率:实验动物设施的能耗主要取决于净化区内的通风空调系统负荷。设计净化区时应充分考虑笼架具及其他仪器设备的型式和摆放方法,通过精细设计,以合理、紧凑的布局,最大限度地提高净化区的空间利用率,从而最大限度地降低净化区内的通风空调系统负荷。不过,由于净化区内需要设置若干个功能区和作业空间,人员、物品和动物又必须有各自的出入通道,片面追求净化率(净化区面积占整个设施面积的比率)只能为日后的使用与管理造成不便或困难。屏障环境设施的净化率应以50~60%为宜。
体现福利条件:
人员福利在设计方案中的体现:实验动物设施是与外环境保持隔离的场所,在设施内作业的人员常有孤寂、单调和不便之感。因此,设施设计时应注重人性化,充分考虑从业人员的福利需要,比如在工作区的适当位置设置背景音乐;条件允许时将动物饲养区内人员与动物的换气分开(如采用IVC等),采用自动化作业设备代替人员的手工作业;空间允许时将男、女更衣间分开,在非洁净区设置淋浴间、个人物品储存柜,等等。
智能科技在设计方案中的体现:设计时,应充分利用智能科技的新成果,采用自动监控、人脸识别、远程报警、网络通讯、数据信息自动化管理等手段,便利和规范从业人员的操控作业,提高实验动物设施运行管理的质量、效率和水平。
动物福利在设计方案中的体现:实验动物是人类的替身,从道义和人类需要来讲,人们都应该切实保障实验动物福利。因而,实验动物的笼具、饮食器具等硬件条件必须适合实验动物的生物学特性和生活习性。比如,为避免笼具对动物的伤害并确保人员使用操作的便利性,笼具的材质应无毒害,其结构、型式和功能应科学合理;为满足动物的起居和肢体伸展的需要,笼具的底面积和高度应符合现行国标《实验动物 环境及设施》的要求;为保证饲料和饮水不易被动物的粪尿污染,饮食器具的结构、型式和位置均应合理;为满足犬、猴等大动物自由活动的需要,应设置适合的运动场地,等等。