医院实验动物屏障系统改造设计研究

摘要：科学合理地设计、建设实验动物屏障系统是开展SPF级动物实验的前提条件。结合四川大学华西第二医院实验动物中心升级改造的经验体会，介绍了实验动物屏障系统从项目论证、设计到建设的动态管理过程，以科学合理系统布局，智能化的环境指标控制，高效节能技术的运用，满足SPF级实验动物饲养管理的质量及技术服务需求。

关键词：实验动物；屏障系统；改造；设计与建设

实验动物科学作为生命科学研究的基础和条件，是衡量一个国家或科研单位科学研究水平的重要标志。2008～2013年，"Science"评选出50项重大科技进展中，生命科学占22项，其中利用实验动物的研究就占13项[1]。随着科学研究的深入，SPF及以上等级的实验动物的使用越来越广泛。近几年，我国不断地完善实验动物法规与标准，并颁布实施新国标GB14925-2010《实验动物环境及实施》[2]，实验动物屏障系统建设体系作为保证SPF级动物质量、动物实验准确性的载体[3]，已取得了显著发展。建立和管理与生命科学相适应的实验动物屏障环境，已成为现代医学学科建设和科研发展的必然趋势。四川大学华西第二医院是集医疗、教学、科研和人才培养为一体的大学附属医院，拥有妇儿疾病与出生缺陷教育部重点实验室、早期发育与损伤的基础与临床嵌合研究教育部长江学者创新团队及PI实验室团队等学科特色。为适应医学科学研究的快速发展，医院于2016年启动对原实验动物中心升级改造工程。本文结合本次实验动物中心升级改造过程中积累的经验，探讨如何有效实施旧设施环境改造的设计与建设，以供借鉴参考。

1实验动物屏障系统概况

四川大学华西第二医院实验动物中心按照国家有关法规和标准规划、设计、建设，是一个集科研和教学为一体的公共服务平台。经改造扩建后的实验动物中心室内建筑面积约为1100m2，位于大楼的第四、五层，其中四楼的SPF级实验动物屏障设施约400m2，平面布局如图1所示，满足了人流、物流、动物流的合理走向，避免往返交叉；五楼建有普通级实验动物房200m2，并兼顾AAALAC认证推荐的"GuidefortheCareandUseofLaboratoryAnimals"[4]，设立动物行为学观察室、动物准备室、手术室、安乐死处置室、解剖室、动物观察室等功能区域。具有动物饲养分区合理，实验设施功能齐全，充分保障实验动物福利等优点，满足不同种类、微生物控制级别的实验动物使用需求。

2实验动物屏障系统的设计布局

2.1空调净化系统设计

空调系统作为整个屏障系统运行和管理的核心[5]，采用全新风，气流组织从高洁净区向低洁净区降低：清洁走廊动物饲育间污染走廊辅助功能区。中心根据不同的等级要求采用不同的调节控制方式，四、五楼各设计独立空调系统，并配置了两套互为备用的机组设备；辅助功能区单独设计一套多联机系统，不用不开，既节约能耗，又方便管理。空调机组安装于大楼屋顶，不占室内有效面积，同时降低管网造价。净化系统采用顶送下排的送、排风方式，送入新风经粗、中及高效三级过滤处理达万级洁净度。送、排风系统采用变频风机，使通风系统能够随着室内控制指标的变化调节送、排风量，减少通风负荷。排风终端采用了除臭过滤排风机，排放的废气经除臭过滤处理后可有效防止环境污染。每台空调通风机组设置独立的自动控制系统，以强弱电一体化恒温恒湿控制柜智能化控制空调通风机组的启动、备用切换、参数调节等功能。通过远程控制终端监控空调净化系统，符合“互联网+”时代的智能化行业发展趋势要求。

2.2照明系统设计

照明系统主要包括动物生物节律照明与工作照明，为使动物照明分布尽量均匀，在满足国家标准15lx～20lx的光照强度前提下，增加动物照明灯数量，降低每个照明灯功率，并通过时控开关控制14h/10h的生物节律。屏障内外各个独立区域设置了带蓄电池的应急照明灯，便于紧急断电时，人员的安全疏散。

2.3安防系统设计

设置重要区域的视频监控、内外通讯、门禁系统等安防设施，减少区域间的交叉污染，便于实时控制实验动物屏障系统的流向管理与规范运行，解决屏障内外人员间的交流，降低人流、物流出入频率，又有效控制并减少闲杂人员的进出。由于实验动物屏障系统密闭性高，人员流动线路复杂，且洁净区内人员少，事故难发现，在消防设施设计上设置了烟感火灾探测器及两个不相邻的安全出口，便于及时发现事故与紧急疏散。由于洁净区禁止设置消防栓，在非洁净区的前后走廊均安装消防栓，保证了消防栓的工作半径符合消防规定。

2.4新型高效设备的选用

结合实验动物中心的开放式管理及不同PI项目制实验需要，安装独立通风系统笼具(简称IVC)，避免同一饲育间内不同实验项目的相互影响，以提高屏障设施利用率。在辅助区域的设计上，采用现代化设施进行管理，以提高辅助区面积的有效利用率，并节省了人力、物力成本。安装新型落地式脉动真空灭菌器，既未破坏地平影响旧房承重，又无外置推车，节省操作空间与外置车清洁工作环节。考虑在高密度饲养条件下繁重的日常清洗工作，安装运用小型笼盒全自动清洗机，以小巧、高效、节水等优势降低人员的劳动强度，进一步节省了用人用水等成本，为屏障系统的高效运转提供基础保障。

2.5充分保障动物福利

动物实验数据的准确性和可靠性很大程度上受实验动物福利水平高低的影响，在本次的设计与建设中，采取了许多有力措施充分保障实验动物福利。设置前室既可作为洁净走廊与动物饲育间的缓冲区，又可减少实验操作对其他动物产生的不良影响；设置术前准备室，用于实验动物的术前准备、与术中操作隔离，避免动物产生恐惧、焦躁等情绪；设置安乐死处置室并购置安乐死专业设备，在适当的时机以人道方式使动物达到仁慈终点，最低程度降低动物的痛苦，既维护实验动物的福利，也确保了实验数据的准确性。

3实验动物屏障系统建设施工管理

在实验动物屏障系统施工前，建立完备的技术监督、管理、控制体系，协调好设计、施工、监理及过程控制等单位的关系，充分发挥各自优势，不仅能保证工程施工质量，也有利于新技术、新工艺、新方法的运用。实验动物屏障系统建设涉及面广、技术水平要求高，工程设计质量是工程项目质量的直接决定因素，选择有经验、实力强的设计单位非常重要。设计初始方案完成后，组织相关专家进行设计优化，从安全、功能、标准、经济等多方面全面权衡，形成最终设计方案。设立过程控制单位，从第三方角度针对建筑工程变更或增量进行咨询、审核、造价评估，严把设计变更关更有利于项目成本控制。在施工之前，组织各方做好设计图纸会审工作，通盘考虑基建、安装、电气、净化等方面要求，及时梳理图纸中的“错、漏、碰、缺”部分，并与设计单位沟通变更，作为今后施工的依据。在施工过程中，依托监理单位严控施工工序、施工作业、原材料质量、工程进度及安全生产，每周召开监理例会，通报当前施工进展与下阶段计划，及时沟通解决存在的问题，掌控施工阶段工程质量、造价、进度及安全管理主动权。

4讨论

在实验动物屏障系统的设计与建设过程中，不同单位的设计与建设理念、工艺各具特色。在平面设计中，采用的双走廊设计同赵颂军等人[6]的单走廊设计相比，虽减少了屏障系统的有效利用面积，但能有效分隔洁净区与污物区，易于控制交叉污染的危害。严鹤峰[7]、周庆生[8]等人在节能技术的研究中，介绍了定向流技术、能量回收装置等节能措施，与传统的技术相比节省人力与财力投资，进一步降低运行能耗，而我们根据不同区域的划分应用不同的变频空调系统，不用不开；采用屏障系统与IVC相结合的饲养模式，在夜间或无人工作时段，维持屏障系统通风量的同时可降低换次次数，节约能耗[9]；在满足设备对净高的需求，适当降低系统室内净高，使净高达国标最低标准2.5m，局部区域为2.4m，减少冷热负荷[10]。

5结语

对实验动物屏障系统的改造设计与建设过程中，要遵循因地制宜的利旧原则[11]，充分利用新理念、新产品、新技术，降低能耗、节约运营成本、提高饲养水平，为实验动物屏障环境系统标准化、规范化及信息化建设与管理提供基础支撑。

参考文献

[1]王光跃.关注医学创新的“支撑点”:多名专家谈医学实验动物的现状和未来[J].中国医药科学,2013,3(6):10-12.

[2]国家质量监督检验检疫总局,国家标准准化管理委员会.GB14925-2010实验动物环境及设施[S].北京:中国标准出版社,2011:1-22.

[3]王磊,肖长义,习杨.实验动物屏障环境系统的构建与维护[J].湖北畜牧兽医,2012(6):4-7.

[4]NRC.Guideforthecareanduseoflaboratoryanimals:Eighththedition)[M].WashingtonD.C:TheNationalAcademiesPress,2011:10-62.

[5]袁凤刚,庄明,郝艳玲.开放性实验动物中心屏障系统的运行管理探讨[J].齐齐哈尔医学院学报,2013,34(23):3534-3536.

[6]赵颂军,王忠,陈雄,等.单走廊办公用楼改建为清洁级动物实验室的探讨[J].实验动物科学,2002,19(2):17-20.

[7]严鹤峰.SPF实验动物环境工程净化空调节能技术应用研究[J].中小企业管理与科技,2013(2):221-222.

[8]周庆生.GLP实验动物房的节能与优化:南京中医药大学唐仲英科技楼实验动物房设计[J].江苏建筑,2015(2):11-17.

[9]王漪,张道茹,戴玉英.我国实验动物科学技术的基础与前沿:实验动物发展的战略思考:实验动物设施的设计特点和建议[J].中国比较医学杂志,2011,21(10):61-65.

[10]李志峰.浅谈实验动物房节能措施[J].中国工程咨询,2015(6):40-42.

[11]潘劼,张杰,米本中.实验动物屏障系统利旧改造及环境控制效果分析[J].四川动物,2013,32(2):289-291.

作者：马驰 林玲 王学东 曾晖 袁粒星 单位：四川大学华西第二医院科技部 出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室