北美國家大動物生物安全實驗室的建設(shè)與管理

程水生，滕 穎

(中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京 100081)

巴甫洛夫曾說：“沒有對活動物進行實驗和觀察，人們就無法認(rèn)識有機界的各種規(guī)律”。動物試驗是生命科學(xué)的重要手段，試驗必須在確保生物安全的前提下進行。動物實驗室通俗地講就是開展動物試驗的場所，涉及建筑、設(shè)備和飼養(yǎng)管理等環(huán)節(jié)。隨著7生命科學(xué)、公共衛(wèi)生應(yīng)急事件和重大動物或人畜共患病研究的不斷深入，動物實驗過程中面臨的生物安全問題越來越受到重視。盡管我國自SARS以后對動物實驗的生物安全問題有了嚴(yán)格的要求，出臺了一系列的管理措施，但動物實驗中存在的生物安全隱患仍不容忽視，主要表現(xiàn)在設(shè)施、設(shè)備和人員素質(zhì)及管理與發(fā)達國家有較大差距等方面。盡管提出了生物安全動物實驗室設(shè)計原則和建設(shè)過程中應(yīng)該注意的問題，但是僅停留在文字和要求的層面，具體的細節(jié)如：如何設(shè)計、如何施工、配置何種設(shè)備、如何管理動物實驗室和動物試驗過程等缺乏可以參考的模式或?qū)嵗?，也尚未見有系統(tǒng)的尤其是大動物生物安全動物實驗室建設(shè)和管理的報道。本文就北美國家大動物生物安全三級和四級實驗室設(shè)計理念、布局與施工細節(jié)、管理等方面進行闡述，供生物安全動物實驗室建設(shè)和開展動物實驗人員借鑒。

1 設(shè)計理念

生物安全動物實驗室需人性化設(shè)計，級別越高越需要，而且應(yīng)立足百年甚至更久的使用時間。加拿大生物安全四級動物實驗室(ABSL-4)從立項到使用總共花費12年的時間。在動工建設(shè)前，專門建立一個模型來研究。為了防止裂縫和泄漏，加拿大對建筑物的地基要求挖到巖石層，并且要進行2次沉降觀測，每次觀測12個月，施工過程中還不斷修改完善。美國生產(chǎn)的雙扉高壓滅菌鍋，其門的密封性能以及高壓滅菌鍋與墻體的密封性能特別好，不受熱脹冷縮的影響，而且具有生物安全循環(huán)功能，能將冷凝水二次滅菌。動物實驗室為工作人員提供健康、安全和舒適的人性化環(huán)境。采用可移動環(huán)保的過氧化氫消毒設(shè)備替代常規(guī)的甲醛溶液熏蒸法。

2 布局和施工細節(jié)

美國國家動物衛(wèi)生中心生物安全三級大動物實驗室分22間動物房，每間可用活動的圍欄分為2間。飼料采用顆粒料。動物房內(nèi)配備自動飲水盆。地面配備黑色橡膠墊可使動物舒服并不摔跤。動物舍配備不銹鋼排水溝，塑料篦子(過濾干物質(zhì))和不銹鋼管下水管道。糞便、尿、水沖入下水管道排入地下層的污物處理設(shè)備內(nèi)。美國國家動物衛(wèi)生中心生物安全三級大動物實驗室每間動物房、走廊、解剖室的上方均配備有索道和電葫蘆，以方便轉(zhuǎn)運動物。解剖室房高約10m，屋頂裝有吊軌，解剖室內(nèi)配備牛欄(采血、屠宰用)、冷庫(存放來不及處理的動物尸體)、負壓超凈工作臺及電動解剖臺。電動解剖臺可按電鈕，升降調(diào)節(jié)解剖臺的高度。大動物實驗室解剖室地面留有1個較大的并帶有蓋的圓形通道(1頭整牛可放入)，與地下室內(nèi)的尸體處理設(shè)施相連。尸體進入地下室的尸體處理設(shè)備內(nèi)進行高壓滅菌，邊加熱、邊攪拌、邊切割。大動物房內(nèi)墻全部為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，涂環(huán)氧樹脂漆，風(fēng)道、給排水管道穿越結(jié)構(gòu)構(gòu)件處，均采用預(yù)埋鋼板并將鋼板與風(fēng)水管道滿焊，以確保密封。高壓滅菌鍋等需要土建預(yù)留預(yù)埋的生物安全設(shè)備提前購置，以便與設(shè)計單位配合提出預(yù)留預(yù)埋條件，并在結(jié)構(gòu)施工時實施。動物實驗室頂層設(shè)備層，高7～10m，安裝有純水處理設(shè)備、壓縮空氣設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、排風(fēng)機組和大量的過濾器箱；設(shè)備安裝后，存在大量的日常設(shè)備檢測、維修工作；設(shè)備層內(nèi)干干凈凈，將每個房間及每個過濾器、壓力調(diào)節(jié)閥、溫濕度調(diào)節(jié)閥的位置都標(biāo)明得清清楚楚，風(fēng)機、通風(fēng)管道、凈化、恒溫、恒濕設(shè)備立體排列，以便檢漏和維修。中間層動物房，高4～6m。下層污水、污物及尸體處理設(shè)備層，高6m以上，污水、污物處理為3個5噸不銹鋼高壓滅菌鍋，3個鍋輪流滅菌使用，尸體處理為1個5噸不銹鋼高壓滅菌鍋。

3 人員控制

采用門禁管理制度，人員進出均需刷卡，并記錄在案，何人何時進入，何人何時出設(shè)施。除淋浴外，均有攝像監(jiān)控。當(dāng)房間內(nèi)有感染動物時，戴防護面具。生物安全三級大動物實驗室(研究人畜共患病，動物飼養(yǎng)未采用隔離器)，生物安全四級實驗室及生物安全四級動物實驗室實驗人員要穿防護服。進入實驗室之前要檢查防護服，然后穿上防護服，通過生物安全氣密門道進入主實驗室，穿上保護膠靴，接上氣喉，才能開始工作。離開實驗室要經(jīng)過化學(xué)淋浴消毒后才能脫掉防護服，之后，人再進行強制淋浴后出實驗室。

4 動物尸體及其他固體廢棄物處理

美國國家動物衛(wèi)生中心、加拿大人類及動物衛(wèi)生科學(xué)中心采用煉制設(shè)備，即通過高溫和蒸汽對動物尸體進行煉制(renderer cooker)，尸體從解剖室地面的通道口進入該設(shè)備后，預(yù)熱升溫1h，150℃高壓滅菌2h，降溫1h。煉制后為顆粒狀。使用高溫和蒸汽對動物尸體進行煉制，常被生物安全實驗室所采用。其原理是使用一個帶有轉(zhuǎn)軸的鋼質(zhì)容器，軸上有輻條和槳葉對容器內(nèi)部的圓周表面進行清掃和攪拌，蒸汽通過外部的殼層進行間接加熱，然后再向內(nèi)注入至旋轉(zhuǎn)軸心、輻條和槳葉進行加熱切割。將尸體分解成液態(tài)漿狀物質(zhì)。尸體的濕氣再經(jīng)過干燥過程被驅(qū)離(汽化)，變成顆粒狀。

5 動物糞便及廢水處理

動物實驗室排出的液體廢料、動物糞便(經(jīng)過濾)收集在3個噸容量的高壓滅菌處理器中處理。1個處理器裝滿，關(guān)閉截門，讓污水流入另1個處理器，來回循環(huán)使用。裝滿污水的處理器進行121℃高壓滅菌1h后排出。

6 空氣處理

生物安全動物實驗室高度重視生物安全實驗室廢物廢氣處理，保護外部環(huán)境。在生物安全動物實驗室內(nèi)，均設(shè)有空氣高效過濾設(shè)備。在頂層建設(shè)空氣處理層，層高普遍在6m以上，配有空氣集中處理設(shè)施，每個房間及每個過濾器、壓力調(diào)節(jié)閥、溫濕度調(diào)節(jié)閥的位置均有清楚標(biāo)識，風(fēng)機、通風(fēng)管道、凈化、恒溫、恒濕設(shè)備立體排列，以便檢漏和維修。大動物三級實驗室和一般實驗室均采用上送上排方式。大動物解剖室為上送下排。風(fēng)量、壓力都采用VAV box末端進行控制，送排風(fēng)均使用 bag in-bag out or bag out設(shè)備過濾，四級實驗室排風(fēng)為兩級高效過濾，送風(fēng)為一級過濾；三級生物安全實驗室排風(fēng)為一級高效過濾，送風(fēng)無過濾。排風(fēng)過濾器每年檢漏1次，采用人工發(fā)煙的方法，正壓檢漏(人工檢漏)。排風(fēng)過濾器在更換前將bag in-bag out兩端的密閉閥關(guān)閉后，熏蒸消毒，然后打開更換。排風(fēng)機均為每系統(tǒng)一用一備，送風(fēng)機部分一用一備。

7 管理

美國、加拿大對生物安全三級實驗室和生物安全三級動物實驗室的日常管理特別嚴(yán)格，設(shè)有一套嚴(yán)密的人員管理系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)，區(qū)分不同人員，授予不同的進入權(quán)限，進行嚴(yán)格的分級分區(qū)管理。人員參觀實行嚴(yán)格登記，講解員帶領(lǐng)，還有保安監(jiān)督。對空氣的排放要求特別嚴(yán)格，對每個過濾器、空氣調(diào)節(jié)閥和設(shè)施實行定期或不定期檢漏或維修。加拿大人類及動物衛(wèi)生科學(xué)中心的維修管理人員達58人之多，占全中心總?cè)藬?shù)的八分之一。

［1］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第424號；《病原微生物實驗室生物安全管理條例》，2004.

［2］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第302號；《獸醫(yī)實驗室生物安全管理規(guī)范》，2003.

［3］農(nóng)業(yè)部獸醫(yī)局、中國動物疫病預(yù)防控制中心編.獸醫(yī)實驗室生物安全指南.中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

［4］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19489-2008；《實驗室生物安全通用要求》，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.

［5］中國動物疫病預(yù)防控制中心組譯.獸醫(yī)生物安全設(shè)施-設(shè)計與建造手冊.中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.

［6］中國動物疫病預(yù)防控制中心編譯.國外獸醫(yī)生物安全資料匯編.中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.

［7］程水生.等，美國、加拿大生物安全三級動物實驗室考察報告［J］.中國獸藥雜志第41卷第10期，2007.

［8］Laboratory Biosafety Manual Third edition WHO 2004.http://www.who.int/entity/csr/resources/publications/biosafety/en/Biosafety7.pdf.