動物生物安全隔離裝置及其評價

劉云波，呂 京，史光華，唐浩泉，顧志明

(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)實驗動物研究所，北京 100021；2. 中國合格評定國家認(rèn)可中心，北京 100062；3. 蘇州市蘇杭科技器材有限公司，蘇州 215100)

許多動物實驗工作在生物安全實驗室完成，生物安全實驗室如何配備動物飼養(yǎng)設(shè)備困擾著生物安全實驗室規(guī)劃設(shè)計人員、評價人員、使用人員，不同類別的生物安全實驗室該如何配備動物生物安全隔離裝置以及如何評價動物生物安全裝置的安全性？本文根據(jù)多年的工作經(jīng)驗以及對于動物生物安全裝置的理解，對于定義、分類、配備及評價幾個方面進(jìn)行討論，希望對于相關(guān)人員起到一定的參考指導(dǎo)作用。

1 動物生物安全隔離裝置的定義和分類

1.1 動物生物安全隔離裝置的定義

動物生物安全隔離裝置是動物生物安全實驗室或非生物安全實驗室中用于飼養(yǎng)動物進(jìn)行生物安全實驗的、防止出現(xiàn)生物安全問題的隔離裝置。動物生物安全隔離裝置是動物生物安全實驗室中的一級屏障之一，其模式、材質(zhì)各式各樣，但要求其實現(xiàn)的功能是一定的，其主要功能要求是：第一，動物生存：根據(jù)實驗所需動物的種類、品系、等級要求，滿足飼養(yǎng)動物的需要，包括動物活動、采食、飲水、福利等等。第二，生物安全：根據(jù)實驗供試品的生物安全等級和要求，通過密封、負(fù)壓、氣體單向流、過濾等手段，防止出現(xiàn)生物安全問題，確保生物安全。第三，方便操作：任何動物生物安全裝置在使用過程中都不是靜止的，都需要操作其中的動物，比如飼喂動物，給予供試品，采樣等等，在整個操作過程中既不能傷害動物且保證動物福利，也不能出現(xiàn)生物安全問題。按照GB50346-2011《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》[1]的描述，動物隔離設(shè)備，該設(shè)備內(nèi)環(huán)境為負(fù)壓和單向流，以防止病源體外泄至環(huán)境并能有效防止動物逃逸。

1.2 動物生物安全隔離裝置的分類

由于本文所述動物生物安全隔離裝置主要用于病原微生物實驗室生物安全實驗研究，因此，動物生物安全隔離裝置的分類應(yīng)以病原微生物生物安全考量為主，即病原體分類等級。

我國《病原微生物實驗室生物安全管理條例》[2]已于2004年11月5日由國務(wù)院發(fā)布實施。第七條規(guī)定，國家根據(jù)病原微生物的傳染性、感染后對個體或者群體的危害程度，將病原微生物分為四類：第一類病原微生物，是指能夠引起人類或者動物非常嚴(yán)重疾病的微生物，以及我國尚未發(fā)現(xiàn)或者已經(jīng)宣布消滅的微生物。第二類病原微生物，是指能夠引起人類或者動物嚴(yán)重疾病，比較容易直接或者間接在人與人、動物與人、動物與動物間傳播的微生物。第三類病原微生物，是指能夠引起人類或者動物疾病，但一般情況下對人、動物或者環(huán)境不構(gòu)成嚴(yán)重危害，傳播風(fēng)險有限，實驗室感染后很少引起嚴(yán)重疾病，并且具備有效治療和預(yù)防措施的微生物。第四類病原微生物，是指在通常情況下不會引起人類或者動物疾病的微生物。第一類、第二類病原微生物統(tǒng)稱為高致病性病原微生物。第十八條規(guī)定國家根據(jù)實驗室對病原微生物的生物安全防護(hù)水平，并依照實驗室生物安全國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，將實驗室分為一級、二級、三級、四級。國家標(biāo)準(zhǔn)《實驗室生物安全通用要求(GB19489-2008)》[3]第4章規(guī)定，根據(jù)對所操作生物因子采取的防護(hù)措施，將實驗室生物安全防護(hù)水平分為一級、二級、三級和四級，一級防護(hù)水平最低，四級防護(hù)水平最高。a)生物安全防護(hù)水平為一級的實驗室適用于操作在通常情況下不會引起人類或者動物疾病的微生物；b)生物安全防護(hù)水平為二級的實驗室適用于操作能夠引起人類或者動物疾病，但一般情況下對人、動物或者環(huán)境不構(gòu)成嚴(yán)重危害，傳播風(fēng)險有限，實驗室感染后很少引起嚴(yán)重疾病，并且具備有效治療和預(yù)防措施的微生物；c)生物安全防護(hù)水平為三級的實驗室適用于操作能夠引起人類或者動物嚴(yán)重疾病，比較容易直接或者間接在人與人、動物與人、動物與動物間傳播的微生物；d)生物安全防護(hù)水平為四級的實驗室適用于操作能夠引起人類或者動物非常嚴(yán)重疾病的微生物，以及我國尚未發(fā)現(xiàn)或者已經(jīng)宣布消滅的微生物。生物安全實驗室的防護(hù)水平的要求與病原微生物的分類是相互對應(yīng)的。在此標(biāo)準(zhǔn)下，動物生物安全隔離裝置的分類也應(yīng)該與微生物的分類等級以及生物安全實驗室的防護(hù)水平相適應(yīng)。按照上述要求，筆者認(rèn)為動物生物安全隔離裝置至少也應(yīng)該分為三類：即一、二、三級動物生物安全隔離裝置(表1)。

一級動物生物安全隔離裝置：用于對人員及環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，對受試動物無保護(hù)且能滿足操作為Ⅱ、Ⅲ類病原微生物要求的隔離裝置。一級隔離裝置的工作窗開口向內(nèi)吸人的負(fù)壓氣流(單向流)用以保護(hù)人員的安全；排出氣流經(jīng)高效過濾器過濾以保護(hù)環(huán)境不受污染。

二級動物生物安全隔離裝置：用于對人員、受試動物及環(huán)境進(jìn)行保護(hù)且能滿足操作為Ⅱ、Ⅲ類病原微生物要求的隔離裝置。二級隔離裝置的工作窗開口向內(nèi)吸人的負(fù)壓氣流(單向流)用以保護(hù)人員的安全；排出氣流經(jīng)高效過濾器過濾是為了保護(hù)環(huán)境不受污染。排風(fēng)經(jīng)過高效過濾器過濾后排入生物安全實驗室主管道內(nèi)或直接排至室外，不允許回到隔離裝置和實驗室中。所有污染區(qū)域均為負(fù)壓區(qū)域或者被負(fù)壓區(qū)域包圍。

三級動物生物安全隔離裝置：由完全密閉不漏氣結(jié)構(gòu)構(gòu)成，能滿足操作Ⅰ類病原微生物要求的隔離裝置。人員通過與隔離裝置連接的密閉手套實施操作。隔離裝置內(nèi)對所處實驗室的負(fù)壓應(yīng)不小于120 Pa。送風(fēng)應(yīng)經(jīng)高效過濾器過濾后進(jìn)人隔離裝置內(nèi)，排風(fēng)應(yīng)經(jīng)高效過濾器過濾后排至生物安全實驗室主排風(fēng)管道內(nèi)或經(jīng)兩道高效過濾器過濾排至室外。

1.3 動物生物安全隔離裝置的技術(shù)指標(biāo)

動物生物安全隔離裝置的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足其生物安全和動物生存及福利的功能要求，也就是要滿足以下幾個國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。第一，要滿足GB 14925《實驗動物環(huán)境及設(shè)施》[4]和GB50447《實驗動物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》[5]的環(huán)境技術(shù)指標(biāo)的要求，主要動物目的是滿足動物生存需要的環(huán)境技術(shù)要求。防止出現(xiàn)動物不適應(yīng)或應(yīng)急反應(yīng)，影響動物實驗的結(jié)果。第二，要滿足GB 19489《生物安全實驗室通用要求》和GB 50346《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》的技術(shù)指標(biāo)要求。綜合上述標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實際需要，作者提出三類隔離裝置的技術(shù)指標(biāo)要求列入表2。

表1 動物生物安全隔離裝置的分類

表2 動物生物安全隔離裝置的技術(shù)指標(biāo)

2 動物生物安全隔離裝置的選用

目前國內(nèi)有許多單位在建生物安全實驗室，但由于國家政策的要求，生物安全三級和生物安全四級實驗室是要批準(zhǔn)的，不能隨便建設(shè)，于是，各單位為了規(guī)避這一問題，開始建設(shè)生物安全二級實驗室，為了加強(qiáng)生物安全的管理，或者使用生物安全二級實驗室開展生物安全實驗工作，將實驗室建設(shè)成為加強(qiáng)版二級生物安全實驗室，即一般說的p2+實驗室(國家標(biāo)準(zhǔn)中并無此等級規(guī)定)。其實許多單位建設(shè)的p2+實驗室就是按照生物安全三級實驗室設(shè)計建設(shè)，尤其動物p2+實驗室(ABSL-2+)實際上就是建設(shè)動物生物安全三級實驗室(ABSL-3)了。而建設(shè)三級生物安全實驗室的單位往往將ABSL-3建設(shè)成為ABSL-3+了。根據(jù)這種情況作者建議：ABSL-2使用一級動物生物安全隔離裝置，ABSL-2+使用一級動物生物安全隔離裝置加二級動物生物安全隔離裝置；ABSL-3使用二級動物生物安全隔離裝置，ABSL-3+使用二級動物生物安全隔離裝置加三級動物生物安全隔離裝置。

3 動物生物安全隔離裝置的檢測與評價

動物生物安全隔離裝置由于其用于動物生物安全實驗室的特殊性，大部分情況是與實驗室建筑本身相連接的，因此，評價動物生物安全隔離裝置除評價其本身的指標(biāo)外，還要考量實驗室的狀況，以及動物生物安全隔離裝置的連接狀況。本文只討論動物生物安全隔離裝置的評價問題。

3.1 涉及動物生存指標(biāo)的評價

動物生物安全隔離裝置中涉及動物生存的技術(shù)指標(biāo)包括：溫度、相對濕度、換氣次數(shù)、噪聲和照度。溫、濕度對于動物的影響比較大，過高或過低不僅會影響動物的生存和健康，進(jìn)而也會影響動物實驗結(jié)果的穩(wěn)定，因此溫度、濕度的控制向來都是動物實驗中嚴(yán)格控制的環(huán)境因子。噪聲、照度以及換氣也是動物實驗室或動物飼養(yǎng)裝置中嚴(yán)格控制的環(huán)境技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)也會影響動物的健康和生存，當(dāng)然也會影響動物實驗的結(jié)果。這些指標(biāo)的檢測建議按照GB14925附錄的要求進(jìn)行，其控制標(biāo)準(zhǔn)也按照該標(biāo)準(zhǔn)要求即可。

3.2 涉及生物安全指標(biāo)的評價

涉及生物安全的技術(shù)指標(biāo)包括工作窗口的氣流方向、設(shè)備內(nèi)的氣流組織以及結(jié)構(gòu)氣密性。上述三個技術(shù)指標(biāo)并不是所有級別的動物生物安全隔離裝置都涉及，比如三級動物生物安全隔離裝置就不涉及工作窗口的氣流方向指標(biāo)，甚至設(shè)備內(nèi)的氣流組織也沒有那么重要，只要氣密性好就可以保障生物安全。上述技術(shù)指標(biāo)的測定，實際上在某些國家標(biāo)準(zhǔn)中皆有涉及，只是要移植到動物生物安全隔離裝置的監(jiān)測和評價中來。工作窗口的氣流方向參考國家標(biāo)準(zhǔn)JG170-2005《生物安全柜》[5]及醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY0569-2005《生物安全柜》[6]。氣流單向流的測定方法以及氣密性可移植國家標(biāo)準(zhǔn)GB50346《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的室內(nèi)單向流的測定方法。

總之，動物生物安全隔離裝置現(xiàn)在沒有正規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)，各機(jī)構(gòu)在建設(shè)生物安全實驗室、評價生物安全實驗室以及使用生物安全實驗室時都有一些困惑。不論怎樣，其基本目標(biāo)是：一是保障動物的良好生存環(huán)境及其福利；二是保障生物安全。在生物安全與動物生存之間應(yīng)以動物生存作為首要考慮目標(biāo)，因為動物生存不了，任何生物安全動物實驗都是沒有意義的。在生物安全與動物福利之間，首要考慮生物安全，沒有生物安全動物福利沒有任何意義。因此，開發(fā)動物生物安全隔離裝置或購置動物生物安全裝置或評價動物生物安全裝置時重點考量的指標(biāo)順序就是動物的生存需要—生物安全需要—動物福利要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，GB50346-2011《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》[S].2011.

[2] 國務(wù)院，《病原微生物實驗室生物安全管理條例》，2004.

[3] 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，《實驗室生物安全通用要求(GB19489-2008)》[S].2008.[4] 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，GB 14925《實驗動物環(huán)境及設(shè)施》[S].2010.

[5] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，GB50447《實驗動物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》[S].2008.

[6] 中華人民共和國建設(shè)部，JG 170-2005 《生物安全柜》[S].2005.

[7] 國家食品藥品監(jiān)督管理局，YY0569-2005《生物安全柜》[S].2005.