实验动物房的工程设计要点及案例分析

张瑞超

（中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120）

动物试验是生物制品生产不可缺少的重要手段，一般制药企业会根据自身企业生产情况设置实验动物房，主要用于生物制品的热原、异常毒性检查，以及部分注射剂和生物制品的升压和降压物质检查[1]。本文以实验动物房工艺设计为切入点，结合国家的相关设计规范及标准，对实验动物房的工艺布局及其对公用工程的特殊需求进行简要阐述，并提供实验动物房的设计方案实例，供相关企业和设计同行参考。

1 工艺布局设计要点

1.1 设计原则

实验动物房根据不同的用途、特点，以及不同的污染控制思路，对工艺布局会提出不同的要求，但无论是以实验动物饲养繁殖为目的，还是以动物实验为目的，在使用功能上都可分为以下几个区域：动物接收区、饲育区或实验区、清洗灭菌区、公共设施区和办公辅助区。在进行实验动物房设计时，需合理设置并分配以上几个功能区域的位置及面积。

结合功能分区的设置，进行实验动物房工艺布局设计时应遵循以下几个设计原则：

（1）实验动物饲育区与动物实验区应分开独立设置，专区专用。

（2）从微生物控制以及实验动物使用管理方便等方面考虑，应将高级别的实验动物设施布置在较高楼层。

（3）不同品种或品系的实验动物要独立饲养，不可放在一个房间内混养，以免引起交叉干扰。

（4）同等级且性情较温顺的动物可安排在同一楼层、同一套设施内，但不同类动物需要考虑独立空 间。

（5）对环境造成较大影响的动物，如犬、猴会制造巨大噪声，应作特别处理，以降低对外界的干扰。

（6）工艺布局设计应尽量保证人员、物品和笼具的单向移动，以降低交叉污染的风险。

1.2 人物流设计

普通环境对人流、物流的控制要求相对宽松。污物进入清洗间，清洗后物品最好采用双扉灭菌柜灭菌，从另一侧进行灭菌后物品的接收。

屏障环境强调人流、物流、动物流分开，建议采用单向线设计理念，净污分流，可很好地避免人、物相互交叉干扰的情况，同时又满足人物流流线合理短捷的要求。

（1）人流流向

门厅换鞋→普通更衣→更洁净服→洁净走廊→饲育室（实验室）→污物走廊。

（2）物流流向

货厅→缓冲间或双扉高压灭菌柜→洁净走廊→饲育室（实验室）→污物走廊。

（3）动物流向

动物接收室→检疫室→洁净走廊→饲育室（实验室）→污物走廊。

图1 双走廊布局Fig.1 “Two-corridor”layout

1.3 双走廊布局设计（如图1所示）

双走廊布局实现了人流、物流的单向流动，避免了洁净物品、洁净笼具和废弃物、污浊笼具混在同一走廊上，大大降低了交叉污染的风险，使得污染控制更有效和方便。双走廊布局无论是从物流的情况、交叉污染的风险，还是生产管理的便利性上，在以往的实践中都体现了很明显的优势。见图1。

2 对公用工程的特殊需求

2.1 空调设计

按照空气净化的控制程度不同，我国实验动物环境分为普通环境、屏障环境和隔离环境三种，其中普通环境仅要求符合动物居住的基本要求，不能完全控制传染因子，只适用于饲育普通级动物；屏障环境洁净度要求控制为7 级，适用于饲育清洁级实验动物及SPF 级实验动物；隔离环境洁净度要求控制为5级或7 级，适用于饲育无特定病原体（SPF）、悉生及无菌实验动物[2]。

净化空调系统均全年定风量运行，并采用高效过滤系统，排风经活性炭除臭吸附箱处理后高位排放，送排风机均考虑备用[3]。净化空调系统采用一次回风方式。洁净区各房间内送风回风方式采用上送下侧回，一般考虑四角回风，送、排风口的布置应有利于污染物的排出，排风口的布置应靠近污染源。洁净区各房间应该根据不同动物要求控制室内的温湿度。普通环境无压差梯度要求，但考虑到有的区域为功毒区，需要将该区域设置为相对负压，更严格的话可设置为绝对负压。功能房间的压力梯度不小于10 Pa。

2.2 电气设计

对于较大规模或实验周期较长、要求较高的动物房，需设有备用应急电源。一般除消防要求外，空调机、排风机、冷冻系统等设施也需接有应急电源，从而保证动物处于可控的生活环境中。照明应注意区分工作照度、生活照度和昼夜交替的问题，遵守动物的生理规律[4]。

2.3 给排水设计

动物饮用水需要制备无菌的自来水，有时候需要加入适量酸性物质调节pH 值，这就需要单独的设备制取动物饮用水，并且根据某些特定的使用要求确定是否需要单独的输送管路。实验动物房的排水主要来源为动物排泄物（粪便）、动物实验过程中产生的废水、笼具清洗水和地面冲洗水，应根据废水的具体情况设置独立管网收集废水，并统一采取化学消毒法或者高温灭菌法进行无害化处理并满足排放指标后，再排放至污水处理系统[5]。

3 案例分析

本文结合上述实验动物房设计要点以及相关法规要求，以某实验动物房为例，提出了一种“双走廊”的实验动物房工艺设计方案，并对该方案的人物流设计、压差分布、空调系统划分等方面进行分析。

3.1 工艺布局设计分析（如图2所示）

本实验动物房案例包含有毒实验区和无毒实验区，两个区域相对独立设置。有毒实验区包含人员进入、人员退出、实验区、清洗灭菌区、废弃物消杀区等区域；无毒实验区包含人员进入、人员退出、实验区、清洗灭菌区等区域。本案例采用“双走廊”布局，洁净走廊和污物走廊的设置，大大降低了交叉污染的风险，利于污染控制。见图2。

图2 实验动物房的工艺布局Fig.2 Layoutof animal house

3.2 人物流设计分析

“双走廊”的布局设计实现了人物流的单向流动，净污分流，很好地避免人、物相互交叉干扰的情况。有毒实验区和无毒实验区采用单独的人流和物流，避免交叉污染。动物实验区人员经过洁净更衣后进入洁净走廊，饲料和垫料经过传递窗传入洁净走廊，清洗后物品经高压灭菌柜传入，外来动物经过检疫观察合格后传入洁净走廊。人员和物品经过实验区后退出至污物走廊，无毒区人员经过退更退出至一般区，有毒区人员经过淋浴后退出至一般区；无毒区污物经过缓冲进入清洗间，有毒区污物经过高压灭菌柜消杀后进入清洗间，需废弃的物品退出至一般区，需回洗再利用的物品进过清洗灭菌后重新进入洁净区。见图3。

图3 实验动物房的人物流流线Fig.3 Personal and material flow of animal house

3.3 压差设计分析

作为人流和物流的通道，走廊是最容易发生交叉污染的区域，是实验动物房在设计过程中需要重点考虑的因素。从污染控制的角度考虑，良好的压差设计可对交叉污染进行有效的控制。本案例中无毒实验区采用正压系统，保证饲育室或实验室压差最高，使外来病毒或原始病原体不能进入，以保护实验动物房内部的环境，压差梯度：洁净走廊＞饲育室/实验室＞污物走廊；有毒实验区采用相对负压系统，保证饲育室或实验室压差最低，以避免污染物逸出实验动物设施，从而保护外部环境，压差梯度：洁净走廊=污物走廊＞饲育室/实验室。

3.4 空调系统划分分析

本案例实验动物房的洁净环境为屏障环境，洁净度要求控制为7 级。本案例将有毒实验区、有毒区检疫观察室、无毒实验区和无毒区检疫观察室分别独立设置空调系统，这样的空调分区可将由HVAC系统带来的交叉污染的风险降至最低，可对有毒实验区实现有效隔离。

4 结束语

综上所述，实验动物房的设计既要遵循国家相关法规和标准，又要符合动物饲育或实验操作等功能需求。合理的工艺布局设计，可以使实验动物房各功能区域在使用上更为便捷，也会使人流、物流和动物流在空间上尽量避免交叉污染，从而将污染的风险降低至可控范围内。同时，实验动物房的设计也是一个系统工程，在满足使用功能需要的前提下，对空调、电气、给排水等相关专业也会有一些特殊的需求，只有各方面统筹兼顾，才能得到一个相对完善的实验动物房工程设计方案。