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１．はじめに

実験動物用飲水の安全性と清潔さの維持は、研究成果の信頼性と動物の健康に直接影響を与えます。このため、飲水には塩素が添加されることがあり、塩素未添加の水であっても、自動給水システムを通じて定期的に塩素消毒が行われる必要があります。Avidity Scienceでは、これらの要求に応えるために、常時塩素を添加する装置（Central Proportioner, Chlorine Injection Stations）と、定期的な消毒を行う装置（Chlorine-flush Stations, Portable Sanitizers）を提供しています。

ここでは、実験動物への塩素添加に関してよく寄せられる疑問に答え、安全な飲水管理の実践に役立つ情報を提供します。具体的には、塩素濃度の適切な範囲と、塩素が実験動物の健康に及ぼす影響についての質問に焦点を当てます。この情報が、実験動物用の飲水を安全に管理し、動物の健康を保護するための参考になることを願っています。

２．塩素添加の目的と利点

塩素添加の目的は、実験動物用の飲水を安全に保ち、病原体を効果的に除去することにあります。塩素はその強力な消毒能力で知られ、アメリカ合衆国を含む多くの国で公共の飲料水システムに広く利用されています。適切な塩素濃度（一般的に0.5から2.0 ppm）を維持することにより、ほとんどの病原性細菌やウイルスを安全に除去できますが、特定の原虫には効果が限定的です。

実験動物の飲水に塩素を添加する主な理由は、公共の水道システムを通じて供給される水に既に含まれている塩素が、長い配管を経由する過程で消散することがあるためです。この消散を補うため、また、塩素耐性のある特定の微生物を除去し、配管システム内のバイオフィルムの形成を抑制するために、追加の塩素添加が必要となります。さらに、水のpHが高い場合には、消毒効果を維持するために高濃度の塩素が必要となることがあります。

塩素濃度の適切な管理は、実験動物の安全と健康を守る上で極めて重要です。塩素濃度が適切であれば、実験動物用の飲水は安全で、病原体から保護された状態を維持できます。しかし、塩素濃度が過剰または不十分であると、それぞれ腐食のリスクを高めたり、病原体の除去が不十分になる可能性があります。したがって、塩素添加の目的と利点を十分に理解し、塩素濃度を適切に管理することが、実験動物用の飲水の安全性を保証する鍵となります。

３．塩素添加の必要性

実験動物用の飲水への塩素添加は、複数の重要な目的を果たします。水道水中の塩素が長距離の輸送や時間の経過により消散するため、この消散を補うために追加の塩素を供給します。このプロセスは、実験動物が常に細菌やウイルスから保護される清潔な飲水を受け取ることを保証します。

さらに、塩素はその強力な抗微生物性で知られており、特に低濃度の塩素でも耐性のある緑膿菌などの特定の細菌を殺すために高濃度での使用が必要とされます。このような微生物に対する効果的な対策は、実験結果に影響を与える可能性のある感染症を予防する上で不可欠です。

自動給水システム内でのバイオフィルムの形成は、細菌の増殖にとって適した環境を提供し、システムの効率性と水質に悪影響を及ぼす可能性があります。塩素の持続的な存在は、これらのバイオフィルムの形成を最小限に抑制し、水系統の維持管理コストを削減する効果があります。

さらに、水のpH値は塩素の消毒効果に大きな影響を与えます。遊離塩素（特に有効な形態である次亜塩素酸）はpH5-7の範囲で最も効果的であり、pH値がこの範囲から外れると消毒効果が減少します。したがって、高pHの状況では、消毒効果を維持するためにはより高濃度の塩素が必要になります。

これらの理由から、塩素添加は実験動物用の飲水を安全に保つ上で必要不可欠であり、その使用は慎重に管理されるべきです。適切な塩素濃度の維持は、実験動物の健康と研究の正確性を保護するために重要な役割を果たします。

４．自動給水システムにおける塩素濃度

自動給水システムに供給される飲水は、一貫して2-3 ppmの塩素濃度を維持する必要があります。この推奨事項は、以下の研究成果に基づいています：

１．Edstrom Industries (現在のAvidity Science) による1996年の微生物学的調査では、9つの動物施設で行われたこの研究で、0.15 ppmから2-3 ppmの範囲の塩素濃度が微生物学的品質の基準を満たしていることが確認されました。

２．Hombergerらによる1993年の研究では、マウスの飲水における緑膿菌抑制を目的とした塩素添加の効果を検証し、水中の塩素濃度が2 ppmを下回らないよう調整する必要があると結論付けました。

３．未公表の口頭通信からの情報によると、ある製薬会社の研究所では、緑膿菌などの塩素耐性微生物を効果的に抑制するために、少なくとも2 ppmの残留塩素濃度の維持が必要であると判断されました。

これらの2-3 ppmという塩素濃度の推奨は、一般的な指針として設定されています。しかし、最適な塩素添加量を確定するためには、水サンプルの微生物学的品質を定期的に検査し、飲水の消毒が適切に維持されているかを確認することが重要です。

５．定期消毒の推奨事項

Avidity Scienceでは、20ppmの塩素濃度で30～60分間の消毒処理を推奨しています。これにより、316グレードのステンレススチールに腐食を引き起こすことはないと経験上判断しています。塩素濃度を高めたり、浸漬時間を延長することで消毒効果は向上しますが、50ppm以上の塩素濃度での使用はお勧めできません。高濃度での繰り返し消毒は、自動給水システム内のステンレススチール製品―例えば、飲水バルブ、マニホールド、室内配管―の腐食リスクを高めるため、避けるべきです。

６．塩素の適切な使用量について

塩素の量が多ければ多いほど良いわけではありません。実際、一部の実験動物施設では飲水に10ppm以上の塩素を添加していますが、10ppmであっても動物の健康に悪影響が確認されていない場合でも、必要最小限の塩素量で効果的な消毒を行うことが推奨されます。塩素使用量に上限を設けるべき理由は以下の通りです：

実験動物の健康保護：合衆国環境保護局(EPA)のDrinking Water Regulations and Health Advisoriesは、1996年10月に飲料水の塩素最大汚染水準を4ppmと定めています。これは、実験動物の健康に及ぼす潜在的な影響を最小限に抑えるためです。

腐食と材料の劣化防止：過剰な塩素はステンレススチールを含む材料の腐食を引き起こす可能性があります。また、シールやダイアフラム、O-リングなど、配管システムに広く使用される弾力性のある材料に対しても問題を起こすことがあります。したがって、材料の損傷を防ぐためには、塩素の使用量を抑えることが重要です。

７．塩素濃度の測定タイミングと場所

塩素濃度は、最も低いと予想される状況、つまりフラッシング直前の時点で、水の供給源から最も遠い場所で測定することが重要です。これは通常、プロポーショナーから最も離れた位置にある動物飼育室の末端、またはラック・マニフォールドのドレーンバルブから採取したサンプルで行います。測定の正確性を保つため、サンプル採取前のフラッシングは避け、採取した直後にサンプルの塩素濃度を測定します。また、プロポーショナー出口での塩素濃度も測定し、その濃度と比較することで、自動給水システム全体で均一な塩素濃度を維持するための適切な設定が可能になります。例えば、システム全体で2-3ppmの塩素濃度を保つには、プロポーショナーでの塩素濃度を5ppmに設定する必要があります。これにより、水系統内での塩素の消散を考慮した上で、適切な消毒レベルを確保できます。

８．塩素濃度の保持と測定に関する指針

①サンプルの即時検査の重要性
塩素の濃度測定は、サンプリング直後に行う必要があります。水中の塩素は不安定であり、特に日光や強い光、撹拌にさらされると濃度が急速に減少します。したがって、サンプリング後は直ちに、強い光や撹拌を避けて塩素濃度を測定し、サンプルの長期保存は避けるべきです。

②塩素消散の理由
塩素は供給される水や配管システム内の有機物や酸化性汚染物質と反応し、消費されることがあります。塩素の消散は、水質や自動給水装置のサイズ、運用条件によって異なります。

③水の塩素要求量について
水に塩素を加えた後、一定時間（約20分）経過してから残っている塩素の量を測ることで、その水の塩素の消費量を知ることができます。逆浸透法で処理された純水は、化学汚染が少ないため、通常の水道水に比べて塩素の必要量が少なくて済みます。このため、純水を消毒するのに少ない量の塩素で足ります。しかし、バイオフィルム（微生物の膜）が溜まった古い水道システムでは、塩素の必要量が多くなるため、消毒を維持するには初めにより多くの塩素を加える必要があります。

９．塩素添加水と実験動物の健康に関する研究の概要

実験動物における塩素添加水の影響を探る複数の研究があります。これらの研究では、一般的に10ppm以上の塩素濃度が使用されており、これは細菌制御に通常必要とされる量よりも高いです。以下は、そのような研究の主要な発見をまとめたものです。

Blabaum and Nichols (1956): この研究では、50日間にわたりマウスに100ppmおよび200ppmの塩素が含まれる飲水が提供されましたが、体重や目に見える健康被害に影響はありませんでした。ただし、研究の方法論には問題があり、データは独立した評価が難しい形で提示されていました。

Les (1968): pH2.5および10ppmの塩素が添加された水をC3H/HeJおよびC57BL/6Jマウスに6ヶ月間提供し、繁殖に悪影響はないことが示されました。

注意: 自動給水システムでの塩素添加水はpH5.0以下に酸性化すべきではありません。pHが低いと塩素は溶解塩素ガスとして存在し、シリコン製の飲水バルブシールの膨潤を引き起こす可能性があります。

Fidler (1977): 塩素濃度を25-30ppmまで上げた場合、マウスの腹腔マクロファージの数が減少することが観察されましたが、12-16ppmでは有害効果は観察されませんでした。

Hermann (1982): 長期間30ppmの塩素を含む飲水を摂取したマウスの免疫応答に有意な変化は見られませんでした。

DeZuane (1990): 飲水中の塩素濃度が1,000ppmの場合に致死的であるが、50mg/Lの塩素を含む飲水を摂取しても有害効果はないと述べています。

Bull and Kopfler (1991): この研究は、飲料水中の塩素による潜在的な毒性学的影響を総説しています。ラットとマウスに250mg/L以上の塩素を投与しても特定の毒性反応は見られず、高濃度では飲水摂取量の減少に関連する体重増加の抑制があることが示されました。

これらの研究から、自動給水システムで一般的に見られる10ppm以下の塩素濃度では、塩素自体が実験動物に重大な健康障害を引き起こすとは考えられません。健康への主なリスクは、塩素の副産物によるものです。

10. 塩素添加による副産物とその健康影響の概要

塩素の添加は、実験動物用の水を清潔に保つ上で重要な役割を果たしますが、この過程で副産物が生じることがあります。これらの副産物には、トリハロメタン類（THMs）が含まれ、中でもクロロホルム（トリクロロメタン）は、ラットやマウスで発がん性があると報告されています。塩素添加副産物は、すでに公共水道水に存在しており、そのため、実験動物施設に供給される水にも含まれることになります。塩素の追加によってこれらの副産物が増えることがありますが、副産物の量を抑えるためには活性炭フィルターを使用する方法があります。活性炭フィルターは塩素も取り除くため、このフィルターは塩素を水に添加する前に設置する必要があります。また、逆浸透（RO）処理は、水から大きな有機物を取り除くのに効果的ですが、クロロホルムのような小さな分子を完全に除去することはできません。副産物の生成を最小限に抑え、実験動物の健康を守るために、これらの対策を適切に実施することが重要です。

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