中央排風通氣籠具(EVC)和獨立通氣籠具(IVC)的技術指標和參數評價

耿祥飛 王 鵬 劉鵬杰 王樹新

(1. 北京萊艾特科技發展有限公司，北京 100193)(2. 中國科學院微生物研究所，北京 100101)(3. 北京蘭博泰斯生物科技有限公司，北京 100193)(4. 蘇州猴皇動物實驗設備科技有限公司，蘇州 215143)

依據國家標準，SPF級小鼠應飼養于屏障設施中，而且對屏障設施中的溫度、相對濕度、換氣次數、空氣潔凈度、菌落數、壓差、噪音等技術指標及飼養籠具均有要求。目前，常用的小鼠飼養籠具有兩種，即：1 敞開式平板架(以房間為獨立單元)；2密閉式籠具(以獨立籠盒為飼養單元)。其中，密閉式籠具有中央排氣通風籠盒系統(Exhaust Ventilation central Cages，簡稱EVC)和獨立通氣籠盒系統(Individual Ventilated Cages，簡稱IVC)等[1]。

EVC主機頂端的風機將籠盒內的廢氣從排氣口經過濾器排出，連接機架排風管道與屏障環境內的中央排氣通風系統進行排風，并將清潔空氣從飼養籠盒的進氣口過濾后送入每個籠盒內。并且，飼養籠盒形成微負壓，相互獨立且無交叉污染，可適用于飼養SPF級實驗動物[2]。IVC由送風機經過初級、高效過濾器向飼養籠盒內送入清潔空氣，再由排風機將籠盒內的空氣排放出去，形成一送一排的空氣流通過程。通過調節送、排風量，可使飼養籠盒內形成微正壓或微負壓。籠盒相互獨立、無交叉污染，適用于飼養SPF級實驗動物[3]。綜上所述，EVC和IVC屬于同一類飼養籠具[4-5]，但表現形式存在一定的差異[6]。本文將對EVC和IVC的相關參數進行對比，為飼養實驗動物籠具選擇提供相關的數據支持。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1實驗動物：SPF級小鼠，購自斯貝福(北京)生物技術有限公司，實驗動物生產許可證號：SCXK(京)2019-0010，溫度20～25 ℃，相對濕度40%～70%，明暗交替12 h/12 h。

1.1.2受試籠具：EVC和IVC購自蘇州猴皇動物實驗設備科技有限公司。

1.1.3測試儀器設備：便攜式氨氣檢測儀(ADKS-1-NH3)購自EDKORS，希瑪照度計(AS803)和希瑪風速風量測試儀(AS8556)購自東莞萬創電子制品有限公司，溫濕度計(TH604F)購自廣東美德時儀器儀表有限公司，噪音測試儀(DSM D2)，購自中國德力西控股集團等。

1.2 方法

分別比較EVC和IVC以下5方面指標：

(1)飼養空間：如籠架占地面積和空間等；(2)使用操作流程：換籠流程、清洗流程、損壞率、整體消毒清潔流程等；(3)小鼠飼養環境：換氣次數和風速、氨濃度、噪音及籠盒內噪音分貝；(4)斷電或機械故障；(5)報警系統。

2 結果

EVC和IVC的共同點：獨立通氣系統，具有良好的隔離防護功能，確保籠盒與籠盒、系統與環境之間的有效隔離，避免交叉污染。籠盒都采用PPSU(聚亞苯基砜樹脂)材質，耐高溫高壓。

氨氣檢測結果見圖1所示，其它指標具體檢測結果見表1所列。

圖1 IVC和EVC氨濃度對比

表1 EVC和IVC系統檢測結果

3 討論

飼養空間： EVC小鼠籠架的占地面積約1 000×1 000(mm)，100籠；IVC小鼠籠架采用固定式長方形籠架，一般采用主機1拖N的形式，其中主機尺寸380 × 550(mm)，籠架(7籠/層×8層=56籠)尺寸1 400×500(mm)，因此，相同空間EVC的飼養量至少是IVC的兩倍，即：飼養相同數量的小鼠，EVC可節省一半以上的空間，并節約建設屏障設施的巨大投資[8]。

換籠流程：IVC籠盒由底盒、不銹鋼網蓋、籠盒蓋及水瓶組成，籠盒蓋后端設有塑料進、排氣閥門，頂部設有生命窗口，前后設有外撥式搭扣用于固定底盒與盒蓋以及外置式水瓶。換籠流程：取下水瓶→打開籠盒蓋→移開不銹鋼網蓋→抓取小鼠→蓋上不銹鋼網蓋加料→蓋上籠盒蓋→放入水瓶，共7個分解動作。EVC籠盒由底盒、不銹鋼料槽、籠盒蓋及水瓶組成，底盒前后設有進排氣過濾器，籠盒蓋左右兩側設有卡扣用于固定底盒和盒蓋以及內置式水瓶。換籠流程：打開籠盒蓋→抓取小鼠→更換水瓶→加料→蓋上籠盒蓋，共5個分解動作。

清洗：IVC底盒、網蓋及水瓶直接清洗，而籠盒蓋需要拆下生命窗口濾材清洗。EVC籠盒蓋、料槽、水瓶直接清洗，底盒含濾膜也可以獨立整體清洗[4, 9]。

損壞率：EVC籠盒取放時，接觸點為排氣口的過濾器(由不銹鋼和過濾棉組成)，結實耐用、不易損壞，周損壞率在6%左右，比IVC低一倍以上。IVC籠盒在取放時，須與籠架上的進、排氣口閥門接觸，但籠盒蓋后端的塑料進、排氣閥門在使用中易損壞，生命窗口濾材耗損相當嚴重(13%/周)，更換頻率高。

整體消毒與清潔：EVC籠架由底盤、旋轉轉盤、柱子及頂置主機組成，底盤、頂置主機及柱子表面平整，旋轉轉盤上下間距大及排風口也較大，清洗方便[9-10]。IVC籠架是由架框和若干根送排氣管道焊接而成，與總送、排氣管道匯總連接，結構復雜。尤其是籠架后側，清洗費時費力，擦拭時還容易劃破手套，進、排風口口徑很小，清洗需使用很細的試管刷[9，11]。

空氣潔凈度：EVC和IVC的新風均是采用飼養間新風，潔凈度標準為10 000級。EVC再次過濾空氣的保障是籠盒上的亞高效過濾器，而IVC系統的再次過濾保障是主機內的初高效二級過濾。與EVC比較，IVC系統更加嚴格。針對于屏障設施的管理要求，進入屏障設施的所有人員、物品均需嚴格控制，因此潔凈度問題還受到人員的管理與墊料、飼料、飲水等配套物品的是否滅菌的影響。

換氣次數和風速：換氣次數高，形成更大的氣流(風速)，會讓動物迅速失水，并有吹冷風的感覺[12]，不利于小鼠健康(國標規定風速小于0.2 m/s[7])。EVC和IVC均可根據籠架上實時飼養籠盒的數量，設定的換氣次數，籠盒內風速控制在國標規定的風速內。

氨濃度：分別進行兩次連續6 d籠盒內氨氣濃度檢測。EVC和IVC分別放置10籠小鼠，每籠5只，且房間檢測面積均為12.75 m2。兩次檢測的前4 d，EVC飼養籠盒內的氨氣濃度都處于較低水平，但在第5天開始出現較高氨氣濃度，接近國標14 mg/m3；IVC在飼養到第三天時，籠盒內能聞到明顯氨氣，說明濃度已經很高，第4天就超過了國標要求的最低標準[13-14]。IVC在換氣次數高的前提下，籠盒內的氨濃度反而比EVC高，說明籠盒內空氣流動不均勻，換氣不完全。因此，與IVC系統比較， EVC系統的房間內氨濃度會更低。

噪音：EVC籠盒內61.5～63.7 db，IVC籠盒51～59 db。噪音主要是屏障系統本身形成，且IVC籠盒內隔音效果比EVC好。

斷電或機械故障：EVC排風口徑較大且中央排風管整體向上，具有煙囪效應。即使在電力故障時，系統在煙囪效應下，仍可繼續工作， 48 h內動物不會窒息死亡[15]。IVC風管口徑較小且結構復雜，一經斷電或機械故障，需要額外備用電源來維持風機正常運行以保證籠盒內正常換氣，否則需要打開籠盒蓋的生命窗口進行換氣。因此，在遇到斷電或機械故障時，EVC換氣更優。

報警系統：EVC和IVC均裝有獨立的報警系統。報警系統主機上都有獨立顯示屏，顯示小鼠籠盒內壓差及溫、濕度，一旦超過設定的標準值，系統就會發出報警信號到管理者手機上[2]。

綜上，根據上述參數比較，可知在屏障設施中，使用EVC系統更加節能、環保且綠色的優化方案。