中央排风通气笼具(EVC)和独立通气笼具(IVC)的技术指标和参数评价

耿祥飞 王 鹏 刘鹏杰 王树新

(1. 北京莱艾特科技发展有限公司，北京 100193)(2. 中国科学院微生物研究所，北京 100101)(3. 北京兰博泰斯生物科技有限公司，北京 100193)(4. 苏州猴皇动物实验设备科技有限公司，苏州 215143)

依据国家标准，SPF级小鼠应饲养于屏障设施中，而且对屏障设施中的温度、相对湿度、换气次数、空气洁净度、菌落数、压差、噪音等技术指标及饲养笼具均有要求。目前，常用的小鼠饲养笼具有两种，即：1 敞开式平板架(以房间为独立单元)；2密闭式笼具(以独立笼盒为饲养单元)。其中，密闭式笼具有中央排气通风笼盒系统(Exhaust Ventilation central Cages，简称EVC)和独立通气笼盒系统(Individual Ventilated Cages，简称IVC)等[1]。

EVC主机顶端的风机将笼盒内的废气从排气口经过滤器排出，连接机架排风管道与屏障环境内的中央排气通风系统进行排风，并将清洁空气从饲养笼盒的进气口过滤后送入每个笼盒内。并且，饲养笼盒形成微负压，相互独立且无交叉污染，可适用于饲养SPF级实验动物[2]。IVC由送风机经过初级、高效过滤器向饲养笼盒内送入清洁空气，再由排风机将笼盒内的空气排放出去，形成一送一排的空气流通过程。通过调节送、排风量，可使饲养笼盒内形成微正压或微负压。笼盒相互独立、无交叉污染，适用于饲养SPF级实验动物[3]。综上所述，EVC和IVC属于同一类饲养笼具[4-5]，但表现形式存在一定的差异[6]。本文将对EVC和IVC的相关参数进行对比，为饲养实验动物笼具选择提供相关的数据支持。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1实验动物：SPF级小鼠，购自斯贝福(北京)生物技术有限公司，实验动物生产许可证号：SCXK(京)2019-0010，温度20～25 ℃，相对湿度40%～70%，明暗交替12 h/12 h。

1.1.2受试笼具：EVC和IVC购自苏州猴皇动物实验设备科技有限公司。

1.1.3测试仪器设备：便携式氨气检测仪(ADKS-1-NH3)购自EDKORS，希玛照度计(AS803)和希玛风速风量测试仪(AS8556)购自东莞万创电子制品有限公司，温湿度计(TH604F)购自广东美德时仪器仪表有限公司，噪音测试仪(DSM D2)，购自中国德力西控股集团等。

1.2 方法

分别比较EVC和IVC以下5方面指标：

(1)饲养空间：如笼架占地面积和空间等；(2)使用操作流程：换笼流程、清洗流程、损坏率、整体消毒清洁流程等；(3)小鼠饲养环境：换气次数和风速、氨浓度、噪音及笼盒内噪音分贝；(4)断电或机械故障；(5)报警系统。

2 结果

EVC和IVC的共同点：独立通气系统，具有良好的隔离防护功能，确保笼盒与笼盒、系统与环境之间的有效隔离，避免交叉污染。笼盒都采用PPSU(聚亚苯基砜树脂)材质，耐高温高压。

氨气检测结果见图1所示，其它指标具体检测结果见表1所列。

图1 IVC和EVC氨浓度对比

表1 EVC和IVC系统检测结果

3 讨论

饲养空间： EVC小鼠笼架的占地面积约1 000×1 000(mm)，100笼；IVC小鼠笼架采用固定式长方形笼架，一般采用主机1拖N的形式，其中主机尺寸380 × 550(mm)，笼架(7笼/层×8层=56笼)尺寸1 400×500(mm)，因此，相同空间EVC的饲养量至少是IVC的两倍，即：饲养相同数量的小鼠，EVC可节省一半以上的空间，并节约建设屏障设施的巨大投资[8]。

换笼流程：IVC笼盒由底盒、不锈钢网盖、笼盒盖及水瓶组成，笼盒盖后端设有塑料进、排气阀门，顶部设有生命窗口，前后设有外拨式搭扣用于固定底盒与盒盖以及外置式水瓶。换笼流程：取下水瓶→打开笼盒盖→移开不锈钢网盖→抓取小鼠→盖上不锈钢网盖加料→盖上笼盒盖→放入水瓶，共7个分解动作。EVC笼盒由底盒、不锈钢料槽、笼盒盖及水瓶组成，底盒前后设有进排气过滤器，笼盒盖左右两侧设有卡扣用于固定底盒和盒盖以及内置式水瓶。换笼流程：打开笼盒盖→抓取小鼠→更换水瓶→加料→盖上笼盒盖，共5个分解动作。

清洗：IVC底盒、网盖及水瓶直接清洗，而笼盒盖需要拆下生命窗口滤材清洗。EVC笼盒盖、料槽、水瓶直接清洗，底盒含滤膜也可以独立整体清洗[4, 9]。

损坏率：EVC笼盒取放时，接触点为排气口的过滤器(由不锈钢和过滤棉组成)，结实耐用、不易损坏，周损坏率在6%左右，比IVC低一倍以上。IVC笼盒在取放时，须与笼架上的进、排气口阀门接触，但笼盒盖后端的塑料进、排气阀门在使用中易损坏，生命窗口滤材耗损相当严重(13%/周)，更换频率高。

整体消毒与清洁：EVC笼架由底盘、旋转转盘、柱子及顶置主机组成，底盘、顶置主机及柱子表面平整，旋转转盘上下间距大及排风口也较大，清洗方便[9-10]。IVC笼架是由架框和若干根送排气管道焊接而成，与总送、排气管道汇总连接，结构复杂。尤其是笼架后侧，清洗费时费力，擦拭时还容易划破手套，进、排风口口径很小，清洗需使用很细的试管刷[9，11]。

空气洁净度：EVC和IVC的新风均是采用饲养间新风，洁净度标准为10 000级。EVC再次过滤空气的保障是笼盒上的亚高效过滤器，而IVC系统的再次过滤保障是主机内的初高效二级过滤。与EVC比较，IVC系统更加严格。针对于屏障设施的管理要求，进入屏障设施的所有人员、物品均需严格控制，因此洁净度问题还受到人员的管理与垫料、饲料、饮水等配套物品的是否灭菌的影响。

换气次数和风速：换气次数高，形成更大的气流(风速)，会让动物迅速失水，并有吹冷风的感觉[12]，不利于小鼠健康(国标规定风速小于0.2 m/s[7])。EVC和IVC均可根据笼架上实时饲养笼盒的数量，设定的换气次数，笼盒内风速控制在国标规定的风速内。

氨浓度：分别进行两次连续6 d笼盒内氨气浓度检测。EVC和IVC分别放置10笼小鼠，每笼5只，且房间检测面积均为12.75 m2。两次检测的前4 d，EVC饲养笼盒内的氨气浓度都处于较低水平，但在第5天开始出现较高氨气浓度，接近国标14 mg/m3；IVC在饲养到第三天时，笼盒内能闻到明显氨气，说明浓度已经很高，第4天就超过了国标要求的最低标准[13-14]。IVC在换气次数高的前提下，笼盒内的氨浓度反而比EVC高，说明笼盒内空气流动不均匀，换气不完全。因此，与IVC系统比较， EVC系统的房间内氨浓度会更低。

噪音：EVC笼盒内61.5～63.7 db，IVC笼盒51～59 db。噪音主要是屏障系统本身形成，且IVC笼盒内隔音效果比EVC好。

断电或机械故障：EVC排风口径较大且中央排风管整体向上，具有烟囱效应。即使在电力故障时，系统在烟囱效应下，仍可继续工作， 48 h内动物不会窒息死亡[15]。IVC风管口径较小且结构复杂，一经断电或机械故障，需要额外备用电源来维持风机正常运行以保证笼盒内正常换气，否则需要打开笼盒盖的生命窗口进行换气。因此，在遇到断电或机械故障时，EVC换气更优。

报警系统：EVC和IVC均装有独立的报警系统。报警系统主机上都有独立显示屏，显示小鼠笼盒内压差及温、湿度，一旦超过设定的标准值，系统就会发出报警信号到管理者手机上[2]。

综上，根据上述参数比较，可知在屏障设施中，使用EVC系统更加节能、环保且绿色的优化方案。