中央排風(fēng)通氣籠具(EVC)和獨(dú)立通氣籠具(IVC)的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)評(píng)價(jià)

摘要：
目的：探討兩種密閉式籠具系統(tǒng)：中央排風(fēng)通氣籠具(EVC)和獨(dú)立通氣籠具(IVC)的性能比較。
方法：通過對(duì)EVC和IVC的占地面積、使用操作流程(換籠流程及清洗流程)、損壞率、整體消毒清潔流程、小鼠飼養(yǎng)環(huán)境條件(換氣次數(shù)、風(fēng)速及氨濃度)、籠盒內(nèi)噪音、斷電或機(jī)械故障的報(bào)警系統(tǒng)等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。
結(jié)論：EVC籠架占地面積小、節(jié)省空間及更容易清洗,觀察、換籠操作相對(duì)簡單,配件損耗低且能耗更低，但I(xiàn)VC清洗及隔音效果表現(xiàn)更佳。 EVC是一種節(jié)省空間、節(jié)能、環(huán)保且綠色的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：屏障設(shè)施;中央排風(fēng)通氣籠具系統(tǒng);獨(dú)立通氣籠具系統(tǒng);小鼠

       依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，SPF 級(jí)小鼠應(yīng)飼養(yǎng)于屏障設(shè)施中,而且對(duì)屏障設(shè)施中的溫度、相對(duì)濕度、換氣次數(shù)、空氣潔凈度、菌落數(shù)、壓差、噪音等技術(shù)指標(biāo)及飼養(yǎng)籠具均有要求。目前，常用的小鼠飼養(yǎng)籠具有兩種，即：1敞開式平板架（以房間為獨(dú)立單元)；2 密閉式籠具（以獨(dú)立籠盒為飼養(yǎng)單元）。其中，密閉式籠具有中央排氣通風(fēng)籠盒系統(tǒng) ( Exhaust Ventilation central Cages，簡稱 EVC) 和獨(dú)立通氣籠盒系統(tǒng)（Individual Ventilated Cages，簡稱IVC)等[1] 。
       EVC主機(jī)頂端的風(fēng)機(jī)將籠盒內(nèi)的廢氣從排氣口經(jīng)過濾器排出，連接機(jī)架排風(fēng)管道與屏障環(huán)境內(nèi)的中央排氣通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行排風(fēng)，并將清潔空氣從飼養(yǎng)籠盒的進(jìn)氣口過濾后送入每個(gè)籠盒內(nèi)。并且飼養(yǎng)籠盒形成微負(fù)壓，相互獨(dú)立且無交叉污染，可適用于飼養(yǎng)SPF級(jí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物[2] 。IVC由送風(fēng)機(jī)經(jīng)過初級(jí)、高效過濾器向飼養(yǎng)籠盒內(nèi)送入清潔空氣，再由排風(fēng)機(jī)將籠盒內(nèi)的空氣排放出去，形成一送一排的空氣流通過程。 通過調(diào)節(jié)送、排風(fēng)量，可使飼養(yǎng)籠盒內(nèi)形成微正壓或微負(fù)壓。 籠盒相互獨(dú)立、無交叉污染，適用于飼養(yǎng)SPF級(jí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物[3] 。綜上所述，EVC和IVC屬于同一類飼養(yǎng)籠具[4-5]，但表現(xiàn)形式存在一定的差異[6]。本文將對(duì)EVC和IVC的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，為飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物籠具選擇提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。
1材料和方法
1.1材料
1.1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：SPF級(jí)小鼠,購自斯貝福(北京)生物技術(shù)有限公司，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK(京)2019-0010，溫度20 ~ 25℃ , 相對(duì)濕度40% ~70%，明暗交替12h/12h。
1.1.2受試籠具：EVC和IVC購自北京萊艾特科技發(fā)展有限公司



1.1.3測(cè)試儀器設(shè)備：便攜式氨氣檢測(cè)儀(ADKS-1-NH3)購自EDKORS，�，斦斩扔�(jì)(AS803)和希瑪風(fēng)速風(fēng)量測(cè)試儀(AS8556)購自東莞萬創(chuàng)電子制品有限公司，溫濕度計(jì)(TH604F)購自廣東美德時(shí)儀器儀表公司，噪音測(cè)試儀(DSMD2)，購自中國德力西控股集團(tuán)等。
1.2方法
分別比較EVC和 IVC以下5方面指標(biāo)：
(1)飼養(yǎng)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(yǎng)環(huán)境：換氣次數(shù)和風(fēng)速、氨濃度、噪音及籠盒內(nèi)噪音分貝；(4) 斷電或機(jī)械故障；(5)報(bào)警系統(tǒng)。
2結(jié)果

        EVC和IVC的共同點(diǎn)：獨(dú)立通氣系統(tǒng)，具有良好的隔離防護(hù)功能，確�；\盒與籠盒、系統(tǒng)與環(huán)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(zhì)，耐高溫高壓。氨氣檢測(cè)結(jié)果見圖1所示，其它指標(biāo)具體檢測(cè)結(jié)果見表1所列。

比較項(xiàng)目	IVC	EVC
房間利用率	低	高
操作方式	復(fù)雜	方便
籠盒內(nèi)換氣次數(shù)	15~100次/h	15~100次/h
風(fēng)速	符合國標(biāo)要求[7]	符合國標(biāo)要求[7]
籠盒內(nèi)壓差	微正壓	微負(fù)壓
氨濃度	高	低
籠盒內(nèi)體積	0.005m3	0.007m3
房間內(nèi)噪音	57~64db	55~59db
籠盒內(nèi)噪音	51~59db	61.5~63.7db
籠盒內(nèi)隔音效果	好	差
籠盒損壞率	高	低
備用電要求	必須有	沒要求
能源消耗	高	低
報(bào)警系統(tǒng)	有	有

3討論
飼養(yǎng)空間：EVC小鼠籠架的占地面積約1000×1000(mm)，100籠；IVC小鼠籠架采用固定式長方形籠架，一般采用主機(jī)1拖N的形式，其中主機(jī)尺寸380×550(mm)，籠架(7籠/ 層×8層= 56籠)尺寸1400×500(mm)，因此，相同空間EVC的飼養(yǎng)量至少是IVC的兩倍，即：飼養(yǎng)相同數(shù)量的小鼠，EVC可節(jié)省一半以上的空間，并節(jié)約建設(shè)屏障設(shè)施的巨大投資[8] 。
換籠流程：IVC 籠盒由底盒、不銹鋼網(wǎng)蓋、籠盒蓋及水瓶組成，籠盒蓋后端設(shè)有塑料進(jìn)、排氣閥門，部設(shè)有生命窗口，前后設(shè)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(wǎng)蓋→抓取小鼠→蓋上不銹鋼網(wǎng)蓋加料→蓋上籠盒蓋→放入水瓶,共7個(gè)分解動(dòng)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(shè)有進(jìn)排氣過濾器，籠盒蓋左右兩側(cè)設(shè)有卡扣用于固定底盒和盒蓋以及內(nèi)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(gè)分解動(dòng)作。

清洗：IVC 底盒、網(wǎng)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(dú)立整體清洗[4,9] 。
損壞率：EVC 籠盒取放時(shí)，接觸點(diǎn)為排氣口的過濾器(由不銹鋼和過濾棉組成)，結(jié)實(shí)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(shí)，須與籠架上的進(jìn)、排氣口閥門接觸，但籠盒蓋后端的塑料進(jìn)、排氣閥門在使用中易損壞，生命窗口濾材耗損相當(dāng)嚴(yán)重(13% / 周),更換頻率高。
整體消毒與清潔：EVC籠架由底盤、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、柱子及頂置主機(jī)組成，底盤、頂置主機(jī)及柱子表面平整，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上下間距大及排風(fēng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜。尤其是籠架后側(cè)，清洗費(fèi)時(shí)費(fèi)力，擦拭時(shí)還容易劃破手套,進(jìn)、排風(fēng)口口徑很小，清洗需使用很細(xì)的試管刷 [9,11] 。
空氣潔凈度：EVC和IVC的新風(fēng)均是采用飼養(yǎng)間新風(fēng)，潔凈度標(biāo)準(zhǔn)為10000級(jí)。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(tǒng)的再次過濾保障是主機(jī)內(nèi)的初高效二級(jí)過濾。與EVC比較，IVC系統(tǒng)更加嚴(yán)格。針對(duì)于屏障設(shè)施的管理要求，進(jìn)入屏障設(shè)施的所有人員、物品均需嚴(yán)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(shù)和風(fēng)速：換氣次數(shù)高,形成更大的氣流(風(fēng)速)，會(huì)讓動(dòng)物迅速失水，并有吹冷風(fēng)的感覺 [12] , 不利于小鼠健康(國標(biāo)規(guī)定風(fēng)速小于0.2m/ s [7] )。EVC和IVC均可根據(jù)籠架上實(shí)時(shí)飼養(yǎng)籠盒的數(shù)量，設(shè)定的換氣次數(shù),籠盒內(nèi)風(fēng)速控制在國標(biāo)規(guī)定的風(fēng)速內(nèi)。
氨濃度：分別進(jìn)行兩次連續(xù)6d籠盒內(nèi)氨氣濃度檢測(cè)。EVC和IVC分別放置10籠小鼠，每籠5只，且房間檢測(cè)面積均為12.75m2。兩次檢測(cè)的前4d，EVC飼養(yǎng)籠盒內(nèi)的氨氣濃度都處于較低水平，但在第5天開始出現(xiàn)較高氨氣濃度，接近國標(biāo)14mg/ m3；IVC在飼養(yǎng)到第三天時(shí)，籠盒內(nèi)能聞到明顯氨氣，說明濃度已經(jīng)很高，第4天就超過了國標(biāo)要求的最低標(biāo)準(zhǔn) [13-14] 。IVC 在換氣次數(shù)高的前提下，籠盒內(nèi)的氨濃度反而比EVC高，說明籠盒內(nèi)空氣流動(dòng)不均勻，換氣不完全。因此，與IVC系統(tǒng)比較，EVC系統(tǒng)的房間內(nèi)氨濃度會(huì)更低。
噪音：EVC籠盒內(nèi)61.5~63.7db, IVC 籠盒51~59db。噪音主要是屏障系統(tǒng)本身形成，且IVC籠盒內(nèi)隔音效果比EVC好。
斷電或機(jī)械故障：EVC排風(fēng)口徑較大且中央排風(fēng)管整體向上，具有煙囪效應(yīng)。 即使在電力故障時(shí)，系統(tǒng)在煙囪效應(yīng)下，仍可繼續(xù)工作，48h內(nèi)動(dòng)物不會(huì)窒息死亡 [15] 。IVC 風(fēng)管口徑較小且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一經(jīng)斷電或機(jī)械故障，需要額外備用電源來維持風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行以保證籠盒內(nèi)正常換氣，否則需要打開籠盒蓋的生命窗口進(jìn)行換氣。 因此,在遇到斷電或機(jī)械故障時(shí)，EVC換氣更優(yōu)。
報(bào)警系統(tǒng)：EVC和IVC均裝有獨(dú)立的報(bào)警系統(tǒng)。 報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)上都有獨(dú)立顯示屏，顯示小鼠籠盒內(nèi)壓差及溫、濕度，一旦超過設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)到管理者手機(jī)上 [2] 。
綜上，根據(jù)上述參數(shù)比較，可知在屏障設(shè)施中，使用EVC系統(tǒng)更加節(jié)能、環(huán)保且綠色的優(yōu)化方案。

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Abstract：Objective To compare the performance of closed EVC system and IVC system of cages for rats and mice. Method Through the breeding space of the ECV system and ICV system, the use of the operation process (cage changing process; cleaning process), damage rate, overall disinfection and cleaning process, mouse breeding environmental conditions (number of air changes and wind speed; ammonia concentration), cage Evaluation of indicators such as internal noise decibels, power outages or mechanical failures, and alarm systems. Result EVC cage covers a small area and saves space. Its cage is easier to wipe and easy to clean. The operation of observation and cage replacement is relatively simple. The cleaning process is relatively simple, with low accessory loss and lower energy consumption. IVC cage performs better in washing, sound insulation etc.
Key words：Closed breeding; central exhaust ventilation cage system; independent ventilation cage system; laboratory animals