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)

耿祥飛 王 鵬 劉鵬杰 王樹(shù)新

(1. 北京萊艾特科技發(fā)展有限公司，北京 100193)(2. 中國(guó)科學(xué)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)備科技有限公司，蘇州 215143)

依據(jù)國(guó)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(kāi)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(jiǎn)稱(chēng)EVC)和獨(dú)立通氣籠盒系統(tǒng)(Individual Ventilated Cages，簡(jiǎn)稱(chēng)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)初級(jí)、高效過(guò)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(guò)程。通過(guò)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(wú)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(lèi)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(gòu)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12 h/12 h。

1.1.2受試籠具：EVC和IVC購(gòu)自蘇州猴皇動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)備科技有限公司。

1.1.3測(cè)試儀器設(shè)備：便攜式氨氣檢測(cè)儀(ADKS-1-NH3)購(gòu)自EDKORS，?，斦斩扔?jì)(AS803)和?，旓L(fēng)速風(fēng)量測(cè)試儀(AS8556)購(gòu)自東莞萬(wàn)創(chuàng)電子制品有限公司，溫濕度計(jì)(TH604F)購(gòu)自廣東美德時(shí)儀器儀表有限公司，噪音測(cè)試儀(DSM D2)，購(gòu)自中國(guó)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，確保籠盒與籠盒、系統(tǒng)與環(huán)境之間的有效隔離，避免交叉污染?；\盒都采用PPSU(聚亞苯基砜樹(shù)脂)材質(zhì)，耐高溫高壓。

氨氣檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1所示，其它指標(biāo)具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1所列。

圖1 IVC和EVC氨濃度對(duì)比

表1 EVC和IVC系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果

3 討論

飼養(yǎng)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(zhǎng)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1 400×500(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(mén)，頂部設(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(kāi)籠盒蓋→移開(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)濾器(由不銹鋼和過(guò)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(mén)接觸，但籠盒蓋后端的塑料進(jìn)、排氣閥門(mén)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(pán)、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)、柱子及頂置主機(jī)組成，底盤(pán)、頂置主機(jī)及柱子表面平整，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)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10 000級(jí)。EVC再次過(guò)濾空氣的保障是籠盒上的亞高效過(guò)濾器，而IVC系統(tǒng)的再次過(guò)濾保障是主機(jī)內(nèi)的初高效二級(jí)過(guò)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(wèn)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(jué)[12]，不利于小鼠健康(國(guó)標(biāo)規(guī)定風(fēng)速小于0.2 m/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(guó)標(biāo)規(guī)定的風(fēng)速內(nèi)。

氨濃度：分別進(jìn)行兩次連續(xù)6 d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12.75 m2。兩次檢測(cè)的前4 d，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(kāi)始出現(xiàn)較高氨氣濃度，接近國(guó)標(biāo)14 mg/m3；IVC在飼養(yǎng)到第三天時(shí)，籠盒內(nèi)能聞到明顯氨氣，說(shuō)明濃度已經(jīng)很高，第4天就超過(guò)了國(guó)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(shuō)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)61.5～63.7 db，IVC籠盒51～59 db。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， 48 h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(lái)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(kāi)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(guò)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。