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

摘要：目的：探讨两种密闭式笼具系统：中央排风通气笼具(EVC)和独立通气笼具(IVC)的性能比较。方法：通过对EVC和IVC的占地面积、使用操作流程(换笼流程及清洗流程)、损坏率、整体消毒清洁流程、小鼠饲养环境条件(换气次数、风速及氨浓度)、笼盒内噪音、断电或机械故障的报警系统等指标进行对比评价。结论：EVC笼架占地面积小、节省空间及更容易清洗,观察、换笼操作相对简单,配件损耗低且能耗更低，但IVC清洗及隔音效果表现更佳。 EVC是一种节省空间、节能、环保且绿色的优化方案。

关键词：屏障设施;中央排风通气笼具系统;独立通气笼具系统;小鼠

       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12h/12h。

1.1.2受试笼具：EVC和IVC购自北京莱艾特科技发展有限公司

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公司，噪音测试仪(DSMD2)，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。

表1 IVC和EVC系统检测结果

Table 1 The test results in IVC and EVC

3讨论

饲养空间：EVC小鼠笼架的占地面积约1000×1000(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1400×500(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，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10000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0.2m/ 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6d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12.75m²。两次检测的前4d，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14mg/ 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61.5~63.7db, IVC 笼盒51~59db。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，48h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。

参考文献

[1]赵东岳, 林丹枫. SPF 实验动物屏障系统的运营管理 [J]. LABORATORY SCIENCE, 2020, 23(3):

[2]王树新. 中央排气通风笼盒系统, CN201947760U [P/OL]. 2011-2011-08-31].

[3]齐海涛, 王有为, 卢笑丛. 独立换气净化笼具(IVC)国内外研究进展 [J]. 中国比较医学杂志, 2006, 02: 122-5.

[4]闵凡贵, 王静, 潘金春, et al. 独立通风笼具(IVC)技术指标检测及参数稳定性评价 [J]. 中国比较医学杂志, 2020, 030(004): 106-9.

[5]ALLEN K P, CSIDA T J, THULIN J D. Assessing Accumulation of Organic Material on Rodent Cage Accessories [J]. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science, 2021, 60(3): 281-8.

[6]HASENAU J J. Animal Research Facility Design and Equipment Considerations for Conventional, Barrier, and Containment Housing Systems [J]. Handbook of Laboratory Animal Science: Essential Principles and Practices, 2021,

[7]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会. GB14925-2010实验动物环境及设施 [M]. 2010.

[8]李俊鹏, 王平, 秦美蓉, et al. 独立通气动物笼和开放笼饲养大鼠比较观察 [J]. 实验动物与比较医学, 2018, 038(005): 399-402.

[9]钱丹萍, 李东明, 马靖, et al. 独立通风笼具(IVC)的日常维护和清洁消毒 [J]. 中国比较医学杂志, 2020, 30(04): 99-105.

[10] KA Y, OGURA T, TOMIYAMA K, et al. Creation of an experimental rearing environment for microbiome animal research using an individually ventilated cage system and bioBUBBLE enclosure [J]. Experimental Animals, 2020, 20-0129.

[11] LEUNG N H L. Transmissibility and transmission of respiratory viruses [J]. Nature Reviews Microbiology, 2021, 1-18.

[12] 季金星. 独立通风笼具两种送风方式的解析 [J]. 中国比较医学杂志, 2019, 029(001): 95-100.

[13] 王贵平, 薛智谋, 周正宇, et al. 排气通风笼具微环境的动态检测 [J]. 实验动物与比较医学, 2017, v.37(02): 72-6.

[14] GUAN B, ZHANG T, LIU X. On-site performance investigation of liquid-desiccant air-conditioning system applied in laboratory rodent room: A comparative study [J]. Energy and Buildings, 2021, 232 110664.

[15] 刘晋津. 实验动物福利及IVC系统对实验动物福利的优势体现 [J]. 实验动物科学, 2014, 31(003): 53-5.

Stability Evaluation about Technical Parameters of EVC And IVC Systems

Gengxiangfei 1，Wangpen 2，Liupengjie3  Wangshuxin 4

（1. Beijing Lab Anim Tech DevelpCo.,LTD，Beijing 100193 , China ）

(2.Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100000, China）

（3. Beijing Lab-test Biotechnology CO.,LTD，Beijing 00193,China）

（4. Suzhou monkey animal experimental equipment Technology Co.,Ltd，Suzhou 215143 , China）

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