GEMINI O2 和 CO2 監測儀進行代謝監測

介紹

使用間接量熱法測量實驗動物的能量消耗、耗氧量 (VO2) 和二氧化碳生成量 (VCO2) 的曆史由來已久。包括人類在內(nei) 的大型動物可以方便地使用帶有用於(yu) 流量測量的呼吸機和用於(yu) 氣體(ti) 分析儀(yi) 的采樣端口的貼合麵罩進行監測。對於(yu) 齧齒動物等較小的動物，這種方法很難或不可能成功實施，因此改用代謝室。

代謝室可以是任何具有一個(ge) 入口和一個(ge) 出口的密封外殼（見圖1）。新鮮空氣 (Vi) 以已知流速流過腔室，因此動物從(cong) 該氣流中吸氣並呼氣。由於(yu) 動物通過代謝活動既消耗 O 2又產(chan) 生 CO 2，因此腔室出口氣體(ti) 將具有減少的 O 2分數 (FoO2) 和增加的 CO 2分數 (FoCO2)。調節通過腔室的流速 (Vi)，使腔室中的 CO 2不會(hui) 過度積聚，而 O 2沒有耗盡，但仍允許可測量的輸入/輸出差異用於(yu) 氣體(ti) 測量。實際上，0.2 – 1.0% 的 FoCO2/FiCO2 差異就足夠了。調整腔室流量 (Vi)，直到 FoCO2 落入此範圍內(nei) 。這些測量值：Vi、FiO2、FiCO2、FoO2 和 FoCO2 可以被操縱以計算耗氧量 (VO2)、CO2 生成量 (VCO2)、呼吸交換率 (RER) 和代謝熱生成或能量消耗 (EE)。這種流通係統被稱為(wei) 開路量熱法。

實驗裝置

該圖顯示了基本的設備設置。受控流量 (Vi) 由流量計監控。氣體(ti) 分析儀(yi) 根據旋塞閥的設置在腔室的入口或出口處測量O 2和 CO 2.由於(yu) 代謝方程式需要準確且可比較的入口和出口氣體(ti) 測量值，因此分析儀(yi) 會(hui) 定期在監測入口、參考氣體(ti) （FiO2、FiCO2）和出口氣體(ti) （FoO2、FoCO2）之間切換，使用旋塞閥選擇氣體(ti) 樣品源。這種技術可以糾正測量中的任何微小漂移或絕對不準確；隻有微分值很重要（FiO2 – FoO2 和 FoCO2 – FiCO2）。

其他注意事項

從(cong) 理論上講，通過內(nei) 部有活體(ti) 動物的腔室的任何流速都會(hui) 導致 O 2下降和 CO 2增加。然而，入口/出口氣體(ti) 差異越大，結果就越準確（在合理範圍內(nei) ）。該室用作混合室，入口氣流與(yu) 動物（通常是微小的）呼氣混合，最終達到可在室出口處測量的平衡。為(wei) 獲得最佳結果，請根據出口 CO 2滴定入口流量，以達到理想的 0.2 – 1.0% CO 2差異。 O 2差異也將隨之增加，從(cong) 而允許更準確的計算。

最好使用一組氣體(ti) 傳(chuan) 感器，例如在雙子座監測器中，來測量參考氣體(ti) 和腔室出口氣體(ti) 濃度。這允許直接比較入口/出口樣品值。在 數字，3 通旋塞閥用於(yu) 在監測參考氣體(ti) 或出口氣體(ti) 之間切換。這可以很容易地替換為(wei) 三通電動電磁閥，以通過遠程控製選擇樣品源。大多數商用專(zhuan) 用代謝監測係統使用這種方法在采樣參考氣體(ti) 和一個(ge) 或多個(ge) 代謝室的出口之間多路複用一組傳(chuan) 感器。

計量單位和報告單位必須一致。基本代謝測量的公布值可以使用ml / min，ml / min / g或L / h / kg或任何組合。大多數值可以通過明智的乘法或除以 60 或 1000 輕鬆轉換，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 所需的單位。

最後，雖然開路量熱法的基本測量和計算很簡單，但要產(chan) 生成功的測量，存在許多微妙之處。下麵的參考資料指出了一些困難，並提供了獲得良好數據的提示。