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) 的歷史由來已久。包括人類在內的大型動物可以方便地使用帶有用于流量測量的呼吸機和用于氣體分析儀的采樣端口的貼合面罩進行監測。對于嚙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入口和一個出口的密封外殼（見圖1）。新鮮空氣 (Vi) 以已知流速流過腔室，因此動物從該氣流中吸氣并呼氣。由于動物通過代謝活動既消耗 O 2又產生 CO 2，因此腔室出口氣體將具有減少的 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/輸出差異用于氣體測量。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 落入此范圍內。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)。這種流通系統被稱為開路量熱法。

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。氣體分析儀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.由于代謝方程式需要準確且可比較的入口和出口氣體測量值，因此分析儀會定期在監測入口、參考氣體（FiO2、FiCO2）和出口氣體（FoO2、FoCO2）之間切換，使用旋塞閥選擇氣體樣品源。這種技術可以糾正測量中的任何微小漂移或絕對不準確；只有微分值很重要（FiO2 – FoO2 和 FoCO2 – FiCO2）。

其他注意事項

從理論上講，通過內部有活體動物的腔室的任何流速都會導致 O 2下降和 CO 2增加。然而，入口/出口氣體差異越大，結果就越準確（在合理范圍內）。該室用作混合室，入口氣流與動物（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，從而允許更準確的計算。

最好使用一組氣體傳感器，例如在雙子座監測器中，來測量參考氣體和腔室出口氣體濃度。這允許直接比較入口/出口樣品值。在 數字，3 通旋塞閥用于在監測參考氣體或出口氣體之間切換。這可以很容易地替換為三通電動電磁閥，以通過遠程控制選擇樣品源。大多數商用專用代謝監測系統使用這種方法在采樣參考氣體和一個或多個代謝室的出口之間多路復用一組傳感器。

計量單位和報告單位必須一致?；敬x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 輕松轉換，具體取決于所需的單位。

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