GEMINI O2 和 CO2 监测仪进行代谢监测

介绍

使用间接量热法测量实验动物的能量消耗、耗氧量 (VO2) 和二氧化碳生成量 (VCO2) 的历史由来已久。包括人类在内的大型动物可以方便地使用带有用于流量测量的呼吸机和用于气体分析仪的采样端口的贴合面罩进行监测。对于啮齿动物等较小的动物，这种方法很难或不可能成功实施，因此改用代谢室。

代谢室可以是任何具有一个入口和一个出口的密封外壳（见图1）。新鲜空气 (Vi) 以已知流速流过腔室，因此动物从该气流中吸气并呼气。由于动物通过代谢活动既消耗 O 2又产生 CO 2，因此腔室出口气体将具有减少的 O 2分数 (FoO2) 和增加的 CO 2分数 (FoCO2)。调节通过腔室的流速 (Vi)，使腔室中的 CO 2不会过度积聚，而 O 2没有耗尽，但仍允许可测量的输入/输出差异用于气体测量。实际上，0.2 – 1.0% 的 FoCO2/FiCO2 差异就足够了。调整腔室流量 (Vi)，直到 FoCO2 落入此范围内。这些测量值：Vi、FiO2、FiCO2、FoO2 和 FoCO2 可以被操纵以计算耗氧量 (VO2)、CO2 生成量 (VCO2)、呼吸交换率 (RER) 和代谢热生成或能量消耗 (EE)。这种流通系统被称为开路量热法。

实验装置

该图显示了基本的设备设置。受控流量 (Vi) 由流量计监控。气体分析仪根据旋塞阀的设置在腔室的入口或出口处测量O 2和 CO 2.由于代谢方程式需要准确且可比较的入口和出口气体测量值，因此分析仪会定期在监测入口、参考气体（FiO2、FiCO2）和出口气体（FoO2、FoCO2）之间切换，使用旋塞阀选择气体样品源。这种技术可以纠正测量中的任何微小漂移或绝对不准确；只有微分值很重要（FiO2 – FoO2 和 FoCO2 – FiCO2）。

其他注意事项

从理论上讲，通过内部有活体动物的腔室的任何流速都会导致 O 2下降和 CO 2增加。然而，入口/出口气体差异越大，结果就越准确（在合理范围内）。该室用作混合室，入口气流与动物（通常是微小的）呼气混合，最终达到可在室出口处测量的平衡。为获得最佳结果，请根据出口 CO 2滴定入口流量，以达到理想的 0.2 – 1.0% CO 2差异。 O 2差异也将随之增加，从而允许更准确的计算。

最好使用一组气体传感器，例如在双子座监测器中，来测量参考气体和腔室出口气体浓度。这允许直接比较入口/出口样品值。在 数字，3 通旋塞阀用于在监测参考气体或出口气体之间切换。这可以很容易地替换为三通电动电磁阀，以通过远程控制选择样品源。大多数商用专用代谢监测系统使用这种方法在采样参考气体和一个或多个代谢室的出口之间多路复用一组传感器。

计量单位和报告单位必须一致。基本代谢测量的公布值可以使用ml / min，ml / min / g或L / h / kg或任何组合。大多数值可以通过明智的乘法或除以 60 或 1000 轻松转换，具体取决于所需的单位。

最后，虽然开路量热法的基本测量和计算很简单，但要产生成功的测量，存在许多微妙之处。下面的参考资料指出了一些困难，并提供了获得良好数据的提示。