介紹

使用間接量熱法測量實驗動物的能量消耗、耗氧量 (VO2) 和二氧化碳產(chǎn)生量 (VCO2)已有悠久的歷史。包括人類在內(nèi)的大型動物可以方便地使用帶有用于流量測量的氣動裝置和用于氣體分析儀的采樣端口的合適面罩進行監(jiān)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) 以已知的流速流過腔室，因此動物從該氣流中吸氣并向其中呼氣。因為動物通過代謝活動消耗O 2并產(chǎn)生CO 2，所以室出口氣體將具有減少的O 2分數(shù)(FoO2)和增加的CO 2分數(shù)(FoCO2)。調(diào)節(jié)通過腔室的流速 (Vi)，以便腔室中的 CO 2不會過度積聚，并且 O 2并未耗盡，但仍允許可測量氣體測量的輸入/輸出差異。實際上，0.2 – 1.0% FoCO2/FiCO2 差異就足夠了。調(diào)節(jié)腔室流量 (Vi) 直至 FoCO2 落入該范圍。然后可以對這些測量值：Vi、FiO2、FiCO2、FoO2 和 FoCO2 進行操作，以計算耗氧量 (VO2)、二氧化碳產(chǎn)生量 (VCO2)、呼吸交換率 (RER) 以及代謝產(chǎn)熱或能量消耗 (EE)。這種流通系統(tǒng)稱為開路量熱法。

實驗裝置

該圖顯示了基本設(shè)備設(shè)置。受控流量 (Vi) 由流量計監(jiān)控。氣體分析儀在腔室的入口或出口處測量 O 2和 CO 2 ，具體取決于旋塞閥的設(shè)置。由于代謝方程需要準確且可比較的入口和出口氣體測量，因此分析儀使用旋塞閥定期在監(jiān)測入口氣體、參考氣體（FiO2、FiCO2）和出口氣體（FoO2、FoCO2）之間切換，以選擇氣體樣品源。該技術(shù)可以糾正測量中的任何小漂移或絕對誤差；只有差值很重要（FiO2 – FoO2 和 FoCO2 – FiCO2）。

其他考慮因素

理論上，通過內(nèi)部有活體動物的腔室的任何流速都會導(dǎo)致O 2下降和CO 2增加。然而，入口/出口氣體差異越大，結(jié)果就越準確（在合理范圍內(nèi)）。該室充當混合室，入口氣流與動物的（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。為了獲得最佳結(jié)果，根據(jù)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差值也會隨之增加，從而允許更準確的計算。

最好使用單組氣體傳感器（例如在 Gemini 監(jiān)視器中）來測量參考氣體以及室出口氣體濃度。這樣可以直接比較入口/出口樣本值。在圖中，三通旋塞閥用于在監(jiān)測參考氣體或出口氣體之間切換。這可以很容易地用三通電動電磁閥替換，以通過遠程控制選擇樣品源。大多數(shù)商業(yè)專用代謝監(jiān)測系統(tǒng)都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(fù)用一組傳感器。 

測量和報告單位保持一致非常重要。公布的基本代謝測量值可以使用 ml/min、ml/min/g 或 L/h/kg 或任何組合。大多數(shù)值可以通過明智地乘以或除以 60 或 1000 來輕松轉(zhuǎn)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，但成功測量涉及許多微妙之處。下面的參考文獻指出了一些困難，并提供了獲取良好數(shù)據(jù)的技巧。

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