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(nèi)的大型動物可以方便地使用帶有用于流量測量的呼吸機(jī)和用于氣體分析儀的采樣端口的貼合面罩進(jìn)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(chǎn)生 CO 2，因此腔室出口氣體將具有減少的 O 2分?jǐn)?shù) (FoO2) 和增加的 CO 2分?jǐn)?shù) (FoCO2)。調(diào)節(jié)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(diào)整腔室流量 (Vi)，直到 FoCO2 落入此范圍內(nèi)。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(tǒng)被稱為開路量熱法。

實驗裝置

該圖顯示了基本的設(shè)備設(shè)置。受控流量 (Vi) 由流量計監(jiān)控。氣體分析儀根據(jù)旋塞閥的設(shè)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(zhǔn)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(jiān)測入口、參考?xì)怏w（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(shù)可以糾正測量中的任何微小漂移或絕對不準(zhǔn)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(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(zhǔn)確（在合理范圍內(nèi)）。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(dá)到可在室出口處測量的平衡。為獲得最佳結(jié)果，請根據(jù)出口 CO 2滴定入口流量，以達(dá)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(zhǔn)確的計算。

最好使用一組氣體傳感器，例如在雙子座監(jiān)測器中，來測量參考?xì)怏w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(shù)字，3 通旋塞閥用于在監(jiān)測參考?xì)怏w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(yuǎn)程控制選擇樣品源。大多數(shù)商用專用代謝監(jiān)測系統(tǒng)使用這種方法在采樣參考?xì)怏w和一個或多個代謝室的出口之間多路復(fù)用一組傳感器。

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(shù)值可以通過明智的乘法或除以 60 或 1000 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，但要產(chǎn)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(shù)據(jù)的提示。