Il sistema di misurazione metabolica viene utilizzato principalmente per misurare il consumo di ossigeno e la generazione di anidride carbonica di piccoli animali, ottenere parametri metabolici di animali coscienti (ratti, topi) e analizzare i dati metabolici senza alcun intervento chirurgico invasivo.

L'analizzatore di gas respiratorio raccoglie i segnali di concentrazione del gas dall'uscita e dall'ingresso della camera di pletismografia. I cambiamenti nelle concentrazioni di O2 e CO2 vengono monitorati in tempo reale e utilizzati per calcolare parametri quali VO2 (consumo di ossigeno), VCO2 (produzione di anidride carbonica), RQ, MR, ecc.

Utilizzare la calorimetria indiretta per misurare il consumo energetico, il consumo di ossigeno (VO2) e la produzione di anidride carbonica (VCO2) in ratti e topi. Gli animali di grandi dimensioni, compresi gli esseri umani, possono essere comodamente monitorati utilizzando una maschera dotata di respiratore per la misurazione del flusso e una porta campione per analizzatori di gas. Tuttavia, per animali di piccole dimensioni come i roditori, questo metodo è difficile o impossibile da implementare con successo e vengono utilizzate invece camere metaboliche.

La camera metabolica può essere un piccolo compartimento sigillato, attraverso il quale scorre aria fresca (Vi) ad una portata nota e impostata. Gli animali respirano nel compartimento sigillato, consumando O2 e producendo CO2 attraverso attività metaboliche. Il gas di uscita del compartimento sigillato ha una concentrazione di O2 inferiore (FoO2) rispetto al gas di ingresso, La concentrazione di CO2 (FoCO2) sarà superiore all'ingresso. Regolare la portata (Vi) attraverso la camera per evitare l'accumulo di CO2 nella camera. Durante questo processo è sufficiente rilevare una differenza dello 0,2-1,0% in FoCO2/FiCO2. Regolare la portata della camera (Vi) fino a quando FoCO2 entra nel campo di rilevamento. Misurando dati come Vi, FiO2, FiCO2, FoO2 e FoCO2, possiamo calcolare il consumo di ossigeno (VO2), la produzione di CO2 (VCO2), il tasso di cambio respiratorio (RER) e la produzione di calore metabolico o il consumo energetico (EE).

Dispositivo sperimentale
La portata controllata (Vi) è regolabile e controllabile ed è monitorata da un misuratore di portata. L'analizzatore di gas misura O2 e CO2 all'ingresso o all'uscita della camera, a seconda dell'impostazione della valvola a spina. A causa della necessità di accurate equazioni metaboliche e misurazioni precise dei gas in entrata e in uscita, l'analizzatore passerà periodicamente tra il monitoraggio dei gas in entrata, di riferimento (FiO2, FiCO2) e i gas in uscita (FoO2, FoCO2), utilizzando una valvola a spina per selezionare la fonte del campione del gas. Questa tecnologia può correggere qualsiasi piccola deriva o inesattezza assoluta nelle misurazioni; Ottenere importanti dati differenziali (FiO2-FoO2 e FoCO2 FiCO2).

Schema del funzionamento del sistema di ricerca metabolica GEMINI

Caratteristiche principali:

· Applicato alla ricerca sul metabolismo dei farmaci e alla ricerca sull'apnea del sonno e ampiamente usato nella ricerca sulla tossicità dei farmaci;

· Le configurazioni di canale singolo, doppio canale, otto canali e sedici canali possono essere configurate secondo le esigenze sperimentali e le misurazioni metaboliche possono essere eseguite su più animali contemporaneamente;

· Il software può eseguire analisi lineari e statistiche e può monitorare fino a 8 camere di respirazione contemporaneamente;

· Le dimensioni appropriate della scatola possono essere selezionate in base al peso dell'animale;

·Utilizzando il metodo paramagnetico per la misurazione e l'analisi dell'ossigeno;

·Misurazione e analisi dell'anidride carbonica utilizzando il metodo di emissione a frequenza infrarossa;

·Utilizzando la portata di energia termica allo stato solido per il rilevamento del flusso di gas;
· Può campionare automaticamente sequenzialmente in più scatole di registrazione volumetriche;
·Il sistema può calibrare automaticamente ed è facile da usare.

Kit

Altre precauzioni
·In teoria, qualsiasi flusso di gas che passa attraverso una camera sigillata con animali vivi comporterà una diminuzione di O2 e un aumento di CO2. Tuttavia, maggiore è la differenza nel gas di ingresso/uscita, più precisi saranno i risultati (entro un intervallo ragionevole)
·Questa camera sigillata è utilizzata come camera di miscelazione, dove il flusso d'aria in ingresso si mescola con l'alito espirato degli animali (solitamente piccolo), raggiungendo infine l'equilibrio che può essere misurato all'uscita della camera. Per ottenere i migliori risultati, la portata in ingresso è impostata sulla base della concentrazione di CO2 in uscita per ottenere una differenza di CO2 ideale dello 0,2-1,0%. Allo stesso tempo, aumenterà anche la differenza di O2, che renderà i risultati più accurati;
·È meglio utilizzare un singolo set di sensori di gas per misurare la concentrazione di gas di riferimento e gas di uscita della camera. Ciò consente un confronto diretto tra i valori del campione in entrata/uscita. Nello schema, una valvola a tre vie è utilizzata per passare tra il gas di riferimento di monitoraggio o il gas di uscita. Per controllare a distanza la selezione della sorgente del campione è invece possibile utilizzare un'elettrovalvola elettrica a tre vie, che prevede il multiplexing di una serie di sensori tra il gas di riferimento di campionamento e l'uscita di una o più camere metaboliche;
·Le unità di misura metabolica e i risultati possono essere in ml/min, ml/min/g, L/h/kg o qualsiasi combinazione. La maggior parte dei valori numerici può essere facilmente convertita tramite semplice moltiplicazione o divisione

Per il metodo di calcolo del metabolismo respiratorio, fare riferimento a:

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