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介紹

使用間接量熱法測(cè)量實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(dòng)物可以方便地使用帶有用于流量測(cè)量的氣動(dòng)裝置和用于氣體分析儀的采樣端口的合適面罩進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于嚙齒動(dòng)物等較小的動(dòng)物，這種方法很難或不可能成功實(shí)施，因此改用代謝室。

代謝室可以是任何具有一個(gè)入口和一個(gè)出口的密封外殼（見(jiàn)圖1）。新鮮空氣 (Vi) 以已知的流速流過(guò)腔室，因此動(dòng)物從該氣流中吸氣并向其中呼氣。因?yàn)閯?dòng)物通過(guò)代謝活動(dòng)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?jǐn)?shù)(FoO2)和增加的CO 2分?jǐn)?shù)(FoCO2)。調(diào)節(jié)通過(guò)腔室的流速 (Vi)，以便腔室中的 CO 2不會(huì)過(guò)度積聚，并且 O 2并未耗盡，但仍允許可測(cè)量氣體測(cè)量的輸入/輸出差異。實(shí)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(duì)這些測(cè)量值：Vi、FiO2、FiCO2、FoO2 和 FoCO2 進(jìn)行操作，以計(jì)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(kāi)路量熱法。

實(shí)驗(yàn)裝置

該圖顯示了基本設(shè)備設(shè)置。受控流量 (Vi) 由流量計(jì)監(jiān)控。氣體分析儀在腔室的入口或出口處測(cè)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(zhǔn)確且可比較的入口和出口氣體測(cè)量，因此分析儀使用旋塞閥定期在監(jiān)測(cè)入口氣體、參考?xì)怏w（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(cè)量中的任何小漂移或絕對(duì)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(guò)內(nèi)部有活體動(dòng)物的腔室的任何流速都會(huì)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)）。該室充當(dāng)混合室，入口氣流與動(dòng)物的（通常是微小的）呼氣混合，最終達(dá)到可在室出口處測(cè)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(dá)到理想的 0.2 – 1.0% CO 2差異。 O 2差值也會(huì)隨之增加，從而允許更準(zhǔn)確的計(jì)算。

最好使用單組氣體傳感器（例如在 Gemini 監(jiān)視器中）來(lái)測(cè)量參考?xì)怏w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(cè)參考?xì)怏w或出口氣體之間切換。這可以很容易地用三通電動(dòng)電磁閥替換，以通過(guò)遠(yuǎn)程控制選擇樣品源。大多數(shù)商業(yè)專用代謝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都使用這種方法在采樣參考?xì)怏w和一個(gè)或多個(gè)代謝室的出口之間多路復(fù)用一組傳感器。 

測(cè)量和報(bào)告單位保持一致非常重要。公布的基本代謝測(cè)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(guò)明智地乘以或除以 60 或 1000 來(lái)輕松轉(zhuǎn)換，具體取決于所需的單位。

最后，雖然開(kāi)路量熱法的基本測(cè)量和計(jì)算很簡(jiǎn)單，但成功測(cè)量涉及許多微妙之處。下面的參考文獻(xiàn)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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