Двухкамерный плетизмограф

Двухкамерный плетизмограф для проведения плетизмографии у иммобилизированных животных в сознании

Двухкамерный плетизмограф предназначен для оценки параметров внешнего дыхания у иммобилизированных животных, включая резистентность и проводимость дыхательных путей, без применения общей анестезии. Существует несколько моделей устройства с разными размерами для проведения экспериментов с мышами, крысами и морскими свинками.

 

Измеряемые параметры: все параметры вентиляции лёгких, включая удельную резистентность дыхательных путей (SRaw), удельную проводимость дыхательных путей (GGaw), скорость воздушного потока в середине выдоха (EF50).

На рисунке выше представлена схема проведения эксперимента – вид сверху (направление движения воздуха указано голубыми стрелками).
 
Простота и точность:
• не требует проведения хирургического вмешательства;
• для начала эксперимента необходимо просто поместить испытуемое животное в конический иммобилайзер;
• нет необходимости в отверстии с мембраной для головы животного;
• позволяет проводить вычисления удельной резистентности дыхательных путей (sRaw), удельной проводимости дыхательных путей (sGaw) и других параметров функции внешнего дыхания.
 
 
Ключевые особенности системы:
• устройство позволяет проводить плетизмографию у мышей и крыс;
• внутренний объём плетизмографа разделён на две камеры: для головы и для тела.  Каждая камера оборудована собственным пневмотахографом. Это позволяет измерять параметры двух воздушных потоков:
1) носовой (возникающий при вдыхании и выдыхании воздуха носом);
2) грудной (возникающий при сжатии и расширении воздуха при экскурсии грудной клетки).
• регулируемая вентиляция позволяет обновлять воздух в устройстве без возникновения помех.
 
 
 
Конический иммобилайзер:
• конический иммобилайзер повторяет форму головы животного, что обеспечивает отсутствие перемещений воздуха между двумя камерами устройства;
• использование конического иммобилайзера снижает стресс у животных;
• иммобилайзер ограничивает движения животного во время эксперимента;
• использование иммобилайзера уменьшает “мёртвый” объём воздуха;
• конический иммобилайзер может применяться для акклиматизации животного без его установки в плетизмограф.
 
 
Сбор и анализ данных:
- программное обеспечение iox2 позволяет осуществлять длительную непрерывную запись данных, проводить анализ и отображение результатов в режиме реального времени, синхронизировать запись и просмотр видеоизображения:
- удельная резистентность дыхательных путей определяется фазой сдвига между двумя кривыми сигналов;
- детальный побайтный контроль вычислений;
- совместимость со стандартом GLP – GOOD LABORATORY PRACTICE: контроль доступа, возможность независимого аудита данных, использование электронных цифровых подписей в документации.
- программное обеспечение datanalyst (опция) предназначено для последующей обработки данных: статистической обработки, вычисления EC50, кинетических исследований и т.д.
 

                 Грудной и носовой воздушные потоки, записанные с помощью программного обеспечение iox2.

Стандартная конфигурация устройства (без опций) включает в себя следующие компоненты:


• двухкамерный плетизмограф;
• воздушный компрессор;
• два дифференциальных датчика давления;
• усилитель usbAMP;
• программное обеспечение iox2 с модулем-анализатором DCRF (двухкамерная плетизмография, регистрация потоков воздуха, возникающих при движении грудной клетки и при носовом дыхании).

Дополнительное оборудование:
 
- дополнительный конический иммобилайзер для фиксации животных (позволяет уменьшить стресс у животных и облегчает проведение экспериментов);

- оборудование для прямой оценки резистентности/комплаенса дыхательных путей с помощью имплантируемых датчиков давления и самого совершенного плетизмографа компании emka TECHNOLOGIES.
 
- контролируемая и автоматическая доставка аэрозоля возможна с помощью небулайзера Aerogen Aeroneb и блока управления распылением nebulizationCONTROLLER;

- оценка эффектов воздействия на животных смеси газов;

- конфигурация системы без применения камеры для головы (снимается отдельно) позволяет:

1) проводить замеры показателей грудного воздушного потока и отдельно изучать параметры функции внешнего дыхания (т.е. определять дыхательный объём или частоту дыхания);
2) проводить доставку аэрозоля для нескольких испытуемых животных одновременно, с использованием системы для ингаляционного воздействия;
3) использовать комбинацию плетизмографа и имплантируемых телеметрических датчиков для измерения параметров резистентности/комплаенса у животных в сознании.
 
Часто задаваемые вопросы

1. Что такое плетизмограф?
2. Какие преимущества имеет проведение плетизмографии у животных под общей анестезией?
3. Что такое пневмотахограф?
4. Что такое индекс penH?
5. Что такое транспульмонарное давление?
6. Для чего используется блок управления небулайзера?
 
1. Что такое плетизмограф?
Плетизмограф – это герметичная камера, позволяющая измерять колебания давления, возникающие при дыхании животного. Плетизмография широко используется для изучения функции внешнего дыхания. При проведении экспериментов, в основном, используются три основные модели плетизмографии:
• плетизмография у свободно передвигающихся животных без использования анестезии;
• плетизмография с иммобилизацией животных без использования анестезии;
• плетизмография у животных под общей анестезией.
Во всех моделях проведения плетизмографии измеряются колебания скорости воздушного потока и/или давления, возникающие при каждом дыхательном или вентиляторном цикле.
 
2. Какие преимущества имеет проведение плетизмографии у животных под общей анестезией?
Проведение плетизмографии у животных под общей анестезией позволяет проводить прямое измерение скорости воздушного потока и давления. На основании этих данных возможно вычисление резистентности и динамического комплаенса лёгких. Метод может применяться в комбинации с другими моделями проведения плетизмографии. Например, данные о выраженности бронхоспазма, полученные в экспериментах с животными, находящимися в сознании (непрямое вычисление индекса penH), могут проверяться в исследованиях с животными под общей анестезией.
 
3. Что такое пневмотахограф?
Пневмотахограф состоит из одной или более тонкой металлической сетки, через которую проходит воздух. Сетка сконструирована таким образом, чтобы обеспечить линейную зависимость между скоростью воздушного потока и давлением воздуха по обеим сторонам устройства. После проведения калибровки пневмотахограф на основании колебаний давления воздуха позволяет вычислять скорость воздушного потока.
 
4. Что такое индекс penH?
Индекс penH (произведение длительности паузы и отношения максимальных давлений на выдохе и вдохе) – это параметр, используемый при проведении плетизмографии всего тела и являющийся показателем резистентности дыхательных путей (бронхоспазма). Бронхоспазм приводит к росту легочной резистентности, из-за чего колебания давления, связанные с дыхательными движениями, перестают отражать скорость воздушного потока по дыхательным путям животного. При этом появляется возможность использовать параметры, значение которых зависит непосредственно от скорости воздушного потока. Несмотря на это, кривая давления принимает характерную форму (отличающуюся от нормального графика дыхания), определяемую индексом penH. Значения индекса penH выше единицы обычно свидетельствуют о наличии бронхоспазма.
 
5. Что такое транспульмонарное давление?
Транспульмонарное давление – это давление во всём лёгком (не считая грудную клетку). При проведении плетизмографии у животных под общей анестезией оно вычисляется следующим образом:
 
Ptranspulmonary=Ptracheal-Ppleural  (Pтранспульмонарное=Ртрахеальное-Рплевральное)

Пищеводное давление примерно равно давлению в плевральной полости.
 
6. Для чего используется блок управления небулайзера?
Различные конфигурации системы для проведения плетизмографии от компании emkaTECHNOLOGIES – у свободно передвигающихся животных без использования анестезии, у иммобилизированных животных без применения анестезии или у животных под общей анестезией – могут использоваться с системой доставки аэрозоля. Блок управления небулайзера  отвечает за настройки головки небулайзера, производящей аэрозоль.

Использование блока управления расширяет функциональные возможности плетизмографии:
• удалённый контроль распыления экспериментальных препаратов посредством программного обеспечения iox2;
• внедрение в протоколы ПО iox2 доставки аэрозоля из экспериментальных препаратов;
• регулировка скорости распыления экспериментальных препаратов.