Batteriebetriebenes homöothermisches Wärmekissen zur Aufrechterhaltung der Kerntemperatur bei Mäusen und Ratten

Zusammenfassung

Dieser Bericht beschreibt die Konstruktion und Verwendung eines kostengünstigen, einfach zu montierenden, tragbaren Wärmekissens für anästhesierte Kleinsäuger.

Zusammenfassung

Die Anästhesie senkt die Körperkerntemperatur, was den physiologischen Status eines Versuchstieres ernsthaft beeinträchtigt. Wichtig ist, dass Hypothermie viele Aspekte der neuronalen Funktion verändert. Bei der Aufzeichnung der Aktivität des Nervensystems bei anästhesierten Tieren muss die Kerntemperatur des Tieres stabilisiert werden. Obwohl handelsübliche Heizkissen für Kleintiere leicht erhältlich sind, sind sie in der Regel teuer, etwas sperrig und erfordern Netzkabel und eine 120/240-V-Quelle. Folglich erfordert der Transport eines anästhesierten Tieres von einem Ort (z. B. einem Operationssaal) zu einem anderen (z. B . einem Bildgebungsgerät) das Bewegen von Netzkabeln. Darüber hinaus sind kommerzielle Geräte nicht immer mit kundenspezifischen stereotaktischen Rahmen, Mikroskoptischen oder Halteboxen kompatibel. Dieser Bericht beschreibt ein kostengünstiges, batteriebetriebenes, temperaturgesteuertes Wärmekissen für Mäuse und Ratten und dokumentiert dessen Gültigkeit und Nutzen. Das Gerät überwacht kontinuierlich die Kerntemperatur eines Tieres und passt das Heizkissen automatisch an, um die Normothermie aufrechtzuerhalten. Es kann in weniger als 30 Minuten gebaut werden, die Komponenten sind leicht verfügbar und die Kosten betragen weniger als 100 US-Dollar. Das Gerät ist tragbar und eignet sich daher bequem für Forscher, die Eingriffe wie chirurgische Vorbereitungen an einem Ort durchführen und das anästhesierte Tier für experimentelle Aufnahmen an einen anderen Ort transportieren. Das Gerät kann eine betäubte Maus ohne zusätzliche Wärme (z. B. Wärmelampe) über 6 h lang normotherm ±0,7° halten, trotz >15° Differenz zwischen Umgebungsraumtemperatur und Körperkerntemperatur. Dieser Bericht zeigt, wie das Wärmekissen für die In-vivo-Bildgebung der neuronalen Aktivität über einen längeren Zeitraum bei Mäusen verwendet werden kann.

Einleitung

Heutige Methoden zur Untersuchung der neuronalen Aktivität in vivo im Gehirn von Mäusen und Ratten verwenden ausgefeilte funktionelle Bildgebungsverfahren und/oder Multielektrodenarrays 1,2,3,4. In vielen dieser Studien wird das Versuchstier tief sediert oder befindet sich in einer chirurgischen Narkoseebene. Es ist jedoch allgemein anerkannt, dass die Anästhesie die Thermoregulation bei Tieren außer Gefecht setzt; Die Kerntemperatur eines betäubten Tieres sinkt rapide ab. Zum Beispiel führt bei Ratten und Mäusen die intraperitoneale Injektion eines häufig verwendeten Anästhetikums, Ketamin, schnell zu einer Unterkühlung ^5,6,7. In der Tat erschwert die Unterkühlung die Vollnarkose bei Menschen und Nagetieren gleichermaßen 8,9,10,11. Folglich ist eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Körperkerntemperatur eines Tieres für eine Vielzahl von Experimenten an anästhesierten Tieren^erforderlich 12,13,14,15,16,17,18.

Hypothermie ist ein besonderes Problem in den Neurowissenschaften. Niedrige Temperaturen beeinflussen das Gehirn und die neuronale Funktion auf verschiedene Weise. Eine leichte Hypothermie während der Anästhesie stärkt die Blut-Hirn-Schranke gegen experimentelle Beleidigungen wie die Perfusion mit hyperosmolaren Lösungen¹⁹; Eine schwerere Unterkühlung stört die Blut-Hirn-Schranke²⁰. Die Hypothermie verringert die Nervenleitgeschwindigkeit im zentralen²¹. und peripheren²². Nerv und verändert viele Aspekte der synaptischen Übertragung^23,24 (vgl. bei kaltblütigen Tieren²⁵). Es liegt auf der Hand, dass die Aufrechterhaltung der Körperkerntemperatur eines Versuchstieres bei der Untersuchung der neuronalen Aktivität von entscheidender Bedeutung ist, was die Bedeutung einer Form von Wärmevorrichtung unterstreicht, insbesondere für narkotisierte Tiere.

Es gibt mehrere im Handel erhältliche Wärmekissen für Kleintiere, von denen viele Regler mit Temperaturfühler-Rückmeldung enthalten, um das Tier auf einer konstanten Kerntemperatur^von 26,27,28,29,30,31,32 zu halten. Diese kommerziellen Geräte sind zuverlässig und stabil, aber oft sperrig und teuer. Andere, speziellere homöotherme Heizgeräte für Nagetiere wurden beschrieben, sind aber nur eingeschränkt für den allgemeinen Gebrauch anwendbar 33,34,35,36,37. Darüber hinaus verfügen die gängigen homöothermen Heizgeräte über Netzteile, die an eine 120-V- oder 240-V-Steckdose angeschlossen werden müssen. Diese Faktoren können einschränkend sein. Die Anforderung einer 120/240-V-Stromversorgung kann besonders ärgerlich sein, wenn ein Tier chirurgisch an einem anderen Ort als dem Ort, an dem die eigentliche Aufzeichnung stattfindet, auf den Versuch vorbereitet wird. Der Transport des Präparats, selbst über eine kurze Strecke, erfordert das Bewegen eines Controllers/Netzteils und eines Netzkabels. Darüber hinaus können Netzteile/Controller für Warmhaltekissen Rauschen in elektrophysiologischen Aufzeichnungen verursachen.

In Studien, in denen die funktionelle Bildgebung der sensorischen Neuronenaktivität bei Mäusen in vivo verwendet wurde, wurden diese Verschlimmerungen durch die Entwicklung eines extrem kostengünstigen, einfach zu konstruierenden und äußerst tragbaren homöothermen Wärmekissens überwunden. Dieses Wärmekissen wird von einer kleinen Lithium-Polymer-Batterie (LiPo) betrieben, wie sie beispielsweise für den Betrieb von Drohnen verwendet wird. Die Konstruktion dieses Geräts erfordert nur minimale Fähigkeiten. Alle Teile sind Artikel von der Stange, die per Online-Bestellung sofort erhältlich sind. Die einzigen Werkzeuge, die benötigt werden, sind ein kleiner Schraubendreher, ein Lötkolben und eine Drahtschere/Abisolierzange. Die Gesamtkosten liegen weit unter 100 US-Dollar, und der gesamte Bau dauert weniger als 30 Minuten. Durch die geringe Größe und die flexible Anordnung seiner Komponenten lässt sich das homöotherme Wärmekissen leicht an einen kundenspezifischen stereotaktischen Rahmen, Aufnahmeplattformen, Beobachtungskäfige oder, wie in diesem Bericht, an den Tisch eines aufrechten konfokalen Mikroskops anpassen.

Obwohl dieses homöotherme Wärmekissen ausgiebig für die In-vivo-Kalziumbildgebung der neuronalen Aktivität in chirurgisch exponierten kranialen sensorischen Ganglien verwendet wurde^38,39, würden alle Studien mit sedierten oder anästhesierten kleinen Nagetieren von diesem Gerät profitieren. Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Heizkissen bei voll aufgeladenen LiPo-Akkus die Körperkerntemperatur einer betäubten Maus länger als 6 h stabil hält.

Protokoll

Alle Artikel, die für den Bau des Heizkissens benötigt werden, sind im Handel erhältlich. Die Verwendung von Mäusen und alle zur Validierung dieses Protokolls beschriebenen tierexperimentellen Verfahren wurden vom University of Miami Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC), IPROTO202200000139, genehmigt. Bei den Tieren, die zum Testen und zur Validierung dieses Geräts verwendet wurden, handelte es sich um C57BL/6-Mäuse mit einem Gewicht von 18-30 g beiderlei Geschlechts. Mäuse, die speziell für die Kalziumbildgebung verwendet wurden, waren transgene Mäuse, die GCaMP6s in sensorischen Neuronen exprimieren. Die verwendeten Reagenzien und die verwendeten Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Werkzeuge für die Montage

Die Werkzeuge, die benötigt wurden, bestanden aus einem kleinen Schlitzschraubendreher (z. B. 2 mm Kopf), einem Lötkolben und einem Drahtschneider.

2. Montage des Heizkissens

Die für den Bau benötigten Gegenstände wurden ausgelegt (Abbildung 1). Dazu gehörten (A) ein 12V 15W 50 mm x 100 mm Silikon-Heizkissen (50 mm x 100 mm war eine praktische Größe für Mäuse, während größere Heizkissen aus Silikonkautschuk eher für Ratten geeignet sind); (B) Raupen-Thermistor; (C) JST-XH 2-poliger Ausgleichsstecker, Bleibuchse, Stecker; (D) JST-Steckverbinder 2-poliger Stecker mit 20 AWG-Leitungen; (E) 7,4 V 1200 mAh LiPo-Akku; (F) Kreis des Temperaturreglers; und (G) eine kurze Länge von 20 AWG Anschlussdraht.

Abbildung 1: Anordnung der Teile für den homöothermen Heizkörperbau. Dazu gehörten (A) ein 12V 15W 50 mm x 100 mm Silikon-Heizkissen (50 mm x 100 mm war eine praktische Größe für Mäuse, während größere Heizkissen aus Silikonkautschuk eher für Ratten geeignet sind); (B) Raupen-Thermistor; (C) JST-XH 2-poliger Ausgleichsstecker, Bleibuchse, Stecker; (D) JST-Steckverbinder 2-poliger Stecker mit 20 AWG-Leitungen; (E) 7,4 V 1200 mAh LiPo-Akku; (F) Kreis des Temperaturreglers; und (G) eine kurze Länge von 20 AWG Anschlussdraht. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Die beiden Leitungen des Silikon-Heizkissens wurden in die Klemmen #2 und #4 des Temperaturregelkreises eingesteckt und die Anschlussschrauben wurden festgezogen, wie in Abbildung 2 gezeigt. Die Kabel wurden verzinnt, bevor sie an die Klemme der Steuerplatine angeschlossen wurden.

Abbildung 2: Das Silikon-Heizkissen wird an den Temperierkreis angeschlossen. Hier ist der Thermistorfühler abgebildet, der mit dem Temperaturregelkreis geliefert wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Die Leitungen des 2-poligen JST-Steckers wurden dann an den Temperaturregelkreis angeschlossen, wie in Abbildung 3 gezeigt. Die rote (positive) Leitung wurde mit der Klemme #1 und die schwarze (negative) Leitung mit der Klemme #2 verbunden. Zwischen den Klemmen #1 und #3 wurde ein kurzer 20-Ga-Anschlussdraht-Jumper hinzugefügt (Abbildung 3). Ein kurzes Stück Anschlussdraht wurde aus den Kabeln des Heizkissens geborgen. Wie oben beschrieben, wurden die Leitungen verzinnt, bevor sie in die Klemme der Steuerplatine geklemmt wurden.

Abbildung 3: Die Leitungen des JST-Steckers werden an die Klemmen 1 und 2 des Temperierstromkreises angeschlossen. Die rote Leitung (positiv) muss an Klemme 1 und die schwarze Leitung (negativ) an Klemme 2 angeschlossen werden. Die Klemmen 1 und 3 sind mit einem kurzen Anschlusskabel verbunden. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Anschlüsse des Silikon-Heizkissens (Abbildung 2) nicht dargestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

3. Thermistor und Sonde einrichten

Die Leitungen vom JST-XH-Stecker wurden mit dem Perlenthermistor verlötet.  Wichtig ist, dass die Thermistorleitungen und Lötstellen sorgfältig mit Schrumpfschläuchen isoliert wurden, um einen Kurzschluss des Thermistors zu vermeiden. Die mit dem Temperaturregler gelieferte Thermistorsonde wurde ausgesteckt, entfernt und durch die Raupenthermistorsonde ersetzt, wie in Abbildung 4 dargestellt. Der Bead-Thermistor diente als rektale Wärmesonde zur Überwachung der Kerntemperatur der Maus oder Ratte.

Abbildung 4: Vorbereitung der rektalen Thermosonde. (A) Der JST-HX-Stecker ist mit dem Perlenthermistor verlötet. (B) Die mit dem Temperaturregler gelieferte Thermistorsonde wird entfernt. (C) Das Raupen-Thermistorkabel ist an den Controller angeschlossen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

4. Endgültige Integration und Montage

Der Bau wurde abgeschlossen ( Abbildung 5). Das Gerät war einsatzbereit und konnte zum Experimentieren auf einer geeigneten Plattform montiert werden. Der LiPo-Akku wurde in den JST-Stecker eingesteckt, um den Controller mit Strom zu versorgen. Ein Beispiel für die voll funktionsfähige Einheit ist in Abbildung 5 dargestellt. In einigen Fällen wurde die Schaltung des Temperaturreglers auf hohen Abstandshaltern (z. B. 1" #6 Nylonschrauben) montiert, die an den vier Ecken befestigt waren. Auf diese Weise passt der 7,4 V LiPo-Akku sauber und bequem unter die Schaltung des Temperaturreglers.

Abbildung 5: Ein vollständig fertiggestelltes homöothermisches Wärmekissen, das in einem Raum mit einer Umgebungstemperatur von 22 °C betrieben wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

5. Betrieb und Verwendung des Geräts

Um das homöotherme Heizkissen zu betreiben, wurde eine kleine Menge Vaseline auf den Bead-Thermistor gegeben, die dann sanft in das Rektum einer betäubten oder sedierten Maus eingeführt wurde. Für diesen Bericht wurden 18-30 g Mäuse mit Ketamin/Xylazin (80 mg/kg Ketamin und 10 mg/kg Xylazin) anästhesiert, mit anschließenden Auffrischungsdosen von Ketamin, um eine chirurgische Anästhesieebene aufrechtzuerhalten. Die Elektroden des Thermistors wurden mit Klebeband am Schwanz des Tieres befestigt, um ein Lösen der Sonde zu verhindern. Das Tier wurde bäuchlings auf das Silikon-Heizkissen gelegt. Angetrieben wurde das Gerät über den 7,4 V LiPo-Akku. Die Set-Taste am Thermostatregler wurde gedrückt. "H" (Heizung) erschien neben der eingestellten Temperatur. Die Set-Taste wurde erneut gedrückt, um die Temperatureinstellung zu aktivieren. Die Aufwärts - oder Ab-Taste wurde gedrückt, um die eingestellte Temperatur auf die gewünschte Spezifikation zu ändern. So wurde beispielsweise eine eingestellte Temperatur von 37° verwendet. Die Set-Taste wurde 3 s lang gedrückt (oder es wurde 6 s lang keine Taste gedrückt), und das Gerät war dann voll funktionsfähig. Anweisungen zum Einstellen der Temperatur waren auch auf dem Datenblatt enthalten, das mit der Schaltung des Temperaturreglers geliefert wird.

Wenn die Kerntemperatur des Tieres niedriger als die eingestellte Temperatur war (z. B. 37 °C), schloss sich das Relais, das das Silikonheizkissen mit Strom versorgte. Das Silikon-Heizkissen wurde mit Strom versorgt, das rote Licht leuchtete auf und das Silikonkissen begann sich zu erwärmen, bis die Rektumsonde die eingestellte Temperatur um einen bestimmten Betrag überschritt ("Hysterese"; Werkseinstellung war 0,5°). Als die Rektalsonde die eingestellte Temperatur plus Hysterese (in diesem Beispiel 37,5°) überschritt, öffnete sich das Relais, das rote Licht erlosch, die Stromversorgung des Silikonheizkissens wurde unterbrochen und das Heizkissen und das Tier begannen zu kühlen (bei einer Umgebungstemperatur < 37,5°). Als die Rektalsonde auf die eingestellte Temperatur minus Hysterese (z. B. 36,5°) abfiel, schloss sich das Relais und das Silikonheizkissen wurde erneut mit Strom versorgt, um das Tier zu erwärmen. Die Hysterese kann eingestellt werden, indem die Set-Taste dreimal gedrückt und die Aufwärts- oder Ab-Tasten verwendet werden. Detailliertere Anweisungen zur Bedienung des Temperaturreglers wurden mit dem Gerät bereitgestellt, einschließlich einer seriellen Schnittstellensteuerung, falls dies für die Benutzer von Interesse war.

6. Nachbereitung

Am Ende der in diesem Bericht beschriebenen Experimente wurden die Mäuse mit einer Ketamin-Überdosis, CO₂ und Gebärmutterhalsluxation human eingeschläfert. Konkret wurde den Tieren die 2-fache Ketamindosis injiziert, gefolgt von CO₂ aus einem Druckzylinder, der mit 10 SCFH (Standard Cubic Feet per Hour) abgegeben wurde, und schließlich einer Gebärmutterhalsluxation.

Ergebnisse

Zwei Methoden wurden evaluiert und validiert: das homöotherme Heizkissen.

Zunächst wurde in einem kritischen analytischen Test des Geräts eine kleine (18,5 g) männliche Maus unter tiefer Narkose für 6 h auf dem Wärmekissen in einer relativ kühlen Umgebung gehalten. Konkret wurde der Maus ein Gemisch aus Ketamin/Xylazin (80 mg/kg Ketamin und 10 mg/kg Xylazin) injiziert und auf dem Heizkissen im Freien, ohne Abdeckung, in einem klimatisierten Raum (Umgebungstemperatur, 20,3°) gehalten. Auffrischungsinjektionen von Ketamin wurden bei Bedarf verabreicht, um die Maus in einer chirurgischen Anästhesieebene zu halten. Die Maus hielt während der gesamten 6 Stunden eine normale Atemfrequenz aufrecht, die von einem geschätzten Tiefstwert von 110/min bis zu einem Höchstwert von 215/min variierte, abhängig von der nach der Ketamin-Booster-Injektion verstrichenen Zeit (in Übereinstimmung mit der bekannten Wirkung von Ketamin auf die Atmung). Die Kerntemperatur des Tieres wurde mit der Bead-Thermistorsonde des Geräts und unabhängig davon mit einer handelsüblichen RET-4-Rektumsonde (Physitemp) überwacht, die parallel zur Bead-Thermistorsonde eingeführt wurde. Des Weiteren wurde eine Aufzeichnung der Oberflächentemperatur des Silikonkautschuk-Heizkissens direkt unter der anästhesierten Maus geführt. Der Regler wurde auf 35° eingestellt. Die Daten deuten darauf hin, dass die Kerntemperatur der Maus über die 6 Stunden weniger als 1,3° schwankte, trotz der Differenz von 15° zwischen der Umgebungstemperatur (20°) und der eingestellten Kerntemperatur (35°) (Abbildung 6). Wichtig ist, dass die Kerntemperatur der Maus ohne zusätzliches Heizgerät (Wärmelampe, Decke usw.) bei 35±0,6° blieb. Der LiPo-Akku wurde in den 6 h Minuten einmal gewechselt.

Abbildung 6: Validierung des homöothermen Heizkissens. Eine betäubte Maus wurde 6 h lang ohne andere Wärmequelle auf einer Plattform in einem offenen Raum (Umgebungstemperatur, 20 °C) gehalten. Das Gerät wurde so eingestellt, dass es die Kerntemperatur der Maus bei 35 °C hält. (A) Der Versuchsaufbau. (B) Temperaturen, die von der rektalen Bead-Thermistorsonde des Geräts aufgezeichnet werden (dargestellt durch rote Punkte); durch eine unabhängige RET-4 (Physitemp) Rektumsonde (dargestellt durch violette Punkte); und durch einen separaten Temperaturfühler, der auf dem Silikon-Heizkissen unter der Maus platziert wird (dargestellt durch schwarze Kreise, Punkte). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Zweitens wird das batteriebetriebene Wärmekissen ausgiebig für die konfokale In-vivo-Bildgebung der sensorischen Ganglienaktivität bei transgenen Mäusen verwendet, die GCaMP6s in sensorischen Neuronen exprimieren^38,39. Die Experimente dauern in der Regel 6 Stunden oder länger, wobei die Maus für die Dauer in einer chirurgischen Anästhesieebene verbleibt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass es optimal ist, die Kerntemperatur der Maus während der chirurgischen Vorbereitung und Bildgebung bei 31,5 °C zu halten. Die chirurgische Vorbereitung besteht darin, die Trigeminus- und/oder Genikulatganglien bei tief anästhesierten Mäusen einseitig freizulegen. Diese Operation wird in einem separaten Raum durchgeführt, in dem die Bildgebung stattfindet, und erfordert den Transport der anästhesierten Maus, die auf einem speziell angefertigten stereotaktischen Gerät befestigt ist, an dem das Wärmekissen für eine Entfernung von etwa 40 m befestigt ist. Die Umgebungstemperaturen variieren zwischen 20 und 24 °C. Die Kerntemperatur der Maus, gemessen mit dem rektalen Temperaturfühler (Bead-Thermistor) des Geräts, ist konstant geblieben und das Tier wurde während der gesamten 6+ h ohne Zusatzheizung in einem stabilen physiologischen Zustand gehalten. Die neuronale Aktivität ist robust geblieben (Abbildung 7), was die Zuverlässigkeit des batteriebetriebenen Wärmekissens bestätigt, um das Tier normotherm zu halten.

Abbildung 7: Wärmekissen im Einsatz bei der in vivo Bildgebung der neuronalen Aktivität. Das Wärmekissen hält die Kerntemperatur einer anästhesierten Maus stabil und unterstützt robuste, zuverlässige Aufzeichnungen der neuronalen Aktivität über mehrere Stunden. (A) Die Ansicht zeigt die Maus, die auf dem Wärmekissen platziert ist, ihren Kopf mit einer speziell angefertigten Halterung unter dem 20-fach-Fernobjektiv eines konfokalen Mikroskops stabilisiert. Wie hier gezeigt, wird die Kerntemperatur der Maus für die Bildgebung bei 31,5 °C gehalten. Ein Scanning-Laser (488 nm) beleuchtet das chirurgisch exponierte Genikulatganglion und bildet geschmacklich evozierte Aktivität in gustatorischen sensorischen Neuronen ab, die den kalziumempfindlichen Reporter GCaMP6s exprimieren. Der große weiße Krümmer (unten rechts) leitet Geschmacksreize in die Mundhöhle. (B) Repräsentative Beispiele von 5 genikulären Ganglienneuronen, die geschmacklich evozierte Reaktionen zeigten (Veränderung der GCaMP6s-Fluoreszenz, ΔF/F) nach einer 5-s-Präsentation von 300 mM Saccharoselösung in die Mundhöhle. Diese Reaktionen wurden zu Beginn des Experiments abgebildet. Häkchen auf der roten Linie zeigen die Abgabe von Stimulus an. (C) Beispiele für Reaktionen von 5 verschiedenen Ganglienneuronen, die 6 Stunden später aufgezeichnet wurden. Die Maus war die ganze Zeit über in einer chirurgischen Anästhesieebene auf dem Wärmekissen geblieben. Die Amplituden, Dauern und Latenzen der geschmacklich evozierten Reaktionen sind bemerkenswert ähnlich zu denen, die einige Stunden zuvor aufgezeichnet wurden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Diese Tests validieren den homöothermen Regler und belegen die Fähigkeit des Heizkissens, ein anästhesiertes Nagetier über lange Zeiträume auf einer konstanten Kerntemperatur zu halten.

DATENVERFÜGBARKEIT:

Vollständige Datentabellen für Abbildung 6 und Abbildung 7 sind in der Zusatzdatei 1 enthalten.

Ergänzende Datei 1: Datentabellen für Abbildung 6 und Abbildung 7. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Diskussion

In diesem Bericht wurde ein kleines, tragbares, batteriebetriebenes homöothermisches Heizkissen zur Aufrechterhaltung der Normothermie bei anästhesierten Mäusen und Ratten beschrieben. Dieses Gerät hat die Körperkerntemperatur von tief anästhesierten Mäusen mehrere Stunden lang ohne zusätzliche Heizquelle stabil gehalten, trotz eines großen Unterschieds zwischen Raumtemperatur und Körperkerntemperatur. Der Nutzen dieses Heizkissens für die konfokale in vivo Bildgebung der kranialen Ganglienaktivität bei Mäusen wurde veranschaulicht.

Alle Komponenten für das Gerät sind online verfügbar. Die Gesamtkosten für alle Komponenten betragen weniger als 100 USD. Für die Konstruktion der Einheit werden allgemein verfügbare Werkzeuge verwendet. Für den Bau des Geräts sind keine speziellen Fähigkeiten, abgesehen von rudimentärem Löten, erforderlich. Das Wärmekissen wird von einem LiPo-Akku mit hoher Kapazität betrieben, der üblicherweise für Drohnen verwendet wird. Schließlich kann das gesamte Gerät in weniger als 30 Minuten montiert werden, wenn die Teile wie beschrieben ausgelegt sind. Dieses kleine, batteriebetriebene homöotherme Heizkissen ist besonders nützlich für Versuchssituationen, in denen anästhesierte Tiere an einem Ort (z. B. einem Operationssaal) vorbereitet und an einem anderen Ort (z. B. einem Bildgebungsgerät) für experimentelle Verfahren transportiert werden. Da das Gerät batteriebetrieben ist, müssen keine Stromkabel abgezogen und keine separate Thermocontroller-Einheit bewegt werden. Darüber hinaus erzeugt es bei batteriebetriebenen Geräten kein elektrisches Rauschen für elektrophysiologische Aufzeichnungen, ein lästiges Problem bei kommerziellen Geräten, die mit 120/240 V betrieben werden. Schließlich kann das Heizkissen problemlos an kundenspezifische stereotaktische Rahmen, Halteboxen, Tierkäfige oder andere Situationen angepasst werden.

Die Haupteinschränkung des thermischen Heizkissens besteht darin, dass die Ladung des LiPo-Akkus möglicherweise nicht für die Dauer eines Experiments reicht. In der Regel versorgt ein voll aufgeladener 1200-mAh-Akku das Gerät für 4-6 Stunden, abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen dem Tier und dem Raum. Eine einfache Lösung besteht darin, einen Backup-Akku bereitzuhalten und/oder einen LiPo-Akku mit größerer Kapazität von 2200 mAh zu verwenden.

Trotz seiner einfachen Konstruktion und Bequemlichkeit gibt es bei diesem Gerät Fallstricke. LiPo-Akkus, wie sie zum Betreiben des Heizkissens verwendet werden, können gefährlich sein^40,41. Auch wenn sie häufig für den Antrieb von Drohnen und Spielzeug verwendet werden, bergen LiPo-Akkus gewisse Risiken. Insbesondere das Überladen von LiPo-Akkus stellt eine ernsthafte Brandgefahr^{dar 42}. Benutzer werden davor gewarnt, den LiPo-Akku über Nacht oder länger aufladen zu lassen. Ein weiteres Problem ist die Möglichkeit, dass die Batterie während der Konstruktion versehentlich kurzgeschlossen wird, indem die Klemmen 1 und 2 versehentlich mit dem kurzen Anschlusskabel verbunden werden (Abbildung 3). Außerdem ist es wichtig, die richtige Polarität an den Leitungen des Batteriesteckers beizubehalten, sodass das rote (positive) Kabel an Klemme 1 und das schwarze (negative) Kabel an Klemme 2 (Abbildung 3) des Temperaturregelkreises angeschlossen ist. Eine Verpolung der Polarität kann den Stromkreis zerstören. Schließlich wird der Benutzer aufgefordert, die Drahtleitungen zu verzinnen, bevor sie in den Temperaturregelkreis eingeführt werden. Dies verhindert, dass sich die Drähte während des Gebrauchs versehentlich herausziehen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das hier beschriebene homöotherme batteriebetriebene Heizkissen Studien, die anästhesierte Mäuse oder Ratten verwenden, von großem Nutzen sein wird.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
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JST-Steckverbinder 2-polige Männchen mit 20 AWG-Leitern	eBoot	https://www.amazon.com/dp/B01M5AHF0Z?ref_=ppx_hzsearch_conn_dt_b_fed_asin_title_1	$7,19,  10 pr
JST-XH 2,54mm 1S 2-poliger Ausgleichsstecker, Steckdosen, männlicher Stecker	Elechawk	https://www.amazon.com/dp/B07YKHV46N?psc=1& ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details	$7,99,  5 PR
LiPo-Batterie, 7,4V 1200mAh	Urgenex	https://urgenexrc.com/products/7-4v-1200mah-rc-car-battery-rechargeable-lipo-battery-with-jst-plug-1200mah-30c?srsltid=AfmBOoowx-Bx8OfWtBPB78OfJoyADUDFV9hm7fh9msRGAvQKkKuJWGOj	26,99 $ pro Person
NTC BEAD Thermistor 10KOhm 3380K NXFT15XH103FA2B025	Murata	https://www.mouser.com/ProductDetail/Murata-Electronics/NXFT15XH103FA2B025?qs=MY6wChARw2wvHNDuqPRh8A%3D%3D& utm_id=22515856461& utm_source=google& utm_medium=cpc& utm_marketing_tactic=amercorp& gad_source=1& gad_campaignid=22525919680& gbraid=0AAAAADn_wf0gqCND-9aGWrXUwlVMWV3Hk& gclid=Cj0KCQjwjdTCBhCLARIsAEu8bpJw9wURxCTvI_-xRP9WEQMbL9_vz9zB83t2Oan7POSJAM64i_GaFE4aAkRtEALw_wcB	$ 0,60 pro Stück.
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