2020年7月9日
ここでは、人工呼吸器と生理学的モニタリングモジュールを内蔵したデジタル低流量麻酔システムを用いて、マウスに麻酔ガスを安全かつ効果的に管理するプロトコルを提示する。
このプロトコルは、低流量電子気化器、統合人工呼吸器、パルスオキシメータ、遠赤外線加温パッドを含む、包括的な麻酔および生理学的モニタリングスイートの最適な使用法を強調しています。この方法論は、ベンチやラボのスペースが限られている施設に役立ちます。また、オールインワンシステムにより、圧縮ガスタンクや個別の生理学的モニタリング機器が不要になります。
この手順を実演するのは、パデュー大学の生物医学工学博士課程の学生であるLuke Schepersです。低流量気化器をセットアップするには、キャリアガス源を選択し、システム背面の入口ポートから赤いキャップを取り外して、システムが室内の空気を取り込むことができるようにします。圧縮ガス源を使用する場合は、15ポンド/平方インチに設定された圧力調整器と減圧器を使用します。
そして、デバイスをシステムの背面にあるコンプレッサーガスポートに接続します。チャコールキャニスターを排気ポートに接続します。また、アクセサリコネクタをシステム前面の吸気ポートと呼気ポートに接続します。
誘導チャンバーを青いクリップで枝に接続し、ノーズコーンを白いクリップで枝に接続します。一体型人工呼吸器をセットアップするには、挿管コネクタチューブを黄色のクリップでブランチに接続します。ベントラン画面で人工呼吸器のデッドスペースを調整するには、[セットアップ]と[キャリブレーションとテスト]をタッチし、[デッドスペースの測定]を選択し、[B.To ダイヤル]を押して統合パルスオキシメータをセットアップし、システム背面のマウススタットポートのセンサーを接続します。
遠赤外線ウォーミングパッドを設定するには、ウォーミングパッドをシステム前面のパッド電源ポートに接続します。次に、一方のセンサーをボディセンサーポートに接続し、もう一方のセンサーをパッドセンサーポートに接続し、パッドセンサーをウォーミングパッドに固定します。Anest Run Screenで麻酔送達のシステム設定を構成するには、[セットアップ]をタッチして麻酔薬を選択します。
タッチして「アネスト」と入力し、ダイヤルBを回してイソフルランまたはセボフルランを選択します。このシリンジサイズを設定するには、[シリンジサイズ]をタッチし、ダイヤルBを回してサイズを選択します。[戻る]をタッチしてAnest Run画面に戻り、ボトルトップアダプターを使用してシリンジに麻酔薬を充填します。
シリンジを麻酔システムに接続し、[取り外し]をタッチして、必要に応じてプッシャーブロックを後方に移動します。シリンジをプライミングするには、プライムを押し続けて、ブロックがシリンジプランジャーの上部にちょうど触れるまでプッシャーブロックを前方に移動します。人工呼吸器を設定するには、Vent Run Screenタブを開き、Setupを押します。
[Body weight] を押して、動物の体重を入力します。次に、Priorityを押して、ボリュームまたは圧力制御の換気を選択します。適切な呼吸数と一回換気量が自動的に設定されます。
パルスオキシメータのパラメータを設定するには、Oxy run screenタブを開き、Setupを押します。Minimum HRを押し、Dial Bを回して、最小許容心拍数の測定値を設定します。ウォームラン画面でウォーミングパラメータを設定するには、セットアップを押して、ウォーミング方法と目標温度設定を選択します。
Anest Run Screenからマウスに麻酔をかけるには、Inductionをタッチしてエアフローを開始します。デフォルトの誘導流量は毎分500ミリリットルです。必要に応じてダイヤルAを回して流量を調整します。
マウスを誘導チャンバーに入れ、蓋をしっかりと閉めます。イソフルランの麻酔薬濃度ダイヤルを3%に調整します。.デフォルトの誘導流量は毎分500ミリリットルです。
必要に応じてダイヤルAを回して流量を調整します。Deliverを押して、麻酔薬の送達を開始します。動物が十分に麻酔されたら、再度Inductionに触れ、次にFlushチャンバーに触れて、チャンバー内の残留麻酔ガスを減らします。
ノーズコーンにつながるクリップを開き、チャンバーにつながるクリップを閉じます。ノーズコーンをタッチして空気の流れを開始し、すぐにノーズコーンを動物に取り付けます。動物を赤外線温暖化パッドの中央に配置し、動物センサーを直腸プローブとして挿入して体温を制御します。
人工呼吸器を開始するには、麻酔をかけた動物を挿管ステージに置き、垂直挿管ステージに固定されたスレッドを使用して動物を上切歯から吊り下げます。.動物の舌をそっと横に見せ、イノベーションキットに付属のライトを使用して気管を視覚化します。気管内チューブを慎重に挿入します。
正しい配置は、小さな空気袋をチューブに接続し、肺の膨張をチェックすることで確認できます。[ノーズコーンの停止]をタッチして空気の流れを止め、ノーズコーンのクリップを閉じ、ベンチレーションチューブのクリップを開きます。気管内チューブを換気チューブに接続し、[換気の開始]をタッチして換気を開始します。
生理学的モニタリングを開始するには、センサーを動物の片方の後足に軽くクリップすると、パルスオキシメータが自動的に心拍数と血中酸素飽和度の読み取りを開始します。Oxyランスクリーンタブをタッチして、パルスオキシメトリデータを表示します。心拍数と血中酸素飽和度は、パルスアウト対称性により、メンテナンス中に監視できます。
この代表的な解析では、動物の心拍数と血中酸素飽和度は安定しており、すべてのグループでどちらの測定値にも有意な変化はほとんど観察されませんでした。また、血中酸素飽和度が82〜99%のままであるため、この技術により、研究者はより低い流量で、圧縮ガスを必要とせずに麻酔を行うことができます。流量が減ると、ガスの無駄が少なくなり、研究担当者の曝露が少なくなります。
本プロトコルでは、デジタル低流量麻酔システムを用いて、マウスに麻酔ガスを安全かつ効果的に投与する方法について解説します。このシステムはベンチレーターと生理学的モニタリングモジュールが統合されており、スペースの限られた施設に適しています。
前臨床研究において、麻酔投与システムは、特に空間的な制約がある環境において、動物福祉、データの完全性、および運用効率のバランスを維持する必要があります。この統合型低流量システムは、化合物評価中に安定した生理学的モニタリングを可能にすることで、麻酔によるアーティファクトから生じるばらつきを低減し、メカニズム面でのリスク低減(de-risking)をサポートします。そのオールインワン設計は、再現性のある鎮静がターゲット検証や表現型スクリーニングにおいて極めて重要となる初期探索パイプラインにおいて、ワークフローの連続性とリソース利用効率を向上させます。
本システムは、仮説検証からリード最適化に至る創薬のコンティニュアムに適合しており、イメージング、電気生理学、または外科的介入において安定した麻酔が必要な場合に有用です。