Here, we present a protocol to more safely and efficiently administer anesthetic gas to mice using a digital, low flow anesthesia system utilizing a syringe-driven direct injection vaporizer.
A traditional vaporizer depends on flowing gas and atmospheric pressure for passive anesthetic vaporization. Newly developed direct injection vaporizers utilize a syringe pump to directly administer volatile anesthetics into a gas stream. Unlike a traditional vaporizer, it can be used at very low flow rates, making it ideal for use on mice and rats.
The equipment’s capability to use low flow rates could result in a substantial cost savings due to the reduced need for anesthetic agents, compressed gas, and charcoal scavenging filters1. A lower flow rate means less waste of anesthetic gas and likely reduces the risk of anesthetic exposure to laboratory personnel. Thus, the high levels of precision and safety associated with direct injection vaporizers, along with a reduced need for anesthetic agents, compressed gas, and charcoal filters are beneficial for research requiring small animal anesthesia.
The goal of this protocol is to demonstrate the use of a syringe-driven direct injection vaporizer as part of a digital, low-flow anesthesia system. The direct injection vaporizer is capable of accurately delivering anesthesia at very low flow rates compared to a traditional vaporizer, making it a promising alternative for controlled gas anesthetic delivery to rodents.
Ci sono molti vaporizzatori precisione disponibili per uso veterinario che operano tra portate di 0,5-10 L / min 2. Questi flussi non sono l'ideale per i roditori, come la gamma è elevato rispetto al loro piccolo volume respiratorio minuto. Alti tassi di flusso non sono raccomandati nella pratica veterinaria per la loro promozione di ipotermia e asciugatura del 3,4 vie respiratorie. Inoltre, molti manuali quelle vaporizzatore veterinari comuni avvertono che portate elevate possono causare un aumento della frequenza delle fluttuazioni di contropressione. È stato anche dimostrato che molti vaporizzatori standard diventano una imprecisa sotto portate di 500 ml / min, e questo tasso viene considerato come una portata minima nel settore veterinario 5-7.
Un animale può essere mantenuto su un circuito a T o modificato circuito bain utilizzando una portata partire da volume minuto 1,5-2,2 volte dell'animale 8-10. Questi tassi di flusso sono considerati sufficient per evitare rirespirazione di gas scaduti e prevenire un aumento di carbonio nel sangue concentrazioni di biossido di 8. Usando questa raccomandazione portata, a 30 g del mouse potrebbe essere mantenuto ad una velocità di flusso a partire da 52 ml / min, quasi dieci volte meno del accettata 500 ml / min minimo di un vaporizzatore tradizionale.
Mentre un vaporizzatore tradizionale dipende dal flusso di gas e pressione atmosferica per vaporizzazione anestetico passiva, un vaporizzatore iniezione diretta misura il flusso totale di gas fresco e inietta il vapore direttamente nel flusso di gas 2. Alcuni vaporizzatori iniezione diretta utilizzano una pompa a siringa per somministrare anestetico nel flusso di gas. controlli computerizzati consentono questi sistemi per regolare automaticamente la velocità della pompa siringa per iniettare il volume di agente liquido necessaria per raggiungere la concentrazione desiderata di anestetico. Siringa guidato vaporizzatori sono disponibili e approvati per uso clinico e pediatrico, e molte configurazioni simili sono considerati unestetica conservando dispositivi nella pratica clinica 11-16. Poco dopo la loro approvazione, i dispositivi che Conserva anestetici con vaporizzatori pompa a siringa sono stati adattati per l'utilizzo in studi sugli animali 8,17,18. A differenza di un vaporizzatore tradizionale, un sistema di iniezione diretta utilizzando una pompa a siringa non è limitato da una portata minima al fine di mantenere la precisione. Per questo motivo, questa tecnologia è ideale per l'uso in roditori anestesia e altri casi in cui basse portate sono necessari. I benefici ei potenziali risparmi sui costi associati a questo disegno vaporizzatore ispirato lo sviluppo di nuovi sistemi di anestesia progettati specificamente per i roditori 1,19,20. Questo nuovo sistema incorpora anche un built-in pompa di aria, permettendo all'utente di amministrare anestesia senza richiedere una sorgente di gas compresso. Come ulteriore vantaggio, il sistema è pre-tarata per uso sia con isoflurano e sevoflurano. Con l'introduzione di questa tecnologia vaporizzatore nel campo animali da laboratorio, it è ora possibile per anestetizzare piccoli animali di laboratorio a portate più vicini ai livelli raccomandati senza bisogno di gas compresso.
Il sistema di anestesia a basso flusso digitale permette all'utente di anestetizzare efficacemente topi a portate molto basse senza l'uso di qualsiasi gas compresso. Ciò differisce notevolmente da vaporizzatori passivi standard, la maggior parte delle quali richiedono una sorgente di gas compresso a portate minime di circa 500 ml / min. vaporizzatori standard utilizzano quadranti che mancano di precisione tra le gradazioni, e devono essere sottoposti a manutenzione ogni anno per mantenere la precisione. Un sistema anestetico siringa guidato può fornire una specifica concentrazione di anestetico alla portata impostata per calcolare l'esatta velocità necessaria della pompa a siringa. calibrazioni di routine sono inutili, con conseguente ulteriore risparmio di costi e di tempo.
La portata minima consigliata per mantenere un animale su un circuito non-rirespirazione è 1,5-2,2 volte il volume minuto dell'animale. La portata di 100 ml / min utilizzato in questo studio superato questo minimo per fornire anestesia sufficiente per gli animali. Il settin portatags sono fondamentali per questa tecnica consegna anestetico, come la portata è direttamente correlato alla quantità di isoflurano utilizzato per un determinato periodo di tempo. Se utilizzato alle basse portate, questa tecnica può ridurre notevolmente la quantità di isoflurano richiesto durante l'uso, mentre l'animale è anestetizzato ancora efficace 1,19-21.
Nuovi costi delle attrezzature tra vaporizzatori tradizionali e vaporizzatori digitali a basso flusso sono paragonabili. Tuttavia, il sistema di anestesia a basso flusso digitale ha la capacità di fornire sia isoflurano o sevoflurano. Questo elimina la necessità di isoflurano designato e vaporizzatori precisione sevoflurano, riducendo i costi di apparecchiature iniziali per i gruppi che utilizzano entrambi gli agenti anestetici. Confronti pubblicati di recente tra le tecnologie vaporizzatore hanno suggerito risparmi sui costi nel tempo quando si utilizza un basso flusso vaporizzatore digitale 1,19,20. I risultati di questi confronti possono essere usati per approssimare potenziali risparmi nel corso di un anno. Comesuming impostazioni tipiche di utilizzo eseguite in incrementi di 2 hr, 5 giorni a settimana per 52 settimane, un tradizionale vaporizzatore isoflurano consumerà 3,8 L di isoflurano, o dodici bottiglie da 250 ml. Un vaporizzatore digitale basso flusso utilizzato alla stessa frequenza consumerebbe solo 0,32 L, o due 250 ml. il consumo di carbone di legna contenitore è anche ridotto. Assumendo che ogni contenitore contiene 50 g di gas di scarico scavenging, un vaporizzatore tradizionale riempirà circa 21 taniche carbone nel corso di un anno. In confronto, un vaporizzatore digitale a basso flusso richiederà 6 o meno. Un vaporizzatore tradizionale richiederebbe circa 5 bombole di gas di grandi dimensioni ogni anno, ciascuna con una capacità di 9.500 L. La pompa dell'aria interna, disponibile in alcuni modelli di vaporizzatori a basso flusso digitali, elimina la necessità di gas compresso. Se gas compresso dovesse essere utilizzato, il sistema sarebbe utilizzare solo 1 cilindro all'anno 1.
La tecnica può essere modificata in base alle necessità. Low-flow vaporiz digitaleERS permettono all'utente di regolare la profondità dell'anestesia modo rapido e preciso. Se la profondità dell'anestesia deve essere aumentato o diminuito, l'utente può aumentare la concentrazione di anestetico in incrementi di 0,1% utilizzando la ghiera sulla parte superiore del sistema. La portata può essere regolata secondo necessità durante tutta la procedura. Questo protocollo utilizza una siringa 2 ml, anche se le dimensioni siringa grandi sono disponibili per procedure più lunghe. La pompa dell'aria interna offre agli utenti la possibilità di anestetizzare gli animali senza la necessità di una fonte di gas compresso. Per le procedure richiedono gas compressi o ossigeno supplementare, l'utente ha la possibilità di collegare una sorgente di gas al sistema basso flusso piuttosto che utilizzare l'aria circostante. L'utente può continuare a fornire il sorgente di aria selezionata durante tutta la procedura, oppure può passare dalla pompa interna e una fonte di gas compresso a seconda delle necessità. Ad esempio, l'utente può impostare il sistema per fornire aria ambiente attraverso la pompa interna durante l'induzione e manutenzione, ma fornire oxy supplementaregen durante il recupero.
Anche se ci sono molti vantaggi di utilizzare un vaporizzatore digitale a basso flusso, ci sono delle limitazioni pure. Poiché una valvola di scarico non è incluso, rossore manualmente la camera di aria pulita prima apertura è l'unico modo per eliminare camera di induzione. Questo sistema è progettato per funzionare a solo basse portate e non eroga anestesia sopra portate di 800 ml / min, dove vaporizzatori tradizionali possono essere utilizzati con portate fino a 10 L / min. Questo particolare sistema è quindi adatto solo per specie animali piccoli. Inoltre, il sistema contiene meno agente anestetico rispetto ad un vaporizzatore tradizionale. Ci possono essere situazioni in cui la siringa deve essere riempito durante una procedura. Tuttavia, ritardi durante il riempimento può essere ridotto di pre-riempimento di una seconda siringa vicino per sostituire la siringa vuota. dimensioni siringa a 10 ml sono disponibili per ridurre la necessità di riempire siringhe metà procedura. Infine, a differenza di un vaporizzatore tradizionale, il basso flOW vaporizzatore digitale richiede energia elettrica. Le batterie sono disponibili per l'uso nei casi dove l'energia elettrica non è disponibile o in caso di interruzione di corrente.
Precedenti studi hanno dimostrato che i sistemi digitali a basso flusso consumano meno isoflurano, gas di trasporto e contenitori di carbone rispetto ad un sistema tradizionale di anestesia 1,19,20. La riduzione dei gas anestetico scavenging potrebbe anche individuare una riduzione dei gas anestetico rifiuti, anche se sono necessari ulteriori sforzi in questi settori. La spettroscopia infrarossa del gas può essere utilizzato per monitorare la produzione di rifiuti isoflurano, e badge dosimetro può essere utilizzato per quantificare l'esposizione isoflurano al personale di laboratorio in confronti futuri.
In sintesi, questa tecnica per la consegna anestetico sarà vantaggioso per i gruppi che svolgono roditore anestesia a causa di una maggiore sicurezza, l'efficacia e precisione rispetto ai sistemi tradizionali.
The authors have nothing to disclose.
The authors have no acknowledgements.
Anesthetic Equipment | |||
SomnoSuite Low-Flow Digital Anesthesia System | Kent Scientific Corporation | SOMNO | Includes anti-spill, anti-vapor bottle top adapter; Y adapter tubing; charcoal scavenging filter |
MouseSTAT Pulse Oximeter & Heart Rate Monitor | Kent Scientific Corporation | SS-MSTAT-Module | Integrated into SomnoSuite |
MouseSTAT Mouse Paw Sensor | Kent Scientific Corporation | MSTAT-MSE | |
2mL Glass Syringe | Kent Scientific Corporation | SOMNO-2ML | |
Low-Cost Induction Chamber, 0.5L | Kent Scientific Corporation | SOMNO-0705 | |
Low Profile Facemask, x-small | Kent Scientific Corporation | SOMNO-0304 | |
Animal Warming | |||
PhysioSuite Physiological Monitoring System with RightTemp Homeothermic Warming | Kent Scientific Corporation | PS-RT | Includes infrared warming pad, rectal probe, and pad temperature probe |
Anesthetic Agents and Medications |
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Isoflurane (250mL bottle) | Piramal Healthcare | ||
Puralube Opthalmic Ointment | Perrigo |