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.
Hay muchos vaporizadores de precisión disponibles para uso veterinario que operan entre las tasas de flujo de 0,5 a 10 L / min 2. Estas velocidades de flujo no son ideales para los roedores, como el rango es alta en comparación con su pequeño volumen respiratorio por minuto. Las altas tasas de flujo no se recomiendan en la práctica veterinaria debido a su promoción de la hipotermia y el secado del 3,4 tracto respiratorio. Además, muchos manuales de fabricante vaporizador veterinarios comunes advierten que altas velocidades de flujo pueden causar un aumento en la aparición de fluctuaciones de contrapresión. También se ha demostrado que muchos vaporizadores estándar se convierten inexacta debajo de las tasas de flujo de 500 ml / min, y esta tasa es considerado como un caudal mínimo en el sector veterinario 5-7.
Un animal puede ser mantenido en un circuito pieza en T o modificado circuito Bain utilizando un caudal tan bajo como el volumen minuto 8-10 1.5-2.2 veces la de los animales. Estos caudales se consideran suficient para evitar la reinhalación de los gases expirados y evitar un aumento de las concentraciones de dióxido de carbono en la sangre 8. El uso de esta recomendación velocidad de flujo, un ratón 30 g podría ser mantenida a una velocidad de flujo tan bajo como 52 ml / min, casi diez veces menos que la 500 ml / min mínimo aceptado de un vaporizador tradicional.
Mientras que un vaporizador tradicional depende de flujo de gas y la presión atmosférica para la vaporización anestésico pasivo, un vaporizador de inyección directa mide el flujo total de gas fresco y inyecta el vapor directamente en la corriente de gas 2. Algunos vaporizadores de inyección directa utilizan una bomba de jeringa para administrar anestesia en la corriente de gas. controles computarizados permiten estos sistemas para ajustar automáticamente la velocidad de la bomba de jeringa para inyectar el volumen de agente líquido requerido para alcanzar la concentración deseada de anestesia. Jeringuilla impulsado vaporizadores están disponibles y aprobados para uso clínico y pediátrica, y muchas configuraciones similares son considerados como unaestética dispositivos de conservación en la práctica clínica 11-16. Poco después de su aprobación, dispositivos de conservación de anestesia con vaporizadores bomba de jeringa se adaptaron para su uso en estudios con animales 8,17,18. A diferencia de un vaporizador tradicional, un sistema de inyección directa que utiliza una bomba de jeringa no está limitada por una velocidad de flujo mínima a fin de mantener la precisión. Por esta razón, esta tecnología es ideal para su uso en la anestesia de roedores y otros casos en los bajos caudales necesarios. Los beneficios y los posibles ahorros de costes asociados a este diseño vaporizador inspirado el desarrollo de nuevos sistemas de anestesia diseñadas específicamente para roedores 1,19,20. Este nuevo sistema también incorpora un sistema incorporado en la bomba de aire, que permite al usuario administrar la anestesia sin que se requiera una fuente de gas comprimido. Como un beneficio adicional, el sistema es pre-calibrada para su uso tanto con isoflurano y sevoflurano. Con la introducción de esta tecnología vaporizador en el campo de los animales de laboratorio, it es ahora posible para anestesiar a pequeños animales de laboratorio a velocidades de flujo más cerca de los niveles recomendados sin la necesidad de gas comprimido.
El sistema de anestesia de bajo flujo digital permite que el usuario efectivamente anestesiar los ratones a velocidades de flujo muy bajas sin el uso de cualquier gas comprimido. Esto difiere enormemente de vaporizadores pasivas estándar, la mayoría de los cuales requieren una fuente de gas comprimido a velocidades de flujo mínimo de aproximadamente 500 ml / min. vaporizadores estándar utilizan diales que carecen de precisión entre gradaciones, y deben ser revisados anualmente para mantener la precisión. Un sistema de anestesia jeringa impulsado puede proporcionar una concentración específica del anestésico en el caudal establecido para calcular la velocidad necesaria exacta de la bomba de jeringa. calibraciones de rutina son innecesarios, lo que resulta en un ahorro de costes y tiempo adicionales.
El caudal mínimo recomendado para mantener un animal en un circuito de regeneración de aire no es 1.5-2.2 veces el volumen minuto del animal. La velocidad de flujo de 100 ml / min utilizado en este estudio supera este mínimo para suministrar suficiente anestesia a los animales. El caudal Settings son críticos para esta técnica la administración de anestesia, como la velocidad de flujo está directamente relacionada con la cantidad de isoflurano utilizado para un período de tiempo dado. Cuando se utiliza a velocidades de flujo bajas, esta técnica puede reducir en gran medida la cantidad de isoflurano requerida durante el uso, mientras el animal aún se anestesia con eficacia 1,19-21.
Nuevos costos de equipo entre los vaporizadores tradicionales y vaporizadores digitales de bajo flujo son comparables. Sin embargo, el sistema de anestesia de bajo flujo digital tiene la capacidad de entregar ya sea isoflurano o sevoflurano. Esto elimina la necesidad de isoflurano designado y vaporizadores de precisión de sevoflurano, reduciendo los costos de equipo iniciales para los grupos que utilizan los dos agentes anestésicos. Comparaciones entre las tecnologías recientemente publicados han sugerido vaporizador ahorro de costes con el tiempo cuando se utiliza un bajo flujo vaporizador digital de 1,19,20. Los resultados de estas comparaciones se podrían utilizar para aproximar posibles ahorros de costes en el transcurso de un año. Comosuming ajustes de uso típicas realizadas en incrementos de 2 hr, 5 días a la semana durante 52 semanas, un vaporizador de isoflurano tradicional consumirá 3,8 litros de isoflurano, o doce botellas de 250 ml. Un vaporizador digital de bajo flujo utilizado en la misma frecuencia consumiría solo 0,32 L, o dos botellas de 250 ml. el consumo de carbón bote también se reduce. Suponiendo que cada recipiente tiene 50 g de gas de escape depurado, un vaporizador tradicional llenará aproximadamente 21 botes de carbón vegetal en el transcurso de un año. En comparación, un vaporizador digital de bajo flujo requerirá 6 o menos. Un vaporizador tradicional requeriría aproximadamente 5 cilindros de gas grandes por año, cada una con una capacidad de 9.500 L. La bomba de aire interior, disponible en algunos modelos de vaporizadores de bajo flujo digitales, elimina la necesidad de gas comprimido. Si el gas comprimido se fuera a usar, el sistema se utilice sólo 1 cilindro por año 1.
La técnica puede ser modificada con base en las necesidades. vaporiz digital de bajo flujoERS permiten al usuario ajustar la profundidad anestésica rápida y precisa. Si la profundidad de la anestesia debe ser aumentado o disminuido, el usuario puede aumentar la concentración de anestésico en incrementos de 0,1% con el dial en la parte superior del sistema. El caudal también se puede ajustar según sea necesario durante todo el procedimiento. Este protocolo utiliza una jeringa de 2 ml, aunque tamaños de jeringa de mayor tamaño están disponibles para procedimientos más largos. La bomba de aire interna ofrece a los usuarios la opción de anestesiar a los animales sin necesidad de una fuente de gas comprimido. Para los procedimientos que requieren gas comprimido o de oxígeno suplementario, el usuario tiene la opción de conectar una fuente de gas para el sistema de bajo flujo en lugar de utilizar aire circundante. El usuario puede seguir ofreciendo la fuente de aire seleccionada durante todo el procedimiento, o puede cambiar entre la bomba interna y una fuente de gas comprimido, según sea necesario. Por ejemplo, el usuario puede configurar el sistema para suministrar aire de la habitación a través de la bomba interna durante la inducción y el mantenimiento, pero ofrecer oxi suplementarioGen durante la recuperación.
Aunque hay muchas ventajas de utilizar un vaporizador digital de bajo flujo, hay limitaciones. Debido a que una válvula de descarga no está incluido, el lavado manual de la cámara con aire limpio antes de la apertura es la única forma para purgar la cámara de inducción. Este sistema está diseñado para operar a sólo caudales bajos y no entrega anestesia encima de las tasas de flujo de 800 ml / min, en los vaporizadores tradicionales se pueden utilizar con caudales de hasta 10 L / min. Por lo tanto, este sistema en particular sólo es adecuado para las especies animales pequeños. Además, el sistema tiene menos agente anestésico en comparación con un vaporizador tradicional. Puede haber situaciones en las que la jeringa debe volverse a llenar durante un procedimiento. Sin embargo, los retrasos durante el trasvase se pueden reducir mediante pre-llenado de una segunda jeringa cerca para sustituir la jeringa vacía. tamaños de jeringa hasta 10 ml están disponibles para reducir la necesidad de rellenar jeringuillas mediados de procedimiento. Por último, a diferencia de un vaporizador tradicional, el bajo flvaporizador digital de flujo requiere electricidad. Las baterías están disponibles para su uso en los casos en que la energía eléctrica no está disponible o en el caso de un corte de energía.
Estudios anteriores han demostrado que los sistemas digitales de bajo flujo consumen menos isoflurano, gas portador, y botes de carbón en comparación con un sistema de anestesia tradicional 1,19,20. La reducción de los gases anestésicos Compactar también podría identificar una reducción de los residuos de gases anestésicos, aunque es necesario seguir trabajando en estas áreas. espectroscopia de infrarrojos de gas se puede utilizar para controlar la producción de isoflurano residuos, y insignias dosímetro se puede utilizar para cuantificar la exposición isoflurano al personal de laboratorio en comparaciones futuras.
En resumen, esta técnica para la administración de anestesia será beneficioso para grupos de actuación anestesia roedor debido a la mejora de la seguridad, la eficacia y la precisión respecto a los sistemas tradicionales.
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 |