از اکسیژن تا کالری ، تاریخ تحول دستگاه‌های اندازه‌گیری متابولیسم

همان طوركه مشاهده كرديد اكسيژن مصرفى دراتاق تنفسى، قابل اندازه گيرى است، ولى از اين اتاق بيشتر در مواردى استفاده مى شود كه مدت زمان تجربه طولانى است ضمناً هزينه اين اتاق گران و كار با آن مشكل است. از طرف ديگر فعاليت شخص مورد آزمايش در اين اتاق محدود است. از اين رو به منظور ساده كردن عمل، دستكاهى به نام رسپيرومتر بنديكت (Benedict roth) ساخته شد كه حجم اكسيژن مصرف و كاز كربنيک توليد شده فرد مورد آزمايش از طريق تنفس به داخل دستگاه اندازه گيرى مى شود.

اين دستگاه دو مجراى جدا براى هواى دم و بازدم دارد، كه از جنس فلز يا پلاستيكک متصل به يك قطعه دهانى از جنس پلاستيک است كه فرد مورد آزمايش در بين دندانهايش قرار مى دهد. قطعه دهانى پلاستيكى در بعضى موارد به شكل ماسک ساخته مى شود كه صورت رامى پوشاند، ولى بيشتراز قطعه دهانى پلاستيكى استفاده مى شود. هنگام كار با اين دستگاه مى بايستى فرد مورد آزمايش قبلاً مدتى با آن تمرين كند تا به راحتى بتواند به داخل لوله هاى مربوطه تنفس كند. از اين نوع دستگاه انواع متفاوتى ساخته شده است. ولى ساختمان رسپيرومتر بنديكت چنانکه در شکل مشاهده میکنید از يک سيستم بسته تشكيل يافته أست كه شخص اكسيژن دريافتى را از يک استوانه فلزى به حجم ٦ ليتر دريافت وCO2 را از مجراى ديگرى كه به يک محفظه حاوى كربنات كلسيم براى جذب آن و سپس استوانه اكسيژن منتهى مى گردد پس مى دهد. اين استوانه در داخل آب كه در استوانه ديگر قرار دارد، شناور است وقتى اكسيژن مصرف مى گردد استوانه داخلى پايين مى آيد و نسبت پايين رفتن اين استوانه توسط قلمى كه به يک استوانه چرخان وصل است، ثبت مى گردد. از اين دستكاه براى تعيين متابوليسم استراحت يا Basal Metabolism نيز در بيمارستانها استفاده مى شود.
كاربا اين دستگاه بسيار ساده است. زيرا حجم اكسيژن مصرفى مستقيماً قابل خواندن است و احتياج به دستگاه آناليزور اكسيژن ندارد. ولى چون حجم CO2 قابل اندازه گيرى با اين دستگاه نيست، ضريب تنفسى (RQ) رانمى توان محاسبه نمود. ازاين رو هنگام كار با اين دستگاه انرژى معادل اكسيژن راهمان ٨/ 4 كيلوكالرى فرض مى كنند. چون اين دستگاه قابل حمل نيست از اين رو براى تعيين اكسيژن مصرفى، شخص بايستى به حالت خوابيده يا نشسته باشد.

از آنجايى كه فيزيولوژيستها علاقه مند به اندازه گيرى O2 وCO2 هردو مى باشند، براى اندازه گيرى آنها از كيسه اى به نام دوگلاس (Douglas Bag) استفاده مى شود. شخص مورد آزمايش پس از تنفس هواى معمول داخل اتاق، بازدم خود رابه داخل اين كسيه نايلونى كه حجم آن ١٠٠ ليتر است، پس مى دهد. اين هواى بازدم براى مدت ٣ تا ١٠ دقيقه جمع آورى مى گردد. هواى بازدم جمع شده را از داخل يک گازسنج عبور مى دهند و مقدارى ازآن را براى تجزيه و تعيين مقدار O2 و CO2 نگه مى دارند. كيسه دوگلاس ساده ترين و قابل اعتماد ترين روش براى اندازه گيرى تبادلات تنفسى است، ولى استفاده ازآن درآزمايشگاه، مناسبتر از حمل آن به محل هاى انجام تحقيقات صحرايى و يا كارخانجات است.

براى اندازه گيرى ميزان انرژى مصر فى در تحقيقات صحرايى وكارخانجات و مراكز مشابه دستگاه ديگرى به نام رسپيرومتر Max Plank ساخته اند. اين دستگاه ساده، سبک و قابل حمل است و مى تواند مستقيماً حجم هواى بازدم را تعيين وهمزمان مقدارى ازآن رابه داخل كيسه كوچک متصل به آن براى تجزيه O2و CO2 موجود درآن بفرستد. وزن اين دستگاه ٢/٥ كيلوگرم است كه مانند يک كوله پشتى قابل حمل است.
با اين دستكاه توانسته اند ميزان انرژى مورد نياز براى فعاليتهاى گوناگون از كار يک زن خانه دار تا فعاليت كارگران معدن زغال سنگ را اندازه گيرى كنند.