Респирометрия — это метод определения газообмена живых организмов (позвоночных и беспозвоночных животных, растений, тканей, клеток или микроорганизмов). Измерение потребления кислорода (MO₂) и выделения углекислого газа (MCO₂) позволяет рассчитывать скорость метаболизма организма.
Энергия, содержащаяся в молекулах питательных веществ, становится доступной организму в процессе их окисления. Для аэробного распада веществ необходим постоянный приток достаточного количества кислорода, поэтому дыхание является жизненно важным процессом для всех живых организмов.
Респирометрия применяется на самых разных уровнях — от исследований микроорганизмов до изучения крупных животных. Метод широко используется в фундаментальной биологии, медицине, экологических исследованиях, аквакультуре и при мониторинге процессов очистки сточных вод.
Для проведения респирометрических исследований необходимы надежные датчики. Оптические сенсоры обладают рядом преимуществ, благодаря которым идеально подходят для подобных измерений:
- неинвазивные измерения в герметичных камерах;
- измерение кислорода как в жидкой, так и в газовой фазе;
- отсутствие потребления анализируемого кислорода во время измерений;
- независимость сигнала от скорости потока;
- возможность использования сосудов различных форматов и объемов.
Закрытая респирометрия
При закрытой респирометрии организм, клетки или ткани помещают в герметичную респирометрическую камеру, заполненную воздухом или водой. В течение определенного времени измеряется количество потребленного кислорода и выделенного углекислого газа.
Неинвазивные сенсоры PreSens идеально подходят для работы с закрытыми системами. Камера не требует дополнительных отверстий для установки датчика — считывание осуществляется через стенку сосуда.
Кроме того, компания предлагает специальные стеклянные флаконы SensorVials со встроенными оптическими сенсорами и крышками с септой. Такие сосуды позволяют проводить высокоточные измерения дыхания небольших организмов.
В отличие от электрохимических кислородных электродов, оптические сенсоры не потребляют кислород во время измерений, что исключает искажение результатов.
Многоканальные измерители, такие как SDR SensorDish® Reader и OXY-4 SMA, позволяют одновременно анализировать большое количество небольших респирометрических камер.
Открытая респирометрия
При открытой (проточной) респирометрии через измерительную камеру непрерывно проходит поток воздуха или воды. Парциальное давление кислорода или углекислого газа измеряется на входе и выходе камеры, а разница концентраций используется для расчета интенсивности газообмена.
Для получения корректных результатов важно обеспечить хорошее перемешивание среды внутри камеры, чтобы состав газа или жидкости на выходе соответствовал составу среды внутри системы.
PreSens предлагает различные сенсорные решения для открытых респирометрических установок. Быстродействующие кислородные сенсоры позволяют непрерывно отслеживать изменения потребления кислорода. Проточные измерительные ячейки со встроенными сенсорами легко интегрируются в трубопроводы и позволяют одновременно контролировать параметры на входе и выходе камеры.
Независимо от масштаба эксперимента — от небольших лабораторных систем до крупных резервуаров — решения PreSens обеспечивают быстрые и точные измерения.
Специализированные системы для закрытой респирометрии мелких организмов
PreSens предлагает несколько измерительных решений, специально разработанных для исследований дыхания небольших водных организмов.
Флаконы SensorVials оснащаются встроенными кислородными сенсорными пятнами или полосками и выпускаются объемом от 2 до 20 мл. Также возможна интеграция сенсоров в индивидуальные сосуды заказчика. Оптические сенсоры считываются снаружи без вскрытия сосуда.
Сенсорный флакон SensorVials, оптические датчики Sensor Spots и cистема измерения кислорода и pH в многолуночных планшетах SDR SensorDish® Reader

SDR SensorDish® Reader + система защиты и фиксации флаконов MSV-24 + сенсорные флаконы SensorVials (2 мл или 4 мл)
Флаконы объемом 2 или 4 мл со встроенным сенсором SP-PSt5 устанавливаются на считыватель SDR SensorDish® Reader. Измерение кислорода производится через дно флакона без нарушения герметичности, что исключает попадание атмосферного кислорода. Такое решение позволяет одновременно проводить измерения до 24 образцов.
Для удобства размещения флаконы устанавливаются в пустой планшет на 24 лунки (входит в комплект). При использовании специального черного держателя, защищающего оптику от внешнего освещения, система также подходит для исследований фотосинтеза.

SDR SensorDish® Reader + датчики кислорода SP-PSt5 + услуга интеграции сенсоров
Сенсорные пятна SP-PSt5 можно приобрести отдельно и интегрировать в сосуды собственной конструкции. Это позволяет создавать респирометрические камеры объемом до 100 мл, совместимые с SDR SensorDish® Reader.
При использовании сосудов большего объема один прибор может одновременно анализировать до 12 образцов.

По запросу изготавливаются специальные держатели для нестандартных сосудов.
Сенсорный флакон SensorVials, оптические датчики Sensor Spots и волоконно-оптические измерители кислорода

Измеритель OXY-1 SMA + полимерное оптическое волокно + адаптер для флаконов (Vial Adapter) + флаконы SensorVial + PreSens Measurement Studio 2
PreSens выпускает сенсорные флаконы SensorVials объемом 20 мл со встроенными сенсорными полосками. Полоски позволяют измерять концентрацию кислорода на разных уровнях внутри флакона и одновременно контролировать кислород в жидкости и газовой фазе без открытия сосуда. Также доступны модификации для работы с магнитной мешалкой, в которых сенсорная полоска не доходит до дна.
Считывание выполняется через полимерное оптическое волокно, закрепленное с помощью адаптера Vial Adapter. При использовании многоканальных приборов (например, OXY-4 SMA) можно одновременно измерять кислород сразу в нескольких точках одного сосуда. Все данные в режиме реального времени отображаются в программе PreSens Measurement Studio 2.

Измеритель OXY-1 SMA + полимерное оптическое волокно + кислородные сенсорные метки + PreSens Measurement Studio 2
Сенсорные пятна (метки) различных диапазонов измерений могут быть интегрированы практически в любой прозрачный стеклянный или пластиковый сосуд. Измерения выполняются бесконтактно через стенку емкости с помощью оптического волокна.
Программное обеспечение PreSens Measurement Studio 2 позволяет одновременно управлять несколькими измерителями и отслеживать концентрацию кислорода сразу в нескольких сосудах или различных точках одного резервуара.
Решения для открытой респирометрии
Для проточных систем PreSens предлагает широкий выбор сенсоров, которые легко интегрируются непосредственно в поток среды.
Проточные измерительные ячейки со встроенными сенсорами
Проточные ячейки выпускаются в различных исполнениях и могут устанавливаться:
- в пластиковые трубки (FTC-PSt3);
- в металлические трубопроводы (FTM-M10-PSt3).
Считывание встроенного кислородного сенсора осуществляется бесконтактно с помощью полимерного оптического волокна, подключенного к компактному измерителю кислорода. Программа PreSens Measurement Studio 2 поддерживает работу с несколькими приборами одновременно, позволяя в реальном времени контролировать концентрацию кислорода на входе и выходе респирометрической камеры.

Измеритель OXY-1 SMA + полимерное оптическое волокно + проточная ячейка FTC-PSt3 + PreSens Measurement Studio 2
Решение предназначено для установки в пластиковые трубки системы.

Измеритель OXY-1 SMA + полимерное оптическое волокно POF-SCT + проточная ячейка FTM-M10-PSt3 + PreSens Measurement Studio 2
Комплект предназначен для интеграции в металлические трубопроводы респирометрических установок.
Кислородные микросенсоры

Измеритель OXY-1 ST + игольчатый кислородный микросенсор NTH-PSt7 + PreSens Measurement Studio 2
Для более крупных экспериментальных установок PreSens предлагает игольчатые кислородные микросенсоры. Они встроены в корпус медицинской иглы и обладают очень быстрым временем отклика. После установки непосредственно в поток среды можно практически мгновенно регистрировать изменения концентрации кислорода.
OEM-решения и разработка индивидуальных систем
PreSens предлагает широкий выбор OEM-решений для интеграции измерения кислорода в существующие системы контроля и автоматизации процессов респирометрии.
В ассортимент входят:
- компактные электрооптические модули для встраивания в приборы;
- прочные датчики из нержавеющей стали для прямого подключения к контроллерам;
- беспроводная система измерения кислорода OXYBase® Blue, управляемая со смартфона через Bluetooth.
Кроме того, специалисты PreSens выполняют разработку индивидуальных сенсорных решений под требования конкретного проекта. Если вам требуется нестандартная система измерений, специалисты компании помогут подобрать оптимальную конфигурацию оборудования.

