비침습 액체 전극을 이용한 의식 쥐의 심전도 기록법

초록

본 연구는 마우스와 같은 작은 설치류의 심박수를 비침습적으로 측정하기 위해 전도성 액체 전극(소금물)와 어두운 무바닥 챔버를 결합한 새로운 ECG 기록 방법을 제시한다. 마우스는 어두운 공간을 선호해 챔버 안으로 들어가며, 이때 전극에 자동으로 접촉해 심전도가 실시간으로 수집된다. 마취나 스트레스 없이 깨어있는 상태에서 심박수와 변동성을 정확히 측정할 수 있지만, 전통적인 ECG 파형 분석에는 부적합하다.

상세 분석

이 방법은 기존의 마우스 심전도 측정 방식이 가진 두 가지 주요 문제, 즉 마취에 의한 심박수 변동과 동물의 스트레스 반응을 효과적으로 해결한다. 전도성 액체 전극은 두 개의 작은 욕조에 식염수 용액을 채워 놓음으로써, 동물의 앞다리와 뒷다리가 각각 전극에 닿게 한다. 전극과 동물 사이에 고체 전극이나 접착제 등을 사용할 필요가 없어 피부 손상이나 감염 위험이 최소화된다. 또한, 챔버는 바닥이 없고 입구만을 남겨 두어, 동물이 스스로 들어가고 나갈 수 있게 설계되었다. 어두운 환경을 선호하는 설치류의 본능을 이용해 동물이 자연스럽게 챔버 안에 머무르게 함으로써, 움직임이 제한되고 외부 자극에 대한 반응이 감소한다. 이때 ECG 신호는 전도성 액체를 매개로 전극에 전달되며, 신호 품질은 전해질 농도와 전극 간 거리, 그리고 동물의 체중에 따라 최적화될 수 있다. 데이터 수집은 자동 트리거 방식으로, 동물이 챔버 입구에 머리를 내밀면 즉시 기록이 시작된다. 이는 실험자의 개입을 최소화하고, 반복 측정 시 일관된 조건을 유지하게 한다. 다만, 전통적인 P‑Q‑R‑S‑T 파형을 정밀하게 분석하기에는 전극 접촉 면적과 전도성 액체의 저항 변동으로 인해 신호 잡음비가 제한적이다. 따라서 본 방법은 심박수와 HRV(심박 변동성)와 같은 전반적인 리듬 분석에 적합하지만, 심근 허혈, 전도 차단 등 세부적인 심장 기능 평가에는 부적합하다. 또한, 장시간 기록 시 액체 증발이나 온도 변화가 전극 임피던스를 변화시킬 수 있어, 실험 환경의 온·습도 제어가 필요하다. 전반적으로, 이 비침습적 접근은 동물 복지를 향상시키면서도 고품질의 심박수 데이터를 제공하는 실용적인 대안으로 평가된다.