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前言

  FMS能量代謝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案作為SSI家族一款經(jīng)典、堅(jiān)固耐用、多用途的高精度高分辨率代謝測(cè)量主機(jī)，受到全世界以各類昆蟲、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、小型及中大型野生動(dòng)物、家禽家畜、人體等為研究對(duì)象的生理學(xué)、生態(tài)健康、生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家的極度青睞。FMS的再度升級(jí)改版，以更小體積、更大的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量、智能化大觸摸屏、更簡(jiǎn)化的操作、更合理的價(jià)格將再次引爆專注于實(shí)驗(yàn)研究科學(xué)家靈活機(jī)動(dòng)的創(chuàng)新性生物新陳代謝研究熱情。

上圖左為新款FMS便攜代謝儀主機(jī)，上圖中為代謝測(cè)量理論與技術(shù)手冊(cè)，上圖右為人體能量代謝方案

應(yīng)用領(lǐng)域

• 野生動(dòng)物（含媒介動(dòng)物）適應(yīng)環(huán)境的行為、生理、進(jìn)化等研究
• 以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為模型的肥胖、心血管、糖尿病、衰老等健康研究
• 以家畜家禽等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物為研究對(duì)象的營(yíng)養(yǎng)學(xué)、溫室氣體排放等研究
• 以人體為研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)生理學(xué)、環(huán)境模擬生理學(xué)、特殊人群營(yíng)養(yǎng)學(xué)等健康研究

技術(shù)特點(diǎn)

• 該儀器將氣流發(fā)生與控制、BaseLine/Chamber雙通道氣路切換器、CO2、O2及H2O測(cè)量與顯示、數(shù)據(jù)采集貯存等都完美地集合在一個(gè)便攜式手提箱內(nèi)。
• 采用的氣體分析器都是高質(zhì)量、高分辨率的科研級(jí)別的分析器，氧氣含量、二氧化碳含量、水汽壓、大氣壓、流速及溫度等都可以精確測(cè)定，可滿足各種研究級(jí)別的呼吸代謝測(cè)量需要，如生物醫(yī)學(xué)研究、動(dòng)物呼吸代謝研究、運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究、植物呼吸及光合研究、土壤呼吸研究、發(fā)酵研究等。
• 全新迷你型主機(jī)，堅(jiān)固的外殼，帶提手，具有最大的便攜性，可在各種復(fù)雜野外環(huán)境條件下現(xiàn)場(chǎng)使用
• 溫度、氣壓自動(dòng)補(bǔ)償，消除環(huán)境溫度、氣壓變化引起的誤差
• 8通道模擬信號(hào)輸入，可兼容其它分析儀或傳感器，4通道溫度輸入
• 超大觸摸屏實(shí)時(shí)顯示儀器各參數(shù)，可同時(shí)顯示氧氣、二氧化碳、水汽壓、大氣壓、相對(duì)濕度、模擬輸入信號(hào)、儲(chǔ)存大小、取樣情況、日期時(shí)間序列等數(shù)據(jù)
• 面板具備SD卡卡槽，最大支持容量32GB，允許即時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，無(wú)需單獨(dú)的計(jì)算機(jī)
• 具備功能強(qiáng)大的擴(kuò)展端口，可以組成多通道或各種因素控制的全面新陳代謝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
• 野外實(shí)驗(yàn)可使用鋰離子電池包（4.8 A-H），運(yùn)行時(shí)間至少6小時(shí)

上圖左為美國(guó)公共電視臺(tái)PBS視頻報(bào)道野外鳥類代謝監(jiān)測(cè)使用10年之久的便攜式設(shè)備，上圖右為久坐生活方式下高分辨率實(shí)時(shí)能量代謝監(jiān)測(cè)方案。

技術(shù)指標(biāo)

1. 傳感器：O2分析儀，燃料電池技術(shù)，使用壽命約2年，燃料電池可更換；CO2分析儀，無(wú)色散雙波長(zhǎng)紅外氣體分析儀；水汽分析儀，薄膜電容傳感器

2. 測(cè)量范圍：O2，0 - 100%；大氣壓，30-110 kPa；CO2，0 –5%；水汽壓，0-100% RH（無(wú)凝結(jié)），溫度0-100°C

3. 精度：O2：2-100%讀數(shù)的0.1%；CO2：0-5%讀數(shù)的1%；H2O：0-95% RH讀數(shù)的1%，95-100%優(yōu)于2%；溫度0.2? C

4. 分辨率：O2: 0.001%；CO2: 0.0001%-0.01%；H2O: 0.001%RH

5. 信號(hào)漂移：溫度恒定的情況下O2: <0.02%每小時(shí)；CO2: <0.001%每小時(shí)；H2O: < 0.01%RH每小時(shí)

6. 信號(hào)輸入：八個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓雙極模擬輸入，四個(gè)溫度輸入

7. 模擬輸出：8個(gè)自定義

8. 數(shù)字控制輸出：8TTL邏輯信號(hào)

9. 數(shù)字輸出：RS-232轉(zhuǎn)USB，Sablebus快速接口

10.內(nèi)置存儲(chǔ)器：SD存儲(chǔ)卡，可達(dá)32GB

11.存儲(chǔ)時(shí)間間隔：0.5sec到1hr用戶自定義

12.氣流流量：10-1500mL/min

13.流量控制：微電子熱反饋系統(tǒng)，氣流控制通過(guò)精密反饋環(huán)系統(tǒng)實(shí)際連接氣流泵和流量計(jì)（微電腦控制），同時(shí)提供高精度針閥；精度：讀數(shù)的2%

14.流量分辨率：0-99.9mL/min為0.1mL/min；100mL/min 以上為1mL/min

15.觸摸屏操作，可實(shí)時(shí)顯示儀器各參數(shù)，可同時(shí)顯示氧氣、二氧化碳、水汽壓、大氣壓、相對(duì)濕度、模擬輸入信號(hào)、儲(chǔ)存大小、取樣情況、日期時(shí)間序列等數(shù)據(jù)。配備Windows版本軟件，可在線顯示和分析數(shù)據(jù)

16.工作溫度：3-50 °C，無(wú)冷凝

17.供電：12-15 VDC，帶220V交流電適配器；可選配鋰電池供電，方便野外操作。

18.尺寸：35cm×30cm×15cm

19.重量：4kg

上圖從左到右依次為針對(duì)大象、蟋蟀、懸停蜂鳥、媒介昆蟲提供的便攜式代謝儀監(jiān)測(cè)配套呼吸室方案

上圖從左到右依次為針對(duì)著裝鎧甲士兵、集群鳥類、海洋哺乳動(dòng)物、植株提供的代謝監(jiān)測(cè)配套方案

上圖從左到右依次為針對(duì)代謝籠舍、流通式嚙齒類呼吸室、自發(fā)活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)體能提供的代謝監(jiān)測(cè)配套方案

典型應(yīng)用一

 Comparison of the CO2 ventilatory response through development in three rodent species: Effect of fossoriality，Sprenger R J, Kim A B, Dzal Y A, et al. Respiratory physiology & neurobiology, 2019, 264: 19-27.

  本文研究了大鼠、倉(cāng)鼠和松鼠幼體在不同日齡個(gè)體的呼吸模式以及對(duì)不同濃度二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)敏感性，進(jìn)而探索嚙齒類不同物種幼體發(fā)育的環(huán)境可塑性。

典型應(yīng)用二

 Greater energy demand of exercise during pregnancy does not impact mechanical efficiency，Denize K M, Akbari P, da Silva D F, et al. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 2019.

  美國(guó)婦產(chǎn)科學(xué)院和加拿大的婦產(chǎn)科醫(yī)生協(xié)會(huì)發(fā)表了最新的孕婦活動(dòng)指南，建議孕婦進(jìn)行150分鐘中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)以減少妊娠并發(fā)癥，有利于母體和嬰兒的健康。然而懷孕（嬰兒作為特殊負(fù)重）是如何影響孕婦的能量投入、活動(dòng)體能和機(jī)械效率的卻了解很少。該研究通過(guò)FMS便攜式能量代謝儀來(lái)定量化不同運(yùn)動(dòng)程序的能量消耗和機(jī)械效率。

上圖左為對(duì)照個(gè)體、孕早期、孕中期、孕后期的靜息能量消耗比較，上圖右對(duì)照個(gè)體、孕早期、孕中期、孕后期個(gè)體在21分鐘標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)任務(wù)后的活動(dòng)能量消耗情況。*表明結(jié)果有顯著性差異。

  本研究創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)，1）孕期運(yùn)動(dòng)時(shí)間的能量需求與體重增加成正比；2）在低到中等強(qiáng)度的步行過(guò)程中機(jī)械效率保持不變。

產(chǎn)地：美國(guó)

選配技術(shù)方案

1)可選配WIC紅外熱成像技術(shù)連用組成動(dòng)物代謝生理表型分析系統(tǒng)

2)可選配2D&3D視頻跟蹤和行為分析軟件，進(jìn)行動(dòng)物行為3D跟蹤、分析和模型輸出，高通量評(píng)估活動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)水平，跟蹤多個(gè)身體點(diǎn)，用于統(tǒng)計(jì)擺尾頻率、身體擺動(dòng)實(shí)驗(yàn)，可自動(dòng)計(jì)算個(gè)體間距離和個(gè)體間最近鄰近距離用于動(dòng)物集群行為實(shí)驗(yàn)

3)可選配植入式溫度（心率、活動(dòng)度）記錄器，進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)物體溫監(jiān)測(cè)，發(fā)熱個(gè)體呼吸模式及能量消耗分析

4)可選配高光譜，進(jìn)行代謝表型分析過(guò)程中的血流信號(hào)分析，以及高準(zhǔn)確度腫瘤動(dòng)物模型或人體的手術(shù)邊界機(jī)器視覺(jué)診斷，以及Thermo-RGB醫(yī)學(xué)雙光紅外熱成像儀進(jìn)行人體面部發(fā)熱研究

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