FMS新款便攜式多功能能量代謝測量?jì)x

     FMS能量代謝監測系統方案作為SSI家族一款經(jīng)典、堅固耐用、多用途的高精度高分辨率代謝測量主機，受到以各類(lèi)昆蟲(chóng)、實(shí)驗動(dòng)物、小型及中大型野生動(dòng)物、家禽家畜、人體等為研究對象的生理學(xué)、生態(tài)健康、生物醫學(xué)科學(xué)家的極度青睞。FMS的再度升級改版，以更小體積、更大的數據儲存容量、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(zhuān)注于實(shí)驗研究科學(xué)家靈活機動(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，上圖中為代謝測量理論與技術(shù)手冊，上圖右為人體能量代謝方案

應用領(lǐng)域

• 野生動(dòng)物（含媒介動(dòng)物）適應環(huán)境的行為、生理、進(jìn)化等研究

• 以實(shí)驗動(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)濟動(dòng)物為研究對象的營(yíng)養學(xué)、溫室氣體排放等研究

• 以人體為研究對象的運動(dòng)生理學(xué)、環(huán)境模擬生理學(xué)、特殊人群營(yíng)養學(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測量與顯示、數據采集貯存等都集合在一個(gè)便攜式手提箱內。

• 采用的氣體分析器都是高質(zhì)量、高分辨率的科研級別的分析器，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定，可滿(mǎn)足各種研究級別的呼吸代謝測

• 

• 量需要，如生物醫學(xué)研究、動(dòng)物呼吸代謝研究、運動(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，堅固的

• 外殼，帶提手，具有大的便攜性，可在各種復雜野外環(huán)境條件下現場(chǎng)使用

• 溫度、氣壓自動(dòng)補償，消除環(huán)境溫度、氣壓變化引起的誤差

• 8通道模擬信號輸入，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，可同時(shí)顯示氧氣、二氧化碳、水汽壓、大氣壓、相對濕度、模擬輸入信號、儲存大小、取樣情況、日期時(shí)間序列等數據

• 面板具備SD卡卡槽，大支持容量32GB，允許即時(shí)存儲數據信息，無(wú)需單獨的計算機

• 具備功能強大的擴展端口，可以組成多通道或各種因素控制的全面新陳代謝監測系統

• 野外實(shí)驗可使用鋰離子電池包（4.8 A-H），運行時(shí)間至少6小時(shí)

上圖左為美國公共電視臺PBS視頻報道野外鳥(niǎo)類(lèi)代謝監測使用10年之久的便攜式設備，上圖右為久坐生活方式下高分辨率實(shí)時(shí)能量代謝監測方案。

技術(shù)指標

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(cháng)紅外氣體分析儀；水汽分析儀，鉑電極電容傳感器

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

3. 精度：O2：2-100%讀數的0.1%；CO2：0-5%讀數的1%；H2O：0-95% RH讀數的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. 信號輸入：八個(gè)標準電壓雙極模擬輸入，四個(gè)溫度輸入

7. 模擬輸出：8個(gè)自定義

8. 數字控制輸出：8TTL邏輯信號

9. 數字輸出：RS-232轉USB，Sablebus快速接口

10. 內置存儲器：SD存儲卡，可達32GB

11. 存儲時(shí)間間隔：0.5sec到1hr用戶(hù)自定義

12. 氣流流量：10-1500mL/min

13. 流量控制：微電子熱反饋系統，氣流控制通過(guò)精密反饋環(huán)系統實(shí)際連接氣流泵和流量計（微電腦控制），同時(shí)提供高精度針閥；精度：讀數的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，可同時(shí)顯示氧氣、二氧化碳、水汽壓、大氣壓、相對濕度、模擬輸入信號、儲存大小、取樣情況、日期時(shí)間序列等數據。配備Windows版本軟件，可在線(xiàn)顯示和分析數據

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大象、蟋蟀、懸停蜂鳥(niǎo)、媒介昆蟲(chóng)提供的便攜式代謝儀監測配套呼吸室方案

上圖從左到右依次為針對著(zhù)裝鎧甲士兵、集群鳥(niǎo)類(lèi)、海洋哺乳動(dòng)物、植株提供的代謝監測配套方案

上圖從左到右依次為針對代謝籠舍、流通式嚙齒類(lèi)呼吸室、自發(fā)活動(dòng)或運動(dòng)誘導體能提供的代謝監測配套方案

典型應用一

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、倉鼠和松鼠幼體在不同日齡個(gè)體的呼吸模式以及對不同濃度二氧化碳氣體的反應敏感性，進(jìn)而探索嚙齒類(lèi)不同物種幼體發(fā)育的環(huán)境可塑性。

典型應用二

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.

美國婦產(chǎn)科學(xué)院和加拿大的婦產(chǎn)科醫生協(xié)會(huì )發(fā)表了的孕婦活動(dòng)指南，建議孕婦進(jìn)行150分鐘中等強度運動(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（嬰兒作為特殊負重）是如何影響孕婦的能量投入、活動(dòng)體能和機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)定量化不同運動(dòng)程序的能量消耗和機械效率。

上圖左為對照個(gè)體、孕早期、孕中期、孕后期的靜息能量消耗比較，上圖右對照個(gè)體、孕早期、孕中期、孕后期個(gè)體在21分鐘標準運動(dòng)任務(wù)后的活動(dòng)能量消耗情況。*表明結果有顯著(zhù)性差異。

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

產(chǎn)地：美國

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

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，高通量評估活動(dòng)狀態(tài)和運動(dòng)水平，跟蹤多個(gè)身體點(diǎn)，用于統計擺尾頻率、身體擺動(dòng)實(shí)驗，可自動(dòng)計算個(gè)體間距離和個(gè)體間近鄰近距離用于動(dòng)物集群行為實(shí)驗

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)物體溫監測，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)程中的血流信號分析，以及高準確度腫瘤動(dòng)物模型或人體的手術(shù)邊界機器視覺(jué)診斷，以及Thermo-RGB醫學(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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