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主要功能用途

TSE PhenoMaster NG代謝行為表型分析系統(tǒng)是一套在標(biāo)準(zhǔn)生活籠環(huán)境下對多個小鼠、大鼠、豚鼠等小型嚙齒動物（）的代謝表征（如代謝呼吸熵監(jiān)測、飲食/飲水/體重監(jiān)測）、運(yùn)動表征（曠場自主活動、跑輪運(yùn)動、跑步機(jī)運(yùn)動）和心電等生理體征的實(shí)時連續(xù)監(jiān)測記錄的多功能系統(tǒng)。PhenoMaster NG為長期全自動監(jiān)測小型實(shí)驗(yàn)動物代謝和相關(guān)行為提供了一個高度靈活的模塊化一體式解決方案，可用于動物生物鐘/晝夜節(jié)律研究、能量代謝、營養(yǎng)不良癥/肥胖癥（Obesity）/糖尿病（Diabetes）模型藥物代謝、缺氧(Hypoxia)等研究領(lǐng)域。

性能特點(diǎn)

TSE 新一代PhenoMaster Next Generation (NG)能量代謝與行為表型分析系統(tǒng)，引入標(biāo)準(zhǔn)生活籠設(shè)計理念，使動物處于熟悉的地應(yīng)激壓力環(huán)境、自然生活狀態(tài)下實(shí)施能量代謝和行為學(xué)分析，不僅符合嚴(yán)格的動物福利要求，也為實(shí)驗(yàn)測試條件提供更好的一致性和穩(wěn)定性。PhenoMaster NG系統(tǒng)為長期全自動監(jiān)測小動物代謝和相關(guān)行為提供了高度靈活的模塊化解決方案，可以在一個軟件中同時控制多種功能模塊，完成實(shí)驗(yàn)動物的能量代謝表征（呼吸熵監(jiān)測、攝食飲水及體重監(jiān)測模塊）、動物行為表征（包括XYZ自主活動度、跑輪CaloWheel模塊、密閉能量跑臺CaloTreadmill及Operant Wall學(xué)習(xí)記憶）和心電、腦電、呼吸等多種生理體征參數(shù)的長時間連續(xù)監(jiān)測記錄和分析。PhenoMaster NG系統(tǒng)使用現(xiàn)代總線架構(gòu)，所有功能模塊、監(jiān)測通道可實(shí)現(xiàn)“即插即用” 模塊化的管理。在不干擾其他傳感器的數(shù)據(jù)收集能力的情況下，可隨時刪除和添加。具有無與倫比的應(yīng)用靈活性，便于根據(jù)研究問題或方向變化靈活擴(kuò)展。監(jiān)測通道數(shù)量同樣具有高度靈活性，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)通量要求選擇1-256范圍任意數(shù)量的檢測通道（籠位）。通常情況下，模塊的升級擴(kuò)展可由用戶自行輕松完成。作為PhenoMaster的迭代產(chǎn)品，PhenoMaster NG -具有改進(jìn)的傳感器技術(shù)，更高的動物福利標(biāo)準(zhǔn)和同類產(chǎn)品中最高的數(shù)據(jù)采樣頻率。此外，PhenoMaster NG還可可使用新型專用傳感器選項(xiàng)H2、CH4、VOCx、13isoC，與IVC /Iso密封隔離籠組合，用于無菌或免疫功能低下的動物氣體分析儀、監(jiān)測微生物組活性（Microbiome activity Monitoring, MicrobSys）。借助TSE的平衡臂（Counterbalance Arm）、轉(zhuǎn)環(huán)(Swivel) 附加組件，可在動物處于環(huán)境熟悉、毫無壓力的生活籠中、保持自由活動狀態(tài)下完成光遺傳學(xué)(Optogenetics)、化合物輸入(compound infusion)、微透析(microdialysis)等測試。

1、能量代謝監(jiān)測

1.1 呼吸熵監(jiān)測模塊(indirect open circuit Calorimetry System, CaloSys)

PhenoMaster NG通過間接氣體量熱法(Indirect Gas Calorimetry, CaloSys)進(jìn)行呼吸熵監(jiān)測。可測量小動物呼吸的氧氣濃度、氧氣消耗量(oxygen consumption, VO2)、二氧化碳濃度、二氧化碳產(chǎn)生量(carbon dioxide production, VCO2)、呼吸交互率、熱量，得出能量代謝數(shù)據(jù)。CaloSys具有PULL(拉)、PUSH(推)兩種氣體采集模式。傳統(tǒng)代謝研究系統(tǒng)一般是使用標(biāo)準(zhǔn)PULL模式。CaloSys則同時具有PULL和PUSH模式兩種模式。PUSH 模式用于常規(guī)缺氧(hypoxia)、在ISOcage動物密封隔離籠中進(jìn)行的無菌條件下動物實(shí)驗(yàn)以及特定氣體成分暴露實(shí)驗(yàn)研究。O2和CO2氣體探頭具有全自動快速校正功能。氧氣監(jiān)測采用氧化鋯(ZrO2)監(jiān)測探頭，二氧化碳監(jiān)測采用紅外光譜探頭，穩(wěn)定性好精度高。高速氣體監(jiān)測，單籠氧氣/二氧化碳?xì)怏w數(shù)據(jù)采集監(jiān)測周期為15秒。可為每個籠體配備一套單獨(dú)的O2和CO2探頭，實(shí)現(xiàn)呼吸熵實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)功能，監(jiān)測頻率為1秒/次。采用電學(xué)帕爾帖原理，采用物理氣體干燥裝置（first-pass physical drying unit，水蒸汽冷凝阱）而非有毒化學(xué)物去除監(jiān)測氣體中的水汽，可保證長時間連續(xù)干燥氣體，消除水汽對CO2傳感器的噪音干擾。

1.2 測試籠代謝籠為實(shí)驗(yàn)動物提供水和食物及活動空間，籠蓋上有空氣出入口和空氣采樣口。籠內(nèi)氣體由空氣泵提供，中間經(jīng)過空氣過濾器和空氣干燥單元，以保證進(jìn)入動物籠中的空氣干燥潔凈。籠具蓋具有夾層設(shè)計，氣流沿籠壁流下，單方向循環(huán)流動，代謝籠內(nèi)氣體殘留少。籠體進(jìn)氣方式可選擇PULL模式或PUSH 模式。每個籠體配置獨(dú)立的大流速控制器，氣體流速可調(diào)籠內(nèi)環(huán)境監(jiān)測傳感器可用于高精度的溫濕度和氣壓監(jiān)測。

1.3 進(jìn)食/飲水/體重監(jiān)測模塊PhenoMaster NG的高精度重量傳感器可精確采集動物的每個飲水和攝食行為。可互換的多個傳感器配置 –兩種飲食、水和體重（可自由組合）。借助于食物飲水?dāng)z取的控制模塊(Access Control Module)，可根據(jù)測試任務(wù)自動進(jìn)行食物和飲水控制（按時間/持續(xù)時間/數(shù)量/頻率進(jìn)行分析和訪問控制），系統(tǒng)可詳盡的動物膳食模式分析-次數(shù)和時間模式。進(jìn)食監(jiān)測模塊，可實(shí)時監(jiān)測食物消耗量、攝食時間、攝食頻率、單位時間攝食次數(shù)。喂食器有防碎屑裝置，可減少進(jìn)食過程中碎屑損失和外漏引起的誤差。飲水監(jiān)測模塊，可實(shí)時監(jiān)測飲水消耗量、飲水時間、飲水頻率、單位時間飲水次數(shù)。體重監(jiān)測模塊，可實(shí)時監(jiān)測體重變化量。

1.4 自發(fā)活動監(jiān)測模塊ActiMot3ActiMot3紅外光束傳感器框架可以高效可靠地監(jiān)測動物運(yùn)動活動，可以記錄生活籠或其他測試場（如open field曠場，孔板holeboard，light/dark or place preference arena明/暗或位置偏好）中最細(xì)微的運(yùn)動（位移分辨率2mm）。采用紅外光學(xué)框架構(gòu)成三維活動監(jiān)測維度即XYZ軸面監(jiān)測實(shí)時監(jiān)測實(shí)驗(yàn)動物水平活動度、站立次數(shù)、應(yīng)激刺激監(jiān)測、位置偏愛信息監(jiān)測、晝夜節(jié)律監(jiān)測、睡眠分析等多達(dá)125個參數(shù)，提供行動圖、活動軌跡、直方圖、2D和3D顯示選項(xiàng)。用戶可通過軟件自由選定重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域范圍。

1.5 跑輪監(jiān)測模塊（小鼠）PhenoMaster NG跑輪模塊可裝配于代謝籠中，實(shí)驗(yàn)動物自發(fā)運(yùn)動時可測量呼吸熵、耗氧量、二氧化碳產(chǎn)生量和熱量等。通過內(nèi)部紅外光束器記錄小鼠在跑輪中的自發(fā)運(yùn)動、跑輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)、速度、時間、頻率等。小型化和籠蓋頂部安裝，實(shí)現(xiàn)籠內(nèi)空間最大化-增加超過30%生活空間。可輕松插入模塊完成安裝，便于快速拆卸清洗。具有啟用/禁用功能，對跑步時間和距離進(jìn)行控制。程序化的漸進(jìn)式鍛煉程序。配對跑步（將實(shí)驗(yàn)動物的跑步訓(xùn)練模式強(qiáng)加于另一對照組動物）。激勵跑步（與食物/飲水供給控制單元結(jié)合，激勵動物為了獲取食物/飲水而跑步）。

1.6 環(huán)境氣候箱（Environmental Chamber/Climate Chamber）PhenoMaster NG環(huán)境氣候箱專為間接量熱法代謝實(shí)驗(yàn)而設(shè)計。作為實(shí)驗(yàn)條件的一部分，環(huán)境氣候室控制室可對溫度、濕度、光照環(huán)境實(shí)現(xiàn)全面精確控制，以提供不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃鑼?shí)驗(yàn)條件，如進(jìn)行溫度挑戰(zhàn)（Temperature challenge）和晝夜節(jié)律效應(yīng)的研究。艙內(nèi)溫度變化可編程控制。四個集成風(fēng)扇和一個通風(fēng)板確保恒定的空氣循環(huán)和冷熱空氣分布。可容納多個測試籠同步實(shí)驗(yàn)，伸縮式擱板便于安裝測試籠。環(huán)境箱配備有動物檢視窗口,便于對實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行目視觀察。窗口設(shè)置有濾光膜，以阻擋所有外部源中的可見光。箱內(nèi)的紅光照明光源用于在程序化的黑暗階段提供箱內(nèi)的照明。與開放式外殼條件相比，將噪音降至最低。

1.7 PhenoCages代謝籠一個專門設(shè)計的收集漏斗將尿液和糞便分離到2個獨(dú)立的容器中，并通過收集器下的高精度稱重傳感器實(shí)時測量。冷凍裝置可及時將尿液和糞便維持在低溫狀態(tài)，確保后續(xù)分析結(jié)果的穩(wěn)定。代謝籠內(nèi)壁經(jīng)疏水處理，掛壁少。各個組成部分可以很容易地拆除以便清潔和消毒。

2、行為與認(rèn)知(Behavior and Cognition)檢測模塊

TSE PhenoMaster系統(tǒng)可集成大鼠和小鼠的操作墻（Operant Wall）或認(rèn)知墻(Cognition Wall)測試模塊，用于在生活籠環(huán)境中進(jìn)行的操作性條件反射測試。

操作墻由三孔入口隔板、顆粒或液體分配器、控制軟件組成。動物從特定的入口進(jìn)入則軟件自動給予食物獎勵該實(shí)驗(yàn)全程自動，軟件自動控制硬件并自動記錄數(shù)據(jù)并自動分析數(shù)據(jù)，全程無需人為干預(yù)，不會對動物學(xué)習(xí)表現(xiàn)造成干擾。無論是想研究動機(jī)（motivation）、注意力（attention）、沖動（impulsivity）還是簡單學(xué)習(xí)任務(wù)（learning tasks），都能在創(chuàng)建操作性條件反射實(shí)驗(yàn)（Operant Conditioning）時提供幾乎無限的靈活性。易用的圖形用戶界面允許輕松創(chuàng)建自定義協(xié)議。生物籠設(shè)置允許對每只動物進(jìn)行長期實(shí)驗(yàn)，并促進(jìn)對學(xué)習(xí)能力的晝夜節(jié)律分析。它還減少了實(shí)驗(yàn)人員的工作量并節(jié)省了實(shí)驗(yàn)室空間。

操作墻可與其他 Phenomaster 模塊的整合，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計提供了前所未有的靈活性。在開始操作測試之前，使用訪問控制單元限制對食物的訪問，從而增加為食物工作的積極性。將操作墻與自愿跑輪結(jié)合使用，以使用車輪運(yùn)行作為加強(qiáng)器或響應(yīng)元件。操作墻還可以集成到量熱系統(tǒng)中。

3、生理信號恒星無線遙測（Stellar Telemetry）模塊

恒星遙測(StellarTelemetry)裝置在PhenoMaster生物籠環(huán)境中定期或連續(xù)監(jiān)測重要生命體征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)與代謝和行為分析數(shù)據(jù)的整合。

發(fā)射器用于收集任何動物（體重15g - 3500+g）植入式探頭的遙測信號，可監(jiān)測肌電圖(electromyogram, EMG)、心電圖(electrocardiogram, ECG)、心率、血壓、呼吸頻率(respiratory rate)、潮氣量(tidal volume)、腦電圖(electroencephalogram, EEG）、眼電圖(electrooculogram, EOG）等眾多生物電勢(Biopotentials)指標(biāo)，以及溫度（Core Body Temperature）和活動。還可選用固態(tài)導(dǎo)管壓力傳感器，用于測量整個身體（腦、肺、心臟、血管或胃腸道）的壓力。

接收器可以安裝在實(shí)驗(yàn)室的墻壁、天花板或其他距離5m以內(nèi)的任何地方。

恒星遙測模塊可整合到所有PhenoMaster在生物籠或任何其他測試環(huán)境中，包括社交團(tuán)體(social groups)環(huán)境。

可使用BIOPAC Acknowledge Software、NOTOCORD-hem Evolution軟件操作和數(shù)據(jù)分析。

4、專用軟件系統(tǒng)

具備數(shù)據(jù)記錄及分類提取功能，可根據(jù)監(jiān)測通道篩選或提取數(shù)據(jù)，也可根據(jù)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行篩選提取數(shù)據(jù)；除常規(guī)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果功能，還可以對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和作圖，也可以將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出，用于進(jìn)一步的統(tǒng)計分析。

可根據(jù)需要選配標(biāo)準(zhǔn)測量模式或?qū)崟r測量模式。標(biāo)準(zhǔn)測量模式每個通道氣體依次抽樣進(jìn)入氣體分析儀進(jìn)行分析測量，進(jìn)入分析狀態(tài)的通道（籠舍）為當(dāng)前測量通道，其它通道為待測通道。實(shí)時測量模式為在整個實(shí)驗(yàn)過程同時記錄所有籠內(nèi)法氣體的濃度、飲食飲水體重、XYZ三維活動的所有數(shù)據(jù)，為后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計提供了相同的時間點(diǎn)，在時間上做到數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。與標(biāo)準(zhǔn)測量模式相比，實(shí)時模式可以記錄更多的“偶發(fā)性”動物數(shù)據(jù)，如進(jìn)食頻率，進(jìn)食時間等。