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主要功能用途

TSE PhenoMaster NG代謝行為表型分析系統是一套在標準生活籠環境下對多個小鼠、大鼠、豚鼠等小型嚙齒動物（）的代謝表征（如代謝呼吸熵監測、飲食/飲水/體重監測）、運動表征（曠場自主活動、跑輪運動、跑步機運動）和心電等生理體征的實時連續監測記錄的多功能系統。PhenoMaster NG為長期全自動監測小型實驗動物代謝和相關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/晝夜節律研究、能量代謝、營養不良癥/肥胖癥（Obesity）/糖尿病（Diabetes）模型藥物代謝、缺氧(Hypoxia)等研究領域。

性能特點

TSE 新一代PhenoMaster Next Generation (NG)能量代謝與行為表型分析系統，引入標準生活籠設計理念，使動物處于熟悉的地應激壓力環境、自然生活狀態下實施能量代謝和行為學分析，不僅符合嚴格的動物福利要求，也為實驗測試條件提供更好的一致性和穩定性。PhenoMaster NG系統為長期全自動監測小動物代謝和相關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，完成實驗動物的能量代謝表征（呼吸熵監測、攝食飲水及體重監測模塊）、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學習記憶）和心電、腦電、呼吸等多種生理體征參數的長時間連續監測記錄和分析。PhenoMaster NG系統使用現代總線架構，所有功能模塊、監測通道可實現“即插即用” 模塊化的管理。在不干擾其他傳感器的數據收集能力的情況下，可隨時刪除和添加。具有無與倫比的應用靈活性，便于根據研究問題或方向變化靈活擴展。監測通道數量同樣具有高度靈活性，可根據實驗通量要求選擇1-256范圍任意數量的檢測通道（籠位）。通常情況下，模塊的升級擴展可由用戶自行輕松完成。作為PhenoMaster的迭代產品，PhenoMaster NG -具有改進的傳感器技術，更高的動物福利標準和同類產品中最高的數據采樣頻率。此外，PhenoMaster NG還可可使用新型專用傳感器選項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、監測微生物組活性（Microbiome activity Monitoring, MicrobSys）。借助TSE的平衡臂（Counterbalance Arm）、轉環(Swivel) 附加組件，可在動物處于環境熟悉、毫無壓力的生活籠中、保持自由活動狀態下完成光遺傳學(Optogenetics)、化合物輸入(compound infusion)、微透析(microdialysis)等測試。

1、能量代謝監測

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

PhenoMaster NG通過間接氣體量熱法(Indirect Gas Calorimetry, CaloSys)進行呼吸熵監測。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、二氧化碳產生量(carbon dioxide production, VCO2)、呼吸交互率、熱量，得出能量代謝數據。CaloSys具有PULL(拉)、PUSH(推)兩種氣體采集模式。傳統代謝研究系統一般是使用標準PULL模式。CaloSys則同時具有PULL和PUSH模式兩種模式。PUSH 模式用于常規缺氧(hypoxia)、在ISOcage動物密封隔離籠中進行的無菌條件下動物實驗以及特定氣體成分暴露實驗研究。O2和CO2氣體探頭具有全自動快速校正功能。氧氣監測采用氧化鋯(ZrO2)監測探頭，二氧化碳監測采用紅外光譜探頭，穩定性好精度高。高速氣體監測，單籠氧氣/二氧化碳氣體數據采集監測周期為15秒。可為每個籠體配備一套單獨的O2和CO2探頭，實現呼吸熵實時監測數據功能，監測頻率為1秒/次。采用電學帕爾帖原理，采用物理氣體干燥裝置（first-pass physical drying unit，水蒸汽冷凝阱）而非有毒化學物去除監測氣體中的水汽，可保證長時間連續干燥氣體，消除水汽對CO2傳感器的噪音干擾。

1.2 測試籠代謝籠為實驗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。籠內氣體由空氣泵提供，中間經過空氣過濾器和空氣干燥單元，以保證進入動物籠中的空氣干燥潔凈。籠具蓋具有夾層設計，氣流沿籠壁流下，單方向循環流動，代謝籠內氣體殘留少。籠體進氣方式可選擇PULL模式或PUSH 模式。每個籠體配置獨立的大流速控制器，氣體流速可調籠內環境監測傳感器可用于高精度的溫濕度和氣壓監測。

1.3 進食/飲水/體重監測模塊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）。借助于食物飲水攝取的控制模塊(Access Control Module)，可根據測試任務自動進行食物和飲水控制（按時間/持續時間/數量/頻率進行分析和訪問控制），系統可詳盡的動物膳食模式分析-次數和時間模式。進食監測模塊，可實時監測食物消耗量、攝食時間、攝食頻率、單位時間攝食次數。喂食器有防碎屑裝置，可減少進食過程中碎屑損失和外漏引起的誤差。飲水監測模塊，可實時監測飲水消耗量、飲水時間、飲水頻率、單位時間飲水次數。體重監測模塊，可實時監測體重變化量。

1.4 自發活動監測模塊ActiMot3ActiMot3紅外光束傳感器框架可以高效可靠地監測動物運動活動，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）中最細微的運動（位移分辨率2mm）。采用紅外光學框架構成三維活動監測維度即XYZ軸面監測實時監測實驗動物水平活動度、站立次數、應激刺激監測、位置偏愛信息監測、晝夜節律監測、睡眠分析等多達125個參數，提供行動圖、活動軌跡、直方圖、2D和3D顯示選項。用戶可通過軟件自由選定重點監測區域范圍。

1.5 跑輪監測模塊（小鼠）PhenoMaster NG跑輪模塊可裝配于代謝籠中，實驗動物自發運動時可測量呼吸熵、耗氧量、二氧化碳產生量和熱量等。通過內部紅外光束器記錄小鼠在跑輪中的自發運動、跑輪轉動圈數、速度、時間、頻率等。小型化和籠蓋頂部安裝，實現籠內空間最大化-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行控制。程序化的漸進式鍛煉程序。配對跑步（將實驗動物的跑步訓練模式強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合，激勵動物為了獲取食物/飲水而跑步）。

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

1.7 PhenoCages代謝籠一個專門設計的收集漏斗將尿液和糞便分離到2個獨立的容器中，并通過收集器下的高精度稱重傳感器實時測量。冷凍裝置可及時將尿液和糞便維持在低溫狀態，確保后續分析結果的穩定。代謝籠內壁經疏水處理，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、行為與認知(Behavior and Cognition)檢測模塊

TSE PhenoMaster系統可集成大鼠和小鼠的操作墻（Operant Wall）或認知墻(Cognition Wall)測試模塊，用于在生活籠環境中進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入則軟件自動給予食物獎勵該實驗全程自動，軟件自動控制硬件并自動記錄數據并自動分析數據，全程無需人為干預，不會對動物學習表現造成干擾。無論是想研究動機（motivation）、注意力（attention）、沖動（impulsivity）還是簡單學習任務（learning tasks），都能在創建操作性條件反射實驗（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建自定義協議。生物籠設置允許對每只動物進行長期實驗，并促進對學習能力的晝夜節律分析。它還減少了實驗人員的工作量并節省了實驗室空間。

操作墻可與其他 Phenomaster 模塊的整合，為實驗設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合使用，以使用車輪運行作為加強器或響應元件。操作墻還可以集成到量熱系統中。

3、生理信號恒星無線遙測（Stellar Telemetry）模塊

恒星遙測(StellarTelemetry)裝置在PhenoMaster生物籠環境中定期或連續監測重要生命體征參數，實現生理參數與代謝和行為分析數據的整合。

發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，以及溫度（Core Body Temperature）和活動。還可選用固態導管壓力傳感器，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驗室的墻壁、天花板或其他距離5m以內的任何地方。

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境中，包括社交團體(social groups)環境。

可使用BIOPAC Acknowledge Software、NOTOCORD-hem Evolution軟件操作和數據分析。

4、專用軟件系統

具備數據記錄及分類提取功能，可根據監測通道篩選或提取數據，也可根據數據類型進行篩選提取數據；除常規記錄實驗結果功能，還可以對原始數據進行有效的分析和作圖，也可以將原始數據導出，用于進一步的統計分析。

可根據需要選配標準測量模式或實時測量模式。標準測量模式每個通道氣體依次抽樣進入氣體分析儀進行分析測量，進入分析狀態的通道（籠舍）為當前測量通道，其它通道為待測通道。實時測量模式為在整個實驗過程同時記錄所有籠內法氣體的濃度、飲食飲水體重、XYZ三維活動的所有數據，為后期數據統計提供了相同的時間點，在時間上做到數據的統一性。與標準測量模式相比，實時模式可以記錄更多的“偶發性”動物數據，如進食頻率，進食時間等。