动物行为与能量代谢监测系统

Promethion用于小型动物如小鼠、大鼠等的生理生态和行为监测、能量代谢研究等，可同步化监测动物的能量代谢、动物采食与饮水活动及摄取量、动物活动与行为谱、动物位移时空分布格局，及动物体重、体温、心率等多项生理学参数，定性定量测量分析动物行为活动及其与呼吸代谢的相互关系等，广泛应用于动物生理生态学、动物Phenotyping、实验动物学、药理学、生态毒理学、生物医学等研究领域。

Promethion系统有如下特点：

1. CAN bus总线技术，高速、高解析度、高稳定性数字网络化，在1秒内可以获取几百乃至几千组不同通道数据；

2. 每个呼吸笼都是一个独立的数字化笼舍，通过一个CC-1笼舍控制器与整个Promethion系统相链接，每个笼舍可连接多达100个传感器并同步化采集数据；

3. 模块式、数字化结构，具备灵活强大的扩展性能，可以组配4通道、8通道、16通道、24通道或更多通道系统；

4. 可同步化监测动物饮食、活动、体重、体温、心律及呼吸代谢等；

5. 抽气式呼吸代谢测量技术，笼舍无需密封（即使断电等也不会导致实验动物闷死等事故发生），高精度、高稳定性测量处于自然状态下的动物活动、代谢及生理参数；

6. 具备采食监测装置和饮水监测装置，并可通过接触控制模块自动控制对食物和水的接触；

7. 具活动转轮，以监测动物的活动距离及活动强度等；

8. 具三维红外光束阻断活动监测装置，即时监测动物的位移和活动状态；

9. 具体重监测装置，可监测动物的体重情况；

10. 可选配体温、心律监测装置（外科手术植入传感器），同步化监测动物体温和心律；

11. 三参数气体分析仪，可分析CO2、水汽及氧气；

12. 可根据需要选配多重测量模式或并行测量模式。

 

 

配置方案：

1. 多重测量系统：又称复式测量系统，每个通道气体依次抽样进入气体分析仪进行分析测量，进入分析状态的通道（笼舍）为测量通道，其它通道为待测通道（笼舍）。8通道复式测量系统由GA-3m1气体分析仪、FR-8 8通道气流发生转换控制器、数字化笼舍（包括各种机械配置、传感器及笼舍控制器等）、数字化总线模块IM-2等组成。

2. 并行测量系统：又称持续测量系统，每个笼舍同时抽样进入GA-3mX多路气体分析仪进行同步持续测量分析，每个数字化笼舍都处于测量工作状态进行不间歇持续测量，每个笼舍对应一路3参数气体分析系统。如4通道并行测量系统由GA-3m4 4路气体分析仪、FR-4b 4通道并列气流发生控制器、数字化笼舍、数字化总线模块IM-2等等组成。

　　

左图为多重测量系统，FR-8只有一路气流进入GA-3m1分析仪；右图为并列测量系统，FR-4b同时有4路气流进入GA-3m4对每个笼舍（通道）进行持续测量。

性能指标：

1. 抽气式呼吸代谢测量模式（Pull-mode），有效避免廉价推气模式（Push-mode）无法克服的笼舍气路密闭性及管路长度限制造成的误差和不稳定性、以及推气模式在系统突然断电等情况下的动物窒息效应，可以长时间无人职守自动监测；

2. CAN-bus总线技术，所有数据均为数字化传输，所有传感器包括气体分析仪采样频率均为1Hz，CAN bus高速数据传输速度可以实现对几百甚至几千个独立通道以1Hz的采样频率稳定采集高分辨率数据；

3. 模块式结构、数字化网络链接、同步化数据采集分析功能，具备强大、灵活的扩展性能，可组配4通道、8通道、16通道、24通道、32通道等，采样频率1Hz；

 

4. 数字化笼舍，每个笼舍都具备单独的数字化网络，所有笼舍传感器都通过TRRS线缆与笼舍控制模块CC-1链接，CC-1通过Cat5 网络线缆与Promethion数字网络相链接；每个传感器及笼舍控制器都设定有其专门的地址；

 

5. 笼舍内置采食、饮水、活动转轮、气体抽样系统等，并配置XYZ动物活动监测，全方位、同步化监测动物活动和呼吸代谢；

 

6. 食物盒由不锈钢制成，可使用实验室已有的通用灭菌锅进行高压灭菌；带碎屑采集板，消除了食物碎屑洒漏造成的取食量误差，使取食监测结果精度更高，数据更可靠；可选配食物接触控制门，通过计算机程序控制动物接触食物，客户自定义控制时间；

7. XYZ动物三维活动监测装置，红外光束阻断技术，可监测动物活动时间、位置、活动距离、特定位置（POI）逗留时间等，具体测量参数包括总活动量、总移动距离、站立、不同时间的位置、位置直方图等，位置分辨率1cm；

 

8. 实时监测采食时间、饮水时间，采食量、饮水量及其与时间的关系，采食活动及饮水活动时间分配等；下图为34小时的采食活动纪录，可对每次采食活动进行放大分析；

9. Phenotyping笼舍，聚乙烯，消毒温度130℃；与其它呼吸代谢笼室相比，为“home cage”，有效降低动物应急反应和适应时间；笼舍规格：大鼠笼舍面积940cm²，48cm长、26.5cm宽、21cm高；小鼠笼舍面积530cm²，36.5cm长、21cm宽、14cm高；

10. 3组重量监测模块分别对进食量、饮水量及体重进行监测，或者对两种食物的进食量和饮水量进行监测，分辨率3mg或3μl；可选配采食控制装置以程序控制实验动物接近食物；

11. 活动轮装置：不锈钢转动轮，磁簧开关，可监测动物的活动距离并与其它监测数据同步化分析；下图为实时纪录的体重（黑色）、采食（红色）、转轮（黄色）、及饮水（兰色）情况；

12. 多支管路抽气式采样技术，保障了笼舍内气体采样的均匀性，动物的呼吸可以得到实时全面的采样；

13. GA-3mX气体分析仪：内置CO2分析仪、O2分析仪和水汽（WVP）分析仪、高分辨率气压传感器、温度控制及气体抽样单元，通过温度控制使分析仪温度衡定在37°C，气压补偿、温度补偿、水汽补偿；

14. 燃料电池O₂分析仪，不受水汽、CO2及其它气体的影响，测量范围1－100％，分辨率0.001%，低噪音高稳定性，精确度0.1%，恒温下漂移小于0.02%每小时；

15. 二氧化碳测量分析：双波段非色散红外技术，测量范围0－5％，分辨率0.0001%（可达0.1ppm），精确度1%，恒温恒氧下漂移小于0.001%每小时，响应时间小于1秒；

16. 水汽测量分析：薄膜电容性传感器（ thin-film capacitive sensor），测量单位为相对湿度或露点温度或水汽分压，测量范围0- RH，分辨率0.001% RH、0.01摄氏露点温度，精确度1%，恒温下漂移低于0.01%每小时；

 

17. 8通道气流发生转换控制器：8通道连接8个笼舍抽样，1个Baseline通道，一个转换通道到GA-3mX，内置抽样泵、高精度空气质量流量计和流速控制；需要一个外接真空泵以给非测量状态的其它笼舍抽吸进新鲜空气；

18. 4通道并列气流发生控制器：4个并列气流及气流控制和质量流量计，同时还具备一个Baseline通道，与GA-3m4配套使用；

19. 数据采集分析软件：包括校准程序，数据结构表格化，数据处理方便快捷，呼吸代谢数据与动物行为数据进行同步化相关分析。可自动控制获取Z多128个笼舍的数据；软件界面友好，设置简单、灵活；每一个笼舍可独立进行个性化设置；每一个测量设置可以单独保存、调取；可实时显示所有的监测数据；可对数据进行图表浏览，对原始数据进行各种校正、补偿，可自动对数据进行分析处理，也可自行编程进行个性化分析；可得到9种行为谱及其时间分配等；

20. 可显示分析9种行为谱的时间分配，如采食、接触食物（但未采食）、饮水、接触水）但未饮水）、转动活动轮、休息等；

21. 同步化在线分析CO2、O2、H2O，并求出CO2呼出率、耗氧率、呼吸商等；

22. 可选配体温和心律监测模块，在实验动物体内植入温度和心率传感器，利用无线遥测技术，同步遥测温度和心率信号，长期监测-植入装置后允许连续、遥测实验动物一生；准确、可靠，报告清醒无束缚动物的生理和行为数据；

23. 供电要求：12-15VDC，带交流电供电适配器；

24. 通讯协议：Sable Bus CAN Protocol数字通讯协议；

25. 工作温度：分析仪0-50 °C，无冷凝，代谢笼控温不受影响。