主要功能用途

TSE PhenoMaster NG代谢行为表型分析系统是一套在标准生活笼环境下对多个小鼠、大鼠、豚鼠等小型啮齿动物（）的代谢表征（如代谢呼吸熵监测、饮食/饮水/体重监测）、运动表征（旷场自主活动、跑轮运动、跑步机运动）和心电等生理体征的实时连续监测记录的多功能系统。PhenoMaster NG为长期全自动监测小型实验动物代谢和相关行为提供了一个高度灵活的模块化一体式解决方案，可用于动物生物钟/昼夜节律研究、能量代谢、营养不良症/肥胖症（Obesity）/糖尿病（Diabetes）模型药物代谢、缺氧(Hypoxia)等研究领域。

性能特点

TSE 新一代PhenoMaster Next Generation (NG)能量代谢与行为表型分析系统，引入标准生活笼设计理念，使动物处于熟悉的地应激压力环境、自然生活状态下实施能量代谢和行为学分析，不仅符合严格的动物福利要求，也为实验测试条件提供更好的一致性和稳定性。PhenoMaster NG系统为长期全自动监测小动物代谢和相关行为提供了高度灵活的模块化解决方案，可以在一个软件中同时控制多种功能模块，完成实验动物的能量代谢表征（呼吸熵监测、摄食饮水及体重监测模块）、动物行为表征（包括XYZ自主活动度、跑轮CaloWheel模块、密闭能量跑台CaloTreadmill及Operant Wall学习记忆）和心电、脑电、呼吸等多种生理体征参数的长时间连续监测记录和分析。PhenoMaster NG系统使用现代总线架构，所有功能模块、监测通道可实现“即插即用” 模块化的管理。在不干扰其他传感器的数据收集能力的情况下，可随时删除和添加。具有无与伦比的应用灵活性，便于根据研究问题或方向变化灵活扩展。监测通道数量同样具有高度灵活性，可根据实验通量要求选择1-256范围任意数量的检测通道（笼位）。通常情况下，模块的升级扩展可由用户自行轻松完成。作为PhenoMaster的迭代产品，PhenoMaster NG -具有改进的传感器技术，更高的动物福利标准和同类产品中最高的数据采样频率。此外，PhenoMaster NG还可可使用新型专用传感器选项H2、CH4、VOCx、13isoC，与IVC /Iso密封隔离笼组合，用于无菌或免疫功能低下的动物气体分析仪、监测微生物组活性（Microbiome activity Monitoring, MicrobSys）。借助TSE的平衡臂（Counterbalance Arm）、转环(Swivel) 附加组件，可在动物处于环境熟悉、毫无压力的生活笼中、保持自由活动状态下完成光遗传学(Optogenetics)、化合物输入(compound infusion)、微透析(microdialysis)等测试。

1、能量代谢监测

1.1 呼吸熵监测模块(indirect open circuit Calorimetry System, CaloSys)

PhenoMaster NG通过间接气体量热法(Indirect Gas Calorimetry, CaloSys)进行呼吸熵监测。可测量小动物呼吸的氧气浓度、氧气消耗量(oxygen consumption, VO2)、二氧化碳浓度、二氧化碳产生量(carbon dioxide production, VCO2)、呼吸交互率、热量，得出能量代谢数据。CaloSys具有PULL(拉)、PUSH(推)两种气体采集模式。传统代谢研究系统一般是使用标准PULL模式。CaloSys则同时具有PULL和PUSH模式两种模式。PUSH 模式用于常规缺氧(hypoxia)、在ISOcage动物密封隔离笼中进行的无菌条件下动物实验以及特定气体成分暴露实验研究。O2和CO2气体探头具有全自动快速校正功能。氧气监测采用氧化锆(ZrO2)监测探头，二氧化碳监测采用红外光谱探头，稳定性好精度高。高速气体监测，单笼氧气/二氧化碳气体数据采集监测周期为15秒。可为每个笼体配备一套单独的O2和CO2探头，实现呼吸熵实时监测数据功能，监测频率为1秒/次。采用电学帕尔帖原理，采用物理气体干燥装置（first-pass physical drying unit，水蒸汽冷凝阱）而非有毒化学物去除监测气体中的水汽，可保证长时间连续干燥气体，消除水汽对CO2传感器的噪音干扰。

1.2 测试笼代谢笼为实验动物提供水和食物及活动空间，笼盖上有空气出入口和空气采样口。笼内气体由空气泵提供，中间经过空气过滤器和空气干燥单元，以保证进入动物笼中的空气干燥洁净。笼具盖具有夹层设计，气流沿笼壁流下，单方向循环流动，代谢笼内气体残留少。笼体进气方式可选择PULL模式或PUSH 模式。每个笼体配置独立的大流速控制器，气体流速可调笼内环境监测传感器可用于高精度的温湿度和气压监测。

1.3 进食/饮水/体重监测模块PhenoMaster NG的高精度重量传感器可精确采集动物的每个饮水和摄食行为。可互换的多个传感器配置 –两种饮食、水和体重（可自由组合）。借助于食物饮水摄取的控制模块(Access Control Module)，可根据测试任务自动进行食物和饮水控制（按时间/持续时间/数量/频率进行分析和访问控制），系统可详尽的动物膳食模式分析-次数和时间模式。进食监测模块，可实时监测食物消耗量、摄食时间、摄食频率、单位时间摄食次数。喂食器有防碎屑装置，可减少进食过程中碎屑损失和外漏引起的误差。饮水监测模块，可实时监测饮水消耗量、饮水时间、饮水频率、单位时间饮水次数。体重监测模块，可实时监测体重变化量。

1.4 自发活动监测模块ActiMot3ActiMot3红外光束传感器框架可以高效可靠地监测动物运动活动，可以记录生活笼或其他测试场（如open field旷场，孔板holeboard，light/dark or place preference arena明/暗或位置偏好）中最细微的运动（位移分辨率2mm）。采用红外光学框架构成三维活动监测维度即XYZ轴面监测实时监测实验动物水平活动度、站立次数、应激刺激监测、位置偏爱信息监测、昼夜节律监测、睡眠分析等多达125个参数，提供行动图、活动轨迹、直方图、2D和3D显示选项。用户可通过软件自由选定重点监测区域范围。

1.5 跑轮监测模块（小鼠）PhenoMaster NG跑轮模块可装配于代谢笼中，实验动物自发运动时可测量呼吸熵、耗氧量、二氧化碳产生量和热量等。通过内部红外光束器记录小鼠在跑轮中的自发运动、跑轮转动圈数、速度、时间、频率等。小型化和笼盖顶部安装，实现笼内空间最大化-增加超过30%生活空间。可轻松插入模块完成安装，便于快速拆卸清洗。具有启用/禁用功能，对跑步时间和距离进行控制。程序化的渐进式锻炼程序。配对跑步（将实验动物的跑步训练模式强加于另一对照组动物）。激励跑步（与食物/饮水供给控制单元结合，激励动物为了获取食物/饮水而跑步）。

1.6 环境气候箱（Environmental Chamber/Climate Chamber）PhenoMaster NG环境气候箱专为间接量热法代谢实验而设计。作为实验条件的一部分，环境气候室控制室可对温度、湿度、光照环境实现全面精确控制，以提供不同实验目的所需实验条件，如进行温度挑战（Temperature challenge）和昼夜节律效应的研究。舱内温度变化可编程控制。四个集成风扇和一个通风板确保恒定的空气循环和冷热空气分布。可容纳多个测试笼同步实验，伸缩式搁板便于安装测试笼。环境箱配备有动物检视窗口,便于对实验动物进行目视观察。窗口设置有滤光膜，以阻挡所有外部源中的可见光。箱内的红光照明光源用于在程序化的黑暗阶段提供箱内的照明。与开放式外壳条件相比，将噪音降至最低。

1.7 PhenoCages代谢笼一个专门设计的收集漏斗将尿液和粪便分离到2个独立的容器中，并通过收集器下的高精度称重传感器实时测量。冷冻装置可及时将尿液和粪便维持在低温状态，确保后续分析结果的稳定。代谢笼内壁经疏水处理，挂壁少。各个组成部分可以很容易地拆除以便清洁和消毒。

2、行为与认知(Behavior and Cognition)检测模块

TSE PhenoMaster系统可集成大鼠和小鼠的操作墙（Operant Wall）或认知墙(Cognition Wall)测试模块，用于在生活笼环境中进行的操作性条件反射测试。

操作墙由三孔入口隔板、颗粒或液体分配器、控制软件组成。动物从特定的入口进入则软件自动给予食物奖励该实验全程自动，软件自动控制硬件并自动记录数据并自动分析数据，全程无需人为干预，不会对动物学习表现造成干扰。无论是想研究动机（motivation）、注意力（attention）、冲动（impulsivity）还是简单学习任务（learning tasks），都能在创建操作性条件反射实验（Operant Conditioning）时提供几乎无限的灵活性。易用的图形用户界面允许轻松创建自定义协议。生物笼设置允许对每只动物进行长期实验，并促进对学习能力的昼夜节律分析。它还减少了实验人员的工作量并节省了实验室空间。

操作墙可与其他 Phenomaster 模块的整合，为实验设计提供了前所未有的灵活性。在开始操作测试之前，使用访问控制单元限制对食物的访问，从而增加为食物工作的积极性。将操作墙与自愿跑轮结合使用，以使用车轮运行作为加强器或响应元件。操作墙还可以集成到量热系统中。

3、生理信号恒星无线遥测（Stellar Telemetry）模块

恒星遥测(StellarTelemetry)装置在PhenoMaster生物笼环境中定期或连续监测重要生命体征参数，实现生理参数与代谢和行为分析数据的整合。

发射器用于收集任何动物（体重15g - 3500+g）植入式探头的遥测信号，可监测肌电图(electromyogram, EMG)、心电图(electrocardiogram, ECG)、心率、血压、呼吸频率(respiratory rate)、潮气量(tidal volume)、脑电图(electroencephalogram, EEG）、眼电图(electrooculogram, EOG）等众多生物电势(Biopotentials)指标，以及温度（Core Body Temperature）和活动。还可选用固态导管压力传感器，用于测量整个身体（脑、肺、心脏、血管或胃肠道）的压力。

接收器可以安装在实验室的墙壁、天花板或其他距离5m以内的任何地方。

恒星遥测模块可整合到所有PhenoMaster在生物笼或任何其他测试环境中，包括社交团体(social groups)环境。

可使用BIOPAC Acknowledge Software、NOTOCORD-hem Evolution软件操作和数据分析。

4、专用软件系统

具备数据记录及分类提取功能，可根据监测通道筛选或提取数据，也可根据数据类型进行筛选提取数据；除常规记录实验结果功能，还可以对原始数据进行有效的分析和作图，也可以将原始数据导出，用于进一步的统计分析。

可根据需要选配标准测量模式或实时测量模式。标准测量模式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）为当前测量通道，其它通道为待测通道。实时测量模式为在整个实验过程同时记录所有笼内法气体的浓度、饮食饮水体重、XYZ三维活动的所有数据，为后期数据统计提供了相同的时间点，在时间上做到数据的统一性。与标准测量模式相比，实时模式可以记录更多的“偶发性”动物数据，如进食频率，进食时间等。