はじめに

FMSエネルギー代謝モニタリングシステム方案はSSI家族の経典、頑丈で耐久性があり、多用途の高精度高解像度代謝測定ホストとして、全世界の各種昆虫、実験動物、小型及び中大型野生動物、家禽家畜、人体などを研究対象とする生理学、生態健康、生物医学科学者の極度の愛顧を受けている。FMSの再アップグレード・改版は、より小さな体積、より大きなデータ保存容量、インテリジェント化された大タッチスクリーン、より簡略化された操作、より合理的な価格で、実験研究に専念する科学者の柔軟で機動的な革新的な生物新陳代謝研究の情熱を再び爆発させるだろう。

上図左は新型FMS携帯代謝計本体、上図中は代謝測定理論と技術マニュアル、上図右は人体エネルギー代謝方案

応用分野

l野生動物（媒介動物を含む）の環境適応行動、生理、進化などの研究

l実験動物をモデルとした肥満、心血管、糖尿病、老化などの健康研究

l家畜家禽等の経済動物を研究対象とした栄養学、温室効果ガス排出等の研究

l人体を研究対象とした運動生理学、環境模擬生理学、特殊人群栄養学などの健康研究

技術的特徴

lこの計器は気流発生と制御、BaseLine/Chamber二通路気路切換器、CO 2、O 2及びH 2 Oの測定と表示、データ収集貯蔵などを1つのポータブルスーツケースに完璧に集合した。

l採用されたガス分析器はすべて高品質、高分解能の科学研究レベルの分析器であり、酸素含有量、二酸化炭素含有量、水蒸気圧、大気圧、流速及び温度などはすべて正確に測定でき、生物医学研究、動物呼吸代謝研究、運動生理学研究、植物呼吸及び光合成研究、土壌呼吸研究、発酵研究などの各種研究レベルの呼吸代謝測定の需要を満たすことができる。

l新しいミニチュアホスト、堅牢な筐体、取っ手付き、最大の携帯性を備え、さまざまな複雑な野外環境下での現場使用が可能

l温度、気圧が自動的に補償され、環境温度、気圧変化による誤差を解消する

l8チャネルアナログ信号入力、他のアナライザやセンサと互換性があり、4チャネル温度入力

l超大タッチスクリーンはリアルタイムで計器の各パラメータを表示し、同時に酸素、二酸化炭素、水蒸気圧、大気圧、相対湿度、アナログ入力信号、貯蔵サイズ、サンプリング状況、日付時系列などのデータを表示することができる

lパネルはSDカードスロットを備え、最大サポート容量は32 GBで、データ情報を即時に記憶することができ、単独のコンピュータを必要としない

l強力な拡張ポートを備え、マルチチャネルまたはさまざまな要因を制御する包括的な新陳代謝監視システムを構築

l野外実験ではリチウムイオン電池パック（4.8 A-H）を使用でき、運転時間は少なくとも6時間

上の図の左は米国公共放送局PBSビデオが野外鳥類の代謝モニタリングに10年以上使用されている携帯機器を報道し、上の図の右は長居生活方式の下で高解像度リアルタイムエネルギー代謝モニタリング方案である。

技術指標

1. センサー：O 2分析計、燃料電池技術、使用寿命約2年、燃料電池交換可能、CO 2分析器、無分散二波長赤外ガス分析器、水蒸気分析器、白金電極容量センサー

2. 測定範囲：O2，0 - 100%；大気圧、30-110 kPa、CO2，0 –5%；水蒸気圧、0-100%RH（凝結なし）、温度0-100°C

3. 精度：O2：2〜100%示度の0.1%、CO2：0〜5%示度の1%、H 2 O：0〜95%RH示度の1%、95〜100%は2%より優れている、温度0.2˚C

4. 解像度:O2: 0.001%；CO2: 0.0001%-0.01%；H2O: 0.001%RH

5. 信号ドリフト：温度一定の場合O 2：0.02%毎時、CO2: <0.001%毎時、H 2 O：<0.01%RH毎時

6. 信号入力：8つの標準電圧バイポーラアナログ入力、4つの温度入力

7. アナログ出力：8つのカスタム

8. デジタル制御出力：8 TTL論理信号

9. デジタル出力：RS-232回転USB、Sablebus高速インタフェース

10.内蔵メモリ：SDメモリカード、32 GBに達することができる

11.保管間隔：0.1 sec～1 hrユーザー定義

12.気流流量：10-1500 mL/min

13.流量制御：マイクロ電子熱フィードバックシステム、気流制御は精密フィードバックリングシステムを通じて実際に気流ポンプと流量計（マイクロコンピュータ制御）を接続し、同時に高精度針弁を提供する、精度：示度の2%

14.流量分解能：0-99.9 mL/minは0.1 mL/min、100 mL/min以上は1 mL/min

15.タッチパネル操作により、計器の各パラメータをリアルタイムに表示することができ、酸素、二酸化炭素、水蒸気圧、大気圧、相対湿度、アナログ入力信号、貯蔵サイズ、サンプリング状況、日付時系列などのデータを同時に表示することができる。Windowsバージョンのソフトウェアを搭載し、オンラインでデータの表示と分析が可能

16.動作温度：3-50°C、結露なし

17.電源供給：12-15 VDC、220 V ACアダプタ付き、リチウム電池をオプションで配置して電力を供給することができ、野外での操作を容易にすることができる。

18.サイズ：35 cm×30 cm×15 cm

19.重量：4 kg

上の図は左から順に象、コオロギ、ハチドリ、媒介昆虫に提供する携帯型代謝計監視セット呼吸室方案

上の図は左から順に鎧を装着した兵士、群集鳥類、海洋哺乳動物、植物に対して提供される代謝モニタリングセット方案である

上図は左から順に代謝ケージ舎、流通式げっ歯類呼吸室、自発活動或いは運動誘導体エネルギーに対して提供する代謝モニタリングセット方案である

典型的な応用一

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.

本文はラット、ハムスターとリスの幼生の異なる日齢個体における呼吸モード及び異なる濃度の二酸化炭素ガスに対する反応感受性を研究し、さらにげっ歯類の異なる種の幼生の発育の環境可塑性を探索した。

典型的な応用2

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.

米国産婦人科科学院とカナダの産婦人科医協会は最新の妊婦活動ガイドラインを発表し、妊婦が妊娠合併症を減らすために150分間の中強度運動を行うことを提案し、母体と赤ちゃんの健康に有利であると提案した。しかし、妊娠（赤ちゃんが特殊な重荷として）がどのように妊婦のエネルギー投入、活動体力、機械効率に影響を与えるかはあまり知られていない。本研究はFMS携帯型エネルギー代謝計により異なる運動プログラムのエネルギー消費と機械効率を定量化する。

上図左は対照個体、妊娠早期、妊娠中期、妊娠後期の静止エネルギー消費比較、上図右は対照個体、妊娠早期、妊娠中期、妊娠後期個体の21分標準運動任務後の活動エネルギー消費状況。*結果に有意差があることを示した。

本研究の革新性発見、1）妊娠期の運動時間のエネルギー需要は体重増加に比例し、2）低〜中強度の歩行中に機械的効率が維持される。

産地：アメリカ

オプション技術方案

1)WIC赤外線熱イメージング技術を組み合わせた動物代謝生理表現型分析システムを選択可能

2) 動物行動の3 D追跡、分析とモデル出力を行い、活動状態と運動レベルを高スループットで評価し、複数の身体点を追跡し、振尾周波数、身体揺動実験を統計するために使用する2 D&3 Dビデオ追跡と行動解析ソフトウェアをオプションで配合することができ、個体間距離と個体間近接距離を自動的に計算して動物クラスター行動実験に使用することができる

3)インプラント式温度（心拍数、活動度）レコーダをオプションで配合し、リアルタイムの動物体温モニタリング、発熱個体の呼吸モード及びエネルギー消費分析を行う

4)高スペクトルを選択的に配合し、代謝表現型分析過程における血流信号分析、及び高精度腫瘍動物モデル或いは人体の手術境界機械視覚診断、及びThermo-RGB医学双光赤外熱イメージャによる人体顔面発熱研究を行うことができる

参考文献（一部の代表的な文献のみリスト）

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