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人體能量代謝實驗室由氣體發生與抽樣系統、氣體分析系統（包括雙通道氧氣分析儀、CO2分析儀及水汽分析儀等）、數據采集與處理系統等組成，采用黃金標準的間接測熱法，被測者可自由活動（代謝艙式）或佩戴呼吸面罩（或罩蓬），并可選配紅外熱成像、活動強度與體溫記錄儀等，從而全面測量人體在不同狀態下的能量代謝水平，以研究人類對不同生態環境條件包括生存限制條件與脅迫的響應（適應）、能量的獲取與分配（用于維持性消耗和生產性消耗）、及其對人類福祉健康（包括人類生存與繁衍）的意義，如不同食物及其進食模式的能量代謝研究、不同棲住條件包括現代交通如鐵路及汽車環境條件的能量代謝響應、肥胖癥及相關代謝疾?。ㄈ缧难芗膊?、糖尿病、骨質疏松、部分癌癥等等）的能量代謝研究等。

主要技術特點如下：

1) 模塊式結構，自由組合、靈活配置，具備強大的可擴展性，可方便組合用于實驗動物等的能量代謝測量

2) 流通式測量技術，實時觀測分析

3) 模塊式差分CO2、O2及水汽分壓測量系統，可選配一體式三參數氣體分析儀

4) 可佩戴式三維活動、體表溫度、體表濕度數據采集

5) 可客戶定制自由活動能量代謝艙

6) 快速響應，氣體分析響應時間低于1秒，從而可以即時反映呼吸的瞬間變化

7) 具備可佩戴式活動數據采集器，自動采集三維活動數據、溫度（體表溫度）、濕度（體表濕度）等

8) 可選配紅外熱成像單元，用于成像測量體表及環境溫度分布情況等，以研究分析體表散熱溫度分布與環境溫度的關系等

9) 可用于生物醫學、轉化醫學、臨床診斷測量、運動生理學、環境生理學研究等

主要技術指標：

1. 差分氧氣分析模塊：燃料電池O₂分析技術，不受水汽、CO2及其它氣體的影響，測量范圍1－100％，分辨率0.0001%，低噪音高穩定性，精確度優于0.1%，響應時間小于7秒，24小時漂移低于0.01％，20分鐘噪音低于0.002％pk-pk；溫度、壓力補償，4通道模擬輸出，16bit分辨率；數碼過濾（噪音）0-50秒可調，增幅0.2秒，內置A/D轉換器分辨率24 bits；可同時測量溫度（測量范圍0-60℃，分辨率0.001℃）和氣壓（測量范圍30-110kPa，分辨率0.0001kPa）；具兩行文字數字LCD顯示屏，具背光，可同時顯示氧氣含量和氣壓；

2.二氧化碳測量分析：雙波長非色散紅外技術，測量范圍0－5％或0－15％兩級選擇（雙程），內置數據采集系統，實時測量，響應時間小于1秒，分辨率優于0.0001%或1ppm（可達0.1ppm），精確度1%，建議氣流5－2000ml/分鐘，噪音小于2ppm，24小時漂移低于0.002%，溫度、氣壓補償，采樣頻率10Hz；具兩行文字數字LCD顯示屏，具背光，可同時顯示CO₂含量和氣壓；4通道模擬輸出，16bit分辨率，具數碼過濾（噪音）

3. 水汽測量分析：薄膜電容性傳感器（ thin-film capacitive sensor），測量單位為相對濕度或露點溫度或水汽分壓，測量范圍0-100% RH，分辨率0.001% RH、0.01攝氏露點溫度，精確度1%，恒溫下漂移低于0.01%每小時

4. 氣體二次抽樣單元：包括一個泵、針閥（控制進出泵體的氣流）和氣流計（0－2000ml/m）；隔膜泵，滾軸馬達，**流速2-4L/min；熱橋式氣流計，分辨率1ml/min，精確度2%；模擬輸出12 bits

5. 數據采集單元，12通道，8個模擬輸入，16bit分辨率；4個溫度輸入，分辨率0.001攝氏度；8個數字輸出用于系統控制，1個16bit計數器，2通道電壓輸出，脈沖寬度調制；

6. 軟件可在線顯示和分析數據

7. 熱敏電阻探頭用于測量呼吸室內溫度值和空氣溫度：測量范圍-5－60℃，分辨率0.001℃，**精確度0.2℃，BNC連接，探頭直徑2.5mm；

8. 氣流發生控制監測單元：流量75－500L/min，分辨率1L/min，精確度2%滿量程；

9. 可佩戴式數據采集器：溫度測量范圍-40°C－125°C，精確度0.2°C；濕度測量范圍0－100%，精確度±1.8%；三維加速度傳感器（活動監測）測量范圍±15g，精確度±0.15g，具OLED彩色顯示屏顯示測量數據及圖表，藍牙通訊

主要參考文獻：

1) Edward L. Melanson etc. A new approach for flow-through respirometry measurements in humans. American Journal of Physiology-Regulatory， Integrative and Comparative Physiology， 2010

2) Rachel R. Markwald etc. Impact of insufficient sleep on total daily energy expenditure， food intake， and weight gain. PNAS， 2012

3) Kate Lyden etc. Estimating Energy Expenditure Using Heat Flux Measured at Single Body Site. Med Sci Sports Exerc. 2014

4) Andrew W. McHill etc. Impact of circadian misalignment on energy metabolism during simulated nightshift work. PNAS， 2014