塔望科技 | 动物呼吸测热系统解决方案
2026-03-26塔望科技 | 动物呼吸测热系统解决方案
Large Animal Metabolic Phenotyping System
在“双碳”目标与畜牧业高质量发展的时代背景下，精准量化动物能量代谢与温室气体排放，已成为推动低碳畜牧、高效育种与精准营养的核心技术需求。
上海塔望智能科技推出新一代大动物能量代谢监测系统，基于国际公认的“间接测热法”金标准，深度融合人工气候环境模拟与高精度多维传感技术，为牛、马、猪、鸡等大动物提供全方位、动态化、智能化代谢表型研究平台。
精准：实时、连续、高精度监测 O2/CO2/CH4/NH3 气体交换，量化净能（NE）、代谢能（ME）等关键指标。
可控：集成人工气候室，精确模拟并控制温度、湿度、光照等环境因子，实现环境-代谢互作研究。
智能：同步采集摄食、饮水、体重、活动及行为视频数据，构建多维度代谢表型图谱。
可靠：专为长期、稳定、无人值守的科研与生产场景设计，数据安全可追溯。
本系统由动物人工气候室主体与内置模块化能量代谢舱构成，实现“环境调控”与“精准测量”的完美结合。
1.间接量热法代谢监测：通过测量氧气消耗（VO2）和二氧化碳产生（VCO2），计算基础代谢率（BMR）、耗氧量、产热量、呼吸交换比（RER），是评估能量代谢的“金标准”。
2.系统可以收集粪便和尿液，可进行甲烷的实时监测，进行净能分析，分析指标主要包括：
测量总能量摄入（Gross Energy, GE）：
总能量指饲料的能量总量。通过测量猪的日常采食量，并结合饲料的能量密度计算得到。
测量粪便中的能量（Fecal Energy, FE）：
猪消化不完全的食物通过粪便排出，其携带的能量部分需被扣除。粪便被收集后，利用化学分析或燃烧热量计详细测定其能量含量。
测量尿液中的能量（Urinary Energy, UE）：
尿液中的一部分能量（例如氮化合物的代谢产物）会通过呼吸测热系统或直接收集尿液样本进行分析。
测量甲烷排放所造成的能量损失（Methane Energy, ME）：
（主要适用于反刍动物，但在非反刍动物如猪中也可能有所体现）甲烷产生和排放过程中的能量损耗，通过呼吸测热室中对气体交换量（甲烷排放量）进行测定。
测量热增耗（Heat Increment, HI）：
热增耗是饲料摄入、消化、吸收和代谢过程中散失的热量。热量散失可以通过呼吸测热室的氧气消耗量和二氧化碳产量计算热代谢率，再加以推导获得。
1. 实时记录进食量、饮水量、体重变化，构建“摄入-体重”动态曲线，用于评估食欲调节、肥胖模型或药物干预效果。
2.摄食饮水控制，可编程控制喂食/饮水时间，实现精准营养干预 ，用于间歇性禁食实验。
3.摄食饮水偏好测试（如高脂 vs 正常饲料）
通过无线微型传感器（如心率、体温、血压、脑电、肌电）实时监测体内生理状态，无需束缚，减少应激，适用于长期慢性研究。
自动收集动物粪便和尿液，防止降解，用于后续代谢组学、激素分析、微生物群研究。
人工气候室是一种能够模拟各种气候条件以满足动物研究需求的实验室，可实现恒温、恒湿及光照控制。温度：6℃ ~ 42℃，精度 ±0.8℃；湿度：30%RH ~ 95%RH，精度 ±4%RH；光照：0-1000lx，100 级可调，模拟光照昼夜节律；实时监测温度湿度，配备智能新风系统：新风换气量 10 - 950 m³/h 连续可调，保障舱内空气品质。
采用多传感器协同的矩阵式测量架构，有效解决传统传感器漂移与精度瓶颈。通过智能数据融合与自适应校正算法，确保O₂（精度≤0.01%）与CO₂（精度≤0.01%）测量的长期稳定性与可靠性。
为了进一步提高仪器的准确性，塔望科技采用矩阵式测量方式，该方式自成闭环系统，可自动通过差异率数据得到更高精度更佳稳定性的数据。塔望科技的矩阵式测量技术是为了解决能量代谢测量中氧气传感器精度和稳定性问题而设计的，它通过构建一个传感器网络来提高整体系统的准确性和可靠性。
动物呼吸测热系统（动物能量代谢舱）主要由动物人工气候室主体、气体分析仪与控制器、摄像系统、新风及气体循环控制系统、各监测功能模块、计算机及软件组成。
系统配置可移动式猪用、家禽用及反刍动物专用代谢系统，满足不同物种、不同体型的精细化研究需求。
1.反刍动物实验代谢系统
主体由用坚固耐用的材料建造，大门采用双面304不锈钢气调库平移门。内部整合新风控制系统、环境控制系统（温度、湿度、光照）、摄像与音频监测系统和喷淋装置。
2.猪用能量代谢舱
带有脚轮，可移动
舱门为透明材质
舱体材质：SUS304不锈钢，坚固耐用，方便清洁
适用于猪：20-150kg体重动物
内置进食饮水监测系统
内尺寸：1200x1800x1000mm
内置可监测食槽
3.家禽呼吸测热系统
一体化平台：集成数据采集、设备控制、实时显示、回放分析于一体。
合规安全：符合GLP规范，支持用户权限管理、操作审计追踪，数据可导出为Excel/TXT等格式。
监测参数全面：VO2、O2, in 、O2, out、DO2、ACCO2、VCO2、CO2, in、CO2, out、DCO2、DNH3、ACCCO2、RER、HEAT，Activity，进食、饮水、体重数据。
系统数据可以通过实验软件回看，并有专门的分析软件分析处理，实验数据自动保存，避免因断电等导致实验数据的丢失，所有数据完全可追溯。
塔望科技能量代谢系统采用连续采样模式，每个通道（笼具）配备一套阵列式气体传感器，时间分辨率为1秒，每10秒刷新一组数据，可以最大程度捕捉数据细节，减少数据丢失。
1. 动物营养研究：
从“经验配方”迈向“精准净能体系”
传统饲料评价多依赖消化能（DE）或代谢能（ME），难以反映动物真实可利用能量。本系统基于间接测热法，可精确测定动物在特定饲粮下的氧气消耗量（VO2）、二氧化碳产生量（VCO2）、甲烷排放（CH4）及热增耗（HI），进而计算净能（NE）——即真正用于维持与生产的有效能量。
2. 遗传育种：
以代谢表型驱动“高效低碳”品种选育
饲料效率（如RFI, Residual Feed Intake）和甲烷排放具有中等遗传力，是未来育种的关键性状。本系统可料效率对个体动物进行长期、连续、无应激的代谢监测，精准获取其：
• 日均净能需求
• 单位增重能耗
• 甲烷排放强度（g CH4/kg DMI）
• 摄食行为模式（如采食频次、单次采食量）
这些高价值表型数据可与基因组信息融合，构建基因组选择模型（GS），加速筛选出“吃得少、长得快、排得少”的优良种畜，推动畜牧业向资源节约型、环境友好型转型。
3.环境生理学：
解码“气候-代谢-健康”互作机制
• 在全球气候变化与集约化养殖背景下，环境胁迫（如热应激、湿冷、光照紊乱）显著影响动物能量分配策略。依托人工气候室+代谢舱一体化平台，可精准模拟极端温度（6–42℃）、高湿（>90%RH）、昼夜节律紊乱等场景；
• 实时观测动物如何通过调整代谢率、改变行为（如减少活动、增加饮水）、重构能量分配来应对胁迫；
• 揭示热应激阈值、舒适区范围、适应性调节机制，为智能环控系统设计与福利养殖标准制定提供科学依据。
4. 疫病与健康管理：
构建“代谢-行为”双维度早期预警体系
• 动物在感染、炎症或亚临床疾病初期，常表现为代谢率异常波动（如基础代谢升高）和行为模式改变（如采食减少、活动下降、叫声异常）。本系统通过：
• 连续监测 VO2、VCO2、RER（呼吸商），捕捉能量代谢失衡信号；
• 视频分析识别站立/躺卧时间、行走轨迹、社交互动等行为特征；
• 实现对疾病发生前24–72小时的超早期预警，大幅降低治疗成本与死亡率，提升生物安全水平与动物福利。
