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【Neues Produkt Release】Großtier-Energiestoffwechsel-System

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Großtier-Energiestoffwechselsystem für die Forschung an Schweinen und Rindern

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Der Energiestoffwechsel ist ein grundlegendes Merkmal des tierischen Lebens und ein zentrales Thema in der Tierernährungsforschung. Die genaue Messung des Energiestoffwechsels von Tieren ermöglicht es den Forschern, tiefe Einblicke in den Energiebedarf, die Effizienz der Energieverwertung und die Muster des Nährstoffwechsels zu gewinnen. Dies ist eine wichtige wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung wissenschaftlicher Fütterungsstrategien, die Umsetzung von Präzisionsnahrung und die Gewährleistung eines effektiven Gesundheitsmanagements.

I. Die wissenschaftliche Bedeutung der Messung des Energiestoffwechsels

Die Erforschung des Energiestoffwechsels spielt in der Tierwissenschaft eine unverzichtbare Rolle. Die respiratorische Kalorimetrie, die als "Goldstandard" für die Messung des tierischen Energiestoffwechsels anerkannt ist, berechnet die Wärmeproduktion eines Tieres genau, indem sie den Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidproduktion über einen bestimmten Zeitraum misst und auf den Prinzipien des respiratorischen Quotienten und des Brennwerts beruht. Diese Methode ermöglicht nicht nur eine nicht-invasive, kontinuierliche und präzise Messung, sondern erleichtert auch integrierte Studien, indem sie mit anderen Überwachungsindikatoren kombiniert wird und so ein leistungsfähiges Instrument zur Entschlüsselung der Grundsätze des Energiestoffwechsels von Tieren bietet.

Mit dem Fortschreiten der Tierernährungsforschung entwickeln sich die Untersuchungen des Energiestoffwechsels weiter: Sie weiten sich von der Ganzkörperebene auf Gewebe, Zellen und sogar die molekulare Ebene aus, gehen von statischen Beobachtungen zu dynamischen Untersuchungen über und entwickeln sich von der Einzelparameteranalyse zu integrierten Multi-omics-Ansätzen. Diese Trends stellen höhere Anforderungen an die Messtechnik und erfordern Systeme, die präziser, effizienter und automatisierter sind.

II. Grundprinzipien der Atemkalorimetrie

Bei der indirekten Kalorimetrie wird die Gesamtwärmeproduktion durch Messung des Sauerstoffverbrauchs und der Kohlendioxidproduktion eines Tieres über einen bestimmten Zeitraum hinweg bestimmt, wobei diese Werte zur Schätzung der Menge und Art der oxidierten Stoffwechselsubstrate verwendet werden.

Gastgeber: Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Chemische Reaktionen folgen dem Gesetz der eindeutigen Proportionen, d. h. Reaktanten und Produkte werden in einem festen Verhältnis verbraucht und gebildet. Zum Beispiel werden für die Oxidation von 1 Mol Glukose 6 Mol O₂ benötigt, wobei 6 Mol CO₂ und 6 Mol H₂O entstehen und eine bestimmte Menge Wärme (ΔH) freigesetzt wird. Die Reaktion lautet: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ΔH. Diese proportionale Beziehung bleibt unabhängig von Zwischenschritten oder Bedingungen konstant. Dieses Gesetz gilt auch für die Oxidation von Nährstoffen zur Energiegewinnung im Körper. Das Grundprinzip der indirekten Kalorimetrie macht sich diese eindeutige Beziehung zunutze. Durch die Messung des verbrauchten O₂ und des produzierten CO₂ können die Mengen an Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums oxidiert wurden, bestimmt werden, was die Berechnung der gesamten vom Organismus in dieser Zeit freigesetzten Wärme ermöglicht.

III. Systemkomponenten

Das neu eingeführte Energiestoffwechselsystem für Großtiere von Shanghai TOW Technology stellt eine umfassende Innovation und Verbesserung gegenüber den herkömmlichen Atemkalorimetrietechniken dar. Es ist speziell auf die physiologischen Eigenschaften und den Forschungsbedarf von wirtschaftlich wichtigen Tieren wie Schweinen, Rindern, Schafen und Geflügel zugeschnitten.

TOW Tech bietet verschiedene Stoffwechselkammermodelle an, die auf unterschiedliche Versuchstiere und Forschungsziele zugeschnitten sind.

(1) Teilsystem für Gasprobenahme und -verarbeitung

Das System verfügt über ein Mehrkanal-Konzept für die sequentielle Probenahme, das die gleichzeitige Überwachung des Gasaustauschs von mehreren einzelnen Tieren ermöglicht. Die Gasentnahmeeinheit ist mit hochwertigen Partikelfiltern und Trocknungsmitteln ausgestattet, um die Reinheit des entnommenen Gases zu gewährleisten.

(2) Teilsystem zur Steuerung und Überwachung des Luftstroms

Dieses Teilsystem umfasst Präzisions-Massendurchflussregler und Druck-Temperatur-Kompensationsvorrichtungen zur genauen Steuerung und Überwachung der in die Respirationskammern eintretenden Gasdurchflussrate, wobei eine Durchflusssteuerungsgenauigkeit von ±0,2 % des Skalenendwerts erreicht wird.

Um der Herausforderung großer Kammervolumina für große Tiere zu begegnen, verwendet das System ein einzigartiges Design zur Optimierung des Strömungsfeldes. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Gasdurchmischung in der Kammer, verhindert tote Punkte und garantiert die Repräsentativität der Gasproben.

(3) Teilsystem für Datenerfassung und -verarbeitung

Ein IoT-basiertes intelligentes Datenerfassungssystem sammelt, speichert und verarbeitet Daten von verschiedenen Sensoren in Echtzeit. Mithilfe spezieller Algorithmen berechnet es automatisch Schlüsselparameter wie Wärmeproduktion, Atemquotient und Energiestoffwechselrate.

Die Systemsoftware ist modular aufgebaut und bietet Funktionen für Echtzeitüberwachung, Datenvisualisierung, Anomalie-Warnungen und Berichterstellung. Sie unterstützt Fernzugriff und -bedienung, was die Effizienz der Experimente erheblich steigert.

(4) Subsystem für die Tier- und Umweltüberwachung

Neben der Messung des Gasaustauschs enthält das System Module zur Überwachung des Tierverhaltens und der Umweltparameter. Die Video-Tracking-Technologie zeichnet automatisch Verhaltensweisen wie Fressen, Trinken, Stehen und Liegen auf. In Kombination mit der synchronisierten Überwachung von Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Lichtintensität liefert es umfassende Kontextdaten für Energiestoffwechselstudien.

IV. Technische Höhepunkte

ZusammenarbeitPräzisionsmesstechnik: Verwendet innovative Technologien wie Algorithmen zur Temperatur-Feuchtigkeits-Kompensation, Echtzeit-Basislinienkorrektur und dynamische Gaskonzentrations-Gleichgewichtsmodelle, die die Messgenauigkeit und -stabilität erheblich verbessern. Der Gesamtsystemfehler beträgt weniger als 2 % und erfüllt damit auch die strengsten Forschungsanforderungen.

Parallele Überwachung mehrerer Tiere: Ein innovatives sequenzielles Mehrkanal-Probenahmesystem, gekoppelt mit schnell reagierenden Sensoren und intelligenter Luftstromsteuerung, ermöglicht die parallele Überwachung von bis zu 16 Respirationskammern, was den experimentellen Durchsatz drastisch erhöht.

Langfristige Stabilität: Die wichtigsten Sensoren sind industrietauglich und verfügen über automatische Kalibrierungsfunktionen, die einen stabilen Betrieb über Monate hinweg gewährleisten und für langfristige Stoffwechselversuche geeignet sind.

Intelligente Datenverarbeitung: Ein auf maschinellem Lernen basierendes Modul zur Kontrolle der Datenqualität identifiziert automatisch anomale Datenpunkte und filtert sie heraus, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Ein intelligentes Frühwarnsystem überwacht den Gerätestatus in Echtzeit und gibt Warnungen bei potenziellen Problemen aus.

Modularer Aufbau: Die modulare Architektur des Systems ermöglicht es den Benutzern, Messparameter flexibel zu konfigurieren und Funktionsmodule je nach Forschungsbedarf hinzuzufügen. Dazu gehört auch die Integration von Zusatzgeräten zur Überwachung von Futteraufnahme, Körpertemperatur und Aktivität, was multidimensionale, integrierte Studien des Energiestoffwechsels ermöglicht.

V. Anwendungsperspektiven und Forschungsrichtungen

Präzise Ernährungsforschung: Bestimmung des Energiebedarfs von Tieren bei verschiedenen Rassen, physiologischen Stadien und Produktionszielen. Erstellung genauer Modelle für den Nährstoffbedarf, um eine wissenschaftliche Grundlage für die Präzisionsfütterung zu schaffen.

Bewertung des Nährwerts von Futtermitteln: Genaue Bestimmung der Energieverdaulichkeit, der Metabolisierbarkeit und des Netto-Energiewerts verschiedener Futtermittelzutaten. Entwicklung präziserer Systeme zur Bewertung der Futterenergie.

Genetische Züchtungsforschung: Vergleich der Energieverwertungseffizienz von Tieren mit unterschiedlichem genetischen Hintergrund. Identifizierung von überlegenem Keimplasma, das die Futterressourcen effizient nutzt, um neue Sorten mit hoher Futtereffizienz zu züchten.

Umweltphysiologische Forschung: Untersuchung der Auswirkungen von Umweltfaktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und Luftqualität auf den Energiestoffwechsel der Tiere. Schaffung einer theoretischen Grundlage für die Optimierung der Aufzuchtbedingungen und die Abschwächung von Hitzestress.

Shanghai TOW Technology ist bestrebt, die fortschrittlichsten technologischen Geräte und Lösungen für die tierwissenschaftliche Forschung zu liefern. Das neue Energiestoffwechselsystem für Großtiere ist das Ergebnis jahrelanger technischer Entwicklung und Innovation auf dem Gebiet der Stoffwechselmessung bei Tieren. Es durchbricht die technischen Engpässe herkömmlicher Methoden und erzielt umfassende Verbesserungen bei Messgenauigkeit, Durchsatz und Stabilität. Wir gehen davon aus, dass sich dieses System zu einem leistungsstarken Werkzeug für Forscher entwickeln wird, das die Erforschung des Energiestoffwechsels bei Tieren zu neuen Höhenflügen verhilft und zur Qualitäts- und Effizienzverbesserung in Chinas Tierhaltungssektor beiträgt.

Mit Blick auf die Zukunft wird TOW Tech weiterhin an der Philosophie "Technology Led, Innovation Driven" festhalten, die Bedürfnisse der Spitzenforschung genau verfolgen und kontinuierlich weitere hochwertige wissenschaftliche Instrumente auf den Markt bringen. Unser Ziel ist es, mit den Forschern zusammenzuarbeiten, um gemeinsam den Fortschritt und die Entwicklung in der Tierwissenschaft zu fördern.

Wenn Sie mehr über die technischen Details und Anwendungsfälle unseres Energiestoffwechselsystems für Großtiere erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an unser technisches Team. Wir bieten Ihnen professionelle technische Beratung und maßgeschneiderte Lösungen auf der Grundlage Ihrer spezifischen Forschungsanforderungen.