人體能量代謝實驗室由氣體發(fā)生與抽樣系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)（包括雙通道氧氣分析儀、CO2分析儀及水汽分析儀等）、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等組成，采用黃金標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度與體溫記錄儀等，從而全面測量人體在不同狀態(tài)下的能量代謝水平，以研究人類對不同生態(tài)環(huán)境條件包括生存限制條件與脅迫的響應(yīng)（適應(yīng)）、能量的獲取與分配（用于維持性消耗和生產(chǎn)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(jìn)食模式的能量代謝研究、不同棲住條件包括現(xiàn)代交通如鐵路及汽車環(huán)境條件的能量代謝響應(yīng)、肥胖癥及相關(guān)代謝疾病（如心血管疾病、糖尿病、骨質(zhì)疏松、部分癌癥等等）的能量代謝研究等。

主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

1) 模塊式結(jié)構(gòu)，自由組合、靈活配置，具備強(qiáng)大的可擴(kuò)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(shù)，實時觀測分析

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

4) 可佩戴式三維活動、體表溫度、體表濕度數(shù)據(jù)采集

5) 可客戶定制自由活動能量代謝艙

6) 快速響應(yīng)，氣體分析響應(yīng)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(shù)據(jù)采集器，自動采集三維活動數(shù)據(jù)、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(huán)境溫度分布情況等，以研究分析體表散熱溫度分布與環(huán)境溫度的關(guān)系等

9) 可用于生物醫(yī)學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、臨床診斷測量、運(yùn)動生理學(xué)、環(huán)境生理學(xué)研究等

主要技術(shù)指標(biāo)：

1. 差分氧氣分析模塊：燃料電池O₂分析技術(shù)，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(wěn)定性，精確度優(yōu)于0.1%，響應(yīng)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(bǔ)償，4通道模擬輸出，16bit分辨率；數(shù)碼過濾（噪音）0-50秒可調(diào)，增幅0.2秒，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)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?jǐn)?shù)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(shù)，測量范圍0－5％或0－15％兩級選擇（雙程），內(nèi)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時測量，響應(yīng)時間小于1秒，分辨率優(yōu)于0.0001%或1ppm（可達(dá)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(bǔ)償，采樣頻率10Hz；具兩行文字?jǐn)?shù)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(shù)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)出泵體的氣流）和氣流計（0－2000ml/m）；隔膜泵，滾軸馬達(dá)，**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(shù)據(jù)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(shù)字輸出用于系統(tǒng)控制，1個16bit計數(shù)器，2通道電壓輸出，脈沖寬度調(diào)制；

6. 軟件可在線顯示和分析數(shù)據(jù)

7. 熱敏電阻探頭用于測量呼吸室內(nèi)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(fā)生控制監(jiān)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(shù)據(jù)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(jiān)測）測量范圍±15g，精確度±0.15g，具OLED彩色顯示屏顯示測量數(shù)據(jù)及圖表，藍(lán)牙通訊

主要參考文獻(xiàn)：

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