DE1598465B2 - Vorrichtung zur aktivitaetsmessung an versuchstieren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aktivitätsmessung an Versuchstieren, insbesondere zur Kontrolle von physikalischen und chemischen Einflüssen auf die Versuchstiere, mit einem Tierbehälter, der die Bewegungserschütterungen in elektrische Impulse umsetzt.

Die Chemie bringt allein in den Vereinigten Staaten nach statistischen Aufzeichnungen täglich etwa 75 neue chemische Produkte hervor. Es ist keineswegs sicher, daß alle diese Produkte für den Menschen unschädlich sind. Es ist daher notwendig, vor der Verwendung dieser Prc'ikte d.-^e auf ihre Giftigkeit zu untersuchen. Dies wurde bisher im Tierversuch durchgeführt. Die Tiere wurden dem chemischen Stoff ausgesetzt und es wurde nun versucht, bei welchen Konzentrationen das Produkt eventuell schädlich ist und ob es auf die Tiere tödlich wirkt. Es mußte praktisch immer gewartet werden, bis sichtbare Wirkungen an Versuchstieren auftraten. Es konnte auch nicht nur ein Versuchstier verwendet werden, es mußten ganze Versuchsreihen gestartet werden. Diese Untersuchung ist äußerst umständlich und zeitraubend, so daß praktisch höchstens 5% der neuen chemischen Produkte untersucht werden konnten. Auf diese Art konnte vor allem eine akute Toxizität von Produkten untersucht werden, jedoch keine chronische Einwirkung von Produkten.

Für andere Zwecke hat man bereits Aktivitätsuntersuchungen gemacht, indem man das Versuchstier auf einen Waagebalken setzte und das zweite Ende des Waagebalkens auf einer rotierenden Walze schreiben ließ. Man hat auf diese Art die Aktivität auf einem Versuchsband aufschreiben können. Diese Untersuchung erfordert dauernde Beobachtung und sehr großes Aufzeichnungsmaterial, so daß sie für Dauerbeobachtungen nur begrenzt brauchbar ist. Es sind auch Abnehmer bekannt, bei weichen die Tiere auf Taumelscheiben gesetzt werden, die während des Taumeins elektrische

ίο Kontakte öffnen und schließen. Diese Scheiben arbeiten qualitativ und quantitativ ungenau. Da die Neigung der Scheibe dauernd verändert wird, werden die Versuchstiere zusätzlich beunruhigt, was das Meßergebnis verfälscht.

Die Erfindung setzt es sich zum Ziel, eine Vorrichtung zur Aktivitätsmessung an Versuchstieren zu schaffen, welche insbesondere auch zur Kontrolle von Vergiftungserscheinungen an Versuchstieren geeignet ist und die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Sie erreicht dieses Ziel erfindungsgemäß durch eine in ihrer Ebene unverschwenkbare Arbeitsplatte zur Aufnahme der Versuchstiere, die mit einem die Bewegungen der Arbeitsplatte in elektrische Signale direkt und propor- *■ tional umwandelnden Erschütterungsaufnehmer ver- *· bunden ist. Diese elektrischen Signale entsprechen bei entsprechenden Aufnehmern genau der Aktivität und können auf verschiedenste Art und Weise entweder sofort ausgewertet, oder auf einem Tonband gespeichert, oder aber integriert werden und so ein quantitatives und qualitatives Maß für die Aktivität geben. Es ist auch möglich, die Signale einem Tonband zuzuführen und vom Tonband aus zu integrieren und weiter zu verwerten, wobei man immer das Tonband zum Vergleichen einer besonders heftigen Aktivität u.dgl. heranziehen kann. Diese Speichermöglichkeit gestattet jede beliebige nachträgliche Auswertung. Die Speicherung am Tonband eventuell auch von Signalen, die ein Integrator hervorruft, ermöglicht es z. B., ein und dasselbe Versuchstier hintereinander verschiedenen Bedingungen auszusetzen und die Aktivität unter den verschiedenen Bedingungen zu vergleichen.

Zur Messung der Giftigkeit von Produkten, bzw. vom abweichenden Verhalten der Versuchstiere sind vor allem solche Vergleichsmessungen zweckmäßig. Es

wird dazu vorgeschlagen, daß mindestens zwei Arbeits- ( platten mit Erschütterungsaufnehmern für zwei Versuchstiere angeordnet sind, wobei eine Vergleichsanlage vorgesehen ist, die die elektrischen Signale eventuell ■ nach Integrierung und zweckmäßiger Umwandlung direkt auswertet.

Beispielsweise können die vom Geber kommenden Signale eventuell nach Verstärkung und Gleichrichtung einer Integrierstufe zugeführt sein und die Integrierstufe nach Erreichen eines bestimmten Integrierwerts,

z. B. nach Aufladen eines Kondensators, einen Impulsgeber schalten. Beispielsweise kann die Kondensatorspannung ein Relais schalten, welches den Kondensator wieder entlädt und gleichzeitig einen Impuls weitergibt, der auf einem Tonband, auf einer Schreibmaschine oder auf einem Computer direkt ausgewertet wird. Es kann auch ein Lochband damit beschrieben werden, welches nachträglich Auswertungen gestattet. Die von zwei Aufnehmern kommenden Impulse können direkt einem Computer zugeführt werden, der diese Impulse vergleicht und die Abweichungen auswirft. Bei signifikanter Überschreitung einer bestimmtun Abweichung weiß man dann, daß das einem Versuchstier /uguführte chemische Produkt Veränderungen hervorruft, und da-

her Vergiftungsgefahr besteht. Der Versuch kann sodann abgebrochen werden, ohne daß das Tier getötet werden muß. Auf diese Art erhält man in wesentlich kürzeren Zeiträumen, als bei den bisherigen Versuchen notwendig waren, deutliche Anzeichen eines Einflusses des chemischen Produkts. Es sind wenige Versuchstiere notwendig, die in kurzen Zeitabstanden für verschiedene Versuche eingesetzt werden können. Das Töten der Versuchstiere ist nicht notwendig, da sich Aktivitätsänderungen bereits sehr frühzeitig bemerkbar machen, ohne daß eine bleibende Schädigung des Versuchstiers auftritt. Das Verfahren gestattet daher die Untersuchung der Toxität wesentlich rascher und billiger, als dies bisher möglich war. Erst dadurch wird es möglich werden, tatsächlich alle neuen auftretenden chemischen Stoffe auf ihre Giftigkeit zu untersuchen.

Die Bewegungen der Arbeitsplatte sind proportional der Bewegung und damit der Aktivität der Versuchstiere. Als Aufnehmer kann ein beliebiger physikalischer Wandler verwendet werden. Beispielsweise können Dehnungsmeßstreifen zusammen mit einer entsprechenden Brücke oder ein Quarz, ein Kondensator usw. verwendet werden. Als besonders einfach und zweckmäßig hat es sich gezeigt, daß die Arbeitsplatte auf die Membran eines Lautsprechers aufgesetzt ist. Ein üblieher Lautsprecher ist für die durch die Aktivitätsbewegungen auftretenden Frequenzen genügend empfindlich. Die Lautsprecherspule setzt die auftretenden Erschütterungen direkt in elektrische Spannungsstöße um. Die Arbeitsplatte kann dabei direkt auf den Lautsprecherrand aufgesetzt werden.

Als Versuchstiere werden üblicherweise Nagetiere, vorzugsweise weiße Mäuse, verwendet. Diese weißen Mäuse neigen dazu, praktisch alles anzuknabbern. Um dies zu verhindern, wird vorgeschlagen, daß die Arbeitsplatte einen hochgezogenen Rand aufweist, der nahe an einer Abschlußwand angeordnet ist, ohne die Wand zu berühren. Beispielsweise wird als Arbeitsplatte eine tellerartige Polystyrolplatte verwendet, welche an ihrem Rand mit einem Ring abgeschlossen ist. Um diesen Ring wird nun ein Glaszylinder gestülpt, der so hoch ist, daß das Versuchstier nicht heraus kann. Der Rand der Arbeitsplatte muß nun so nahe an der Glasplatte sein, daß das Versuchstier durch seine Schnauze gehindert ist, den hochgezogenen Rand anzuknabbern, da es mit seiner Schnauze an dem Glaszylinder anstößt.

Andererseits muß der Abstand doch so groß sein, daß nirgends eine Berührung erfolgt und die Erschütterungen nicht gedämpft werden.

Die Erfindung ist an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne sich darauf zu beschränken.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Impulsgeber zur Aufnahme eines ballistischen Ergographs in Seitenansicht;

F i g. 2 ein Schaltbild und ein zugehöriges Blockschema der Auswerte- und Impulsumwandlungsvorrichtung;

F i g. 3 ein Diagramm der Aufladung des Integrierkondensators;

Fig. 4 einen zugehörigen Auswertemaschinenschreibstreifen

F i g. 5 ein Zeitaktivitätsdiagramm von zwei unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzten Versuchstieren.

F i g. 1 zeigt den Aufbau eines Impulsgebers, dessen Umsetzer ein Lautsprecher 1 ist, der Erschütterungen in Spannungsstöße in den Spulen 2 umwandelt, die an den Leitungen Π abgenommen weiden. Der Lautsprecher ist in einem Gehäuse 3 mit einer Dichtung 4 und einem Spannring 5 befestigt. Eine Polystyrolplatte 8 mit einem senkrechten Rand 9, der eine Art Teller bildet, ist auf den Lautsprecher aufgesetzt. Über eine Dichtung 7 ist auf den Spannring 5 eine Glasglocke IO so aufgesetzt, daß sie vom Rand 9 der Polystyrolplatte 8 nur einen geringen Abstand aufweist, jedoch an keiner Stelle diesen Rand berührt. Eine Belüftungsöffnung 11 sowie Bclüftungskaniile 6 sorgen für die entsprechende Belüftung des Gehäuses. Die Versuchstiere werden auf die Polystyrolplatte 8 aufgesetzt und erhalten dort die erforderlichen Versuchsbedingungen.

Eine Tränke 12 ist zu diesem Zweck vorgesehen. An die Belüftungsöffnung 11 kann ein Schlauch angeschlossen werden, mit dem ein entsprechendes Luftgemisch mit toxischen Stoffen eingeführt werden kann. Jede Bewegung des Versuchstiers am Polystyrolteller 8 überträgt sich auf den Lautsprecher 1 und ruft in den Spulen 2 eine Erschütterung hervor, die sich als Spannungsstoß in den Leitungen 13 zeigt. Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß diese Spannungsstöße vom Geber 14 in einem Verstärker 15 verwertbar verstärkt werden. Dieser Verstärker ist im Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß er von 0 Hz an über den ganzen tonfrequenten Bereich verstärkt, von 3 Hz an linear. Die verstärkten Impulse werden einem Gleichrichter 16, der auch weiterverstärkt, zugeführt, der die Impulse gleichgerichtet und einer Integrierstufe 17 zuführt. Diese Integrierstufe besteht im wesentlichen aus einem Kondensator 19, der sich durch die gleichgerichteten Impulse auflädt. Dieser Kondensator ist mit einem Relais 20 in Verbindung, welches der wesentliche Bestandteil der Impulsstufe 18 ist. Bei Erreichen einer bestimmten Kondensatorspannung, die nach Erfordernis variiert werden kann, spricht das Relais 20 an und schließt die Relaiskontakte 21 und 22. Der Relaiskontakt 21 schließt den Kondensator kurz und entlädt ihn. Der Relaiskontakt 22 dient als Impulsgeber durch Einschalten einer Registriervorrichtung oder einer Schreibmaschine zum Geben eines Impulses auf ein Lochband, ein Tonband oder einen Computer usw. Der Relaiskontakt 22 kann eine beliebige Auswertevorrichtung steuern. Im Diagramm gemäß F i g. 3 ist das Anwachsen der Spannung an den Klemmen 29 abhängig von der Aktivität gezeigt. Der Pfeil 23 stellt die Spannungsachse und der Pfeil 24 die Zeitachse dar. Die Spannung, hervorgerufen durch die Aktivität des Versuchstiers, wächst so lange, bis die Schaltspannung des Relais erreicht ist. In Fi g. 4 ist das Aufzeichnungsschema gezeigt, welches sich ergibt, wenn der Relaiskontakt 22 jedesmal einen Anschlag auf einer elektrischen Schreibmaschine auslöst und auf dieser Schreibmaschine jede Minute eine neue Zeile eingeschaltet wird. Man bekommt auf diese Art ein Aktivitätsdiagramm abhängig von der Zeit. Die Durchschnittsaktivität kann auch für längere Zeiträume integriert werden. Dies kann entweder durch Auszählung der Anschläge, oder durch eine größere Ansprechspannung des Relais oder aber durch eine geeignete Rechenmaschine geschehen. In Fig.5 ist ein Aktivitätsdiagramm von zwei Versuchstieren dargestellt, wobei der Pfeil 25 die durchschnittliche Aktivität und der Pfeil 26 die Zeitachse darstellt. Das strichlierte Diagramm 27 zeigt die Normalaktivität und das Diagramm 28 die Aktivität bei einer chronischen Vergiftung bei kleinster Dosierung eines toxischen Stoffs. Man bekommt so deutliche Abweichungen und eine Dosis-Zeitielation ohne letalen Ausgang beim Versuchstier. Durch Aussetzen der Beigabe des toxischen Mittels kann man auf

gleiche Art wieder die Erholungszeit bestimmen und eine Erholungs-Zeitrelation bekommen. Zweckmäßig werden zu diesem Versuch zwei Mäuse gleichzeitig in zwei getrennte Geräte gesetzt. Es ist auch zur Ausschaltung von Zufällen möglich, mehr als zwei Mäuse zu verwenden und mehrere Mäuse in ein Gerät zu setzen oder mehrere Geräte gleichzeitig zu verwenden. Der Vergleich kann entweder durch Aufzeichnung der Aktivitätskurven und Vergleich der Kurven oder durch direkt Auswertung der Aktivitätsunterschiedc bzw. der durch die Aktivitätsunterschiede hervorgerufenen Impulse in Eichmaschinen erfolgen.

Die Erfindung läßt zahlreiche Variationen offen, die in den Schutzbereich fallen. So kann z. B. der Aufbau des Gebers entsprechend variiert werden, Mäuse, Ratten oder andere Versuchstiere verwendet werden, die Auswerteschaltung entsprechend dem Können eines Durchschnittsfachmannes variiert sein usw. Es ist auch möglich, größere Versuchstiere zu verwenden, da ja die Kostenerhöhung bei mehreren Versuchen nur unwesentlich ist, da kein letaler Versuchsausgang vorgesehen ist. Der Aufbau des Aufnehmers muß dabei selbstverständlich entsprechend der Anpassung an das höhere Gewicht geändert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Aktivitätsmessung an Versuchstieren, insbesondere zur Kontrolle von physikalischen und chemischen Einflüssen auf die Versuchstiere, mit einem Tierbehälter, der die Bewegungserschütterungen in elektrische Impulse umsetzt, gekennzeichnet durch eine aus ihrer Ebene unverschwenkbare Arbeitsplatte zur Aufnahme der Versuchstiere, die mit einem die Bewegungen der Arbeitsplatte in elektrische Signale direkt und proportional umwandelnden Erschütterungsaufnehmer verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Arbeitsplatten mit Erschütterungsaufnehmern für zwei Versuchstiere angeordnet sind, wobei eine Vergleichsanlage vorgesehen ist, die die elektrischen Signale eventuell nach Integrierung und zweckmäßiger Umwandlung direkt auswertet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsplatte auf die Membran eines Lautsprechers aufgesetzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsplatte einen hochgezogenen Rand aufweist, der nahe an einer Abschlußwand angeordnet ist, ohne die Wand zu berühren.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Integrierstufe, der das vom Geber kommende Signal eventuell nach Verstärkung und Gleichrichtung zugeführt wird, und einen von der Integrierstufe nach Erreichen eines bestimmten Integrierwerts geschalteten Impulsgeber.