WO1988007836A1 - Process and arrangement for the determination of the chronobiological activities of an experimental animal (''göttinger cbm chronobiometer'') - Google Patents

Process and arrangement for the determination of the chronobiological activities of an experimental animal (''göttinger cbm chronobiometer'') Download PDF

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WO1988007836A1
WO1988007836A1 PCT/EP1987/000193 EP8700193W WO8807836A1 WO 1988007836 A1 WO1988007836 A1 WO 1988007836A1 EP 8700193 W EP8700193 W EP 8700193W WO 8807836 A1 WO8807836 A1 WO 8807836A1
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pes
data
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determined
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PCT/EP1987/000193
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Rolf Sammeck
Wolfgang Gibb
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Georg-August-Universität Göttingen
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G17/00—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
    • G01G17/08—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property for weighing livestock

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the chronobiological activities of a test animal and to an arrangement for carrying out the method.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and an arrangement in order to carry out long-term recording of the chronological biological activities of a test animal in an unimpaired, artifact-free manner.
  • the object is achieved in the method of the type mentioned by the features specified in the characterizing part of claim 1.
  • the method according to the invention makes it possible to record the kinetic activity of the sleep and wake period (cardio / respiratory activities up to movement behavior) and the correlated energy / heat balance. It is thus possible to determine the chronobiological adaptation behavior in a test animal to the changing environmental conditions (light-dark change, room temperature and humidity, visual, auditory and olfactory stimuli as well as other unpredictable environmental influences). Changes to these stimulus variables (timers or stressors) influence the adaptation processes of the kinetic activities to be measured and of the underlying energy / heat balance.
  • the method according to the invention can be used, for example, wherever, on the basis of legally prescribed animal experiments, invasive measures have to be carried out on a healthy animal, which lead to phase shifts in the sleep / wake period and the correlated heat balance.
  • This makes it possible to specify chronobiological adaptation processes according to type and scope in physically verifiable quantities that can be measured and documented.
  • it is possible in a simple manner to determine the respective weight changes, in particular weight reductions and the changes or increases in the respective weight changes, from the data provided by the PES.
  • the respective mean values of the amplitudes are expediently determined and displayed during a respectively predetermined time interval. It is also possible to determine the sum of the squares of the respective mean values to spend. The values determined are stored, in particular, over a longer period of time.
  • An arrangement for carrying out the method is characterized by a PES on which the test animal is kept mobile for a longer period of time, and by an evaluation stage which processes the data given by the PES and which uses this data to monitor the kinetic activity of the test animal determined. On the basis of the data, the evaluation stage also calculates the respective changes in weight, the slopes of the respective changes in weight, the mean values of the kinetic activities during predetermined time intervals and / or the sum of the squares of these mean values.
  • a cage is provided on the platform of the PES, in which the test animal moves unimpeded.
  • the respective changes in weight of the overall system, which contains the cage and the test animal, are determined.
  • the PES is preferably designed as an electronic balance that works on the principle of electromagnetic force compensation, and the evaluation unit is designed in particular as a computer.
  • An output unit can be connected to the evaluation unit, to which the data output by the electronic balance and / or the determined values are output.
  • This output unit is expediently designed as a drawing device in order to graphically represent the data output by the PES and / or the values determined.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out the method
  • FIG. 2A shows the kinetic activity of a laboratory rat (SIFF30) during a night
  • FIG. 2B shows a time profile of weight changes associated with FIG. 2A
  • FIG. 2C time course of the gradients of the weight changes
  • Figure 4 Representation of the coefficient (see text!) As a function of mass.
  • the arrangement shown in Figure 1 for performing the method shows a PES, which preferably works on the principle of electromagnetic force compensation.
  • PES or electronic scales W are generally known and are available, for example, under the name Sartorius E 5500S.
  • This scale W has a weighing range of up to 5.5 kg and a reading accuracy of 10 mg.
  • the modification consists in increasing the filter speed to 5 Hz.
  • the scale W is arranged on a brick floor to protect it from vibrations, but is not absolutely necessary.
  • test animal T For example, a laboratory rat, for example in a cage K with food and water ad libitum at an ambient temperature of, for example, 22-2 C and an air humidity of 55-5%.
  • An evaluation unit AE or IBM AT02 is connected to the PES and is used in particular as a computer, e.g. optionally HP 86 A, is formed.
  • the data is saved using diskettes (HP 9121 D) or hard disk.
  • the evaluation unit AE can be connected to an output unit ZG in the form of a drawing device, on which the data D output by the PES and / or the values determined by the evaluation unit AE are graphically output in the form of curves.
  • the data D recorded as a function of time by the evaluation unit AE i.e. the respective magnitudes of the amplitudes A serve as a measure of the vertical component of the kinetic activity of the test animal T.
  • the data D which are compiled at predetermined time intervals of, for example, 2.5 min, are corrected with regard to the tendency, so that the respective changes in net weight (weight loss) of the system formed from the test animal T and the cage.
  • FIG. 2A shows a representation of the kinetic activity A of a female SIFF50 rat.
  • the recording shows the time course of the mean values of the amplitude A over a period of 13 hours, namely from 6:00 p.m. to 7:00 a.m.
  • FIG. 2B shows a time course of the weight changes ⁇ g associated with FIG. 2A, which in this case has up to -28 g (-9.5 g to -37.5 g), which is 74.7% of the total weight change Corresponds to ⁇ g in 24 h.
  • the course is not linear during the recorded period of activity with regard to the regression line shown in dashed lines.
  • FIG. 2C shows the time course of the slopes of the weight changes ⁇ g.
  • FIG. 3 shows as a calibration curve the relationship between the amplitude A and the kinetic energy E using a sphere of defined mass. The calculation of the kinetic energy was corrected with regard to the air resistance. As can be seen from FIG. 3, the amplitude A and the kinetic energy E are related to one another by the equations:
  • the coefficient c depends on the mass m and is
  • FIG. 4 shows a representation of the coefficient c as a function of the mass m. Under the conditions of the physical-electronic model described in FIG. 1, c follows the equation
  • the size of the distractions is in a range below 1.um; this is presumably to be regarded as below the perception threshold of the test animal T both in the movement and in the rest within the cage K.
  • phase shifts in circadian rhythms according to type and scope can be determined in calibrated dimensions (mJ or g) with high precision, time resolution and repeatability (in legally prescribed animal experiments Testing of drugs, chemicals, nutrients etc.).
  • the professional use of the CBM is suitable to significantly improve conditions for planning and carrying out pain-free animal experiments.

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Abstract

To measure the biological activity of an experimental animal (T), the experimental animal (T) is kept on the platform (P) of a physical-electronic sensor (PES), for example in a cage (K) on which it is free to move. The balance (W) transmits the data (D) relevant to the kinetic activity of the experimental animal (T) to an evaluation unit (AE) which calculates the mean value of the activity (A(Boolean not)) and the variation in weight (DELTAg). Downstream of the evaluation unit (AE) can be connected an output unit (2G) which represents the data (D) and/or the calculated values (A(Boolean not), SIGMAA(Boolean not)2, DELTAg, s) graphically. The physical-electronic sensor is preferably an electronic balance based on the principle of electromagnetic force compensation.

Description

Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der chronobiolo- gischen Aktivitäten eines Versuchstieres ("Göttinger Chrono- biometer-CBM")Method and arrangement for determining the chronobiological activities of a test animal ("Göttinger Chronobiometer-CBM")
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der chronobiologischen Aktivitäten eines Versuchstieres und auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the chronobiological activities of a test animal and to an arrangement for carrying out the method.
In der biomedizinischen Forschung mangelt es an Verfahren, die im Sinne einer Optimierung von Versuchsplanung und —durchfUhrung einsetzbar sind. Oft sind die zur Verfügung, stehenden Meßverfahren mit einem invasiven Vorgehen verbun¬ den, d.h. sie wirken in vielfach verknüpfter Weise auf den Untersuchungsablauf ein und verfälschen dadurch die aufgrund der jeweiligen Fragestellungen zu erhebenden Befun¬ de- Dieser Nachteil trifft insbesondere für Langzeitstudien in der Streßforschung zu, in denen Meßreihen durchzuführen sind, mit dem Ziel, einen möglichst genauen und jederzeit reproduzierbaren Aufschluß über chronobiologische Anpassungs¬ vorgänge im Gesamtorganismus zu bekommen.In biomedical research, there is a lack of methods that can be used to optimize test planning and execution. The available measurement methods are often connected to an invasive procedure, i.e. they affect the course of the investigation in many linked ways and thereby falsify the findings to be ascertained on the basis of the respective questions. This disadvantage applies in particular to long-term studies in stress research in which series of measurements are to be carried out, with the aim of being as accurate as possible and at all times To get reproducible information about chronobiological adaptation processes in the whole organism.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah¬ ren und eine Anordnung anzugeben, um auf unbeeinträchti- gende, artefaktfreie Weise eine Langzeiterfassung der chrono¬ biologischen Aktivitäten eines Versuchstieres durchzuführen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The invention is therefore based on the object of specifying a method and an arrangement in order to carry out long-term recording of the chronological biological activities of a test animal in an unimpaired, artifact-free manner. According to the invention the object is achieved in the method of the type mentioned by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, die kineti¬ sche Aktivität der Schlaf- und Wachperiodik (Herz/Atmungs¬ tätigkeiten bis hin zum Bewegungsverhalten) sowie des kor- relierten Energie-/Wärmehaushalts zu erfassen. Damit ist es möglich, das chronobiologische Anpassungsverhalten bei einem Versuchstier an die wechselnden Umweltbedingungen (Licht- Dunkel- Wechsel, Raumtemperatur und -feuchtigkeit, Seh-, Hör- und Geruchsreize sowie weitere unvorhersagbare Umwelt¬ einflüsse) zu ermitteln. Änderungen dieser Reizgrößen (Zeit¬ geber bzw. -Stressoren) beeinflussen die Anpassungsvorgänge der zu messenden kinetischen Aktivitäten sowie des zugrunde¬ liegenden Energie-/Wärmehaushaltes.The method according to the invention makes it possible to record the kinetic activity of the sleep and wake period (cardio / respiratory activities up to movement behavior) and the correlated energy / heat balance. It is thus possible to determine the chronobiological adaptation behavior in a test animal to the changing environmental conditions (light-dark change, room temperature and humidity, visual, auditory and olfactory stimuli as well as other unpredictable environmental influences). Changes to these stimulus variables (timers or stressors) influence the adaptation processes of the kinetic activities to be measured and of the underlying energy / heat balance.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zum Beispiel überall dort eingesetzt werden, wo aufgrund gesetzlich vorgeschrie¬ bener Tierversuche invasive Maßnahmen an einem gesunden Tier vorgenommen werden müssen, die zu Phasenverschiebungen in der Schla /Wach-Periodik sowie des korrelierten .Wärmehaus¬ halts führen. Damit wird es möglich, chronobiologische Anpassungsvorgänge nach Art und Umfang in physikalisch eichbaren Größen meßbar und dokumentierbar anzugeben. Mit Hilfe des Verfahrens ist es auf einfache Weise möglich,- aus den von dem PES abgegebenen Daten die jeweiligen Gewichts¬ veränderungen, insbesondere Gewichtsabnahmen sowie die Änderungen bzw. Steigungen der jeweiligen Gewichtsverände¬ rungen zu ermitteln.The method according to the invention can be used, for example, wherever, on the basis of legally prescribed animal experiments, invasive measures have to be carried out on a healthy animal, which lead to phase shifts in the sleep / wake period and the correlated heat balance. This makes it possible to specify chronobiological adaptation processes according to type and scope in physically verifiable quantities that can be measured and documented. With the aid of the method, it is possible in a simple manner to determine the respective weight changes, in particular weight reductions and the changes or increases in the respective weight changes, from the data provided by the PES.
Zweckmäßigerweise werden die jeweiligen Mittelwerte der Amplituden während eines jeweils vorgegebenen Zeitintervalls ermittelt und dargestellt. Es ist auch möglich, die Summe der Quadrate der jeweiligen Mittelwerte zu ermitteln und auszugeben. Die ermittelten Werte werden insbesondere wäh¬ rend einer längeren Zeitdauer gespeichert.The respective mean values of the amplitudes are expediently determined and displayed during a respectively predetermined time interval. It is also possible to determine the sum of the squares of the respective mean values to spend. The values determined are stored, in particular, over a longer period of time.
Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist durch ein PES gekennzeichnet, auf der das Versuchstier während einer längeren Zeitdauer beweglich gehalten wird, und durch eine Auswertestufe, die die von dem PES abgegebenen Daten verarbeitet und die unter Verwendung dieser Daten die kine¬ tische Aktivität des Versuchstieres ermittelt. Aufgrund der Daten berechnet die Auswertestufe auch die jeweiligen Ge¬ wichtsveränderungen, die Steigungen der jeweiligen Gewichts veränderungen, die Mittelwerte der kinetischen Aktivitäten während vorgegebener Zeitintervalle und/oder die Summe der Quadrate dieser Mittelwerte.An arrangement for carrying out the method is characterized by a PES on which the test animal is kept mobile for a longer period of time, and by an evaluation stage which processes the data given by the PES and which uses this data to monitor the kinetic activity of the test animal determined. On the basis of the data, the evaluation stage also calculates the respective changes in weight, the slopes of the respective changes in weight, the mean values of the kinetic activities during predetermined time intervals and / or the sum of the squares of these mean values.
Auf der Plattform des PES ist ein Käfig vorgesehen, in dem das Versuchstier sich unbeeinträchtigt bewegt. In diesem Fall werden die jeweiligen Gewichtsveränderungen des Gesamt¬ systems ermittelt, das den Käfig und das Versuchstier bein¬ haltet.A cage is provided on the platform of the PES, in which the test animal moves unimpeded. In this case, the respective changes in weight of the overall system, which contains the cage and the test animal, are determined.
Der PES ist vorzugsweise als eine elektronische Waage ausge¬ bildet, die nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraft¬ kompensation arbeitet, und die Auswerteeinheit ist insbe¬ sondere als Computer ausgebildet.The PES is preferably designed as an electronic balance that works on the principle of electromagnetic force compensation, and the evaluation unit is designed in particular as a computer.
An die Auswerteeinheit kann eine Ausgabeeinheit angeschlos¬ sen sein, an der die von der elektronischen Waage abgegebe¬ nen Daten und/oder die ermittelten Werte ausgegeben werden. Diese Ausgabeeinheit ist zweckmäßigerweise als Zeichen¬ gerät ausgebildet, um die von dem PES abgegebenen Daten und/oder die ermittelten Werte graphisch darzustellen.An output unit can be connected to the evaluation unit, to which the data output by the electronic balance and / or the determined values are output. This output unit is expediently designed as a drawing device in order to graphically represent the data output by the PES and / or the values determined.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sowie eine Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.The method according to the invention and an embodiment of an arrangement for performing the method explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out the method,
Figur 2A eine Darstellung der kinetischen Aktivität einer Labor-Ratte (SIFF30) während einer Nacht,FIG. 2A shows the kinetic activity of a laboratory rat (SIFF30) during a night,
Figur 2B einen der Figur 2A zugeordneten Zeitverlauf von Gewichtsveränderungen,FIG. 2B shows a time profile of weight changes associated with FIG. 2A,
Figur 2C Zeitverlauf der Steigungen der Gewichtsveränderun¬ gen,FIG. 2C, time course of the gradients of the weight changes,
Figur 3 Eichkurve: Amplitude als Funktion der kinetischen Energie undFigure 3 calibration curve: amplitude as a function of kinetic energy and
Figur 4 Darstellung des Koeffizienten (siehe Text!) als eine Funktion der Masse.Figure 4 Representation of the coefficient (see text!) As a function of mass.
Die in Figur 1 dargestellte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zeigt ein PES, das vorzugsweise nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitet. Derartige PES bzw. elektronische Waagen W sind allgemein bekannt und beispielsweise unter der Bezeichnung Sartorius E 5500S erhältlich. Diese Waage W weist einen Wägebereich bis 5,5 kg und eine Ablesegenauigkeit von 10 mg auf. Die Modifikation besteht in einer Erhöhung der Filtergeschwin¬ digkeit auf 5 Hz. Die Waage W ist erschütterungsgeschützt auf einem Ziegelboden angeordnet, jedoch nicht unbedingt erforderlich.The arrangement shown in Figure 1 for performing the method shows a PES, which preferably works on the principle of electromagnetic force compensation. Such PES or electronic scales W are generally known and are available, for example, under the name Sartorius E 5500S. This scale W has a weighing range of up to 5.5 kg and a reading accuracy of 10 mg. The modification consists in increasing the filter speed to 5 Hz. The scale W is arranged on a brick floor to protect it from vibrations, but is not absolutely necessary.
Auf einer Plattform P der Waage W wird ein Versuchstier T, beispielsweise eine Labor-Ratte, beispielsweise in einem Käfig K mit Futter und Wasser ad libitum bei einer Umgebung temperatur von beispielsweise 22 - 2 C und einer Luftfeuch tigkeit von 55 - 5 % beweglich gehalten.A test animal T, For example, a laboratory rat, for example in a cage K with food and water ad libitum at an ambient temperature of, for example, 22-2 C and an air humidity of 55-5%.
Mit dem PES ist eine Auswerteeinheit AE oder IBM AT02 ver¬ bunden, die insbesondere als ein Computer, z.B. wahlweise HP 86 A, ausgebildet ist. Die Daten werden unter Verwendung von Disketten (HP 9121 D) bzw. Festplatte gespeichert. Die Auswerteeinheit AE kann mit einer Ausgabeeinheit ZG in Form eines Zeichengeräts verbunden sein, an dem die von dem PES abgegebenen Daten D und/oder die von der Auswerteeinhei AE ermittelten Werte in Form von Kurven graphisch ausgegebe werden.An evaluation unit AE or IBM AT02 is connected to the PES and is used in particular as a computer, e.g. optionally HP 86 A, is formed. The data is saved using diskettes (HP 9121 D) or hard disk. The evaluation unit AE can be connected to an output unit ZG in the form of a drawing device, on which the data D output by the PES and / or the values determined by the evaluation unit AE are graphically output in the form of curves.
Die als Funktion der Zeit durch die Auswerteeinheit AE aufgezeichneten Daten D, d.h. die jeweiligen Größen der Amplituden A dienen als Maß für die Vertikalkomponente der kinetischen Aktivität des Versuchstieres T. Die Daten D, die in vorgegebenen Zeitintervallen von beispielsweise 2.5 min zusammengestellt werden, werden hinsichtlich der Tendenz korrigiert, so daß die jeweiligen Nettogewichtsver- änderungen (Gewichtsverluste) des aus dem Versuchstier T und dem Käfig gebildeten Systems ermittelt werden können.The data D recorded as a function of time by the evaluation unit AE, i.e. the respective magnitudes of the amplitudes A serve as a measure of the vertical component of the kinetic activity of the test animal T. The data D, which are compiled at predetermined time intervals of, for example, 2.5 min, are corrected with regard to the tendency, so that the respective changes in net weight (weight loss) of the system formed from the test animal T and the cage.
Der Mittelwert der Amplitude Ä pro Zeitintervall und gege- benenfalls •r..-A2 pro Zeiteinheit werden an dem ZeichengerätThe mean value of the amplitude Ä per time interval and, if necessary, • r ..- A2 per time unit are shown on the drawing device
ZG ausgegeben.ZG issued.
Die Figur 2A zeigt eine Darstellung der kinetischen Aktivi¬ tät A einer weiblichen SIFF50-Ratte. Die Aufzeichnung zeigt den Zeitverlauf der Mittelwerte der Amplitude A über eine Zeitdauer von 13 h, nämlich von 18 Uhr abends bis 7 Uhr morgens. Das oben angegebene Verfahren schließt eine Eliminierung der Grundlinienverschiebung ein, die den jeweiligen Gewichts¬ veränderungeπ Δg entspricht. Diese Nettogewichtsveränderung stellt sehr wahrscheinlich Parameter des Energieumsatzes/ Wärmehaushaltes dar (Δg = O -Aufnahme minus Abgabe von CO_ und H20) .FIG. 2A shows a representation of the kinetic activity A of a female SIFF50 rat. The recording shows the time course of the mean values of the amplitude A over a period of 13 hours, namely from 6:00 p.m. to 7:00 a.m. The above-mentioned method includes an elimination of the baseline shift which corresponds to the respective weight change Δg. This change in net weight very probably represents parameters of the energy conversion / heat balance (Δg = O absorption minus emission of CO_ and H 2 0).
Die Figur 2B zeigt einen der Figur 2A zugeordneten Zeitver¬ lauf der Gewichtsveränderungen Δg, die in diesem Fall bis zu -28 g (-9,5 g bis -37,5 g) aufweisen, was 74,7 % der gesam¬ ten Gewichtsveränderung Δg in 24 h entspricht. Der Verlauf ist während der aufgezeichneten Zeitdauer der Aktivität im Hinblick auf die gestrichelt dargestellte Regressionsgerade nicht linear.FIG. 2B shows a time course of the weight changes Δg associated with FIG. 2A, which in this case has up to -28 g (-9.5 g to -37.5 g), which is 74.7% of the total weight change Corresponds to Δg in 24 h. The course is not linear during the recorded period of activity with regard to the regression line shown in dashed lines.
Die Figur 2C zeigt den Zeitverlauf der Steigungen der Ge¬ wichtsveränderungen Δg.FIG. 2C shows the time course of the slopes of the weight changes Δg.
Unter Verwendung des physikalisch-elektronischen Aufbaus nach Figur 1 wurde die Beziehung zwischen der Amplitude A und der kinetischen Energie E, die an der Plattform P des PES wirksam wird, für ein definiertes Modell ermittelt: Die Größen der Amplituden sind als Funktion der Energie bei unterschiedlichen Fallhöhen festgelegt.The relationship between the amplitude A and the kinetic energy E, which acts on the platform P of the PES, was determined for a defined model using the physical-electronic structure according to FIG Fall heights set.
Die Figur 3 zeigt als Eichkurve die Beziehung zwischen der Amplitude A und der kinetischen Energie E unter Verwendung einer Kugel definierter Masse. Die Berechnung der kineti¬ schen Energie wurde hinsichtlich des Luftwiderstands korri¬ giert. Wie aus Figur 3 zu ersehen ist, sind die Amplitude A und die kinetische Energie E miteinander durch die Gleichun¬ gen:FIG. 3 shows as a calibration curve the relationship between the amplitude A and the kinetic energy E using a sphere of defined mass. The calculation of the kinetic energy was corrected with regard to the air resistance. As can be seen from FIG. 3, the amplitude A and the kinetic energy E are related to one another by the equations:
2 A - E/c bzw. E = c.A2 A - E / c or E = c.A
verbunden. Der Koeffizient c hängt von der Masse m ab und beträgtconnected. The coefficient c depends on the mass m and is
2 bei dem in Figur 3 gezeigten Beispiel 0,245 mJ/g .2 in the example shown in FIG. 3 0.245 mJ / g.
Die Figur 4 zeigt eine Darstellung des Koeffizienten c als eine Funktion der Masse m. Unter den Bedingungen des in Figur 1 beschriebenen physikalisch-elektronischen Modells folgt c der GleichungFIG. 4 shows a representation of the coefficient c as a function of the mass m. Under the conditions of the physical-electronic model described in FIG. 1, c follows the equation
c = 0,62/m.c = 0.62 / m.
Infolge der elektromagnetischen Kraftkompensation bei demAs a result of the electromagnetic force compensation in the
Wägebereich bis 5,5 kg beträgt die vertikale Auslenkung der Plattform P des PES maximal 1.um. Die Masse des Käfigs KWeighing range up to 5.5 kg, the vertical deflection of the platform P of the PES is a maximum of 1. um. The mass of the cage K
H- und des Versuchstieres T überschreitet nicht 2,3 kg - 10 g, wobei das letztere den tatsächlichen Wägebereich des PES während der Durchführung darstellt. Somit liegt die Größe der Ablenkungen in einem Bereich unter 1.um; dies ist vei— mutlich als unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des Versuchs¬ tieres T sowohl bei der Bewegung als auch bei der Ruhe innerhalb des Käfigs K anzusehen.H and the test animal T do not exceed 2.3 kg - 10 g, the latter representing the actual weighing range of the PES during the implementation. Thus the size of the distractions is in a range below 1.um; this is presumably to be regarded as below the perception threshold of the test animal T both in the movement and in the rest within the cage K.
Durch die simultane und korrelierende Langzeiterfassung chronobiologischer Aktivitäten (kinetische Aktivität der Schlaf/Wach-Periodik und korrelierte Thermoregulation) ohne spürbare Beeinträchtigung des Versuchstieres eröffnen sich für das "Göttinger Chronobiometer-CBM" vielfältige Anwen¬ dungsmöglichkeiten in der biomedizinischen Grundlagenfoi— schung.The simultaneous and correlating long-term recording of chronobiological activities (kinetic activity of the sleep / wake period and correlated thermoregulation) without noticeable impairment of the experimental animal opens up a wide range of possible applications for the "Göttingen Chronobiometer-CBM" in basic biomedical research.
Zum Beispiel in der Stressforschung werden aufgrund bestimm¬ ter Stressoreinwirkungen Phasenverschiebungen circadianer Rhythmen nach Art und Umfang in geeichten Maßen (mJ bzw. g) bei hoher Präzision, Zeitauflösung und Wiederholbarkeit erfaßbar (bei gesetzlich vorgeschriebenen Tierversuchen zur Testung von Arzneimitteln, Chemikalien, Nahrungsstoffen etc. ) .For example, in stress research, due to certain stress effects, phase shifts in circadian rhythms according to type and scope can be determined in calibrated dimensions (mJ or g) with high precision, time resolution and repeatability (in legally prescribed animal experiments Testing of drugs, chemicals, nutrients etc.).
Der fachkundige Einsatz des CBM ist geeignet, Bedingungen zur Planung und Durchführung schmerzfreier Tierversuche erheblich zu verbessern. The professional use of the CBM is suitable to significantly improve conditions for planning and carrying out pain-free animal experiments.

Claims

-3 -Patentansprüche: -3 -patent claims:
1. Verfahren zur Bestimmung der biologischen Aktivitäten eines Versuchstieres, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die kinetische Aktivität eines während einer länge¬ ren Zeitdauer auf einem physikalisch-Elektronischen Sensor (PES) unbeeinträchtigt in einem Käfig (K) sich frei bewegen¬ den Versuchstieres (T) durch die jeweils auf die Plattform (P) des PES wirkende Kraft gemessen wird und daß dieser Kraft zugeordnete Daten (D) verarbeitet und in Werte (Ä,1. A method for determining the biological activities of a test animal, characterized in that the kinetic activity of a freely moving test animal (T) in a cage (K) during a longer period of time on a physical-electronic sensor (PES) is measured by the force acting on the platform (P) of the PES and that data (D) associated with this force is processed and converted into values (Ä,
∑Ä ) umgesetzt werden, die an einer Ausgabeeinheit (ZG) ausgebbar sind.∑Ä) are implemented, which can be output at an output unit (ZG).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß aus den von dem PES abgegebenen Daten (D) die jeweiligen Gewichtsveränderungen (.Δg) eines das Versuchstier (T) und den Käfig (K) beinhaltenden Systems ermittelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the respective weight changes (.Δg) of a system containing the test animal (T) and the cage (K) are determined from the data (D) provided by the PES.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß aus den von dem PES abgegebenen Daten (D) die Steigungen (s) d#r jeweiligen Gewichtsveränderungen ermittelt werden (s = Δ(^j?} ) . -to -3. The method according to claim 1 or 2, characterized ¬ characterized in that the slopes (s) d # r respective weight changes are determined from the data provided by the PES (s = Δ ( ^ j? } ). -to -
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die jeweiligen Mittel¬ werte (Ä) der Daten (D) während eines jeweils vorgegebenen Zeitintervalls ermittelt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the respective mean values (Ä) of the data (D) are determined during a respectively predetermined time interval.
5.. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Summen der Quadrate der jeweiligen
Figure imgf000012_0001
) ermittelt werden.5 .. The method according to claim 4, characterized ¬ characterized in that the sums of the squares of the respective
Figure imgf000012_0001
) be determined.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Daten (D) und/oder die ermittelten Werte (A, ∑Ä , Δg, s = "■Λ£ ) während der längeren Zeitdauer gespeichert werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the data (D) and / or the determined values (A, ∑Ä, Δg, s = "■ Λ £) are stored during the longer period.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Daten (D) und/oder die ermittelten Werte (A,Δg> s) graphisch dargestellt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the data (D) and / or the determined values (A, Δg > s) are shown graphically.
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Physikalisch- Elektronischen Sensor (PES), auf dem das Versuchstier (T) während der längeren Zeitdauer unbeeintrachtigt im Käfig (K) gehalten ist und durch eine Auswerteeinheit (AE), die die von dem PES abgegebenen Daten (D), die der auf die Plattform (P) des PES wirkenden Kraft zugeordnet sind in der kineti¬ schen Aktivität des Versuchstieres (T) zugeordnete Werte8. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized by a physical-electronic sensor (PES), on which the test animal (T) is held in the cage (K) for a longer period of time and by an evaluation unit (AE) which the data (D) given by the PES, which are assigned to the force acting on the platform (P) of the PES in the kinetic activity of the test animal (T)
— —? (A, XA ) umsetzt.- -? (A, XA).
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , das auf der Plattform (P) des PES ein Käfig (K) angeordnet ist, in dem sich das Versuchstier (T) unbeeintrachtigt und frei bewegt. 9. Arrangement according to claim 8, characterized ¬ characterized in that a cage (K) is arranged on the platform (P) of the PES, in which the test animal (T) moves unimpeded and freely.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e e n n z e i c h n e t , daß als Physikalisch-Elektronischer Senso (PES) eine nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraft¬ kompensation arbeitende elektronische Waage vorgesehen ist.10. Arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that an electronic scale operating according to the principle of electromagnetic force compensation is provided as the physical-electronic senso (PES).
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n. e t , daß die Auswerteeinheit (AE) die jeweiligen Gewichtsveränderungen (Δg) ermittelt.11. Arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that the evaluation unit (AE) determines the respective weight changes (Δg).
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auswerteeinheit (AE) die Steigungen (s) der jeweiligen Gewichtsveränderungen (Δg) ermittelt.12. Arrangement according to one of claims 8 to 11, characterized in that the evaluation unit (AE) determines the slopes (s) of the respective weight changes (Δg).
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auswerteeinheit (AE) als Computer ausgebildet ist.13. Arrangement according to one of claims 8 to 12, characterized in that the evaluation unit (AE) is designed as a computer.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auswerteeinheit (AE) eine Speichereinheit (SP) enthält, die die von dem PES abgegebenen Daten (D) und/oder die ermittelten Werte (Ä, ∑A , Δg, s) speichert.14. Arrangement according to one of claims 8 to 13, characterized in that the evaluation unit (AE) contains a memory unit (SP) which contains the data output by the PES (D) and / or the determined values (Ä, ∑A, Δg , s) saves.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Speichereinheit (SP) als Disket¬ tenspeicher bzw. Festplatte ausgebildet ist.15. The arrangement according to claim 14, characterized in that the storage unit (SP) is designed as a disk storage or hard disk.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an der Auswerteeinheit (AE) eine Ausgabeeinheit (ZG) angeschlossen ist, an der die Daten (D) und/oder die ermittelten Werte (Ä, ∑A , Δg, s) ausgebbar sind. -11 ~ 16. Arrangement according to one of claims 8 to 15, characterized in that an output unit (ZG) is connected to the evaluation unit (AE), to which the data (D) and / or the determined values (Ä, ∑A, Δg, s) are expendable. -11 ~
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch g e e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Ausgabeeinheit (ZG) als Zeichen¬ gerät ausgebildet ist, an dem die Daten (D) und/oder die ermittelten Werte (A, ∑A , Δg) graphisch darstellbar sind.17. The arrangement according to claim 16, characterized in that the output unit (ZG) is designed as a drawing device on which the data (D) and / or the determined values (A, ∑A, Δg) can be represented graphically.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das "Göttinger Chrono- biometer-CBM" in physikalischen Größen (mj, g) eichbar ist. 18. Arrangement according to one of claims 8 to 17, characterized in that the "Göttingen Chronobiometer-CBM" can be calibrated in physical quantities (mj, g).
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