Система для определения динамических нагрузок на лапы

Уникальный инструмент, позволяющий проводить не только независимое автоматическое измерение нагрузки вызываемой массой животного на каждую лапу у свободно подвижных грызунов (мышей и крыс), но и позволяющий получать информацию в виде кривых распределения силы во времени независимо для каждой конечности.

Система BIO-KWR для определения динамических нагрузок на лапы грызунов компании BIOSEB – это революционный инструмент для проведения исследований в области борьбы с болью, восприятия болевых ощущений и неврологии. Система особенно востребована для работ по изучению болезни Паркинсона, Альцгеймера, артритов, травм головного и спинного мозга.

Система является огромным шагом вперёд в области исследования степени ограниченности физических возможностей у грызунов (мышей или крыс): устройство является флагманом компании BIOSEB и позволяет определять динамическую весовую нагрузку независимо на каждую отдельную лапу животного, а также отслеживать положение конечностей в пространстве. Также система дополнительно предоставляет информацию о том, какой вес приходится на каждую конечность животного, с какой скоростью и ускорением двигается каждая лапа во время передвижения животного к конечной точке тестовой платформы. Эта информация позволяет сравнивать координацию движений и походку животного для каждой лапы и шага.   

Систему BIO-KWR также можно использовать в качестве альтернативного метода, позволяющего определять количественные данные для анализа отпечатков лап и походки животного при самостоятельном передвижении.

 

Уникальная и популярная технология, использующая датчик в виде коврика, была разработана компанией BIOSEB. В системе для измерения динамических нагрузок на лапы используется её улучшенная и адаптированная версия, позволяющая проводить анализ движений животного. Благодаря этому устройство позволяет отслеживать вес, приходящийся на каждую лапу во время передвижения животного по проходу. Система для определения динамических нагрузок на лапы синхронизирует видеоизображение свободно подвижного животного (мыши или крысы) с данными о давлении, создаваемом каждой лапой в режиме реального времени. Это возможно благодаря матрице из 4000 или 6000 тысяч датчиков (количество датчиков зависит от длины сенсорного коврика).

Анализ походки широко используется для фенотипирования заболеваний центральной нервной системы, таких как ишемия головного мозга, нейродегенеративные патологии, травмы спинного мозга. Кроме того, метод используется при моделировании болевого синдрома вследствие травмы периферической нервной системы (сдавливание нервов, повреждение спинномозговых нервов). Компания BIOSEB значительно обновила существующую систему анализа походки, включив в неё возможность измерения силы, передаваемой каждой лапой на пол во время передвижения животного.  

 

Принцип работы

Система для определения динамической нагрузки на лапы позволяет проводить автоматический анализ параметров движения каждой лапы животного. Во время проведения эксперимента регистрируется максимальное значение силы (mN), массовая скорость (N/s), и максимальная площадь поверхности (см2) контакта. Также система анализирует дополнительные параметры походки – скорость, ритм, перекрытие следов, двигательный стереотип. Все они сравниваются и подвергаются статистической обработке. Для подробного изучения параметров используется программное обеспечение, позволяющее проводить анализ серии экспериментов в автоматическом режиме, что экономит время и делает результаты более постоянными, меньше зависящими от человеческого фактора.

Во время работы система синхронизирует видеоизображение свободно подвижного животного с данными, поступающими с сенсорного коврика, имеющего до 6000 датчиков, и покрывающего всю длину дорожки до конца клетки животного. Изучение походки проводится и применяется для исследований таких патологических состояний как ишемия головного мозга, травма спинного мозга, травма периферических нервов и т.д.

Специалистами компании BIOSEB было показано, что время увеличения приложенной силы до максимальных показателей при каждом шаге животного вариьирует в зависимости от используемой модели патологии. Система способна сравнивать перемещения “геометрического центра тяжести” животного с перемещениями реального “взвешенного центра тяжести”, и отображать значимые отличия. Изменения в распределении веса слева направо, спереди назад и величина контралатеральной компенсации смещений центра тяжести легко измеряются, и, следовательно, являются источником полезной информации для вашего исследования, посвящённого болевой чувствительности и борьбе с болью.

                                       Кривые отображающие распределение веса во времени

 

Параметры, измеряемые системой

·         Количество распознанных следов/общее количество следов;

·         Количество шагов на каждую лапу;

·         Скорость перемещения животного;

·         Ритм движения;

·         Средняя дистанция между передними или задними лапами (base of support, BoS);

·         Перекрытие следов;

·         Вес животного (гр.);

·         Отношение средних значений силы и веса;

·         Пиковое значение силы/веса, для каждой лапы;

·         Пиковая площадь поверхности, для каждой лапы;

·         Расстояние между двумя последовательными шагами одной и той же лапы;

·         Длительность фазы переноса конечности при ходьбе, для каждой лапы;

·         Длительность фазы опоры при ходьбе, для каждой лапы;

·         Длительность фазы касания, когда лапка отрывается от дорожки, для каждой лапы;

·         Длительность шага, для каждой лапы;

·         Отношение любых двух параметров.

 

Ключевые особенности системы:

·         Анализ и просмотр данных в режиме реального времени с помощью одного программного интерфейса;

·         Наличие моделей для крыс и мышей;

·         Измерение параметров походки, а также максимальной силы/продолжительности фазы касания для каждого шага и каждой лапы, касающейся пола;

·         Точная регистрация данных экспериментов (скорость) и автоматическое разделение данных из ОДНОГО видео файла;

·         Запись пути перемещения реального и геометрического центра тяжести;

·         Отображение результатов каждого пробега и усреднённых показателей нескольких похожих экспериментов;

·         Программное обеспечение, работающее в автоматическом режиме, идентифицирующее лапы животного с первого шага и до конца пробега;

·         Передняя стенка устройства легко снимается для очистки;

·         Регулируемая ширина прохода;

·         Целевая зона подходит по размерам клетки животного.

 

Комплект поставки

·         Клетка для крыс;

·         Клетка для мышей;

·         Сенсорный коврик – 2 шт., + соединительные кабели;

·         USB камера высокого разрешения;

·         Лицензия на использование программного обеспечения, позволяющая установить полную версию приложения на 1 компьютер, или на несколько компьютеров в режиме “воспроизведения”.

Модель для крыс: общие размеры

130 см длина Х 50 см ширина Х 180 см высота, напольная установка

Модель для крыс: общие размеры

80 см длина Х 40 см ширина Х 120 см высота, может устанавливаться на лабораторный стол

Камера

USB камера с разрешением 640Х480

Частота обновления

Датчики: 100 Гц

Камера: 30 Гц

Источник питания:

От USB порта

Лицензия на программное обеспечение

Позволяет установить полную версию приложения на 1 компьютер, или на несколько компьютеров в режиме “воспроизведения”.

Системные требования к ПК

ПК под управлением Windows 7, 4 Гб оперативной памяти, центральный процессор типа Intel Core i5 или выше