Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Stromdichteverteilung im Schweinekopf bei der Elektrobetäubung

Eike, Heinz

When the animal is slaughtered, death must occur through anesthesia and blood loss. The most commonly used method in Germany is Electrical Stunning, using two electrodes attached to the head, and passing a current between them, when correctly used this causes an epileptic fit which in turn causes unconciousness. The electrodes must be so placed that the current passes through the brain taking the shortest possible route with a minimum of 1.3 Amps in 1 second. To help with the calculation of the current density of the head of a pig, we use a computer program “Ansys” and the Mathematical Finiter Element (FEM=finite element method) which allows us, using an anatomical model of the head of a pig to select the correct current level, the free definable sectional planes show the current density of the head of a pig. The calculations carried out confirm the popular use of electrodes in the area, eye to eye and eye to ear electrical stunning, because this allows us to calculate the highest current density in the brain. When the electrodes are set wider apart the current density in the brain clearly drops and therefore, electrical stunning is no longer certain. Furthermore with the help of these models we can see the comparison between the nerves of the eye and blood vessels, which have a low resistance to electrical current, and the skull which has a high resistance to electrical current, and how electrical current passes into the brain. Supplementary to the direct results of the work is demonstrated the versatility of computer models using the finite element. When such models are constructed they can be used for calculations in areas such as for example electricity or mechanics. Due to the free definable cross sectional possibilities we can see the details of not only the model but also the versatility of the calculated results.  

Beim Schlachten muss dem Tod des Tieres durch Entbluten eine sichere Betäubung vorangehen. In Deutschland am gebräuchlichsten ist die Elektrobetäubung. Dabei fließt zwischen zwei am Kopf angesetzten Elektroden ein Strom, der bei richtiger Durchführung der Betäubung sofort einen epileptiformen Anfall auslöst. Dieser bewirkt die geforderte Bewusst- und Wahrnehmungslosigkeit. Dafür ist mindestens ein Strom­fluss von 1,3 Ampère notwendig, der innerhalb von 1 Sekunde fließen muss. Das ist nur gewährleistet, wenn die Elektroden so angesetzt werden, dass sich das Gehirn auf der kürzesten Strecke zwischen ihnen befindet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde mit dem Computerprogramm „Ansys“ das anatomische Modell eines Schweinekopfes erstellt. „Ansys“ ermöglicht es, mit Hilfe der Mathematik Finiter Elemente (FEM = Finite Elemente Methode) die Stromdichte im Schweinekopf für einen beliebig gewählten Elektrodenansatz zu berechnen. Die Stromdichte lässt sich in frei definierbaren Schnittebenen durch den Schweinekopf darstellen. Die durchgeführten Berechnungen bestätigen den gängigen Ansatz der Elektroden bei der Elektrobetäubung im Bereich Auge-Auge, bzw. Auge-Ohr, da sich bei diesem Ansatz die höchste Stromdichte im Gehirn berechnen lässt. Werden die Elektroden weiter caudal angesetzt, sinkt die Stromdichte im Gehirn deutlich ab, so dass eine Betäubung nicht mehr sichergestellt ist. Weiterhin lässt sich mit Hilfe dieses Modells erstmals darstellen, dass Augennerv und Blutgefäße aufgrund ihres im Vergleich zum umgebenden Schädelknochen deutlich niedrigeren elektrischen Widerstandes den Strom wie elektrische Leitungen ins Gehirn leiten. Neben den direkten Ergebnissen soll diese Arbeit auch die Vielseitigkeit eines Computermodells auf Basis der Finiten Elemente aufzeigen. Ist ein solches Modell erst erstellt, lassen sich eine Vielzahl von Berechnungen z.B. aus den Gebieten der Elektrik oder Mechanik durchführen. Durch die Möglichkeit, beliebige Schnittebenen durch das Modell zu legen, lassen sich sowohl das Modell selbst als auch die berechneten Ergebnisse vielfältig und detailliert darstellen.

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Eike, Heinz: Untersuchungen zur Stromdichteverteilung im Schweinekopf bei der Elektrobetäubung. Hannover 2003. Tierärztliche Hochschule.

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