JP6320243B2

JP6320243B2 - 動物実験用飼育装置

Info

Publication number: JP6320243B2
Application number: JP2014171473A
Authority: JP
Inventors: 通弘藤木; 広明藤原; 光浩枝村
Original assignee: University of Occupational and Environmental Health Japan
Current assignee: University of Occupational and Environmental Health Japan
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: JP2016042853A

Description

本発明は、動物を飼育して実験を行うための動物実験用飼育装置に関する。

概日リズム障害の実験モデルとして、外界の明暗周期を変化させる手法が採られることが多い。しかしながら、明暗リズムと生体リズムとのずれは受動的であり、すぐに同調してしまうという問題がある。交替勤務は、生体が主体的に明暗リズムとずれた活動リズムを継続する状態であるため、外界の明暗周期を変化させる手法は概日リズム障害の実験モデルとしては不適切であると考えられる（非特許文献１参照。）。

例えば、非特許文献２には、交替制勤務者の状態を再現するという名目で、環境光の明暗タイミングを急に変更する方法が記載されている。しかしながら、この方法は、交替勤務というより時差ぼけのモデルであり、明暗リズムと活動リズムとの乖離を長期的に維持することができないという問題がある。

また、非特許文献３には、休息する明期のみに給餌とランニングホイールによる運動許可を与え、明期に活動期を誘導する実験モデルが記載されている。しかしながら、この実験モデルでは、摂餌制限および運動制限を実験者の手作業で行っており、長期間に渡る安定した実験操作は難しいという問題がある。

なお、夜間のみ給餌することについては、例えば特許文献１，２に記載がある。また、マウス等小動物の自発運動を回転籠を用いて測定する自動計測記録装置については、例えば特許文献３に記載がある。

特表２００８−５４５７９９号公報（段落００９０）特表２０１１−５２０８４７号公報（段落０１３９）特開昭５３−１４３２５２号公報

藤原広明ほか５名、マウスを用いた交替制勤務モデルの作成、日本睡眠学会第３９回定期学術集会プログラム・抄録集平成２６年徳島、日本睡眠学会、２０１４年、ｐ．２５８ Murphy HM, Wideman CH, Nadzam GR. A laboratory animal model of human shift work. Integr Physiol Behav Sci. 2003 Oct-Dec;38(4):316-28. Yamaguchi Y., et al., Mice genetically deficient in vasopressin V1a and V1b receptors are resistant to jet lag.Science. 2013 Oct 4;342(6154):85-90.

本発明は、長期間に渡る安定した実験を行うことが可能な動物実験用飼育装置を提供することを目的とする。

本発明の動物実験用飼育装置は、動物を飼育して実験を行うための動物実験用飼育装置であって、動物が運動するための回し車と、回し車の回転を許可または不許可にする回転制限装置と、回し車の回転を検出する回転検出装置と、回転制限装置を制御する制御装置であり、回転検出装置により回し車の回転が検出されている間は回し車の回転を不許可に制限しない制御装置とを有するものである。

本発明の動物実験用飼育装置によれば、回転制限装置により回し車の回転を許可または不許可にして動物の運動制限を行う際に、回転検出装置により回し車の回転が検出されている間は、制御装置によって回し車の回転を不許可に制限しないため、動物が回し車を回転させているときに突然回し車が停止して動物を驚かせたり、急激に回し車が停止して回し車が破損したりするのを防止しつつ、動物の運動制限を自動的に行うことができる。

ここで、制御装置は、指定された時間帯によって回し車の回転を許可または不許可にするものであることが望ましい。これにより、予め運動制限を行う時間帯を指定することで、指定された時間帯による動物の運動制限を自動的に行うことが可能となる。

また、回転制限装置は、回し車に向かって進退する部材（以下、「進退部材」と称す。）を有し、回し車は、進退する部材（進退部材）に干渉することにより回転が拘束される部材（以下、「拘束部材」と称す。）を有するものであることが望ましい。これにより、回し車の回転を不許可にする際は、回し車に向かって進退部材を進ませると、この進退部材が拘束部材に干渉して回し車の回転が拘束される。一方、進退部材を退かせると、進退部材が拘束部材に干渉しなくなり、回し車の回転の拘束が解かれる。

また、本発明の動物実験用飼育装置は、動物による摂餌を制限するために開閉するシャッターを備えた餌箱を有し、制御装置は、指定された時間帯によってシャッターを開閉するものであることが望ましい。これにより、予め摂餌制限を行う時間帯を指定すると、指定された時間帯によって餌箱のシャッターが開閉され、指定された時間帯による動物の摂餌制限を自動的に行うことが可能となる。

また、餌箱は脱着可能であることが望ましい。これにより、餌箱を脱着して給餌前後の重量を測定することで、動物の摂餌量を容易に測定することが可能となる。

（１）動物が運動するための回し車と、回し車の回転を許可または不許可にする回転制限装置と、回し車の回転を検出する回転検出装置と、回転制限装置を制御する制御装置であり、回転検出装置により回し車の回転が検出されている間は回し車の回転を不許可に制限しない制御装置とを有する動物実験用飼育装置によれば、動物が回し車を回転させているときに突然回し車が停止して動物を驚かせたり、急激に回し車を停止させて破損したりするのを防止しつつ、動物の運動制限を自動的に行い、長期間に渡る安定した実験を容易に行うことが可能となる。

（２）制御装置が指定された時間帯によって回し車の回転を許可または不許可にするものであることにより、予め運動制限を行う時間帯を指定すれば、指定された時間帯による動物の運動制限を自動的に行うことが可能となり、長期間に渡る安定した実験をさらに容易に行うことが可能となる。

（３）回転制限装置が回し車に向かって進退する部材（進退部材）を有し、回し車が進退する部材（進退部材）により回転が停止される（拘束部材）を有するものであることにより、進退部材を進退させる簡単な構成で回し車の回転を許可または不許可にすることができ、低コストな動物実験用飼育装置が得られる。

（４）動物による摂餌を制限するために開閉するシャッターを備えた餌箱を有し、制御装置は、指定された時間帯によってシャッターを開閉するものであることにより、予め摂餌制限を行う時間帯を指定すれば、指定された時間帯による動物の摂餌制限を自動的に行うことが可能となり、長期間に渡る安定した実験をさらに容易に行うことが可能となる。

（５）餌箱が脱着可能であることにより、餌箱を脱着して給餌前後の重量を測定することで、動物の摂餌量を容易に測定することが可能となり、栄養や代謝等に注目した実験を容易に行うことが可能となる。

本発明の実施の形態における動物実験用飼育装置の構成を示す概略平断面図である。図１の動物実験用飼育装置の概略正断面図である。図１の回し車の拡大図である。図３のＢ−Ｂ矢視図である。図１のＡ矢視図である。明期および暗期におけるマウスの平均自発活動量の変化をグラフに表した図である。

図１は本発明の実施の形態における動物実験用飼育装置の構成を示す概略平断面図、図２は図１の動物実験用飼育装置の概略正断面図、図３は図１の回し車の拡大図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視図、図５は図１のＡ矢視図である。

図１および図２において、本発明の実施の形態における動物実験用飼育装置１は、動物としてのマウスＭ等のげっ歯類を用いた交替勤務モデル動物等作成用の実験システムである。動物実験用飼育装置１は、マウスＭを飼育するケージ２内にマウスＭが運動するための回し車３と、回し車３の回転を許可または不許可にする回転制限装置４と、回し車３の回転を検出する回転検出装置５と、回転制限装置４を制御する制御装置６とを備える。また、本実施形態における動物実験用飼育装置１は、マウスＭに給餌するための給餌装置７を備える。

図３に示すように、回し車３は、マウスＭが中を走ることが可能な車輪３０と、車輪３０を支持板２５に対して回転自在に支持する車軸３１とを有する。車輪３０はプラスチック製である。車軸３１は支持板２５に対して脱着可能となっている。これにより、回し車３が汚れたときには、回し車３を支持板２５から取り外して容易にクリーニングすることが可能である。また、支持板２５は水平方向に対して斜めとなるようにケージ２に設置されている。

回転制限装置４は、回し車３に向かって進退する部材（進退部材）としてのシャフト４０を備える。シャフト４０は、電磁弁４１により進退動作させる。電磁弁４１は制御装置６により制御される。一方、図４に示すように、回し車３の裏面には、進退するシャフト４０に干渉することにより回転が拘束される部材（拘束部材）としてのストッパー３２を備えている。ストッパー３２は、シリコンゴムにより形成された帯状体である。ストッパー３２は、車輪３０の回転に悪影響を及ぼさないように、車軸３１を中心として等間隔で放射状に配置されている。

回転制限装置４は、回し車３の回転を不許可にする際は、回し車３に向かってシャフト４０を進ませる。これにより、シャフト４０がストッパー３２に干渉して回し車３の回転が拘束される。一方、回し車３の回転を許可にする際は、シャフト４０を退かせた状態とする。これにより、シャフト４０がストッパー３２に干渉しなくなり、回し車３の回転の拘束が解かれ、回し車３は自由に回転するようになる。

回転検出装置５は、回し車３の裏面に設けられた回転検出用のマグネット５０と、マグネット５０を検知するセンサー５１とを備える。回転検出装置５は、回し車３とともに回転するマグネット５０の通過をセンサー５１により検知することで、回し車３の回転の有無を検出するものである。

制御装置６は、回転制限装置４を制御、すなわち本実施形態においてはシャフト４０の進退を制御することにより回し車３の回転を許可または不許可にするものであるが、制御装置６は、回転検出装置５により回し車３の回転が検出されている間は、回し車３の回転を不許可にしない。なお、本実施形態における動物実験用飼育装置１では、制御装置６は、指定された時間帯によって回し車３の回転を許可または不許可に設定できるようになっている。すなわち、制御装置６は、回し車３の回転を不許可にする時間帯であっても、回転検出装置５により回し車３の回転が検出されている間は、回し車３の回転を不許可にしない。

図１に戻って、給餌装置７は、ペレット状の餌Ｆを収容する餌箱７０を備える。餌箱７０とケージ２の飼育空間２０との間は、壁２１によって仕切られている。餌箱７０は壁２１に対して脱着可能となっている。図５に示すように、壁２１には、マウスＭが餌箱７０内の餌Ｆにアクセスできるように開口部２２が設けられている。開口部２２には、餌箱７０から餌Ｆがペレット状のまま飼育空間２０にこぼれ落ちず、かつマウスＭが餌Ｆにアクセスして食べることが可能な程度のスリット２３を有する仕切板２４が設けられている。

また、餌箱７０には、マウスＭによる摂餌を制限するために開閉するシャッター７１を備える。シャッター７１は、仕切板２４のスリット２３を閉塞可能な帯板状に形成されている。シャッター７１は、モーター７２の回転軸７３に固定されている。シャッター７１は、制御装置６によってモーター７２の回転角度を制御することにより、仕切板２４のスリット２３を開閉するようになっている。また、制御装置６は、回し車３と同様に、指定された時間帯によってシャッター７１を開閉するようになっている。

上記構成の動物実験用飼育装置１によれば、回転制限装置４により回し車３の回転を許可または不許可にしてマウスＭの運動制限を行う際に、回転検出装置５により回し車３の回転が検出されている間は、制御装置６によって回し車３の回転を不許可にしない。そのため、マウスＭが回し車３を回転させているときに突然回し車３が停止してマウスＭを驚かせたり、急激に回し車３が停止して回し車３が破損したりするのを防止しつつ、マウスＭの運動制限を自動的に行い、長期間に渡る安定した実験を容易に行うことができる。

また、本実施形態における動物実験用飼育装置１では、制御装置６が指定された時間帯によって回し車３の回転を許可または不許可にするものであるため、予め運動制限を行う時間帯を指定すれば、指定された時間帯によるマウスＭの運動制限を自動的に行うことが可能であり、長期間に渡る安定した実験をさらに容易に行うことができる。

また、本実施形態における動物実験用飼育装置１は、回転制限装置４が回し車３に向かって進退するシャフト４０を有し、回し車３が進退するシャフト４０に干渉することにより回転が拘束されるストッパー３２を有するものであることから、シャフト４０を進退させる簡単な構成で回し車３の回転を許可または不許可にすることができ、低コストである。

また、本実施形態における動物実験用飼育装置１は、マウスＭによる摂餌を制限するために開閉するシャッター７１を備えた餌箱７０を有し、制御装置６は、指定された時間帯によってシャッター７１を開閉するものであるため、予め摂餌制限を行う時間帯を指定すれば、指定された時間帯によって餌箱７０のシャッター７１が開閉される。したがって、本実施形態における動物実験用飼育装置１によれば、前述のように指定された時間帯によるマウスＭの運動制限に加えて、指定された時間帯によるマウスＭの摂餌制限を自動的に行うことができる。

また、本実施形態における動物実験用飼育装置１は、餌箱７０が脱着可能であるため、餌箱７０を脱着して給餌前後の重量を測定することで、マウスＭの摂餌量を容易に測定することが可能となっている。これにより、栄養や代謝等に注目した実験を容易に行うことが可能となる。

また、本実施形態における動物実験用飼育装置１は、支持板２５が水平方向に対して斜めとなるようにケージ２に設置されており、これに回転自在に支持されている回し車３も斜めに設置されている。すなわち、回し車３の開口部３３が若干斜め上方に向いて設置されている。したがって、ケージ２の上方からマウスＭに繋いでいる実験用のケーブルやチューブ等Ｃが回し車３に干渉することを防止することができる。これにより、マウスＭの自由な運動を妨げたり、測定に悪影響を及ぼしたりすることを防止し、脳波記録やマイクロダイアリシスなどの実験を精度良く行うことが可能となる。

なお、本実施形態においては、図２に示すように支持板２５は水平方向に対して７０°としているが、この角度は６０°〜８０°の範囲とすることが望ましい。６０°〜８０°の範囲では、ケーブルやチューブ等Ｃの干渉を効果的に防止することができる。６０°未満では回し車３が回転しにくくなり、マウスＭの自由な運動を妨げることもある。一方、８０°超ではケーブルやチューブ等Ｃが回し車３に干渉することもある。なお、支持板２５は水平方向に対して垂直とすることも可能である。

上記実施形態における動物実験用飼育装置１により実際にマウスＭを用いて概日リズム障害モデル実験を行った。実験は１日（２４時間）を１２時間ずつ明期（実際には暗い時間帯である１８時〜６時）と暗期（実際には明るい時間帯である６時〜１８時）とに分け、明期においては、回し車３の回転を許可として運動制限を行うことなく運動を自由に行わせるとともに、シャッター７１を開いた状態として自由に摂餌を行わせた。一方、暗期においては、回し車３の回転を不許可として運動制限を行うとともに、シャッター７１を閉じて摂餌制限を行った。

図６は明期および暗期におけるマウスＭの平均自発活動量の変化をグラフに表した図である。自発活動量の測定は、小動物用テレメータシステムＰＤＴ−４０００ＨＲ（バイオリサーチセンター株式会社（Starr Life Sciences Corp.製））を用いて行った。なお、矢印は運動・摂餌制限開始日を示す。また、ベースラインは制限開始前５日間の平均を表示した。図６に示すように、運動・摂餌制限を開始して１日後には平均自発活動量が明期と暗期とで逆転し、１０日以上の長期間に渡って概日リズム障害モデル実験を安定して続けることができた。

本発明の動物実験用飼育装置は、動物を飼育して実験を行うための装置として有用であり、特に、長期間に渡って動物を用いた交替勤務モデル動物等作成用の実験を行うことが可能な装置として好適である。

Ｍマウス
Ｆ餌
１動物実験用飼育装置
２ケージ
３回し車
４回転制限装置
５回転検出装置
６制御装置
７給餌装置
２０飼育空間
２１壁
２２開口部
２３スリット
２４仕切板
２５支持板
３０車輪
３１車軸
３２ストッパー
３３開口部
４０シャフト
４１電磁弁
５０マグネット
５１センサー
７０餌箱
７１シャッター
７２モーター

Claims

動物を飼育して実験を行うための動物実験用飼育装置であって、
前記動物が運動するための回し車と、
前記回し車の回転を許可または不許可にする回転制限装置と、
前記回し車の回転を検出する回転検出装置と、
前記回転制限装置を制御する制御装置であり、前記回転検出装置により前記回し車の回転が検出されている間は前記回し車の回転を不許可にしない制御装置と
を有する動物実験用飼育装置。
前記制御装置は、指定された時間帯によって前記回し車の回転を許可または不許可にするものである請求項１記載の動物実験用飼育装置。
前記回転制限装置は、前記回し車に向かって進退する部材を有し、
前記回し車は、前記進退する部材に干渉することにより回転が拘束される部材を有する
請求項１または２に記載の動物実験用飼育装置。
前記動物による摂餌を制限するために開閉するシャッターを備えた餌箱を有し、
前記制御装置は、指定された時間帯によって前記シャッターを開閉するものである
請求項１から３のいずれか１項に記載の動物実験用飼育装置。
前記餌箱は脱着可能である請求項４記載の動物実験用飼育装置。