JP7141578B1 - 覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置及び方法を提供する。【解決手段】装置は、顕微鏡プラットフォーム又は防振ステージに固定されるベース６と、ベースに設けられる固定柱と、固定柱を介してベースに取り付けられる結像プラットフォーム４とを含み、なお、ベースに可動クローラ７がさらに設けられる。【効果】この装置及び方法は、覚醒状態にある小さ動物に対して結像することができ、正常の生理学的状態での結像と信号記録を実現することができ、特に、同期投薬刺激又は電気生理学的信号の記録を行うことができる。そして、結像過程中の結像領域の安定性を確保することができ、長時間の安定した結像を確保することができる。なお、動物のサイズに応じて柔軟に調整して適合することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、主に動物結像技術分野に属し、生体結像の装置及び方法に関し、特に覚醒小
動物の長時間の生体結像のための装置及び方法に関する。主に、齧歯目（例えば、マウス
、ラット、モルモットなど）、ウサギ目（例えば、ウサギ、ナキウサギなど）、小型霊長
類（例えば、マーモセットなど）などの小型実験用動物、特に覚醒状態にある生体の長時
間の結像に用いられ、覚醒又は麻酔後の小型実験用動物の体内の血流、様々なタイプの細
胞、イオンの動的変化過程を研究する。
動物の長時間の生体結像のための装置及び方法に関する。主に、齧歯目（例えば、マウス
、ラット、モルモットなど）、ウサギ目（例えば、ウサギ、ナキウサギなど）、小型霊長
類（例えば、マーモセットなど）などの小型実験用動物、特に覚醒状態にある生体の長時
間の結像に用いられ、覚醒又は麻酔後の小型実験用動物の体内の血流、様々なタイプの細
胞、イオンの動的変化過程を研究する。
ライフサイエンス研究では、生体実験は、インビトロ実験の重要な補足及び検証であり
、生体研究では、二光子顕微鏡を使用して動物生体組織に対して動的観察を行うことが重
要な研究手段である。二光子顕微鏡は、レーザー共焦点顕微鏡と二光子励起技術の利点を
兼ねて備えており、短波長よりも細胞への光毒性が小さく、透過能力が強く、且つ焦点面
の蛍光分子のみが励起されることが可能である長波長励起を利用するため、二光子顕微鏡
は、通常の蛍光顕微鏡よりも、厚い標本、生細胞又は生体標本の観察に適する。二光子顕
微鏡を利用することで、標本に対する多色、長時間、多時刻の観察を実現することができ
る。従来の方法は、局所組織を採取して相応な培養液に入れて観察するか、又は小動物に
麻酔をかけた後、小動物の固定装置を利用して局所を固定した後、二光子顕微鏡で観察す
る。しかし、実際には、小動物の実際の生理学的状態及び変化は、覚醒、自由に動く状態
のみにおいて、より正確に観察し記録することができる。既存の研究装置の制限により、
覚醒、自由に動く状態での小動物の観察は、二光子顕微鏡結像の課題となる。一般的な動
物固定装置の殆どは、麻酔状態にある小動物の結像に用いられる。既存の固定装置では、
小動物は通常、歯科用セメントを介して結像プラットフォームに接着され、小動物は自由
に動くことができず、肢体は底板の上に摩擦するしかできなく、前後に動くことができな
く、小動物はもがいて運動する過程において、接着箇所に反力がかかり、接着箇所の緩み
を招き且つ大きな振動を引き起こしやすく、結像焦点面の不安定をもたらす。そのため、
通常は、動物に麻酔をかけて、動物に静止状態を保持させる必要がある。既存の方法は、
覚醒、自由に動く状態にある小動物に対する長時間の動的観察を実現することが困難であ
る。
、生体研究では、二光子顕微鏡を使用して動物生体組織に対して動的観察を行うことが重
要な研究手段である。二光子顕微鏡は、レーザー共焦点顕微鏡と二光子励起技術の利点を
兼ねて備えており、短波長よりも細胞への光毒性が小さく、透過能力が強く、且つ焦点面
の蛍光分子のみが励起されることが可能である長波長励起を利用するため、二光子顕微鏡
は、通常の蛍光顕微鏡よりも、厚い標本、生細胞又は生体標本の観察に適する。二光子顕
微鏡を利用することで、標本に対する多色、長時間、多時刻の観察を実現することができ
る。従来の方法は、局所組織を採取して相応な培養液に入れて観察するか、又は小動物に
麻酔をかけた後、小動物の固定装置を利用して局所を固定した後、二光子顕微鏡で観察す
る。しかし、実際には、小動物の実際の生理学的状態及び変化は、覚醒、自由に動く状態
のみにおいて、より正確に観察し記録することができる。既存の研究装置の制限により、
覚醒、自由に動く状態での小動物の観察は、二光子顕微鏡結像の課題となる。一般的な動
物固定装置の殆どは、麻酔状態にある小動物の結像に用いられる。既存の固定装置では、
小動物は通常、歯科用セメントを介して結像プラットフォームに接着され、小動物は自由
に動くことができず、肢体は底板の上に摩擦するしかできなく、前後に動くことができな
く、小動物はもがいて運動する過程において、接着箇所に反力がかかり、接着箇所の緩み
を招き且つ大きな振動を引き起こしやすく、結像焦点面の不安定をもたらす。そのため、
通常は、動物に麻酔をかけて、動物に静止状態を保持させる必要がある。既存の方法は、
覚醒、自由に動く状態にある小動物に対する長時間の動的観察を実現することが困難であ
る。
従来技術の欠陥に鑑み、本発明の主な目的は、覚醒小動物の長時間の生体結像のための
装置及び方法を提供する。この装置及び方法は、結像過程の安定性を確保することができ
るとともに、小動物が覚醒、自由に動く状態において、長時間の安定的な結像を確保する
ことができ、様々なサイズの動物に応じて柔軟に調整して適合することができ、通常の生
理学的状態において結像と信号記録を実現することができる。
装置及び方法を提供する。この装置及び方法は、結像過程の安定性を確保することができ
るとともに、小動物が覚醒、自由に動く状態において、長時間の安定的な結像を確保する
ことができ、様々なサイズの動物に応じて柔軟に調整して適合することができ、通常の生
理学的状態において結像と信号記録を実現することができる。
以上の目的を実現するために、本発明は以下の技術案を採用する。
覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置であって、顕微鏡プラットフォーム又は防
振ステージに固定されるベースと、ベースに設けられる固定柱と、前記固定柱を介してベ
ースに取り付けられる結像プラットフォームとを含み、前記ベースに可動クローラがさら
に設けられる。小動物がその上に自由に動いたり、走ったり、又は与えられた刺激に応じ
て相応な運動をしたりするように、前記可動クローラは柔軟に転動することができること
を特徴とする。
振ステージに固定されるベースと、ベースに設けられる固定柱と、前記固定柱を介してベ
ースに取り付けられる結像プラットフォームとを含み、前記ベースに可動クローラがさら
に設けられる。小動物がその上に自由に動いたり、走ったり、又は与えられた刺激に応じ
て相応な運動をしたりするように、前記可動クローラは柔軟に転動することができること
を特徴とする。
前記可動クローラは、クローラと少なくとも二つのローラを含み、ベースに角溝が開設
され、ローラはベアリングを介して平行に角溝内に取り付けられ、クローラは全てのロー
ラに穿設される。
され、ローラはベアリングを介して平行に角溝内に取り付けられ、クローラは全てのロー
ラに穿設される。
前記固定柱の高さ及びベースにおけるの位置はいずれも調整可能である。
前記結像プラットフォームに小動物を固定するための開孔が開設され、前記開孔は、不
規則な孔であり、中央の比較的に大きい結像孔と外縁の二つの刺激及び信号記録孔からな
る。
規則な孔であり、中央の比較的に大きい結像孔と外縁の二つの刺激及び信号記録孔からな
る。
前記ベースの両側はいずれにも固定孔と弧状孔が設けられ、前記弧状孔が位置する仮想
円の円心と固定孔の円心は重ね合わせており、前記固定孔と弧状孔はいずれも可動クロー
ラを取り付けるために用いられる。
円の円心と固定孔の円心は重ね合わせており、前記固定孔と弧状孔はいずれも可動クロー
ラを取り付けるために用いられる。
前記結像プラットフォームに負圧チューブが設けられ、前記負圧チューブのノズルは、
開孔に対応して設けられ、前記負圧チューブに負圧ポンプが接続され、負圧ポンプをオン
にすると、前記開孔の近くは負圧状態になる。
開孔に対応して設けられ、前記負圧チューブに負圧ポンプが接続され、負圧ポンプをオン
にすると、前記開孔の近くは負圧状態になる。
前記結像プラットフォームの周辺側に洗浄バーが設けられ、前記洗浄バーの材質は、吸
水布又はスポンジであり、前記洗浄バーは、結像プラットフォームの表面の液体を吸収す
るために用いられる。
水布又はスポンジであり、前記洗浄バーは、結像プラットフォームの表面の液体を吸収す
るために用いられる。
前記ベースにおける結像プラットフォームに近い一方端にビデオプレイヤー及び／又は
音声プレイヤーが設けられ、前記ビデオプレイヤーは、小動物に視覚刺激を与えて、視覚
刺激を受けた小動物の生体結像を観察するために用いられる。前記音声プレイヤーは、音
声を再生し、小動物に聴覚刺激与えて、聴覚刺激を受けた小動物の生体結像を観察するた
めに用いられる。
音声プレイヤーが設けられ、前記ビデオプレイヤーは、小動物に視覚刺激を与えて、視覚
刺激を受けた小動物の生体結像を観察するために用いられる。前記音声プレイヤーは、音
声を再生し、小動物に聴覚刺激与えて、聴覚刺激を受けた小動物の生体結像を観察するた
めに用いられる。
前記ベースにおける結像プラットフォームに近い一方端に凹溝が設けられ、前記凹溝に
カバーが設けられ、前記カバーに複数の通気孔が設けられ、前記凹溝は、刺激臭のある食
品を配置するために用いられ、小動物に味覚刺激を与えて、味覚刺激を受けた小動物の生
体結像を観察する。
カバーが設けられ、前記カバーに複数の通気孔が設けられ、前記凹溝は、刺激臭のある食
品を配置するために用いられ、小動物に味覚刺激を与えて、味覚刺激を受けた小動物の生
体結像を観察する。
前記開孔周りに電気ヒータ線が設けられ、前記電気ヒータ線は、結像固定プラットフォ
ームの底部によりも近く、前記電気ヒータ線は、開孔領域を加熱するために用いられ、結
像領域に対する温度の影響を観察することが便利である。
ームの底部によりも近く、前記電気ヒータ線は、開孔領域を加熱するために用いられ、結
像領域に対する温度の影響を観察することが便利である。
前記開孔の内側に照明装置が設けられ、前記照明装置は照明リングを含み、前記照明リ
ング内に電球が設けられ、前記電球はリード線を介して外部電源に接続され、前記リード
線は結像固定プラットフォームを貫通し、前記照明リングは透明材質であり、前記照明リ
ングは開孔の形状に適合しており、前記照明装置は、開孔内に光線を提供し、開孔内の明
るい視野を確保するために用いられる。
ング内に電球が設けられ、前記電球はリード線を介して外部電源に接続され、前記リード
線は結像固定プラットフォームを貫通し、前記照明リングは透明材質であり、前記照明リ
ングは開孔の形状に適合しており、前記照明装置は、開孔内に光線を提供し、開孔内の明
るい視野を確保するために用いられる。
前記照明リングに通風路が設けられ、前記通風路は結像固定プラットフォームを貫通し
、前記通風路は孔内側に連通され、前記通風路にファンが接続される。
、前記通風路は孔内側に連通され、前記通風路にファンが接続される。
前記開孔の内側底部に電極シートが設けられ、前記電極シートは小動物の頭蓋骨に接触
することができ、前記電極シートの外側に電源が接続され、前記電極シートは小動物に電
流刺激を与えて、電気刺激を受けた小動物の生体結像を観察することができる。
することができ、前記電極シートの外側に電源が接続され、前記電極シートは小動物に電
流刺激を与えて、電気刺激を受けた小動物の生体結像を観察することができる。
前記柱に圧力センサが設けられ、前記圧力センサは、結像固定プラットフォームの柱に
対する圧力を測定するために用いられる。対象となる小動物の興奮度が高いほど、落ち着
かなくなり、前後に動き易く、それによって圧力センサに影響を与える。圧力センサによ
って測定されたデータから小動物の興奮度を判断する。圧力センサによって測定されたデ
ータの極値が大きいほど、小動物の興奮度が高いことを表し、極値が小さいほど、小動物
の興奮度が比較的に低いことを表す。
対する圧力を測定するために用いられる。対象となる小動物の興奮度が高いほど、落ち着
かなくなり、前後に動き易く、それによって圧力センサに影響を与える。圧力センサによ
って測定されたデータから小動物の興奮度を判断する。圧力センサによって測定されたデ
ータの極値が大きいほど、小動物の興奮度が高いことを表し、極値が小さいほど、小動物
の興奮度が比較的に低いことを表す。
前記した、覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置は、音波エミッタをさらに含み
、前記音波エミッタは、超音波、音波和低周波音を発射することができる。ここの音波と
は、周波数が２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの間の音波を意味し、超音波とは、周波数が２０ｋＨ
ｚよりも大きい音波を意味し、低周波音とは、周波数が２０Ｈｚよりも小さい音波を意味
する。異なる周波数の音波を発射し、音波の振幅などのパラメータを調節することによっ
て、覚醒小動物の結像状況を記録して、関連情報とデータを取得する。
、前記音波エミッタは、超音波、音波和低周波音を発射することができる。ここの音波と
は、周波数が２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの間の音波を意味し、超音波とは、周波数が２０ｋＨ
ｚよりも大きい音波を意味し、低周波音とは、周波数が２０Ｈｚよりも小さい音波を意味
する。異なる周波数の音波を発射し、音波の振幅などのパラメータを調節することによっ
て、覚醒小動物の結像状況を記録して、関連情報とデータを取得する。
本発明の装置を採用して覚醒小動物の長時間の生体結像を行う方法は、以下のステップ
を含む。
を含む。
動物のサイズに応じて、ベースにおける固定柱の位置と高さを調節して、小動物を結像
プラットフォームに固定し、小動物の残りの肢体を可動クローラに位置させる。
プラットフォームに固定し、小動物の残りの肢体を可動クローラに位置させる。
実験用動物に対して手術を行い、結像領域を露出させる。
ベースを顕微鏡プラットフォーム又は防振ステージに固定し、結像対象領域を顕微鏡の
下に位置させる。
下に位置させる。
実験需要に応じて、特定領域に対して生体結像を行い、実験中に刺激を与えれば、特定
領域の刺激に対する反応状況を観察することができる。
領域の刺激に対する反応状況を観察することができる。
本発明の技術案は以下の特徴を有する。
１）様々なサイズの実験用動物、例えば、マウス、ラット、モルモット、ナキウサギな
どに柔軟に適合することができる。
どに柔軟に適合することができる。
２）本発明の装置はクローラを設けることにより、小動物が固定結像プラットフォーム
に固定された状態でも、残りの部分は自由に前後に転がることができ、小動物の前後移動
を実現し、接着部分に非常に大きな反力をかかることもなく、結像プラットフォームの振
動を引き起こさず、結像焦点面の安定に影響を与えない。覚醒状態にある小動物に対して
安定した結像を行うことができ、特に、同期投薬刺激又は電気生理学的信号の記録を行う
ことができ、小動物の実際の生理学的状態及び変化をより正確に観察及び記録することが
できる。なお、麻酔状態にある小動物にも適用する。
に固定された状態でも、残りの部分は自由に前後に転がることができ、小動物の前後移動
を実現し、接着部分に非常に大きな反力をかかることもなく、結像プラットフォームの振
動を引き起こさず、結像焦点面の安定に影響を与えない。覚醒状態にある小動物に対して
安定した結像を行うことができ、特に、同期投薬刺激又は電気生理学的信号の記録を行う
ことができ、小動物の実際の生理学的状態及び変化をより正確に観察及び記録することが
できる。なお、麻酔状態にある小動物にも適用する。
３）長時間の結像を実現することができ、結像過程において小動物に麻酔をかける必要
がなく、依然として前後に自由に動くことができる。
がなく、依然として前後に自由に動くことができる。
４）ビデオ、音声刺激を採用することにより、覚醒小動物の長時間の生体反応を結像し
て記録を行うことができる。
て記録を行うことができる。
５）対象となる小動物興奮度が高いほど、落ち着かなくなり、前後に動きやすく、それ
によって圧力センサに影響を与える。圧力センサによって測定されたデータから小動物の
興奮度を判断する。
によって圧力センサに影響を与える。圧力センサによって測定されたデータから小動物の
興奮度を判断する。
以下は、添付図面と実施例を結び付けながら、本発明の技術案をさらに詳細に説明する
。
。
本発明の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置であって、図１に示すように、底
板６、結像固定プラットフォーム２、柱５、可動クローラ７などを含む。覚醒状態にある
小動物の自由の動きを考慮して、本発明の装置は可動クローラ７を備えるとともに、柱５
の取付位置と高さを柔軟に調整可能であり、様々なサイズの小動物を確実に固定すること
を実現することができ、覚醒状態での安定した長時間の結像記録を実現することができる
。
板６、結像固定プラットフォーム２、柱５、可動クローラ７などを含む。覚醒状態にある
小動物の自由の動きを考慮して、本発明の装置は可動クローラ７を備えるとともに、柱５
の取付位置と高さを柔軟に調整可能であり、様々なサイズの小動物を確実に固定すること
を実現することができ、覚醒状態での安定した長時間の結像記録を実現することができる
。
一具体的な実施例では、底板６は、矩形のアルミニウム材であり、前後側に２５ｍｍの
間隔をおいてＭ６ネジ穴が配置されており、ネジ穴の全体サイズは、顕微鏡載物プラット
フォーム又は顕微鏡防振ステージに適合し、底板を顕微鏡載物プラットフォーム又は顕微
鏡防振ステージに固定するために用いられることができるとともに、結像プラットフォー
ムの柱５を固定するために用いられることもできる。さらに好ましくは、柱５は三組が設
けられてもよく、それぞれは１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍであり、様々な柱組の組み合わせに
よって、１ｃｍから６ｃｍ、又は間隔が１ｃｍである様々な高さ組み合わせを実現するこ
とができ、それによって様々なサイズの小動物に適用することができる。
間隔をおいてＭ６ネジ穴が配置されており、ネジ穴の全体サイズは、顕微鏡載物プラット
フォーム又は顕微鏡防振ステージに適合し、底板を顕微鏡載物プラットフォーム又は顕微
鏡防振ステージに固定するために用いられることができるとともに、結像プラットフォー
ムの柱５を固定するために用いられることもできる。さらに好ましくは、柱５は三組が設
けられてもよく、それぞれは１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍであり、様々な柱組の組み合わせに
よって、１ｃｍから６ｃｍ、又は間隔が１ｃｍである様々な高さ組み合わせを実現するこ
とができ、それによって様々なサイズの小動物に適用することができる。
なお、本発明は、底板６の中央に角形孔が開設され、可動クローラ７が取り付けられ、
それによって、覚醒状態にある小動物の自由の動きを実現する。前記可動クローラ７は、
クローラと少なくとも二つのローラ８を含み、ローラ８は、ベアリングを介して平行に
角形孔内に取り付けられ、クローラは全てのローラに穿設される。
それによって、覚醒状態にある小動物の自由の動きを実現する。前記可動クローラ７は、
クローラと少なくとも二つのローラ８を含み、ローラ８は、ベアリングを介して平行に
角形孔内に取り付けられ、クローラは全てのローラに穿設される。
結像固定プラットフォーム２は小動物を固定して結像するために用いられ、好ましくは
、このプラットフォームに不規則な開孔４が設けられ、中央の比較的に大きい結像開孔４
－１と外縁の二つの刺激及び信号記録孔４－２からなり、そのうち、結像開孔４－１は、
結像して、細胞、カルシウム信号、血流などの動的情報を記録するために用いられるとと
もに、二つの刺激及び信号記録孔４－２において同期電気刺激、投薬、同期電気信号記録
などの実験を実現することができ、様々な実験需要をよく満たすことができる。
、このプラットフォームに不規則な開孔４が設けられ、中央の比較的に大きい結像開孔４
－１と外縁の二つの刺激及び信号記録孔４－２からなり、そのうち、結像開孔４－１は、
結像して、細胞、カルシウム信号、血流などの動的情報を記録するために用いられるとと
もに、二つの刺激及び信号記録孔４－２において同期電気刺激、投薬、同期電気信号記録
などの実験を実現することができ、様々な実験需要をよく満たすことができる。
さらに好ましくは、固定ネジ１はバタフライ型を採用してもよく、ツールを使用するこ
となく固定することができる。
となく固定することができる。
本発明の特徴及び利点を理解しやすくするために、以下は、覚醒状態にあるマウスの脳
部結像を具体的な実施例として説明する。
部結像を具体的な実施例として説明する。
実施例１：覚醒状態にあるマウスの脳部結像
１）遺伝子組換え蛍光マウスの頭皮を眼科用ハサミで切り、結像領域と刺激投薬領域の
頭蓋骨を露出させて、過酸化水素又は塩化鉄溶液で頭蓋骨の表面を処理し、筋膜を除去す
る。歯科用セメント（グラスアイオノマーセメント（ｇｌａｓｓ ｉｏｎｏｍｅｒ ｃｅ
ｍｅｎｔ））で頭蓋骨を結像固定プラットフォーム２に固定し、結像領域と刺激及び信号
記録領域をプラットフォームにおける結像開孔４－１と刺激及び信号記録孔４－２に位置
合わせさせる。
１）遺伝子組換え蛍光マウスの頭皮を眼科用ハサミで切り、結像領域と刺激投薬領域の
頭蓋骨を露出させて、過酸化水素又は塩化鉄溶液で頭蓋骨の表面を処理し、筋膜を除去す
る。歯科用セメント（グラスアイオノマーセメント（ｇｌａｓｓ ｉｏｎｏｍｅｒ ｃｅ
ｍｅｎｔ））で頭蓋骨を結像固定プラットフォーム２に固定し、結像領域と刺激及び信号
記録領域をプラットフォームにおける結像開孔４－１と刺激及び信号記録孔４－２に位置
合わせさせる。
２）歯科用セメントが完全に硬化した後、マウスの頭の高さに応じて、２ｃｍ高さの柱
５選択して、底板６におけるネジ穴に固定して、バタフライ型ネジ１で結像固定プラット
フォーム２及びマウスを共に柱５に固定する。
５選択して、底板６におけるネジ穴に固定して、バタフライ型ネジ１で結像固定プラット
フォーム２及びマウスを共に柱５に固定する。
３）骨ドリルで結像領域と刺激及び信号記録領域のそれぞれに孔を開ける、先ず、大き
なドリルで頭蓋骨の表面の歯科用セメントを取り除き、頭蓋骨を薄くように磨く。次に、
小さなドリルで結像開孔４－１に沿って一回りの小さな穴を開け、血管を避ける必要があ
る。頭蓋骨を冷やしてそのクズを洗い流すために、研磨する間に絶え間なく綿で生理学的
食塩水を浸し、頭蓋骨の表面を被せる。
なドリルで頭蓋骨の表面の歯科用セメントを取り除き、頭蓋骨を薄くように磨く。次に、
小さなドリルで結像開孔４－１に沿って一回りの小さな穴を開け、血管を避ける必要があ
る。頭蓋骨を冷やしてそのクズを洗い流すために、研磨する間に絶え間なく綿で生理学的
食塩水を浸し、頭蓋骨の表面を被せる。
４）一回りの小さな穴を開けた後、ピンセットで結像領域の頭蓋骨を慎重に取り外して
、刺激及び信号記録孔４－２側でドリルで孔を開ける。
、刺激及び信号記録孔４－２側でドリルで孔を開ける。
５）生理学的食塩水で開孔領域を洗浄し、マイクロピンセットで結像領域の髄膜を慎重
に引き剥がす。低融点寒天溶液を調製して、手の甲で寒天溶液の温度をテストして、火傷
するほど熱くなければ寒天を開孔に塗布し、速やかに一枚のカバーガラスを被せる。
に引き剥がす。低融点寒天溶液を調製して、手の甲で寒天溶液の温度をテストして、火傷
するほど熱くなければ寒天を開孔に塗布し、速やかに一枚のカバーガラスを被せる。
６）マウスを装置全体ともに二光子顕微鏡の下に置き、マウスの肢体を可動クローラに
位置させて、ネジで底板と顕微鏡プラットフォームを固定し、結像動物の準備作業を完了
する。
位置させて、ネジで底板と顕微鏡プラットフォームを固定し、結像動物の準備作業を完了
する。
７）二光子顕微鏡、例えばオリンパスの二光子顕微鏡（型番ＦＶＭＰＥ－ＲＳ）を使用
して結像することが好ましい。レンズは２５倍の二光子専用レンズ（型番ＸＬＰＬＮ２５
ＸＷＭＰ２）を選択する。結像領域に純水を滴下して、関心のある領域を見付けて、実験
需要に応じて、光路と撮影パラメータを調節し、生体結像を行う。同期投薬刺激又は記録
電気生理学的信号の記録を行う必要がある場合、刺激及び信号記録孔４－２において実施
するとともに、生体結像を行ってもよい。
して結像することが好ましい。レンズは２５倍の二光子専用レンズ（型番ＸＬＰＬＮ２５
ＸＷＭＰ２）を選択する。結像領域に純水を滴下して、関心のある領域を見付けて、実験
需要に応じて、光路と撮影パラメータを調節し、生体結像を行う。同期投薬刺激又は記録
電気生理学的信号の記録を行う必要がある場合、刺激及び信号記録孔４－２において実施
するとともに、生体結像を行ってもよい。
実施例２
図１～図６に示すように、実施例１との違いは、前記底板６は、矩形のアルミニウム材
であり、前後側に２５ｍｍの間隔をおいてＭ６ネジ穴が配置されており、ネジ穴の全体サ
イズは、顕微鏡載物プラットフォーム又は顕微鏡防振ステージに適合する。底板を顕微鏡
載物プラットフォーム又は顕微鏡防振ステージに固定するためにも用いられることができ
るとともに、結像プラットフォームの柱５を固定するために用いられることもできる。さ
らに好ましくは、柱５は三組が設けられてもよく、それぞれは１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍで
あり、様々な柱組の組み合わせによって、１ｃｍから６ｃｍ、又は間隔が１ｃｍである様
々な高さ組み合わせを実現することができ、それによって様々なサイズの小動物に適用す
ることができる。
図１～図６に示すように、実施例１との違いは、前記底板６は、矩形のアルミニウム材
であり、前後側に２５ｍｍの間隔をおいてＭ６ネジ穴が配置されており、ネジ穴の全体サ
イズは、顕微鏡載物プラットフォーム又は顕微鏡防振ステージに適合する。底板を顕微鏡
載物プラットフォーム又は顕微鏡防振ステージに固定するためにも用いられることができ
るとともに、結像プラットフォームの柱５を固定するために用いられることもできる。さ
らに好ましくは、柱５は三組が設けられてもよく、それぞれは１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍで
あり、様々な柱組の組み合わせによって、１ｃｍから６ｃｍ、又は間隔が１ｃｍである様
々な高さ組み合わせを実現することができ、それによって様々なサイズの小動物に適用す
ることができる。
前記底板６の両側にはいずれも固定孔１５と弧状孔９が設けられ、前記弧状孔９が位置
する仮想円の円心と固定孔１５の円心は重ね合わせており、前記固定孔８と弧状孔９はい
ずれも可動クローラ７を取り付けるために用いられる。前記可動クローラ７は、クローラ
と少なくとも二つの回動ローラを含み、前記回動ローラはそれぞれ相応な固定孔８、弧状
孔９に接続され、クローラは全ての回動ローラに穿設される。設けられる固定孔８と弧状
孔９によって、可動クローラの傾斜角度を調節して、小動物に登坂運動又は下り坂運動を
実現させ、小動物を運動状態にさせて、接着部分に対する反力を減少させて、それによっ
て結像プラットフォームが振動して結像焦点面の安定に影響を与えることを避ける。
する仮想円の円心と固定孔１５の円心は重ね合わせており、前記固定孔８と弧状孔９はい
ずれも可動クローラ７を取り付けるために用いられる。前記可動クローラ７は、クローラ
と少なくとも二つの回動ローラを含み、前記回動ローラはそれぞれ相応な固定孔８、弧状
孔９に接続され、クローラは全ての回動ローラに穿設される。設けられる固定孔８と弧状
孔９によって、可動クローラの傾斜角度を調節して、小動物に登坂運動又は下り坂運動を
実現させ、小動物を運動状態にさせて、接着部分に対する反力を減少させて、それによっ
て結像プラットフォームが振動して結像焦点面の安定に影響を与えることを避ける。
結像固定プラットフォーム２は小動物を固定して結像するために用いられ、好ましくは
、このプラットフォームに不規則な開孔４が設けられ、中央の比較的に大きい結像開孔４
－１と外縁の二つの刺激及び信号記録孔４－２からなる。そのうち、結像開孔４－１は、
結像して、細胞、カルシウム信号、血流などの動的情報を記録するために用いられるとと
もに、二つの刺激及び信号記録孔４－２において同期電気刺激、投薬、同期電気信号記録
などの実験を実現することができ、様々な実験需要をよく満たすことができる。
、このプラットフォームに不規則な開孔４が設けられ、中央の比較的に大きい結像開孔４
－１と外縁の二つの刺激及び信号記録孔４－２からなる。そのうち、結像開孔４－１は、
結像して、細胞、カルシウム信号、血流などの動的情報を記録するために用いられるとと
もに、二つの刺激及び信号記録孔４－２において同期電気刺激、投薬、同期電気信号記録
などの実験を実現することができ、様々な実験需要をよく満たすことができる。
前記結像プラットフォームに負圧チューブ１０が設けられ、前記負圧チューブ１０のノ
ズルは開孔４に対応して設けられる。前記負圧チューブ１０は筐体１２に接続され、前記
筐体１２内にフィルター層１４が設けられ、前記筐体１２の他方端は接続チューブを介し
て負圧ポンプ１３に接続される。前記フィルター層１４は、埃塵やクズが負圧ポンプ１３
内に侵入することを防ぐことができ、負圧ポンプの安全な使用環境を確保される。負圧ポ
ンプをオンにすると、前記開孔４は負圧環境にあり、ドリルによって頭蓋骨の表面の歯科
用セメントを除去し、頭蓋骨を薄くなるように研磨する過程、及び小さなドリルによって
、結像開孔４－１に沿って小孔を開ける過程において、負圧チューブ１０は研磨する時に
生成された埃塵やクズを吸収することができ、結像固定プラットフォーム２の表面のクリ
ーン環境が確保され、孔を開ける過程において生成された物質が生体結像に妨害すること
を避ける。前記結像プラットフォーム２の周辺側に洗浄バー１１が設けられ、前記洗浄バ
ー１１の材質は吸水布又はスポンジであり、前記洗浄バー１１は液体を吸収するために用
いられ、結像領域に水を滴下し又は投薬する過程において、滴下した液体が比較的に多い
時、洗浄バー１１は、結像固定プラットフォーム２までに流れ込んだ液体を吸収すること
ができる。
ズルは開孔４に対応して設けられる。前記負圧チューブ１０は筐体１２に接続され、前記
筐体１２内にフィルター層１４が設けられ、前記筐体１２の他方端は接続チューブを介し
て負圧ポンプ１３に接続される。前記フィルター層１４は、埃塵やクズが負圧ポンプ１３
内に侵入することを防ぐことができ、負圧ポンプの安全な使用環境を確保される。負圧ポ
ンプをオンにすると、前記開孔４は負圧環境にあり、ドリルによって頭蓋骨の表面の歯科
用セメントを除去し、頭蓋骨を薄くなるように研磨する過程、及び小さなドリルによって
、結像開孔４－１に沿って小孔を開ける過程において、負圧チューブ１０は研磨する時に
生成された埃塵やクズを吸収することができ、結像固定プラットフォーム２の表面のクリ
ーン環境が確保され、孔を開ける過程において生成された物質が生体結像に妨害すること
を避ける。前記結像プラットフォーム２の周辺側に洗浄バー１１が設けられ、前記洗浄バ
ー１１の材質は吸水布又はスポンジであり、前記洗浄バー１１は液体を吸収するために用
いられ、結像領域に水を滴下し又は投薬する過程において、滴下した液体が比較的に多い
時、洗浄バー１１は、結像固定プラットフォーム２までに流れ込んだ液体を吸収すること
ができる。
前記ベースにおける結像プラットフォームに近い一方端にビデオプレイヤー及び／又は
音声プレイヤーが設けられる。前記ベースにおける結像プラットフォームに近い一方端に
凹溝が設けられ、前記凹溝にカバーが設けられ、前記カバーに複数の通気孔が設けられる
。前記凹溝は、小動物の興味食品を配置するために用いられ、食品の臭いは通気孔を介し
て外部に放出される。小動物に対して結像観察を行う時、ビデオプレイヤー及び／又は音
声プレイヤーによってマウスに対して視覚、聴覚及び味覚の刺激を与えて、結像領域の刺
激に対する反応状況を観察することができる。
音声プレイヤーが設けられる。前記ベースにおける結像プラットフォームに近い一方端に
凹溝が設けられ、前記凹溝にカバーが設けられ、前記カバーに複数の通気孔が設けられる
。前記凹溝は、小動物の興味食品を配置するために用いられ、食品の臭いは通気孔を介し
て外部に放出される。小動物に対して結像観察を行う時、ビデオプレイヤー及び／又は音
声プレイヤーによってマウスに対して視覚、聴覚及び味覚の刺激を与えて、結像領域の刺
激に対する反応状況を観察することができる。
前記開孔４周りに電気ヒータ線が設けられ、前記電気ヒータ線を使用して開孔４領域を
加熱することで、結像領域に対する温度の影響を観察することを容易にし、小動物の長時
間の結像観察を満たす。
加熱することで、結像領域に対する温度の影響を観察することを容易にし、小動物の長時
間の結像観察を満たす。
図７に示すように、前記開孔４の内側に照明装置が設けられ、前記照明装置は照明リン
グ１６を含み、前記照明リング１６に電球１７が設けられ、前記電球１７はＬＥＤ電球で
あり、前記電球１７は照明リング１６内に均等的に配置される。前記電球１７はリード線
１８を介して外部電源に接続され、前記リード線１８は結像固定プラットフォームを貫通
し、前記照明リング１６は透明材質であり、前記照明リング１６は開孔４の形状に適合し
、前記照明装置は開孔内に光線を提供するために用いられ、開孔内の明るい視野を確保す
る。
グ１６を含み、前記照明リング１６に電球１７が設けられ、前記電球１７はＬＥＤ電球で
あり、前記電球１７は照明リング１６内に均等的に配置される。前記電球１７はリード線
１８を介して外部電源に接続され、前記リード線１８は結像固定プラットフォームを貫通
し、前記照明リング１６は透明材質であり、前記照明リング１６は開孔４の形状に適合し
、前記照明装置は開孔内に光線を提供するために用いられ、開孔内の明るい視野を確保す
る。
前記照明リング１６に通風路が設けられ、前記通風路は結像固定プラットフォーム２を
貫通し、前記通風路は開孔の内側に連通され、前記通風路にファンが接続され、前記ファ
ンは、風力刺激を受けた場合の生体結像を観察するための風力を提供し、小動物の生体結
像の観察需要を満たす。前記通風路は、開孔内の換気及び乾燥するためにも用いられる。
前記刺激及び信号記録孔４－２の内側の底部に電極シートが設けられ、前記電極シートは
小動物の頭蓋骨に接触することができ、前記電極シートの外側に電源が接続され、前記電
源は電流を提供するために用いられる。電極シートによって小動物に電流刺激を与えるこ
とにより、電気刺激を受けた小動物の生体結像を観察し、操作過程が便利である。
貫通し、前記通風路は開孔の内側に連通され、前記通風路にファンが接続され、前記ファ
ンは、風力刺激を受けた場合の生体結像を観察するための風力を提供し、小動物の生体結
像の観察需要を満たす。前記通風路は、開孔内の換気及び乾燥するためにも用いられる。
前記刺激及び信号記録孔４－２の内側の底部に電極シートが設けられ、前記電極シートは
小動物の頭蓋骨に接触することができ、前記電極シートの外側に電源が接続され、前記電
源は電流を提供するために用いられる。電極シートによって小動物に電流刺激を与えるこ
とにより、電気刺激を受けた小動物の生体結像を観察し、操作過程が便利である。
前記柱に圧力センサが設けられ、前記圧力センサにデータプロセッサが接続され、前記
データプロセッサは、圧力センサによって収集されたデータを処理するために用いられる
。前記圧力センサは、結像固定プラットフォームの柱に対する圧力を測定するために用い
られる。対象となる小動物の興奮度が高いほど、落ち着かなくなり、前後に動き易く、そ
れによって圧力センサに影響を与える。圧力センサによって測定されたデータから小動物
の興奮度を判断する。圧力センサによって測定されたデータ値が高いほど、結像固定プラ
ットフォームに対する離脱力が大きく、小動物がより興奮していることを表す。データ値
が小さいほど、小動物が比較的に穏やかな状態にあることを表す。小動物が興奮状態にあ
る時、圧力センサによって測定されたデータが予め設定した閾値を超えた場合、小動物に
対する刺激を停止し、歯科用セメントの亀裂、小動物の結像固定プラットフォーム２から
の離脱現象を避け、実験を円滑に進行することを確保することができる。
データプロセッサは、圧力センサによって収集されたデータを処理するために用いられる
。前記圧力センサは、結像固定プラットフォームの柱に対する圧力を測定するために用い
られる。対象となる小動物の興奮度が高いほど、落ち着かなくなり、前後に動き易く、そ
れによって圧力センサに影響を与える。圧力センサによって測定されたデータから小動物
の興奮度を判断する。圧力センサによって測定されたデータ値が高いほど、結像固定プラ
ットフォームに対する離脱力が大きく、小動物がより興奮していることを表す。データ値
が小さいほど、小動物が比較的に穏やかな状態にあることを表す。小動物が興奮状態にあ
る時、圧力センサによって測定されたデータが予め設定した閾値を超えた場合、小動物に
対する刺激を停止し、歯科用セメントの亀裂、小動物の結像固定プラットフォーム２から
の離脱現象を避け、実験を円滑に進行することを確保することができる。
前記した、覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置は、音波エミッタをさらに含み
、前記音波エミッタは、超音波、音波及び低周波音を発射することができる。ここの音波
とは、周波数が２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの間の音波を意味し、超音波とは、周波数が２０ｋ
Ｈｚよりも大きい音波を意味し、低周波音とは、周波数が２０Ｈｚよりも小さい音波を意
味する。異なる周波数の音波を発射し、音波の振幅などのパラメータを調節することによ
って、覚醒小動物の結像状況を記録して、関連情報とデータを取得する。
、前記音波エミッタは、超音波、音波及び低周波音を発射することができる。ここの音波
とは、周波数が２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの間の音波を意味し、超音波とは、周波数が２０ｋ
Ｈｚよりも大きい音波を意味し、低周波音とは、周波数が２０Ｈｚよりも小さい音波を意
味する。異なる周波数の音波を発射し、音波の振幅などのパラメータを調節することによ
って、覚醒小動物の結像状況を記録して、関連情報とデータを取得する。
さらに好ましくは、固定ネジ１はバタフライ型を採用してもよく、ツールを使用するこ
となく固定することができる。
となく固定することができる。
以上は、本発明の好ましい実施形態を記述するためのものに過ぎず、本発明を限定する
ためのものではなく、当業者にとって、本発明は様々な変更と変化を行うことが可能であ
り、本発明の精神と趣旨を逸脱しない限り、なされた全ての修正、同等置換、改良などは
いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。
ためのものではなく、当業者にとって、本発明は様々な変更と変化を行うことが可能であ
り、本発明の精神と趣旨を逸脱しない限り、なされた全ての修正、同等置換、改良などは
いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。
図面において、１、バタフライ型固定ネジ、合計で二つがある；１－１、ねじ山部分、
Ｍ６ネジ穴に適合する；２、結像固定プラットフォーム、薄く、弾性力が良く、変形しに
くく、厚さが０．５ｍｍ以下であることが要求される；３、結像固定プラットフォーム固
定孔、直径が６ｍｍである；４、結像プラットフォーム開孔；４－１、結像孔；４－２、
刺激及び信号記録孔；５、柱、合計で３組がある、高さがそれぞれ１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃ
ｍであり、様々な実験需要と標本に応じて組み合わせることにより、結像固定プラットフ
ォームの高さを調整することができ、各組は左右それぞれ一つがある；５－１、ネジ穴部
分、仕様Ｍ６；５－２、ねじ山部分、Ｍ６ネジ穴に適合する；６、ベース；６－１、ベー
スネジ穴アレイ、間隔仕様２５ｍｍ、下は顕微鏡プラットフォームに固定され、上は柱を
固定するために用いられ、底板中央は四角形を取り抜き、クローラを固定するために用い
られる；７、可動クローラ、小動物が動く時に柔軟に転がることができる；８、ローラ、
複数あり、ベアリングを介してベース６の角形開孔に取り付けられ、クローラが転がるす
るように支持する；９、弧状孔；１０、負圧チューブ；１１、洗浄バー；１２、筐体；１
３、負圧ポンプ；１４、フィルター層；１５、固定孔；１６、照明リング；１７、電球；
１８、リード線。
Ｍ６ネジ穴に適合する；２、結像固定プラットフォーム、薄く、弾性力が良く、変形しに
くく、厚さが０．５ｍｍ以下であることが要求される；３、結像固定プラットフォーム固
定孔、直径が６ｍｍである；４、結像プラットフォーム開孔；４－１、結像孔；４－２、
刺激及び信号記録孔；５、柱、合計で３組がある、高さがそれぞれ１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃ
ｍであり、様々な実験需要と標本に応じて組み合わせることにより、結像固定プラットフ
ォームの高さを調整することができ、各組は左右それぞれ一つがある；５－１、ネジ穴部
分、仕様Ｍ６；５－２、ねじ山部分、Ｍ６ネジ穴に適合する；６、ベース；６－１、ベー
スネジ穴アレイ、間隔仕様２５ｍｍ、下は顕微鏡プラットフォームに固定され、上は柱を
固定するために用いられ、底板中央は四角形を取り抜き、クローラを固定するために用い
られる；７、可動クローラ、小動物が動く時に柔軟に転がることができる；８、ローラ、
複数あり、ベアリングを介してベース６の角形開孔に取り付けられ、クローラが転がるす
るように支持する；９、弧状孔；１０、負圧チューブ；１１、洗浄バー；１２、筐体；１
３、負圧ポンプ；１４、フィルター層；１５、固定孔；１６、照明リング；１７、電球；
１８、リード線。
Claims (9)
- 覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置であって、
上面の中央に角形孔が開設された矩形の板状の ベースと、
小動物が接着されて固定される結像固定プラットフォームと、
前記ベースの前記角形孔内に前後方向に回転可能に取り付けられ、前記小動物の前記結像固定プラットフォームに固定されていない肢体が搭載される可動クローラと、
前記ベースの上面の、前記角形孔が設けられていない前側および後側の領域に並べて配置され、前記結像固定プラットフォームの前記ベースへの固定、ならびに、前記ベースの顕微鏡プラットフォーム又は防振ステージへの固定に用いられる複数のネジ穴と、
前記結像固定プラットフォームを前記ネジ穴に固定する固定柱とを有し、
前記固定柱は、前記結像固定プラットフォームを前記ベースに対して前記固定柱の高さに支持し、
前記結像固定プラットフォームは、板状であって、前記小動物が固定される位置に複数の開孔を備え、前記開孔は、小動物の結像領域に顕微鏡を結像させるための結像開孔と、前記結像開孔の外縁に設けられ、前記小動物に刺激を与え、前記小動物の信号を記録するための刺激及び信号記録孔とを含み、
前記固定柱には、圧力センサが設けられ、前記圧力センサにはデータプロセッサが接続され、前記データプロセッサは、前記圧力センサにより測定されたデータが予め設定した閾値を超えた場合、前記小動物に対する刺激を停止させる、ことを特徴とする覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。 - 前記可動クローラは、クローラと少なくとも二つのローラを含み、前記ローラはベアリングを介して平行に前記角形孔内に取り付けられ、前記クローラは全ての前記ローラに穿設される、ことを特徴とする請求項１に記載の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。
- 前記固定柱の高さ及びベースにおける位置はいずれも調整可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。
- 前記ベースの両側はいずれにも固定孔と弧状孔が設けられ、前記弧状孔が位置する仮想円の円心と固定孔の円心は重ね合わせており、前記固定孔と弧状孔はいずれも可動クローラを取り付けるために用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。
- 前記結像固定プラットフォームに負圧チューブが設けられ、前記負圧チューブのノズルは、開孔に対応して設けられる、ことを特徴とする請求項４に記載の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。
- 前記結像固定プラットフォームの周辺側に洗浄バーが設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。
- 前記ベースにおける結像固定プラットフォームに近い一方端に、ビデオプレイヤー及び／又は音声プレイヤーが設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。
- 前記ベースの上面における結像固定プラットフォームが固定される一方の端部に凹溝が設けられ、前記凹溝にカバーが設けられ、前記カバーに複数の通気孔が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の覚醒小動物の長時間の生体結像のための装置。
- 請求項１～８の何れか１項に記載の装置を利用して覚醒小動物の長時間の生体結像を行う方法であって、
小動物をセメントにより前記結像固定プラットフォームに固定し 、小動物のサイズに応じて、前記ベースにおける前記固定柱の位置と高さを調節し、小動物の残りの肢体を可動クローラに位置させるステップと、
小 動物に対して手術を行い、結像領域を露出させるステップと、
前記 ベースを顕微鏡プラットフォーム又は防振ステージに固定し、前記結像領域を顕微鏡の下に位置させるステップと、
実験需要に応じて、前記結像開孔を介して、前記結像領域の特定領域に対して生体結像を行い、実験中に前記刺激及び信号記録孔を介して、小動物に刺激を与え、前記特定領域の刺激に対する反応状況を記録するステップと、
前記固定柱の前記圧力センサにより測定されたデータが予め設定した閾値を超えた場合、前記小動物の興奮度が高いと判断し、前記小動物に対する刺激を停止せる ステップとを含む、ことを特徴とする方法。
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