JPH07108286B2 - 実験動物の円循環形行動測定器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マウス、ラット、ハムスター等の実験動物
を入れてその行動を光センサの発光素子から受光素子へ
の投光により測定するために使用する実験動物の円循環
形行動測定器に関する。

〔従来の技術〕

新規な医薬品や食品等には安全試験と称される長期に亘
る動物実験が義務づけられており、その一つの実験パタ
ーンとして行動観察がある。しかし、実験動物の行動を
肉眼で継続的に追跡することは不可能であるので、現在
では光センサにより実験動物の位置を検出し、コンピュ
ータによりその情報を論理的に解析し、行動を数量的に
データとして採取される。

従来、この方法に使用される行動観測器の飼育ケージは
四角形であって、光センサがＸ軸、Ｙ軸に配列され、二
次元を限度として実験動物の位置および縦横幅による変
動を測定するものであった。

そこで、従来の行動観測器によれば、平面的にのみマウ
スを捉えるので、マウスが立ち上がった特異な行動パタ
ーンを検出することはできなく、また、胴体の幅の範囲
内で首を動かしているときのような微妙な行動パターン
も検出することはできなかった。しかも、三次元的な検
出ができないことから、尻尾も胴体と同次元で捉えられ
る結果、詳細な行動測定データが得られないという問題
があった。

光センサを三次元の検出ができるように配列することは
可能であるが、多数の光センサを必要としコスト高とな
ることは避けられなかった。

また、従来のような角形ケージにおいては、ケージ内で
実験動物が位置変化を伴う行動を起こした場合、飼育ス
ペースが余程大きな面積を有しない限り、進行が必ず側
壁に遮られ、連続行動に制限をもたらすので、この場
合、実験動物は自発的ないし任意的な行動とは関係な
く、物理的に強制された行動を取らねばならなく、この
ことは行動測定上に不正確な要因を持ち込むことになる
という問題もあった。

そこで、本発明者においては、先に第１図に示すよう
に、円循環形の行動観測器を開発した（特願昭63−2589
74号）。

この行動観測器は、同図に示すように、測定ケースＣの
中に飼育ケース51を収納したもので、飼育ケージ51は、
透明なプラスチックで一体成形され、外周壁52が円筒形
であって中心部に底壁53が抜けて代わりに逆カップ状の
芯部55が立設され、その内周壁54も円筒形に形成してあ
る。そして内周壁54と外周壁52との間に円循環形の飼育
スペース56を有し、透明な開閉蓋57によってその飼育ス
ペース56が封じられる。

センサは、循環位置検出用センサ510の群と、立ち上が
り検出用センサ511の群と、内周位置検出用センサ512の
群と、外周位置検出用センサ513の群とに分けられる。
その配列については多くの部材が配置される。

すなわち、飼育ケージ51の外側に上下２段にリング52
0、521を、また芯部55の中には同じく上下２段に円板52
2、523を設けるほか、飼育ケージ51を挟むようにして円
形の天板524と地板525が設けてある。

循環位置検出用センサ510は、下段の円板523の周縁部に
発光素子510aを、リング521に受光素子510bをそれぞれ
全周に亘って10度角毎に36列になすと共に、上下交互に
高さを違えて千鳥状に配列してある。

また、立上り検出用センサ511についても同じように上
段の円板523に発光素子511aを、上段のリング522に受光
素子510bを配列してある。

このように、センサ510、511を千鳥状に配列すると、マ
ウスＭの尻尾の判別が容易となり、ビームの干渉が防が
れる。なお、スリットによりビームの干渉を防ぐことも
できる。また、位置検出用センサ510は、底壁53に沿っ
て平行にビームが飛ぶように配置されるが、立上り検出
用センサ511は、実験動物の大きさに対応できるように
高さ調節可能となっている。

内周位置検出用センサ512と、外周位置検出用センサ513
は、それぞれ天板524に発光素子512a、513aを、地板525
に受光素子512b、513bを10度角毎の36列に配列してあ
る。

各センサは、実験動物を刺激してはならないので、近赤
外線の光センサが使用され、発光側が近赤外線LED、受
光側がフォトトランジスタとなっている。

飼育ケージ１は、支柱９に回転可能に取り付けられる
が、各センサはケースＣに対して固定的であるので、飼
育ケージ51の回転によりビームのずれは生じない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の本出願人に係る実験動物の円循環形行動観測器
（未公開）によれば、立上り検出センサ511について、
動物Ｍの大きさに応じて立上り位置を調節するために、
その発光素子511aと受光素子511bとの高さを変える必要
があり、そのことは飼育ケージＣの高さ調節によりなし
得るようになっている。

しかしながら、一般的にこのような対向式の光センサの
場合、発光側と受光側とを別々に設置するため、高さ調
節の際に両者間において光軸を一致させることが非常に
困難であって、特に光ビームを狭指向特性を有するセン
サを使用する場合においては、わずかな光軸ずれで大巾
に受光側の感度が低下する。

特に円循環形飼育ケージの場合であると、光軸が放射す
るので、例えば発光側の角度が10゜ずれると相対的には
70％感度が落ち、受光側が10゜ずれると同様に40％落
ち、結果的に感度が28％も落ちてしまうことになる。

従来、一般的な飼育ケージにおいては、両側に縦案内溝
を設けて、センサの無段階セットが行われたり、さらに
5mmまたは10mmのピッチで段を設けることにより有段セ
ットが行われたりしている。

しかし、有段セットの場合は、所望の調節高さが得られ
ないことがあることは勿論、無段階セットの場合である
と、両側で下から動かした寸法を一回毎に測定しなけれ
ばならないため、非常に手間が掛かり、確実な精度を得
るためには時間的ロスが非常に大きく、特に動物の行動
測定をしながら高さ調節をしようとする場合に、いずれ
の場合も作業が困難であって、発光側と受光側とを別々
に動かすため、ビームのずれは避けられず、ビームのず
れた時に、観測結果は実験動物によってそれが遮蔽され
たと同一のことになるので、観測データに信頼ができな
くなる。従って、リアルタイムに実験動物の動きを見な
がら光センサの高さ調節をすることはできなかった。

この発明は、上記のような実情に鑑みて、横光軸の光セ
ンサの高さ調節をしても、その光軸のずれは決して発生
しなく、リアルタイム調節も可能な実験動物の円循環形
行動測定器を提供することを目的としたものである。

〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、この発明は、固定基板の
上方にそれと一体的に円循環形飼育ケージの支持棚を設
け、また、その固定基板には、下端部に雄ネジが形成さ
れ、上端にノブが取り付けられた支柱を回転可能に立設
し、その雄ネジと螺合する雌ネジに昇降板を一体に取り
付け、昇降板の中心部に支柱に対して回転可能に嵌合し
支持棚に貫通して支持される管状中心部材を一体に立設
し、周縁部には同じく支持棚に貫通して支持される外側
支柱を一体に立設し、中心部材の上端部にセンサ取付け
用の内輪を固着し、外輪を外側支柱の上端に一体に設け
たことをその要旨とする。

〔作用〕

上記の構成によれば、ノブにより支柱を回転すると、そ
れと螺合している雌ネジが回転することなく、ネジ機構
により固定基板に対して上下動する。また、中心部材と
外側支柱とは昇降板を介して雌ネジと一体であるから、
雌ネジと共に上下動する。しかも、中心部材と外側支柱
とに輪を介して光センサの発光素子と受光素子が一体的
に取り付けられているので、発光素子と受光素子とは一
体的に上下動し、その上下動によって相互に方向ずれが
生じることは決してない。

一方、円循環形飼育ケージの支持棚は、固定基板と一体
的であって不動であるから、発光素子と受光素子とは円
循環形飼育ケージに対して高さ調節がなされる。しかも
その高さ調節は、ネジ機構の特性から無段階であり、飼
育ケージは全く動かす必要はない。

〔実 施 例〕

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図および第３図は一実施例を示したもので、その円
循環形の行動測定器は、図示しない測定ケースの中に納
められており、測定ケースに対する固定基板１に測定器
の中心となる支柱２が回転可能に立設され、支柱２が光
センサ３の取り付けおよび高さ調節の基礎となってい
る。

また、固定基板１の上方には円循環形飼育ケージ４の支
持棚５が設けられ、これが固定基板１に対して固定され
ているため、飼育ケージ４の位置が光センサ３の高さ調
節の基準となるものである。なお、固定基板１は別途に
設けることを要しなく、測定ケースの底板と兼用するこ
とができる。

支柱１は、円柱形であって、下端に小径の軸６が形成さ
れ、その上に連結して下端部には雄ネジ７が形成されて
いる。また、上端にはノブ８が取り付けてある。

支柱２の取り付けについては、固定基板１に短キャップ
状の軸受10を固着し、その中に掛止金具11が軸６に固定
して設けられている。この掛止金具11によって、支柱２
が上下不動であるために、光センサ３の高さ調節の正確
性が確保される。また、支柱２の中間部が支持棚５によ
って横振れしないように支持されているために、光セン
サ３の横方向の正確性が確保される。

支柱２には雄ネジ７に雌ネジ15を螺合し、雄ネジ７より
上に管状の中心部材16を嵌合してある。また、中心部材
16には、下端部と上端部に光センサ３支持用の固定短筒
17、18を嵌合し、ビスにより一体に固着し、その間に飼
育ケージ４支持用の自由短筒19を嵌合し、各短筒17、1
8、19にはフランジ17a、18a、19aが形成される。また、
支柱２は、昇降板20とセンサ取付輪21とに貫通されてい
る。また、中心部材16は、支持棚５に貫通され、その貫
通孔24によって上下動のみするように支持されている。

雌ネジ15には昇降板20が一体に取り付けられる。その取
付け構造については、下部固定短筒17のフランジ17aと
雌ネジ15との間に昇降板20を挟んでビス止めしてある。

センサ取付け用の内輪21は、円形プレート25とその下の
ドーナツ基板26との組合せからなり、円形プレート25を
上部固定短筒18にビス止めしてある。また、ドーナツ基
板26の外周縁部に発光素子3aが上下千鳥状の等間隔おき
に配列されている。

昇降板20には支柱２を中心に90゜の角度毎に外側支柱22
を立設すると共に、それぞれを支持棚５に貫通させ、そ
の四本の外側支柱22によってセンサ取付け用の外輪27が
支持されている。そして、各外側支柱22が支持棚５にそ
の貫通孔28を嵌まることによって横ずれが防止され、ま
た、雌ネジ15の回転が阻止されている。

外輪27は、上下ドーナツ基板30、31の組合せからなり、
その上部ドーナツ基板30の内周縁部に受光素子3bが上下
千鳥状の等間隔おきに配列されている。

支持棚５は、円板状であって、支柱32によって支持され
ている。支持棚５の上には透明な円循環形飼育ケージ４
が載置され、その上に蓋33を被せ、蓋33の上にノブ８が
突出されている。

ノブ８を回して支柱２を回転すると、雌ネジ15の回転が
支持棚５によって阻止されている関係で、支柱２の回転
方向に従って雌ネジ15が上下動し、雌ネジ15と一体的に
組み立てられている内外両輪21、27が同時に上下動す
る。そこで、ノブ８の操作だけで飼育ケージ４に対する
光センサ３の高さを調節することができ、その際に発光
素子3aと受光素子3bとが同期して動きを同じくするため
に、両方で光軸のずれが生ずることは決してなく、ま
た、実験動物Ｍの立上りの高さを見て適切に無段調節す
ることができる。

なお、本出願人による先行技術を提示し（第１図）、そ
れにより参考となるので、循環位置検出用の光センサの
群と、内周位置検出用の光センサの群と、外周位置検出
用の光センサの群とは、図面上省略した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、センサ取付け
用の内輪と外輪が物理的に雌ネジと一体化されており、
それにより発光素子と受光素子との方向が相対的に常時
不動であるから、支柱の回転により支柱の雄ネジと螺合
する雌ネジを上下動することにより、発光素子と受光素
子とを同期して調節できるばかりでなく、その間に受光
のずれを確実に防止でき、しかも、光センサ取付け用の
内輪および外輪を支持する中心部材と外側支柱とがそれ
ぞれ支持棚に貫通して支持されるため、光軸が傾く等の
ずれが発生しなく、実験動物の動きを正確に捉え、誤検
出を確実に防止することができ、また、光センサの高さ
調節はノブを回転する極簡単な操作でなすことができ、
実験動物を収納したままその操作が可能であり、その際
に飼育ケージを全く動かす必要もないため、実際に即し
たリアルタイム調節に適する等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願人において先に出願した先行技術を示す
実験動物の円循環形行動測定器の断面図である。 第２図および第３図はこの発明の一実施例を示し、第２
図は要部断面図、第３図は一部斜視説明図である。 １……固定基板、２……支柱、３……センサ ４……円循環形飼育ケージ、５……支持棚 ７……雄ネジ、８……ノブ、15……雌ネジ 16……中心部材、20……昇降プレート 22……外側支柱、21……内輪、27……外輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定基板の上方にそれと一体的に円循環形
   飼育ケージの支持棚を設け、また、その固定基板には、
   下端部に雄ネジが形成され、上端にノブが取り付けられ
   た支柱を回転可能に立設し、その雄ネジと螺合する雌ネ
   ジに昇降板を一体に取り付け、昇降板の中心部に支柱に
   対して回転可能に嵌合し支持棚に貫通して支持される管
   状中心部材を一体に立設し、周縁部には同じく支持棚に
   貫通して支持される外側支柱を一体に立設し、中心部材
   の上端部にセンサ取付け用の内輪を固着し、外輪を外側
   支柱の上端に一体に設けたことを特徴とする実験動物の
   円循環形行動測定器。