JPS63233318A

JPS63233318A - 小動物の行動量の測定方法

Info

Publication number: JPS63233318A
Application number: JP62067072A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Sakano; 坂野　数仁
Original assignee: Toyo Sangyo Co Ltd
Current assignee: Toyo Sangyo Co Ltd
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1987-03-20
Publication date: 1988-09-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、医学、薬学の分野で利用される小動物の行動
量の測定方法に関し、新薬開発の初期段階で、薬剤の原
型となる化合物や類似化合物を小動物に投与して、広範
囲な全身症状、行動等が観察され、化合物の薬理活性の
主作用ならびに急性毒性のおおよその程度が評価されで
いる。また医薬品や食品等に関しては長期に亙る安全性
試験と称される動物実験が義務づけられている。本発明
の測定方法は、このような新薬のスクリーニング及び安
全試験において使用されるものである。

〔従来技術〕

小動物の行動の種類は非常に多岐にわたっており、その
行動は神経系の機能と密接にかかわっている。そして如
何なる小動物でも歩行という行動をとらないものはない
、歩行をａ寮または研究することによって、小動物の生
活様式の一片をうかがい知ることがで８ると共に、新薬
等を小動物に投与して神経系統の機能の一部をも推察す
ることが可能となる。

しかし、この分野で小動物として用いられているマウス
は実験動物の中で最小であり歩行行動の一部始終を観察
することは非常に困難であり、例えば歩行数の計数は肉
眼では不可能といってもよい。

小動物の歩行とは肢を動かすことにより前後左右へ移動
したり、体の向きを変える行為であり、即ち、歩行とい
う行為では必ず胴体と肢の相対的位置及び角度の変化が
伴うわけである。

従来、このような小動物の行動量の測定方法に関しては
、いくつかの測定方法が知られている。

即ち、小動物の行動を検出する方法として、小動物の動
きに伴って回転する飼育ケージを用い、その回転数をカ
ウントする方法、飼育ケージの振動を検出して間接的に
小動物の動きを知る方法、飼育ケージに電場ないし磁場
をつくり、微小な電流変化を検出する方法等が知られて
いる。

第１図（、）は回転する飼育ケージを用いる方法の例を
示し、ｆｊＩＪ１図（ｂ）はトランスジューサを小動物
に直接装着する方法の例を示す。前記飼育ケージを回転
させる方法を除いて、他の方法はトランスジューサやセ
ンサーから出力される電気的信号を増幅し、一定基準の
信号より大きい部分を小動物の活動状態として、単位時
間毎に数量化し、定量する自ｒＪｊＪ測定器として開発
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、このような測定方法においては、小動物の
前後左右の水平移動、即ち、二次元的行動変化しか測定
できず、垂直方向を伴う三次元的行動変化は計測するこ
とはでさない。

小動物の場合、例えばラットやマウス等の実験動物は運
動生態もいろいろあり、単純な歩行以外に立上がり動作
（ボクシングスタイル）、その他の複雑な運動がある。

また、飼胃ケーノ内にはソフトチップを敷きつめること
が多く、この場合、ケージ床はソフトチップによる山や
谷状の凹凸ができ、小動物の運動は必然的に垂直方向を
伴う運動となる。

また、小動物にトランスジューサを装着し、行動を検出
する従来方法は、例えば小動物の一足に７ｔトインタラ
プタを取付け、この歩行検出用の７オトインタラプタと
小動物の頭、または背中に取付けられたトランスジュー
サの間に３本の電線（フォトインタラプタの十電源、ア
ース、信号線）で接続されている。従って、小動物の行
動を検出するため７オトインクラプタを如何に小型化し
たものを、小動物の足に取付けても、電線の引きまわし
を含めて歩行の障害となる。この電線は、ラットやマウ
スの体表面に装着しなければ容易に噛み切られてしまう
し、足から頭または背中のトランスジューサ塩の電線経
路の毛をすべて剃り、完全に接着しなければならない、
こめ手間に加えて、足から背中迄の小動物にとっては体
の長さの大半に電線が接着されることになり小動物の運
動そのものが拘束される結果となるものであった２！こ
の為、薬理研究における行動データは電線の接着による
影響を考慮しなければならなかった。

さらに、小動物の場合、歩行とは関係のない足の動作が
ある、これを区別するにはフォトインクラブタな両足に
取付け、両足が交互に運動した時のみ歩行と見なす電気
回路処理が必要となる。フォトインタラプタの２ヶ装着
は前記した問題が一層に顕著になり正確な小動物の行動
データが得られるものでなかった。

本発明は、このような問題を解決するために鋭意研究を
重ねてきた結果なされたもので、先ず、歩行を含む小動
物の運動を観察した場合、足の位置変化の外に、必ず頭
あるいは背、中の体動による位置的変化があり、特にラ
ットやマウス等の薬理研究に最も大量に用いられている
小動物は前肢と後肢の長さが極端に違うため歩行におけ
る体動の変位が昔しく大きいことから、二の体動の変位
を物理的変位に変換し、これを電気的変化量として検出
して小動物の行動量を測定することを思い立った。

小動物の体動の変位は歩行状態においては、必ずラジア
ル方向変位（第２図（ａ））とアクシャル方向変位（第
２図（ｂ））の両変位を伴う。本発明者は、この体動の
変位を、リング内の周面に沿って走るボールの運動に変
換することを工夫した。即ち、本発明者は、小動物の体
に７クンヤル方向とラジアル方向に複合化された変位を
物理的変位に変換するボールを内蔵したリングに７↑ト
センサを設け、この７オＦセンサの発光素子からの元を
ボールに照射させ、ボールの変位を受光素子で受光し、
電気量に変換したところ、小動物が如何なる角度で、姿
勢で運動しても、また、水平、垂直の三犬元的動きに対
しても確実に検出できることを見出し本発明に至ったも
のである。

即ち、本発明は医学、薬学の分野で利朋される小動物の
行動量を確実に、正確に測定できる小動物の行動量の測
定力法を提供することを目的とする。

〔問題７鳶を解決するための手段〕上記目的を達成するための本発明の構成は、小動物の行
動による体動の変位を、リング内の周面に沿って走るボ
ールの物理的変位に変換し、このリングに設けたフォト
センサの発光素子の光をボールに照射させると共に受光
素子で受光し、ボールの物理的変位を電気的変化ｉｔこ
変換することを特徴とする小動物の行動量の測定方法を
その要旨とするものである。

本発明方法に使用する小動物の体動の変位を物理的変位
に変換する装置図を第３図（、）、第３図（ｂ）に示す
。第３図（、）はその平面図、第３図（ｂ）は断面図で
あり、図において、１０はリング、１１はボール、１２
は基板である。

基板ＩＺ上に設けられているリング１０は好ましくはシ
ームレス状で内、外周とも接続部分がなく、ボール１１
はリング１０内周面に沿って円滑に運動するように構成
されている。このボール１１は装置自体が小動物の頭、
背中あるいは肢等の体に装着されることから小径である
ことが好ましいが、過度に小径となると軽量過ぎて体の
微細な変位に対応できず、靜摩擦によりボール１１が動
きにぶくなるため好ましくは径が２ｘｚ程度のものが用
いられている。また、このボール１１の運動を円滑にす
るリング１０の径はボール径の１６０％程度のものであ
る。

この上記変換装置にはボール１１の運動を電気的変化量
とするため、フォトセンサがリング１０に設けられてい
る。このフォトセンサは共通保持板上に発光素子チップ
と受光素子チップとを並列配置し、このフォトセンサの
発光素子からの光をボール１１に反射させ、受光素子で
受光する光反射タイプあるいは個別素子として完成され
た発光素子と受光素子を透明状の基板１２を挟んでリン
グ１０の上下に配置し、このフォトセンサの発光素子か
らの光をボール１１に照射させ、透過した光を受光素子
で受光する光透過タイプのものがあるが、本発明では何
れのタイプであってもよい。好ましくは発光素子チップ
と受光素子チップを並列配置したフォトセンサがよく、
この場合、７ｔトセンサをリング１０上に偏心させて設
けることが好ましい。

第４図は、７すトセンサをリング１０上に偏心させて設
けた一つの例を示す構成図である。図において、１３は
フォトセンサ、１４は発光素子（発光用Ｌ　Ｅ　Ｄ　）
、１５は受光素子（受光用７オトトランジスタ）、Ｓは
偏心距離である。

従って、フォトセンサ１３の発光用ＬＥＤ１４からの赤
外光はボール１１表面で反射され、同一７オドセンサ１
３の受光用７オトトランジスタ１５で受光されるが、ボ
ール１１による反射は反射物体が球であるため、僅かな
ボール１１の変位に対しても受光率が大中に変化する。

即ち、小動物の微小な運動においても、大きな電気的変
化として変換することができる。

また、本発明ではボール１１の距離変化（運動変位）Δ
ｅＩ：対し、大きい電流変化ΔｉＩＪ’得られるように
フォトセンサ１３をリング１０上に偏心させて設けられ
ている。第５図はリング１０内を移動するボール１１の
軌跡図で、第６図はボール１１の移動におけるフォトセ
ンサの受光特性を示すグラフである。

横軸にボール１１の移動距離（ＩＩＩ）、縦軸に相対光
電流（％）が示され、このフォトセンサの受光特性から
７オＦセンサ１３の中心からボール１１が○〜Ｌの範囲
の移動輩巨離でリング１０内を移動すればボール１１の
変位に対し、変化の大きい受光特性が得られる。

本発明方法においては上記のように構成されたトランス
ジューサが好ましく用いられるが、ｆｊＳ７図は本発明
方法を説明する小動物の行動量測定装置の一つの実施例
を示す構成図である。

図において、１６は小動物の体の変位を検出するトラン
スジューサ、２０は小動物の体に取付けるトランスミッ
タ、２１は発振回路、２２はバッファ、２３は交流ドラ
イブで発光用ＬＥＤ１４に所定周波数の光源が送られる
。２４は７オトトランジスタ１５がらの光電流を増幅す
る増幅回路、２５は平滑回路、２６は電流の変化分のみ
を通過させ信号として処理するＡＣ結合回路（ボールの
変位検出）である。２７はトリ１回路、２８はモノマル
チ回路、２９はバッファ、３０はボール１１の変位信号
を発信する発信回路（ＦＭ波）である。

このように６１成されたトランスミッタ２０は小動物の
本に取付けるが、取付角度は水平でなくとも、圧意の角
度に取付けてもよい。

トランスミッタ２０に内蔵するバッテリーは放電特性の
点から好ましくは酸化銀電池（１，５５Ｖ）が用いられ
、２個直列で使用されるが、トランスミッタ２０を軽量
、小型化することから、酸化銀電池１個で駆動できるよ
う回路構成することが好ましい。

その他の電源としては、リチウム電池又は太陽電池等を
使用することができる。

トランスミッタ２０の発信回路３０がら発信された小動
物の行動による信号（ＦＭ波）は、レシーバ−４０に受
信され、モニター４７に表示される。

レシーバ−４０において、４１はＦＭチューナー回路、
４２は同期検波回路、４３は増幅回路、４４は平滑回路
、４５は比較回路、４６は基準電圧を構成されている。

第８図は、マウスの行動量を測定したデータであり、第
８図（、）は本発明方法で測定した結果を示し、第８図
（ｂ）は本発明方法以外の直接測定した結果を表示化し
たものである。

〔発明の作用〕

このように構成された本発明方法は、小動物の行動に伴
う体動の変位を、リング１０内周面に沿っテ走ルボール
１１の物理的変位に変換しているので、小動物の左右前
後、立上がり等の三次元的な変化に対し対応ができ、微
小動作や急激な動作また大きくゆったりした動作等に至
るまで、いろいろなＭ勤においてキャッチすることがで
きる。そしてボール１１が球状であるため僅かなボール
１１の変位でも発光素子１４がらの光を反射または透過
し、受光率を大巾に変化させる作用がある。

また、小動物に取付けるトランスミッタ２ｏの発振周波
数を小動物毎に異なった周波数となすことが可能なので
、同−飼訂ケーノ内で複数の小動物のａ寮もできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の小動物の行動量の測定方法
は、小動物の大小に関係なく種々の行動について正確に
、確実に検出できると共に大きな電気変化量に変換した
もので、医学、薬学の分野で利用してマウスを用い正確
な行動状態を知ることができる。ちなみに日本において
年間に消費される実験動物数の約８割はマウスであるこ
とがら、この分野において大きい貢献をもたらすもので
ある。

また、複数の小動物の観察が可能であることから、例え
ばオス、メス、同居において、ホルモン関係の薬理研究
にも応用でき、同一の環境下で多数の小動物を同時にａ
察できるので薬理研究等において薬剤の影響を大量のデ
ータとして得る場合、時間的に極めて有利となる効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、第１図（ｂ）は従来の小動物の行動検出
方法の例を示す図、ＰＪＩＪ２図（ａ）、第２図（ｂ）
は小動物の体動の変位を示す図、ｔｌ＆３図（、）、１
５３図（ｂ）は本発明方法に用いる小動物の体動の変位
を物理的変位に変換する一つの実施例を示す装置図で、
第３図（、）はその平面図、第３図（ｂ）は断面図であ
る。第４図はトランスジューサの一つの例を示す構成図
、第５図はリング内を移動するボールの軌跡図、第６図
はボールの移動によるフォトセンサの受光特性を示すグ
ラフ、１７図は本発明方法を説明する小動物の行動量測
定装置としての一つの実施例装置の構成図である。第８
図（ａ）、第８図（ｂ）はマワスの行動量を測定したグ
ラフで、第８図（ａ）は本発明方法で測定したグラフ、
第８図（ｂ）は従来の直接測定方法によるデータを表示
化したグラフである。１０・・・リング　１１・・・ボール　１２・・・基板
１３・・・フォトセンサ　１４・・・発光素子１５・・
・受光素子　Ｓ・・・偏心距離１６・・・トランスノエ
ーサ　２０・・・トランスミッタ４０・・・レシーバ− メーＶへ＼　　　　　　【Ｖ〜− （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第２図第３図第４図第７図ポール謬多動距離（ｍｍ）第５図　　　第６図第８図手続補正書（方式）％式％２、発明の名称小動物の行動量の測定方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　　富山県中新用郡舟橋村舟ｖ４４１５番地名称
　東洋産業株式会社代表者松田秀雄４、代　理　人　　昌９３０　　雪０７６４−３３−０
４７３住　所　　富山県富山市宝町１丁目３番１７号　
、−１−・−１氏名　　弁理士（８３１２）恒田勇　ｙ
ｌ−’”。５、？ｌＩ正命令の日付　　昭和６２年５月２６日（発
送日）　　・″変更なし）（ａ）第８図

Claims

【特許請求の範囲】

１）小動物の行動による体動の変位を、リング内の周面
に沿って走るボールの物理的変位に変換し、このリング
に設けたフォトセンサの発光素子の光をボールに照射さ
せると共に受光素子で受光し、ボールの物理的変位を電
気的変化量に変換することを特徴とする小動物の行動量
の測定方法。