JPWO2007029326A1 - 小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置 - Google Patents

Abstract

本発明による小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置は、支持板４と、支持板４上に配置された複数のスペーサ３と、センサ２が取り付けられ、複数のスペーサ３上に支持された振動伝達板１とを有している。

Description

本発明は、主に小動物用の心拍・呼吸や、睡眠・覚醒に伴う行動量等を生理学的測定技術によって検出する検出装置に関するものである。

本願発明者らは、特願２００４−３１９４２２において、主に新生児の心拍数や呼吸数等を検出する心拍・呼吸センサを既に提案している。その心拍・呼吸センサは、可撓性を有する薄いシート状の振動伝達板と、振動伝達板の裏面側の中央部に接着剤などによって取り付けられた圧電トランスデューサーとを有している。圧電トランスデューサーはそれ自体が高感度に生体信号を検出することができるものであり、振動伝達板は圧電トランスデューサーによる生体信号検出範囲を拡大する役割を有する。そのため、提案された心拍・呼吸センサによれば、心拍・呼吸センサに近接する被験者から音や振動等として発せられる生体信号を振動伝達板で受け、それによって振動伝達板に生じた振動を圧電トランスデューサーで検出することで、被験者の生体信号を無侵襲かつ無拘束な状態で広く高感度に検出することが可能である。

しかしながら、上記の構成を有するセンサを新生マウス等の小動物の心拍や呼吸等の検出に用いようとすると、以下のような課題が生じる。

上記のセンサを小動物の心拍・呼吸等の検出に用いる場合、小動物を収容するケージの底にセンサを直接敷いて設置することが考えられる。しかし、上記のセンサは、振動伝達板が生体信号を受け、それによって振動伝達板に生じた振動を圧電トランスデューサーで検出する構成になっているため、小動物を収容するケージの底にセンサを直接敷くと振動伝達板が振動を伝達できなくなってしまう。その結果、センサの検出感度が著しく低下し、小動物の心拍・呼吸を検出できなくなるおそれがある。

また、小動物の心拍音や呼吸音はヒトのそれらに比べて小さいので、検出感度がより高いセンサを用いる必要がある。上記の構成を有するセンサは、振動伝達板を薄くすることによって、その検出感度を高めることが可能である。しかしながら、振動伝達板を薄くした場合には振動伝達板が曲がり易くなるため、センサを小動物用ケージに対して着脱するなどの取り扱い時に振動伝達板を破損させてしまうおそれがある。

さらに、小動物の心拍や呼吸等を検出する間に小動物の体温が低下することを防ぐために、センサには加温ヒータが備えられていることが好ましい。しかしながら、振動伝達板にヒータを取り付けると振動伝達板による振動伝達が妨げられてしまうため、振動伝達板にヒータを直接取り付けることはできない。

本発明は、小動物の心拍や呼吸等を無侵襲かつ無拘束な状態で高感度に検出することができ、かつ取り扱いが容易な小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置は、支持板と、該支持板上に配置された複数のスペーサと、圧電素子センサが取り付けられ、前記複数のスペーサ上に支持された振動伝達板と、を有する。

本発明の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置によれば、検出装置上に載せられた小動物から音や振動等として発せられる生体信号を振動伝達板で受け、それによって振動伝達板に生じた振動を圧電素子センサで検出することで、小動物の生体信号を無侵襲かつ無拘束な状態で広く高感度に検出することが可能である。また、本発明の検出装置は、振動伝達板が複数のスペーサを介して支持板上に支持されているため、振動伝達板をケージの底に直接敷いた場合に比べて、振動伝達板を伝わる振動の減衰が少なく、生体信号を高感度に検出することが可能である。さらに、本発明の構成によれば、検出感度を高めるために振動伝達板が薄く構成されていても、小動物を収容するケージ等の底に検出装置を設置する際等には支持板を持つことで振動伝達板の破損を防止することができる。

さらに、前記スペーサは錘体形状を有しており、前記振動伝達板は錘体形状の前記スペーサの頂部で支持されていてもよい。これにより、スペーサによる振動伝達板との接触面積が極めて小さくなるため、振動伝達板を伝わる振動の減衰をより少なくすることができる。さらには、前記スペーサは弾性部材で構成されていてもよい。

また、前記振動伝達板は磁性体で構成され、前記スペーサの前記振動伝達板に面する部分に磁石が設けられている構成としてもよい。これにより、振動伝達板をスペーサに対して容易に着脱することが可能になる。

さらに、前記支持板上に加温手段が設けられていてもよい。さらには、前記支持板は小動物を収容する収容部材の底部を構成していてもよい。

本発明に係る小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置の一実施形態を示す側面図である。 図１に示した装置の斜視図である。 小動物を収容するケージに対する検出装置の設置例を示す図である。 図１等に示した検出装置の変形例を示す側面図である。 図１等に示した検出装置の他の変形例を示す斜視図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置の一実施形態を示す側面図、図２は図１に示した装置の斜視図である。

図１および図２に示すように、本実施形態の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置は、裏面側の中央部に接着剤などによってセンサ２が取り付けられた可撓性を有する振動伝達板１と、複数のスペーサ３を介して振動伝達板１を支持する支持板４とを有している。

振動伝達板１はプラスチック樹脂や金属製の薄いシート状の部材で構成することができる。振動伝達板１の厚みは、センサ２へ振動を良好に伝達する観点からはできるだけ薄いことが好ましい。その一方で、振動伝達板１の上には検出対象の小動物が載せられることから、振動伝達板１は小動物の体重に耐えられる強度を発揮できる厚みを有していることが必要である。振動伝達板１の厚みは、振動伝達板１の素材の硬さに応じて適宜選択することが可能である。センサ２には、例えばピエゾセラミックからなる圧電素子あるいはＰＶＤＦ（Poly-Vinyliden-Di-Fluorid）フィルムなどを用いることができる。本実施形態では、センサ２として、厚みが０．５ｍｍ程度の円形の圧電トランスデューサーが用いられている。

支持板４は、振動伝達板１とほぼ同じ大きさ・形状を有しており、振動伝達板１と同様にプラスチック樹脂や金属製の部材で構成することができる。支持板４は、振動伝達板１を安定して支持できるように、ある程度の剛性と重量を有していることが好ましい。

支持板４と振動伝達板１との間に介在するスペーサ３は、例えばゴム等の弾性部材で構成されている。スペーサ３は、本実施形態では検出装置の四隅と中央に合計で５つ備えられており、例えば接着剤によって支持板４と振動伝達板１とに接着されている。スペーサ３が検出装置の四隅だけに備えられている構成では、小動物が振動伝達板１の中央の領域に載っているときに振動伝達板１が凹むように撓んでしまい、振動伝達板１が支持板４に接触して振動の伝達が妨げられるおそれがあるが、本実施形態のように検出装置の中央にもスペーサ３を備えることにより、振動伝達板１が凹むことを防ぐことができる。また、本実施形態におけるスペーサ３は円錐形を有しており、その頂部で振動伝達板１を支持している。これにより、スペーサ３による振動伝達板１の接触面積が極めて小さくなり、振動伝達板１を伝達する振動がスペーサ３によって減衰されることが抑えられている。もちろん、スペーサ３の形状は円錐形状に限られるものではなく、その他の錘体等の形状を有していてもよい。

このように構成された本実施形態の検出装置によれば、検出装置の上に載せられた小動物の心音や呼吸音、あるいは小動物が動いたときの足音によって振動伝達板１が振動させられ、その振動がセンサ２に伝達される。センサ２は、振動によって自身に生じる歪みを電気信号に変換して出力する。なお、振動伝達板１は極めて小さい接触面積でスペーサ３によって支持されているので、振動伝達板１を伝わる振動のスペーサ３による減衰はわずかである。したがって、本実施形態の検出装置によれば、小動物が振動伝達板１上のどこに居てもその心音や呼吸音等を良好に検出することができる。本実施形態の検出装置は小動物の身体に電極等を装着しなくても心音や呼吸音等を検出できるので、特に新生マウスのように、極めて小さいために心電図電極や呼吸センサ等を身体に装着することができない小動物に対して、生理機能を無侵襲かつ無拘束で測定することが可能である。

さらに、本実施形態の構成によれば、検出感度を高めるために振動伝達板１が薄く構成されていても、小動物を収容するケージ等の底に検出装置を設置する際等には支持板４を持つことで振動伝達板１の破損を防止することができる。

図３は、小動物を収容するケージに対する検出装置の設置例を示す図である。

上記ではケージ等の底に検出装置を設置する場合について説明したが、図３に示すように、検出装置の支持板４がケージ等の底部を成すように、検出装置とケージ１０とが一体化した構成としてもよい。検出装置はケージ１０に固定されていてもよいし、あるいはケージ１０に対して着脱自在に構成されていてもよい。検出装置がケージ１０に対して着脱自在に構成されている場合には、検出装置の洗浄、修理、交換等を行う際に利便性が高い。

図４は、図１等に示した検出装置の変形例を示す側面図である。図４に示す検出装置は、振動伝達板１に接するスペーサ３の頂部に磁石５が備えられ、振動伝達板１が磁石５に引きつけられる磁性体で構成されている。この振動伝達板１は支持板４のスペーサ３に対して容易に着脱することができるので、振動伝達板１だけを取り外して洗浄、修理、交換等を行うことが可能である。

図５は、図１等に示した検出装置の他の変形例を示す斜視図である。図５に示す検出装置は、支持板４の上にシート状のヒータ６が備えられている。このヒータ６は、例えば、気温が低いときに小動物の体温が低下するのを防止したり、麻酔によって体温が低下した小動物の体温を正常な生理状態に維持したりすることに用いることができる。ヒータ６は、振動伝達板１に隣接する支持板４上に、振動伝達板１に接触しないように取り付けられているので、振動伝達板１の振動伝達特性に何ら影響を及ぼさない。

Claims (6)

1. 支持板と、
   該支持板上に配置された複数のスペーサと、
   圧電素子センサが取り付けられ、前記複数のスペーサ上に支持された振動伝達板と、
   を有する小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置。
2. 前記スペーサは錘体形状を有しており、前記振動伝達板は錘体形状の前記スペーサの頂部で支持されている、請求項１に記載の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置。
3. 前記スペーサは弾性部材で構成されている、請求項１または２に記載の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置。
4. 前記振動伝達板は磁性体で構成され、前記スペーサの前記振動伝達板に面する部分に磁石が設けられている、請求項１に記載の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置。
5. 前記支持板上に加温手段が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置。
6. 前記支持板は小動物を収容する収容部材の底部を構成している、請求項１から５のいずれか１項に記載の小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置。
   
   

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