KR101628021B1 - 동물 조건 운동 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

동물 조건 운동 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치는 실험 대상 동물이 각각 공간 배치되고 설정된 운동 조건에 따라 회전 운동하는 운동부; 상기 운동부에 축으로 연결된 모터를 포함하고, 상기 설정된 운동 조건에 따라 상기 운동부에 회전 동력을 전달하는 동력전달부; 및 상기 동력전달부에 연결되고 상기 설정된 운동 조건에 따라 제어를 수행하는 제어부;를 포함한다.

Description

동물 조건 운동 장치 및 그 제어 방법{Conditioned Exercise Apparatus for Animals and Method for controlling the same}
본 발명은 동물 조건 운동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
걷기와 달리기는 인간을 포함한 포유동물류의 가장 기본적인 운동이다. 운동은 신체 각 부분의 혈액 순환량의 증가에 따라 다양한 세포생리학적인 영향과 신체 각 부위별 기능 향상을 유도한다.
특히, 달리기는 전신을 활용하는 대표적인 유산소 운동으로 심폐기능 향상과 체지방 감소 외에 심장질환을 예방한다. 그러나 달리기 운동은 관절에 부담을 주어 상체에 비해 하체가 약한 경우 너무 오래 달리거나 너무 빠르게 뛸 경우 연골에 문제가 발생할 수 있다.
이에 비해 걷는 것은 위와 같이 달리는 것에 의한 부작용을 피하면서, 적은 부하의 운동량으로 오랫동안 수행할 수 있는 이점이 있다. 걷기를 포함한 정기적인 운동은 사람의 기억을 포함한 뇌기능을 향상시킬 수 있고, 더 행복하게 느낄 수 있게 한다고 알려져 있다.
이러한 운동량의 증가가 성체 신경줄기 세포량의 변화와 이에 따른 인지 기능의 향상 등에 어떻게 정량적으로 영향을 미치는지에 관한 연구가 종래에 수행되어 왔다. 이러한 연구를 위한 실험 대상으로서 선행기술문헌에 기재된 바와 같이 생쥐를 주로 사용하지만, 작은 쥐 또는 다람 쥐 등과 같은 작은 크기의 사족 동물은 모두 사용가능하다.
하지만, 이러한 연구는 실험 대상에 대해 일정 운동량에 따른 성체줄기세포의 발생, 분화, 사멸 및 생체 분자세포의 생리학적인 변화, 실험 대상의 인지 기능 변화를 정량적으로 측정하는 것이 어려워, 정량화된 운동량에 따른 객관적인 생체 생리활동의 변화를 정량화 및 객관화하여 검출하기 어렵다.
특허문헌 1: 미국특허등록공보 제8,191,511 호
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 작은 동물류의 걷는 운동과 달리는 운동을 다양한 패턴으로 프로그램밍하여, 정량화된 운동량에 따른 객관적인 생체 생리활동의 변화를 정량화 및 객관화하여 검출할 수 있는 동물 조건 운동 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 작은 동물류의 걷는 운동과 달리는 운동을 다양한 패턴으로 프로그램밍하여, 정량화된 운동량에 따른 객관적인 생체 생리활동의 변화를 정량화 및 객관화하여 검출할 수 있는 동물 조건 운동 장치의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치는 실험 대상 동물이 각각 공간 배치되고 설정된 운동 조건에 따라 회전 운동하는 운동부; 상기 운동부에 축으로 연결된 모터를 포함하고, 상기 설정된 운동 조건에 따라 상기 운동부에 회전 동력을 전달하는 동력전달부; 및 상기 동력전달부에 연결되고 상기 설정된 운동 조건에 따라 제어를 수행하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치는 상기 제어부에 연결되어 상기 설정된 운동 조건에 따라 소리신호를 출력하는 스피커부; 및 상기 제어부에 연결되어 상기 설정된 운동 조건에 따라 광을 출력하는 광원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치에서 상기 운동부는 회전축 사이에 원판 형태를 갖고, 원주를 따라 이격하여 구비된 다수의 봉으로 서로 연결된 다수의 격벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치에서 상기 다수의 격벽 각각은 상기 원판의 현을 따라 자른 단면 형태를 갖는 제 1 격벽; 및 상기 제 1 격벽의 자른 단면에 맞물려 탈부착되는 제 2 격벽;으로 구성되고, 상기 다수의 격벽 중 최외각의 제 1 격벽은 외부면에 최외각의 제 2 격벽과 체결하기 위한 적어도 하나의 제 1 체결수단을 구비하며, 상기 최외각의 제 2 격벽은 외부면에 상기 제 1 체결수단에 체결되는 제 2 체결수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치에서 상기 제어부는 상기 모터에 연결된 모터 가/감속부; 및 전압 펄스파를 발생시키는 펄스 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치에서 상기 제어부는 상기 펄스 발생부의 전압 펄스파를 이용하여 상기 설정된 운동 조건에 따른 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치에서 상기 동력전달부는 상기 운동부의 회전축과 상기 모터의 회전축 사이에 중간 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 제어방법은 (A) 실험 대상 동물을 운동부의 각 공간(A)에 배치하고 설정된 동물 조건 운동에 따른 조건 운동을 준비하는 단계; (B) 제어부는 상기 설정된 동물 조건 운동의 시작을 상기 실험 대상 동물에게 알리는 단계; (C) 상기 제어부는 상기 운동부가 상기 설정된 동물 조건 운동의 조건대로 동작하는지 여부를 판단하는 단계; (D) 상기 제어부는 상기 설정된 동물 조건 운동의 종료를 상기 실험 대상 동물에게 알리는 단계; (E) 상기 제어부는 상기 설정된 동물 조건 운동에 최종 세트 운동이 설정되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 (F) 상기 제어부는 상기 최종 세트 운동의 종료를 확인하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 제어방법은 상기 (A) 단계에서 상기 제어부가 펄스 발생부를 통해 다수의 채널별로 전압 펄스파를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 제어방법에서 상기 (B) 단계는 상기 제어부에 연결된 스피커를 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 시작에 관한 소리를 출력하거나, 또는 상기 제어부에 연결된 광원을 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 시작에 관한 광을 상기 실험 대상 동물에게 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 제어방법에서 상기 (D) 단계는 상기 제어부에 연결된 광원을 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 종료에 관한 광을 상기 실험 대상 동물에게 조사하거나, 또는 상기 제어부에 연결된 스피커를 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 종료에 관한 소리를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 제어방법에서 상기 (E) 단계는 상기 제어부가 상기 전압 펄스파에 상기 최종 세트 운동에 관한 펄스가 존재하는지를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 제어방법에서 상기 운동부는 회전축 사이에 원판 형태를 갖고, 원주를 따라 이격하여 구비된 다수의 봉으로 서로 연결된 다수의 격벽을 포함하고, 상기 설정된 동물 조건 운동은 상기 운동부의 회전을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치는 인위적으로 정량화된 운동량으로 실험 대상 동물을 스트레스 없이 운동하게 하여, 정량화된 주기적인 운동에 따른 실험 대상 동물의 생체 반응 결과를 최대한 객관적으로 연구하는데 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치에 대한 제어방법은 실험 대상 동물에 대해 인위적으로 정량화된 운동량으로 스트레스 없이 운동하게 하여, 정량화된 주기적인 운동에 따른 실험 대상 동물의 생체 반응 결과를 최대한 객관적으로 검출하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 정면 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치에 구비된 운동부의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치에 대한 제어방법을 설명하기 위한 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치에 대한 제어방법을 설명하기 위한 펄스파 그래프.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치의 정면 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치에 구비된 운동부의 분해 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치(100)는 정량화된 운동량에 따른 실험 대상의 생체 생리활동 변화를 정량화 및 객관화하여 검출할 수 있도록, 생쥐와 같은 설치류의 실험 대상에 대해 정량화된 운동량으로 조건 운동을 시키기 위한 운동 장치이다.
이러한 동물 조건 운동 장치(100)는 다수의 프레임(101,102,103,104)으로 이루어진 구조물로서, 실험 대상을 각각 공간 배치하여 설정된 실험 조건에 따라 조건 운동시키는 운동부(110), 운동부(110)에 축으로 연결된 모터(121)를 포함하여 설정된 실험 조건에 따라 운동부(110)에게 회전 동력을 전달하는 동력전달부(120), 동력전달부(120)에 연결되고 설정된 실험 조건에 따라 전반적인 제어를 수행하는 제어부(130), 제어부(130)에 연결되어 설정된 실험 조건에 따라 소리신호를 출력하는 스피커부(140), 및 제어부(130)에 연결되어 설정된 실험 조건에 따라 광을 출력하는 광원부(150)를 포함한다. 또한, 동물 조건 운동 장치(100)는 하부면에 바퀴(161)와 같은 이동수단을 구비하여 이동성을 갖출 수 있고, 이에 따라 적합한 장소에 이동하여 장착될 수 있다.
다수의 프레임(101,102,103,104)은 세로방향으로 구비된 네 개의 세로 프레임(101), 네 개의 세로 프레임(101) 중간에 수평으로 연결 구비된 중간지지 프레임(102), 중간지지 프레임(102)의 상부에 서로 대응하여 구비된 두 개의 판형 프레임(103), 및 모터(121)를 구비하기 위해 판형 프레임(103)의 일측에 연결 구비된 지지 프레임(104)으로 구성된다.
두 개의 판형 프레임(103) 사이의 중간지지 프레임(102)의 상부면에는 트레이(105)를 별도로 구비할 수 있고, 이러한 트레이(105)를 이용하여 실험자는 운동부(110)에 배치된 실험 대상 동물의 소변 또는 대변을 용이하게 모아서 외부로 처리할 수 있다.
운동부(110)는 베어링(115)을 매개로 측면 프레임(103) 사이에 각각 회전축으로 연결된 원통형의 부재로서, 회전축 사이에 원판 형태를 갖고 원주를 따라 일정한 간격으로 구비된 다수의 봉(112-1,112-2)으로 서로 연결된 다수의 격벽(111-1,111-2)을 포함한다.
구체적으로, 다수의 격벽(111-1,111-2)은 원판의 현(chord)을 따라 자른 단면 형태를 갖고 원주를 따라 일정한 간격으로 구비된 다수의 봉(112-1)으로 서로 연결된 다수의 제 1 격벽(111-1), 및 제 1 격벽(111-1) 각각의 현을 따라 자른 단면에 맞물리며 원주를 따라 일정한 간격으로 구비된 다수의 봉(112-2)으로 서로 연결된 다수의 제 2 격벽(111-2)으로 구성되고, 최외각의 제 1 격벽(111-1)은 외부면에 최외각의 제 2 격벽(111-2)과 체결하기 위한 제 1 체결수단(113-1)을 구비하며, 최외각의 제 2 격벽(111-2)은 제 1 체결수단(113-1)에 연결되어 체결되는 제 2 체결수단(113-2)을 구비한다.
특히 제 1 격벽(111-1) 각각의 현을 따라 자른 단면 사이의 공간(A)은 실험 대상을 배치하거나 또는 실험후 실험 대상을 빼내는 원통형의 공간으로 다수의 봉(112-1)에 의해 일정한 간격을 갖는다. 이러한 간격은 실험 대상 동물이 걷거나, 달리기 등의 직선 운동시 운동을 방해하지 않고 몸이 좌우 격벽(111-1, 111-2)에 닿지 않으며, 실험 대상 동물을 넣거나 또는 빼낼 때, 실험자의 손이 충분하게 들어갈 수 있으며, 실험 대상 동물이 몸통 방향을 바꾸고자 할 때 자연스럽게 몸통을 바꿀 수 있는 간격 이상으로 구비되어야 한다.
제 1 격벽(111-1)과 제 2 격벽(111-2)은 금속, 비금속, 플라스틱, 또는 방수 목재 등의 불투명한 재질로 형성되어, 각 공간(A)에 배치된 실험 대상 동물이 서로 볼 수 없도록 한다.
또한, 최외각의 제 1 격벽(111-1)과 제 2 격벽(111-2)은 외부 중앙에 회전축과 연결되어 운동부(110)의 무게를 지탱하고, 회전축으로부터 회전력을 직접 받아 전달해 주는 격벽이므로, 중간에 구비된 다른 격벽보다 더 두꺼운 두께로 형성되어 회전축 접속부분의 연결에도 변형되지 않고 원활하게 힘을 전달할 수 있게 한다.
여기서, 제 2 격벽(111-2)은 다수의 봉(112-2)에 의해 다수 연결된 일체형 형태로 제 1 격벽(111-1)과 탈착식으로 맞물려 동시에 개폐되지만, 이에 한정되지 않고 각 공간(A) 별로 제 2 격벽(111-2)과 다수의 봉(112-2)으로 이루어진 개폐문을 각각 형성할 수 있다.
다수의 봉(112-1,112-2)은 금속, 비금속, 또는 플라스틱 등으로 형성되고 실험 대상 동물의 손과 발이 충분히 움켜질 수 있는 직경을 갖으며, 실험 대상 동물의 보폭 정도의 간격으로 제 1 격벽(111-1)과 제 2 격벽(111-2)의 테두리에 구비된다.
제 1 체결수단(113-1)과 제 2 체결수단(113-2)은 다양한 형태의 고리 혹은 강한 자석 등으로 형성되고, 실험 대상 동물의 체중과 개폐문으로 기능하는 다수의 제 2 격벽(111-2)의 하중을 견딜 수 있도록 구비된다.
이와 같이 구성된 운동부(110)는 최외각의 제 1 격벽(111-1)에만 회전축이 연결되고, 실험 대상 동물이 배치되어 운동하는 공간(A)에는 회전축이 없는 디자인으로 형성되는 특징이 있다. 이러한 특징은 실험 대상 동물이 움직임을 멈추어도 회전이 계속되어, 실험 대상 동물이 공간(A)의 상측에 있다가 자유 낙하하는 경우에 실험 대상 동물이 회전축에 부딪혀 상처 및 부상을 입을 수 있는 위험을 방지하고자 회전축이 공간(A) 내부에 없도록 만든 것이다.
또한, 운동부(110)를 구비한 동물 조건 운동 장치(100)는 종래에 컨베이어 벨트 모양의 직선형태를 갖는 제품보다 실험 대상 동물의 실험 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
즉 종래에 컨베이어 벨트 모양의 직선형태를 갖는 제품(treadmill)은 실험 대상 동물이 걷기/달리기를 중단하게 되면, 계속된 기계 동작으로 인해 실험 대상 동물이 제품의 벽면에 부딪히게 되고, 앞뒤 발이 서로 엉키는 일이 발생하여, 실험 대상 동물의 심리적 불안과 육체적 고통 등을 일으킨다. 이로 인해 예상하지 못한 실험상의 변수가 목적하고자 했던 실험과 운동효과를 정확하게 측정하기 어렵게 하는 요인이 될 수 있다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 운동부(110)를 구비한 동물 조건 운동 장치(100)는 실험 대상 동물이 걷기 또는 달리기를 중단하더라도 일단 끝이 없는 무한 궤도 운동을 제공하므로, 실험 대상 동물이 부딪히는 일이 없다. 또한 부가적으로 계속 돌아가는 운동부(110)의 회전에 의해 실험 대상 동물의 위치에너지가 높아져, 몸무게에 의한 자연적인 중력 자극에 의해 대부분의 실험 대상 동물이 다시 걷기 또는 달리기를 시작하게 된다.
이러한 특징은 실험 대상 동물에 의한 의도적 실험 중단 등의 위험을 감소시키고, 실제 실험 대상 동물이 운동을 자발적으로 멈추더라고, 자연스런 중력자극으로 다시 최대한 빠르게 운동시킬 수 있어서, 실험 대상 동물의 실험 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
동력전달부(120)는 운동부(110)에 회전축으로 연결된 모터(121) 및 운동부(110)의 회전축과 모터(121)의 회전축 사이에 구비된 중간 연결부(122)를 포함한다.
모터(121)의 회전 운동량을 운동부(110)에 전달하기 위해, 모터(121)의 회전축이 직접 운동부(110)의 회전축에 연결할 수도 있다. 이러한 직접적인 연결은 모터(121)와 운동부(110)의 역학 손실을 최소화할 수 있으나, 직접적인 힘의 전달에 의한 스트레스를 가장 많이 받으므로 운동부(110)의 역학적 피로도 증가에 의한 고장의 가능성이 커질 것이다.
따라서, 운동부(110)의 회전축과 모터(121)의 회전축 사이에 축방향으로 나선 형태의 금속 완충구조를 갖는 중간 연결부(122)를 구비하여, 모터(121)의 시동시와 감속시의 급격한 회전 토크의 전환을 무리없이 원만하게 운동부(110)의 회전축으로 전달할 수 있다.
이러한 중간 연결부(122)는 일측 내부에 모터(121)의 회전축이 맞물리고 타측 내부에 운동부(110)의 회전축이 맞물리며, 볼트 등에 의한 조임에 의해 축의 미끄러짐을 방지하는 구조로 구비될 수 있다.
이때, 운동부(110)의 회전축과 모터(121)의 회전축이 일직선상에 놓여 구비될 수도 있지만, 서로 축이 별도로 구비되고 벨트 등을 이용하여 회전 동력이 전달되는 간접방식으로 구비될 수도 있다.
제어부(130)는 모터(121)에 연결된 모터 가/감속부(131) 및 펄스 발생부(132)를 내부에 포함하고, 스피커부(140)와 광원부(150)에 연결되어 설정된 실험 조건에 따라 전반적인 제어를 수행한다. 여기서, 모터 가/감속부(131)는 모터(121)에 연결되어 모터(121)를 구동시키거나 회전 속도를 조절하는 전기회로부 또는 IC 칩의 형태일 수 있고, 펄스 발생부(132)는 예를 들어 8채널을 갖는 기기로서 다양한 형태의 전압 펄스파를 각 채널별로 발생시킬 수 있다.
특히 제어부(130)는 펄스 발생부(132)의 전압 펄스파를 이용하여 실험 조건을 수행하기 위한 속도, 휴지기, 작동시간 등의 운동 패턴과 운동량을 프로그래밍할 수 있다.
이에 따라 제어부(130)는 운동 패턴의 시작과 종료를 스피커부(140) 또는 광원부(150)를 통해 미리 실험 대상 동물에게 인지시켜, 실험 대상 동물이 운동부(110)의 갑작스런 움직임과 정지를 미리 준비할 수 있게 하는 조건학습도 가능하게 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 동물 조건 운동 장치(100)는 인위적으로 정량화된 운동량으로 실험 대상 동물을 스트레스 없이 운동하게 하여, 정량화된 주기적인 운동에 따른 실험 대상 동물의 생체 반응 결과를 최대한 객관적으로 연구하는데 도움을 줄 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치에 대한 제어방법에 대해 도 4와 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치에 대한 제어방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치에 대한 제어방법을 설명하기 위한 펄스파 그래프이다.
본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치(100)에 대한 제어방법은 먼저 실험 대상 동물을 운동부(110)의 각 공간(A)에 배치하여 설정된 실험 조건에 따라 조건 운동시킬 준비를 한다(S410).
실험자는 운동부(110)의 개폐문으로 기능하는 다수의 제 2 격벽(111-2)을 분리하고 공간(A)에 실험 대상 동물을 각각 배치하고, 제어부(130)는 실험자의 명령신호에 따라 설정된 동물 조건 운동의 조건으로 운동부(110)에 연결된 동력전달부(120), 스피커부(140), 및 광원부(150)를 제어할 준비를 한다.
이에 따라 제어부(130)는 펄스 발생부(132)를 통해 도 5에 도시된 "Ⅰ"지점처럼 각 채널별로 전압 펄스파를 발생시켜 다수의 전압 펄스파를 발생시킬 수 있다. 이러한 다수의 전압 펄스파를 이용하여, 제어부(130)는 동력전달부(120), 스피커부(140), 및 광원부(150)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 채널 1의 전압 펄스파를 통해 스피커(141)를 제어하고, 채널 2의 전압 펄스파를 통해 동력전달부(120)의 모터(121)를 제어하며, 채널 3의 전압 펄스파를 통해 광원(151)을 제어할 수 있다.
이후, 제어부(130)는 설정된 실험 조건에 따른 동물 조건 운동의 시작을 실험 대상 동물에게 알린다(S420).
예를 들어, 동물 조건 운동은 전체 운동 기간을 3주로 설정하고, 달리기 속도를 0.2m/sec(12m/분 = 96m/8분 = 864m/90분/day)으로하여 1세트를 8분 달리고 2분 휴식하는 10분으로 설정하며, 하루에 9세트를 수행하는 것으로 설정할 수 있다.
이에 따라, 실험 대상 동물은 90분 동안 달리기 운동을 하게 된다. 따라서 3주 간의 전체 달리기 운동 거리는 864m/day x 21 days = 18.144km 가 된다.
이에 대해 반지름이 194 mm인 운동부(110)의 원주둘레는 2 x π x 194 mm ≒ 122 cm = 1.22 m 이고, 따라서 모터 회전 속도는 12/1.22 = 9.84rpm 이다.
이러한 동물 조건 운동의 시작을 미리 알리거나 또는 종료를 미리 알리는 소리신호 또는 빛 신호는 운동 시작 또는 운동 종료 10초 전에 1초 동안 한 번 또는 여러 번에 걸쳐 주는 것으로 한다.
이에 따라, 제어부(130)는 도 5의 "Ⅱ" 지점에서처럼 스피커(141)를 통해 운동부(110)의 동작 시작 10초 전에 비프음의 소리신호를 공간(A)에 각각 배치된 실험 대상 동물에게 출력할 수 있다. 물론, 제어부(130)는 도 5의 "Ⅱ" 지점에서 광원(151)을 통해 운동부(110)의 동작 시작 10초 전에 발광하여 공간(A)에 각각 배치된 실험 대상 동물에게 빛을 조사할 수 있다.
이러한 스피커(141) 또는 광원(151)을 통한 소리신호의 출력 또는 빛의 조사는 실험 대상 동물에게 동물 조건 운동의 시작을 미리 인지시켜, 실험 대상 동물이 운동부(110)의 갑작스런 움직임을 미리 준비할 수 있게 하는 조건학습의 일환이다.
이후, 제어부(130)는 "Ⅲ" 지점에서 동력전달부(120)의 모터(121)에 전원을 공급 제어하여 운동부(110)의 동작을 시동하고, 이에 따라 동물 조건 운동을 수행한다.
동물 조건 운동을 수행함에 따라, 제어부(130)는 실험 조건에 따라 운동부(110)가 동작하는지 여부를 판단한다(S430).
예를 들어, 제어부(130)는 동력전달부(120)와 운동부(110) 각각에 구비된 센서를 통해 전술한 동물 조건 운동의 실험 조건에 따라 모터(121)의 회전 속도가 9.84rpm 이고, 운동부(110)의 실험 대상 동물이 12m/분의 속도로 8분 동안 달리고 있는지 여부를 판단할 수 있다.
이러한 판단 단계(S430)의 판단으로 동물 조건 운동의 실험 조건에 따라 운동부(110)가 동작하지 않는다면, 제어부(130)는 동력전달부(120)의 동작을 멈추고 스피커부(140)의 스피커(141)를 통해 이상이 있음을 실험자에게 알려 동물 조건 운동 장치(100)를 보정하게 한다(S435).
이에 따라 동물 조건 운동 장치(100)를 보정한 후, 제어부(130)는 동물 조건 운동을 재시동할 수 있다.
반면에, 판단 단계(S430)의 판단으로 동물 조건 운동의 실험 조건에 따라 운동부(110)가 동작한다면, 제어부(130)는 동물 조건 운동의 실험 조건에 따라 운동부(110)를 이용하여 실험 대상 동물이 달리기를 지속하도록 제어한다.
이어서, 제어부(130)는 전술한 동물 조건 운동의 실험 조건에 따라 설정된 동작시간의 일 세트 운동이 종료됨을 실험 대상 동물에게 알린다(S440).
즉, 도 5의 "Ⅳ" 지점에서 광원(151)을 통해 운동부(110)의 동작 종료 10초 전에 발광하여 공간(A)에 각각 배치된 실험 대상 동물에게 빛을 조사하여, 세트 1의 운동이 종료됨을 실험 대상 동물에게 인지하게 할 수 있다.
이러한 세트 1의 종료 알림 단계는 광원(151)을 이용하지만 이에 한정되지 않고, 스피커(141)를 통해 운동부(110)의 동작 종료 10초 전에 비프음의 소리신호를 공간(A)에 각각 배치된 실험 대상 동물에게 출력하여 수행할 수도 있다.
종료됨을 실험 대상 동물에게 알린 후, 제어부(130)는 전술한 동물 조건 운동의 실험 조건에 따라 "Ⅴ" 지점에서처럼 동력전달부(120)의 동작을 정지시켜 운동부(110)의 동작을 멈추게 하고, 설정된 휴식시간을 보내게 된다.
설정된 휴식시간을 보낸 후, 제어부(130)는 전술한 동물 조건 운동의 실험 조건에 제 n 번째 세트 운동이 설정되어 있는지 여부를 판단한다(S450).
예를 들어, 제어부(130)는 "Ⅵ" 지점에서처럼 2번째 세트 운동을 위해 채널 1의 전압 펄스파가 존재하는지를 판단 검출하여, 채널 1의 전압 펄스파가 존재하는 경우에 시작 알림 단계(S420)로 회귀하여 2번째 세트 운동의 시작을 스피커(141) 또는 광원(151)을 통해 실험 대상 동물에게 인식시킬 수 있다.
이후, 제어부(130)는 설정된 2번째 세트 운동을 포함한 제 n-1 번째 세트 운동까지 반복 수행하여 제 n 번째 세트 운동이 설정되어 있는지 여부를 판단하는 단계(S450) 까지 반복 수행하며, 수행할 n번째 세트 운동이 더 이상 설정되어 있지 않은 경우에 최종 세트의 운동이 종료됨을 확인하고 실험자에게 최종 세트의 운동 종료를 알린다(S460).
즉, 제어부(130)는 "Ⅶ" 지점에서 채널 1의 전압 펄스파가 더 이상 존재하지 않음에 따라 최종 세트의 운동이 종료된 것으로 판단하고, 스피커(141)를 통해 최종 세트의 운동이 종료됨을 알릴 수 있다. 이에 따라, 실험자는 다수의 제 2 격벽(111-2)을 분리하고 공간(A)에 각각 배치된 실험 대상 동물을 꺼낸다.
이후, 실험자는 실험 대상 동물에 대해 여러 가지 검사를 수행하여 운동량에 따른 생체 생리활동의 변화를 정량화 및 객관화하여 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예의 동물 조건 운동 장치(100)에 대한 제어방법은 실험 대상 동물에 대해 인위적으로 정량화된 운동량으로 스트레스 없이 운동하게 하여, 정량화된 주기적인 운동에 따른 실험 대상 동물의 생체 반응 결과를 최대한 객관적으로 검출하게 한다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 동물 조건 운동 장치 110: 운동부
111-1,111-2: 격벽 112-1,112-2: 봉
113-1, 113-2: 체결수단 115: 베어링
120: 동력전달부 121: 모터
122: 중간 연결부 130: 제어부
131: 모터 가/감속부 132: 펄스 발생부
140: 스피커부 141: 스피커
150: 광원부 151: 광원

Claims (13)

  1. 실험 대상 동물이 각각 공간 배치되고 설정된 운동 조건에 따라 회전 운동하는 운동부;
    상기 운동부에 축으로 연결된 모터를 포함하고, 상기 설정된 운동 조건에 따라 상기 운동부에 회전 동력을 전달하는 동력전달부; 및
    상기 동력전달부에 연결되고 상기 설정된 운동 조건에 따라 제어를 수행하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부에 연결되어 상기 설정된 운동 조건에 따라 소리신호를 출력하는 스피커부; 및
    상기 제어부에 연결되어 상기 설정된 운동 조건에 따라 광을 출력하는 광원부;를 포함하며,
    상기 운동부는
    회전축 사이에 원판 형태를 갖고, 원주를 따라 이격하여 구비된 다수의 봉으로 서로 연결된 다수의 격벽을 포함하며,
    상기 다수의 격벽 각각은
    상기 원판의 현을 따라 자른 단면 형태를 갖는 제 1 격벽; 및
    상기 제 1 격벽의 자른 단면에 맞물려 탈부착되는 제 2 격벽;으로 구성되고, 상기 다수의 격벽 중 최외각의 제 1 격벽은 외부면에 최외각의 제 2 격벽과 체결하기 위한 적어도 하나의 제 1 체결수단을 구비하며,
    상기 최외각의 제 2 격벽은 외부면에 상기 제 1 체결수단에 체결되는 제 2 체결수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 모터에 연결된 모터 가/감속부; 및
    전압 펄스파를 발생시키는 펄스 발생부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 펄스 발생부의 전압 펄스파를 이용하여 상기 설정된 운동 조건에 따른 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력전달부는
    상기 운동부의 회전축과 상기 모터의 회전축 사이에 중간 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치.
  8. (A) 실험 대상 동물을 운동부의 각 공간(A)에 배치하고 설정된 동물 조건 운동에 따른 조건 운동을 준비하는 단계;
    (B) 제어부는 상기 설정된 동물 조건 운동의 시작을 상기 실험 대상 동물에게 알리는 단계;
    (C) 상기 제어부는 상기 운동부가 상기 설정된 동물 조건 운동의 조건대로 동작하는지 여부를 판단하는 단계;
    (D) 상기 제어부는 상기 설정된 동물 조건 운동의 종료를 상기 실험 대상 동물에게 알리는 단계;
    (E) 상기 제어부는 상기 설정된 동물 조건 운동에 최종 세트 운동이 설정되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
    (F) 상기 제어부는 상기 최종 세트 운동의 종료를 확인하는 단계;
    를 포함하는 동물 조건 운동 장치의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (A) 단계에서
    상기 제어부는 펄스 발생부를 통해 다수의 채널별로 전압 펄스파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치의 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 (B) 단계는
    상기 제어부에 연결된 스피커를 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 시작에 관한 소리를 출력하거나, 또는 상기 제어부에 연결된 광원을 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 시작에 관한 광을 상기 실험 대상 동물에게 조사하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치의 제어 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 (D) 단계는
    상기 제어부에 연결된 광원을 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 종료에 관한 광을 상기 실험 대상 동물에게 조사하거나, 또는
    상기 제어부에 연결된 스피커를 통해 상기 설정된 동물 조건 운동의 종료에 관한 소리를 출력하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치의 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 (E) 단계는
    상기 제어부가 상기 전압 펄스파에 상기 최종 세트 운동에 관한 펄스가 존재하는지를 검출하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치의 제어 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 운동부는 회전축 사이에 원판 형태를 갖고, 원주를 따라 이격하여 구비된 다수의 봉으로 서로 연결된 다수의 격벽을 포함하고,
    상기 설정된 동물 조건 운동은 상기 운동부의 회전을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 조건 운동 장치의 제어 방법.
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