WO2013137440A1 - 呼吸波形情報を取得するためのシステムおよび方法 - Google Patents

呼吸波形情報を取得するためのシステムおよび方法 Download PDF

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WO2013137440A1
WO2013137440A1 PCT/JP2013/057427 JP2013057427W WO2013137440A1 WO 2013137440 A1 WO2013137440 A1 WO 2013137440A1 JP 2013057427 W JP2013057427 W JP 2013057427W WO 2013137440 A1 WO2013137440 A1 WO 2013137440A1
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WO
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chamber
subject
storage chamber
information
pressure difference
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/057427
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English (en)
French (fr)
Inventor
泰己 上田
玄志郎 砂川
隆 三上
Original Assignee
独立行政法人理化学研究所
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Publication date
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087—Measuring breath flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4806—Sleep evaluation
    • A61B5/4809—Sleep detection, i.e. determining whether a subject is asleep or not

Definitions

  • the present invention relates to a system and method for acquiring respiratory waveform information.
  • Non-Patent Document 1 In order to display the respiration waveform, it is necessary to measure the information necessary for generating the respiration waveform over time.
  • WBP The most popular technique for noninvasively measuring the respiration of non-human small animals such as mice is WBP.
  • Examples of commercially available WBP systems include systems of EMMS (Non-Patent Document 1), Buxco (Non-Patent Document 2), and DSI (Non-Patent Document 3).
  • JP2009-172197 released on August 6, 2009
  • JP 2004-254827 released September 16, 2004
  • An object of the present invention is to provide a technique for non-invasively measuring / recording information necessary for generating a respiratory waveform of a subject over a long period of time.
  • the system of the present invention is a storage chamber for storing a subject whose physiological function is to be measured over a long period of time in order to acquire respiratory waveform information of the subject;
  • a differential pressure sensor that measures the atmospheric pressure difference between the atmospheric pressure and the atmospheric pressure outside the storage chamber over time; and a respiratory waveform information generation unit that generates respiratory waveform information of the subject based on the measured atmospheric pressure difference
  • an intake section for continuously flowing a predetermined amount of air into the storage chamber from the outside of the storage chamber, and a predetermined amount of air from the interior of the storage chamber to the outside of the storage chamber.
  • An exhaust part is provided, and the accommodation chamber is blocked outside the room except for the intake part and the exhaust part after the subject is accommodated, and the ventilation path and the exhaust part in the intake part At least in the ventilation path
  • resistance adjusting the ventilation of the first chamber is provided.
  • the resistance amount of the resistor is determined so as to adjust the pressure difference within a detection range of the sensor.
  • the system of the present invention includes a storage chamber for storing a subject whose physiological function is to be measured over a long period of time in order to acquire sleep awakening information of the subject; the atmospheric pressure inside the storage chamber and the storage chamber A differential pressure sensor that measures a pressure difference from an external pressure over time; a respiratory waveform information generation unit that generates respiratory waveform information of a subject based on the measured atmospheric pressure difference; and based on the generated respiratory waveform information
  • a sleep / wake information generating unit that generates sleep / wake information of the subject, and an intake unit that allows a predetermined amount of air to continuously flow into the storage room from the outside of the storage room; and the storage
  • An exhaust part is provided for continuously flowing a predetermined amount of air from the room to the outside of the room, and the accommodation room is provided outside the room except for the intake part and the exhaust part after the subject is accommodated.
  • At least one ventilation path in the ventilation path and the exhaust unit of parts, the resistance to adjust the ventilation of the first chamber is characterized by being provided.
  • the resistance amount of the resistor is determined so as to adjust the pressure difference within a detection range of the sensor.
  • the method of the present invention calculates the pressure difference between the atmospheric pressure inside the storage chamber and the external pressure over time for accommodating the subject whose physiological function is to be measured over a long period of time. And a step of generating respiratory waveform information of the subject based on the measured pressure difference, and the accommodation chamber continuously receives a predetermined amount of air from the outside of the accommodation chamber into the room.
  • An inhalation part for inflow and an exhaust part for continuously discharging a predetermined amount of air from the inside of the accommodation room to the outside of the room are provided, and the accommodation room has the intake part after the subject is accommodated.
  • the method of the present invention further includes a step of determining a resistance amount of the resistor so as to adjust the atmospheric pressure difference within a detection range of the differential pressure sensor.
  • the method further includes a step of measuring the pressure difference using the air pressure inside the second chamber provided independently of the housing chamber, which is blocked from the inside and outside, as the air pressure outside the housing chamber.
  • the method further includes the step of determining the volume of the second chamber so as to adjust the atmospheric pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the method of the present invention provides a pressure difference between the atmospheric pressure inside the storage chamber and the external atmospheric pressure for accommodating the subject whose physiological function is to be measured over a long period of time in order to obtain the sleep awakening information of the subject. Measuring over time; generating respiratory waveform information of the subject based on the measured pressure difference; and generating sleep awakening information of the subject based on the generated respiratory waveform information;
  • the storage chamber has an intake section for continuously flowing a predetermined amount of air from the outside of the storage chamber into the room, and an exhaust section for continuously discharging a predetermined amount of air from the interior of the storage chamber to the outside of the storage chamber.
  • the accommodation chamber is shut off from the interior and the exterior except for the intake portion and the exhaust portion, and has a ventilation path in the intake portion and a ventilation path in the exhaust portion. At least one of It is characterized by resistance to adjust the ventilation of the storage chamber is provided. It is preferable that the method of the present invention further includes a step of determining a resistance amount of the resistor so as to adjust the atmospheric pressure difference within a detection range of the differential pressure sensor. In addition, the method further includes a step of measuring the pressure difference using the air pressure inside the second chamber provided independently of the housing chamber, which is blocked from the inside and outside, as the air pressure outside the housing chamber. Preferably, the method further includes the step of determining the volume of the second chamber so as to adjust the atmospheric pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the present invention it becomes possible to accommodate a subject unconstrained over a measurement period in a state close to physiological conditions, and measure the respiration of the subject over a long period of time close to physiological conditions.
  • Information necessary for generating a respiratory waveform and information for knowing the sleep / wake state of the subject can be acquired over time.
  • the pressure difference can be further adjusted within the detection range of the differential pressure sensor by changing the resistance amount of the resistance in order to adjust the ventilation amount.
  • FIG. 1 is a schematic view of a part of a system according to an embodiment of the present invention. It is a functional block diagram of the system concerning one embodiment of the present invention. It is a functional block diagram of the system concerning one embodiment of the present invention. It is a figure which shows the relationship between the volume of a storage chamber, and the ventilation volume of an animal in one Embodiment of this invention. It is the figure which showed one Embodiment of this invention as an electric circuit. It is a figure which shows the result of having simulated one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the result of having simulated one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the result of having simulated one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the result of having output the respiratory waveform information acquired in one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the result of having output the sleep awakening information acquired in one Embodiment of this invention.
  • the present invention provides a system (first system) for acquiring respiratory waveform information of a subject.
  • the first system of the present invention measures information necessary for generating a respiration waveform over time with high sensitivity in a simple and non-invasive manner, and if necessary, records information necessary for generating a respiration waveform and
  • This is a system that displays respiration waveforms. Specifically, whole body plethysmograph (WBP) is performed, and information necessary for generating a respiration waveform of a subject is displayed for a long period (at least 24 hours, preferably 7 days or more).
  • WBP whole body plethysmograph
  • the first system of the present invention includes a storage chamber (also referred to as a first chamber) for storing a subject whose physiological function is to be measured over a long period of time.
  • the first chamber is used to measure the subject's physiological function over a long period of time, without disturbing the subject's physiological behavior, and keeping the subject unrestrained over the measurement period in a state close to physiological conditions. Can be accommodated. That is, the first chamber provides a space that does not hinder the physiological behavior of the subject, and accommodates the subject unconstrained over the measurement period in a state close to physiological conditions.
  • the first system of the present invention includes such a first chamber, a living space necessary for life under physiological conditions of the subject is secured. Thereby, respiration of a subject can be measured over a long period of time in a state close to physiological conditions, and information necessary for generating a respiration waveform can be acquired over time.
  • the 1st chamber in the 1st system of this invention is provided with the water supply part and feeding part required for a test subject's long-term life.
  • the first system of the present invention further includes a differential pressure sensor that measures the atmospheric pressure difference between the atmospheric pressure inside the first chamber and the external atmospheric pressure over time, and a respiratory waveform of the subject based on the measured atmospheric pressure difference.
  • a respiratory waveform information generation unit for generating information is provided.
  • the differential pressure sensor measures the atmospheric pressure difference between the outside and the first room, and the respiratory waveform information generator generates the respiratory flow rate of the subject in the first room based on the measured atmospheric pressure difference ( That is, respiration waveform information) is generated.
  • the first system of the present invention may also include a recording unit for recording the generated respiration waveform information and a display unit for displaying the generated / recorded information as a respiration waveform as necessary.
  • the first chamber is provided with an intake portion and an exhaust portion for ventilating the air inside and outside through openings (intake ports and exhaust ports, respectively) formed in the first chamber.
  • a predetermined amount of air continuously flows from the outside of the first chamber to the first chamber at the intake section within a range that does not interfere with the measurement by the differential pressure sensor, and from the first chamber to the first chamber at the exhaust section.
  • a predetermined amount of air is continuously discharged.
  • the first chamber after the subject is accommodated is exhausted outside and outside the accommodation chamber except for the intake portion and the exhaust portion. Blocked and substantially sealed.
  • the intake port and the exhaust port can also be an intake unit and an exhaust unit, respectively.
  • An air pump that continuously flows a certain amount of air from the intake portion into the first chamber into at least one of the intake portion and the exhaust portion in order to allow air to continuously enter and exit at a predetermined amount in the intake portion and the exhaust portion. It is preferable that it is connected. Moreover, both the intake part and the exhaust part may be single or plural, and the position provided may be above or below the first chamber.
  • a “substantially sealed” state is that the indoor space that is intended to be sealed is blocked from the outside except for the intake and exhaust ports, and Thus, a predetermined amount of air within a range that does not interfere with the measurement by the differential pressure sensor is performed, so that the interior of the room is maintained at a constant atmospheric pressure. The state where is not performed.
  • the “predetermined amount of air” refers to an amount of air that does not interfere with measurement by the differential pressure sensor, and may be appropriately set according to the differential pressure sensor used.
  • a resistance for adjusting the ventilation amount also referred to as a first filter.
  • the ventilation amount of the first chamber is adjusted by changing the resistance amount of the first filter, and further, the atmospheric pressure difference is adjusted within the detection range of the differential pressure sensor.
  • at least one of the ventilation paths in the intake part and the exhaust part is provided with a resistor for adjusting the pressure difference within the detection range of the sensor. It can be said that the resistance amount of the first filter is determined so as to adjust the pressure difference within the detection range of the sensor.
  • the first system of the present invention includes the first room which is a living space necessary for the long-term life of the subject.
  • the material, a shape, etc. are not limited.
  • the first chamber in the first system of the present invention meets the provision of living space per mouse determined by NIH, and compared with the closed container in the conventional WBP system. It has a much larger volume.
  • the volume of the sealed container is increased, the slight pressure change due to the breathing of the housed mouse becomes smaller than the detection limit of the sensor provided in the system.
  • the first filter for adjusting the ventilation amount of the first chamber is provided in at least one of the opening of the first chamber or the intake portion and the exhaust portion. It is provided in the ventilation path, and in the first system of the present invention, this functions as a member for adjusting the pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor. This makes it possible to adjust the pressure difference to be measured by the differential pressure sensor within the detection range of the differential pressure sensor, and in the first chamber having a volume large enough not to interfere with the physiological behavior of the subject. It is possible to successfully detect information necessary for generating a respiratory waveform from a living subject. That is, it can be said that the resistance amount of the resistor is determined so as to adjust the atmospheric pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the first system of the present invention may include a further means for adjusting the pressure difference to be measured by the differential pressure sensor within the detection range of the differential pressure sensor. It is preferable that the second chamber, which is blocked indoors and outdoors, is provided outside the first chamber independently of the first chamber. In this case, the atmospheric pressure in the second chamber is used as the atmospheric pressure outside the first chamber, By varying the volume of the second chamber, the pressure difference is adjusted within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the first system of the present invention includes a first chamber containing a subject whose physiological function is to be measured over a long period of time; a second chamber independent of the first chamber, which is blocked indoors and outdoors; A differential pressure sensor that measures the pressure difference between the pressure inside the chamber and the pressure inside the second chamber over time; and generation of respiratory waveform information that generates respiratory waveform information of the subject based on the measured pressure difference
  • the first chamber is closed outside the room except for the intake and exhaust sections after the subject is accommodated, and the pressure difference is within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the volume of the second chamber is determined so as to be adjusted, and at least one of the ventilation path in the intake section and the ventilation path in the exhaust section is provided with a resistor for adjusting the ventilation amount of the first chamber. It can be said.
  • a resistor also referred to as a second filter
  • the detection unit provided with the second filter may be at least one of a first detection unit in which the differential pressure sensor detects atmospheric pressure in the first chamber and a second detection unit in which the differential pressure sensor detects atmospheric pressure in the second chamber. What is necessary is just to be a 2nd detection part, and it is preferable that it is provided in the 2nd detection part at least.
  • the atmospheric pressure difference is adjusted within the detection range of the differential pressure sensor by changing the resistance amount of the second filter.
  • the first system of the present invention may further include an infrared sensor that senses the behavior of the subject accommodated in the first chamber. Thereby, the amount of behavior of the subject can be measured, and the correlation between the information generated by the first system of the present invention and the amount of behavior of the subject can be examined.
  • the first chamber is preferably made of infrared transmissive glass.
  • at least the infrared path from the infrared sensor is made of infrared transmissive glass. That's fine.
  • the first system of the present invention includes the first chamber, the differential pressure sensor, and the respiratory waveform information generation unit described above, and the first filter is provided in at least one of the intake unit and the exhaust unit provided in the first chamber.
  • the second chamber and / or the second filter, the recording unit, the display unit, and the infrared sensor may be further provided.
  • each member constituting such a system is “a functional block realized by executing a program code stored in a recording medium such as a ROM or RAM by a computing means such as a CPU”.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of the first system 100.
  • the first system 100 includes an accommodating portion (first chamber) 10, an auxiliary portion (second chamber) 10 ′, and a differential pressure sensor 11, and is provided in the first chamber 10.
  • a first filter 31 is provided in the intake section 21 and the exhaust section 22, and a pump 23 is connected to the intake section 21.
  • the pump 23 sends a predetermined amount of air within a range that does not interfere with measurement by the differential pressure sensor from the intake portion 21 into the first chamber 10, and a corresponding amount of air is discharged from the exhaust portion 22.
  • the inside of the first chamber 10 is maintained at a constant atmospheric pressure and is substantially sealed.
  • a first filter 31 is provided as a resistance in the ventilation path of the intake section 21 and the exhaust section 22.
  • the 2nd filter 32 is provided in the 1st detection part and the 2nd detection part of the differential pressure sensor 11, and the 2nd filter 32 is assisting the measurement by the differential pressure sensor 11 with 2nd chamber 10 '. .
  • Fig. 2 is a functional block diagram of the first system.
  • the first system 100 includes a differential pressure sensor 11, a recording unit 12, an information generation unit (CPU) 13, and a display unit 14 as functional blocks.
  • the differential pressure sensor 11 has a function of measuring a differential pressure between the air pressure inside the first chamber 10 in which the subject is accommodated and the air pressure inside the second chamber 10 ′.
  • the recording unit 12 has information (differential pressure) obtained by the differential pressure sensor 11 for processing by the calculation unit 13a.
  • Information and the function of storing the respiration waveform information generated by the calculation unit 13a
  • the display unit 14 has a function of displaying the respiration waveform information generated by the calculation unit 13a as a respiration waveform. .
  • this functional block is realized by the CPU 13 executing a program for generating respiratory waveform information stored in the recording unit 12 and controlling peripheral circuits such as an input / output circuit not explicitly shown. These functional blocks are all controlled by the CPU 13, and the specific configuration, function, and the like are not particularly limited. Moreover, although it is confirmed that the first chamber 10 is substantially sealed, the CPU 13 executes the program and determines whether the first chamber 10 is substantially sealed. Or the peripheral circuit may be controlled to substantially seal the first chamber 10.
  • the differential pressure sensor 11 is accommodated after the subject is accommodated in the chamber of the first chamber 10 and the first chamber 10 is substantially sealed. A differential pressure between the air pressure inside the first chamber 10 and the air pressure inside the auxiliary portion 10 ′ is measured. If the first system 100 is not provided with the second chamber 10 ′, the differential pressure sensor 11 measures the differential pressure between the pressure inside the first chamber 10 and the pressure outside the first chamber 10.
  • the CPU 13 temporarily records the measured differential pressure as differential pressure information in the recording unit 12, takes out the differential pressure information recorded in the recording unit 12 during or after the measurement period, and generates respiratory waveform information of the subject To do. Alternatively, the CPU 13 directly uses the measured differential pressure information without recording it in the recording unit 12 to generate respiratory waveform information of the subject.
  • the CPU 13 may record the generated respiration waveform information once in the recording unit 12 or directly output it to the display unit 14 to display it as a respiration waveform.
  • Various programs known in the art can be used as a program for generating respiratory waveform information based on differential pressure information.
  • an analog potential (differential pressure information) measured by a differential pressure sensor is augmented by an amplifier, and this is converted into a digital signal via an AD converter to generate respiratory waveform information. It can be said that differential pressure information is used as respiratory waveform information.
  • the respiration waveform information is proportional to the gas flow rate flowing out of the first chamber.
  • the resistance amount of the first filter 31 provided in the intake section 21 and the exhaust section 22 is determined in advance according to the procedure described later, but the CPU 13 displays the measured differential pressure information during the execution of the program.
  • the output may be directly output to the unit 14 and displayed, and the user may change the resistance amount of the first filter 31 based on the displayed differential pressure information.
  • the CPU 13 may change the resistance amount of the first filter 31 by controlling the peripheral circuit.
  • the indoor volume of the second chamber 10 ′ is determined in advance according to the procedure described later, but the CPU 13 directly outputs and displays the measured differential pressure information to the display unit 14 during execution of the program.
  • the user may change the indoor volume of the second chamber 10 ′ based on the displayed differential pressure information.
  • the CPU 13 may change the indoor volume of the second chamber 10 ′ by controlling the peripheral circuit.
  • the present invention also provides a method (first method) for acquiring respiratory waveform information of a subject.
  • respiratory waveform information of a subject is generated based on a pressure difference between inside and outside a storage room in which a subject whose physiological function is to be measured is arranged for a long period of time.
  • the first method of the present invention includes a step of measuring a pressure difference between the inside and outside of a storage chamber for storing a subject over a long period of time; and respiratory waveform information of the subject based on the measured pressure difference
  • a step of generating the test object, and as a previous step, may further include a step of placing the subject inside the storage chamber, and further including a step of installing the storage chamber, a test, You may include the process of providing the water supply part and feeding part which are required for the long-term life of a body inside the said storage chamber.
  • the storage chamber used in the first method of the present invention is the first chamber that stores the subject whose physiological function is to be measured as described above, specifically, from the first chamber to the first chamber.
  • the first method of the present invention may further include a step of shutting off the inside and outside of the storage chamber except for the intake part and the exhaust part after the subject is arranged.
  • At least one of the ventilation path in the intake part and the ventilation path in the exhaust part is provided with a resistance (first filter), the ventilation amount of the first chamber is adjusted, and the atmospheric pressure difference is detected by a differential pressure sensor. It is adjusted within the range.
  • the amount of resistance of the first filter is determined so as to adjust the pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor. That is, the first method of the present invention may further include a step of providing a first filter for adjusting the ventilation amount of the first chamber in at least one of the ventilation paths in the intake portion and the exhaust portion. In order to adjust the atmospheric pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor, a step of determining the resistance amount of the first filter may be included.
  • the second chamber which is blocked indoors and outdoors, is placed outside the first chamber independently of the first chamber.
  • An indoor volume of the second chamber may be determined so as to adjust the atmospheric pressure difference within a detection range of the differential pressure sensor.
  • the first method of the present invention may further include the step of determining the volume of the second chamber in order to adjust the pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the differential pressure sensor detects the atmospheric pressure in the first chamber, and the differential pressure sensor
  • An additional resistor may be provided in at least one of the second detectors that detects the atmospheric pressure in the two chambers, and the second detector may adjust the atmospheric pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the amount of resistance of the filter is determined.
  • the first method of the present invention may further include the step of determining the resistance amount of the second filter in order to adjust the atmospheric pressure difference within the detection range of the differential pressure sensor.
  • the first method of the present invention further includes a step of recording the respiratory waveform information and a step of displaying the respiratory waveform based on the respiratory waveform information. Is preferred.
  • the volume of the first chamber can be designed to be 10,000 times or more of the subject's ventilation. Further, the present invention can be realized even if the volume of the first chamber is 15000 times or more and 20000 times or less the subject's ventilation.
  • the present invention also provides a system (second system) for acquiring sleep / wake information of a subject.
  • the most popular method for acquiring sleep / wake information of mammals is an electroencephalogram / electromyogram.
  • An electroencephalogram records a small potential detected mainly from the cerebrum over time, and an electromyogram records a potential of skeletal muscle over time.
  • electroencephalography / electromyography the sleep / wake state of mammals can be divided into three states: NREM sleep, REM sleep, and awakening. *
  • electroencephalography / electromyography When using electroencephalography / electromyography, it is necessary to place an electrode on the animal's head. However, in a small animal such as a mouse, since the potential generated by the cerebrum is small, it is necessary to place an electrode on the skull, which requires a highly difficult operation. And it is known that the behavior pattern of an animal that has undergone a major operation such as placing an electrode on the skull is different from the original behavior pattern of the animal, and there is a possibility that the state that is actually desired to be observed cannot be observed. In addition, since the electroencephalogram / electromyogram method needs to amplify a weak electroencephalogram or electromyogram, a noise countermeasure and a high-performance amplifier are required, and the cost becomes extremely high. Furthermore, because the analysis for determining sleep / wake state based on electroencephalogram / electromyogram has not been automated, the human eye will eventually determine sleep / wake state, and the limited resources Is unsuitable for handling large amounts of data.
  • the second system of the present invention measures information for determining the sleep / wake state with high sensitivity over time easily and non-invasively from the subject, and determines the sleep / wake state as necessary.
  • This is a system for recording and displaying the information of the above-mentioned information. Specifically, Whole W body plethysmograph (WBP) is performed, and information necessary for determining the sleep / wake state of the subject is kept for a long period (at least 24 hours or more, preferably 7). It is a non-invasive measurement / recording system for more than a day).
  • WBP Whole W body plethysmograph
  • the respiratory waveform information of the subject is generated based on the pressure difference between the inside and outside of the storage room in which the subject whose physiological function is to be measured over a long period of time is generated, and the generated respiratory waveform information Sleep awakening information is further generated based on the above. That is, the second system of the present invention is a system that acquires respiratory waveform information of a subject and generates sleep awakening information of the subject based on the acquired respiratory waveform information. In the second system of the present invention, the configuration for acquiring the respiration waveform information of the subject only needs to conform to the first system described above.
  • the second system of the present invention is based on the first chamber, the first filter, the differential pressure sensor, the respiratory waveform information generation unit described in the first system, and the acquired respiratory waveform information.
  • a sleep / wake information generation unit for generating sleep / wake information may be provided, and the second chamber and / or the second filter, the recording unit, the display unit, and the infrared sensor described in the first system are further provided. Also good.
  • Fig. 3 is a functional block diagram of the second system.
  • the configuration other than the functional blocks is the same as that of the first system. See the description of the first system and FIG.
  • the second system 101 includes a differential pressure sensor 11, a recording unit 12, an information generation unit (CPU) 13, and a display unit 14 as functional blocks.
  • the differential pressure sensor 11 has a function of measuring a differential pressure between the air pressure inside the first chamber 10 in which the subject is accommodated and the air pressure inside the second chamber 10 ′.
  • the display unit 14 has a function of displaying the respiration waveform information generated by the calculation unit 13a as a respiration waveform, and a function of displaying the sleep awakening information generated by the calculation unit 13b.
  • This functional block executes a program for generating respiratory waveform information and / or sleep / wakefulness information stored in the recording unit 12 by the CPU 13, such as an input / output circuit that is not clearly shown as in the first system. This is realized by controlling the peripheral circuit.
  • the second system 101 uses respiration waveform information generated according to the first system.
  • the CPU 13 directly generates the sleep awakening information of the subject based on the generated respiratory waveform information, or takes out the respiratory waveform information recorded in the recording unit 12 during the measurement period or after the measurement is completed, and sleeps the subject. Generate awakening information.
  • the CPU 13 may record the generated sleep awakening information once in the recording unit 12 or directly output it to the display unit 14 for display.
  • the CPU 13 generates sleep / wake information based on the respiratory waveform information according to the following procedure, but the generation procedure of the sleep / wake information is not limited to this, and this specification has been read. It can be designed appropriately by those skilled in the art.
  • the sampling rate may be lower for animal species with low respiration frequency.
  • Clustering is performed using the principal components of the power spectrum for each segment of the respiratory waveform obtained in [4] above.
  • Clustering uses a nonparametric density estimation method proposed by Azzalini et al. (Stat Comput., 2007) to identify a core cluster, and the remaining points are clustered according to the distance from the core cluster.
  • the average power spectrum of the cluster is obtained and classified as “sleep” or “wakefulness”.
  • the two groups clustered in [5] above are classified as sleep or awakening. In mammals, it is known that there is a big difference in the respiratory rate. Therefore, the respiratory rate is compared between the two groups.
  • the principal component analysis is performed after the respiration waveform is converted into the frequency domain.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-172197 discloses a technique for determining a human sleep state based on a respiratory signal detected from a contact body motion detection sensor.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2004-254827 discloses a technique for determining a human sleep state based on acquired biological information.
  • the technique of Patent Document 1 cannot be measured unless a sensor is attached to the subject.
  • the present invention measures the respiration of a subject in a non-contact manner.
  • the biological information used by the technique of Patent Document 2 includes skin temperature, body temperature, pulse rate, heart rate, blood pressure, breathing, sweating, and body movement, and is extremely complicated.
  • Patent Document 1 describes that when the respiratory waveform is analyzed, frequency components of the fundamental wave, the second harmonic, and the third harmonic are obtained, and the sleep state is determined according to these detection results.
  • the present invention can divide the state of the subject into two groups, sleep and awakening, without requiring information in advance such as which frequency peak is important.
  • REM sleep and others can be distinguished based on the temporal change in distribution in the region.
  • the present invention also provides a method (second method) for acquiring sleep / wake information of a subject.
  • the respiratory waveform information of the subject is generated based on the pressure difference between the inside and outside of the storage room in which the subject whose physiological function is to be measured over a long period of time is generated, and the generated respiratory waveform information Sleep awakening information is further generated based on the above.
  • the second method of the present invention is a method for acquiring respiratory waveform information of a subject and generating sleep awakening information of the subject based on the acquired respiratory waveform information.
  • the step of acquiring the respiratory waveform information of the subject may be performed according to the first method described above, and the second method of the present invention is the first method described above.
  • the method may further include a step of generating sleep / wake information of the subject based on the acquired respiratory waveform information.
  • the second method of the present invention includes a step of recording the respiratory waveform information and / or sleep / wakefulness information, and a respiratory waveform based on the respiratory waveform information. It is preferable to further include a step of displaying and a step of displaying the generated sleep / wake information.
  • the sleep / wake state of the subject can be determined simply, inexpensively and non-invasively, and the method can be applied to a subject having difficulty in surgery.
  • the present invention can be completely automated, it is not necessary to visually confirm the state, which is indispensable in the conventional electroencephalogram / electromyogram.
  • a small animal such as a mouse
  • a non-human small animal eg, mouse or rat
  • it is suitably used for drug screening and the like.
  • the present invention only needs to be used according to the respiratory characteristics of the subject of interest, and in carrying out the system and method of the present invention, the volume of the first chamber, the sensitivity of the differential pressure sensor, the ventilation path of the first chamber It is important to optimize the resistance at and the volume of the second chamber. Since animals have respiration peaks and ventilation in the species-specific frequency range, following the procedure, ventilation path resistance (based on the volume of the containment chamber and the sensitivity of the differential pressure sensor in the system of the invention) The volume of the first filter and / or the second filter) and the second chamber can be optimized.
  • the storage chamber and the differential pressure sensor used in the system of the present invention can be set based on the available ventilation path resistance and the second chamber. Thereby, the frequency peak of specific respiration and ventilation volume can be amplified and detected successfully. That is, although the present invention has been described by taking a mouse as an example of a subject, the subject of the present invention is not limited to a non-human small animal such as a mouse. Those of ordinary skill in the art who have read this specification will readily appreciate that it is applicable.
  • V 0 is preferably as large as possible, but ⁇ P decreases as V 0 increases, so a differential pressure sensor that can detect the expected ⁇ P is required.
  • T in 310 [K]
  • T out 293 [K]
  • ⁇ P and V 0 The relationship is as shown in FIG.
  • the living space per mouse defined by NIH has a floor area of 96.7 cm 2 or more and a height of 12.7 cm or more, and therefore requires a minimum space volume of 1228 cm 3 or more. For this reason, when the volume in the first chamber is set to 1228 cm 3 , it is necessary to prepare a differential pressure sensor that can detect a pressure of 0.0090 [cmH 2 O] or less. On the other hand, the larger the volume in the first chamber, the better, considering the animal's habitability and prolonged breeding. Therefore, a study in the case where the volume in the first chamber is 3000 [mL] and the sensitivity of the differential pressure sensor is ⁇ 0.008 to 0.008 [cmH 2 O] is shown below.
  • R1 ventilation path resistance [cmH 2 O ⁇ sec / mL]
  • R2 differential pressure sensor resistance [cmH 2 O ⁇ sec / mL]
  • C1 first chamber volume [mL / cmH 2 O]
  • C2 is second chamber It represents the volume [mL / cmH 2 O].
  • the impedances of the first chamber and the differential pressure sensor can be expressed as G1 and G2, respectively, as follows.
  • FIG. 4 Volume of the second chamber G obtained by simulation when the volume of the second chamber is changed is shown in FIG. It can be seen that the gain can be increased as the volume of the second chamber is increased.
  • the lung volume should approximate 0.1 sin (2 ⁇ ⁇ 10 t) [mL].
  • each member constituting the system of the present invention is a “functional block realized by executing a program code stored in a recording medium such as a ROM or RAM by an arithmetic unit such as a CPU” is taken as an example.
  • a program code stored in a recording medium such as a ROM or RAM by an arithmetic unit such as a CPU”
  • it may be realized by hardware that performs similar processing.
  • it is also possible to realize a combination of hardware that performs a part of the processing and the above arithmetic unit that executes program code for controlling the hardware and the remaining processing.
  • the hardware for performing a part of the processing and the arithmetic means for executing the program code for performing the control of the hardware and the remaining processing It can also be realized in combination.
  • the arithmetic means may be a single unit, or a plurality of arithmetic means connected via a bus inside the apparatus or various communication paths may execute the program code jointly.
  • a first chamber (capacity 3000 mL) containing the subject (mouse), a second chamber (volume 5 mL) providing the atmospheric pressure outside the first chamber, a difference for measuring the difference in the indoor pressure between the first chamber and the second chamber Pressure sensor (sensitivity -0.008 to 0.008 cmH 2 O), resistance for adjusting the ventilation volume of the first chamber (ventilation path resistance) (0.4 cmH 2 O ⁇ sec / mL), differential pressure sensor resistance ( Second resistance) (1.55 cmH 2 O ⁇ sec / mL), a system including a computer for processing information from the differential pressure sensor was constructed.
  • the first chamber after housing the mouse was substantially sealed, and the respiratory waveform was measured and recorded over 3 days. Respiration waveform measurements and recordings were performed on two different individuals.
  • the analog potential measured by the differential pressure sensor was augmented by an amplifier, and this was converted into a digital signal via an AD converter and output as a respiratory waveform. The results are shown in FIG.
  • FIG. 7 shows the result of obtaining the average power spectrum of [6] clusters and classifying it into “sleep” or “wakefulness”.
  • the sensitivity in mouse 1 When classified into “sleep” or “wakefulness” based on the average power spectrum of the cluster, the sensitivity in mouse 1 is 98.5%, the specificity is 88.5%, the sensitivity in mouse 2 is 96.7%, and the specificity is 96.7. %, It was possible to determine the sleep state every 8 seconds.
  • a differential pressure sensor for measuring a pressure difference between the pressure inside the storage chamber and the pressure outside the storage chamber over time; and respiration waveform information for generating respiratory waveform information of the subject based on the measured pressure difference Has a generator,
  • the storage chamber has an intake section for continuously flowing a predetermined amount of air from the outside of the storage chamber into the room, and an exhaust section for continuously discharging a predetermined amount of air from the interior of the storage chamber to the outside of the storage chamber.
  • a system for acquiring respiratory waveform information of a subject wherein a resistance for adjusting a ventilation amount of a first chamber is provided in at least one of a ventilation path in the intake section and a ventilation path in the exhaust section. 2.
  • a resistance amount of the resistor is determined so as to adjust the pressure difference within a detection range of the sensor.
  • a recording unit that records the generated respiratory waveform information; and a display unit that displays the generated respiratory waveform. 4).
  • a differential pressure sensor that measures the pressure difference between the pressure inside the storage chamber and the pressure outside the storage chamber over time;
  • a respiratory waveform information generating unit that generates respiratory waveform information of the subject based on the measured pressure difference; and a sleep / wake information generating unit that generates sleep / wake information of the subject based on the generated respiratory waveform information
  • the storage chamber has an intake section for continuously flowing a predetermined amount of air from the outside of the storage chamber into the room, and an exhaust section for continuously discharging a predetermined amount of air from the interior of the storage chamber to the outside of the storage chamber.
  • a system for acquiring sleep awakening information of a subject wherein a resistance for adjusting a ventilation amount of a first chamber is provided in at least one of a ventilation path in the intake section and a ventilation path in the exhaust section. 5.
  • a resistance amount of the resistor is determined so as to adjust the pressure difference within a detection range of the sensor. 6).
  • the differential pressure sensor measures the pressure difference using the air pressure in the second chamber as the air pressure outside the storage chamber,
  • a second resistor is further provided in the first detection unit in which the differential pressure sensor detects the atmospheric pressure in the storage chamber and / or the second detection unit in which the differential pressure sensor detects the atmospheric pressure outside the storage chamber, The system of 1 to 7, wherein a resistance amount of the second resistor is determined so as to adjust the atmospheric pressure difference within a detection range of the differential pressure sensor.
  • a system of 1 to 10 wherein a water supply unit and a feeding unit are provided in the first chamber.
  • 12 The system of 1 to 11, wherein the subject is a small non-human animal.
  • 12. The 12 systems, wherein the non-human small animal is a mouse or a rat.
  • 14 14.
  • the storage chamber has an intake section for continuously flowing a predetermined amount of air from the outside of the storage chamber into the room, and an exhaust section for continuously discharging a predetermined amount of air from the interior of the storage chamber to the outside of the storage chamber.
  • a method for acquiring respiratory waveform information of a subject wherein a resistance for adjusting a ventilation amount of the accommodation chamber is provided in at least one of a ventilation path in the intake section and a ventilation path in the exhaust section. 16. 14. The system of 14, further comprising the step of recording the generated respiratory waveform information. 17. 16. The 14 or 15 system further comprising displaying the generated respiratory waveform. 18.
  • the storage chamber has an intake section for continuously flowing a predetermined amount of air from the outside of the storage chamber into the room, and an exhaust section for continuously discharging a predetermined amount of air from the interior of the storage chamber to the outside of the storage chamber.
  • a method for acquiring sleep awakening information of a subject wherein a resistance for adjusting a ventilation amount of the accommodation room is provided in at least one of a ventilation path in the intake section and a ventilation path in the exhaust section. 19. 18. The method of 18, further comprising recording the generated respiratory waveform information and / or sleep / wake information. 20. The method of 18 or 19, further comprising the step of displaying the generated respiratory waveform and / or sleep / wake information. 21. The method according to 18 to 20, further comprising the step of providing the resistance in at least one of a ventilation path in the intake section and a ventilation path in the exhaust section. 22.
  • the differential pressure sensor detects a pressure inside the storage chamber and / or the differential pressure sensor detects a pressure outside the storage chamber so as to adjust the pressure difference within a detection range of the differential pressure sensor.
  • the method according to 18 to 26, wherein the measuring step is performed for 24 hours or more.
  • 28. The method according to 18 to 27, further comprising the step of providing a water supply unit and a feeding unit in the first chamber. 29.
  • the method of 18 to 28, wherein the subject is a small non-human animal. 30. 29.
  • the method according to 29, wherein the non-human small animal is a mouse or a rat.
  • the method according to 18 to 32 further comprising the step of installing a storage chamber for measuring the physiological function of the subject over a long period of time.
  • the subject's health can be managed.
  • this invention contributes to all industries.

Abstract

　本発明は、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室（１０）の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程；および測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程を包含し、上記収容室（１０）には、該収容室（１０）の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部（２１）、および、該収容室（１０）の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部（２２）が設けられており、上記収容室（１０）は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部（２１）および上記排気部（２２）を除いて室内外が遮断されており、上記吸気部（２１）における換気路および上記排気部（２２）における換気路の少なくとも一方に、上記収容室（１０）の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の呼吸波形情報を取得する方法、ならびに該方法を実行するシステムを提供する。これにより、被験体の呼吸波形の生成に必要な情報を、長期間にわたって非侵襲的に取得し、必要に応じて測定／記録する。

Description

呼吸波形情報を取得するためのシステムおよび方法
　本発明は、呼吸波形情報を取得するためのシステムおよび方法に関する。
　呼吸波形を表示するには、呼吸波形の生成に必要な情報を経時的に測定することが必要である。マウスのような非ヒト小動物の呼吸を非侵襲的に測定する方法として最も普及している手法はＷＢＰである。現在商業的に入手可能なＷＢＰシステムとしては、例えばＥＭＭＳ社（非特許文献１）、Ｂｕｘｃｏ社（非特許文献２）、ＤＳＩ社（非特許文献３）のシステムが挙げられる。
特開２００９－１７２１９７（平成２１年８月６日公開） 特開２００４－２５４８２７（平成１６年９月１６日公開）
http://www.electromedsys.com/wbp.html http://www.buxco.com/Pulmonary.aspx?Page=UWBP http://www.datasci.com/products/hardware/plethysmography_ chambers.asp
　これらのシステムは、マウスを密閉容器に収容し、容器内外の圧力差を検出することによってマウスの呼吸流量を間接的に測定する装置である。マウスの呼吸流量を感度よく検出するには、密閉容器の容積が小さいほど有利であるため、上に挙げたシステムはいずれもマウス１匹をかろうじて収容し得る程度の大きさの容器を用いている。つまり、現在商業的に入手可能なＷＢＰシステムでは、マウスの呼吸の検出感度をあげるために密閉容器の容積を可能な限り小さくしている。そのため、マウスは身動きを取ることができない状態に近い。このような状態はマウスにとって生理的条件下といえず、このような条件下では、マウスを長期間にわたって飼育することができないばかりか、生理的な状態での呼吸波形を生成することができない。
　本発明は、被験体の呼吸波形の生成に必要な情報を、長期間にわたって非侵襲的に測定／記録する技術を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明のシステムは、被験体の呼吸波形情報を取得するために、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室；上記収容室の内部の気圧と上記収容室の外部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ；および、測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部を備えており、上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する抵抗が設けられていることを特徴としている。本発明のシステムは、上記気圧差を前記センサの検出範囲内に調整するように、前記抵抗の抵抗量が決定されていることが好ましい。
　また、本発明のシステムは、被験体の睡眠覚醒情報を取得するために、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室；上記収容室の内部の気圧と上記収容室の外部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ；測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部；および生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する睡眠覚醒情報生成部を備えており、上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する抵抗が設けられていることを特徴としている。本発明のシステムは、上記気圧差を前記センサの検出範囲内に調整するように、前記抵抗の抵抗量が決定されていることが好ましい。
　本発明の方法は、被験体の呼吸波形情報を取得するために、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程；および測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程を包含し、上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記収容室の換気量を調整する抵抗が設けられていることを特徴としている。本発明の方法は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように上記抵抗の抵抗量を決定する工程をさらに包含することが好ましい。また、室内外が遮断された、上記収容室と独立して備えられた第二室の内部の気圧を、上記収容室の外部の気圧として用いて前記気圧差を測定する工程をさらに包含することが好ましく、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように第二室の容積を決定する工程をさらに包含することがより好ましい。
　また、本発明の方法は、被験体の睡眠覚醒情報を取得するために、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程；測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程；および生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する工程を包含し、上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記収容室の換気量を調整する抵抗が設けられていることを特徴としている。本発明の方法は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように上記抵抗の抵抗量を決定する工程をさらに包含することが好ましい。また、室内外が遮断された、上記収容室と独立して備えられた第二室の内部の気圧を、上記収容室の外部の気圧として用いて前記気圧差を測定する工程をさらに包含することが好ましく、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように第二室の容積を決定する工程をさらに包含することがより好ましい。
　本発明を用いれば、生理的条件下に近い状態で、測定期間にわたって非拘束にて被験体を収容することが可能となり、被験体の呼吸を生理的条件下に近い状態で長期間にわたって測定し、呼吸波形の生成に必要な情報や、被験体の睡眠覚醒状態を知るための情報を、経時的に取得することができる。また、換気量を調整するために抵抗の抵抗量を変動させることによって、さらに上記気圧差が差圧センサの検出範囲内に調整することができる。
本発明の一実施形態にかかるシステムの一部の概略図である。 本発明の一実施形態にかかるシステムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態にかかるシステムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態における、収容室の容積と動物の換気量との関係を示す図である。 本発明の一実施形態を電気回路として示した図である。 本発明の一実施形態をシュミレーションした結果を示す図である。 本発明の一実施形態をシュミレーションした結果を示す図である。 本発明の一実施形態にて取得した呼吸波形情報を出力した結果を示す図である。 本発明の一実施形態にて取得した睡眠覚醒情報を出力した結果を示す図である。
　〔Ｉ：第一のシステムおよび方法〕
　本発明は、被験体の呼吸波形情報を取得するためのシステム（第一のシステム）を提供する。本発明の第一のシステムは、呼吸波形の生成に必要な情報を簡便かつ非侵襲的に高感度にて経時的に測定し、必要に応じて、呼吸波形の生成に必要な情報の記録および呼吸波形の表示を行うシステムであり、具体的にはWhole body plethysmograph（ＷＢＰ）を行い、被験体の呼吸波形の生成に必要な情報を、長期間（少なくとも２４時間以上、好ましくは７日間以上）にわたって非侵襲的に測定／記録するシステムである。
　本発明の第一のシステムは、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容するための収容室（第一室ともいう。）を備えている。第一室は、長期間にわたって被験体の生理機能を測定するために、被験体の生理的な行動を妨げることなく、生理的条件下に近い状態で、測定期間にわたって非拘束にて被験体を収容することができる。すなわち、第一室は、被験体の生理的な行動を妨げない空間を提供し、生理的条件下に近い状態で、測定期間にわたって非拘束にて被験体を収容するためのものである。
　本発明の第一のシステムは、このような第一室を備えているので、被験体の生理的条件下での生活に必要な居住空間が確保されている。これにより、被験体の呼吸を生理的条件下に近い状態で長期間にわたって測定し、呼吸波形の生成に必要な情報を経時的に取得することができる。なお、本発明の第一のシステムにおける第一室には、被験体の長期生活に必要な給水部および給餌部が設けられていることが好ましい。
　本発明の第一のシステムはさらに、第一室の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ、および、測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部を備えている。本発明の第一のシステムでは、差圧センサが、第一室内外の気圧差を測定し、呼吸波形情報生成部が、測定された気圧差に基づいて第一室内の被験体の呼吸流量（すなわち呼吸波形情報）を生成する。本発明の第一のシステムはまた、必要に応じて、生成された呼吸波形情報を記録する記録部、および生成／記録された情報を呼吸波形として表示する表示部を備えていてもよい。
　第一室には、その内外の空気を換気する吸気部および排気部が、第一室に形成された開口（それぞれ吸気口および排気口）を介して設けられている。吸気部にて、第一室外から第一室内へ、差圧センサによる測定を妨げない範囲内での所定量の空気が連続的に流入し、排気部にて、第一室内から第一室外へ所定量の空気を連続的に流出する。このように、吸気部および排気部によって、第一室の必要最低限の換気が行われ、被験体を収容した後の第一室は、吸気部および排気部を除いて収容室の室内外を遮断されて、実質的に密封されている。なお、吸気口および排気口がそれぞれ吸気部および排気部でもあり得る。吸気部および排気部にて空気を所定量にて連続的に入出させるために、吸気部および排気部の少なくとも一方に、一定量の空気を吸気部から第一室内へ連続的に流入させるエアポンプが連結されていることが好ましい。また、吸気部および排気部はいずれも単一であっても複数であってもよく、設けられる位置は第一室の上方であっても下方であってもよい。
　本明細書中で用いられる場合、「実質的に密封」された状態は、密封が意図されている室内空間が吸気口および排気口を除いて外部と遮断されており、吸気口および排気口にて、差圧センサによる測定を妨げない範囲内での所定量の空気が行われることによって上記室内が一定の気圧に保たれており、吸気口および排気口では、上記所定量の空気以外の入出が行われない状態をいう。また、「所定量の空気」は、差圧センサによる測定を妨げることがない量の空気をいい、用いる差圧センサに応じて適宜設定されればよい。
　本発明の第一のシステムにおいて、吸気口および排気口の少なくとも一方、あるいは吸気部における換気路および排気部における換気路の少なくとも一方には、換気量を調整する抵抗（第一フィルタともいう。）が設けられており、第一フィルタの抵抗量を変動させることによって、第一室の換気量が調整され、さらに上記気圧差が差圧センサの検出範囲内に調整されている。このように、本発明の第一のシステムには、吸気部および排気部における換気路の少なくとも一方に、上記気圧差を上記センサの検出範囲内に調整するための抵抗が設けられており、上記気圧差を上記センサの検出範囲内に調整するように、第一フィルタの抵抗量が決定されているといえる。
　上述したように、本発明の第一のシステムは、被験体の長期生活に必要な居住空間である第一室を備えている。本発明の第一のシステムに用いられる第一室は、上述したように実質的に密封され得る限り、その材質および形状等は限定されない。マウスが被験体として用いられる場合、本発明の第一のシステムにおける第一室は、ＮＩＨが定めるマウス１匹あたりの居住空間の規定を満たしており、従来のＷＢＰシステムにおける密閉容器と比較してはるかに大きな容積を有している。現在商業的に入手可能なＷＢＰシステムでは、密閉容器の容積を大きくすると、収容されているマウスの呼吸による微弱な圧変化が、システムに設けられているセンサの検出限界よりも小さくなってしまう。上記の第一室を用いてＷＢＰを行う本発明の第一のシステムでは、第一室の換気量を調整する第一フィルタが、第一室の開口、または吸気部および排気部の少なくとも一方における換気路に設けられており、本発明の第一のシステムではこれが上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するための部材として機能している。これにより、差圧センサにて測定されるべき気圧差を差圧センサの検出範囲内に調整することが可能となり、被験体の生理的な行動を妨げない程度に広い容積を有する第一室にて生活する被験体から、呼吸波形の生成に必要な情報を首尾よく検知することができる。すなわち、上記抵抗の抵抗量は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように決定されているといえる。
　本発明の第一のシステムは、差圧センサにて測定されるべき気圧差を差圧センサの検出範囲内に調整するためのさらなる手段を備えていてもよい。室内外が遮断されている第二室が、第一室と独立して第一室外に設けられていることが好ましく、この場合、第二室内の気圧が、第一室外の気圧として用いられ、第二室の室内容積を変動させることによって、上記気圧差が差圧センサの検出範囲内に調整されている。すなわち、本発明の第一のシステムは、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室；室内外が遮断されている、第一室と独立した第二室；第一室の内部の気圧と第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ；および、測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部を備えており、第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように、第二室の容積が決定されており、上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する抵抗が設けられているといえる。
　差圧センサにて測定されるべき気圧差を差圧センサの検出範囲内に調整するためのよりさらなる手段として、抵抗（第二フィルタともいう。）が差圧センサの検出部に設けられていてもよい。第二フィルタが設けられる検出部としては、差圧センサが第一室内の気圧を検出する第一検出部、および差圧センサが第二室内の気圧を検出する第二検出部の少なくとも一方であればよく、好ましくは第二検出部であり、少なくとも第二検出部に設けられていることが好ましい。第二フィルタの抵抗量を変動させることによって、上記気圧差が差圧センサの検出範囲内に調整されている。
　本発明の第一のシステムは、第一室に収容された被験体の行動を感知する赤外線センサをさらに備えていてもよい。これにより被験体の行動量を測定することができ、本発明の第一のシステムによって生成された情報と被験体の行動量との相関を調べることができる。なお、赤外線センサによって被験体の行動を感知するために、第一室は赤外線透過ガラスから構成されていることが好ましいが、少なくとも赤外線センサからの赤外線の通路上が赤外線透過ガラスから構成されていればよい。
　このように、本発明の第一のシステムは、上述した第一室、差圧センサ、呼吸波形情報生成部を備え、第一室に設けられた吸気部および排気部の少なくとも一方に第一フィルタが設けられていればよいといえ、第二室および／または第二フィルタ、記録部、表示部および赤外線センサがさらに設けられていてもよい。このようなシステムを構成する各部材が、「ＣＰＵなどの演算手段がＲＯＭやＲＡＭなどの記録媒体に格納されたプログラムコードを実行することによって実現される機能ブロックである」場合を例に挙げて、本発明を実行する一実施形態を以下に説明する。
　図１は、第一のシステム１００の一部を模式的に示す図である。図１に示すように、第一のシステム１００は、収容部（第一室）１０、補助部（第二室）１０’、差圧センサ１１を備えており、第一室１０に設けられた吸気部２１および排気部２２には第一フィルタ３１が設けられており、吸気部２１にはポンプ２３が接続されている。ポンプ２３は、差圧センサによる測定を妨げない範囲内での所定量の空気を、吸気部２１から第一室１０の室内へ送り込んでおり、対応する量の空気が排気部２２から排出されることによって、第一室１０の内部は一定の気圧に保たれ、実質的に密封されている。そして、吸気部２１および排気部２２の換気路には、抵抗として第一フィルタ３１が設けられている。また、差圧センサ１１の第一検出部および第二検出部には第二フィルタ３２が設けられており、第二フィルタ３２は第二室１０’とともに差圧センサ１１による測定を補助している。
　図２は第一のシステムの機能ブロック図である。第一のシステム１００は、図２に示すように、その機能ブロックとして、差圧センサ１１、記録部１２、情報生成部（ＣＰＵ）１３、および表示部１４を備えている。差圧センサ１１は、被験体が収容された第一室１０の内側の気圧と第二室１０’の内側の気圧との差圧を測定する機能を有しており、ＣＰＵ１３は、呼吸波形情報を生成するための演算部（呼吸波形情報生成部）１３ａとしての機能を有しており、記録部１２は、演算部１３ａが処理するための、差圧センサ１１によって得られた情報（差圧情報）、および演算部１３ａが生成した呼吸波形情報を保存する機能を有しており、表示部１４は、演算部１３ａによって生成された呼吸波形情報を呼吸波形として表示する機能を有している。
　なお、この機能ブロックは、ＣＰＵ１３が記録部１２に格納された、呼吸波形情報を生成するためのプログラムを実行し、明示しない入出力回路などの周辺回路を制御することによって実現される。これらの機能ブロックは、全てＣＰＵ１３の制御を受けており、その具体的な構成、機能等は特に限定されるものではない。また、第一室１０が実質的に密封されていることが確認された後に上記プログラムが実行されるが、ＣＰＵ１３は、上記プログラムを実行して第一室１０が実質的に密封されているか否かを確認してもよく、あるいは周辺回路を制御して第一室１０を実質的に密封してもよい。
　一実施形態において、第一のシステム１００では、第一室１０の室内に被験体が収容され、第一室１０が実質的に密封された後に、差圧センサ１１が、被験体が収容された第一室１０の内側の気圧と補助部１０’の内側の気圧との差圧を測定する。第一のシステム１００に第二室１０’が備えられていない場合、差圧センサ１１は、第一室１０の内側の気圧と外側の気圧との差圧を測定する。ＣＰＵ１３は、測定された差圧を差圧情報として一旦記録部１２へ記録し、測定期間中または測定終了後に、記録部１２に記録された差圧情報を取り出し、被験体の呼吸波形情報を生成する。あるいは、ＣＰＵ１３は、測定された差圧情報を、記録部１２へ記録することなく直接用いて、被験体の呼吸波形情報を生成する。ＣＰＵ１３は、生成した呼吸波形情報を、一旦記録部１２へ記録しても、表示部１４へ直接出力して呼吸波形として表示してもよい。差圧情報に基づいて呼吸波形情報を生成するためのプログラムは、当該分野にて公知の種々のプラグラムが利用可能である。なお、後述する実施例では、差圧センサにて測定したアナログ電位（差圧情報）をアンプで増強し、これを、ＡＤ変換器を介してデジタル信号に変換することによって呼吸波形情報を生成しており、差圧情報を呼吸波形情報として用いているともいえる。また、差圧センサの抵抗を一定に保つことによって、呼吸波形情報は第一室から流出する気体流量に比例する。
　吸気部２１および排気部２２に設けられている第一フィルタ３１の抵抗量は、後述する手順に従って予め決定されているが、ＣＰＵ１３は、上記プログラムの実行中に、測定された差圧情報を表示部１４へ直接出力して表示してもよく、使用者は表示された差圧情報に基づいて、第一フィルタ３１の抵抗量を変更してもよい。あるいは、ＣＰＵ１３は、周辺回路を制御して第一フィルタ３１の抵抗量を変更してもよい。
　また、第二室１０’の室内容積は、後述する手順に従って予め決定されているが、ＣＰＵ１３は、上記プログラムの実行中に、測定された差圧情報を表示部１４へ直接出力して表示してもよく、使用者は表示された差圧情報に基づいて、第二室１０’の室内容積を変更してもよい。あるいは、ＣＰＵ１３は、周辺回路を制御して第二室１０’の室内容積を変更してもよい。
　このように、本発明の第一のシステムを実行する方法もまた、本発明の範囲内である。すなわち、本発明はまた、被験体の呼吸波形情報を取得する方法（第一の方法）を提供する。本発明の第一の方法によって、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって配置した収容室の内外の気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報が生成される。すなわち、本発明の第一の方法は、被験体を長期間にわたって収容する収容室の内外の気圧差を経時的に測定する工程；および、測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程、を包含すればよく、その前段階として、上記収容室の内部に、上記被験体を配置する工程をさらに包含してもよく、さらに、上記収容室を設置する工程や、被験体の長期生活に必要な給水部および給餌部を上記収容室の内部に設ける工程を包含してもよい。
　本発明の第一の方法において用いられる収容室は、上述した、生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室であり、具体的には、第一室外から第一室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、第一室内から第一室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、上記被験体を配置した後に、上記吸気部および上記排気部を除いて上記収容室の室内外が遮断される。すなわち、本発明の第一の方法は、上記被験体を配置した後に、上記吸気部および上記排気部を除いて上記収容室の室内外を遮断する工程をさらに包含してもよい。また、所定量の空気を上記吸気部から上記収容室内へ連続的に流入させるエアポンプを上記吸気部および上記排気部の少なくとも一方に連結する工程や、該エアポンプを作動して所定量の空気を上記吸気部から上記収容室内へ連続的に流入させる工程をさらに包含してもよい。
　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方には抵抗（第一フィルタ）が設けられており、第一室の換気量が調整され、さらに上記気圧差が差圧センサの検出範囲内に調整されている。このように、第一フィルタの抵抗量は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように決定されているともいえる。すなわち、本発明の第一の方法は、吸気部および排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する第一フィルタを設ける工程をさらに包含してもよく、さらに、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するために、第一フィルタの抵抗量を決定する工程を包含してもよい。
　差圧センサにて測定されるべき気圧差を差圧センサの検出範囲内に調整するためのさらなる手段として、室内外が遮断されている第二室が第一室と独立して第一室外に設けられてもよく、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように、第二室の室内容積が決定されている。このように、本発明の第一の方法は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するために、第二室の室内容積を決定する工程をさらに包含してもよい。
　差圧センサにて測定されるべき気圧差を差圧センサの検出範囲内に調整するための手段として、差圧センサが第一室内の気圧を検出する第一検出部、および差圧センサが第二室内の気圧を検出する第二検出部の少なくとも一方に、さらなる抵抗（第二フィルタ）が設けられてもよく、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように、第二フィルタの抵抗量が決定されている。このように、本発明の第一の方法は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するために、第二フィルタの抵抗量を決定する工程をさらに包含してもよい。
　また、生成した呼吸波形情報を利用するために、本発明の第一の方法は、上記呼吸波形情報を記録する工程や、上記呼吸波形情報に基づいて呼吸波形を表示する工程をさらに包含することが好ましい。
　本発明の第一のシステムおよび方法を用いれば、被験体の呼吸波形の生成に必要な情報を、簡便、低コストかつ非侵襲的に測定／記録し、必要に応じて呼吸波形を表示することができる。なお、本発明を用いれば、第一室の容積を被験体の換気量の１００００倍以上に設計することが可能である。また、第一室の容積が被験体の換気量の１５０００倍以上、２００００倍以下であっても本発明を実現し得る。
　〔２：第二のシステムおよび方法〕
　本発明はまた、被験体の睡眠覚醒情報を取得するためのシステム（第二のシステム）を提供する。
　哺乳動物の睡眠覚醒情報を取得する方法として最も普及しているものは脳波・筋電図法である。脳波は、主に大脳から検出される小さな電位を経時的に記録したものであり、筋電図は、骨格筋の電位を経時的に記録したものである。脳波・筋電図法を用いて、哺乳類の睡眠覚醒状態をＮＲＥＭ睡眠、ＲＥＭ睡眠、覚醒の３つの状態に分けることができる。　　　
　脳波・筋電図法を用いる場合、動物の頭部に電極を留置することが必要である。しかし、マウスのような小動物では、大脳が発する電位が小さいために電極を頭蓋骨に留置することが必要となり、難易度が極めて高い手術を必要とする。そして、頭蓋骨に電極を留置するような大手術をうけた動物の行動パターンは、その動物本来の行動パターンと異なることが知られており、実際に観察したい状態を観察できない可能性がある。また、脳波・筋電図法は、微弱な脳波や筋電図を増幅することが必要となるために、ノイズ対策や高性能アンプが必要となり、コストが極めて高くなる。さらに、脳波・筋電図法に基づいて睡眠覚醒状態を判定するための解析が自動化できていないために、最終的に人間の目で睡眠覚醒状態を判定することになり、限られたリソースの中で大量のデータを処理するには不適切である。
　本発明の第二のシステムは、睡眠覚醒状態を判定するための情報を被験体から簡便かつ非侵襲的に高感度にて経時的に測定し、必要に応じて、睡眠覚醒状態を判定するための情報の記録および表示を行うシステムであり、具体的にはWhole body plethysmograph（ＷＢＰ）を行い、被験体の睡眠覚醒状態の判定に必要な情報を、長期間（少なくとも２４時間以上、好ましくは７日間以上）にわたって非侵襲的に測定／記録するシステムである。
　本発明の第二のシステムによって、生理機能を長期間にわたって測定されるべき被験体を配置した収容室の内外の気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報が生成され、生成された呼吸波形情報に基づいて睡眠覚醒情報がさらに生成される。すなわち、本発明の第二のシステムは、被験体の呼吸波形情報を取得し、取得した呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成するシステムである。本発明の第二のシステムにおいて、被験体の呼吸波形情報を取得するための構成は、上述した第一のシステムに準じていればよい。すなわち、本発明の第二のシステムは、第一のシステムにて説明した第一室、第一フィルタ、差圧センサおよび呼吸波形情報生成部、ならびに、取得した呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する睡眠覚醒情報生成部を備えていればよく、第一のシステムにて説明した第二室および／または第二フィルタ、記録部、表示部および赤外線センサがさらに設けられていてもよい。
　図３は第二のシステムの機能ブロック図である。機能ブロック以外の構成については第一のシステムと同様であり、上述した第一のシステムについての説明および図１を参照のこと。第二のシステム１０１は、図３に示すように、その機能ブロックとして、差圧センサ１１、記録部１２、情報生成部（ＣＰＵ）１３、および表示部１４を備えている。差圧センサ１１は、被験体が収容された第一室１０の内側の気圧と第二室１０’の内側の気圧との差圧を測定する機能を有しており、ＣＰＵ１３は、呼吸波形情報を生成するための演算部（呼吸波形情報生成部）１３ａ、および、睡眠覚醒情報を生成するための演算部（睡眠覚醒情報生成部）１３ｂとしての機能を有しており、記録部１２は、演算部１３ａが処理するための、差圧センサ１１によって得られた情報（差圧情報）、および演算部１３ａが生成した呼吸波形情報、ならびに、演算部１３ｂが生成した睡眠覚醒情報を保存する機能を有しており、表示部１４は、演算部１３ａによって生成された呼吸波形情報を呼吸波形として表示する機能、および演算部１３ｂによって生成された睡眠覚醒情報を表示する機能を有している。
　なお、この機能ブロックは、ＣＰＵ１３が記録部１２に格納された、呼吸波形情報および／または睡眠覚醒情報を生成するためのプログラムを実行し、第一のシステムと同様に明示しない入出力回路などの周辺回路を制御することによって実現される。
　第二のシステム１０１では、第一のシステムに準じて生成された呼吸波形情報を用いる。ＣＰＵ１３は、生成した呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を直接生成するか、あるいは、測定期間中または測定終了後に、記録部１２に記録された呼吸波形情報を取り出し、被験体の睡眠覚醒情報を生成する。ＣＰＵ１３は、生成した睡眠覚醒情報を、一旦記録部１２へ記録しても、表示部１４へ直接出力して表示してもよい。なお、後述する実施例において、ＣＰＵ１３は、以下の手順に従って呼吸波形情報に基づいて睡眠覚醒情報を生成しているが、睡眠覚醒情報の生成手順はこれに限定されず、本明細書を読んだ当業者によって適宜設計され得る。
　［１］呼吸波形のサンプリング
　呼吸波形のサンプリングをｆ＝２５０［Ｈｚ］で行う。呼吸頻度の低い動物種ではさらにサンプリングレートが低くてもよい。
　［２］時系列呼吸波形のフィルタリング
　解析法によっては時系列データを移動平均やガウスフィルターを用いて平滑化する必要がある。具体的には呼吸数や呼吸長を用いる解析の場合にはフィルタリングが必要となる。まずフィルタ幅２０点、平均０、標準偏差２のガウスフィルターをかけることによって高周波成分を除去し、さらにフィルタ幅４０点、平均０、標準偏差２０のガウスフィルターで得られた時系列データを元データから差し引くことによって、基線の揺れを取り除くことができる。
　［３］時系列呼吸波形のパワースペクトラムの算出
　上記［２］で得られた時系列データを，睡眠覚醒判定を行いたい長さで区切り（１セグメント）、セグメントごとにフーリエ変換を行い、パワースペクトラムを算出する。なおパワースペクトラムを求める際にセグメントごとに線形トレンドを除去し、窓関数としてはハニングウィンドウを用いている。たとえばＬ［秒］の時系列データを取得し、セグメント長をｋ［秒］で解析を行う場合、ｋｆ×Ｌ／ｋの行列を用いて上の計算を行う。後述する実施例では８秒間毎のパワースペクトラムを算出して用いている。
　［４］呼吸波形パワースペクトラムの主成分分析
　上記［３］で求められたＬ／ｋ個のセグメント毎に求められたＬ／ｋ個のパワースペクトラムのベクトルに対して主成分分析を行い、主成分を抽出する。
　［５］呼吸波形パワースペクトラムの第１主成分および第２主成分を用いてＰＤＦクラスタリング
　上記［４］で求められた呼吸波形の、セグメント毎のパワースペクトラムの主成分を用いてクラスタリングを行う。クラスタリングはＡｚｚａｌｉｎｉらが提唱した（Stat Comput.,2007）ノンパラメトリック密度推定法を用いてコアとなるクラスタを同定し、残された点はコアクラスタとの距離によってクラスタリングを行う。
　［６］クラスタの平均パワースペクトラムを求め「睡眠」あるいは「覚醒」に分類
　上記［５］でクラスタリングされた２群を睡眠または覚醒に分類する。哺乳類では呼吸数の大小に大きな違いがあることが知られているので、２群で呼吸数を比較し呼吸数が多い方を覚醒、少ない方を睡眠とする。
　このように、本発明では、呼吸波形を周波数領域に変換した後に主成分分析を行う。これにより、動物種に依存することなく最も特徴的な周波数領域におけるパターンを有した２軸に情報を要約することができる。よって、例えばＮＲＥＭ睡眠における呼吸のパターンが異なる場合であっても、ＮＲＥＭと覚醒との間でパターンに差異があれば２群に分けることができる。すなわち、公知技術と比較して事前に必要とされる情報（例えば、どの周波数領域が睡眠に特徴的であるかなど）の種類を極めて低減することができる。
　ヒトの睡眠覚醒に関し、特許文献１（特開２００９－１７２１９７）は、接触性の体動検知センサから検出した呼吸信号に基づいてヒトの睡眠状態を判定する技術を開示しており、特許文献２（特開２００４－２５４８２７）は、取得した生体情報に基づいてヒトの睡眠状態を判定する技術を開示している。特許文献１の技術は、被験者にセンサを取り付けないと測定することができない。これに対して、本発明は、被験体の呼吸を非接触性に測定している。特許文献２の技術が用いる生体情報は、皮膚温、体温、脈拍、心拍、血圧、呼吸、発汗および体動などであり、極めて複雑である。これに対して、本発明は、生体情報として呼吸のみを用いるので極めて簡易である。また、特許文献１には、呼吸波形を解析すると基本波、第二高調波、第三高調波の周波数成分が得られ、これらの検出結果に応じて睡眠状態を判定する旨が記載されているが、このような判定を実現するためには、判定基準を生成するために膨大な情報量が事前に必要とされる。これに対して、本発明は、どの周波数ピークが重要であるかなどという情報を事前に必要とすることなく、被験体の状態を睡眠と覚醒の２群に分けることができる。
　なお、上述したように、呼吸波形の周期に基づいて睡眠と覚醒に分類することを説明したが、呼吸の変動（例えば、周波数領域でのピークの分散や、呼吸長の分布などのような周波数領域における分布の時間変化）に基づいてＲＥＭ睡眠とその他（例えばＮＲＥＭ睡眠）を区別することができる。
　このように、本発明の第二のシステムを実行する方法もまた、本発明の範囲内である。すなわち、本発明はまた、被験体の睡眠覚醒情報を取得する方法（第二の方法）を提供する。本発明の第二の方法によって、生理機能を長期間にわたって測定されるべき被験体を配置した収容室の内外の気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報が生成され、生成された呼吸波形情報に基づいて睡眠覚醒情報がさらに生成される。すなわち、本発明の第二の方法は、被験体の呼吸波形情報を取得し、取得した呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する方法である。本発明の第二の方法において、被験体の呼吸波形情報を取得する段階は、上述した第一の方法に準じて行われればよく、本発明の第二の方法は、上述した第一の方法に、取得した呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する工程をさらに包含すればよい。
　生成した呼吸波形情報および睡眠覚醒情報を利用するために、本発明の第二の方法は、上記呼吸波形情報および／または睡眠覚醒情報を記録する工程や、上記呼吸波形情報に基づいて呼吸波形を表示する工程、生成した睡眠覚醒情報を表示する工程をさらに包含することが好ましい。
　本発明の第二のシステムおよび方法を用いれば、簡便、低コストかつ非侵襲的に被験体の睡眠覚醒状態を判定することができ、手術が困難な被験体にも適用可能である。また、本発明は完全な自動化が可能であるため、従来の脳波・筋電図法にて不可欠な目視による状態確認も不要である。また、マウスのような小動物において、呼吸に基づいて睡眠覚醒状態を判定する技術はこれまでに存在しない。本発明の被験体として非ヒト小動物（例えばマウスまたはラット）を用いる場合、薬剤のスクリーニング等に好適に利用される。
　〔３：システムおよび方法の最適化〕
　本発明は、対象とする被験体の呼吸の特徴に応じて用いられればよく、本発明のシステムおよび方法を実行するにあたり、第一室の容積、差圧センサの感度、第一室の換気路における抵抗、および第二室の容積を最適化することが重要である。動物は種固有の周波数領域における呼吸ピークおよび換気量を有しているので、以下の手順に従えば、本発明のシステムにおける収容室の容積および差圧センサの感度に基づいて、換気路抵抗（第一フィルタおよび／または第二フィルタ）および第二室の容積を最適化することができる。また、以下の手順を適宜改変すれば、本発明のシステムに用いる収容室および差圧センサを、利用可能な換気路抵抗および第二室に基づいて設定することができる。これにより、特定の呼吸の周波数ピークや換気量を増幅して首尾よく検出することができる。つまり、被験体としてマウスを例に挙げて本発明を説明しているが、本発明の対象とする被験体は、マウスのような非ヒト小動物に限定されず、本発明がヒトに対しても適用可能であることを、本明細書を読んだ当業者は容易に理解する。
　〔１〕第一室の容積
　第一室の容積をＶ０［ｍＬ］、動物の１回換気量をΔＶ［ｍＬ］、呼気時の第一室内圧をＰ０［ｃｍＨ２Ｏ］、吸気時の第一室内圧をＰ１［ｃｍＨ２Ｏ］、第一室内の温度をＴｏｕｔ［Ｋ］、マウスの体温をＴｉｎ［Ｋ］とすると、吸気時と呼気時との圧差ΔＰは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
となる。収容室内での動物の居住性を考慮するとＶ０は大きいほど好ましいが、Ｖ０が大きくなるにつれてΔＰが小さくなるので、予想されるΔＰを検出し得る差圧センサが必要となる。マウスの１回換気量をΔＶ＝０．２［ｍＬ］、大気圧をＰ０＝１０１３２５［Ｐａ］］、Ｔｉｎ＝３１０［Ｋ］、Ｔｏｕｔ＝２９３［Ｋ］とすると、ΔＰとＶ０の関係は図４ａのようになる。
　ＮＩＨが定めるマウス１匹あたりの居住空間は、床面積が９６．７ｃｍ２以上、高さが１２．７ｃｍ以上となっているため、最低でも１２２８ｃｍ３以上の空間容積が必要となる。このため第一室内の容積を１２２８ｃｍ３とした場合、０．００９０［ｃｍＨ２Ｏ］以下の圧力を検出し得る差圧センサを用意することが必要になる。一方で、動物の居住性や飼育の長期化を考慮すると第一室内の容積は大きいほど好ましい。そこで、第一室内の容積を３０００［ｍＬ］、差圧センサの感度を－０．００８～０．００８［ｃｍＨ２Ｏ］とした場合の検討を以下に示す。
　〔２〕呼吸波形情報取得システムの流路
　呼吸波形情報取得システムにおける流路を等価の電気回路に置換すると、図４ｂのようになる。Ｒ１は換気路抵抗［ｃｍＨ２Ｏ・ｓｅｃ／ｍＬ］、Ｒ２は差圧センサ抵抗［ｃｍＨ２Ｏ・ｓｅｃ／ｍＬ］、Ｃ１は第一室容積［ｍＬ／ｃｍＨ２Ｏ］、Ｃ２は第二室容積［ｍＬ／ｃｍＨ２Ｏ］を表している。
第一室および差圧センサのインピーダンスをそれぞれＧ１、Ｇ２として次のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このとき、第一室、差圧センサの各々に流入する単位時間あたりの気体体積をｉ１、ｉ２とすると、差圧センサにて検出される圧力Ｖｓ［ｃｍＨ２Ｏ］は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
となり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
が回路内の単位時間あたりの気体容積から差圧センサで検出される圧力への伝達関数となり、これはＲ１、Ｒ２、Ｃ１、Ｃ２が与えられれば一義的に定まる。なお、上述した第一室内の容積および差圧センサの感度に基づいて、後述する実施例では、Ｃ１＝１．７７ｍＬ／ｃｍＨ２Ｏ、Ｒ２＝１．５５ｃｍＨ２Ｏ・ｓｅｃ／ｍＬを用いた。
　〔３〕第一室の換気路における抵抗の抵抗量
　換気路抵抗Ｒ１を変動させた場合のＧのシミュレーション結果を図５ａに示す。Ｒ１を小さくすることでピークのゲインを下げることなく低い周波数領域をカットすることができる。マウスの生理的な呼吸は１～１０Ｈｚにおさまるため、今回の実施例ではＲ１＝０．４［ｃｍＨ２Ｏ・ｓｅｃ／ｍＬ］程度が適切であることがわかる。
　〔４〕第二室の容積
　第二室容積を変化させた際のシミュレーションによって得られたＧを図５ｂに示す。第二室容積を大きくするほどゲインを増加し得ることがわかる。例えば、今回の実施例では、マウスの１回換気量は０．２［ｍＬ］であり呼吸を１０［Ｈｚ］だとすると、肺容積は、０．１ｓｉｎ（２π・１０ｔ）［ｍＬ］と近似することができ、実際の呼吸流量はＴｏｕｔ＝２９３［Ｋ］およびＴｉｎ＝３１０［Ｋ］の際に最大で０．２７５ｃｏｓ（２π・１０ｔ）［ｍＬ／ｓｅｃ］となる。第二室容積を５［ｍＬ］すなわち、Ｃ２＝０．００２９５［ｍＬ／ｃｍＨ２Ｏ］とすると、１０Ｈｚ付近のＧ＝０．０３７［ｃｍＨ２Ｏ／ｓｅｃ／ｍＬ］であり、０．２７５＊０．０３７＝０．０１０２［ｃｍＨ２Ｏ］の振幅の圧波形が差圧センサで得られることになる。実施例で用いている差圧センサの感度が－０．００８～０．００８［ｃｍＨ２Ｏ］であるため、第二室容積は５ｍＬで十分であることがわかる。
　以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。また、本明細書中に記載された文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
　なお、本発明のシステムを構成する各部材が、「ＣＰＵなどの演算手段がＲＯＭやＲＡＭなどの記録媒体に格納されたプログラムコードを実行することによって実現される機能ブロックである」場合を例にして説明したが、同様の処理を行うハードウェアによって実現してもよい。また、処理の一部を行うハードウェアと、当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うプログラムコードを実行する上記演算手段とを組み合わせて実現することもできる。さらに、上記各部材のうち、ハードウェアとして説明した部材であっても、処理の一部を行うハードウェアと、当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うプログラムコードを実行する上記演算手段とを組み合わせて実現することもできる。なお、上記演算手段は、単体であってもよいし、装置内部のバスや種々の通信路を介して接続された複数の演算手段が共同してプログラムコードを実行してもよい。
　被験体（マウス）を収容する第一室（容積３０００　ｍＬ）、第一室外の気圧を提供する第二室（容積５　ｍＬ）、第一室と第二室の室内圧の差を測定する差圧センサ（感度－０．００８～０．００８　ｃｍＨ２Ｏ）、第一室の換気量を調整する抵抗（換気路抵抗）（０．４　ｃｍＨ２Ｏ・ｓｅｃ／ｍＬ）、差圧センサ抵抗（第二抵抗）（１．５５　ｃｍＨ２Ｏ・ｓｅｃ／ｍＬ）、差圧センサからの情報を処理するコンピュータを備えたシステムを構築した。
　マウスを収容した後の第一室を実質的に密封し、３日間にわたって呼吸波形を測定しかつ記録した。呼吸波形の測定および記録を異なる２個体について行った。差圧センサにて測定したアナログ電位をアンプで増強し、これを、ＡＤ変換器を介してデジタル信号に変換したものを呼吸波形として出力した。結果を図６に示す。
　統計解析環境Ｒを用いて、［１］得られた呼吸波形のサンプリング、［２］時系列呼吸波形のフィルタリング、［３］時系列呼吸波形のパワースペクトラムの算出、［４］呼吸波形パワースペクトラムの主成分分析、［５］呼吸波形パワースペクトラムの第１主成分と第２主成分を用いたＰＤＦクラスタリング、を行った。図７には、［６］クラスタの平均パワースペクトラムを求めて「睡眠」あるいは「覚醒」に分類した結果を示す。なお、上記［２］～［６］を実行する際の、統計解析環境Ｒにおけるソースコードは以下のとおりである：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　クラスタの平均パワースペクトラムに基づいて「睡眠」あるいは「覚醒」に分類したところ、マウス１において感度９８．５％、特異度８８．５％、マウス２において感度９６．７％、特異度９６．７％にて、８秒間毎の睡眠状態を判定することができた。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　すなわち、本発明は以下の態様であり得る。
１．生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室；
　上記収容室の内部の気圧と上記収容室の外部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ；および
　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部
を備えており、
　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の呼吸波形情報を取得するためのシステム。
２．前記気圧差を前記センサの検出範囲内に調整するように、前記抵抗の抵抗量が決定されている、１のシステム。
３．生成された呼吸波形情報を記録する記録部；および
　生成された呼吸波形を表示する表示部
をさらに備えている、１または２のシステム。
４．生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室；
　上記収容室の内部の気圧と上記収容室の外部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ；
　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部；および
　生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する睡眠覚醒情報生成部
を備えており、
　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の睡眠覚醒情報を取得するためのシステム。
５．前記気圧差を前記センサの検出範囲内に調整するように、前記抵抗の抵抗量が決定されている、４のシステム。
６．生成された呼吸波形情報および／または睡眠覚醒情報を記録する記録部；および
　生成された呼吸波形および／または睡眠覚醒情報を表示する表示部
をさらに備えている、４または５のシステム。
７．室内外が遮断されている、前記収容室と独立した第二室をさらに備えており、
　前記差圧センサは、第二室内の気圧を前記収容室外の気圧として用いて前記気圧差を測定し、
　上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように、第二室の容積が決定されている、１～６のシステム。
８．前記差圧センサが収容室内の気圧を検出する第一検出部、および／または前記差圧センサが収容室外の気圧を検出する第二検出部に、第二抵抗がさらに設けられており、
　上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように、第二抵抗の抵抗量が決定されている、１～７のシステム。
９．前記被験体が２４時間以上にわたって収容される、１～８のシステム。
１０．前記気圧差が２４時間以上にわたって測定される、１～９のシステム。
１１．給水部および給餌部が第一室内に備えられている、１～１０のシステム。
１２．前記被験体が非ヒト小動物である、１～１１のシステム。
１３．前記非ヒト小動物がマウスまたはラットである、１２のシステム。
１４．前記所定量の空気を前記吸気部から前記収容室内へ連続的に流入させるエアポンプが、上記吸気部および上記排気部の少なくとも一方に連結されている、１～１３のシステム。
１５．生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程；および
　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程
を包含し、
　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記収容室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の呼吸波形情報を取得する方法。
１６．生成された呼吸波形情報を記録する工程をさらに包含する、１４のシステム。
１７．生成された呼吸波形を表示する工程をさらに包含する、１４または１５のシステム。
１８．生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程；
　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程；および
　生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する工程
を包含し、
　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記収容室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の睡眠覚醒情報を取得する方法。
１９．生成された呼吸波形情報および／または睡眠覚醒情報を記録する工程をさらに包含する、１８の方法。
２０．生成された呼吸波形および／または睡眠覚醒情報を表示する工程をさらに包含する、１８または１９の方法。
２１．前記抵抗を、前記吸気部における換気路および前記排気部における換気路の少なくとも一方に設ける工程をさらに包含する、１８～２０の方法。
２２．前記気圧差を前記センサの検出範囲内に調整するように、第一室の換気量を調整する抵抗の抵抗量を決定する工程をさらに包含する、１８～２１の方法。
２３．室内外が遮断された、前記収容室と独立して備えられた第二室の内部の気圧を、前記収容室の外部の気圧として用いて前記気圧差を測定する工程をさらに包含する、１８～２２の方法。
２４．前記気圧差を前記差圧センサの検出範囲内に調整するように第二室の容積を決定する工程をさらに包含する、２３の方法。
２５．前記気圧差を前記差圧センサの検出範囲内に調整するように、前記差圧センサが収容室内の気圧を検出する第一検出部、および／または前記差圧センサが収容室外の気圧を検出する第二検出部に設けられた第二抵抗の抵抗量を決定する工程をさらに包含する、１８～２４の方法。
２６．前記被験体が２４時間以上にわたって収容される、１８～２５の方法。
２７．前記測定する工程が２４時間以上にわたって行われる、１８～２６の方法。
２８．給水部および給餌部を第一室内に備える工程をさらに包含する、１８～２７の方法。
２９．前記被験体が非ヒト小動物である、１８～２８の方法。
３０．前記非ヒト小動物がマウスまたはラットである、２９の方法。
３１．前記所定量の空気を前記吸気部から前記収容室内へ連続的に流入させるエアポンプを、上記吸気部および上記排気部の少なくとも一方に連結する工程をさらに包含する、１８～３０の方法。
３２．前記被験体の生理機能を長期間にわたって測定するための収容室の内部に、測定されるべき被験体を配置する工程をさらに包含する、１８～３１の方法。
３３．前記被験体の生理機能を長期間にわたって測定するための収容室を設置する工程をさらに包含する、１８～３２の方法。
３４．前記被験体を配置した後に、前記吸気部および前記排気部を除いて前記収容室の室内外を遮断する工程をさらに包含する、１８～３３の方法。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　被験体の睡眠覚醒状態を把握することによって、被験体の健康管理が可能になる。これにより、被験体にとっての好ましい生活リズムを提案したり、診断時の有力な補助データを提供したりすることができるので、本発明はあらゆる産業に貢献する。
　１０　　　収容部（第一室）
　１０’　　補助部（第二室）
　１１　　　差圧センサ
　１２　　　記録部
　１３　　　情報生成部（ＣＰＵ）
　１３ａ　　呼吸波形情報生成部
　１３ｂ　　睡眠覚醒情報生成部
　１４　　　表示部
　２１　　　吸気部
　２２　　　排気部
　２３　　　ポンプ
　３１　　　抵抗（第一フィルタ）
　３２　　　抵抗（第二フィルタ）
１００　　　第一のシステム
１０１　　　第二のシステム

Claims (10)

  1. 　生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室；
    　上記収容室の内部の気圧と上記収容室の外部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ；および
    　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部
    を備えており、
    　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
    　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
    　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の呼吸波形情報を取得するためのシステム。
  2. 　生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室；
    　上記収容室の内部の気圧と上記収容室の外部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ；
    　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部；および
    　生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する睡眠覚醒情報生成部
    を備えており、
    　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
    　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
    　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、第一室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の睡眠覚醒情報を取得するためのシステム。
  3. 　室内外が遮断されている、前記収容室と独立した第二室をさらに備えており、
    　前記差圧センサは、第二室の内部の気圧を前記収容室の外部の気圧として用いて前記気圧差を測定し、
    　上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように、第二室の容積が決定されている、請求項１または２に記載のシステム。
  4. 　生成された情報を記録する記録部；および
    　生成された情報を表示する表示部
    をさらに備えている、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
  5. 　前記気圧差が２４時間以上にわたって測定される、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 　生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程；および
    　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程
    を包含し、
    　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
    　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
    　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記収容室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の呼吸波形情報を取得する方法。
  7. 　生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する収容室の内部の気圧と外部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程；
    　測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程；および
    　生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する工程
    を包含し、
    　上記収容室には、該収容室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該収容室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
    　上記収容室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
    　上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記収容室の換気量を調整する抵抗が設けられている、被験体の睡眠覚醒情報を取得する方法。
  8. 　前記気圧差を前記差圧センサの検出範囲内に調整するように前記抵抗の抵抗量を決定する工程をさらに包含する、請求項６または７に記載の方法。
  9. 　室内外が遮断された、前記収容室と独立して備えられた第二室の内部の気圧を、前記収容室の外部の気圧として用いて前記気圧差を測定する工程をさらに包含する、請求項６～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 　前記気圧差を前記差圧センサの検出範囲内に調整するように第二室の容積を決定する工程をさらに包含する、請求項９に記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102335639B1 (ko) * 2020-04-13 2021-12-06 엘에스일렉트릭 (주) 전자 접촉기의 소음을 측정하는 방법 및 그를 위한 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007500067A (ja) * 2003-06-12 2007-01-11 バクスコ エレクトロニクス インコーポレイテッド 低ノイズプレチスモグラフ
WO2007015289A1 (ja) * 2005-08-01 2007-02-08 Drug Safety Testing Center Co., Ltd. チャンバー装置、呼吸系薬理試験システム及び安全性薬理試験方法
US20070179394A1 (en) * 2005-12-01 2007-08-02 Buxco Electronics, Inc. Large diameter plethysmograph

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007500067A (ja) * 2003-06-12 2007-01-11 バクスコ エレクトロニクス インコーポレイテッド 低ノイズプレチスモグラフ
WO2007015289A1 (ja) * 2005-08-01 2007-02-08 Drug Safety Testing Center Co., Ltd. チャンバー装置、呼吸系薬理試験システム及び安全性薬理試験方法
US20070179394A1 (en) * 2005-12-01 2007-08-02 Buxco Electronics, Inc. Large diameter plethysmograph

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. B. HERNANDEZ ET AL.: "Novel whole body plethysmography system for the continuous characterization of sleep and breathing in a mouse", JOURNAL OF APPLIED PHYSIOLOGY, vol. 112, 1 December 2011 (2011-12-01), pages 671 - 680 *
JONATHAN P. JACKY: "A plethysmograph for long- term measurements of ventilation in unrestrained animals", RESPIRATORY, ENVIRONMENTAL AND EXERCISE PHYSIOLOGY, vol. 45, no. 4, October 1978 (1978-10-01), pages 644 - 647 *
RICHARD STEPHENSON ET AL.: "Theoretical and practical considerations in the application of whole body plethysmography to sleep research", EUR J APPL PHYSIOL, vol. 87, 30 April 2002 (2002-04-30), pages 207 - 219 *

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