(57)【要約】【課題】小動物の行動や生体リズムに与える光の影響を解析可能であり、また、中枢系医薬品の開発に必要な行動薬理研究を行うことができ、さらには光を制御することでうつ病などを発症したモデル動物の作成が可能な動物行動科学研究装置を提供することである。【解決手段】内部に小動物を飼育する飼育箱１３を収納可能な空間１０と、前記飼育箱１３を照らす照明部４と、前記飼育箱１３に飼育される小動物の行動を検知するセンサ１４とを備える動物行動科学研究装置１であって、前記照明部４は、光源として発光ダイオードを搭載し、この発光ダイオードの照度を調整可能に、照度制御部２３を備えるものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に小動物を飼育する飼育箱を収納可能な空間と、前記飼育箱を照らす照明部と、前記飼育箱に飼育される小動物の行動を検知するセンサとを備える動物行動科学研究装置であって、
前記照明部は、光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）を搭載し、この発光ダイオードの照度を調整可能に、照度制御部を備えることを特徴とする動物行動科学研究装置。
【請求項２】
前記光源は、白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載の動物行動科学研究装置。
【請求項３】
前記光源は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを同一基板上に混合配置させた発光ダイオードユニットであることを特徴とする請求項１記載の動物行動科学研究装置。
【請求項４】
前記センサは、前記小動物が放出する赤外線を感知する赤外線センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の動物行動科学研究装置。
【請求項５】
回転輪とこの回転輪の回転を検知する回転センサ及び給水装置を備える飼育箱を備え、前記回転センサ及び前記赤外線センサの出力信号で前記小動物の行動を検知することを特徴とする請求項４記載の動物行動科学研究装置。
【請求項６】
前記照明部は、前記光源を配置・収容するラックと、このラックを挿脱可能に案内するガイド部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の動物行動科学研究装置。
【請求項７】
底板部の下面に、転動可能に設けられるキャスターと支持可能に設けられる支持脚を備え、天板部の上面に、前記キャスターを案内する溝部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の動物行動科学研究装置。
【請求項８】
前記照度制御部に対する制御信号を受信しつつ、前記センサからの出力信号を送信可能なインターフェースを備えて、外部の別個の端末と接続可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の動物行動科学実験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小動物を入れた飼育箱を内部に収納し、ＬＥＤ光を照射して小動物の行動特性を科学的に解析するための動物行動科学研究装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラットなどの小動物は、動物行動科学的あるいは生理学的な理論の検証、製薬や化学などの分野における製品の実証などの実験に用いられることが多く、検体としての運動量や食飲回数などの行動解析が実施されていた。
例えば、特許文献１に開示される「動物等検体の行動解析装置」では、動物検体が行動可能な大きさのスキナーボックスと、周囲の対向壁面に付設したセンサーを備え、センサーの検出信号によって動物検体の位置を割り出し、それを時系列に沿って演算処理して動物検体の行動位置、速度、行動方向を算出する発明が開示されている。センサーは、対向する両側壁に設けられており、発光素子と受光素子を対向させてビーム光を放射・入射することで、空間に格子を形成することで、動物検体の位置を割り出している。
この「動物等検体の行動解析装置」は、ラット等の検体が、外部からの物理的乃至心理的な各種要因による不用意な束縛を受けることなく、正常な状態やある種の特定な異常時における検体の行動を正確に解析できるというものである。
【０００３】
一方、特許文献２に開示される「実験用動物の運動量測定方法及びその装置」は、特許文献１と同様に、対向する側壁に光センサ投光器と光センサ受光器を取付け、これを上下２層設けて、上層の光センサ投光器と光センサ受光器で実験用動物の通常の立ち上がりを検出し、下層のセンサで同じく不完全な立ち上がりを検出するようにしたものである。
このように構成される「実験用動物の運動量測定方法及びその装置」においては、上下２層に光センサを設けることで、実験用動物の立ち上がりを記憶し、下層に配置された光センサによって実験用動物の立ち上がりからの復帰を検出して１回の立ち上がりとして明確に定義される正確な立ち上がり回数を検出することが可能であり、さらに、この下層の光センサによって不完全な立ち上がりを検出することも可能である。よって、より簡易かつ正確に実験用動物の運動量を測定することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特許第２５１９８９３号公報
【特許文献２】特開平７−１８４５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように記載される特許文献１及び特許文献２に記載された従来の技術は、実験用の小動物を収容し、その行動を位置の同定も含めて、側壁に設置されたセンサで測定可能であり、特に、特許文献２に開示される発明では、通常の立ち上がりや不完全な立ち上がりまで検知することも可能である。しかしながら、その小動物の行動原因となる刺激を与える構造に関しては、開示されておらず、言及もない。これらの特許文献に開示される小動物の行動解析は暗視下で行うことを前提とするものであり、照明下で行うものではない。
小動物の行動や生体リズムなどに影響を与える因子として、光が重要であることが徐々に明らかにされつつあり、この光の影響を評価するためには光源を設けることが必要となるが、特許文献１及び特許文献２に開示される発明においては、光源に関する開示がない。従って、光源を用いた照射時における動物行動に関する解析ができない可能性が高いという課題があった。
【０００６】
また、この光源は、装置内の温度上昇を防止するために発熱の少ないものが望まれ、さらに、光が小動物に与える影響を解析するためには、複数の異なる波長の光源を試す必要があるが、このような構成に関する開示や言及もなく、適切な光源を用いつつ、その光源が与える影響に関する解析を実施できないという課題があった。
さらに、このような実験を行う場合に、対照区の設置などから複数の装置を配列する必要があるが、このような複数の装置の配列、省スペース化に配慮する技術内容を含むものではなく、複数の装置を同時に用いて実験を行う場合には、安全に十分なスペースを確保して実験を行うことが困難である可能性があるという課題があった。
また、これらの文献に開示される発明においては、いわゆるスタンドアロン型の実験装置であり、計測して得られたデータをそのまま演算処理して、その場で評価するという手法を用いているが、外部のコンピュータ等から遠隔操作で計測データを取得したり、制御信号を送信したりすることができないという課題があった。
【０００７】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、小動物の行動や生体リズムに与える光の影響を解析可能であり、また、中枢系医薬品の開発に必要な行動薬理研究を行うことができ、さらには光を制御することで、特に、光うつ病を発症したモデル動物の作成が可能な動物行動科学研究装置を提供することを目的とする。
また、複数の装置を同時に用いるような実験においても省スペース化を実施することが可能で、安全に配列することが可能な動物行動科学研究装置を提供することも目的とし、さらに、外部の１つ以上のコンピュータや携帯情報端末装置から、同時あるいは順次、１以上の当該研究装置に対して、遠隔操作でデータを取得したり、制御信号を送信したりすることが可能な動物行動科学研究装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である動物行動科学研究装置は、内部に小動物を飼育する飼育箱を収納可能な空間と、前記飼育箱を照らす照明部と、前記飼育箱に飼育される小動物の行動を検知するセンサとを備える動物行動科学研究装置であって、前記照明部は、光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）を搭載し、この発光ダイオードの照度を調整可能に、照度制御部を備えるものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、ＬＥＤを光源とする照明部からの熱発生が無いので、光のみが小動物に影響を生じさせることができる。
【０００９】
さらに、請求項２に記載の発明である動物行動科学研究装置は、請求項１記載の発明において、前記光源は、白色ＬＥＤであることを特徴とするものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、光源として白色ＬＥＤを搭載することで、白色光が小動物に与える影響を生じさせることはもちろん、白色ＬＥＤの点灯、消灯によって、昼夜を模擬するという作用を有する。また、その際の発熱の影響を抑制する作用は請求項１に記載の発明と同様である。
【００１０】
請求項３に記載の発明である動物行動科学研究装置は、請求項１記載の発明において、前記光源は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを同一基板上に混合配置させた発光ダイオードユニットであることを特徴とするものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを搭載することで、光の三原色に代表される異なる波長の光を照射可能とする作用を有する。各々の光が小動物に与える影響を生じさせること及びその際の発熱の影響を抑制する作用を有する。また、同時に３色を点灯することで、白色ＬＥＤとして作用させることも可能である。さらに、同一の基板に搭載したので、光源を交換することなく、実験を連続させながら各色が与える影響を生じさせる作用を有する。
【００１１】
請求項４に記載の発明である動物行動科学研究装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記センサは、前記小動物が放出する赤外線を感知する赤外線センサであることを特徴とするものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、赤外線センサを用いることで、小動物が放出する赤外線を感知して、その位置や動きを高い精度で同定するという作用を有する。
【００１２】
請求項５に記載の発明である動物行動科学研究装置は、請求項４に記載の発明において、回転輪とこの回転輪の回転を検知する回転センサ及び給水装置を備える飼育箱を備え、前記回転センサ及び前記赤外線センサの出力信号で前記小動物の行動を検知することを特徴とするものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、請求項４に記載の発明の作用に加えて、回転輪とこの回転輪の回転を検知する回転センサを設けることで、小動物の運動量を定量的に解析する作用を有し、また、ストレスの発生状況を解析する作用を有する。
【００１３】
請求項６に記載の発明である動物行動科学研究装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記照明部は、前記光源を配置・収容するラックと、このラックを挿脱可能に案内するガイド部とを有することを特徴とするものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、照明部が光源を配置・収容するラックとガイドを備えて、ラックを挿脱可能にして、ラックの交換及びラックに配置・収容された光源の交換を容易とする作用を有する。
【００１４】
請求項７に記載の発明である動物行動科学研究装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発明において、底板部の下面に、転動可能に設けられるキャスターと支持可能に設けられる支持脚を備え、天板部の上面に、前記キャスターを案内する溝部を備えることを特徴とするものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、底板部の下面のキャスターは、動物行動科学研究装置を容易に移動可能に作用し、また、支持脚は動物行動科学研究装置の移動を抑制しながらその重量を支持するように作用する。
さらに、天板部の上面に備えられる溝部は、キャスターを案内しつつ、この溝部からのキャスターのはみ出しを抑制する作用を有する。
【００１５】
請求項８に記載の発明である動物行動科学研究装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記照度制御部に対する制御信号を受信しつつ、前記センサからの出力信号を送信可能なインターフェースを備えて、外部の別個の端末と接続可能であることを特徴とするものである。
上記構成の動物行動科学研究装置においては、インターフェースが外部の別個の端末と接続可能として、その端末からセンサからの出力信号を受信したり、照度制御部に対する制御信号を送信したりする作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１記載の動物行動科学研究装置では、飼育箱を照らす照明部を備え、しかもその照明部の光源にＬＥＤを搭載することで発熱量を低く抑え、熱とは別個に光が小動物へ与える影響を解析することができるという効果を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の動物行動科学研究装置においては、発熱量を低く抑えつつ、白色光が小動物に与える影響を解析することが可能である。また、白色光の点灯、消灯によって、昼夜を模擬することができ、点灯・消灯のそれぞれの長短を制御することなどによって、小動物の生体リズムなどの季節性などについて解析することも可能となる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の動物行動科学研究装置においては、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを搭載することで、光の三原色に代表される異なる波長の光を照射可能として、異なる波長によって発生する影響について解析することが可能となる。さらに、それぞれのＬＥＤを同一基板上に設けたので、基板を交換することなく、各色の波長のＬＥＤを用いて各色の小動物に与える影響を解析することが可能である。異なる波長を照射することで、小動物の生体リズムの進みや遅れなどの効果も波長毎に影響を解析することができる。また、三原色を備えていることからその強度を調整することで様々な色を作成することも可能であり、さらに、すべての色のＬＥＤを同時に点灯させることで、白色ＬＥＤとして利用することも可能である。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の動物行動科学研究装置においては、赤外線センサを用いることで、小動物が放出する赤外線を感知して、その位置や動きを高い精度で同定することができるので、側壁に対向させて投光素子と受光素子から構成される光センサを設ける必要はなく、赤外線センサを動物行動科学研究装置の内部の天井部分に設けることが可能となる。従って、赤外線を用いて動物行動科学研究装置の底部を移動する小動物の位置を精度よく検出することが可能である。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の動物行動科学研究装置は、回転輪とこの回転輪の回転を検知する回転センサを備えることで、回転輪で運動する小動物の運動量を定量的に測定して解析することが可能である。また、小動物に対し動物行動科学研究装置の底部を移動する状態と回転輪で運動する状態の２通りを選択可能として、小動物に発生しているストレスの状況を解析することができるという効果を発揮する。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の動物行動科学研究装置は、照明部が光源を配置・収容するラックとガイドを備えて、ラックの交換を容易とすることができる。従って、波長の異なる複数種類の光源をラックに収容・配置した場合に、より効率的に光源の交換を行うことができる。さらに、光源の修理やメンテナンスが容易となり、さらに、交換が容易となることも相まって、実験の中断や延期を防止して、より運用性に優れた動物行動科学研究装置として実験を遂行することが可能である。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の動物行動科学研究装置は、キャスターによってその移動を容易かつ安全にし、支持脚によってその設置・固定を容易かつ安全にする。さらに、天板部の上面にキャスターを案内する溝部を設けることで、動物行動科学研究装置を重ねる際に、その溝部にキャスターを導いて、その溝部から外れることを防止することで上側の動物行動科学研究装置の位置決めを可能とするものである。重ねる際に、不用意にキャスターが天板部から外れ、最悪の場合には載置した動物行動科学研究装置が天板部から落下する可能性もあるが、そのような不具合の発生予防を可能とする効果を有する。
【００２３】
本発明の請求項８に記載の動物行動科学研究装置は、インターフェースを備えることで、外部の別個の端末、例えば、コンピュータや携帯情報端末などと接続可能として、本動物行動科学研究装置に対してアクセスを可能として、センサからの出力信号を受信したり、照度制御部に対する制御信号を送信したりすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る動物行動科学研究装置を図１乃至図１２に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る動物行動科学研究装置の外形図であり、図２は一部内部を透視する構造図である。
図１及び図２において、動物行動科学研究装置１は天板部３と底板部２０及び側板部２４によって構成される略直方体の装置であり、その内部空間１０には小動物を飼育するための飼育箱（図示せず）を収容することができる。
天板部３の下部には、照明部４が設けられており、把手１１を用いて挿脱可能に構成されている。天板部３の上面には溝部７が形成されており、底板部２０の下面に設けられたキャスター８を案内することができる。また、キャスター８の傍には支持脚９が設けられており、支持脚９を伸ばしてキャスター８を浮かせることによって動物行動科学研究装置１の移動を抑制しながら自重を支えることが可能である。
動物行動科学研究装置１の前面には前扉２が設けられており、ハンドル５で開閉を行う。動物行動科学研究装置１の内部への飼育箱の収容や、内部に設けられるセンサ、構造物あるいは配線などのメンテナンス・修理は、この前扉２を開けて行う。
【００２５】
図２に示されるように、動物行動科学研究装置１の内部空間１０に飼育箱１３を収容し、前扉２を閉じて、メインスイッチ６を入れる。このメインスイッチ６を入れることで、照明部や計器類の作動が可能となる。また、前面の上部には、照明点灯スイッチ１２ａ〜１２ｄが設けられており、照明部４の内部に配置される光源のスイッチを入れることが可能である。複数存在しているのは、それぞれ、異なる波長の光源に対して別個独立のスイッチが設けられているためで、これらは複数スイッチを入れることで、異なる波長の光源を同時に複数点灯させることも可能である。
内部空間１０の上部には、赤外線センサ１４が設けられており、飼育箱１３内の小動物の行動を検知することができる。赤外線センサ１４は、より詳細には赤外線昇電センサと呼ばれるもので、符号１６で示される範囲で小動物が移動した場合に、その移動に比例した信号を出力するものであり、検出された信号は、制御部２３に送信される。赤外線センサ１４によれば、小動物の体温によって発生される赤外線を検知することで、小動物の位置や移動量に基づく運動量を検知することが可能である。
制御部２３は、赤外線センサ１４で得られた信号を受信するのみならず、図１，２では図示しない換気ファン１８を制御するための信号を送信するものであり、その詳細については後述する。
なお、前扉２や天板部３、側板部２４など、動物行動科学研究装置１本体に係る部分は、動物の糞尿等から発せられるアンモニア成分等により装置自体が腐食することを避ける目的で、ステンレス鋼を使用して作られており、鋼板は軽量化の為１．５ｍｍ程度の物で構成されている。従って、物が当たった場合などに発生する音の内部への反響や、内部からの音の漏洩を防止すると共に、内部温度を維持するため、すなわち、動物行動科学研究装置１の内部の環境条件が、外部の温度や音などの条件に左右されないように、側板部２４の内部は、ウレタンあるいはグラスウールなどの、防音材を兼ねた断熱材が充填されている。
【００２６】
次に、図３乃至図６を参照しながら、照明部４の内部構造や動物行動科学研究装置１の内部背面に設けられる換気ファン１８について説明する。図１，２で説明した動物行動科学研究装置１の構成と同一の構成については同一符号を付して、その説明は省略する。図３，４は、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の内部構造を示す概念図であり、図５は、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の照明部４のラック２２内における照明ユニット１５の配置を示す概念図である。図６は、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の照明ユニットの基板上に配列されるＬＥＤ球を示す概念図である。
図３，４において、照明部４は、ラック２２を備えており、その内部に照明光源となる照明ユニット１５を配置している。この照明ユニット１５は、基板上にＬＥＤを搭載したもので、その数は、小動物に対する行動科学研究の内容によるが、例えば図５に示されるように、３行４列の１２個配置される。但し、この３行４列の他、照度を上げる場合には、例えば５行６列などとしてもよく、電源や配線の容量やラック２２の収納面積を考慮する必要はあるものの、その照明ユニット１５の個数や配列は特に限定するものではない。
なお、図５に示すソケット２８は、照明ユニット１５へ電力を供給するためのソケットで、本実施の形態においては、例えば、以下に図６を参照しながら説明する白色ＬＥＤ２６のみを搭載した照明ユニット１５と、赤色ＬＥＤ２６ａ、緑色ＬＥＤ２６ｂ、青色ＬＥＤ２６ｃを搭載した照明ユニット１５ａというように、２種類の照明ユニット１５，１５ａの各ＬＥＤにそれぞれ異なる電源を接続できる構造で、２種類の照明部４がそれぞれ個別に接続可能な構造である。すなわち、１種類のソケット２８で、異なる照明ユニット１５，１５ａを搭載した照明部４に対応可能である。このような構造としておくことで、照明ユニット１５，１５ａ同士を交換するような場合においても、同一ソケットで対応が可能である。
【００２７】
また、照明ユニット１５，１５ａの各々には、図６に示されるように、コネクタ２５，２５ａを備えた基板２７上に、６行６列のＬＥＤ球が配列されている。（ａ）は、基板２７上にすべて白色ＬＥＤ２６を配置した場合であり、（ｂ）は、赤色ＬＥＤ２６ａ、緑色ＬＥＤ２６ｂ、青色ＬＥＤ２６ｃをそれぞれ交互に２列ずつ配置した場合を示している。赤色ＬＥＤ２６ａ、緑色ＬＥＤ２６ｂ、青色ＬＥＤ２６ｃを同じ基板２７上に１つのユニットとして配置することによって、この１種類の照明ユニット１５ａを用いて、赤、緑、青の３色の波長の光をそれぞれ別個に照射することが可能であり、さらに、これらの色を混合させて照射することも可能である。赤、緑、青の３色を同時に照射して白色とすることも可能である。
なお、本実施の形態では、光の３原色のＬＥＤは、図６（ｂ）に示すように１つの照明ユニットにそれぞれを含めて配置したが、これとは別個に、照明ユニット毎に、全部のＬＥＤを赤色ＬＥＤ２６ａ、緑色ＬＥＤ２６ｂあるいは青色ＬＥＤ２６ｃとするように構成してもよい。そして、そのような照明ユニット１５ａをラック２２内に分散させて配置してもよいし、すべて同色のものを配置してもよい。
すべて同色として配置することによれば、各色の単色となるものの、実験対象の動物に与える影響を、赤、緑、青色の低い照度から高い照度まで幅広いレンジで実験することが可能である。
照明ユニット１５，１５ａへの給電は、基板２７，２７ａに備えられたコネクタ２５，２５ａとラック２２内に設けられた図示しないコネクタと接続して行う。従って、予めラック２２内にコネクタを十分に配しておくことで、容易に照明ユニット１５，１５ａを交換することができる。照明ユニット１５，１５ａを交換してもそのコネクタ２５，２５ａの位置を予め制御部２３に入力しておくことによれば、容易に照明ユニット１５，１５ａの照度の制御を実行することが可能である。
【００２８】
ラック２２は、把手１１を利用者が引くことによって外部へ容易に引き出されるように、その側方の下面を案内する２つのガイドレール１９を備えている。このガイドレール１９によって、ラック２２の側方の下面が円滑にスライドすることができる。ガイドレール１９は、ラック２２の側方下面のみならず、上方でもよいし、２つ設けられなくとも１つでもよい。さらに、レール状に形成されたガイドでなくとも溝状に形成されるガイドでもよい。
動物行動科学研究装置１の内部背面には、動物行動科学研究装置１の内部空間１０を換気するために換気ファン１８が設けられており、換気口１７から内部の空気が排出される。この換気ファン１８は、動物の発する臭気を排して、新鮮な空気や呼吸に必要な酸素を取り入れる換気目的の他に、照明部４の使用によって昇温した内部の空気を排出して、低温の外部空気を取り入れることで、内部空間１０の温度調節を行うことも目的としている。
【００２９】
次に、図７及び図８を参照しながら、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の設置を省スペース化することについて説明する。図７（ａ）は、動物行動科学研究装置を複数台水平に並べつつ、垂直に積み重ねた状態を示す正面図であり、（ｂ）はその側面図である。また、図８は、動物行動科学研究装置を垂直に積み重ねる際のキャスター及び支持脚の機能を説明するための概念図である。
図７及び図８において、動物行動科学研究装置１は、水平方向及び垂直方向にそれぞれ３台配列されている。動物行動科学研究装置１は、前述のとおり、照明部４に多色のＬＥＤを搭載するなど多数の実験パラメータを用いて、飼育箱１３に収容されたラットなどの小動物の行動科学について解析を行うことが必要であるため、同時に多数の動物行動科学研究装置を用いて実験を行うケースが多い。しかしながら、実験室のスペースは限られており、省スペースに努める必要がある。
そこで、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置１においては、天板部３にキャスター８を案内可能な溝部７を２箇所形成して、左右に設けられたキャスター８が天板部３上を自由に動かないように拘束している。さらに、キャスター８の側には支持脚９を設け、この支持脚９を伸ばすことでキャスター８の溝部７内における接地を解除し、溝部７においても移動ができないようにして動物行動科学研究装置１の自由な移動を完全に抑制することができる。本実施の形態においては、動物行動科学研究装置１のキャスター８を前後、左右の４箇所に設けているため、溝部７は２箇所形成することで足りるが、溝部７の形成箇所の数は、キャスター８の設置位置に合わせて設けることが必要であり、例えば、キャスター８が左右及び中央の３位置に設けられる場合には、溝部７もその位置に符合させて３箇所設ける。
【００３０】
図８において、動物行動科学研究装置１の天板部３に他の動物行動科学研究装置１を設置する際には、他の動物行動科学研究装置１のキャスター８を天板部３の溝部７内に導くように載せ、そのまま後方に押す。図８は、他の動物行動科学研究装置１を天板部３に載せて、押している途中の状況を示している。図８の状態から更に押すと、下の動物行動科学研究装置１の天板部３の後方に設けられたストッパ２１にキャスター８が当接して、これ以上、他の動物行動科学研究装置１を押せない状態となる。このような状態になって、支持脚９を伸ばすことでキャスター８を浮かせる。支持脚９はキャスター８毎に設けられているので、それぞれの支持脚９を順次伸ばしていく。この支持脚９の伸縮は、ねじ機構などを用いて徐々に伸縮するようにしておくとよい。また、支持脚９で動物行動科学研究装置１あるいはそれに載置される別の動物行動科学研究装置１の荷重に耐える構造、仕様とする必要がある。なお、支持脚９の位置は特に溝部７内に収容されるように設定する必要はないが、溝部７の強度を限定的に天板部３よりも高く構成するなどすれば、キャスター８が接地している場合も支持脚９が接地している場合も十分な強度を備えた同一の箇所で支えることが可能であり、天板部３の強度をも動物行動科学研究装置１の荷重に耐えるように担保する必要がなくなるため、構造的にも経済的にも効率的である。
なお、ストッパ２１は可倒式として、積み重ねる際のみ立ててキャスター８を止めるように機能するようにしてもよい。突起物を減らし、通常時の実験者の安全性の向上に寄与するものである。
【００３１】
次に、図９及び図１０を参照しながら、動物行動科学研究装置の内部構造について説明を加える。図９は、動物行動科学研究装置の内部に収容される飼育箱の外形図であり、図１０は動物行動科学研究装置の内部を示す概念図である。
図９において、飼育箱１３はその上部に回転輪３１を備えた蓋３６で覆われている。回転輪３１は、上半分は蓋３６上に露出し、下半分は飼育箱１３の内部に収容されるように設けられており、小動物が内部に入って運動することで回転するように構成されている。その回転は、偏心カム３４の回転によりリードスイッチ３３のピン３３ａが上下して、その変動を読み取る回転検出装置３２によって計測される。リードスイッチ３３によって検知された回転に関する信号は、信号ケーブル３５を介して動物行動科学研究装置１の制御部２３に送信される。
飼育箱１３の蓋３６の棚部３８には、給水ボトル３７が設けられており、水を貯留しておくと、飼育箱１３内の小動物が注水管３９を介して水を飲むことができる。本図には図示していないが、小動物の餌も飼育箱１３の内部に用意されており、実験を行う一定期間の間、小動物を飼育箱１３で飼育することが可能である。
【００３２】
図９に示されるような飼育箱１３は、図１０に示されるように動物行動科学研究装置１の内部に収納することができる。動物行動科学研究装置１の側板部２４及び底部４５の内面はほぼ白色の内壁で構成されている。天井部４０は、半透明のガラス板で構成されており、照明部４からの光の照射が動物行動科学研究装置１の内部空間１０で拡散するように考慮されている。但し、天井部４０は例えば照明部４において拡散フィルターなどを備えることで、予め拡散されているような場合、光が弱く強度が小動物にとって問題ないような場合には、透明なガラスを設けてもよい。また、その材質もガラスに限定するものではなく、アクリルなどのプラスチック製のものを用いてもよい。
動物行動科学研究装置１の内部背面には前述のとおり、換気ファン１８が設けられており、換気口１７から動物行動科学研究装置１の内部の空気を放出している。
側板部２４の上部には、赤外線センサ１４が設けられており、この赤外線センサ１４は、取り付け治具４３と固定部４４によって支持されている。
赤外線センサ１４はいわゆる熱型センサの中の赤外線焦電センサと呼ばれるもので、動物が体温に基づいて発生している赤外線エネルギーを検出するものである。例えば、赤外線センサ１４は、小動物が動くと、その小動物から放出される赤外線エネルギーを感知し、図１０に符号４６で示す検出マトリックス中において、移動に比例した信号を出力するため、その運動量を検出することができる。また、精度のよいものは、検出マトリックス４６のいずれのセル領域からいずれのセル領域に移動したかも処理可能であるため、動物行動科学実験中の小動物の行動を高い精度で追跡することが可能であり、行動に伴う運動量の把握も可能である。
赤外線センサ１４によって検出された小動物の赤外線に関する信号及び位置情報に関する信号は信号ケーブル４１を介して制御部２３に送信される。なお、赤外線センサ１４の数は、動物行動科学研究装置１の内部広さへの適応や検出精度の向上のために適宜増やすようにするとよい。
【００３３】
次に、図１１及び図１２を参照しながら、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置１のシステム構成について説明を加える。
図１１は、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の照明部と制御部の構成を示すシステム構成図であり、図１２は、照明部、換気ファン、赤外線センサ及び回転検出装置を含めてネットワーク化して遠隔操作を可能とした全体のシステム構成図を示すものである。
図１１において、照明部４を構成する白色ＬＥＤ２６を配した照明ユニット１５及び赤色ＬＥＤ２６ａ、緑色ＬＥＤ２６ｂ、及び青色ＬＥＤ２６ｃを配した照明ユニット１５ａは、制御部２３の照度制御部５２で制御される。照明ユニット１５の白色ＬＥＤ２６は白色ＬＥＤ照度制御部５２ａ、照明ユニット１５ａの赤色ＬＥＤ２６ａは赤色ＬＥＤ照度制御部５２ｂで、緑色ＬＥＤ２６ｂは緑色ＬＥＤ照度制御部５２ｃで、青色ＬＥＤ２６ｃは青色ＬＥＤ照度制御部５２ｄで、それぞれその照度が制御される。
それぞれの照度制御回路では、電圧制御回路５３ａ〜５３ｄ及び電流制御回路５４ａ〜５４ｄが設けられている。電圧制御回路５３ａ〜５３ｄは、照明ユニット１５，１５ａに配列されているＬＥＤ毎に電圧を可変として、調光を行うものである。具体的にはこのときの信号は０Ｖから５Ｖの間で変化する信号で、この電圧レベルに比例した電圧を照明ユニット１５，１５ａへ印加して調光を行う。また、ＬＥＤの特性として、高照度で点灯した場合、ＬＥＤに流れる電流が増加して熱暴走を生じる可能性があるので、これを防止するため、調光制御にはこの電流を制限するための電流制御回路５４ａ〜５４ｄが設けられている。
これらの照度制御部５２へはマイコンボード５１から制御信号を送信することで実行が可能である。
【００３４】
本実施の形態においては、白色ＬＥＤ２６を配した照明ユニット１５と有色のＬＥＤを配した照明ユニット１５ａを同時に用いていないが、予め、それぞれのＬＥＤに対する照度制御部を設けておき、照明部４のラックに設けられるコネクタ位置をこれらの照度制御部が指定可能なようにしておくことで、ラックのいずれのコネクタにもいずれの照明ユニット１５，１５ａのコネクタ２５，２５ａが接続されても制御が可能となる。
さらに、照明ユニット１５ａにおいても、赤色ＬＥＤ２６ａ、緑色ＬＥＤ２６ｂ、青色ＬＥＤ２６ｃを混在させたものと単色で構成させたものも予めその配列情報を照度制御部５２で、その照明ユニット１５ａが存在する位置情報を含めて認知可能としておくことで、有色のＬＥＤを配置した照明ユニット１５ａの制御は可能となる。なお、認知は、照明ユニット１５，１５ａのＬＥＤの配列情報と、照明ユニット１５，１５ａのコネクタ位置情報を、予め実験者がマイコンボード５１に入力可能としておき、その配列情報信号とコネクタ位置情報信号を照度制御部５２が受信することで、照明部４の照明ユニット１５，１５ａの配列を認知して、それぞれのＬＥＤの照度を制御するようにするとよい。
【００３５】
図１２は、図１１に示す制御部２３の制御対象として、照明部４を含めた全体の構成を示している。
制御部２３には、照度制御部５２の他にも換気ファン１８の回転を制御する換気ファン制御部５５が備えられ、さらに、赤外線センサ１４からの検出信号や回転検出装置３２からの輪回し回転の検出信号がマイコンボード５１に入力される。
本実施の形態においては、動物行動科学研究装置１の制御部２３は、ハブ５８に接続されるコンピュータ５９及び情報通信網６０を介して外部コンピュータ６１に接続されている。
従って、外部コンピュータ６１から、情報通信網６０を介して動物行動科学研究装置１の制御部２３に設けられているマイコンボード５１にアクセスし、これに制御の条件や、前述の照明ユニット１５，１５ａのＬＥＤの配列情報や照明ユニット１５，１５ａのコネクタ位置情報などを信号として入力することも可能である。
【００３６】
さらに、赤外線センサ１４からの検出信号、小動物の位置信号あるいは飼育箱１３の回転輪３１の回転検出装置３２からの回転に関する検出信号は、制御部２３に設けられたマイコンボード５１、情報通信網６０を介して外部コンピュータ６１において受信が可能である。従って、一旦動物行動科学研究装置１を設置すれば、遠隔操作で動物行動科学研究装置１に備えられる装置を制御したり、動物行動科学研究装置１に備えられる検出器からのデータを取得することができる。
このように情報通信網６０を用いるネットワーク化によって遠隔操作を行うことが可能であるため、特に、前述のとおり動物行動科学研究装置１を多数設置可能とすることに意義がある。多数の異なる実験パラメータを同時に取れるように多数の動物行動科学研究装置１を設置しておき、一旦設置した後は、それを遠隔で同時に制御することで、時間的、経済的、スペース的に効率を向上させることが可能である。
複数の動物行動科学研究装置１を設置した場合には、図１２に示されるように、複数の動物行動科学研究装置１の制御部２３をそれぞれハブ５８に接続し、これらをコンピュータ５９に接続し、情報通信網６０を介して外部コンピュータ６１からアクセス可能とするとよい。
ハブ５８は、複数の動物行動科学研究装置１の制御部２３を接続して、それを統合するようにコンピュータ５９に接続するものであるので、コンピュータ５９を多数備えて、それぞれの制御部２３へ接続可能な場合、あるいは動物行動科学研究装置１の設置数が少なくコンピュータ５９の台数に応じて接続が可能な場合には、ハブ５８を設ける必要はない。
また、コンピュータ５９をサーバーとし、外部コンピュータ６１をクライアントコンピュータとするような構成としてもよいことは言うまでもない。
【００３７】
以上説明したとおり、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置１においては、内部に収容する飼育箱を照らす照明部の光源に白色、赤色、緑色、青色のＬＥＤを搭載して、発熱量を低く抑えて熱が与える影響を可能な限り低減しながら、その光の波長がラットなどの小動物へ与える影響を解析することが可能となっている。また、これらのＬＥＤを用いて昼夜模擬が可能で、小動物の生体リズムの季節性などについて、光の波長が与える影響を解析することができる。光源に赤色、緑色、青色の光の三原色のＬＥＤを用いることで、白色をはじめとして、様々な色の光を照射することができる。
また、光源として基板にＬＥＤを搭載した照明ユニットを備えて、コネクタで照明部のラックと接続することで、照明ユニットの交換が容易で、動物行動科学実験における光源の波長などの多様なパラメータに対応することが可能である。
さらに、センサとして小動物が放出する赤外線を検知可能な赤外線焦電センサを搭載することで、センサを動物行動科学研究装置内の上部に設置可能で、しかも、飼育箱内の位置も検知できるため、移動による小動物の運動量を精度よく把握することができる。この赤外線焦電センサは、小動物が発生する赤外線を感知するものであるため、発熱量の少ないＬＥＤを用いることで、その精度の向上に寄与するものである。また、回転輪を備えることで、小動物の運動量を定量的に測定して解析することも可能であり、赤外線焦電センサと相まって、小動物の運動量、ストレス量の測定をより正確に把握することができる。
【００３８】
本発明の実施の形態に係る動物行動科学研究装置は、キャスターと支持脚を備えて、移動と固定を可能とし、さらに、天板部の溝部とストッパによって装置を積み上げて実験室を省スペース化することが可能である。
また、マイコンボードを制御部に備えて、サーバーなどのコンピュータに接続可能であり、さらに、情報通信網を介して外部のクライアントコンピュータに接続することができる。従って、外部のクライアントコンピュータから、小動物の運動量に関するデータを取得したり、照明部の照度の制御や換気ファンの駆動の制御を遠隔で実行することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項８に記載された発明は、生体リズム（体内時計）の研究や行動薬理研究（中枢系医薬品の開発）、モデル（うつ病など）動物の作成、再生医学、遺伝子導入動物の飼育評価、光の安全性評価、環境ストレス負荷実験、内分泌撹乱関連物質（環境ホルモン）の生殖・発生・生体毒性実験、花粉症などのアレルギー疾患などにおける動物実験用装置として利用可能である。また、ラット等の小動物の代わりに、昆虫、寄生虫、水棲動物、魚類を用いた実験における飼育や管理の装置としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る動物行動科学研究装置の外形図である。
【図２】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の一部内部を透視する構造図である。
【図３】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の内部構造を示す概念図である。
【図４】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の内部構造を示す概念図である。
【図５】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の照明部のラック内における照明ユニットの配置を示す概念図である。
【図６】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の照明ユニットの基板上に配列されるＬＥＤ球を示す概念図である。
【図７】（ａ）は、本実施の形態に係る動物行動科学研究装置を複数台水平に並べつつ、垂直に積み重ねた状態を示す正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図８】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置を垂直に積み重ねる際のキャスター及び支持脚の機能を説明するための概念図である。
【図９】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の内部に収容される飼育箱の外形図である。
【図１０】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の内部を示す概念図である。
【図１１】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の照明部と制御部の構成を示すシステム構成図である。
【図１２】本実施の形態に係る動物行動科学研究装置の照明部、換気ファン、赤外線センサ及び回転検出装置を含めてネットワーク化して遠隔操作を可能とした全体のシステム構成図を示すものである。
【符号の説明】
【００４１】
１…動物行動科学研究装置  ２…前扉  ３…天板部  ４…照明部  ５…ハンドル  ６…メインスイッチ  ７…溝部  ８…キャスター  ９…支持脚  １０…内部空間  １１…把手  １２ａ〜１２ｄ…照明点灯スイッチ  １３…飼育箱  １４…赤外線センサ  １５，１５ａ…照明ユニット  １６…範囲  １７…換気口  １８…換気ファン  １９…ガイドレール  ２０…底板部  ２１…ストッパ  ２２…ラック  ２３…制御部  ２４…側板部  ２５，２５ａ…コネクタ  ２６…白色ＬＥＤ  ２６ａ…赤色ＬＥＤ  ２６ｂ…緑色ＬＥＤ  ２６ｃ…青色ＬＥＤ  ２７，２７ａ…基板  ２８…ソケット  ３１…回転輪  ３２…回転検出装置  ３３…リードスイッチ  ３３ａ…ピン  ３４…偏心カム  ３５…信号ケーブル  ３６…蓋  ３７…給水ボトル  ３８…棚部  ３９…注水管  ４０…天井部  ４１…信号ケーブル  ４２…電源ケーブル  ４３…取り付け治具  ４４…固定部  ４５…底部  ４６…検出マトリックス  ５１…マイコンボード  ５２…照度制御部  ５２ａ…白色ＬＥＤ照度制御部  ５２ｂ…赤色ＬＥＤ照度制御部  ５２ｃ…緑色ＬＥＤ照度制御部  ５２ｄ…青色ＬＥＤ照度制御部  ５３ａ〜５３ｄ…電圧制御回路  ５４ａ〜５４ｄ…電流制御回路  ５５…換気ファン制御部  ５８…ハブ  ５９…コンピュータ  ６０…情報通信網  ６１…外部コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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