(57)【要約】【課題】無麻酔および無拘束下において動物、特に小動物の消化管運動を測定するための手段を提供する。【解決手段】本発明は、流体を圧送するためのポンプ１と、該ポンプ１により圧送された流体を動物３の消化管４に導入するためのチューブ２と、該チューブ２内の前記流体の圧力を測定するための圧力計９と、を少なくとも備え、該圧力計９により測定した圧力から、動物の消化管運動を測定するための装置であり、該装置は、一端において前記動物３に固定可能に構成され、前記一端から他端に向かって、前記チューブ２を案内すべく筒状に延在した案内部材１１を更に備えることを特徴とする消化管運動測定装置に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧送するためのポンプと、
該ポンプにより圧送された流体を動物の消化管に導入するためのチューブと、
該チューブ内の前記流体の圧力を測定するための圧力計と、を少なくとも備え、
該圧力計により測定した圧力から、動物の消化管運動を測定するための装置であり、
該装置は、一端において前記動物に固定可能に構成され、前記一端から他端に向かって、前記チューブを案内すべく筒状に延在した案内部材を更に備えることを特徴とする消化管運動測定装置。
【請求項２】
前記案内部材は、動物に固定されるベース部と、該ベース部に着脱自在のキャップ部からなり、
前記装置は、前記チューブの屈曲を抑制すべくチューブに並設されたワイヤをさらに備え、該ワイヤの一端は前記キャップ部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の消化管運動測定装置。
【請求項３】
前記装置は、
前記動物から導出したチューブに連通されると共に、前記ワイヤの他端に接続されたシーベルジョイントと、
該シーベルジョイントに接続されたアーム及び該アームを支持する本体を有するスタンドと、をさらに備えており、
前記スタンドは、前記ワイヤの一端から他端に伝達される荷重に応じて、前記シーベルジョイントが移動するように、アームと本体とを接続する接続部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の消化管運動測定装置。
【請求項４】
動物を飼育するための暗室をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の消化管運動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無麻酔および無拘束下において動物の消化管運動を測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
実験動物における消化管運動の解析は、多くの病態モデル動物や遺伝子組換え動物を用いた実験に好都合であり、ペプチドやホルモンの生理学的および病態生理学的意義を明かにするための有用な手段として期待されている。
【０００３】
本発明者らはラットの消化管にチューブを挿入し、該チューブを介して蒸留水を消化管に流し、消化管が収縮する際にチューブ内にかかる圧力を感知することにより、消化管の運動を測定することに成功した（非特許文献１）。実験動物における消化管運動の測定を生理的条件下で行う場合、ジャケットを動物に装着させることにより、無麻酔および無拘束下で活動する動物において、消化管に挿入したチューブが脱離しないように固定することが一般的に行われており、上記のラットにおける消化管運動の測定もこのようなジャケットを用いて実施されたものである。しかし、ジャケットを用いる場合、ラットやマウスなどの小動物は動きが活発であることから、ジャケットをはずしてしまうという問題があった。特に、ラットやマウスなどの齧歯類の場合は、動きが活発であるため、消化管に挿入されポンプに連通されるチューブが、からまったりよじれたりして有効な測定ができなくなったり、チューブがかじられて破損してしまうなどの問題もあった。そのため、現在まで、マウスの消化管運動の測定に成功した例は報告されていない。
【非特許文献１】J. Physiol. (2003), 550.1, pp.227-240
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、無麻酔および無拘束下において動物、特に小動物の消化管運動を測定するための手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、動物に固定可能に構成されチューブ案内部材を用いることにより安定な測定が可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、
流体を圧送するためのポンプ１と、
該ポンプ１により圧送された流体を動物３の消化管４に導入するためのチューブ２と、
該チューブ２内の前記流体の圧力を測定するための圧力計９と、を少なくとも備え、
該圧力計９により測定した圧力から、動物の消化管運動を測定するための装置であり、
該装置は、一端１２において前記動物３に固定可能に構成され、前記一端１２から他端１３に向かって、前記チューブ２を案内すべく筒状に延在した案内部材１１を更に備えることを特徴とする消化管運動測定装置に関する。
【０００７】
本発明の装置において用いる案内部材１１は、従来の動物に装着させるジャケットに比べ小型であり、動物が動いても、ジャケットのように動物から脱離することがないので、無麻酔および無拘束下においても、安定して測定をすることができる。
【０００８】
本発明の一実施形態において、
前記案内部材１１は、動物に固定されるベース部１６と、該ベース部に着脱自在のキャップ部１７からなり、
前記装置は、前記チューブ２の屈曲を抑制すべくチューブ２に並設されたワイヤ１８をさらに備え、該ワイヤ１８の一端は前記キャップ部１７に接続されている。
【０００９】
前記ワイヤ１８は、チューブ２の屈曲を抑制するので動物が動いてもチューブ２は弛むことがなく、チューブ２が動物３にかじられて破損することを防止できる。また、案内部材１１のベース部１６とキャップ部１７を着脱自在としたので、測定時には、ワイヤ１８が接続されたキャップ部１７を動物に固定されたベース部に取り付ければよく、作業効率が良い。
【００１０】
一実施形態において本発明の装置は、
前記動物３から導出したチューブ２に連通されると共に、前記ワイヤ１８の他端に接続されたシーベルジョイント７と、
該シーベルジョイント７に接続されたアーム２１及び該アーム２１を支持する本体２２を有するスタンド１０と、をさらに備えており、
前記スタンド１０は、前記ワイヤ１８の一端１９から他端２０に伝達される荷重に応じて、前記シーベルジョイント７が移動するように、アーム２１と本体２２とを接続する接続部２３をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
チューブ２に作用するねじれはシーベルジョイント７の回転により吸収されると共に、動物３の移動に伴い装置に伝達される荷重は、ワイヤ１８を介して前記接続部２３に伝達されて緩衝するので、チューブ２に対して荷重はほとんどかからない。また、接続部２３としては、ユニバーサルジョイント、ボールジョイントなどが挙げられ、前記シーベルジョイント７が移動するように、アーム２１と本体２２とを接続することが可能であるならば特に限定されるものではない。
【００１２】
一実施形態において本発明の装置は、動物３を飼育するための暗室２４をさらに備えることを特徴とする。マウスなどの小動物は、外界の刺激に敏感に反応するが、動物を暗室２４に入れた状態で測定を行うことにより、動物はストレスを感じにくくなり、自然な環境下における消化管運動の測定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の消化管運動測定装置を、以下に詳細に説明する。
本発明の消化管運動測定装置の測定対象となる動物としては、具体的には、鳥類（ニワトリおよびシチメンチョウなど）ならびに哺乳動物（ヒトおよびサルなどの霊長類、ラット、マウス、モルモットおよびウサギなどの齧歯類、ならびにウマ、ウシ、ヒツジおよびブタなどの家畜類）が挙げられる。本発明の装置は、齧歯類、特にマウスの消化管運動の測定に最も好適に用いられる。マウスは遺伝子組み換えマウスをはじめ、多くのモデル動物が存在することから、好適な解析手段が求められており、本発明の装置によりマウスの消化管運動の測定が可能になったことは、極めて重要である。
【００１４】
測定対象となる消化管としては、チューブを挿入して流体を導入できる消化管であれば特に制限されない。具体的には、胃、小腸、十二指腸、結腸、大腸などが挙げられる。本発明の装置は、胃および十二指腸の運動の測定に特に好適に用いられる。
【００１５】
まず図１を参照することにより本発明を説明する。ポンプ１は、流体を圧送することが可能なものであれば特に制限されない。ポンプ１はチューブ２に連通されており、通常一定の流速で、チューブ２を通して流体を動物３の消化管４に圧送する。ポンプ１は、好ましくは、圧力駆動方式の連続送液型ポンプであり、具体的には例えば、マイクロシリンジポンプ、バルーンポンプ、ローラーポンプ、空気ポンプ、マイクロギヤポンプ、マイクロプランジャーポンプなどを採用できる。ポンプで流体を圧送する流速は、通常０．１〜０．２ｍｌ／時間、好ましくは０．１５ｍｌ／時間である。
【００１６】
ポンプで圧送する流体は、測定対象の動物に無毒なものであれば特に制限されない。通常、消化管に刺激を与えない液体を用いる。流体の具体例としては、水（蒸留水、純水、超純粋など）および緩衝液（リン酸緩衝液など）、生理食塩水などが挙げられる。
【００１７】
チューブ（管）２は、その一端５が動物３の消化管４に挿入可能に構成され、ポンプ１から圧送された流体を動物３の消化管４に導入するものである。チューブ２はその他端において、ポンプ１から圧送された流体を受け入れるように構成される。チューブは特に制限されないが、例えば、ポリエチレンやポリエステル、軟質のポリ塩化ビニル、シリコーンゴム、ポリオレフィン系のエラストマー等の樹脂や、天然ゴムなどで薄肉に形成された可撓性のものを採用できる。
【００１８】
チューブの内径および外径は、測定対象となる動物および測定対象となる消化管により適宜選択される。例えば、マウスの胃の運動を測定する場合、チューブの内径は、少なくとも胃の内部に導入される部分において、通常０．２５〜０．４０ｍｍ、好ましくは０．３０〜０．３６ｍｍであり、チューブの外径は、少なくとも胃の内部に導入される部分において、通常０．５０〜１．０ｍｍ、好ましくは０．６４〜０．８４ｍｍである。マウスの十二指腸の運動を測定する場合、チューブの内径は、少なくとも十二指腸に導入される部分において、通常０．２５〜０．４０ｍｍ、好ましくは０．３０〜０．３６ｍｍであり、チューブの外径は、少なくとも十二指腸の内部に導入される部分において、通常０．５０〜１．０ｍｍ、好ましくは０．６４〜０．８４ｍｍである。チューブは、複数のチューブが接続されて連通したものでもよい。チューブの内径はポンプ連通部から動物の消化管まで一定であることが好ましい。チューブの太さを上記のものとすることにより、動物にストレスを与えることがなく、また、消化管の運動を適切に測定することができる。
【００１９】
チューブの長さは、ポンプ連通部６から消化管挿入部位５までの長さで、通常１４５〜１５５ｃｍ、好ましくは１４９〜１５２ｃｍである。シーベルジョイント７を有する態様において、消化管挿入部位５からシーベルジョイント連通部８までの長さは、通常３５〜４０ｃｍ、好ましくは３９〜４０ｃｍである。チューブの長さが短いほど感度がよい。チューブが長すぎるとチューブが変形しやすくなり、圧力変化が流体内部で分散されるために測定感度が低くなる。
【００２０】
チューブ２には、そのいずれかの部位に、チューブ内の流体の圧力を測定するための圧力計９が設置される。圧力計９を設置する部位、すなわち圧力を測定する箇所は、ポンプ１とチューブ２の消化管導入部位５との間であれば特に制限されないが、動物３の動きによってチューブ２が動かない部位が好ましい。本発明の装置がシーベルジョイント７とスタンド１０を有する実施形態においては、シーベルジョイント７とポンプ１の間においてチューブ内の流体の圧力を測定することが好ましい。
【００２１】
圧力計９は、好ましくは、測定した圧力を電気信号に変換する変換器、および電気信号を表示するディスプレイを備える。圧力計９としては、トランスデューサーなどを採用できる。
【００２２】
胃や十二指腸といった消化管が収縮する際にチューブ内の流体の圧力が変化することから、この圧力変化を圧力計で感知し、アンプ、Mac Lab等で記録された波形を読みとることにより、結果として動物の消化管の運動を測定することができる。
【００２３】
案内部材１１は、一端１２において動物に固定可能に構成され、前記一端１２から他端１３に向かって、前記チューブ２を案内すべく筒状に延在する。固定可能に構成されるとは、例えば、案内部材１１が、動物３に縫いつけることができるような構造を有することをさす。例えば、案内部材１１は、糸で動物の皮膚に縫いつけるための孔１４を有していてもよい。一実施形態において、案内部材１１は、孔１４を有するフランジ１５を備え、該フランジ１５を動物の皮下に埋め込んで筒状部を露出させた状態で皮膚に縫いつけることにより、案内部材１１を動物に安定に固定化することができる。従って、案内部材１１の筒の内部にチューブ２が通った状態で動物３が動いても該案内部材１１が動物から脱離しにくくなる。
【００２４】
案内部材１１の材料としては、当技術分野で公知のものを使用でき、特に制限されない。例えば、ステンレスおよびアルミニウムなどの金属材料；シリコン材料、ガラスおよび石英ガラスなどの無機材料；ポリエチレン、エチレン、ポリプロビレン、環状ポリオレフィン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホンなどの有機材料等が挙げられる。
【００２５】
一実施形態において案内部材１１は、動物に固定されるベース部１６と、該ベース部に着脱自在のキャップ部１７からなる（図２）。当該実施形態においては、ベース部１６が動物に固定可能に構成される。例えば、ベース部は、孔１４を有するフランジ１５を備える。
【００２６】
案内部材１１の大きさは、それを固定する動物の大きさに応じて適宜設定できる。マウスの消化管運動を測定する場合、案内部材１１の筒状部の内径２５（案内部材１１がベース部１６とキャップ部１７からなる場合はベース部における筒状部の内径２５）は、通常２〜８ｍｍ、好ましくは３〜６ｍｍ、より好ましくは５ｍｍである。案内部材１１の筒状部の外径２７（案内部材１１がベース部１６とキャップ部１７からなる場合はキャップ部の外径２７）は、通常５〜２０ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍである。案内部材１１を適度な大きさとすることにより、動物に負担をかけることなく測定をすることが可能になる。
【００２７】
一実施形態において本発明の装置は、チューブ２の屈曲を抑制すべくチューブ２に並設されたワイヤ１８をさらに備える。該ワイヤ１８の一端１９は案内部材１１の上部に接続される。ベース部１６とキャップ部１７からなる案内部材１１を用いる場合は、ワイヤ１８は、案内部材１１のキャップ部１７に接続される。ワイヤ１８は、例えばコネクターなどを用いて、チューブ２と接続することにより、チューブ２に並設させることができる。接続は、一カ所でもよいし、複数カ所でもよいし、連続的に行ってもよい。ワイヤ１８は、一本でも複数本でもよい。ワイヤ１８は、動物の動きによって屈曲しない程度に剛性を有していればよい。屈曲しない程度であれば、弾性を有していてもよい。例えば、ステンレス、鉄、銅およびアルミニウムなどの金属からなるワイヤ、ならびにプラスチック材料からなるワイヤを使用できる。
【００２８】
一実施形態において本発明の装置は、動物３から導出したチューブ２に連通されると共に、ワイヤ１８の他端２０に接続されたシーベルジョイント７と、該シーベルジョイント７に接続されたアーム２１及び該アーム２１を支持する本体２２を有するスタンド１０とをさらに備える。スタンド１０は、ワイヤ１８の一端１９から他端２０に伝達される荷重に応じて、シーベルジョイント７が移動するように、アーム２１と本体２２とを接続する接続部２３をさらに備える。
【００２９】
アーム２１は、シーベルジョイント７が動物３の動きに応じて垂直方向および水平方向のいずれにも移動可能なように本体２２に接続されている。例えば、図１に示すように、アーム２１と本体２２は十字に接続され、固定された本体２２に対し、接続部２３を支点として、アーム２１におけるシーベルジョイント７が接続された部分が、垂直方向および水平方向に移動可能である。
【００３０】
動物に挿入されたチューブを直接ポンプに接続すると、動物が動くことでチューブがよじれ、チューブ内の圧力測定が正確に実施できないが、シーベルジョイントを使用することによってよじれを解消することができる。しかし、チューブをシーベルジョイントに連通するだけでは、チューブとシーベルジョイントの接続が弱いため、動物の動きにあわせてシーベルジョイントを回転させてよじれを解消する力が生まれず、シーベルジョイントの機能を充分に発揮させることができない。シーベルジョイントと動物に固定された案内部材とをワイヤでつなぐことにより、チューブとシーベルジョイントの接続が強くなり、動物の動きに合わせてシーベルジョイントを効率的に回転させることができる。
【００３１】
また、ワイヤをチューブと並設させることにより、チューブが動物にかじられて損傷することを防止できる。従来、フレキシブルなスプリングの中にチューブを通すことによって動物がチューブを噛むことを防止していた。しかし、このような保護用スプリングは重量があり、マウスのような小動物にとって背中に固定することが負担になるという問題があった。ワイヤを用いることにより、重量と大きさを減少させることができる。ワイヤの場合、スプリングと異なりチューブが剥き出しになるが、可動アームを有するスタンドを併用することにより、動物が立ち上がればそれにあわせてアームがワイヤとともにチューブを上に持ち上げるため、動物はチューブに触れることができず、チューブが保護されることとなる。
【００３２】
動物３の消化管４へのチューブ２の挿入は、測定の前に手術により予め実施される。具体的には、消化管運動を測定したい部位に直接、チューブ２の一端を挿入する。他端は皮下を通して首のあたりに出し、チューブ２を案内部材１１、好ましくはベース部１６に通しておき、その後、案内部材１１のフランジ１５、好ましくはベース部１６のフランジ１５を動物の皮下に埋め込み筒状部２６を露出させた状態で皮膚に縫い付ける。測定は、通常、手術から１週間後に実施する。案内部材１１がベース部１６とキャップ部１７とを有する態様では、測定時にベース部１６とキャップ部１７とを係合させ（図２ｂ）、好ましくは案内部材１１の筒状の内部で、動物３の消化管からのチューブ２とポンプ１からのチューブ２を連通させて、１本の連続したチューブ２とすることができる（図３）。
【００３３】
一実施形態において本発明の装置は、動物を飼育するための暗室２４をさらに備える。暗室２４は、測定対象の動物をその中で飼育できる大きさのものを使用すればよい。動物に刺激を与えず、できるだけ自然な環境とすることが好ましい。暗室の内部で餌や被検物質を与えて、圧力計９でチューブ２内の流体の圧力を測定することにより、餌や被検物質を摂取したときの動物３の消化管４の運動を観察したり、何も摂取していないときの消化管の運動と比較したりすることができる。
【００３４】
本発明の装置を構成する部品、特に動物の消化管に挿入されるチューブは、通常、滅菌されているが、いかなる方法で滅菌されてもよい。滅菌法としてはアルコール滅菌、湿熱滅菌、乾熱滅菌、EOG滅菌、電子線、γ線、X線、紫外線などの放射線による滅菌が好ましく用いられ、放射線がさらに好ましく用いられ、電子線滅菌が特に好ましい。
【実施例】
【００３５】
図１に示される装置を用いて、マウス３の消化管４（胃および十二指腸）の運動を測定した。チューブ２は、胃の場合は内径０．３０ｍｍ、外径０．６４ｍｍのポリウレタンチューブを用い、十二指腸の場合は内径０．３６ｍｍ、外径０．８４ｍｍのポリウレタンチューブを用いた。外径２７が１５ｍｍのキャップ部１７、およびフランジ１５を有し内径２５が５ｍｍのベース部１６からなる案内部材１１を用いた。胃または十二指腸に直接、チューブ２の一端を挿入し、他端は皮下を通して首のあたりに出し、チューブ２を案内部材１１のベース部１６に通し、その後、ベース部１６のフランジ１５をマウスの皮下に埋め込んで縫い付ける。測定は、手術から１週間後に実施した。測定時には、案内部材１１のベース部１６とキャップ部１７とを係合させて、案内部材の筒内部でチューブを連通させた。暗室として、黒いアクリルケースを用いて、その中にマウスを入れ、温度２１〜２４℃で、８：００から２０：００まで光をあてて飼育した。水は自由に摂取できるようにした。ポンプ１としてマイクロシリンジポンプ（ＫＤ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ＫＤＳ  ２３０Ａ）を用い、蒸留水を流速０．１５ｍｌ／時間で、チューブを通してマウスの胃または十二指腸に圧送した。圧力計としてトランスデューサー（ＮＩＨＯＮ  ＫＯＨＤＥＮ）用いた。
【００３６】
測定結果を図４に示す。図から本発明の装置によりマウスにおける胃および十二指腸の運動が、チューブ内の圧力変化として観察できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態を示す。
【図２ａ】ベース部１６およびキャップ部１７からなる案内部材１１の一実施形態を示す。
【図２ｂ】ベース部１６およびキャップ部１７からなる案内部材１１において、ベース部１６およびキャップ部１７を係合させた場合の一実施形態を示す。
【図３】マウス３に埋め込まれた案内部材１１のベース部１６およびマウスの消化管から該ベース部１６の筒状部を通って導出したチューブ２を示す。
【図４】実施例でチューブ内の蒸留水の圧力を測定した結果を、マウスの胃（幽門部）に挿入したチューブとマウスの十二指腸に挿入したチューブについて、それぞれ示す。
【符号の説明】
【００３８】
１：ポンプ、２：チューブ、３：動物、４：消化管、７：シーベルジョイント、９：圧力計、１０：スタンド、１１：案内部材、１５：フランジ、１６：案内部材のベース部、１７：案内部材のキャップ部、１８：ワイヤ、２１：スタンドのアーム、２２：スタンドの本体、２３：アームと本体との接続部、２４：暗室
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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