(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定手段を用いて対象動物に装着するか又は対象動物の体内に埋め込んで用いる動物行動解析装置であって、当該解析装置本体には加速度センサ及び温度センサ及び計時信号を出力する計時手段を内蔵してあり、前記加速度センサによって前記対象動物の体動を振動現象としてとらえ、その振動数データ及び振動量データ及び前記計時信号からなるデータ群を運動量データとして外部の情報端末に出力できるようにすると共に、前記温度センサによって前記対象動物の体温を計測し、当該体温の温度データ及び前記運動量データからなるデータ群を活動量データとして外部の情報端末に出力できるように構成したことを特徴とする動物行動解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動物の運動の解析に用いる動物行動解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学研究の分野ではしばしば動物を用いた動物実験が行われる。例えば新薬開発においては、投薬後の小動物の行動パターンの解析や運動量の計測がきわめて重要である。また、医薬品や遺伝子治療などの効果を評価する場合、臨床評価に先立って動物実験によりその有効性を確認することが行われている。動物実験においては、飼育ケージなどに飼育されているマウスなどの小動物に医薬品を投与、あるいは遺伝子操作をした後、当該小動物の行動や生理的な変化を所定期間観察して行われる技術がたとえば、下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された動物等検体の行動解析技術は、動物等検体が行動できる大きさのスキナーボックスと、発光素子と受光素子との複数組を前記スキナーボックスの周囲の対向壁面に付設したセンサーと、当該センサーの検出信号からスキナーボックス内での動物検体の位置を割出す位置検出装置と、当該位置検出装置の時系列的な出力データに基づき演算処理して、動物等検体の行動位置、速度、及び行動方向を算出し記録するコンピュターシステムと、前記スキナーボックス内の明度、温度等の環境を設定可能な自動環境設定装置と、水、食餌等を供給するとともに動物検体の食飲回数および食飲量を計測する設備制御装置とを備えた構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５１９８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に開示された動物等検体の行動解析技術は、スキナーボックス内に配設した発光素子と受光素子の数で測定の分解能が決定されるものであるから複数の小動物を同時に計測することが困難であるという問題点がある。また、装置全体が大掛かりで測定場所が限られるといった課題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、複数の小動物を同時に計測することが可能であって、小型で測定場所を選ばない動物行動解析装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明に係る動物行動解析装置の構成を詳述すれば、固定手段を用いて対象動物に装着するか又は対象動物の体内に埋め込んで用いる動物行動解析装置であって、当該解析装置本体には加速度センサ及び温度センサ及び計時信号を出力する計時手段を内蔵してあり、前記加速度センサによって前記対象動物の体動を振動現象としてとらえ、その振動数データ及び振動量データ及び前記計時信号からなるデータ群を運動量データとして外部の情報端末に出力できるようにすると共に、前記温度センサによって前記対象動物の体温を計測し、当該体温の温度データ及び前記運動量データからなるデータ群を活動量データとして外部の情報端末に出力できるように構成した動物行動解析装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る動物行動解析装置によれば、従来のような発光素子と受光素子との複数組をスキナーボックスの周囲の対向壁面に付設したセンサーを用いるものではないから複数の対象動物を同一のケージ内で行動させて同時に計測を行なうことが可能となり解析コストを低減することができる。さらに装置自体が小型であると共に、測定場所を選ばないという利便性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の動物行動解析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の動物行動解析装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の動物行動解析装置の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の動物行動解析装置の使用法を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る動物行動解析装置は、対象動物の胴体部などに固定バンドなどの適宜の固定手段により装着するものであって、当該解析装置本体に内蔵する加速度センサで対象動物の体動を振動現象としてとらえ、その振動数及び振動量を運動量として外部の情報端末に出力し、また内蔵する温度センサで動物の体温を計測し、当該体温及び上述の運動量を活動量として外部の情報端末に出力することによって、動物の行動形態の解析を可能とするものである。
【００１１】
以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための動物行動解析装置の一例を示すものであって、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
特に実施の形態に記載されている構成部品の大きさ、材質、形状、相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎないものである。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は説明を明確にするために誇張していることがある。また、以下の説明において同一部品、同一構成要素には同一の名称、符号を付し詳細説明を適宜省略することがある。
【００１２】
〔動物行動解析装置１の構成の説明〕
以下、図１および図２を用いて本発明の第１実施形態における動物行動解析装置１の構成を詳述する。図１は本発明の動物行動解析装置１の構成を示すブロック図であり、図２は本発明の動物行動解析装置１の回路構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１を用いて動物行動解析装置１の構成を説明する。
図１において動物行動解析装置１の機能は、３次元加速度センサ等からなる加速度センサ１０と、温度センサ２０と、行動データ算出手段３０と、通信手段４０と、計時手段５０と、記憶手段８とから構成される。
行動データ算出手段３０は、振動解析手段３１と、運動量データ出力手段３２と、活動量データ出力手段３３とを備えている。なお、図１において説明のため動物行動解析装置１と外部の情報機器１００とがデータ通信を行うための通信用磁界Ｗを破線で示してある。
【００１４】
３次元加速度センサ１０は動物行動解析装置１を構成するケース内に一体的に収納され、動物行動解析装置１を搭載した動物の動きを検出し、ｘｙｚ方向の加速度データＳａとして出力する。温度センサ２０も同様に動物行動解析装置１を構成するケース内に一体的に収納され、動物行動解析装置１を搭載した動物の体の温度を検出して温度データＳｔとして出力する。
【００１５】
行動データ算出手段３０は加速度データＳａと、対象動物の体温に関する温度データＳｔから、運動量データＳｄと活動量データＳｋとからなる行動データＳｓを出力する。計時手段５０は動物行動解析装置１の動作を制御するため計時信号Ｓｃを出力し行動データ算出手段３０及び通信手段４０に入力する。記憶手段８は、行動データ算出手段３０によって演算または出力される諸データやカレンダ情報や動物行動解析装置１の使用条件等を記憶する不揮発型のメモリである。
【００１６】
次に、行動データ算出手段３０の構成を説明する。
行動データ算出手段３０は、振動解析手段３１と、運動量データ出力手段３２と、活動量データ出力手段３３とを備えている。
【００１７】
前記振動解析手段３１は、３次元加速度センサ１０から出力される加速度データＳａを入力して振動数データＳｎおよび振動量データＳｖとを出力する。
先ず、振動解析手段３１が出力する振動数データＳｎについて説明する。
振動解析手段３１は加速度データＳａの信号変化を評価する２つの閾値を有している。それらは低閾値ｔｈ１及び高閾値ｔｈ２である。振動解析手段３１は、加速度データＳａが高閾値ｔｈ２を超える状態に変化をすると、その変化を１カウントとして、振動解析手段３１が内蔵する変化数メモリ（図示せず）を＋１カウントする。加速度データＳａが低閾値ｔｈ１を下回ると加速度データＳａの変化が終了したと認識する。振動解析手段３１は、加速度データＳａの変化の回数を、１０数秒〜数分間の範囲内の所定の時間にわたって評価し、所定の時間が経過するとその時点の変化数メモリの値が振動数データＳｎとして出力される。なお加速度データＳａとはその絶対値であり、以下同様とする。
【００１８】
次に、振動解析手段３１が出力する振動量データＳｖについて説明する。振動解析手段３１は、加速度データＳａが低閾値ｔｈ１以下の状態から高閾値ｔｈ２を超える状態に変化をすると、その変化量を振動解析手段３１が内蔵する変化量メモリ（図示せず）に累積加算する。１０数秒〜数分間の範囲内の所定の時間にわたって、振動解析手段３１によって加速度データＳａの変化量が加算され、所定の時間が経過すると、その時点までの変化量メモリの値が振動量データＳｖとして出力される。
【００１９】
次に、運動量データ出力手段３２について説明する。
運動量データ出力手段３２は振動解析手段３１から振動数データＳｎと振動量データＳｖとを、さらに計時手段５０からの計時信号Ｓｃを順次入力し、これら３種のデータを１組にまとめたデータ群を「運動量データＳｄ」として出力する。運動量データＳｄの形式を式で表すと、Ｓｄ１⊆（Ｓｎ１、Ｓｖ１、Ｓｃ１）となる。ここにＳｄ１は、所定時間経過後の運動量データＳｎであり、「⊆」は集合を表す記号であり、Ｓｎ１は所定時間経過後の振動数データＳｎであり、Ｓｖ１及びＳｃ１は所定時間経過後の振動量データＳｖ及び計時信号Ｓｃである。なお、計時信号Ｓｃ１にはカレンダ情報が含まれている。
【００２０】
次に、活動量データ出力手段３３について説明する。
活動量データ出力手段３３は運動量データ出力手段３２から運動量データＳｄを、及び温度センサ２０から温度データＳｔを、各々入力し、これら２種のデータを１組にまとめたデータ群を「活動量データＳｋ」として出力する。活動量データＳｋの形式を式で表すと、Ｓｋ１⊆（Ｓｔ１、Ｓｄ１）となる。ここにＳｋ１は、所定時間経過後の活動量データＳｋであり、Ｓｔ１は所定時間経過後の温度データＳｔであり、Ｓｄ１は所定時間経過後の運動量データＳｄである。上述したように運動量データＳｄ１の計時信号Ｓｃ１にはカレンダ情報が含まれているので、活動量データＳｋ１もカレンダ情報を有している。
【００２１】
次に通信手段４０について説明する。
通信手段４０はＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信方式として知られている方式により、行動データ算出手段３０から、運動量データＳｄと活動量データＳｋとからなる行動データＳｓを入力し、磁気信号に変調して通信用磁界Ｗを通じて外部の情報機器１００に送信する。通信手段４０は情報機器１００からの制御信号Ｃｍを受信し、行動データ算出手段３０に入力する。また通信手段４０は、計時手段５０から計時信号Ｓｃを入力し、情報機器１００との送受信時刻を情報機器１００に送信する。
【００２２】
以上述べたように本発明に係る動物行動解析装置１は、行動データ算出手段３０によって対象動物の体の動きを振動現象として捉え、動物の体の振動数データと振動量データから当該動物の物理的動作を定性的かつ定量的に認識し、運動量データとして評価することができる。
また、対象動物の体の温度は当該動物の基礎代謝量の指標になることが知られているので、対象動物の体温データと上述の運動量データとは、動物のエネルギー代謝を反映した活動量データとして評価することができる。
さらに以上述べた動物の運動量データ及び活動量データにはカレンダ情報が含まれているので、当該動物が継時的にどのような行動データ（運動量データ及び活動量データで構成される）を示したかを解析することができる。
【００２３】
〔動物行動解析装置１の回路構成の説明〕
次に、図２を用いて動物行動解析装置１の回路構成を説明する。
図２において、動物行動解析装置１は加速度センサ１０と、温度センサ２０と、マイクロプロセッサ７と、記憶手段８と、通信手段４０と、電池７０とから構成される。マイクロプロセッサ７は、図１に示す行動データ算出手段３０の機能を内蔵プログラムとして有し、計時手段５０の機能を内蔵計時回路として有している。マイクロプロセッサ７にて算出または出力される諸データは記憶データＤｍとして不揮発型の記憶手段８に記憶される。電池７０は動物行動解析装置１の小型化のため薄型のリチウム電池である。
【００２４】
〔動物行動解析装置１の構造の説明〕
次に、図３を用いて動物行動解析装置１の構造を説明する。
図３は動物行動解析装置１の中央部付近の構造を示す断面図である。図３において動物行動解析装置１は、上ケース６０と下ケース６１とが接着剤Ｊを用いて接着され防水構造になっている。なお、上ケース６０又は下ケース６１の何れかを大きく加工して下ケース６１又は上ケース６０のいずれかを蓋形式にすることも可能である。
【００２５】
図示の実施形態の場合、上ケース６０にはアンテナコイル４２と、回路基板６２と、電池７０とが搭載され、アンテナコイル４２は上ケース６０の内面に貼付され回路基板６２とリード線４１で接続されている。なおアンテナコイル４２はプリント印刷基板で製作しても良いのは勿論である。
また回路基板６２は、通信手段４０であるＮＦＣ通信チップと、マイクロプロセッサ７と、記憶手段８としての不揮発メモリと、温度センサ２０と、加速度センサ１０とを実装しており、図示していない固定具によって上ケース６０に固定されている。なお電池７０は接続バネ７１によって回路基板６２に電気的かつ機械的に接続されている。
【００２６】
〔動物行動解析装置１の使用状態の説明〕
次に、図４を用いて本発明に係る動物行動解析装置１の使用状態を説明する。
図４は動物行動解析装置１をハツカネズミＡに固定バンドＢを用いて搭載した例を示しているが、実際には動物行動解析装置１はハツカネズミＡの体内に埋め込まれることが多い。情報機器１００は、ＮＦＣＩＰ−２と知られている規格に準じた近距離通信機能を備えており、動物行動解析装置１と通信を行うことによってハツカネズミＡの動態を捉えることができる。
【００２７】
以上、本発明によれば、複数の小動物の行動の同時計測が可能であり、さらに装置が小型で、測定場所を選ばない利便性を有する動物行動解析装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１：動物行動解析装置
７：マイクロプロセッサ
８：記憶手段
１０：加速度センサ
２０：温度センサ
３０：行動データ算出手段
３１：振動解析手段
３２：運動量データ出力手段
３３：活動量データ出力手段
４０：通信手段
４１：リード線
４２：アンテナコイル
５０：計時手段
６０：上ケース
６１：下ケース
６２：回路基板
７０：電池
７１：接続バネ
１００：情報機器
Ｓａ：加速度データ
Ｓｃ：計時信号
Ｓｔ：温度データ
Ｓｎ：振動数データ
Ｓｖ：振動量データ
Ｓｄ：運動量データ
Ｓｋ：活動量データ
Ｓｓ：行動データ
Ｃｍ：制御信号
Ｄｍ：記憶データ
Ｗ：通信用磁界
ｔｈ１：低閾値
ｔｈ２：高閾値
Ａ：ハツカネズミ
Ｂ：固定バンド
【図１】
0006636806.tif 000002
【図２】
0006636806.tif 000003
【図３】
0006636806.tif 000004
【図４】
0006636806.tif 000005