(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飼育ケージ中の動物の特定行動に伴なう当該ケージの振動を電気的信号として検出し、次いでこの信号の周波数成分の特徴を抽出して動物の当該特定行動時に於ける周波数と強度の標準パターンを求める第１のステップと、
飼育ケージ中の所定時間内に於ける動物の全行動に伴なう当該ケージの振動を電気的信号として検出し、次いでこの信号の周波数成分の特徴を抽出して動物の当該全行動に於ける周波数と強度の測定対象パターンを求める第２のステップと、
第１のステップで得られた標準パターンと第２のステップで得られた測定対象パターンとを比較し、当該測定対象パターン中に存在する標準パターン数を計測する第３のステップと、
から成ることを特徴とする動物の特定行動回数の計測方法。
【請求項２】
動物の特定行動が掻爬行動である請求項１記載の計測方法。
【請求項３】
周波数成分の特徴抽出を、フーリエ関数を用いた周波数解析により行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の計測方法。
【請求項４】
周波数成分の特徴抽出を、アナログバンドパスフィルターにより行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の計測方法。
【請求項５】
飼育ケージ中の動物の行動に伴なう当該ケージの振動を電気的信号として検出する手段と、
検出した信号の周波数成分の特徴を抽出する手段と、
抽出結果たる周波数と強度の標準パターンと測定対象パターンとを比較し、測定対象パターン中に存在する標準パターン数を計測する演算手段と、
から成ることを特徴とする動物の特定行動回数の自動計測装置。
【請求項６】
飼育ケージ中の動物の行動に伴なう当該ケージの振動を電気的信号として検出する手段が、振動伝達可能な飼育ケージ載置部と変位センサー部とから成ることを特徴とする請求項５記載の自動計測装置。
【請求項７】
周波数成分の特徴抽出手段が、フーリエ関数を用いた周波数解析装置であることを特徴とする請求項５又は６記載の自動計測装置。
【請求項８】
周波数成分の特徴抽出手段が、アナログバンドパスフィルターであることを特徴とする請求項５又は６記載の自動計測装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はマウス等小動物の掻爬等の特定行動を飼育ケージ内で無侵襲で計測する方法及び自動計測装置に関する。
背景技術
従来からマウス等の小動物の行動を指標にして、生理や薬理研究が行なわれてきている。当該行動の変化は、一般に目視やビデオ録画あるいは回転かご等を用いて計測されている。特に、マウスやラットなどの掻痒を誘発する薬物を用いた掻爬行動の薬理研究に於ては、３０〜６０分間の短時間ではあるが、目視やビデオ録画による観察が汎用されている。
然しながら、目視やビデオ録画による観察は、人手を要することはもとより、データの取得に時間がかかり、特にビデオ録画による場合には、カメラの位置によっては観察できない場合も生じると云う問題があった。また、回転かご等の装置では動物が特殊な環境下に置かれることになり、過度にストレスを与えてしまうと云う問題があった。
最近、皮膚炎を自然発症し、常時掻爬行動を示す種々のマウスが見い出され、掻痒のメカニズムや新しい薬物の探索に使われようとしている。このようなマウスを用いた研究においては、長時間の観察が必要となるため、必然的に自動計測が強く求められる。而して、最近このようなマウスの後足にリングを装着し、磁器センサーを用いてその動きを計測することにより、掻爬回数を計測する装置が市販されるに至っている。
然しながら、斯かるリングの装着方式は、マウス等の小動物にとっては自然な状態ではなく、馴化に長時間を必要とするものであり、しかも、このような装置では、リングを装着した部位の動きのみしか計測できないのが実状であった。
発明の開示
本発明は上記の如き従来の問題と実状に鑑みてなされたものであり、マウス等の小動物の特定の行動、例えば、掻爬行動を飼育ケージ内に於て無侵襲で計測する方法及び自動計測装置を提供することを目的とする。
而して、本発明者は当該目的を達成すべく、マウスの行動時の変化を鋭意観察、研究したところ、動物の特定の行動に伴なう飼育ケージの振動が、特異な周波数と強度パターンを有することを見い出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、飼育ケージ中の動物の特定行動に伴なう当該ケージの振動を電気的信号として検出し、次いでこの信号の周波数成分の特徴を抽出して動物の当該特定行動時に於ける周波数と強度の標準パターンを求める第１のステップと；飼育ケージ中の所定時間内に於ける動物の全行動に伴なう当該ケージの振動を電気的信号として検出し、次いでこの信号の周波数成分の特徴を抽出して動物の当該全行動に於ける周波数と強度の測定対象パターンを求める第２のステップと；第１のステップで得られた標準パターンと第２のステップで得られた測定対象パターンとを比較し、当該測定対象パターン中に存在する標準パターン数を計測する第３のステップとから成る動物の特定行動回数の計測方法により上記目的を達成したものである。
また、本発明は飼育ケージ中の動物の行動に伴なう当該ケージの振動を電気的信号として検出する手段と；検出した信号の周波数成分の特徴を抽出する手段と；抽出結果たる周波数と強度の標準パターンと測定対象パターンとを比較し、測定対象パターン中に存在する標準パターン数を計測する演算手段とから成る動物の特定行動回数の自動計測装置により上記目的を達成したものである。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１及び２は本発明装置例を示しており、以下両図に基づいて説明すれば、１０は振動検出装置で、飼育ケージＣ中の動物Ｍの行動に伴なう当該ケージＣの振動を電気的信号として検出するものである。この振動検出装置１０は、飼育ケージ載置部１１と変位センサー部１２とから構成されている。
ここに飼育ケージ載置部１１としては、飼育ケージＣの振動を伝達し得るものであればその具体的構造の如何を問わないが、例えば台枠１１ａの対向枠部間に、一定の張力で板バネや太鼓用皮等の受止部材１１ｂをフック等の係止具１１ｃで着脱自在に架設したものが簡便で好ましい。
また、変位センサー部１２としては、飼育ケージＣの変位を電気的信号として検出し得るものであれば、具体的種類の如何を問わないが、例えば飼育ケージＣの底面に貼った金属片を通して検出できる渦電流式の近接変位センサーやレーザー変位計あるいは飼育ケージ載置部１１の変位を検出するロードセルや歪みゲージ等が好ましいものとして挙げられる。
２０はフーリエ関数を用いた周波数解析装置で、変位センサー部１２で検出した電気的信号を増幅するアンプやデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーター等を備え、当該電気的信号の周波数成分の特徴を抽出するものである。
３０は演算装置で、周波数解析装置２０により抽出された周波数と強度のパターンをディスプレー部３１に表示すると共に、必要に応じてメモリー部３２に記憶するものである。また、この演算装置３０は、当該周波数解析装置２０によって抽出された動物の特定行動の標準パターンと測定対象パターンとを比較し、測定パターン中に存在する標準パターン数を計測するものである。
実施例
以下実施例を挙げて本発明を更に説明する。
実施例１
図１及び２に示した本発明装置を用い、その飼育ケージ載置部１１に、マウスＭを収容した飼育ケージＣを載せ、マウスＭの掻爬行動時を含む当該ケージＣの振動を、変位センサー部（渦電流式変位計）１２により電気的信号として検出した。その結果は図３の通りであった。次いでこの検出した信号を、周波数解析装置２０で増幅すると共にデジタル信号に変換した後、フーリエ関数を用いて掻爬行動時の周波数成分の特徴抽出を行なって周波数と強度のパターンを求めたところ、図４のヒストグラムに示す如く、２０Ｈｚ前後の周波数が特に強いピークとして認められた。同様に非掻爬行動時の周波数解析を行なったところ、図５のヒストグラムに示す如く、２０Ｈｚ前後の周波数に強いピークは認められなかった。
因に、当該周波数解析は離散フーリエ変換を高速化させたＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に従った。離散フーリエ変換は、通常のフーリエ変換の無限区間積分を有限の和で書き換えたもので、時間領域、周波数領域ともに離散化されたフーリエ変換である。要素数がＮ個からなる時間領域の離散データ（ａ０，ａ１，・・・，ａＮ−１）から要素数がｋ個からなる周波数領域への離散データ（Ａ０，Ａ１，・・・，ＡＫ−１）への離散フーリエ変換は下記式で与えられる。
0004537639.tif 000002
図４のヒストグラムを、マウスの掻爬行動時の標準パターンとして演算装置３０に予め入力しておき、測定対象マウスについて、上記と同様にして飼育ケージＣの振動を電気的信号として３０秒間検出し、周波数解析を行なって周波数と強度の測定対象パターンを求めると共に、該演算装置３０により測定対象パターン中に存在する前記標準パターン数を自動計測したところ１３（回）であった。これは目視観察による掻爬回数１３と一致していた。
産業上の利用可能性
本発明によれば、マウス等の動物の特定行動例えば、掻爬行動を指標にした生理、薬理研究に於て、当該動物の特定行動を、環境に変化を与えない飼育ケージ内に於て無侵襲で効率良く自動計測することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明装置の概略ブロック説明図であり、図２は、振動検出装置の概略平面説明図である。
図３は、振動検出装置で検出した信号である。
図４は、掻爬行動時の周波数解析とヒストグラムであり、図５は、非掻爬行動時の周波数解析とヒストグラムである。
図１〜図５中の符号は以下の通りである。
１０：振動検出装置
１１：飼育ケージ載置部
１１ａ：台枠
１１ｂ：受止部材
１１ｃ：係止具
１２：変位センサー部
２０：周波数解析装置
３０：演算装置
Ｃ：飼育ケージ
Ｍ：動物
【図１】
0004537639.tif 000003
【図２】
0004537639.tif 000004
【図３】
0004537639.tif 000005
【図４】
0004537639.tif 000006
【図５】
0004537639.tif 000007