(57)【要約】【課題】研究目的に合う医療実験用の疲労モデル動物を効率よく且つ容易に作製できる疲労モデル動物作製装置を提供する。【解決手段】コンベア式の走路面１６ａを有し、走路面１６ａを後方向に移動させることによって小動物Ｓを前方向に歩行させるトレッドミル１６を備える。トレッドミル１６の周囲を囲み、小動物Ｓが走路面１６ａから降りることができないようにする前壁２０を備える。走路面１６ａの後端部１６ａ(2)に電極１８ａが設置され、電極１８ａに接触した小動物Ｓに対し、小動物Ｓを不快にさせる電気刺激を与える電気刺激装置１８を備える。小動物Ｓが走路面１６ａ上のどの位置に居るかを検出する位置検出用センサ２２を備える。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
医療実験用の疲労モデル動物を作製するための装置であって、
コンベア式の走路面を有し、前記走路面を後方向に移動させることによって小動物を前方向に歩行させるトレッドミルと、
前記トレッドミルの周囲を囲み、小動物が前記走路面から降りることができないようにする囲い壁と、
前記走路面の後方向の端部に電極が設置され、前記電極に接触した小動物に対し、小動物を不快にさせる電気刺激を与える電気刺激装置と、
小動物が前記走路面上のどの位置に居るかを検出する位置検出用センサとを備えることを特徴とする疲労モデル動物作製装置。
【請求項２】
前記位置検出用センサは、赤外線温度センサである請求項１記載の疲労モデル動物作製装置。
【請求項３】
前記走路面を前後方向の傾斜角を調節するための傾斜角調節機構を備える請求項１又は２記載の疲労モデル動物作製装置。
【請求項４】
前記位置検出用センサの出力信号を取得して小動物の疲労度を判断するためのデータを作成し、これを表示するデータ表示装置を備える請求項１乃至３のいずれか記載の疲労モデル動物作製装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、マウス等の小動物にストレスを与え、医療実験用の疲労モデル動物を作製するための疲労モデル動物作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、例えば特許文献１に開示されているように、慢性的なストレス性の睡眠障害の研究に適したモデル動物を作製するための小動物飼育装置があった。この小動物飼育装置は、小動物が回転輪の内周面に沿って歩行することにより回転輪が回動するランニングホイールと、回転輪に着脱可能に設けられた回転輪の駆動装置と、小動物の動きを検出するセンサとを備えている。そして、センサの出力信号を分析し、小動物が動いていると判定した時は、駆動装置を回転輪から切り離し、小動物が動かない状態が一定時間継続すると(眠っていると判定すると)、駆動装置で回転輪を回動させて小動物を覚醒させる。この動作を継続することによって、回転輪内に閉じ込めた小動物に対して継続的にストレスを与え、睡眠障害モデル動物を作製することができる。
【０００３】
疲労モデル動物作製装置とは分野が異なるが、特許文献２に開示されているように、コンベア式のトレッドミルとトレッドミルの下方に設置された動画カメラとを備え、トレッドミルにおいて小動物を強制歩行させ、小動物の足の動きを動画カメラで撮影し、歩行異常であるか否か分析する足動解析システムがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０５０８３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０７８０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
疲労モデル動物を作製する際に小動物にストレスを与え過ぎると、研究目的に合う疲労モデル動物が得られないので、ストレスの強さの調節や、ストレスの付与を止めるタイミングの判断を適切に行うことが重要になる。
【０００６】
しかし、特許文献１の小動物飼育装置は、回転輪内でストレスを受けている小動物の疲労度をデータとして検出する手段がないので、小動物に与えているストレスの強さは適切か、もうストレスの付与を止めるべきか、ということを客観的に判断することができない。また、小動物は常に一定の位置（回転輪内の最も低い位置）に居て手足を動かすだけであり、あちこち移動するようなダイナミックな動きがないので、これも小動物の疲労度を判断しにくい原因になっている。
【０００７】
その他、特許文献２の足動解析システムのように、動画カメラを使用してトレッドミル上の小動物の動きを撮像し、画像データを詳細に分析して小動物の疲労度を把握する方法が考えられる。しかし、画像データの分析を客観的に行うためには、複雑なアルゴリズムの分析用プログラム等を考案しなければならず、しかも、動画カメラを設けることによるコストアップも大きいことから、一般的な疲労モデル動物作製装置に適用することは難しい。
【０００８】
この考案は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、研究目的に合う医療実験用の疲労モデル動物を効率よく且つ容易に作製できる疲労モデル動物作製装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この考案は、医療実験用の疲労モデル動物を作製するための装置であって、コンベア式の走路面を有し、前記走路面を後方向に移動させることによって小動物を前方向に歩行させるトレッドミルと、前記トレッドミルの周囲を囲み、小動物が前記走路面から降りることができないようにする囲い壁と、前記走路面の後方向の端部に電極が設置され、前記電極に接触した小動物に対し、小動物を不快にさせる電気刺激を与える電気刺激装置と、小動物が前記走路面上のどの位置に居るかを検出する位置検出用センサとを備える疲労モデル動物作製装置である。
【００１０】
前記位置検出用センサは、赤外線温度センサであることが好ましい。また、前記走路面を前後方向の傾斜角を調節するための傾斜角調節機構を備えることが好ましい。さらに、前記位置検出用センサの出力信号を取得して小動物の疲労度を判断するためのデータを作成し、これを表示するデータ表示装置を備えることが好ましい。
【考案の効果】
【００１１】
この考案の疲労モデル動物作製装置は、小動物をトレッドミルで強制歩行させてストレスを付与するものであり、ストレスを付与している間、小動物が走行路のどの位置に居るかを位置検出用センサでリアルタイムに検出するというシンプルな構成であり、位置検出用センサの出力信号を分析することによって、小動物の疲労度を客観的に把握することができる。したがって、小動物に対するストレスの付与を止めるタイミングを適切に判断することができ、研究目的に合う疲労モデル動物を容易に作成することができる。
【００１２】
その他、トレッドミルの走行路の移動速度を可変するだけでなく、走行路の前後方向の傾斜角を可変する機構を設けることによって、小動物の体質等に合わせてストレスの強さを調節することができ、さらに効率よく疲労モデル動物を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の疲労モデル動物作製装置の一実施形態の外観を示す正面図（ａ）、（ｂ）である。
【図２】この実施形態の疲労モデル動物作製装置の内部構造を示す正面図である。
【図３】位置検出用センサの出力信号から作成した、小動物の疲労度を判断するためのデータを示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。
【図４】位置検出用センサの出力信号から作成した、小動物の疲労度を判断するためのデータを示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、この考案の疲労モデル動物作製装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の疲労モデル動物作製装置１０は、マウス等の小動物Ｓを対象にした装置であり、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、直方体形状の透明な筐体１２と、筐体１２を支持する筐体支持機構１４を備えている。そして、筐体１２内部に、コンベア式の走路面１６ａを有したトレッドミル１６が設置されている。
【００１５】
トレッドミル１６は、図２に示すように、前後一対のプーリ１６ｂに無端ベルト１６ｃを張架することによって走路面１６ａを形成している。そして、駆動装置１６ｄが走路面１６ａを後方向（図２における左方向）に移動させることによって、走路面１６ａ上の小動物Ｓを前方向（図２における右方向）に強制歩行させる。
【００１６】
走路面１６ａの後端部１６ａ(2)の近くには電気刺激装置１８が設けられ、電気刺激装置１８の電極１８ａが後端部１６ａ(2)に配置されている。電気刺激装置１８は、電極１８ａに接触した小動物Ｓに対し、小動物Ｓを不快にさせる電気刺激を与える装置である。
【００１７】
走路面１６ａの左右側方には、筐体１４が有する一対の側壁が近接配置され、前端部１６ａ(1)には、前壁２０が設けられている。筐体１４の側壁及び前壁２０は、小動物Ｓが走路面１６ａから降りられないようにする囲い壁である。
【００１８】
後端部１６ａ(2)の上方には、位置検出用センサ２２が設置されている。位置検出用センサ２２は、下向きに約６０度の広がりで熱源（小動物Ｓの体温）を感知できる赤外線温度センサであり、小動物Ｓが後端部１６ａ(2)に近い領域Ａに居ることを検出することができる。
【００１９】
筐体支持機構１４は、図１に示すように、筐体１４の底面の端部を支持する軸支部材１４ａと、筐体１４の底面の中央部を支持するジャッキ部材１４ｂとで構成され、ジャッキ部材１４ｂを伸縮させることによって、走路面１６ａの前後方向の傾斜角を変化させることができる（傾斜角調節機構）。
【００２０】
上記のように、走路面１６ａが後端部１６ａ(2)に向かって移動しているので、小動物Ｓは、走路面１６ａ上の一箇所でじっと休んでいると身体が電極１８ａに接触してしまう。したがって、小動物Ｓは、電極１８ａに接触するのを嫌がって、走路面１６ａ上を前方向に歩き続けようとする。つまり、小動物Ｓを強制歩行させる形になり、小動物Ｓに対して一定のストレスを付与し続けることができる。ストレスの強さは、走行速度（走路面１６ａの移動速度）を変化させたり、走路面傾斜機構１４で走路面１６ａの傾斜角を変化させたりすることによって可変調節することができる。
【００２１】
その他、疲労モデル動物作製装置１０は、図示しないデータ表示装置を備えている。データ表示装置は、位置検出用センサ２２の出力信号を取得し、小動物Ｓの疲労度を判断するためのデータを作成し、これを表示する装置である。
【００２２】
発明者は、２匹の健康な小動物Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を用意し、疲労モデル動物作製装置１０に入れて強制歩行させる試験を行った。試験条件は、走路面１６ａの傾斜角をゼロ（ほぼ水平）、走行速度を１５ｍ／分とし、試験時間は約２１０分とした。
【００２３】
図３と図４は、データ表示装置が作成したデータであって、位置検出用センサ２２の出力信号を取得し、試験開始から終了までの小動物Ｓの挙動をグラフ化したものである。上段のグラフは、右縦軸がセンサＯＮ時の時間比率であり、小動物Ｓが後端部１６ａ(2)に近い領域Ａに居る時間の比率を、２分刻みの棒グラフに表したものである、下段のグラフは、右縦軸がセンサＯＮの回数であり、「小動物Ｓが領域Ａに居る」と検出された回数（サンプリングの回数）を、２分刻みの棒グラフに表したものである。
【００２４】
図３は、小動物Ｓ１のデータである。小動物Ｓ１の場合、ストレスを与え始めてから約１２０分が経過するとセンサＯＮの回数が平均的に多くなり、小動物Ｓ１の疲労が溜まってきたことが分かる。そして、２００分が経過すると、センサＯＮの時間比率が急激に高くなり、かなり疲労して歩行する意欲が無くなったことが分かる。
【００２５】
図４は、小動物Ｓ２のデータである。小動物Ｓ２の場合、ストレスを与え始めてから約１２０分が経過するとセンサＯＮの回数が若干多くなってきているが、小動物Ｓ１ほど顕著ではない。また、センサＯＮの時間比率についても、２１０分が経過しても高くならなかった。これは、小動物Ｓ２の方が、小動物Ｓ１よりも疲労が蓄積しにくい体質なのだと考えられる。
【００２６】
図３、図４に示すデータは、研究目的に合う医療実験用の疲労モデル動物を作製するのに非常に有効である。例えば、研究目的に合う疲労モデル動物の疲労度が「センサＯＮの回数が平均的に多くなり始める時の疲労度である」とか「センサＯＮの時間比率が急激に高くなる時の疲労度である」のように予め分かっていれば、図３、図４のようなデータをリアルタイムに作成することによって、ストレスの付与を止めるべきタイミングを容易に認識することができる。また、狙いの疲労度になかなか達しない個体に対しては、走路面１６ａの移動速度を速くしたり傾斜角をきつくしたりすることによってストレスの強さを強くすることができるので、狙いの疲労度に達するまでの時間を短縮させることができる。
【００２７】
以上説明したように、疲労モデル動物作製装置１０は、小動物Ｓをトレッドミル１６で強制歩行させてストレスを付与するものであり、ストレスを付与している間、小動物Ｓが走行路１６ａのどの位置に居るかを位置検出用センサ２２でリアルタイムに検出するというシンプルな構成であり、位置検出用センサ２２の出力信号を分析することによって、小動物Ｓの疲労度を客観的に把握することができる。したがって、小動物Ｓに対するストレスの付与を止めるタイミングを適切に判断することができ、研究目的に合う疲労モデル動物を容易に作成することができる。
【００２８】
また、トレッドミル１６の走行路１６ａの移動速度を可変したり、筐体支持部材１４で走路面１６ａの傾斜角を可変したりすることによって、小動物の体質に合わせてストレスの強さを調節することができ、効率よく疲労モデル動物を作製することができる。
【００２９】
小動物Ｓの疲労度を「小動物Ｓが居る位置」を検出し分析するという構成なので、赤外線温度センサ等の安価な位置検出用センサを使用することができ、装置のコストアップを小さく抑えることができる。
【００３０】
なお、この考案の疲労モデル動物作製装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、データ表示装置が表示する「小動物の疲労度を判断するためのデータ」は、図３、図４に示す「領域ＡのセンサＯＮの時間比率のグラフ」や「領域ＡのセンサＯＮの回数のグラフ」に限定されず、目的に応じて適宜変更することができる。上記の疲労モデル動物作製装置１０の場合、小動物Ｓの挙動を、小動物Ｓが領域Ａに入った時（又は領域Ａに居る時）だけ検出する構成になっているが、例えば、図２に示す領域Ｂ，Ｃにも位置検出用センサ２２を設置し、領域Ｂ，Ｃに入った時の挙動も検出する構成にすれば、小動物の疲労度をより詳しく分析することが可能になる。
【００３１】
その他、位置検出用センサは、赤外線温度センサ以外のセンサを使用してもよい。上記の筐体支持部材１４は、走路面１６ａの傾斜角を調節する傾斜角調節機構を備えているが、傾斜角の調節が不要であれば、傾斜角調節機構は省略してもよい。また、筐体１４内を複数の部屋に区切り、部屋毎にトレッドミルや電気刺激装置等を設置し、複数の疲労モデル動物を同時に作製できる構造にしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  疲労モデル動物作製装置
１２  筐体（囲い壁）
１４  筐体支持部材（傾斜角調節機構）
１６  トレッドミル
１６ａ  走路面
１８  電気刺激装置
１８ａ  電極
２０  前壁（囲い壁）
２２  位置検出用センサ
【図１】
0003215859.tif 000003
【図２】
0003215859.tif 000004
【図３】
0003215859.tif 000005
【図４】
0003215859.tif 000006