(57)【要約】      （修正有）【課題】実験用動物の飼育環境を制御する環境制御装置の提供。【解決手段】飼育ケージ毎に送風機と温度調節機を設け、加えて湿度調節機、光量調節機、導入外気濾過機、排出内気濾過機のうち1つまたは複数備えている。また、これらの環境制御装置は通信機能も有しており、動物実験の精度、効率を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物収容空間（動物を収容する空間）の環境を制御する装置であって、
前記動物収容空間は、送風機と温度調節機とが設けられており、
前記動物収容空間内の温度制御と、前記動物収容空間への外気導入または前記動物収容空間からの内気排出が可能である、
ことを特徴とする環境制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の環境制御装置であって、湿度調節機、光量調節機、導入外気濾過機、排出内気濾過機、のうち１つまたは複数が更に設けられていることを特徴とする環境制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の環境制御装置であって、
Ａ）動作音が６０ｄＢ以下である
Ｂ）温度制御範囲が摂氏１８〜２８度である
Ｃ）湿度制御範囲が相対湿度３０〜７０％である
Ｄ）光量制御範囲が照度で１５０〜３００ルクスである
Ｅ）前記動物収容空間内の風速が毎秒０．２ｍ以下であり１時間内での内気の入れ替わりが８回以上である
の条件Ａ〜Ｅのうち１つまたは複数を満たすことを特徴とする環境制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の環境制御装置であって、前記温度調節機は熱電素子であることを特徴とする環境制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の環境制御装置であって、愛玩動物もしくは動物実験用動物のためのものであることを特徴とする環境制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の環境制御装置であって、通信機能を有することを特徴とする環境制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の環境制御装置であって、無線で給電されることを特徴とする環境制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の動物実験用動物のための環境制御装置であって、実験動物に装着する装置を制御する機能を有することを特徴とする環境制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物の飼育、特に小動物の飼育の環境制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動物実験において、細菌や実験動物の排泄物などのアンモニアなどは、実験動物に影響し、結果として実験精度に影響するのはもちろんのこと、実験を行う人間への影響がある。よって、実験動物を飼育するケージ（檻）内はもちろんのこと実験室内の空気清浄度が非常に重要となる。
そのため、動物実験用のケージは集中吸排気機能を有する密閉型ラックに複数個配置され、常時ケージ内が清浄な状態に保たれるように管理するものが一般的である。
【０００３】
先行技術としては、特開平０８−１４０５１５や実開平０７−０３９３９８のような温度および気流が制御された室内でケージ内が清浄になるようにケージが配置されたものや、特開平０８−２４２７１８のようなフィルターによってケージの内外の塵埃を遮断するようにしたものがある。
また、http://www.allentowninc.com/のNEXGENのような作業性の向上と個々のケージ内での空気の流れの制御性を向上させる方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１４０５１５号公報
【特許文献２】実開平０７−０３９３９８号公報
【特許文献３】特開平０８−２４２７１８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://www.allentowninc.com/
【非特許文献２】「実験動物の管理と使用に関する指針」翻訳：鍵山直子・大和田一雄・國田智・久原孝俊・黒澤努 ISBN 978-4-904419-23-6
【非特許文献３】「マウス・ラットなるほどＱ＆Ａ」中釜斉・北田一博・城石俊彦ISBN 978-4-7581-0715-0
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
動物実験の精度や再現性において、前述したように空気清浄度も重要であるが、飼育環境がある一定条件となるように求められている。実験動物の種類によるが、例えば、温度は摂氏１６〜２９度でかつ相対湿度３０〜７０％の範囲内で変動が最小限であることが求められる（翻訳：鍵山直子・大和田一雄・國田智・久原孝俊・黒澤努「実験動物の管理と使用に関する指針」ISBN 978-4-904419-23-6）。
【０００７】
また、換気条件においても基準が設けられており、１時間あたりの換気回数は８回以上で流速は毎秒０．２ｍ以下であることが求められている（中釜斉・北田一博・城石俊彦「マウス・ラットなるほどＱ＆Ａ」ISBN 978-4-7581-0715-0）。このような基準に対応するため、例えば、実開平０７−０３９３９８に示されているように、集中排気で生じる不均一な風量を解消する方法などが存在している。
【０００８】
しかしながら、従来の方式では、ラック形状などに応じて空気の流れが全体的に均一となるような煩雑な設計が必要であるうえに、さらに個々のケージ内の気流が厳密に制御されていることを確認する方法が無い。また、吸排気のための複雑な流路が必要になるため設備が大型になりがちである。一方、温度という面で見た場合、ファンに近いケージと、ファンより遠いところにあるケージでは温度差が生じる。また、各ケージの飼育数、実験動物種類によって発熱量が異なり、吸排気の集中管理では全体を精密に制御することは不可能である。更に、室内、ラック全体を温度制御する必要があり、エネルギー効率が悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本願発明者はこれらの問題を解決すべく、本願発明を成した。
【００１０】
本発明の環境制御装置は、
「動物収容空間（動物を収容する空間）の環境を制御するものであって、
動物収容空間は、送風機と温度調節機とが設けられており、
動物収容空間内の温度制御と、動物収容空間への外気導入または動物収容空間からの内気排出が可能である」
ことを特徴としている。
【００１１】
加えて本発明の環境制御装置は、
「湿度調節機、光量調節機、導入外気濾過機、排出内気濾過機、のうち１つまたは複数が更に設けられている」
ことを特徴としている。
【００１２】
更に本発明の環境制御装置は、
「Ａ）動作音が６０ｄＢ以下である、Ｂ）温度制御範囲が摂氏１８〜２８度である、Ｃ）湿度制御範囲が相対湿度３０〜７０％である、Ｄ）光量制御範囲が照度で１５０〜３００ルクスである、Ｅ）前記動物収容空間内の風速が毎秒０．２ｍ以下であり１時間内での内気の入れ替わりが８回以上である、の条件Ａ〜Ｅのうち１つまたは複数を満たす」
ことを特徴としている。
【００１３】
また本発明の環境制御装置は、
「温度調節機は熱電素子である」
ことを特徴としている。
【００１４】
加えて本発明の環境制御装置は、
「愛玩動物もしくは動物実験用動物のためのものである」
ことを特徴としている。
【００１５】
更に本発明の環境制御装置は、
「通信機能を有する」
ことを特徴としている。
【００１６】
また本発明の環境制御装置は、
「無線で給電される」
ことを特徴としている。
【００１７】
加えて本発明の環境制御装置は、
「動物実験用動物のためのものであって、実験動物に装着する装置を制御する機能を有する」
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、動物のケージ毎に精度の高い環境制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の概念図である。
【図２】ケージへ冷風を導入する状況を説明する図である。
【図３】ケージへ温風を導入する状況を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２０】
以降、本発明を説明するにあたり、動物実験用動物としてはマウスを想定し、マウスを飼育や実験に適用することを前提とする。
【００２１】
図１は、本発明の基本的な概念を示している。
ケージ（Ｃａｇｅ）とは動物実験用動物を収容する空間であり、特許請求の範囲にある動物収容空間はこれに相当する。
図１では概念図として理解が容易になるよう簡略に示しているためケージ内にはマウスが１頭のみであるが、実際には多頭のマウスを１つのケージ内に収容することもある。
【００２２】
ケージへ外部から空気を導入するために、送風機（Ｂｌｏｗｅｒ）が設けられている。送風機はケージのある部屋（例えば実験室や飼育室）の外部より外気を導入してケージ内へ送り込む。
送風機から送り出された外気は温度調節機を介してケージへ送り込まれる。温度調節機は、例えば熱電変換素子（ＴＥＤ）などによって構成される。
【００２３】
送風機と温度調節機は制御部（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって制御される。制御部は制御端末（Ｈｏｓｔ）と通信を行う。制御端末より制御部へ指示（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｍｍａｎｄ）が送信され、制御部より制御端末へ測定機器（図示せず）によって測定されたデータ（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｄａｔａ）が送信される。これら通信には、有線でのデータ通信方式であるＵＳＢ・ＲＳ−２３２Ｃ・ＧＰ−ＩＢや無線でのデータ通信方式であるＷｉＦｉ・Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）・ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などが利用可能であるが、特に限定はしない。
測定機器はケージの環境について測定を行う。例えば、ケージ内の温度・湿度・照度・音量・外気導入（換気）流速などである。
【００２４】
これらのケージ内の環境について測定されたデータ（環境データ）は、制御部に設けられた記憶装置（図示せず）に蓄積される。この記憶装置に環境データがある一定量蓄積されたら制御部から制御端末へ環境データを送信する。あるいは一定時間毎に環境データを送信するか、さらにあるいは一定量蓄積される前であっても制御端末から要求があればその時点で蓄積された環境データを制御端末へ送信する。この構成により、一定期間連続して独立的に動作し省電力を図ることもできるし、制御端末からケージの状況をリアルタイムでモニターすることもできる。
この環境データは時系列のログとして扱われ、実験動物の環境が実験の結果とどのような関連があるか検証する上で重要な意味を持つ。特に、微細な差異の発生する精密な動物実験において、実験結果の確かさを環境データより裏付けることができる。
【００２５】
このような構成とすることで、ケージ１つでも環境制御を行うことができる。また、ケージを複数設けて並行制御を行うことも可能である。ケージは制御端末が管理可能な最大数まで増設可能であり、加えて個別に独立して並行制御ができる。
【００２６】
図２は、ケージへの空気の導入を説明する図である。
まず、外気（Ｆｒｅｓｈ  Ａｉｒ）を送風機（Ｂｌｏｗｅｒ）によって温度調整機へ送り込む。前述の説明の通り、温度調整機は熱電変換素子（ＴＥＤ）によって構成される。熱電変換素子は電圧の印加によって加熱と冷却が可逆的に設定できる。
【００２７】
例えば、前述の測定機器によりケージ（Ｃａｇｅ）内の温度が一定以上となり冷却の必要があると判断された場合には、制御部（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）にて熱電変換素子に「ケージ内へ導入される空気が冷却される」ように電圧が設定される。
この結果、ケージ内へは外冷気（Ｃｏｏｌ  Ｆｒｅｓｈ  Ａｉｒ）が供給され、ケージ内の温度を下げることができる。この際、熱電変換素子には加熱も同時に発生する。ここで発生した熱は熱排気（Ｈｏｔ  Ｅｘｈａｕｓｔ）として外部へ廃棄される。
【００２８】
図３は図２とほぼ同じだが、ケージ内へ導入されるのが暖気である点で異なる。
まず、外気（Ｆｒｅｓｈ  Ａｉｒ）を送風機（Ｂｌｏｗｓｅｒ）によって温度調整機へ送り込む。温度調整機は熱電変換素子（ＴＥＤ）によって構成され、熱電変換素子は電圧の印加によって加熱と冷却が可逆的に設定できる点は上述の通りである。
【００２９】
前述の測定機器によりケージ（Ｃａｇｅ）内の温度が一定以下となり加熱の必要があると判断された場合には、制御部（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）にて熱電変換素子に「ケージ内へ導入される空気が加熱される」ように電圧が設定される。
この結果、ケージ内へは外暖気（Ｗａｒｍ  Ｆｒｅｓｈ  Ａｉｒ）が供給され、ケージ内の温度を上げることができる。この際、熱電変換素子には冷却も同時に発生する。ここで発生した冷気は寒排気（Ｃｏｌｄ  Ｅｘｈａｕｓｔ）として外部へ廃棄される。
【００３０】
このようにして、ケージ内の温度を測定しながら導入する外気の温度を切替えることでケージ内の温度を任意の範囲内に制御することが可能となる。
【００３１】
外気を導入する際、気体中に塵埃や微生物などが混入する可能性があるので、送風機の外気取入れ口にフィルター（濾過機）を設けると好適である。
同様に、ケージ内にはマウスの排泄物など周囲へ好ましくない影響を与えるものが蓄積されるので、（図示していない）ケージの排気口にも同様にフィルターを設けると更に好適である。
【００３２】
加えて、（図示していない）湿度測定機・湿度調節機や照度測定機・光量調節機や音量測定機などを追加で設け、連繋して動作させることも可能である。
この構成を採用すると、特許請求の範囲に記載した条件となるように環境を維持することも可能となり、先述の非特許文献２や非特許文献３に記載されているような条件の環境を設定することが容易となる。
【００３３】
また、前述の制御部と制御端末の間を無線で通信するようにしても良い。
この構成を採用すると、ケージ毎に通信線を接続する必要が無く、ケージの設置の制約条件が緩和される。具体的には、恒常的に通信線を接続するのであれば同時接続可能な通信線の制限を受けなくなるということであり、必要に応じて通信線を接続するのであれば通信線の接続の工数が低減できるということである。
【００３４】
なお、ケーブル接続動作がケージ内のマウスに不安（接続時の不快な振動やケージ周辺を這うケーブルがヘビなどの特異な生物に誤認識されるなど）を与えるなどの影響があるという観点から、無線による通信は動物実験の精度を向上する上で好適である。
【００３５】
更には、ケージで消費する電力（制御部・送風機・熱電変換素子・各種測定機器・各種調節機で必要）を無線給電としても良い。これによりケージの設置の制約条件が更に緩和される上に、給電可能範囲内の空間であればケージを動作させたままケージの移動などを行うことが可能となり、動物実験の効率を向上させることが可能となる。
【００３６】
加えて、ケージ内のマウスに実験用装置を装着させている場合に、この実験用装置をケージの制御部から制御できるようにすると殊更好適である。例えば、装着型の薬液注入装置のようなもので新規の医薬品の実験を行うような場合、特に長時間断続的に極微量の薬液を注入するにはマウスの飼育（生活）と実験の境を明確に分けることができず、また多数のマウスを対象に同様の実験を行う場合には、人間が手作業で極微量の薬液注入を行うのは事実上不可能である。
【００３７】
その点、上述の方法によれば、マウスは普段の飼育（生活）を送りながらにして実験を行うことができる。注入装置の薬液残量が少なくなった時にのみ人間が薬液補充作業を行えば良いのであって、動物実験の工数の大幅削減が可能となる上に、手作業による誤差の混入が排除できるので実験結果の精度の大幅向上も同時に見込める。
【００３８】
装着型実験用装置の電力供給をケージの消費電力用の無線給電と兼用にすると更に好適である。同様に、装着型実験用装置とケージの制御部との通信を無線で行うようにするとより好適である。この構成を採用すると、ケージにはケーブルの類の有線状物体が一切接続されず、完全に独立した個別のケージとして扱うことができるようになり、設置や移動においての自由度が劇的に向上する。
【００３９】
また、本発明の環境制御装置によるケージは、更なる副次的効果を生ずる。例えば、ケージ個別に環境制御が可能であるので、環境設定が異なる複数のケージを同時に動作させることにより、複数の環境試験を短時間に行うことが可能となる。
【００４０】
加えて、ケージ相互の影響を検出することも可能となる。例えば、実験動物が想定外の異常状態（異常行動・異常発声・失禁など）になった際、近隣のケージ内の実験動物に影響が及ぶのは必至である。このような状態になった際は当該ケージに麻酔ガスなどの鎮静剤を導入するよう制御することで異常状態の実験動物が安楽化し、他の実験動物への影響を排除することが可能となる。
【００４１】
以上まででは動物としてマウスを想定して説明してきたがこれに限定されない。ウサギやモルモットやラットなど他の動物であっても良い。加えて、微生物や植物の育成や実験にも応用可能である。
【００４２】
また、同じく以上までに動物実験用動物を想定して本発明を説明してきたが、これにも限定されない。愛玩用動物の治療・育成・繁殖やペットホテル（愛玩動物用一時引受所）などにも利用可能である。
【００４３】
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない限り多くの改変を施すことが可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
量産可能な送風機および温度調節機を用いてケージの環境制御を行うことができ、動物実験などの作業の効率を向上させるなどの効果を有している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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