JPH07108285B2

JPH07108285B2 - 実験動物の行動観測器

Info

Publication number: JPH07108285B2
Application number: JP63258974A
Authority: JP
Inventors: 数仁坂野
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: DE68905019D1; EP0363755A3; ES2039790T3; US4968974A; EP0363755B1; EP0363755A2; JPH02104333A; DE68905019T2

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、マウス、ラット、ハムスター等の実験動物
を入れてその行動を光センサの感知により測定するため
に使用する実験動物の行動観測器に関する。

〔従来の技術〕

新規な医薬品や食品等には安全試験と称される長期に亘
る動物実験が義務づけられており、その一つの実験パタ
ーンとして行動観察がある。しかし、実験動物の行動を
肉眼で継続的に追跡することは不可能であるので、現在
では光センサにより実験動物の位置を検出し、コンピュ
ータによりその情報を論理的に解析し、行動を数量的デ
ータとして採取される。

従来、この方法に使用される行動観測器は、第５図に示
すように、ケージ１は四角形であって、光センサがＸ
軸、Ｙ軸に配列され、二次元を限度として実験動物Ｍの
位置および縦横幅Xa、Yaを測定するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、従来の行動観測器によれば、平面的にのみマウ
スＭを捉えるので、マウスＭが立ち上がった特異な行動
パターンを検出することはできなく、また、胴体Maの幅
Yaの範囲内で首Mbを動かしているときのような微妙な行
動パターンも検出することはできなかった。しかも、三
次元的な検出ができないことから、尻尾も胴体Maと同次
元で捉えられる結果、詳細な行動測定データが得られな
いという問題があった。

光センサを三次元の検出ができるように配列することは
可能であるが、多数の光センサを必要としコスト高とな
ることは避けられなかった。

また、従来のような角形ケージにおいては、ケージ内で
実験動物が位置変化を伴う行動を起こした場合、飼育ス
ペースが余程大きな面積を有しない限り、進行が必ず側
壁に遮られ、連続行動に制限をもたらすので、この場
合、実験動物は自発的ないし任意的な行動とは関係な
く、物理的に強制された行動を取らねばならなく、この
ことは行動測定上に不正確な要因を持ち込むことになる
という問題もあった。

この発明は、上記のような実情に鑑みて、実験動物の行
動を三次元的に測定できるにもかかわらず、光センサの
配列が特殊なためにその個数が過大に要しなく、また、
ケージ内の飼育スペースが特殊な形態であるために、そ
れが小さなスペースであっても無限長であるかの如く
に、実験動物に自発的且つ継続的行動を取らせることの
できる飼育ケージを提供することを目的としたものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するためのこの発明の構成は、外周壁
を円筒形に形成すると共に、その中心部に円筒形の内周
壁を形成することにより、その内外両周壁間に円循環形
飼育スペースを設けた透明体に飼育ケージを形成し、飼
育ケージ内の実験動物の行動観測について、循環位置検
出用センサと、立上り検出用センサと、内周位置検出用
センサと、外周位置検出用センサとを設け、そのうち、
循環位置検出用センサと立上り検出用センサとは、飼育
ケージの外周壁の外側と内周壁の内側とのいずれか一方
に投光器を、他方に受光器を全周に亘って放射状に配列
し、また、内周位置検出用センサと外周位置検出用セン
サとは、飼育ケージを上下に挟むようにしてその上下い
ずれか一方に投光器を、他方に受光器を飼育ケージの中
心位置を中心に同じく放射状に配列して成るものであ
る。

〔作用〕上記の構成によれば、飼育スペースが円循環形であっ
て、内周壁と外周壁とに沿って実験動物が円循環方向に
進むので、通路が無限に存在することになり、実験動物
が壁に衝突することなく自然で自発的な運動を繰り返
す。しかも両周壁が透明であるので、通路の見かけ上の
幅が大きく、実験動物を精神的に抑圧しない。

また、循環位置検出用センサは、実験動物の方位的位置
を検出し、立上り検出用センサは、立ち上がった動物を
検出し、内周位置検出用センサと外周位置検出用センサ
とは、実験動物が通路の内側に居るか外側に居るかを検
出し、内側と外側の両方が検出された場合、通路中央に
位置することになる。そこで、総体的には三次元的な検
出がなされる。

しかも、センサが放射状に配列されるため、コンピュー
タのソフトの工夫によっては、数少ないセンサの配置に
よって、実験動物の微少な運動変化をも捉えることがで
きる。

〔実施例〕

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第４図は一実施例を示したもので、その行
動観測器は、測定ケースＣの中に飼育ケージ１を収納
し、その中の実験動物を捉える多くのセンサを配列して
構成される。

飼育ケージ１は、透明なプラスチックで一体成形された
もので、外周壁２が円筒形であって中心部に底壁３が抜
けて代わりに逆カップ状の芯部５が立設され、その内周
壁４も円筒形に形成してある。そして内周壁４と外周壁
２との間に円循環形の飼育スペース６を有し、透明な開
閉蓋７によってその飼育スペース６が封じられる。

センサは、循環位置検出用センサ10の群と、立上り検出
用センサ11の群と、内周位置検出用センサ12の群と、外
周位置検出用センサ13の群とに分けられる。その配列に
ついては多くの部材が配置される。

すなわち、飼育ケージ１の外側に上下２段にリング20、
21を、また芯部５の中には同じく上下２段に円板22、23
を設けるほか、飼育ケージ１を挟むようにして円形の天
板24と地板25が設けてある。

循環位置検出用センサ10は、下段の円板23の周縁部に投
光器10aを、リング21に受光器10bをそれぞれ全周に亘っ
て10度角毎に36列になすと共に、上下交互に高さを違え
て千鳥状に配列してある。また、立上り検出用センサ11
についても同じように上段の円板23に投光器11aを、上
段のリング22に受光器10bを配列してある。

このように、センサ10、11を千鳥状に配列すると、マウ
スＭの尻尾の判別が容易となり、ビームの干渉が防がれ
る。なお、スリットによりビームの干渉を防ぐこともで
きる。また、位置検出用センサ10は、底壁３に沿って平
行にビームが飛ぶように配置されるが、立上り検出用セ
ンサ11は、実験動物の大きさに対応できるように高さ調
節可能となっている。

内周位置検出用センサ12と、外周位置検出用センサ13
は、それぞれ天板24に投光器12a、13aを、地板25に受光
器12b、13bを10度毎の36列に配列してある。

各センサは、実験動物を刺激してはならないので、近赤
外線の光センサが使用され、発光側が近赤外線LED、受
光側がフォトトランジスタとなっている。

飼育ケージ１は、支柱９に回転可能に取り付けられる
が、各センサはケースＣに対して固定的であるので、飼
育ケージ１の回転によりビームのズレは生じない。

センサの数は総数144組となるため、アンプ数の削減や
演算処理の簡略化のためにセンサの信号を電気的に走査
させる。

この走査については、センサを４組（位置検出、立上り
検出、内周検出、外周検出）で一列とし、この一列をマ
ウスの状態を判断する最小単位とする。この４組一列の
センサが円周上に36列存在するので、これを順次電気的
に走査させ、36列のデータにより１周分のデータの演算
に移る。これにより運動量はコンピュータにより多数の
情報に分けて捉えることができ、演算が簡略化される。

信号を走査する利点としては、アンプ数の削減（ハード
の簡略化）、演算処理の簡略化（ソフトの簡略化）、発
光ダイオードを順次点灯することによる電力の負担の軽
減等を挙げることができる。

また、飼育ケージ内において水平スキャンと垂直スキャ
ンを同期させることにより、そのドーナツ状の飼育空間
を全て検出されるので、実験動物の存在位置を知るため
に、刺激を与えて位置を変化させるというような手法を
用いる必要がなく、また、刺激に対する反応を微細にデ
ータとして採取することができる。

次に、光の干渉の問題については、144個のセンサを一
度に駆動させると、光の拡散や微少な光軸のズレによ
り、光が干渉し合って検出が不可能となるが、上記のよ
うにセンサを走査させると、一度に駆動するのは、１列
（４組）のセンサだけであるので、これにより隣接する
列への影響がなくなる。

さらに、１列（４組）の中での干渉を防ぐために、タイ
ミングをずらした同期信号をつくり、４個のフォトトラ
ンジスタの出力と比較し信号とする。これで同期信号の
ない時点でフォトトランジスタに光が入っても、入力あ
りとは判断しない。

これによって光の干渉は全くなくなる。

また、この実施例では、アンプ数を４個とし、１個のア
ンプに36組のセンサを取り付け、アンプ数の削減が図ら
れている。

なお、本行動観測器は次のように応用することができ
る。

１）向精神薬の開発２）行動計測（日常、サーカデイアン）３）ボケ（痴呆性老人）の研究４）薬物の時間的効率変化の研究５）食欲、性欲（本能行動）の研究６）外部刺激に対する反応７）学習機能のチェック８）知的レベルの研究〔発明の効果〕以上説明したように、この発明によれば、飼育スペース
が円循環形ないしドーナツ形であるので、通路が無限に
存在するのと同じように、実験動物が自然で自発的な運
動を繰り返す。しかも動物の行動変化は水平方向、垂直
方向とに分けて観測可能であり、センサが三次元的にそ
の運動を微細に捉えるので、非常に信頼性の高い正確な
観測データを継続的に得ることができる。また、このよ
うな信頼性の高いデータを得るために、飼育ケージを過
大にする必要はなく、実験動物が歩行に支障を生じない
程度の通路を作る飼育スペースがあれば足り、しかも、
センサの少い数によって正確性を期し得るので、行動観
測器の安価な提供に適し、また持ち運ぶ等の取扱いが容
易である等の優れた効果がある。

また、センサの千鳥状の配列によれば、光の干渉を防止
できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面は一実施例を示し、第１図は正面から見た断面図、
第２図はセンサの配列状態を説明する斜視図、第３図は
センサ配列の説明図、第４図は第１図Ａ−Ａ線矢視にお
いてセンサの配列を示す説明図である。第５図は従来例の説明図である。１……飼育ケージ、２……外周壁、４……内周壁６……飼育スペース 10……循環位置検出用センサ 11……立上り検出用センサ 12……内周位置検出用センサ 13……外周位置検出用センサ 10a、11a、12a、13a……投光器 10b、11b、12b、13b……受光器Ｍ……実験動物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周壁を円筒形に形成すると共に、その中
心部に円筒形の内周壁を形成することにより、その内外
両周壁間に円循環形飼育スペースを設けた透明体に飼育
ケージを形成し、飼育ケージ内の実験動物の行動観測に
ついて、循環位置検出用センサと、立上り検出用センサ
と、内周位置検出用センサと、外周位置検出用センサと
を設け、そのうち、循環位置検出用センサと立上り検出
用センサとは、飼育ケージの外周壁の外側と内周壁の内
側とのいずれか一方に投光器を、他方に受光器を全周に
亘って放射状に配列し、また、内周位置検出用センサと
外周位置検出用センサとは、飼育ケージを上下に挟むよ
うにしてその上下いずれか一方に投光器を、他方に受光
器を飼育ケージの中心位置を中心に同じく放射状に配列
して成る実験動物の行動観測器。
【請求項２】循環位置検出用センサと立上り検出用セン
サとの配列が、それぞれ上下交互の千鳥状である特許請
求の範囲第１項記載の実験動物の行動観測器。