小動物の位置測定システム
【課題】１Ｋｇ程度の飼育ケース内に存在する１０〜３０ｇ程度と軽量な小動物の位置情報を、安価に収集するシステムを提供する
【解決手段】重心の変化を求める荷重計とは別に、重量を支える支柱２を用意することにより、広いダイナミックレンジの荷重計を用いる必要が無くなり、システムを低コストで提供することが可能となる。安価なシステムを提供できれば、これまで容易に評価できなかった開発機関でも導入がすすみ、より多くの研究者が積極的に研究できる体制を整備することが可能となる。また、医薬品や機能性食品等の研究開発における学術レベルの向上に貢献できる。
【解決手段】重心の変化を求める荷重計とは別に、重量を支える支柱２を用意することにより、広いダイナミックレンジの荷重計を用いる必要が無くなり、システムを低コストで提供することが可能となる。安価なシステムを提供できれば、これまで容易に評価できなかった開発機関でも導入がすすみ、より多くの研究者が積極的に研究できる体制を整備することが可能となる。また、医薬品や機能性食品等の研究開発における学術レベルの向上に貢献できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数カ所の荷重を計測することで飼育ケース内のマウス等小動物の位置情報を収集するための位置測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、小動物の位置情報のみならず、物体の動きや位置を収集する手法として、ビデオカメラ等を用いて撮像し、画像処理や人間の目により動きや位置を取得する方法が一般的に用いられている。
【０００３】
また、赤外線センサを多数（６４個）用いて小動物の位置を測定する手法が提案されている。（フェノタイプアナライジング社製 KUROBOX）
【０００４】
また重心動揺計のように荷重の加わるプレート周辺部に複数の荷重センサを設けて荷重を計測し、その結果から重心、すなわち小動物の位置を導き出す手法も考えられる。（特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】特開昭４８−１７７８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ビデオカメラ等を用いる手法は、機材が高価で画像処理まで行う場合は専門知識も必要となる。さらに１０匹程度を同時に観察するにはビデオカメラの台数も多数必要となり初期投資が大きくなる。また暗所での観察も必要な場合、さらに高額な赤外線ビデオカメラが必要となる。
【０００７】
赤外線センサを用いる手法は、空間分解能を上げるために赤外線センサが多数必要で、やはり高額なシステムとなってしまう。
【０００８】
重心動揺計のような構造を用いて重心や重量を導き出す手法は、荷重計を複数設置することから荷重計のコストが全体のコストに影響を与える。
【０００９】
ここで、重心動揺計と同じ手法で飼育ケース内の実験用マウスを観察することを考える。実験用マウスは重量が１０ｇ〜３０ｇ程度と非常に軽量で、その移動による数十ｍｇ程度の荷重変化を的確に捉えるために、荷重計には高い感度が要求される。
【００１０】
一方飼育ケースは、一般的なものは餌や水をセットすると１ｋｇ程度になり、荷重計にはこの重量を測定できるだけの測定レンジが必要である。
【００１１】
このように全体の重量が重い中で軽量な小動物の動きによる微小な変化を観察する場合、ある程度ダイナミックレンジの広い荷重計が必要であり、このような荷重計を用いたシステムでは、やはり高額なシステムとなってしまう。
【００１２】
本発明は、上記のように高額な機器を用いることなく、安価に小動物の位置測定システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
重心動揺計のような機構を用いて重心を求める手法において、重心の変化による微少な荷重変化を計測する荷重計とは別に、重量を主に支える支点を追加し、さらに小動物の位置情報を推定するために必要なリファレンスデータを取得するという機能を付加したシステムとする。
【００１４】
具体的には、重心動揺計のように荷重の加わるプレートの周辺部に複数の荷重計を設けて重心を求める装置を用い、その上に置いた飼育ケース内に存在するマウス等小動物の位置情報を得るようなシステムにおいて、飼育ケースを設置するプレートを有し、前記プレートの周辺部にプレートを保持する荷重計を４個有し、前記４個の荷重計の力点を頂点とする四角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする荷重測定部を持ち、荷重計より得られる情報を小動物の位置情報に変換するためのリファレンスデータ収集機能と演算機能を有し、得られた位置情報を出力する機能と、蓄積する機能とを有することを特徴とする小動物の位置測定システムである。
【００１５】
また、荷重計を３個有し、前記３個の荷重計の力点を頂点とする三角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする小動物の位置測定システムであってもよい。
【００１６】
また、荷重計を２個有し、プレートにかかる荷重を支える支柱を１個有し、荷重計２個の力点と支柱１個で三角形が構成できることを特徴とする小動物の位置測定システムであってもよい。
【００１７】
また、４個の荷重計のうち隣り合う２個の荷重計にのみ、もしくは３個の荷重計にのみセンサが付加されていることを特徴とする小動物の位置測定装置であってもよい。
【００１８】
また、荷重の計測方法として、片持ちの板バネを形成し、ひずみゲージにより変位を求めることを特徴とする小動物の位置測定装置であってもよい。
【００１９】
小動物の位置情報とは、測定対象であるマウス等小動物が、飼育ケース内のｘｙ平面上（底面）のどの場所に存在するかを示す情報である。
【００２０】
荷重計の力点とは、荷重計に対して荷重が加わる部分であり、具体的には荷重計と飼育ケースを設置するプレートの接点である。飼育ケースを設置するプレートに荷重計が備わっている場合は、荷重計と地面、もしくは荷重計と下部プレートの接点を指す。
【００２１】
リファレンスデータとは、飼育ケース内の小動物の実際の位置と、その位置での荷重計より得られる情報との関係を示す値である。
【００２２】
荷重計より得られる情報とは、実際の重量（グラム）であったり、荷重計の変位による抵抗値の変化であったりする。
【００２３】
荷重計が４個の場合は、例えば図１のような配置になる。図１は上面から見た図である。荷重計の力点１３２、１４２、１５２、１６２を頂点とする四角形１１１の内側に荷重を支える支柱２が存在する。中央部分に支柱２が表現してあるが特に中央部分でなくてもよい。
【００２４】
荷重計が３個の場合は、例えば図２のような配置になる。荷重計の力点２３２、２４２、２７２を頂点とする三角形２１１の内側に荷重を支える支柱２が存在する。中央部分に支柱２が表現してあるが特に中央部分でなくてもよい。
【００２５】
荷重計が２個の場合は、例えば図３のような配置になる。荷重計の力点３３２、３４２と荷重を支える支柱２が三角形３１１を構成している。三角形を構成するという意味は、平面を作るという意味である。３点が一直線上に並ぶ場合は、平面を構成できないため不都合が生じる。
【００２６】
４個の荷重計のうち隣り合う２個の荷重計にのみセンサが付加されているということは、残りの２個の荷重計はセンサを付加しない、つまり荷重に伴い変位はするが出力はないということである。荷重計を片持ちの板バネで４個作成し、そのうちの２個にのみ、ひずみゲージなどのセンサを付加する場合などが相当する。また、３個の荷重計にのみセンサが付加されているということも同様である。
【００２７】
隣り合う２個の荷重計とは、例えば図１において荷重計１３２と荷重計１４２、もしくは荷重計１４２と荷重計１５２、もしくは荷重計１５２と荷重計１６２、もしくは荷重計１６２と荷重計１３２のいずれかである。
【００２８】
荷重を主に支える支点を設けて、その他の場所で荷重を測定するという考え方によく似たものとして自動車タイヤのアンバランスを測定する技術がある（特許文献２参照）。重心があると思われる位置を支え、周辺部に複数の荷重計を設置し、その荷重計の出力からアンバランス量およびアンバランスを修正する位置を算出するものである。
【００２９】
【特許文献２】特開昭５７−１４６１２５
【００３０】
特許文献２の技術は、アンバランス量とそのアンバランスを修正する位置を求めることができるだけであり、そのままでは小動物の位置情報を得ることはできない。
【００３１】
本発明は、小動物の位置情報を得るために、リファレンスデータを収集するという機能を付加することで、荷重計から得られる情報を、リアルタイムで小動物の位置に変換することを可能とするものである。
【発明の効果】
【００３２】
重量を主に支える支点を設けることにより、荷重変化を計測する荷重計には大きな荷重がかからなくなり、その結果広いダイナミックレンジを必要としない安価な荷重計でシステムを構築できる。
【００３３】
また、実験用マウス等小動物の位置情報を収集し、その行動を分析する動物行動学は、医薬品開発や機能性食品等の開発を行う現場において、その効果や機能を評価する有効な手段となっている。
【００３４】
しかし、小動物の位置情報は思うほど安易に収集できるものではなく、実現するには高価な機材を使用し、システムを構築しなければならない。また有意差で判断するような実験では、通常１０匹程度のマウスで同時に実験するため、システム構築には多額の費用が必要となり、研究開発の高いハードルとなっている。
【００３５】
安価なシステムを提供できれば、これまで容易に評価できなかった研究開発機関でも導入がすすみ、より多くの研究者が積極的に研究できる体制を整備することが可能となる。そのため、医薬品や機能性食品等の研究開発における学術レベルの向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
まず、荷重計が４個である場合について図４と図５で説明する。図４は荷重測定部を上面から見た構成図であり、図５は側面から見た構成図である。荷重の計測方法としては、片持ちの板バネを形成し、ひずみゲージにより変位を求める形態である。位置測定装置のプレート１の上には、マウスの飼育ケース８を載せてあり、中にはマウスがいるものとする。
【００３７】
プレート１の中央部分には、重量を支えるための支柱２を設置する。この支柱は特にプレートの中央でなくてもよいが、重量を十分に支えるためには中央付近であることが望ましい。以下支柱２は便宜的に中央支柱２と呼ぶこととする。
【００３８】
プレート１の周辺部には、中央支柱２を対角線の交点とする長方形の頂点部分が力のかかる力点になるように、同じ形状の片持ち板バネ３１、４１、５１、６１を形成する。各力点には支柱３２、４２、５２、６２を設置する。以下中央支柱２以外の支柱を便宜的に周辺支柱と呼ぶこととする。
【００３９】
中央支柱２は、周辺支柱が作る四角形の対角線の交点に存在しなくてもよいが、演算の容易さを考慮すると交点が望ましい。
【００４０】
周辺支柱３２、４２、５２、６２および中央支柱２は基本的に下部プレート９に固定するが、特に固定しなくてもよい。また下部プレート９は特になくてもよく、その場合は荷重測定部を直接テーブルや地面に設置する。
【００４１】
周辺支柱３２、４２、５２、６２および中央支柱２の長さは、下部プレート９に固定する場合は同じ長さにする。固定しない場合は、使用する際に荷重の変化に伴いプレート１が傾く場合でも４個の周辺支柱が下部プレート９もしくは地面から離れることがないように長さを調整する。
【００４２】
ストッパー３３、４３、５３、６３は、意図しない荷重がかかった際に片持ち板バネを保護する。その長さは、プレート１の傾きを阻害しない長さに調整する。
【００４３】
各片持ち板バネ３１、４１、５１、６１の根本にひずみゲージ３４、４４、５４、６４（表側）、３５、４５、５５、６５（裏側）を貼付する。ひずみゲージを８枚貼ることで感度を上げることが可能となる。
【００４４】
ひずみゲージの枚数は特に８枚である必要はなく、最も少ない場合は隣り合う片持ちバネ２つにそれぞれ１枚ずつ合計２枚貼ればよい。多い場合はスペースの許す限り取り付けることは可能である。
【００４５】
荷重測定部は、中央支柱２を支点とする３６０度シーソーのような動きをすることから重心の変化によるひずみゲージの変化量は基本的に数１および数２のような関係にある。
【数１】
【数２】
【００４６】
このため、ひずみゲージの抵抗値を電圧値に変換する平衡ブリッジは図１０のように組むことが可能となる。その結果、ひずみゲージの抵抗値は出力Ａ、出力Ｂの２つにまとめられ、パソコン等にデータを取り込むためのＡ／Ｄ変換のチャンネル数は２つとなる。出力Ａ、Ｂは必要に応じて増幅してＡ／Ｄ変換してもよい。
【００４７】
飼育ケースの各辺に平行にｘ軸、ｙ軸を設定すると出力Ａ、出力Ｂは図４のようになる。出力Ａは中央支柱２から支柱４２方向、もしくは支柱６２方向のベクトルとなり、出力Ｂは中央支柱２から支柱３２方向、もしくは支柱５２方向のベクトルとなる。平行ブリッジの電圧のかけ方にもよるが、便宜的に支柱４２方向および支柱３２方向をそれぞれ正とする。これをｘ軸ｙ軸方向それぞれの値に変換するには数３を用いる。
【数３】
【００４８】
ここで、ｘ軸、ｙ軸方向の値は、飼育ケース内の位置を直接的に示すものではないため、飼育ケースの座標と対応させる変換が必要になる。
【００４９】
座標変換を図１１を用いて説明する。
【００５０】
座標Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、マウスが飼育ケースの隅にいたときに得られる出力Ａ、Ｂから求められるｘ軸、ｙ軸方向の値をそのままｘｙ平面にプロットしたものである。小動物が飼育ケース内を移動した場合、得られるデータはこの４点を頂点とする四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の範囲におおむね納まる。この四角形が歪な理由は、ひずみゲージの個体差、ひずみゲージの貼付ばらつき、板バネの長さ、厚さ、幅のばらつき、初期重心の中央支柱２からのズレ等による。
【００５１】
座標Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は飼育ケースの四隅の座標をプロットしたものである。Ａ１をＢ１に、Ａ２をＢ２に、Ａ３をＢ３に、Ａ４をＢ４に変換する演算を行い、内部の点も等比分布するように演算することでほぼ実際の位置に近似できる。
【００５２】
まず、Ａ１をＢ１に変換することを考える。Ｄ１はＡ１における変換のベクトル（大きさと方向）を表すものである。Ａ１をＢ１に変換するということは、四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）が四角形（Ｂ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）になるということである。
【００５３】
この変換により、四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）内部の任意の座標Ｃ１は座標Ｃ２に変換される。Ｄ２はＣ１における変換のベクトルであり、その方向はＤ１と同じとなる。
【００５４】
ここで線分（Ａ３、Ａ４）と線分（Ａ３、Ａ２）は変換後も変わらないことから、仮にＣ１が線分（Ａ３、Ａ４）上もしくは線分（Ａ３、Ａ２）上にある場合は変換されず同じ座標にとどまることになる。つまり線分（Ａ３、Ａ４）や線分（Ａ３、Ａ２）に近い座標ほど変換の大きさは小さくなり、逆に座標Ａ１に近い座標ほど変換の大きさはＤ２の大きさに近づくことになる。
【００５５】
その比を求めるためにＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を決定する。ここで直線１はＡ３、Ａ４を通る直線である。同様に直線２はＡ１、Ａ２を、直線３はＡ１、Ａ４を、直線４はＡ３、Ａ２を通る直線である。
【００５６】
直線５は、直線３と直線４の交点と、Ｃ１を通る直線である。直線３と直線４が平行である場合は、直線３と同じ傾きでＣ１を通る直線とする。直線５と直線１の交点をＥ４、直線５と直線２の交点をＥ２とする。
【００５７】
直線６は、直線１と直線２の交点と、Ｃ１を通る直線である。直線１と直線２が平行である場合は、直線１と同じ傾きでＣ１を通る直線とする。直線６と直線３の交点をＥ１、直線６と直線４の交点をＥ３とする。
【００５８】
線分（Ｅ４、Ｅ２）と線分（Ｅ３、Ｅ１）それぞれをＣ１で分割することにより、Ｃ１における変換の大きさをその線分の比で表すことがでる。ベクトルＤ２の大きさは数４で求められる。
【数４】
【００５９】
同様の変換をＡ２、Ａ３、Ａ４で行うことで四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の内部の座標は四角形（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）の内部の座標に変換できる。
【００６０】
この変換は、マウスが飼育ケースの４隅にいるときの座標Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を把握できれば任意の座標Ｃ１の変換量が導き出せるため、実験初期の段階でＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をリファレンスデータとして把握する機能をプログラムに付加する。
【００６１】
具体的には、パソコン画面に飼育ケースの底面を模した四角形を表示させておく。実験用マウスが飼育ケースの各４隅に近づいたときに、実験用マウスの位置を目視で確認し、パソコン画面の四角形の対応する位置をカーソルでクリックする。プログラム内部ではクリックされたパソコン画面上のｘｙ座標が得られるため、それを飼育ケースの座標に置き換えることで実現できる。
【００６２】
この方法は、実験用マウスがちょうど４隅まで動かない場合でも、その近傍で簡単かつ的確に指定できるため、リファレンスデータの収集の手間を大幅に削減できる。
【００６３】
この演算は、すべてのデータを収集した後に、座標Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を収集したデータの中から拾い出し、まとめて行うことも可能である。
【００６４】
次に荷重計が３個である場合について図６、図７で説明する。片持ち板バネ、支柱、ストッパーなどの構造は荷重計が４個である場合と同じである。支柱７２と中央支柱２が作る直線はｘ軸に平行になるように配置してあるが、特に平行でなくてもよい。
【００６５】
ひずみゲージは３個の板バネすべての両面に合計６枚貼付する。それぞれ片面だけに貼付することも可能である。
【００６６】
貼付したひずみゲージは、それぞれの板バネ単位で平衡ブリッジを組むこととなる。その結果、ひずみゲージの値は出力Ａ、出力Ｂ、出力Ｃの３つとなり、Ａ／Ｄ変換のチャンネル数は３つとなる。
【００６７】
飼育ケースの各辺に平行にｘ軸、ｙ軸を設定すると出力Ａ、Ｂ、Ｃは図６のようになる。出力Ａは中央支柱２から支柱４２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなり、出力Ｂは中央支柱２から支柱３２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなり、出力Ｃは中央支柱２から支柱７２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなる。平行ブリッジの電圧のかけ方にもよるが、便宜的に支柱４２方向および支柱３２方向および支柱７２方向をそれぞれ正とする。これをｘ軸ｙ軸方向それぞれの値に変換するには数５を用いる。
【数５】
【００６８】
ここで、支柱７２と中央支柱２が作る直線がｘ軸に平行でない場合は、出力Ｃにある係数を乗算した値を、数５のｙ軸方向の値に加算もしくは減算する。
【００６９】
飼育ケースの座標への変換は、荷重計が４個の場合と同じである。
【００７０】
次に荷重計が２個の場合について図８、図９で説明する。これは、荷重計が４個ある場合の隣り合う２個の荷重計が存在しない構成である。片持ち板バネ、支柱、ストッパーなどの構造は荷重計が４個である場合と同様であるが、この構成の場合は下部プレート９に支柱３２、４２を固定することが必須となる。中央支柱２は、飼育ケースの重心がほぼ真上に来ることができるようにプレート１の中央付近に設置することが望ましい。
【００７１】
ひずみゲージは２個の板バネの両面に合計４枚貼付する。それぞれ片面だけに貼付することも可能である。
【００７２】
貼付したひずみゲージは、それぞれの板バネ単位で平衡ブリッジを組むこととなる。その結果、ひずみゲージの値は出力Ａ、出力Ｂとなり、Ａ／Ｄ変換のチャンネル数は２つとなる。
【００７３】
飼育ケースの各辺に平行にｘ軸、ｙ軸を設定すると出力Ａ、Ｂは図８のようになる。出力Ａは中央支柱２から支柱４２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなり、出力Ｂは中央支柱２から支柱３２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなる。平行ブリッジの電圧のかけ方にもよるが、便宜的に支柱４２方向および支柱３２方向をそれぞれ正とする。これをｘ軸ｙ軸方向それぞれの値に変換するには数３を用いる。
【００７４】
飼育ケースの座標への変換は荷重計が４個の場合と同じである。
【００７５】
片持ち板バネとひずみゲージを用いた荷重計測について説明したが、ロードセルや感圧センサなど荷重を直接測定できるものを用いてもよく、小動物の位置への変換はひずみゲージを用いた場合と同様の方法で実現できる。
【実施例１】
【００７６】
図４に示す荷重計が４個で、板バネを形成しひずみゲージを貼付する構成で実施した。
【００７７】
プレート１は厚さ１ｍｍの普通鉄板を用いた。大きさは３０ｃｍ×２２ｃｍとした。周辺支柱が作る長方形は２７ｃｍ×１９ｃｍとした。板バネの幅は１ｃｍ、長さは根本から支柱を取り付ける位置までを８ｃｍとした。ひずみゲージは一般的な箔ゲージで１２０オームのものを８枚使用し、各板バネの根本にゲージの先端がくるように貼付した。各支柱の長さは１．５ｃｍとし、下部プレート９に固定した。ストッパーの長さは０．８ｃｍとした。
【００７８】
ひずみゲージは図１０のように結線されるようにひずみ測定器（共和電業社製ＵＣＡＭ−７０Ａ：Ａ／Ｄ変換を行う）に接続した。ひずみ測定器はパソコンに接続されており、任意のタイミングでひずみ量をパソコンへ送出する。
【００７９】
プレート１上に底面が約１９ｃｍ×１３ｃｍの飼育ケースを、マウスを入れた状態で設置した。
【００８０】
実験用マウスがケース内を移動して飼育ケースの隅に近づいたとき、パソコン画面上にある飼育ケースの底面を模した長方形内で、実験用マウスが存在する地点に対応する位置をクリックしリファレンスデータを取得した。４隅すべてでリファレンスデータを取得し、実際の位置に変換するための係数を把握した。
【００８１】
以後、定時間ごとに歪み測定器からのデータをパソコンで収集し、マウスの実際の位置を演算処理により求め、位置情報をパソコン画面に表示すると同時に蓄積した。モニタリング中の実験用マウスの位置を示すパソコン画面を図１２に示す。黒い部分は過去１０個の位置情報の軌跡を示し、白い部分はそれ以前の位置情報の軌跡を示している。
【実施例２】
【００８２】
図６に示すように荷重計が３個の構成である以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例３】
【００８３】
図８に示すように荷重計が２個の構成である以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例４】
【００８４】
図４に示すように荷重計が４個の構成で、ひずみゲージ４４とひずみゲージ３４の２枚だけ貼付したこと以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例５】
【００８５】
図８に示すように荷重計が２個の構成で、ひずみゲージ４４とひずみゲージ３４の２枚だけ貼付したこと以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例６】
【００８６】
図１に示すように板バネを形成せず、周辺支柱４個を直接プレート１に取り付け、地面との接点に感圧センサを設置し、その出力をＯＰアンプで増幅して収集すること以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例７】
【００８７】
図２に示すように板バネを形成せず、周辺支柱３個を直接プレート１に取り付け、地面との接点に感圧センサを設置し、その出力をＯＰアンプで増幅して収集すること以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】荷重計４個と中央支柱１個の位置関係を説明した構成図である。
【図２】荷重計３個と中央支柱１個の位置関係を説明した構成図である。
【図３】荷重計２個と中央支柱１個の位置関係を説明した構成図である。
【図４】荷重計を４個有する荷重計測部の上面から見た構成図である。
【図５】荷重計を４個有する荷重計測部の側面から見た構成図である。
【図６】荷重計を３個有する荷重計測部の上面から見た構成図である。
【図７】荷重計を３個有する荷重計測部の側面から見た構成図である。
【図８】荷重計を２個有する荷重計測部の上面から見た構成図である。
【図９】荷重計を２個有する荷重計測部の側面から見た構成図である。
【図１０】荷重計を４個有し、ひずみゲージを８枚貼付した場合の平行ブリッジ回路図である。
【図１１】荷重計の出力結果を位置情報に変換するイメージ図である。
【図１２】実験用マウスの位置情報モニタリング中のパソコン画面である。
【符号の説明】
【００８９】
１ プレート
２ 中央支柱
３１、４１、５１、６１、７１ 片持ち板バネ
３２、４２、５２、６２、７２ 周辺支柱
３３、４３、５３、６３、７３ ストッパー
３４、４４、５５、６５、７４ 表面ひずみゲージ
３５、４５、５５、６５、７５ 裏面ひずみゲージ
８ 飼育ケース
９ 下部プレート
１３２、１４２、１５２、１６２ 荷重計の力点の位置
２３２、２４２、２７２、３３２、３４２ 荷重計の力点の位置
１１１ ４個の荷重計の力点を頂点とする四角形
２１１ ３個の荷重計の力点を頂点とする三角形
３１１ ２個の荷重計の力点と中央支柱を頂点とする三角形
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数カ所の荷重を計測することで飼育ケース内のマウス等小動物の位置情報を収集するための位置測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、小動物の位置情報のみならず、物体の動きや位置を収集する手法として、ビデオカメラ等を用いて撮像し、画像処理や人間の目により動きや位置を取得する方法が一般的に用いられている。
【０００３】
また、赤外線センサを多数（６４個）用いて小動物の位置を測定する手法が提案されている。（フェノタイプアナライジング社製 KUROBOX）
【０００４】
また重心動揺計のように荷重の加わるプレート周辺部に複数の荷重センサを設けて荷重を計測し、その結果から重心、すなわち小動物の位置を導き出す手法も考えられる。（特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】特開昭４８−１７７８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ビデオカメラ等を用いる手法は、機材が高価で画像処理まで行う場合は専門知識も必要となる。さらに１０匹程度を同時に観察するにはビデオカメラの台数も多数必要となり初期投資が大きくなる。また暗所での観察も必要な場合、さらに高額な赤外線ビデオカメラが必要となる。
【０００７】
赤外線センサを用いる手法は、空間分解能を上げるために赤外線センサが多数必要で、やはり高額なシステムとなってしまう。
【０００８】
重心動揺計のような構造を用いて重心や重量を導き出す手法は、荷重計を複数設置することから荷重計のコストが全体のコストに影響を与える。
【０００９】
ここで、重心動揺計と同じ手法で飼育ケース内の実験用マウスを観察することを考える。実験用マウスは重量が１０ｇ〜３０ｇ程度と非常に軽量で、その移動による数十ｍｇ程度の荷重変化を的確に捉えるために、荷重計には高い感度が要求される。
【００１０】
一方飼育ケースは、一般的なものは餌や水をセットすると１ｋｇ程度になり、荷重計にはこの重量を測定できるだけの測定レンジが必要である。
【００１１】
このように全体の重量が重い中で軽量な小動物の動きによる微小な変化を観察する場合、ある程度ダイナミックレンジの広い荷重計が必要であり、このような荷重計を用いたシステムでは、やはり高額なシステムとなってしまう。
【００１２】
本発明は、上記のように高額な機器を用いることなく、安価に小動物の位置測定システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
重心動揺計のような機構を用いて重心を求める手法において、重心の変化による微少な荷重変化を計測する荷重計とは別に、重量を主に支える支点を追加し、さらに小動物の位置情報を推定するために必要なリファレンスデータを取得するという機能を付加したシステムとする。
【００１４】
具体的には、重心動揺計のように荷重の加わるプレートの周辺部に複数の荷重計を設けて重心を求める装置を用い、その上に置いた飼育ケース内に存在するマウス等小動物の位置情報を得るようなシステムにおいて、飼育ケースを設置するプレートを有し、前記プレートの周辺部にプレートを保持する荷重計を４個有し、前記４個の荷重計の力点を頂点とする四角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする荷重測定部を持ち、荷重計より得られる情報を小動物の位置情報に変換するためのリファレンスデータ収集機能と演算機能を有し、得られた位置情報を出力する機能と、蓄積する機能とを有することを特徴とする小動物の位置測定システムである。
【００１５】
また、荷重計を３個有し、前記３個の荷重計の力点を頂点とする三角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする小動物の位置測定システムであってもよい。
【００１６】
また、荷重計を２個有し、プレートにかかる荷重を支える支柱を１個有し、荷重計２個の力点と支柱１個で三角形が構成できることを特徴とする小動物の位置測定システムであってもよい。
【００１７】
また、４個の荷重計のうち隣り合う２個の荷重計にのみ、もしくは３個の荷重計にのみセンサが付加されていることを特徴とする小動物の位置測定装置であってもよい。
【００１８】
また、荷重の計測方法として、片持ちの板バネを形成し、ひずみゲージにより変位を求めることを特徴とする小動物の位置測定装置であってもよい。
【００１９】
小動物の位置情報とは、測定対象であるマウス等小動物が、飼育ケース内のｘｙ平面上（底面）のどの場所に存在するかを示す情報である。
【００２０】
荷重計の力点とは、荷重計に対して荷重が加わる部分であり、具体的には荷重計と飼育ケースを設置するプレートの接点である。飼育ケースを設置するプレートに荷重計が備わっている場合は、荷重計と地面、もしくは荷重計と下部プレートの接点を指す。
【００２１】
リファレンスデータとは、飼育ケース内の小動物の実際の位置と、その位置での荷重計より得られる情報との関係を示す値である。
【００２２】
荷重計より得られる情報とは、実際の重量（グラム）であったり、荷重計の変位による抵抗値の変化であったりする。
【００２３】
荷重計が４個の場合は、例えば図１のような配置になる。図１は上面から見た図である。荷重計の力点１３２、１４２、１５２、１６２を頂点とする四角形１１１の内側に荷重を支える支柱２が存在する。中央部分に支柱２が表現してあるが特に中央部分でなくてもよい。
【００２４】
荷重計が３個の場合は、例えば図２のような配置になる。荷重計の力点２３２、２４２、２７２を頂点とする三角形２１１の内側に荷重を支える支柱２が存在する。中央部分に支柱２が表現してあるが特に中央部分でなくてもよい。
【００２５】
荷重計が２個の場合は、例えば図３のような配置になる。荷重計の力点３３２、３４２と荷重を支える支柱２が三角形３１１を構成している。三角形を構成するという意味は、平面を作るという意味である。３点が一直線上に並ぶ場合は、平面を構成できないため不都合が生じる。
【００２６】
４個の荷重計のうち隣り合う２個の荷重計にのみセンサが付加されているということは、残りの２個の荷重計はセンサを付加しない、つまり荷重に伴い変位はするが出力はないということである。荷重計を片持ちの板バネで４個作成し、そのうちの２個にのみ、ひずみゲージなどのセンサを付加する場合などが相当する。また、３個の荷重計にのみセンサが付加されているということも同様である。
【００２７】
隣り合う２個の荷重計とは、例えば図１において荷重計１３２と荷重計１４２、もしくは荷重計１４２と荷重計１５２、もしくは荷重計１５２と荷重計１６２、もしくは荷重計１６２と荷重計１３２のいずれかである。
【００２８】
荷重を主に支える支点を設けて、その他の場所で荷重を測定するという考え方によく似たものとして自動車タイヤのアンバランスを測定する技術がある（特許文献２参照）。重心があると思われる位置を支え、周辺部に複数の荷重計を設置し、その荷重計の出力からアンバランス量およびアンバランスを修正する位置を算出するものである。
【００２９】
【特許文献２】特開昭５７−１４６１２５
【００３０】
特許文献２の技術は、アンバランス量とそのアンバランスを修正する位置を求めることができるだけであり、そのままでは小動物の位置情報を得ることはできない。
【００３１】
本発明は、小動物の位置情報を得るために、リファレンスデータを収集するという機能を付加することで、荷重計から得られる情報を、リアルタイムで小動物の位置に変換することを可能とするものである。
【発明の効果】
【００３２】
重量を主に支える支点を設けることにより、荷重変化を計測する荷重計には大きな荷重がかからなくなり、その結果広いダイナミックレンジを必要としない安価な荷重計でシステムを構築できる。
【００３３】
また、実験用マウス等小動物の位置情報を収集し、その行動を分析する動物行動学は、医薬品開発や機能性食品等の開発を行う現場において、その効果や機能を評価する有効な手段となっている。
【００３４】
しかし、小動物の位置情報は思うほど安易に収集できるものではなく、実現するには高価な機材を使用し、システムを構築しなければならない。また有意差で判断するような実験では、通常１０匹程度のマウスで同時に実験するため、システム構築には多額の費用が必要となり、研究開発の高いハードルとなっている。
【００３５】
安価なシステムを提供できれば、これまで容易に評価できなかった研究開発機関でも導入がすすみ、より多くの研究者が積極的に研究できる体制を整備することが可能となる。そのため、医薬品や機能性食品等の研究開発における学術レベルの向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
まず、荷重計が４個である場合について図４と図５で説明する。図４は荷重測定部を上面から見た構成図であり、図５は側面から見た構成図である。荷重の計測方法としては、片持ちの板バネを形成し、ひずみゲージにより変位を求める形態である。位置測定装置のプレート１の上には、マウスの飼育ケース８を載せてあり、中にはマウスがいるものとする。
【００３７】
プレート１の中央部分には、重量を支えるための支柱２を設置する。この支柱は特にプレートの中央でなくてもよいが、重量を十分に支えるためには中央付近であることが望ましい。以下支柱２は便宜的に中央支柱２と呼ぶこととする。
【００３８】
プレート１の周辺部には、中央支柱２を対角線の交点とする長方形の頂点部分が力のかかる力点になるように、同じ形状の片持ち板バネ３１、４１、５１、６１を形成する。各力点には支柱３２、４２、５２、６２を設置する。以下中央支柱２以外の支柱を便宜的に周辺支柱と呼ぶこととする。
【００３９】
中央支柱２は、周辺支柱が作る四角形の対角線の交点に存在しなくてもよいが、演算の容易さを考慮すると交点が望ましい。
【００４０】
周辺支柱３２、４２、５２、６２および中央支柱２は基本的に下部プレート９に固定するが、特に固定しなくてもよい。また下部プレート９は特になくてもよく、その場合は荷重測定部を直接テーブルや地面に設置する。
【００４１】
周辺支柱３２、４２、５２、６２および中央支柱２の長さは、下部プレート９に固定する場合は同じ長さにする。固定しない場合は、使用する際に荷重の変化に伴いプレート１が傾く場合でも４個の周辺支柱が下部プレート９もしくは地面から離れることがないように長さを調整する。
【００４２】
ストッパー３３、４３、５３、６３は、意図しない荷重がかかった際に片持ち板バネを保護する。その長さは、プレート１の傾きを阻害しない長さに調整する。
【００４３】
各片持ち板バネ３１、４１、５１、６１の根本にひずみゲージ３４、４４、５４、６４（表側）、３５、４５、５５、６５（裏側）を貼付する。ひずみゲージを８枚貼ることで感度を上げることが可能となる。
【００４４】
ひずみゲージの枚数は特に８枚である必要はなく、最も少ない場合は隣り合う片持ちバネ２つにそれぞれ１枚ずつ合計２枚貼ればよい。多い場合はスペースの許す限り取り付けることは可能である。
【００４５】
荷重測定部は、中央支柱２を支点とする３６０度シーソーのような動きをすることから重心の変化によるひずみゲージの変化量は基本的に数１および数２のような関係にある。
【数１】
【数２】
【００４６】
このため、ひずみゲージの抵抗値を電圧値に変換する平衡ブリッジは図１０のように組むことが可能となる。その結果、ひずみゲージの抵抗値は出力Ａ、出力Ｂの２つにまとめられ、パソコン等にデータを取り込むためのＡ／Ｄ変換のチャンネル数は２つとなる。出力Ａ、Ｂは必要に応じて増幅してＡ／Ｄ変換してもよい。
【００４７】
飼育ケースの各辺に平行にｘ軸、ｙ軸を設定すると出力Ａ、出力Ｂは図４のようになる。出力Ａは中央支柱２から支柱４２方向、もしくは支柱６２方向のベクトルとなり、出力Ｂは中央支柱２から支柱３２方向、もしくは支柱５２方向のベクトルとなる。平行ブリッジの電圧のかけ方にもよるが、便宜的に支柱４２方向および支柱３２方向をそれぞれ正とする。これをｘ軸ｙ軸方向それぞれの値に変換するには数３を用いる。
【数３】
【００４８】
ここで、ｘ軸、ｙ軸方向の値は、飼育ケース内の位置を直接的に示すものではないため、飼育ケースの座標と対応させる変換が必要になる。
【００４９】
座標変換を図１１を用いて説明する。
【００５０】
座標Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、マウスが飼育ケースの隅にいたときに得られる出力Ａ、Ｂから求められるｘ軸、ｙ軸方向の値をそのままｘｙ平面にプロットしたものである。小動物が飼育ケース内を移動した場合、得られるデータはこの４点を頂点とする四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の範囲におおむね納まる。この四角形が歪な理由は、ひずみゲージの個体差、ひずみゲージの貼付ばらつき、板バネの長さ、厚さ、幅のばらつき、初期重心の中央支柱２からのズレ等による。
【００５１】
座標Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は飼育ケースの四隅の座標をプロットしたものである。Ａ１をＢ１に、Ａ２をＢ２に、Ａ３をＢ３に、Ａ４をＢ４に変換する演算を行い、内部の点も等比分布するように演算することでほぼ実際の位置に近似できる。
【００５２】
まず、Ａ１をＢ１に変換することを考える。Ｄ１はＡ１における変換のベクトル（大きさと方向）を表すものである。Ａ１をＢ１に変換するということは、四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）が四角形（Ｂ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）になるということである。
【００５３】
この変換により、四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）内部の任意の座標Ｃ１は座標Ｃ２に変換される。Ｄ２はＣ１における変換のベクトルであり、その方向はＤ１と同じとなる。
【００５４】
ここで線分（Ａ３、Ａ４）と線分（Ａ３、Ａ２）は変換後も変わらないことから、仮にＣ１が線分（Ａ３、Ａ４）上もしくは線分（Ａ３、Ａ２）上にある場合は変換されず同じ座標にとどまることになる。つまり線分（Ａ３、Ａ４）や線分（Ａ３、Ａ２）に近い座標ほど変換の大きさは小さくなり、逆に座標Ａ１に近い座標ほど変換の大きさはＤ２の大きさに近づくことになる。
【００５５】
その比を求めるためにＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を決定する。ここで直線１はＡ３、Ａ４を通る直線である。同様に直線２はＡ１、Ａ２を、直線３はＡ１、Ａ４を、直線４はＡ３、Ａ２を通る直線である。
【００５６】
直線５は、直線３と直線４の交点と、Ｃ１を通る直線である。直線３と直線４が平行である場合は、直線３と同じ傾きでＣ１を通る直線とする。直線５と直線１の交点をＥ４、直線５と直線２の交点をＥ２とする。
【００５７】
直線６は、直線１と直線２の交点と、Ｃ１を通る直線である。直線１と直線２が平行である場合は、直線１と同じ傾きでＣ１を通る直線とする。直線６と直線３の交点をＥ１、直線６と直線４の交点をＥ３とする。
【００５８】
線分（Ｅ４、Ｅ２）と線分（Ｅ３、Ｅ１）それぞれをＣ１で分割することにより、Ｃ１における変換の大きさをその線分の比で表すことがでる。ベクトルＤ２の大きさは数４で求められる。
【数４】
【００５９】
同様の変換をＡ２、Ａ３、Ａ４で行うことで四角形（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の内部の座標は四角形（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）の内部の座標に変換できる。
【００６０】
この変換は、マウスが飼育ケースの４隅にいるときの座標Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を把握できれば任意の座標Ｃ１の変換量が導き出せるため、実験初期の段階でＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をリファレンスデータとして把握する機能をプログラムに付加する。
【００６１】
具体的には、パソコン画面に飼育ケースの底面を模した四角形を表示させておく。実験用マウスが飼育ケースの各４隅に近づいたときに、実験用マウスの位置を目視で確認し、パソコン画面の四角形の対応する位置をカーソルでクリックする。プログラム内部ではクリックされたパソコン画面上のｘｙ座標が得られるため、それを飼育ケースの座標に置き換えることで実現できる。
【００６２】
この方法は、実験用マウスがちょうど４隅まで動かない場合でも、その近傍で簡単かつ的確に指定できるため、リファレンスデータの収集の手間を大幅に削減できる。
【００６３】
この演算は、すべてのデータを収集した後に、座標Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を収集したデータの中から拾い出し、まとめて行うことも可能である。
【００６４】
次に荷重計が３個である場合について図６、図７で説明する。片持ち板バネ、支柱、ストッパーなどの構造は荷重計が４個である場合と同じである。支柱７２と中央支柱２が作る直線はｘ軸に平行になるように配置してあるが、特に平行でなくてもよい。
【００６５】
ひずみゲージは３個の板バネすべての両面に合計６枚貼付する。それぞれ片面だけに貼付することも可能である。
【００６６】
貼付したひずみゲージは、それぞれの板バネ単位で平衡ブリッジを組むこととなる。その結果、ひずみゲージの値は出力Ａ、出力Ｂ、出力Ｃの３つとなり、Ａ／Ｄ変換のチャンネル数は３つとなる。
【００６７】
飼育ケースの各辺に平行にｘ軸、ｙ軸を設定すると出力Ａ、Ｂ、Ｃは図６のようになる。出力Ａは中央支柱２から支柱４２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなり、出力Ｂは中央支柱２から支柱３２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなり、出力Ｃは中央支柱２から支柱７２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなる。平行ブリッジの電圧のかけ方にもよるが、便宜的に支柱４２方向および支柱３２方向および支柱７２方向をそれぞれ正とする。これをｘ軸ｙ軸方向それぞれの値に変換するには数５を用いる。
【数５】
【００６８】
ここで、支柱７２と中央支柱２が作る直線がｘ軸に平行でない場合は、出力Ｃにある係数を乗算した値を、数５のｙ軸方向の値に加算もしくは減算する。
【００６９】
飼育ケースの座標への変換は、荷重計が４個の場合と同じである。
【００７０】
次に荷重計が２個の場合について図８、図９で説明する。これは、荷重計が４個ある場合の隣り合う２個の荷重計が存在しない構成である。片持ち板バネ、支柱、ストッパーなどの構造は荷重計が４個である場合と同様であるが、この構成の場合は下部プレート９に支柱３２、４２を固定することが必須となる。中央支柱２は、飼育ケースの重心がほぼ真上に来ることができるようにプレート１の中央付近に設置することが望ましい。
【００７１】
ひずみゲージは２個の板バネの両面に合計４枚貼付する。それぞれ片面だけに貼付することも可能である。
【００７２】
貼付したひずみゲージは、それぞれの板バネ単位で平衡ブリッジを組むこととなる。その結果、ひずみゲージの値は出力Ａ、出力Ｂとなり、Ａ／Ｄ変換のチャンネル数は２つとなる。
【００７３】
飼育ケースの各辺に平行にｘ軸、ｙ軸を設定すると出力Ａ、Ｂは図８のようになる。出力Ａは中央支柱２から支柱４２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなり、出力Ｂは中央支柱２から支柱３２方向、もしくはその１８０度逆の方向のベクトルとなる。平行ブリッジの電圧のかけ方にもよるが、便宜的に支柱４２方向および支柱３２方向をそれぞれ正とする。これをｘ軸ｙ軸方向それぞれの値に変換するには数３を用いる。
【００７４】
飼育ケースの座標への変換は荷重計が４個の場合と同じである。
【００７５】
片持ち板バネとひずみゲージを用いた荷重計測について説明したが、ロードセルや感圧センサなど荷重を直接測定できるものを用いてもよく、小動物の位置への変換はひずみゲージを用いた場合と同様の方法で実現できる。
【実施例１】
【００７６】
図４に示す荷重計が４個で、板バネを形成しひずみゲージを貼付する構成で実施した。
【００７７】
プレート１は厚さ１ｍｍの普通鉄板を用いた。大きさは３０ｃｍ×２２ｃｍとした。周辺支柱が作る長方形は２７ｃｍ×１９ｃｍとした。板バネの幅は１ｃｍ、長さは根本から支柱を取り付ける位置までを８ｃｍとした。ひずみゲージは一般的な箔ゲージで１２０オームのものを８枚使用し、各板バネの根本にゲージの先端がくるように貼付した。各支柱の長さは１．５ｃｍとし、下部プレート９に固定した。ストッパーの長さは０．８ｃｍとした。
【００７８】
ひずみゲージは図１０のように結線されるようにひずみ測定器（共和電業社製ＵＣＡＭ−７０Ａ：Ａ／Ｄ変換を行う）に接続した。ひずみ測定器はパソコンに接続されており、任意のタイミングでひずみ量をパソコンへ送出する。
【００７９】
プレート１上に底面が約１９ｃｍ×１３ｃｍの飼育ケースを、マウスを入れた状態で設置した。
【００８０】
実験用マウスがケース内を移動して飼育ケースの隅に近づいたとき、パソコン画面上にある飼育ケースの底面を模した長方形内で、実験用マウスが存在する地点に対応する位置をクリックしリファレンスデータを取得した。４隅すべてでリファレンスデータを取得し、実際の位置に変換するための係数を把握した。
【００８１】
以後、定時間ごとに歪み測定器からのデータをパソコンで収集し、マウスの実際の位置を演算処理により求め、位置情報をパソコン画面に表示すると同時に蓄積した。モニタリング中の実験用マウスの位置を示すパソコン画面を図１２に示す。黒い部分は過去１０個の位置情報の軌跡を示し、白い部分はそれ以前の位置情報の軌跡を示している。
【実施例２】
【００８２】
図６に示すように荷重計が３個の構成である以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例３】
【００８３】
図８に示すように荷重計が２個の構成である以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例４】
【００８４】
図４に示すように荷重計が４個の構成で、ひずみゲージ４４とひずみゲージ３４の２枚だけ貼付したこと以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例５】
【００８５】
図８に示すように荷重計が２個の構成で、ひずみゲージ４４とひずみゲージ３４の２枚だけ貼付したこと以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例６】
【００８６】
図１に示すように板バネを形成せず、周辺支柱４個を直接プレート１に取り付け、地面との接点に感圧センサを設置し、その出力をＯＰアンプで増幅して収集すること以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【実施例７】
【００８７】
図２に示すように板バネを形成せず、周辺支柱３個を直接プレート１に取り付け、地面との接点に感圧センサを設置し、その出力をＯＰアンプで増幅して収集すること以外は実施例１と同様の方法でシステムを構築し、同様の結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】荷重計４個と中央支柱１個の位置関係を説明した構成図である。
【図２】荷重計３個と中央支柱１個の位置関係を説明した構成図である。
【図３】荷重計２個と中央支柱１個の位置関係を説明した構成図である。
【図４】荷重計を４個有する荷重計測部の上面から見た構成図である。
【図５】荷重計を４個有する荷重計測部の側面から見た構成図である。
【図６】荷重計を３個有する荷重計測部の上面から見た構成図である。
【図７】荷重計を３個有する荷重計測部の側面から見た構成図である。
【図８】荷重計を２個有する荷重計測部の上面から見た構成図である。
【図９】荷重計を２個有する荷重計測部の側面から見た構成図である。
【図１０】荷重計を４個有し、ひずみゲージを８枚貼付した場合の平行ブリッジ回路図である。
【図１１】荷重計の出力結果を位置情報に変換するイメージ図である。
【図１２】実験用マウスの位置情報モニタリング中のパソコン画面である。
【符号の説明】
【００８９】
１ プレート
２ 中央支柱
３１、４１、５１、６１、７１ 片持ち板バネ
３２、４２、５２、６２、７２ 周辺支柱
３３、４３、５３、６３、７３ ストッパー
３４、４４、５５、６５、７４ 表面ひずみゲージ
３５、４５、５５、６５、７５ 裏面ひずみゲージ
８ 飼育ケース
９ 下部プレート
１３２、１４２、１５２、１６２ 荷重計の力点の位置
２３２、２４２、２７２、３３２、３４２ 荷重計の力点の位置
１１１ ４個の荷重計の力点を頂点とする四角形
２１１ ３個の荷重計の力点を頂点とする三角形
３１１ ２個の荷重計の力点と中央支柱を頂点とする三角形
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重心動揺計のように荷重の加わるプレートの周辺部に複数の荷重計を設けて重心を求める装置を用い、その上に置いた飼育ケース内に存在するマウス等小動物の位置情報を得るようなシステムにおいて、飼育ケースを設置するプレートを有し、前記プレートの周辺部にプレートを保持する荷重計を４個有し、前記４個の荷重計の力点を頂点とする四角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする荷重測定部を持ち、荷重計より得られる情報を小動物の位置情報に変換するためのリファレンスデータ収集機能と演算機能を有し、得られた位置情報を出力する機能と、蓄積する機能とを有することを特徴とする小動物の位置測定システム。
【請求項２】
荷重計を３個有し、前記３個の荷重計の力点を頂点とする三角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする請求項１記載の小動物の位置測定システム。
【請求項３】
荷重計を２個有し、プレートにかかる荷重を支える支柱を１個有し、荷重計２個の力点と支柱１個で三角形が構成できることを特徴とする請求項１記載の小動物の位置測定システム。
【請求項４】
４個の荷重計のうち隣り合う２個の荷重計にのみ、もしくは３個の荷重計にのみセンサが付加されていることを特徴とする請求項１記載の小動物の位置測定装置。
【請求項５】
荷重の計測方法として、片持ちの板バネを形成し、ひずみゲージにより変位を求めることを特徴とする請求項１、２、３または４のいずれか記載の小動物の位置測定装置。
【請求項１】
重心動揺計のように荷重の加わるプレートの周辺部に複数の荷重計を設けて重心を求める装置を用い、その上に置いた飼育ケース内に存在するマウス等小動物の位置情報を得るようなシステムにおいて、飼育ケースを設置するプレートを有し、前記プレートの周辺部にプレートを保持する荷重計を４個有し、前記４個の荷重計の力点を頂点とする四角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする荷重測定部を持ち、荷重計より得られる情報を小動物の位置情報に変換するためのリファレンスデータ収集機能と演算機能を有し、得られた位置情報を出力する機能と、蓄積する機能とを有することを特徴とする小動物の位置測定システム。
【請求項２】
荷重計を３個有し、前記３個の荷重計の力点を頂点とする三角形の内側に荷重を支える支柱を１個有することを特徴とする請求項１記載の小動物の位置測定システム。
【請求項３】
荷重計を２個有し、プレートにかかる荷重を支える支柱を１個有し、荷重計２個の力点と支柱１個で三角形が構成できることを特徴とする請求項１記載の小動物の位置測定システム。
【請求項４】
４個の荷重計のうち隣り合う２個の荷重計にのみ、もしくは３個の荷重計にのみセンサが付加されていることを特徴とする請求項１記載の小動物の位置測定装置。
【請求項５】
荷重の計測方法として、片持ちの板バネを形成し、ひずみゲージにより変位を求めることを特徴とする請求項１、２、３または４のいずれか記載の小動物の位置測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２７１５（Ｐ２００９−２７１５Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６２０３１（Ｐ２００７−１６２０３１）
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【出願人】（５９１１５５２４２）鹿児島県 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【出願人】（５９１１５５２４２）鹿児島県 (56)
【Ｆターム（参考）】
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