Product

小動物用 無侵襲睡眠・覚醒計測システム

PiezoSleep®

神経科学領域

マウスラット

小動物用 無侵襲睡眠・覚醒計測システム

無侵襲・手術なしに「睡眠/覚醒」を自動分類

小動物用 無侵襲睡眠・覚醒計測システム PiezoSleep®は、無侵襲に「睡眠/覚醒」を自動分類することが可能な製品です。電極の埋込み手術を行う必要がない手法です。

PiezoSleepは、ケンタッキー大学 生物学研究室教授のBruce O’Hara博士やエンジニアリングの専門家らによって開発されました。高感度圧電フィルムセンサー、データ収集ハードウェア(入力ボックス)・独自の高度アルゴリズムを搭載したソフトウェアをカスタムケージと統合することで、自動分類を実現しました。

分類処理は、高度なアルゴリズムが搭載された付属のSleepStats解析ソフトウェアによって行われます。圧電信号を2秒毎に「Sleep」または「Wake」に分類します。

搭載されているアルゴリズムは、EEG/EMGのヒト睡眠スコアリングのゴールドスタンダード手法に対して、その結果を比較することによって検証されています。※

※検証内容:20匹のマウスから24時間、圧電とEEG/EMGデータを同時記録。EEG/EMGデータは、それぞれ2人の訓練されたスタッフによってスコアリングし、SleepStatsソフトウェアによる睡眠/覚醒スコアと比較。SleepStatsソフトウェアの精度は、Sleep:91.4%、Wake:92.3%でした。

特長

  • 無侵襲
    圧電フィルムセンサーの利用により、通常EEG記録に必要とされる電極の埋込み・手術が不要です。 熟練した手技がなくても実験を行うことができます。
  • 自動分類による高い生産性
    PiezoSleepデータ取得ソフトウェアは、自動的に睡眠と覚醒状態を記録できるため、 手間のかかる、人手によるEEG/EMGスコアリングの必要性がなく、研究者の時間を節約します。
  • スクリーニングに最適
    PiezoSleepを用いたスクリーニングを行うことで、最初から手術を伴う試験を実施するのに比べ、時間やコストも節減することが可能です。スクリーニングの結果により、必要と判断される場合にのみ、詳細試験を実施することができます。
  • 「静止状態の覚醒」と「睡眠」を区別可能
    高感度圧電フィルムセンサーによる鼻部の動きの検出、また、正確な呼吸計測により、「静止状態の覚醒」と「睡眠」を区別することが可能です。週齢や健康状態、遺伝学的、その他の因子により体動の少ない被験動物でもご利用いただけます。
  • アフォーダブル
    導入コストが比較的安価で済むため、睡眠研究を新たに始められる方、また経験豊かな研究者の方にとっても、ご検討いただきやすくなっています。
  • ターンキーシステム
    ソフトウェアを含めた必要な構成品が一式付属するセットになっています。 動物の匹数をご指定いただければ、シンプルに必要品を揃えることができます。(※PC別途) 1匹~80匹迄対応可


     
【取得解析項目】   「睡眠:Sleep」・「覚醒:Wake」分類     睡眠時呼吸数   


Inside Scientific社でのプレゼン録画(英語、51分33秒)

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アプリケーション

PiezoSleepは現在、米国・ヨーロッパの30施設以上において、
下記のアプリケーションに活用されています。

  • 睡眠研究 (基礎研究、疾患モデル、前臨床薬剤評価)
  • 睡眠フェノタイピング
  • 呼吸数トラッキング


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Webinarオンデマンド (ライブ実施日時:2021/6/27)

アルツハイマー型認知症モデル研究に対する新たな睡眠評価アプローチ



アルツハイマー型認知症モデルマウスの睡眠の質を、マウスへのセンサー設置不要で、連続的に睡眠覚醒サイクルのモニタリングが可能な小動物用 無侵襲睡眠・覚醒計測システム PiezoSleep(SignalSolutions社)を用いた研究事例をご紹介いたします。

本ウェビナーでご紹介のトピック:
  • アルツハイマー型認知症と睡眠との密接な関係
  • 睡眠障害が生体に与える影響
  • ピエゾセンサーを用いた小動物用 無侵襲睡眠・覚醒計測システムPiezoSleepの有用性
  • 生体脳波(EEG)計測とピエゾセンサーシステムの連携
  • その他の脳障害(依存症、TBIなど)や表現型スクリーニングの評価事例
  • プライムテック睡眠・脳波・呼吸評価ソリューションのご紹介
  • Q&Aセッション


※上記画像をクリックいただくと、Vimeoサイトが開きます。お名前等をご入力の上視聴ください。

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解析

付属する解析用ソフトウェア Sleep Statsにより、以下のグラフ表示やCSVエクスポートを行うことができます。

  • 「睡眠」「覚醒」の分類統計プロット・同ヒストグラム表示、 センサー信号・呼吸数との重ね合わせ表示

    センサー信号のデータ(赤)+睡眠/覚醒判定(青)+呼吸数(黒)の重ね合わせ+
    ズームイン表示。 ※X時間軸:取得開始からの24時間表記

  • 日毎の「睡眠」割合グラフ表示、明暗期それぞれでの「睡眠」割合グラフ表示、
    スライディングインターバル(2時間等)に対する「覚醒」割合(CSV出力可)

    スライディングインターバル(2時間)に対する「覚醒」割合 
    暗期(黒色バー)の開始後に覚醒のピーク(赤色点線)、※DWR:Diurnal Wake Ratio


  • 「睡眠」「覚醒」各Bout長ヒストグラム

    「睡眠」Bout長のヒストグラム (明暗期それぞれでの表示、Y軸:割合)

  • CSVエクスポート
    • 日毎の睡眠統計:1日(24h)の「睡眠」割合%、同:暗期の「睡眠」割合%、同:明期の「睡眠」割合%、
      24時間における平均の「睡眠」時間(bout)の長さ、同:暗期の平均「睡眠」bout長、 同:明期の平均「睡眠」bout長、「覚醒」割合%、暗期における最大割合の「覚醒」状態活動発生時の時刻


    • 時間毎の「睡眠」割合

      8匹の動物で、5日間、3時間ごとの「睡眠」割合の一覧をCSVエクスポートしたもの

    • 時間毎の「睡眠」または「覚醒」のbout統計
      (ヒストグラム/平均値/中央値/標準偏差/10th percentile/90th percentile/閾値以下の割合)

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システム構成

高感度圧電フィルムセンサーを含む専用ケージセット(マウス用またはラット用)と、データ収集ハードウェア(入力ボックス)、ソフトウェア(データ取得用PiezoSleep・解析用SleepStats)の組み合わせです。 8Ch Calamari入力ボックス(5ch使用)接続イメージ

8Ch Calamari入力ボックス(5ch使用)接続イメージ


[左] 専用ケージセット
(上:マウス用、下:ラット用)


ケージセット構成品:
  • ケージ本体/蓋/ベース
  • 給水ボトル (マウス用:150mL、ラット用:500mL)
  • 圧電フィルムセンサー・(パッド) ※増幅器内蔵
  • ケージライナー
  • 入力ボックス用接続ケーブル
  • PC用USB接続ケーブル

[中]入力ボックス
(写真:8ch Calamariモデル)


種類:
  • 8chタイプ・・Calamari
  • 16・32chタイプ・・Squidbox
  • 48・64・80chタイプ・・Giant Squidbox
[右]PC・ソフトウェア



種類:
  • PiezoSleep データ取得ソフトウェア
  • SleepStats データ解析ソフトウェア

※PC別売


※PC 要件:
[OS] Windows XP SP2以降 (32bit・64bit いずれも可)
[メモリ] 2GB以上

※専用ケージセット寸法:
マウス用:[ケージ部内寸] 約15 x 15 x 15cm [全体外寸] L 33 x D 20.5 x H16.7cm
ラット用 :[ケージ部内寸] 約 25cm x 32cm x 18cm  [全体外寸(上部蓋あり)] L 44.3 x D 27.7(最大) x H29.3cm

※入力ボックスは、マウス・ラット両動物種で兼用することはできません。

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専用ケージセット構成品詳細

 マウス用


 
ケージ蓋   給水ボトル(ガラス製、150mL)

 

 [A]圧電フィルムセンサー : 動物の体動を検出。フィルムセンサー上で検出された圧は、A/D変換され、内蔵のアンプにより増幅されます。

[B]プロテクターパッド・[C]ケージベース : 圧電フィルムセンサーは、ゴム製のプロテクターパッド(橙色)の上に配置し、ケージべースに入れます。



プロテクターパッド・圧電フィルムセンサーの上に、ケージライナーを敷き、専用ケージの本体をかぶせます。

 

 ラット用



ラット用ケージセットは、Techniplast社製のものが採用されています。
ケージ本体部下部に、センサーケーブル用の穴あけ加工が施されています。
 
[A] 蓋(ポリエステルフィルターシート付、オートクレーブ可)
[B] 給水ボトル(500mL、65mm長ノズルタイプキャップ付)
[C] 内蓋(金網部、ヒンジ・ディバイダー付)
[D] ケージ本体 (センサーケーブル通し用の穴あり)
[E] ケージライナー
[F] 圧電センサーパッド

  ケージ本体部に蓋を装着した時の寸法:
L44.3 x H29.3 x D 27.7cm

ケージ本体部寸法:
L 42.6cm x H18.6cm x D 21.8cm(下部)・26.5cm(上部)

 

[F]圧電センサーパッド (増幅器内蔵):
ポリウレタンゴム製のパッドの中に、圧電ポリマー・ポリフッ化ビニリデン(PVDF)ケーブルが設置されています。
パッドサイズ:約35.4 x 18.8 cm x 厚:約5mm
 


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仕様

入力ボックス
モデル Calamari Squid Box Giant Squid Box
外観写真
適用ch数 1~8 9~32 33~80
種類
  • 8chタイプ:1~8ケージ
  • 16chタイプ:9~16ケージ
  • 32chタイプ:17~32ケージ

  • 48chタイプ:33~48ケージ
  • 64chタイプ:49~64ケージ
  • 80chタイプ:65~80ケージ
筐体素材 プラスチック 金属製
寸法 約 13.4 x 12.7 x 4cm 約 23 x 18.5 x 6cm 約 23 x 27 x 6cm
重量 約 320g 約 1.3Kg 約 1.9Kg
電源 種類 USB供給 外部電源使用
電圧・電流 5V ・ 0.5A 12V ・ 2A
入力 コネクタ 3.1mm TSRジャック
電圧範囲 0 - 5V DC
消費電力 平均 2.5W 平均 15W 平均 20W
動作温度 0 - 35℃

  • 入力ボックス搭載機能:
    • データマーカーボタン(リアルタイムでのマーカー付け)・・Calamariのみ付属
    • ケージ状態表示ランプ:動物が眠っているかどうかの表示(活動レベル等での任意設定が可能)・・Calamariのみ付属
      ※ビデオモニタリングも同時に行う際、この表示ランプも一緒に撮影し、記録されたイベントと同期させる等の活用が可能
    • 電源表示ランプ/ステータス表示ランプ/表示ランプ制御(全OFF)機能
      ※例えば日内リズム研究の際、動物への光妨害を最小化するために、ランプの表示をオフにすることが可能


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リファレンス論文

  研究に活用された論文


  技術論文


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  • Signal Solutions LLC

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