テレメトリシステムを用いた昆虫の自由飛翔中における生体信号計測及び行動解析

使用遥测系统对昆虫自由飞行期间的生物信号测量和行为分析

• 批准号: 00J09591
• 负责人: 酒造 正樹
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J09591/
• 关键词: テレメトリ; 筋電位; カイコガ; リモートパワリング; チップ試作

体重が1g弱の昆虫(カイコガ)を対象として,行動の自由を阻害しないような低侵襲の小型軽量計測デバイス(マイクロテレメータ)を試作することを目的として研究をおこなった.試作したマイクロテレメータを用いて実際にカイコガの飛翔筋の筋電位を計測することで,システム全体の有効性を示した.本研究で試作したテレメータの信号処理回路には,光を用いたトランスミッションの方法について提案した.筋電位のテレメトリにおいて,解析の際に必要となるパラメータは発火タイミングであるので,それをLEDの点灯により計測する手法を提案した.電気回路の構成が1組のアンプとLEDにより構成されるので,従来の無線方式におけるテレメータと比較して非常にシンプルである.本研究で試作したテレメータを駆動する方法として,外部から非接触でエネルギを供給する電磁誘導の原理によるリモートパワリングシステムを用いた.昆虫に搭載可能なサイズを実現する上での条件の検討と,その回路設計および試作をおこなった.昆虫に搭載可能なものは,フェライトコアにコイルに巻いたコイルで,これを用いて十分な電力を得ることができた.光テレメータとリモートパワリングという要素技術を統合して,実際に自由行動下のカイコガの飛翔筋の筋電位を計測した.まず,電池駆動による計測と同じ結果が得られることをハイスピードビデオカメラを用いた計測結果から示した.記録した映像から翅の運動と筋電位の発火タイミングが同時にわかることが利点である.以上のように,カイコガの自由行動下での筋電位計測実験により,試作したマイクロテレメトリシステムの有効性を実証した.特性評価実験から,カイコガ以外の動物においても適用可能であり,また筋電位以外の生体信号も同じシステムを用いて計測できる汎用性に富むものであることがわかる.

1 g weight が weak の insects (カ イ コ ガ) を like と seaborne し て, freedom の action を resistance against し な い よ う な minimally invasive の small 軽 quantity measuring デ バ イ ス (マ イ ク ロ テ レ メ ー タ) を attempt す る こ と を purpose と し て research を お こ な っ た. Attempt し た マ イ ク ロ テ レ メ ー タ を with い て be interstate に カ イ コ ガ の fly reinforcement の myogenic potential を measuring す る こ と で, シ ス テ ム all の have sharper sex を shown し た. This study で attempt し た テ レ メ ー タ の signal 処 principle circuit に は, light を with い た ト ラ ン ス ミ ッ シ ョ ン の way に つ い て proposal し た. Myogenic potential の テ レ メ ト リ に お い て, parsing the event の に necessary と な る パ ラ メ ー タ は 発 fire タ イ ミ ン グ で あ る の で, そ れ を LED lamps の に よ り measuring す る technique proposed を し た. Electric 気 loop の form が 1 group の ア ン プ と LED に よ り constitute さ れ る の で, 従 to の way wireless に お け る テ レ メ ー タ と compare し て very に シ ン プ ル で あ る. This study で attempt し た テ レ メ ー タ を 駆 dynamic す る method と し て, external か ら non-contact で エ ネ ル ギ を supply す る principle of electromagnetic induction の に よ る リ モ ー ト パ ワ リ ン グ シ ス テ ム を with い た. Insects could に carry な サ イ ズ を be presently す る on で の conditions の 検 for と, そ の circuit design お よ び attempt を お こ な っ た. Insects could に carry な も の は, フ ェ ラ イ ト コ ア に コ イ ル に 巻 い た コ イ ル で, こ れ を with い て very な power を must る こ と が で き た. Light テ レ メ ー タ と リ モ ー ト パ ワ リ ン グ と い う elements integration technology を し て, be interstate に under the freedom of action の カ イ コ ガ の fly reinforcement の myogenic potential を measuring し た. ま ず, battery 駆 dynamic に よ る measuring と with the result of じ が ら れ る こ と を ハ イ ス ピ ー ド ビ デ オ カ メ ラ を with い た measuring results か ら shown し た. Record し た image か ら wing の movement と myogenic potential の 発 fire タ イ ミ ン グ が also に わ か る こ と が tartness で あ る. Above の よ う に, カ イ コ ガ の under the freedom of action で の myogenic potential measuring be 験 に よ り, attempt し た マ イ ク ロ テ レ メ ト リ シ ス テ ム の have sharper sex を card be し た. Feature evaluation 価 be 験 か ら, カ イ コ ガ outside の animal に お い て も may apply で あ り, ま た myogenic potential outside の raw body signal も with じ シ ス テ ム を with い て measuring で き る domestic sex に rich む も の で あ る こ と が わ か る.