CatwalkXT

ノルダス社先進の歩行解析システム「キャットウォークXT」とは

ノルダス社独自のすぐれた映像テクノロジーと、全世界の研究者のノウハウとを高次元でリンクさせたダイナミック型歩行解析システムの「キャットウォーク」。
運動能力の欠損や痛み・疼痛に関する情報を、「限られた数の足跡(ゲイト)から、細大漏らさず収集するためのインテグレート型システムです。すべてのハー ドウェアとソフトウェアがインテグレートされ、設置後すぐに使用していただける統合型システムとして、すでに全世界や日本でも優れた実績を上げています。

CatWalk XT

システムはオール・イン・ワンのインテグレート型ですので、面倒なセットアップやメインテナンスもほとんど必要ありません。

(1) システム構成

@ ウォークウェイおよびグラスフロアとライトソース
マウス・ラット用にサイズの変更が可能なウォークウェイは、底面に特殊ガラスを採用したグラスフロアとライトソース(マルチ光源)から成っています。これ らのグラスフロアとライトソースの組み合わせにより、フロア上面に物体が接触すると、その圧力に応じて輝度を変えて発光します(上図)。圧力が低い場合は暗く、大 きな圧力の場合は明るく光ります。これが、キャットウォークXTが荷重・圧力分布まで測定できる原理です。

A ハイスピードHDカメラ
@で発光した僅かな光とその変化を細大漏らさず記録するために、ウォークウェイの下部に広角度のハイスピードHDカメラが設置されます。マウス・ラットのゲイトは下から録画され、以後の解析に使用されます。

B 発光シーリング
バージョン8で新たに追加されたハードウェアです。ウォークウェイを上から覆う 形で、オレンジの光源を組み込んだ天井部分がウォークウェイを密閉します。これにより、下から見ると「オレンジのバックグランド」、「ブラックのマウス・ ラットのシルエット」そして「圧力に応じてグリーンに発光する足跡」の3者が見えるようになります。

C ソフトウェアおよび専用ビデオカードつきPC…ハイスピードHDカメラからの映像を取り込んでディジタル化する専用ビデオカードと、すべてのソフトウェアをインストールし、最適化したPC(こちらは英語版OS搭載になります)。

CWXT-Setup

左図はシステムの外観です。

専用スタンド上に設置されたウォークウェイと、その上にフタのように設置される発光シーリング(天井)。このシーリング内にはオレンジ色の光源が組み込まれ、マウスやラットのシルエットをクッキリと浮かび上がらせます。
また「オレンジのシーリング」と「グリーンのフットプリント」のコントラストは、極限までフットプリントの視認精度を上げ、正確なデータの拠り所となっています。

下部には小型のハイスピードHDカメラが設置されています。

右図はウォークウェイを横から見たところ。上から発光シーリング、ウォークウェイ、グラスフロア(緑色に見えるガラスのプレート)が構成されています。
マウス・ラットはこのガラスプレート・ウォークウェイ上を自然歩行し、最終的にゴールまで到達します。この間の歩行を、徹底的に分析しようというのがキャットウォークXTのシステム哲学です。

CWXT-Walkway

Points-CWXT

(2) 多彩な機能・特徴と「こだわり」

すでにバージョン9を数えるキャットウォークXTですが、最初期バージョンから一貫して「自然歩行」にこだわりました。
理由はいたって明解、「自然歩行でないと現れない現象・症状があるから」です。
これは、実際に歩行解析の研究者であった初代の開発者が、実際の実験の現場から身に浸みていたことです。彼は誰に何と言われようと、この主張を曲げることはありませんでした。

自然歩行のシステムを構築するのは、そうとは言っても簡単ではありませんでした。まず、データの絶対量が絶対的に少ない。強制歩行ではトレッドミルを用いるため、ミルを回すだけ対象動物は歩行を余儀なくされるため、質にこだわらず量だけを問題にすれば、いくらでもデータを取れるのです。しかし自然歩行の場合、歩く距離そのものにリミットがあるため、データの量が少なくなります。

そこでキャットウォークXTは、「それならば、得られた少ないデータを徹底的に検証し、あらゆる情報を、引きだそう」というコンセプトのもと、開発が開始されました。製品化されたときのバージョンがすでに6でしたが、前バージョン8では「neXT」を表すXTを冠して、さらに最新のバージョン9に至って、ついに「自然歩行が強制歩行に劣る」というポイントを、すべて克服したのです。

◇ 「データセグメント」機能
強制歩行システムが自然歩行システムのデメリットを主張するとき、最大の論旨が「自然歩行システムでは、動物が停止してしまったデータまで取り込んでしまう。これでは、停止する時間が長ければ、全体の平均スピードなどのデータは信頼できなくなる」というものです。

キャットウォークXTはこの問題を解決するために、バージョン9から「データセグメント」と呼ばれる機能を追加しました。
これは、「動物の歩行スピードがある閾値よりも速くなったときだけのデータを、解析対象とする」というものです。これにより、停止ないしはほとんど停止した状態はデータから完全に除外されるため、データの精度・信頼性が下がることはありません。

◇ 「ゴールボックス」をオプション設定
また、「自然歩行システムは、ソモソモ動物が歩行しない」というのも、強制歩行派の大きな主張の一つです。
実際、何からの歩行疾患を持ったモデル動物は喜んで歩行しないことが往々にあります。そのため、このような動物を扱う場合には、実際のデータ取得実験の前段階でトレーニングを行う必要がありました。
しかしながら、キャットウォークXTは妙案によってこれを解決しました。「ホーム・スイート・ホーム」。ウォークウェイのエンドに、動物にとって懐かしいことこの上ないホームケージを設置することができるのです。
これは、動物の帰巣本能を巧みにくすぐり、歩行へのモティベーションを向上させます。特別なトレーニングも必要ありません。このケージで快適な生活を保証することにより、動物のケージへの帰巣の欲求は劇的に向上し、歩行の確実性が上がります。

CWXT-GoalBox

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