一呼吸毎に安定同位体炭酸ガス排泄量が測定可能な呼気用質量分析システムの開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06558005
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山本 義春 東京大学, 教育学部, 講師 (60251427)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸山 渉 昭光通商株式会社, (研究職), 課長代理 ; 石井 均 ウエストロン株式会社, (研究職), 課長 ; 武藤 芳照 東京大学, 教育学部, 教授 (10143330)
• Keywords: 二酸化炭素生成量 / 安定同位体トレーサー連続測定 / 非定常運動 / エネルギー代謝 / 運動生理学

Research Abstract

NaH^<13>CO_3をトレーサーとして静脈からinfusionし、呼気^<13>CO_<2/>^<12>CO_2を一定値にクランプするよう投与速度をフィードバックで調節することにより、その時のinfusion量から逆にCO_2生成量を推定することが本研究の目的であるが、本年度は、使用する質量分析計の特性の測定を実施し、機能調整を数回にわたり繰り返した結果、応答時間差、オーバーシュート等を考慮することなく呼気^<13>CO_2/^<12>CO_2の連続測定が可能な状態になり、呼気^<13>CO_2の一呼吸毎(BBB)での測定システムの開発は完了した。また、酸素摂取量などその他のガス交換パラメータも同時測定が可能となった。NaH^<13>CO_3の投与速度の制御も含め、ハード面については本研究は完成したといえる。呼気^<13>CO_2/^<12>CO_2クランプのためのNaH^<13>CO_3の投与速度の制御則は、呼気^<13>CO_2/^<12>CO_2の設定値からの差を比例制御する方法、およびこれに加えて二酸化炭素排出量の測定値を用いて、フィードフォワードを併用した制御を試みた。その結果、フィードフォワード併用型では、漸増負荷運動時あるいはステップ状に運動を負荷した場合において、クランプがほぼ達成された。これを用いて、非定常運動時における二酸化炭素排出量と二酸化炭素生成量を比較したところ、両者は予想どおり必ずしも一致していないことが示された。そこで、この不一致がクランプに問題があることに由来しているのか、生体反応として本質的なものであるかについて、制御則の改善とともに現在検討中である。

Research Products

• [Publications] 相馬りか、山本義春、武藤芳照、川内基裕、石井均、丸山渉: "運動時のガス交換測定と安定同位体を用いた代謝測定" 日本ME学会雑誌BME. 8(11). 39-45 (1994)
• [Publications] 相馬りか、山本義春、武藤芳照、川内基裕、石井均、丸山渉: "トレーサーを用いた非定常運動時におけるエネルギー代謝の検討" 体力研究. 88(印刷中). (1995)