2021 Fiscal Year Research-status Report
電気インピーダンス法を用いる骨格筋緊張の定量的指標値決定
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20K11181
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
関根 克尚 金沢大学, 保健学系, 准教授 (10163106)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 生体インピーダンス計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)計測装置の選定と購入：昨年度までの研究により、骨格筋細胞が細長い筒であることに起因するこれまで計測報告のない特異なインピーダンスの周波数変化が1Hz付近で出現すること、および電気化学用ポテンショスタット／ガルバノスタット装置を用いればこの特異な周波数変化を観測する可能性があることがわかった。今年度ではまず、カタログの情報から選定した３種類の電気化学用計測装置のデモ機を用い、コンデンサと抵抗素子の並列回路３個を直列に結合した試験回路の４端子法計測を行ってこれら計測装置の性能を評価した。その結果にもとづき、PARSTAT-3000A (Princeton) が所要の性能を有すると判断し、購入した。
2)試験回路を用いたPARSTAT-3000Aの性能評価：PARSTAT-3000Aを用い、目的とする周波数範囲で、身体計測の安全基準を満たす100uA以下の印加電流強度で合理的な４端子法計測が実行できるかどうかについて、電気容量1pF～1uFのコンデンサと電気抵抗10ohm～1Mohmの抵抗素子を組み合わせて作成した試験回路を用いて系統的に調べた。
3)ストロー１本を用いて作成した骨格筋模型の計測：直径6mmのストローを内径8mmのアクリル円筒内に固定して作成した骨格筋模型について、ストロー内部、外部の塩濃度（伝導率）、電流印加電極の位置、電位検出電極の位置の影響を調べた。さらに、ストローとポリエチレン丸棒との違いも調べた。次に計測結果と理論計算の結果とを比較し、計測結果が理論計算によって合理的に説明できることがわかった。これにより、実際の骨格筋の計測結果の解析でも、細胞が細長い筒であることを反映させた理論解析が有用であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2021年度には、計測機器の選定、購入、性能試験を実施でき、順当に進展した。しかし、2020年度の遅れを取り戻すには至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
1)骨格筋模型、食肉、実験動物の計測を通した計測結果解析手法開発：ストロー、人工透析チューブを用いて作成した骨格筋模型、食肉、実験動物の計測を通し、計測結果解析の実践的手法を開発、確立する。当初計画では、骨格筋組織構造の定量的指標（筋細胞径、筋細胞間隔、筋細胞内の伝導率、筋細胞間隙の伝導率など）の値を決定する予定であったが、これを達成する時間がないと見込まれる。代替として、これら定量的指標の変化量（または変化率）を決定する手法を開発、確立し、人体への適用を試みる。2021年度実施の予備的理論検討により、４端子法計測の際、骨格筋細胞が筒であることによる特性は電流印加電極の間隔変化に強く反映され、羽状角の影響は電極配列と筋線維との角度変化に強く反映されることがわかった。これらの知見を活用して、解析法開発を進める。
2)健常者の筋収縮と筋弛緩の評価：異常な筋緊張の対照として、健常者の意識的な筋収縮と筋弛緩について本研究で開発する定量的指標の変化量（変化率）推定法を適用する。
3)患者の異常な筋緊張の評価：脳卒中片麻痺患者の麻痺側、非麻痺側の主動筋と拮抗筋について、本研究による定量的指標の変化量（変化率）推定法を適用し、麻痺側と非麻痺側との比較、患者と健常者との比較により、本研究の評価法の有用性を確認する。
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| Causes of Carryover |
2021年度経費は、ほぼ計測装置（\2,640,000）の購入に使用した。このため、少額の次年度使用額が生じた。これは2022年度に、骨格筋模型作成材料購入に使用する。
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