2020 Fiscal Year Research-status Report
光技術を用いた活動筋酸素摂取量の非侵襲測定法の開発とトレーニング効果の解明
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20K21772
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
一之瀬 真志 明治大学, 経営学部, 専任教授 (10551476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 弓絵 明治大学, 理工学部, 専任教授 (10360207)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | スポーツ生理学 / 生体医工学 / 有酸素性エネルギー代謝 / 末梢循環 / 光技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの活動筋組織の酸素摂取量は，主に活動肢全体の血流量と動静脈血の酸素含有量の測定からFickの式（酸素摂取量＝血流量×動静脈酸素較差）により推定されている。しかし，高い侵襲性や時間分解能の低さ，非活動組織（皮膚や脂肪など）血流の混入など課題が多く，一般化されていない。そのため，運動能力に直接影響する活動筋の酸素摂取量の動態や最大値およびそれらを規定するメカニズムは十分に明らかにされていない。本研究の目的は，光技術を用いた骨格筋酸素摂取量の非侵襲連続測定法を開発し，運動時における活動筋酸素摂取量の動態と最大値を計測すること，およびそれらに対するトレーニング効果を解明することである。
開発する新法は，申請者らが独自に開発してきた拡散相関分光法(DCS)による活動筋血流計測と近赤外分光法(NIRS)による組織酸素飽和度測定の同時計測を実現し，それらを用いて活動筋酸素摂取量を算出するものである。2020年度においては，同一の目的筋に対するDCS・NIRSの同時計測の実現のための装置開発を行った。具体的には，既存のDCS装置で使用しているレーザー光源とは異なる波長のレーザー光源およびフォトンカウンタを既存装置に組み込むことでDCSとNIRSの両方の測定に対応する装置を開発した。さらに，各波長のレーザー光源をTTL信号によりスイッチングし送光・受光のタイミングを制御することで，同一の目的筋に対して2Hz以上の高い時間分解能でDCS・NIRSの同時計を行うことに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染症拡大により，主要な物品の導入や実験実施時期，研究成果発表など，2020年度の研究計画の一部に影響を受けたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は，2020年度から2022年度までの3年計画を予定している。2020年度においては，同一の目的筋に対するDCS・NIRSの同時計測の実現のための装置開発を行った。2021年度以降においては，運動中の測定に対応するための装置の改良および活動筋における血流量，酸素飽和度，酸素摂取量の測定に取り組む予定である。しかし，新型コロナウイルス感染症拡大の影響により研究活動が大きく制限されており，どの程度研究を進めることができるのかは見通せない。今後の進捗状況によっては，研究期間の延長申請を考えざるを得ない。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症拡大の影響を受け，新規導入予定であった近赤外光レーザーシステムとフォトンカウンタの納入時期が大幅に遅れることが明らかとなったため，2020年度の購入を見合わせ，急遽，他の研究に用いていた装置から必要な機器を流用して本研究を進めた。また，参加を予定していた国際学会および国内学会が中止やオンラインでの開催となったため，旅費等が未使用となった。さらに，ヒトを対象とした測定を行うことが難しい状況が続いたため，実験の規模を縮小することとし，その結果，人件費・謝金にも未使用が生じた。これらの理由により次年度使用額が生じた。2021年度以降においては，当初予定していた物品等および2020年度の研究成果から新たに必要となった物品等に研究費を使用する計画である。今後，新型コロナウイルス感染症拡大の影響が長引き，研究計画の著しい遅延が避けられない場合には，研究期間の延長申請も含めた対応をとる。
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