• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

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

研究課題

研究課題/領域番号 20K21772
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
研究機関明治大学

研究代表者

一之瀬 真志  明治大学, 経営学部, 専任教授 (10551476)

研究分担者 小野 弓絵  明治大学, 理工学部, 専任教授 (10360207)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワードスポーツ生理学 / 生体医工学 / 有酸素性エネルギー代謝 / 末梢循環 / 光技術
研究開始時の研究の概要

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を目的とする。具体的には,申請者らが独自に開発した拡散相関分光法による活動筋血流計測と近赤外分光法による組織酸素抽出量測定の同時計測を実現し,それらの積から活動筋酸素摂取量を算出する。この新法を用いて,動的運動時における活動筋酸素摂取動態およびその最大値を測定し,さらに,トレーニング効果について検討する。

研究成果の概要

本研究では,ヒトの活動筋組織の酸素摂取量に関する研究の障壁となっている測定法の諸問題を解決するために,拡散相関分光法(DCS)と近赤外分光法(NIRS)を用いた骨格筋組織酸素摂取量の非侵襲連続測定法を開発し,その有用性を検討した。本研究において開発したDCS-NIRS同時計測システムにより,活動筋の酸素摂取量の変化を非侵襲かつ連続的に測定できることを示した。さらに,随意運動と筋電気刺激による不随意運動に対する活動筋酸素摂取量の時間変化を明瞭に検出できることを確認し,DCS-NIRS同時計測システムがスポーツ生理学分野の様々な研究やトレーニング,リハビリテーションなどに応用できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において開発に成功したDCS-NIRS同時計測システムにより,これまで検出することが困難であった,活動筋における酸素供給および酸素消費の動態を非侵襲かつ連続的に測定することが可能となった。本研究の成果は,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を規定するメカニズムの解明に資するものである。さらに,トレーニングやリハビリテーションの効果の評価,運動不足,加齢,生活習慣病などの影響の検討,疾病の早期発見・予防・治療などへの応用などスポーツ生理学分野に留まらない広範な波及効果が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Local Skeletal Muscle Blood Flow in Manipulative Therapy by Diffuse Correlation Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Yasuhiro、Nakabayashi Mikie、Suzuki Tatsuya、Zhang Sinan、Ichinose Masashi、Ono Yumie
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 9 ページ: 800051-800051

    • DOI

      10.3389/fbioe.2021.800051

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diffuse Optics for Probing Oxygen Metabolism of Active Muscles2021

    • 著者名/発表者名
      Ono Yumie、Nakabayashi Mikie、Ichinose Masashi
    • 雑誌名

      2021 IEEE Photonics Conference (IPC)

      巻: 2021 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/ipc48725.2021.9592861

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Muscle Blood Flow Improvement in Manipulative Therapy by Diffuse Correlation Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Yasuhiro、Nakabayashi Mikie、Ono Yumie
    • 雑誌名

      Biophotonics Congress 2021 OSA Technical Digest

      巻: 2021 ページ: JTu4A.8-JTu4A.8

    • DOI

      10.1364/boda.2021.jtu4a.8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual-channel Diffuse Correlation Spectroscopy for Simultaneous Blood Flow Measurement of Multiple Muscles2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Tomohiro、Yamamoto Yukihiko、Nakabayashi Mikie、Ichinose Masashi、Ono Yumie
    • 雑誌名

      Biophotonics Congress 2021 OSA Technical Digest

      巻: 2021 ページ: JTu4A.7-JTu4A.7

    • DOI

      10.1364/boda.2021.jtu4a.7

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid vasodilation within contracted skeletal muscle in humans: new insight from concurrent use of diffuse correlation spectroscopy and Doppler ultrasound2021

    • 著者名/発表者名
      M Ichinose, M Nakabayashi, Y Ono
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology

      巻: 320 号: 2 ページ: H654-H667

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00761.2020

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 骨格筋における代謝性血管拡張‐導管動脈と微小循環での血流反応の違い‐2022

    • 著者名/発表者名
      一之瀬 真志,中林 実輝絵,小野 弓絵
    • 学会等名
      第77回日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 拡散相関分光法による組織血流イメージング:原理と応用2022

    • 著者名/発表者名
      小野弓絵
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 拡散相関分光法を用いた血液透析中の下肢筋血流動態の計測2022

    • 著者名/発表者名
      土屋智裕, 中林実輝絵, 髙山卓, 藤島理恵, 小島茂樹, 櫻田勉, 柴垣有吾, 一之瀬真志, 小野弓絵
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 筋電気刺激による筋運動と随意筋運動における骨格筋血流動態の比較2022

    • 著者名/発表者名
      片桐誠, 中林美輝絵, 松田康宏, 一之瀬真志, 小野弓絵
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 拡散相関分光法と近赤外分光法の同時計測による局所筋の血流動態と酸素動態の評価2022

    • 著者名/発表者名
      中林実輝絵,一之瀬真志,小野弓絵
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 筋電気刺激は同等の強度の随意運動と比較して局所的な酸素代謝および血流を促進する2022

    • 著者名/発表者名
      片桐誠、中林美輝絵、松田康宏、一之瀬真志、小野弓絵
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 拡散相関分光法を用いた血液透析による血圧低下の早期検出の検討2022

    • 著者名/発表者名
      土屋智裕
    • 学会等名
      明治大学・聖マリアンナ医科大学共同研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 運動開始時の微小循環レベル酸素消費量~拡散相関分光法とNIRS法の併用~2022

    • 著者名/発表者名
      古賀俊策、中林実輝絵、廣田俊作、一之瀬真志、奥島 大、小野弓絵
    • 学会等名
      呼吸研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Sensing your mind by wearable devices: a challenge of Neuroengineering for human well-being2022

    • 著者名/発表者名
      Y Ono
    • 学会等名
      IEEE-NEMS2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 筋血流・脳血流計測による手技療法効果の客観的評価に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      松田康宏,中林実輝絵,鈴木達也,小野弓絵
    • 学会等名
      第33回実社会におけるマルチモーダル脳情報応用技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Muscle Blood Flow Improvement in Manipulative Therapy by Diffuse Correlation Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Y, Nakabayashi M, Ono Y
    • 学会等名
      OSA Biophotonics Congress: Optics in the Life Sciences
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dual-channel Diffuse Correlation Spectroscopy for Simultaneous Blood Flow Measurement of Multiple Muscles2021

    • 著者名/発表者名
      T Tsuchiya, Y Yamamoto, M Nakabayashi, M Ichinose, Y Ono
    • 学会等名
      OSA Biophotonics Congress: Optics in the Life Sciences
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffuse optics for probing oxygen metabolism of active muscles2021

    • 著者名/発表者名
      Ono Y, Nakabayashi M, Ichinose M
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 拡散相関分光法を用いた局所筋血流計測による手技療法の評価2021

    • 著者名/発表者名
      松田康宏,中林実輝絵,鈴木達也,章斯楠,一之瀬真志,小野弓絵
    • 学会等名
      第27回医用近赤外線分光法研究会, 第25回酸素ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡散相関分光法と近赤外分光法を組み合わせた局所筋の酸素代謝率検出に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      中林実輝絵,一之瀬 真志,小野弓絵
    • 学会等名
      第27回医用近赤外線分光法研究会, 第25回酸素ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋収縮が誘起する迅速な骨格筋血流増加反応‐導管動脈と骨格筋微小循環での血流反応の違い‐2020

    • 著者名/発表者名
      一之瀬 真志,中林 実輝絵,小野 弓絵
    • 学会等名
      第75回日本体力医学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Functional Sympatholysis Occurring Within Contracting Skeletal Muscle Microvasculature in Humans2020

    • 著者名/発表者名
      M Ichinose, M Nakabayashi, K Nozaki, S Sasaki, Y Ono.
    • 学会等名
      American College of Sports Medicine 67th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of tissue metabolic rate of oxygen: a combined near-infrared spectroscopy and diffuse correlation spectroscopy study2020

    • 著者名/発表者名
      Y Ono, M Nakabayashi, M Kono, M Ichinose
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical and Engineering 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 拡散相関分光法を用いた自転車運動中筋血流動態の計測2020

    • 著者名/発表者名
      野崎 寛一郎 , 中林 実輝絵, 一之瀬 真志, 小野 弓絵
    • 学会等名
      第59回 日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Beat-by-beat blood flow change during handgrip exercise using diffuse correlation spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      M Nakabayashi, M Ichinose, Y Ono
    • 学会等名
      第59回 日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 腎低酸素バイオマーカーとしての尿中L型脂肪酸結合タンパク(L-FABP)の可能性2020

    • 著者名/発表者名
      田邉淳,小野弓絵,中林実輝絵,菅谷健,大畑敬一,市川大介,星野誠子,木村健二郎,柴垣有吾,池森敦子
    • 学会等名
      第63回 日本腎臓学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡散相関分光法とNIRSによる組織循環・代謝機能の評価2020

    • 著者名/発表者名
      小野 弓絵,中林 実輝絵,一之瀬 真志
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(OPJ2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 計測装置、計測方法及びプログラム2022

    • 発明者名
      小野弓絵,中林実輝絵
    • 権利者名
      小野弓絵,中林実輝絵
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi