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2020 年度 実施状況報告書

指尖容積脈波による無酸素性代謝閾値の非侵襲的検出法

研究課題

研究課題/領域番号 19K11669
研究機関佐賀大学

研究代表者

富永 広貴  佐賀大学, 医学部, 准教授 (10258387)

研究分担者 西田 裕一郎  佐賀大学, 医学部, 講師 (50530185)
一ノ瀬 浩幸  佐賀大学, 医学部, 教務職員 (10232406)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード無酸素性代謝閾値 / 指尖容積脈波 / 非侵襲的測定法 / Wavelet変換
研究実績の概要

糖尿病,高血圧症,脂質異常症の予防と治療のための最適な運動強度とされ,運動を行 う際にその値を正確に知っておくことは,非常に効果的であるAT(無酸素性代 謝閾値)は,運動の強さを増していくとき,筋肉のエネルギー消費に必要な酸素供給が追いつかなくなり, 血液中の乳酸が急激に増加し始める強度の値であるが,正 確に測定する為には高価で大掛かりな装置を必要とする。フォトダイオードを使用して指尖における血液の容積変動を捉えるDPG(光学式指尖容積脈波)は,セン サーを皮膚に当てるだけという非侵襲的で簡易な測定法と して広く使われている。この研究の目的は,DPGで得られる血流量変動の時系列情報を利用してATを非侵襲的で簡易に検出する手法の開発とそのメカニズムの解明を目指している。

2019年度は,3,4月に成人男子30名に対し実施した運動負荷試験のデータ解析を行い,DPG時系列信号解析法として,DPGをWavelet変換し取得した局所的時間範囲での振動数と振幅を使い波の強度(単位時間あたりに流れる波のエネルギー)を抽出し,平滑化のために移動平均を取ったグラフからグラフ上の第1プラトー(平坦な領域)としてATを検出する手法を考案した。しかしこれはまだ,第一段階の結果であり,今後,更なる検証が必要であったが,2020年度はコロナ禍の為,追加の運動負荷試験の実施ができなかった。そこで,2020年度は,ここまでの結果をまとめて日本運動生理学会にて理論,測定装置,実験結果に分け3題の発表を行った。また,装置の小型化に使えそうな装置の選定とテスト運用を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

前年度までに取得したデータの解析を進めて,日本運動生理学会にて関連する3題の学会発表を行った。しかし,本来の計画では,2020年度に被験者を募集して複数回の運動負荷試験を実施し基礎データを収集することとなっていたが,コロナ禍の為,健常な人を対象とした試験は一切許可されず実施不可能であった。

今後の研究の推進方策

4月現在,第4波の感染拡大中にて運動負荷試験を実施できる状態には無いが,今夏過ぎにはワクチン接種で状況は改善していくと思われるので,年度内には数十人規模の運動負荷試験を実施する予定である。それまでは,装置の小型化とAT候補のプラトー自動検出Programの開発を行う予定で,既にArduinoに代わる小型で高性能なマイコンを購入している。

次年度使用額が生じた理由

2020年度は,コロナ禍の為,計画していた多人数に対する運動負荷試験が実施不可能であったことと,学会がオンラインになり旅費の使用が無かった為という特殊な事情による。
運動負荷試験実施の為の費用は残して置かざるを得なくなったためである。

2021年度は,夏以降ワクチン接種により集団免疫が獲得され,運動負荷試験が実施できるようになれば,2020年度に計画して未実施の試験を早急に実施する。また,移動制限が緩和されれば,学会参加や共同研究機関への出張などで旅費の使用額は増えることになるであろう。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 指尖容積脈波による無酸素性代謝閾値の非侵襲的検出法-理論的背景-2021

    • 著者名/発表者名
      富永 広貴,西田 裕一郎,一ノ瀬 浩幸,米ヶ田 宜久
    • 学会等名
      第28回日本運動生理学会
  • [学会発表] 指尖容積脈波による無酸素性代謝閾値の非侵襲的検出法-健常成人男性に対する検討-2021

    • 著者名/発表者名
      米ヶ田 宜久,富永 広貴,西田 裕一郎,一ノ瀬 浩幸
    • 学会等名
      第28回日本運動生理学会
  • [学会発表] 指尖容積脈波による無酸素性代謝閾値の非侵襲的検出法ー測定装置の詳細ー2021

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬 浩幸,富永 広貴,西田 裕一郎,米ヶ田 宜久
    • 学会等名
      第28回日本運動生理学会

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公開日: 2021-12-27  

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