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講演抄録/キーワード
講演名 2022-12-03 15:50
鼓膜温の連続時系列解析による深部体温変動と睡眠指標の関連性
坂本博明吉田 豊湯田恵美東北大MBE2022-28 NC2022-50
抄録 (和) 概要 深部体温は熱中症や感染症,女性性周期などを予測するため,医療分野では重要なバイタルサインとして知られている.また,約1日周期に微小な変動があるため,深部体温変動は体内リズムと連動していることも知られている.しかし,従来の深部体温推定は短時間で分析・演算した予測値を用いる手法が主であり,直腸温計測などの実測は侵襲性が高く,連続計測も困難で,日常的なモニタリングには適していなかった.そこで本研究では,睡眠時の深部体温変動と睡眠指標の関連性を明らかにするために,内頚動脈が走行している耳内から放射される赤外線量を温度センサーで捉えて,睡眠中の鼓膜温を連続計測することで深部体温を連続的に取得しうることに着目した.外界の温度に影響されにくい安定した中核温度の連続時系列データを得ることで,深部体温変動と睡眠指標との関連性について分析を行なった.
研究対象者は40代の健常な男女計3名であった.就寝時に鼓膜温計(BL100, テクノネクスト社製,日本)を外耳道に装着し,睡眠中の深部体温を0.5Hzで起床まで連続計測した.睡眠指標は腕時計型ウェアラブルセンサ(ガーミン社製,ForeAthlete 945,米国)によって計測した.センサによって得られた睡眠指標をアプリケーション(Garmin Connect)にペアリングし,起床時に同期を行なってスマートフォンに転送して,睡眠時間,深い睡眠(min),浅い睡眠(min),レム睡眠(min),中途覚醒(min, 回),睡眠スコア(%),ストレスレベル(%),心拍数(安静心拍数,最大心拍数),平均呼吸数(brpm)を取得した.深部体温連続時系列データから深部体温変動係数(Core body temperature Coefficient of Variation, CBTCV)と,超低周波成分(Very Low Frequency, VLF, 深部体温温パワースペクトルの0.0033Hz~0.04Hzまでの面積を求めてパワースペクトルの全面積で除したもの),平均値および標準誤差 (standard deviation, SD)を算出して,睡眠指標と深部体温指標との関連性を求めた.
欠損データを除く4データ(1データにつき約6時間)を解析した結果,深部体温変動と深い睡眠,および深部体温のSDと深い睡眠に負の相関がみられた(それぞれr=-0.7689, r=-0.7687).
被験者の各睡眠環境において,深部体温と睡眠時間など睡眠指標との関連性を総合的に評価した結果,深部体温変動係数と深い睡眠には負の相関があること示唆された.これは,深部体温の変動が大きい場合に深い睡眠時間が減少していることを示唆する.皮膚表面の熱放散が働き,深部体温が下がることで生体は休息状態となり,深部体温を下げることで脳と体を休息させるメカニズムは明らかになっている.深部体温が安定しない場合に,深い睡眠が短くなることは,先行研究と結果と一致する.しかし,基底心拍数(Basal Heart Rate, BHR)と深部体温の極小値については,本研究からは未解明である.今後,深部体温とBHRの同時計測を行うことで,健康増進や睡眠障害の早期発見に役立つだけでなく,リズム障害を対象とした臨床研究への応用が期待される. 
(英) Abstract Core body temperature is known as an important vital sign in the medical field because it predicts heat stroke, infectious diseases, and the female sex cycle. It is also known that core body temperature fluctuations are linked to the body's internal rhythms because of the minute fluctuations that occur in approximately one-day cycles. However, conventional core body temperature estimation methods mainly use predictions based on short-term analysis and calculations, and actual measurement such as rectal temperature measurement is highly invasive and difficult to measure continuously, making it unsuitable for daily monitoring. In this study, to clarify the relationship between deep body temperature fluctuations during sleep and sleep indices, we focused on the possibility of continuously obtaining core body temperature by continuously measuring tympanic membrane temperature during sleep using a temperature sensor that captures the amount of infrared radiation emitted from within the ear where the internal carotid artery runs. By obtaining a continuous time series of stable core temperature data that is not easily affected by the temperature of the outside, we analyzed the relationship between core body temperature fluctuations and sleep indices.
The study subjects were 3 healthy male and female in 40-50s. A tympanic membrane thermometer (BL100, Technonext, Japan) was attached to the ear canal at bedtime, and core body temperature was continuously measured at 0.5 Hz during sleep until awakening. Sleep indices were measured by a wristwatch-type wearable sensor (Garmin ForeAthlete 945, USA). Sleep indices obtained by the sensor were paired to an application (Garmin Connect), synchronized upon awakening, and transmitted to a smartphone to collect data on sleep duration, deep sleep (min), shallow sleep (min), REM sleep (min), mid-wake (min, times), sleep score (%), stress level (%), and sleep quality (%). Stress level (%), heart rate (resting heart rate, maximum heart rate), and mean respiratory rate (brpm) were obtained. From the continuous core body temperature time series data, the core body temperature coefficient of variation (CBTCV), the very low frequency component (VLF, the area of the deep body temperature power spectrum from 0.0033 Hz to 0.04 divided by the total area of the power spectrum) were calculated to determine the relationship between CBTCV, VLF, Mean, SD and the sleep indices.
The results of the analysis of 4 data (about 360min, each) excluding missing data showed a correlation between core body temperature variability, SD and deep sleep (r=-0.7689, r=-0.7687).
The results of a comprehensive evaluation of the relationship between core body temperature and sleep indices such as sleep duration in each sleep environment of the subjects suggested a negative correlation between CBTCV and deep sleep. This suggests that the deep sleep is shorter when the fluctuation of core body temperature is higher. The mechanism by which the brain and body rest by lowering the core body temperature is clear and consistent with these results, as the body enters a resting state when the skin surface heat dissipation is activated and the deep body temperature is lowered. However, the minimum values of basal heart rate (BHR) and deep body temperature remain to be elucidated in this study. Simultaneous measurement of core body temperature and BHR is expected to be useful not only for daily health promotion and early detection of sleep disorders, but also for clinical research on rhythm disorders.
キーワード (和) 鼓膜温 / 深部体温変動 / 睡眠指標 / 睡眠障害 / リズム障害 / / /  
(英) Tympanic temperature / Core body temperature fluctuation / Sleep index / Sleep disorders / Rhythm disorders / / /  
文献情報 信学技報, vol. 122, no. 291, MBE2022-28, pp. 27-28, 2022年12月.
資料番号 MBE2022-28 
発行日 2022-11-26 (MBE, NC) 
ISSN Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
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技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード MBE2022-28 NC2022-50

研究会情報
研究会 MBE NC  
開催期間 2022-12-03 - 2022-12-03 
開催地(和) 大阪電気通信大学 寝屋川キャンパス 
開催地(英) Osaka Electro-Communication University 
テーマ(和) NC, ME,一般 
テーマ(英) NC, ME, etc. 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 MBE 
会議コード 2022-12-MBE-NC 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) 鼓膜温の連続時系列解析による深部体温変動と睡眠指標の関連性 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Relationship between Core Body Temperature Variability and Sleep Indices based on Time Series Analysis of Tympanic Temperature 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 鼓膜温 / Tympanic temperature  
キーワード(2)(和/英) 深部体温変動 / Core body temperature fluctuation  
キーワード(3)(和/英) 睡眠指標 / Sleep index  
キーワード(4)(和/英) 睡眠障害 / Sleep disorders  
キーワード(5)(和/英) リズム障害 / Rhythm disorders  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 坂本 博明 / Hiroaki Sakamoto / サカモト ヒロアキ
第1著者 所属(和/英) 東北大学 (略称: 東北大)
Tohoku University (略称: Tohoku Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 吉田 豊 / Yutaka Yoshida / ヨシダ ユタカ
第2著者 所属(和/英) 東北大学 (略称: 東北大)
Tohoku University (略称: Tohoku Univ.)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 湯田 恵美 / Emi Yuda / ユダ エミ
第3著者 所属(和/英) 東北大学 (略称: 東北大)
Tohoku University (略称: Tohoku Univ.)
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講演者 第1著者 
発表日時 2022-12-03 15:50:00 
発表時間 25分 
申込先研究会 MBE 
資料番号 MBE2022-28, NC2022-50 
巻番号(vol) vol.122 
号番号(no) no.291(MBE), no.292(NC) 
ページ範囲 pp.27-28 
ページ数
発行日 2022-11-26 (MBE, NC) 


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