センサーと計測の科学

妥当性とは、基準となる測定やゴールドスタンダードとの一致のことです。

出典：Atkinson & Nevill, Sports Med 1998 · 想起

信頼性の高い機器は、真の値が変わっていないときに、似た結果を返します。

出典：Hopkins, Sports Med 2000 · 想起

固定的なずれのある機器は、再現性はあるものの偏りのある値を示します。

出典：Atkinson & Nevill, Sports Med 1998 · 想起

バイアスはすべての値を上下に一様にずらし、ランダム誤差は値を真の値の周りに散らばらせます。

出典：Atkinson & Nevill, Sports Med 1998 · 想起

2つの方法の差を平均に対してプロットし、バイアスと95%一致限界を示します。

出典：Bland & Altman, Lancet 1986 · 想起

典型誤差は、繰り返しの試行にわたる個人内標準偏差です。

出典：Hopkins, Sports Med 2000 · 想起

相関は一致ではなく関連を測るもので、ある機器がずっと20%高く表示することもありえます。

出典：Bland & Altman, Lancet 1986 · 想起

誤差をパーセントで表すと、異なる測定間で信頼性を比較できます。

出典：Hopkins, Sports Med 2000 · 想起

典型誤差が期待される向上幅を上回ると、テストはその向上を確実には検出できません。

出典：Hopkins, Sports Med 2000 · 応用

信頼性が高ければ傾向のモニタリングには役立ちますが、バイアスがあるため、ラボとの直接比較はできません。

出典：Atkinson & Nevill, Sports Med 1998 · 応用

フットポッドやウォッチは、力を測るのではなく、加速度計、速度、体重からパワーを推定します。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

ブランドによってランニングパワーのモデル化が異なるため、数値に互換性はありません。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

Strydフットポッドは最も高い再現性を示しましたが、技術間の一致は低いものでした。

出典：Cerezuela-Espejo et al., Eur J Sport Sci 2021 (five running power technologies) · 想起

パワーは心拍数より速く勾配に反応するため、坂を努力度でペース配分するのに役立ちます。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 応用

腱の反発やランニングフォームの変化があるため、力学的な推定値はエネルギー消費とゆるくしか関連しません。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

空気抵抗の推定を含むシステムは一部だけなので、向かい風での努力は過小に報告されることがあります。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

ランニングとサイクリングのワットは同等ではないため、それぞれに専用のテストが必要です。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

絶対値よりも、1つの機器内での一貫性のほうが重要です。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 応用

ランニングの力学的パワーは、持ち上げて加速させる質量に左右されます。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

アルゴリズムの変更で数値が変わりうるため、アップデートをまたいだ傾向には注意が必要です。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 応用

Casaは、直腸（および消化管）の測定は妥当だが、口腔、耳、腋窩、側頭は妥当ではないとしました。

出典：Casa et al., J Athl Train 2007 · 想起

口呼吸、飲み物、外耳道の冷却により、直腸温との間に大きな誤差が生じます。

出典：Casa et al., J Athl Train 2007 · 想起

カプセルは消化管内の温度を測り、通過する間にそれをワイヤレスで送信します。

出典：Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007 · 想起

数時間前に服用すると、カプセルは腸に達し、冷たい飲み物の影響を受けにくくなります。

出典：Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007 · 想起

皮膚温は空気、汗、血流に反応し、深部体温を確実には追跡しません。

出典：Casa et al., J Athl Train 2007 · 想起

非侵襲型の機器は、皮膚温と熱流から深部体温を推定するため、推定誤差があります。

出典：Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007 · 想起

口腔や耳の測定値は、高体温の選手でも正常に見えることがあり、冷却が遅れます。

出典：Casa et al., J Athl Train 2007 · 想起

深部体温をモニタリングすると、暑熱順化セッションを安全かつ一貫して調整できます。

出典：Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007 · 想起

カプセルは1回限りの使い捨てで、食べ物、飲み物、通過時間の影響を受けることがあります。

出典：Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007 · 想起

推定値は誤っていることがあります。熱中症の可能性があるときは、臨床所見と直腸測定が優先されます。

出典：Casa et al., J Athl Train 2007 · 応用

CGMは、血液や筋グリコーゲンではなく、間質液をサンプリングします。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 想起

間質のグルコースは血糖に遅れて追従し、運動中のように値が急に変化するときは特にそうです。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 想起

CGMは、糖尿病のある人が危険な高血糖や低血糖を避けるために開発されました。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 想起

肝臓が血糖を守るため、筋肉の貯蔵が減っていても、値は正常のままのことがあります。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 応用

総説では、糖尿病のない選手において、CGMを使った補給がパフォーマンスを高めるというエビデンスはほとんど見つかっていません。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 想起

グルコースの急速な変化、血流の変化、汗は、センサーの精度を下げることがあります。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 想起

センサーの上に横になることや校正の制約により、健康な人でも誤った低値が出ることがあります。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 想起

正常なグルコースの変動が過剰に解釈され、不要な食事や心配につながることがあります。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 応用

ストレスホルモンが肝臓のグルコース放出を促し、強い運動の序盤では取り込みを上回ることがあります。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 想起

1回の測定値ではグリコーゲンの状態はわからず、症状と計画した摂取量が引き続き指針になります。

出典：Flockhart & Larsen, Sports Med 2024 · 応用

NIRSは光の吸収を利用して組織の酸素化を推定し、SmO2として報告されることが多いです。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

どちらの色素も近赤外光を同じように吸収するため、信号は合わさります。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

光は皮膚と脂肪を通過しなければならず、層が厚いほど筋肉の寄与は小さくなります。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

到達深度は、光源と検出器の間の距離のおよそ半分です。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

筋肉ごとに、また同じ筋肉の部位ごとにも、運動中の挙動は異なります。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

酸素飽和度の低下は、筋の需要が局所の供給を上回っていることを示唆します。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

NIRSのブレークポイントは平均では他の閾値と一致しうるものの、個人ごとの一致度はまちまちです。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

装着位置が違えば測る組織も違うため、比較は信頼できません。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

研究では、NIRSを使って、酸素化、血流、ミトコンドリア容量を非侵襲的に調べます。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 想起

NIRS由来の閾値は装着位置や組織によって変わるため、他の指標と照らして確認すべきです。

出典：Perrey & Ferrari, Sports Med 2018 · 応用

体重が1kg減ることは、摂取量と排出量を調整した後で、汗約1リットルに相当します。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

汗のナトリウムは個人間で数倍も異なるため、集団の平均は誤解を招きます。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

局所の汗は全身の汗よりナトリウム濃度が高いことが多く、補正式が使われます。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

順化した選手は汗腺でナトリウムをより多く再吸収し、濃度が下がります。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

環境条件と努力度によって、発汗量は1時間あたり0.5L未満から2L超まで変わります。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

嚢胞性線維症の汗中塩化物検査は、再吸収の障害による非常に塩辛い汗を反映します。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

涼しい環境での低強度のテストの結果は、暑く厳しいレースには当てはまらないことがあります。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 応用

目に見える塩は、ナトリウムの損失が大きいか汗の量が多いことを示唆しますが、定量できるのは検査だけです。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

補正アルゴリズムを備えた新しいウェアラブルパッチは、研究ではそれなりの一致を示していますが、まだ発展途上です。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 想起

発汗量 = 1.8 + 0.6 = 2.4Lを1.5時間で、1時間あたり約1.6L。

出典：Baker, Sports Med 2017 · 応用

指先または耳たぶからの毛細血管血のサンプルを、テストストリップで分析します。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

機器はラボの分析装置とおおむね一致しましたが、機器どうしは異なっていたため、1つの機器を一貫して使うべきです。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

汗には乳酸濃度が高く、測定値を誤って高くすることがあります。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

循環とサンプリングの違いにより、部位間に系統的な差が生じることがあります。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

ステージの序盤に採取したサンプルは、定常状態の反応を反映していないことがあります。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

指を搾ると間質液が血液の滴に押し出され、測定値を低く歪めます。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

機器と手順が一貫していて初めて、テスト間の変化が意味を持ちます。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

低グリコーゲン、直前の運動、ステージの長さは、同じ強度でも乳酸を変化させます。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

4mmol/Lでの血中乳酸蓄積開始点は便利な目安ですが、その意味は選手によって異なります。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 想起

グリコーゲンの状態は乳酸の産生を変えるため、テスト前の食事は標準化すべきです。

出典：Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010 · 応用

チェストストラップは、皮膚上の電極を通じて心電図信号を検出します。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

光電容積脈波は、光の吸収を利用して拍動性の血流を検出します。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

チェストストラップは心電図に最もよく一致し、手首の機器はばらつきがあり、特にエリプティカルや腕を使う運動で目立ちました。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

リズミカルな動きが脈拍と誤認されることがあり、その場合センサーはケイデンスを報告します。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

寒さによる血管収縮は、手首の末梢血流を減らします。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

プールでは、センサーと皮膚の間の動きや水が精度を下げます。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

上腕のほうが動きが少なく密着性も良いため、体動によるアーチファクトが減ります。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

皮膚のインクは光を吸収し、光学信号を妨げることがあります。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

乾いた電極や衣類からの静電気により、最初のうちは誤った値が出ることがあります。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 想起

楽なランニング中にピッチ付近の値が出るのは、ケイデンスロックの典型的なサインです。

出典：Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017 · 応用

一定間隔で点を記録して軌跡を滑らかにすると、コーナーを切り取ることになり、測定距離が短くなります。

出典：Ranacher et al., Int J Geogr Inf Sci 2016 (GPS distance measurement error) · 想起

二周波（マルチバンド）受信は、困難な環境で反射信号を排除するのに役立ちます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

マルチパスの反射は見かけの信号経路を長くし、位置誤差を生じさせます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

回転数 × ホイール周長で、周長が正しく設定されていれば、衛星の誤差なしに距離が得られます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

GPSの垂直方向の精度は水平方向より劣ります。気圧センサーは相対的な高さをよく追跡しますが、天候でドリフトします。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

通過する前線は気圧を変え、再校正しない限り、高さの変化として現れます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

慣性センサーは歩幅と速度を推定し、既知の距離で校正すると精度が向上します。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

慣性センサーは、GPSが届かない場所でも機能します。

出典：Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020 · 想起

周長の1%の誤差は、すべての速度と距離のデータに1%の誤差を生みます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

公認コースは最短ラインで測定されます。ウォッチの誤差や大回りが距離を加えます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 応用

極端に悪いテストの後には、偶然だけで良い結果が続きやすく、それが介入の効果のように見えることがあります。

出典：Barnett et al., Int J Epidemiol 2005 · 想起

どの介入を受けているかを知っていると、プラセボ効果やノセボ効果が生じることがあります。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 想起

参加者が自分自身の対照となるため、少人数でも感度が高まります。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 想起

ウォッシュアウトがないと、最初の介入の持ち越し効果が2番目を歪めることがあります。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 想起

1人の中で条件を繰り返しランダム化すると、その個人に効くものを検証できます。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 想起

ごくわずかな効果でも、大きなサンプルでは統計的に有意になりえますが、選手にとっては無関係です。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 想起

効果を示した研究のほうが出版されやすく、認識される利益が膨らみます。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 想起

多重比較は、補正しない限り偽陽性の確率を高めます。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 想起

悪いレースの後には、たいてい良いレースが続くもので、信じる気持ちがパフォーマンスを高めることもあります。

出典：Barnett et al., Int J Epidemiol 2005 · 応用

結果は、調べた集団、競技、条件によって左右されます。

出典：Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009 · 応用