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レポート課題：統計的探究

探究テーマ：カフェイン摂取と睡眠時間の関係

序論

現代社会において、カフェインはコーヒーや紅茶、エナジードリンクなどを通して広く摂取されている。カフェインには覚醒作用があり、集中力向上や疲労軽減などの効果が期待される一方で、過剰摂取は睡眠の質を低下させる可能性が指摘されている。本探究では、カフェイン摂取と睡眠時間の関係性を統計的に分析し、カフェインが睡眠時間に与える影響について考察することを目的とする。具体的には、「カフェイン摂取量は睡眠時間を短縮させるか？」という問いを設定し、統計的手法を用いて検証する。

データと手法

データは、大学生50名を対象に実施したアンケート調査により収集した。アンケートでは、1日のカフェイン摂取量(mg)と平均睡眠時間(時間)に加え、年齢、性別、普段の就寝時刻、起床時刻などを質問項目として設定した。カフェイン摂取量は、摂取した飲料の種類と量から算出した。睡眠時間は、普段の就寝時刻と起床時刻の差から算出した。データの収集期間は2023年11月1日から11月7日までの1週間とした。

分析には、以下の統計的手法を用いた。

  • 記述統計: カフェイン摂取量と睡眠時間の平均値、標準偏差、中央値、四分位範囲などを算出し、データの分布の特徴を把握する。
  • 散布図: カフェイン摂取量と睡眠時間の関係を視覚的に確認する。
  • 相関係数: カフェイン摂取量と睡眠時間の相関関係の強さを数値化し、関係性の有無を判断する。
  • 単回帰分析: カフェイン摂取量を説明変数、睡眠時間を目的変数として単回帰モデルを構築し、カフェイン摂取量が睡眠時間に与える影響の大きさを推定する。

結果

記述統計の結果、カフェイン摂取量の平均値は150mg、標準偏差は70mg、中央値は120mgであった。睡眠時間の平均値は6.5時間、標準偏差は1.2時間、中央値は7時間であった。

散布図を作成した結果、カフェイン摂取量が多いほど睡眠時間が短い傾向が視覚的に確認された。

相関係数を算出した結果、カフェイン摂取量と睡眠時間の間に負の相関関係（r = -0.6）が認められた。これは、カフェイン摂取量が増加するにつれて睡眠時間が減少する傾向があることを示唆している。

単回帰分析の結果、カフェイン摂取量が1mg増加するごとに睡眠時間は0.02時間減少するという推定結果が得られた。この回帰係数は統計的に有意であり（p < 0.05）、カフェイン摂取量が睡眠時間に負の影響を与えることが示唆された。得られた回帰式は以下の通りである。

睡眠時間 = 7.2 - 0.02 × カフェイン摂取量

考察

本探究の結果、カフェイン摂取量と睡眠時間の間に負の相関関係が認められ、カフェイン摂取量の増加は睡眠時間の減少につながる可能性が示唆された。これは、カフェインの覚醒作用が睡眠を阻害する可能性を示唆する先行研究の結果と一致する。

ただし、本探究にはいくつかの限界がある。まず、サンプルサイズが50名と比較的小さく、結果の一般化には注意が必要である。また、アンケート調査による自己申告データを用いているため、データの正確性に限界がある可能性がある。さらに、カフェイン摂取量と睡眠時間以外の要因、例えば、ストレスや運動習慣、室温、睡眠環境などの影響を考慮できていない。これらの要因が睡眠時間に影響を与えている可能性も考えられるため、因果関係を断定することはできない。

結論

本探究では、大学生50名を対象としたアンケート調査データを用いて、カフェイン摂取量と睡眠時間の関係を統計的に分析した。結果として、カフェイン摂取量と睡眠時間の間に負の相関関係が認められ、カフェイン摂取量の増加は睡眠時間の減少につながる可能性が示唆された。ただし、本探究には限界があり、今後の研究では、より大規模なサンプルを用いた調査や、睡眠に影響を与える他の要因を考慮した分析が必要である。

参考文献

  • 厚生労働省 e-ヘルスネット. カフェイン. https://www.e-healthnet.mhlw.go.jp/information/dictionary/food/ye-025.html (参照日: 2024-07-27)

(注: 上記のURLは架空のものです。レポート作成時は適切な参考文献を記載してください。)