DESCENTE SPORTS SCIENCE

Vol.45

第 45 巻Vol.45目

次

巻頭言
健康づくりのための身体活動・運動 2023 とスポーツ科学研究の役割
廣 田 ア ン チ エ イ ジ ン グ 研 究 所
石本記念デサントスポーツ科学振興財団 評議員

廣

田

孝

子

（1）

安

藤

創

一

（3）

英

俊

（12）

炅

屋

（22）

真理子

（35）

第 45 回助成金研究報告【最優秀入選】〈体力医学系〉
骨格筋への電気刺激はどこまで運動の代替となるか？応用可能性の検証

Is Electrical Muscle Stimulation an Alternative to Exercise?
電気通信大学6 軸触覚センサ搭載インソールを用いた走行時の足裏反力計測

Measurement of Ground Reaction Forces in Sprint Running Using Insoles
With 6-Axis Tactile Sensors.
慶應義塾大学高橋【優秀入選】〈被服・工学系〉
3D 着装シミュレーションにおけるスポーツ衣料の質感の評価基準

Evaluation Criteria for Texture of Sportswear in 3D Wearing Simulation
信

州

大

学

金

衣服と皮膚の接触に伴う皮膚振動に関する基礎研究

Basic Study of The Skin Vibration Caused by The Contact of Clothingwith Skin
文化学園大学佐藤発汗による機能性スポーツ用インナーのパーフォーマンスヘの影響

Inﬂuence of Perspiration on Performance of Functional Sports Innerwear
大妻女子大学

水

谷

千代美

（48）

野球投手の血行障害予防に向けたクールダウン手法の開発

Development of Cooling-Down Methods for the Prevention of Circulatory Disorders
in Baseball Pitchers
筑

波

大

学

小

﨑

恵

生

（57）

藤

慎太郎

（66）

Foot wear 装着下での足部運動解析手法の確立

Development for Foot Motion Analysis System with Footwear
森ノ宮医療大学

工全方位二軸変形試験法から導かれたひずみエネルギー密度関数を用いた衣服圧のCAE シミュレーション

Study on CAE Simulation of Garment Pressure Using Strain Energy Density
Function Derived from Biaxial Deformation Test Method
福

井

大

学

山

下

義

裕

（73）

平

（84）

〈体力医学系〉
スポーツ脳震盪の診断と競技復帰に関わる唾液中のバイオマーカー探索研究

Study of Biomarkers in Saliva as Indicators for Diagnosis of Sports Related
Concussion and Return to Play
大阪大学大学院中村洋

膝関節伸展位固定を用いた運動連鎖の遮断による慢性足関節不安定症の新たな評価手法の開発

Development of a New Evaluation Method for Chronic Ankle Instability
by Blocking the Kinetic Chain Using Knee-Extension Immobilization
新潟医療福祉大学

菊

元

孝

則

（94）

孝

一

（103）

裕

志

（110）

血流制限を併用したレジスタンス運動の効果：
低負荷×長時間と高負荷×短時間の比較

Effect of Blood Flow Restriction Exercises: Light and Long vs Hard andShort Protocol
北

翔

大

学

沖

東京大学医学部附属病院

西田

トレーニングがもたらす骨格筋の腎保護作用

Training and Exercise Effect on The Kidney Diseases

運動後の筋痛は筋損傷の指標となるか？
－非侵襲的な筋損傷の測定手法の開発と応用－

Does Delayed-Onset Muscle Soreness Indicate Muscle Damage?
Non-Invasive Methods for Measuring Muscle Damage :Developments and Applications
新

潟

大

学

国

正

陽

子

（117）

睦

（126）

裕

貴

（134）

柾

道

（142）

運動イメージが感覚運動統合能力に及ぼす影響の検討－効果的な運動イメージトレーニングの開発を目指して－

The Inﬂuence of Motor Imagery on Sensorimotor Integration:
Implications for Effective Motor Imagery Training Development
大阪大学大学院佐々木

過去の運動習慣が将来のうつ・不安を予防するメカニズムの解明

Effects of Past-Exercise Training on Mood-Related Behaviors and Epigenetic
Modiﬁcation in Mice
佐

賀

大

学

冨

賀

発育期の子どもにおける運動制御の正確性と運動単位活動との関連

The Association between Accuracy of Motor Control and Motor Unit
Activity in Developing Children
岩手大学･中京大学

奥平

異なるハーフタイム戦略がサッカー選手の反復性スプリントパフォーマンスに与える影響

Effect of Different Half-Time Strategies on Repeated-Sprint Ability inSoccer Players
広島大学大学院

柳

岡

拓

磨

（152）

諒

（162）

吾

（169）

膝前十字靭帯再建術後の筋力低下に対する新たな治療方法としての Cryotherapy の効果

Effect of Cryotherapy as New Treatment Method on Muscle Dysfunction
Induced Anterior Cruciate Ligament Reconstruction
山

梨

大

学

吉

井

2 型糖尿病患者・肥満患者における病態と爪郭毛細血管の定量評価の関連について

The Relationship of Morphology and Color of Nailfold Capillaries with
Disease State of Diabetes and Obesity: An Observational Study
東京大学大学院

三好建運動時の温熱性発汗量から血液の濃縮度を評価し，水分摂取の緊急度をスマホに告知する装置の開発：
熱中症予防システムへの応用

Heatstroke Risk Informing System Using Wearable Perspiration Ratemeter:
Human Experiments to Decide The Timing Point for Informing
Heatstroke and to Evaluate The Validity of Wearable Appratus
信

州

大

学

大

橋

俊

夫

（177）

国立病院機構西別府病院

松

田

貴

雄

（182）

学術委員

檜

垣

靖

樹

（193）

学術委員

永

富

良

一

（195）

学術委員

田

畑

泉

（198）

学術委員

西

村

太

良

（200）

学術委員

田

島

文

博

（203）

〈パラスポーツ系〉
妊娠中に競技復帰目的のトレーニングを行った選手の体組成変化の記録

Documentation of Changes in Body Composition in Athletes
Who Trained for Return to Competition During Pregnancy

講評財団ニュース
事業内容 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（205）
役員名簿 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（206）訃
報 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（209）
活動報告 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（210）

─

1─

巻 頭 言

健康づくりのための身体活動・運動 2023 とスポーツ科学研究の役割
廣田アンチエイジング研究所
石本記念デサントスポーツ科学振興財団 評議員

廣

田

孝

子

世界でトップクラスを占める日本人の平均寿命と健康寿命には，適切な医療や衛生状態，そして栄養状態が大きく寄与していることは言うまでもない．WHO が示す死亡のリスクを高める因子は，高血圧，喫煙，高血糖，そして 4 番目に身体活動・運動不足が位置付けられている．適切な運動習慣が日本人の健康寿命の延伸，また介護される時間の短縮に大きく貢献しているであろう．
2023 年には，厚労省による新しい「健康づくりのための身体活動・運動ガイド」が策定された．
対象者別（成人，こども，高齢者）の適正な身体活動と運動量の推奨量が示され，その科学的根拠と現状の分析，働く人が職場で活動的に過ごすためのポイント，そして慢性疾患（高血圧，2 型糖尿病，
脂質異常症，変形性質関節症）を有する人の身体活動のポイントも示された．中でも，じっとしている座り過ぎを”座位行動“として新しい概念を取り入れ，少しでも身体を動かし，活動的に過ごすためのポイントも加えられた．科学的根拠により裏付けされた身体活動基準「健康づくりのための身体活
動・運動ガイド 2023」が 10 年ぶりに改訂された．
これらの科学的根拠は，多くは海外の研究成果が基となり，身体活動量が多い人ほど疾患発症や死亡リスクの低下が観察され，有意な相関が認められたこと，そして座位の時間が長くなるほど，死亡リスクが増加することなどもコホースタディにより示されている．したがって，健康づくりのための身体活動・運動量として，成人では毎日 8000 歩以上，高齢者は 6000 歩以上の歩行が推奨され，加えて週 2 ～ 3 日以上の筋力トレーニングの実施も薦められている．また，日本人の座位時間は仕事のデジタル化，DX 化により，世界的にも長いことが観察されていることから，すべての人ができるだけ座位を減らし，30 分毎に座位を中断し身体を動かすことが推奨されている．労働生産性の向上にも効果がある．また，1 日に 60 分以上の中強度以上の身体活動を行うと，座位行動（座りっぱなし）による死亡リスクの低減が期待でき，座位行動を頻繁に中断することで，食後血糖値や中性脂肪，インスリン抵抗性などの血管代謝疾患のリスク低下にも効果があることも示されている．
このように，日本人の健康づくりのための身体活動・運動ガイド 2023 は，我々の日常の運動量の不足を改善するための指標が示され，健康長寿に貢献するであろう．しかし，これらの科学的根拠となるデータの多くは欧米からの研究であり，日本人のデータを基にした科学的根拠は少ない．言うまでもなく，日本人の遺伝子，食生活，生活活動・運動などのライフスタイルは，欧米人とは大きく異デサントスポーツ科学 Vol. 45─2─

なっているだろう．したがって，日本人独自の食生活などライフスタイルが影響を与える身体活動・運動の影響は，さらに検討されなければならないだろう．1979 年設立されたデサントスポーツ科学振興財団は「デサントスポーツ科学」誌を通じて，長年，我々の研究をサポートしている．
例えば，例を挙げると，欧米とは異なり，日本には昔から背が低く，腰が曲がった高齢女性が多く，海外研究者から不思議がられていた．これは，後になり，更年期から増加する骨粗鬆症による脊椎の圧迫骨折によることが判明した．更年期の女性ホルモン減少による骨密度の低下だけでなく，カルシ
ウム不足などの食生活や運動習慣の影響を強く受けること等，日本人固有の原因も明らかになっている．現在では学会や財団の示す「骨粗鬆症の予防と治療のガイドライン」にも栄養，運動の重要性が必ず明記されている．著者らは，早くからの骨粗鬆症予防を目的として，日本で初めて思春期女子の骨密度の測定を行い，骨密度上昇期の運動や栄養の重要性，効果的な運動の種類や量，実施時期のタ
イミングなどを横断的，縦断的に検討しようと，研究助成に初めて応募したのがデサントスポーツ科．この研究助成のおかげで，研究の目的や方向性，学振興財団であった（1994 年 16 巻，2001 年 22 巻）
意義について確信を持つことが出来，研究の継続が可能となった．さらに，日本（長野）で初めて開催された知的障害者の健康のためのスポーツ増進を目的とした “国際スペシャルオリンピックス” における，知的障害者の骨密度測定やその改善の研究についても助成〈2006 年 27 巻〉を受けた．このように日本のローカルな研究から，国際的な知的障害者を対象とした研究へと発展した．デサントス
ポーツ財団の研究助成は，研究の精神と物質両面からの支えとなった．
日本では，社会や生活環境の変動により，運動はますます重要な健康促進要素となってきている．
しかし，ヒトを対象とした研究は少なく，研究成果を得るには苦労を要し，根気と多くの協力者の理解が必要となる．また，運動の研究であっても，栄養状態の把握も必要となることが多い．これらを考慮しながら，ヒトのスポーツサイエンスの研究をもっとすすめなければならないであろう．これからも日本人の健康増進や長寿，抗加齢のための研究，多くの人を幸福に導く研究にチャレンジしてほしい．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

骨格筋への電気刺激はどこまで運動の代替となるか？
応用可能性の検証
電気通信大学安藤

創

一（共同研究者） 日 本 体 育 大 学

岡

本

孝

信

同

橋

本

佑

斗

Is Electrical Muscle Stimulation an Alternative to Exercise?

bySoichi Ando

The University of Electro-Communications
Takanobu Okamoto, Yuto Hashimoto
Nippon Sport Science University

ABSTRACT
Recent studies suggest that electrical muscle stimulation（EMS）has the potential

to be an alternative modality to voluntary exercise. However, the effects of EMS on

human body are not well understood. Thus, the purpose of this study was to examine

the effects of EMS training on quadriceps muscle hypertrophy and strength, vascularendothelial function, autonomic nervous system function, and cognitive function.
Methods: Thirty heathy male participants were divided into EMS training, resistance

exercise training, and control groups. In the EMS training group, the participants
performed EMS three times per week for 8 weeks. In the resistance exercise training

group performed leg-press three times per week for 8 weeks. Cross-sectional area

（CSA）of the quadriceps muscle was assessed at mid-thigh（50% of the femur）and

distal（70%）regions using magnetic resonance imaging. At mid-thigh and distal

regions, muscle CSA increased after both EMS and resistance exercise trainings.
デサントスポーツ科学 Vol. 45

3─

─

4─

Isometric knee extension strength increased in the EMS group. The EMS training also
increased vascular endothelial function. Both training did not affect autonomic nervous

system activation and cognitive function. These results indicate that EMS potentiallyinduces muscle hypertrophy, increases muscle strength, and improves vascularendothelial function. The present ﬁndings suggest that EMS can be an alternative tovoluntary exercise.
キーワード
電気刺激，骨格筋，抵抗性運動，血管内皮機能，トレーニング
Keywordelectrical stimulation, skeletal muscle, resistance exercise, vascular function, training

要 旨

緒 言

近年，骨格筋への電気刺激（EMS）が生体にも運動が健康の維持・増進に効果的であることをたらす効果が注目を集めており，運動の代替と示すエビデンスは溢れており，運動が健康寿命のなることが期待されている．しかし，EMS が生延伸に有効であることは広く知られている．しか体にもたらす効果についてはまだ十分に分かってし，すべてのヒトが必ずしも運動のメリットを享いない．そこで本研究は EMS が骨格筋の肥大と受できるわけではない．そこで近年，骨格筋への筋機能，血管内皮機能，自律神経活動，認知機能

電気刺激（EMS）が注目を集めているが，EMS がにもたらす効果を検討することを目的とした．30

生体にもたらす効果は，随意運動と比較して，何名の実験参加者は EMS トレーニング群，抵抗性が同じで何が異なるのかについては，エビデンス

運動トレーニング群，コントロール群の 3 群に分が十分ではないと言える．例えば，生体外から骨けられた．トレーニング群は週に 3 回のトレーニ格筋に対して刺激を行う EMS では，筋の深部まングを 8 週間行った．そして，トレーニング前後

で刺激が十分に届かない可能性が指摘されていで大腿四頭筋の筋横断面積，膝伸展トルク，血管る 1）．また，抵抗性運動トレーニングは血管内皮内皮機能，自律神経活動，認知機能を評価した．

機能を低下させる可能性が指摘されている一方で

EMS トレーニング群，抵抗性運動トレーニング

2）

群の両方で筋横断面積の増加がみられた．等尺性

皮機能を向上させることが報告されている 3）．さ膝伸展トルクおよび血管内皮機能は EMS トレー

らに，抵抗性運動トレーニングにより健常な若年ニング群のみで向上がみられた．トレーニングに

男性では心拍変動で評価した自律神経活動には影より自律神経活動と認知機能に変化はみられな響がみられないという報告や 4），抵抗性運動が認かった．これらの結果は，骨格筋への電気刺激は知機能には有益な効果をもたらすことも報告され筋肥大をもたらし，筋機能を向上させ，血管内皮ている 5）．しかしながら，EMS トレーニングが筋機能を向上させる可能性があることを示唆してい肥大や筋機能，血管機能や自律神経活動，認知機る．

能にもたらす影響についてはほとんど明らかに，近年のメタアナリシスでは上腕動脈の血管内デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

5─

偏差，
年齢 = 22.0±1.3yr，
身長 = 1.71±0.06m，
体重

なっていない．
そこで本研究では，深部の筋の形態変化も評= 62.3 ± 9.5kg）が参加した．実験は電気通信大学

価することが可能な磁気共鳴画像法（Magnetic

および日本体育大学の倫理委員会の承認を受けて

resonance imaging: MRI）を用いて，EMS トレー行った．実験参加者には事前に測定項目や安全性

ニングと抵抗性運動トレーニングによる筋肥大をに関する十分な説明を行い，書面にて実験参加の評価する．併せて，EMS トレーニングと抵抗性同意を得た．

運動トレーニングが最大膝伸展力，血管内皮機能，自律神経機能．認知機能にもたらす影響を明らか

1．2 実験手順にする．本研究では，これらの測定から EMS ト

実験参加者は EMS トレーニング群，抵抗性運レーニングの効果の特性を明らかにすることを目

動トレーニング群，コントロール群の 3 郡に分け的とした．そして，加齢や身体不活動による筋られた（各群 10 名）．それぞれの群でトレーニン

萎縮や全身の機能低下に対抗する手法としての

グおよびコントロール期間の前後に筋横断面積，

EMS の有効性について検証した．

最大膝伸展トルク，血管内皮機能，自律神経機能，認知機能を評価した．EMS トレーニングには，

1 研究方法

ベルト型電極による電気刺激方式の装置（AUTO

1．1 参加者

TENS PRO Rehabili Unit，株式会社ホーマーイオ

本実験には健康な若年男性 30 名（平均値±標準ン研究所，東京）を用いた（図 1A）．EMS トレー

AB

図 1 電気刺激（A）と抵抗性運動（B）
トレーニングデサントスポーツ科学 Vol. 45─6─

ニングは週 3 回（1 回あたり 20 分），8 週間継続し: 5mm であった．得られた MRI 画像から医療画像て行った．EMS の刺激周波数は 20Hz，パルス幅

分析ツール（Slice Omatic，イメージラボ社，埼は 0.25ms で 2 秒の刺激オンと 2 秒の刺激オフを繰玉）を用いて，マーカーを目印として 50% 位置，り返した．刺激強度は実験参加者が耐えられるこ

70% 位置での大腿四頭筋（大腿直筋，中間広筋，とができる最大の強度とし 6, 7），刺激強度は実験

外側広筋，内側広筋）の各筋の横断面積を算出し参加者が耐えられる強度が上がるにつれて徐々にた．筋力測定では，ダイナモメータ（Biodex 社製）

増加させた．

を用いて等尺性収縮と等速性収縮（60 ﾟ /s, 180 ﾟ /s,

抵抗性運動トレーニングには，電気刺激と同様

300 ﾟ /s）による膝伸展の最大トルクを測定した．

に下肢全体の骨格筋を収縮することができるとい

1．3．2 血管内皮機能う観点からレッグプレスを採用した（図 1B）．抵

血管内皮機能の指標である血流依存性血管拡張

抗性運動には EMS と同じ筋群を動員するレッグ

反 応（Flow-mediated dilation: FMD）の 測 定・ 解プレス（レッグプレスマシン BM5300, セノー株

析は国際的ガイドライン 9）に従い実施した．被式会社，松戸）を用い，運動強度および頻度は験者は仰臥位で右前腕に駆血用カフを装着し，右筋肥大を引き起こすことを報告した先行研究の

上腕動脈径を 10MHz のリニアートランスデュー

8）

レベルを用いた ．抵抗性運動トレーニングはサーで血管径半自動追随システムが内蔵された超EMS トレーニング群と同様に週 3 回，8 週間継続音波診断装置（ユネクスイーエフ 38G，ユネクス

して行った．トレーニング開始の 1 週間前にレッ社，名古屋）を用いて計測した．ベースライン値

グプレスの最大挙上重量（1 repetition maximum:

として安静時血管径を計測した後，前腕に装着

1RM）を測定し，トレーニング期間中の 1-3 週ましたカフに収縮期血圧 +50mmHg の圧を加え駆血では 1RM-70% で 12 回，4-6 週までは 1RM-75% でし，5 分後に圧を急激に解放した．カフ解放後は10回，7-8週は1RM-80% で8回，1日あたり3セッ

2 分間連続で血管径を計測し，最も拡張したピー

ト実施した．全ての期間でトレーニングの直前にク値を最大拡張血管径とした．血管径は上腕動脈

レッグプレスの 1RM-50% で 15 回のウォーミング

長軸画像を記録し，前壁と後壁の内膜表面間の距

アップを実施した．コントロール群には実験期間離として測定・解析した．血管径の変化率である％

中には通常の生活を継続してもらい，強度の強い

FMD はカフで駆血される前のベースライン値か運動やスポーツ活動等に参加しないように指示しらカフによる駆血が解放された後のピーク値までた．

の動脈直径の変化率として以下の式を用いて算出した．

1．3 測定項目
1．3．1 筋横断面積および筋トルク
筋横断面積の評価には MRI を用いた（1.5T-MRI（最大拡張血管径－安静時血管径）/％ FMD ＝｛
安静時血管径｝× 100

装置，ECHELON OVAL，株式会社日立メディコ社，東京）．撮像位置は右脚の大転子から大腿

安静時血管径の測定値に関する検者内の変動係

骨外側顆までとし，大転子から大腿骨外側顆ま数は 4.2％であった．心拍数は両手首に装着したでを結んだ線分の 50% および 70% の位置にマー電極を用いて FMD 計測と並行して行い，血圧はカー（魚油錠剤）を置いた．撮像プロトコールはオシロメトリック式血圧計（デジタル血圧計 UA-

TE: 8ms，TR: 520ms，FOV: 256mm，スライス厚

767，エー・アンド・デイ社，東京）を用いて，カデサントスポーツ科学 Vol. 45

─7─

評価には反応時間（ms）と正答率（%）を用いた．

フ圧迫前に左上腕にて計測した．
1．3．3 自律神経活動
自律神経活動の指標である心拍変動（HRV）は

1．4 データ解析および統計検定

腕時計型心拍モニター（Polar V800，Polar Electro

統 計 解 析 に は，JASP（Jeffreys's Amazing

社，Kempele，Finland）を用いて得られた R-R 間隔

Statistics Program）ver.17.1 を 用 い， 時 間 × 群 の（RRI）から分析した．7 分間の座位安静中の RRI

2 元配置分散分析を行った．交互作用がみられを記録し，後半の 5 分間を分析対象とした．HRV

た 場 合 は 対 応 の あ る t 検 定 に よ る 分 析 を 行 い，の分析は専用ソフトウェアである Kubios HRV

Bonferroni の多重比較補正を行った．

Standard ver. 3. 5. 0（Kubios 社，Kuopio，Finland）
を用いて高速フーリエ変換を行った．解析された

2．研究結果

周波数成分は低周波成分（power in low frequency

表 1 にトレーニング前後での筋横断面積およびrange: LF）を 0.04-0.15Hz，高周波成分（power in

膝伸展トルクの変化を示す．50% 位置の筋横断面

high frequency range: HF） を 0.15-0.4Hz と し，積において，大腿四頭筋，中間広筋，および外側

交感神経活動の指標として LF/HF を算出した．

広筋に交互作用がみられ，EMS と抵抗性運動ト

LF および HF の分析は正規分布から外れるため自レーニング群において筋横断面積が増加した．ま然対数（ln）変換を行った．

た，大腿直筋では時間と群に主効果がみられた．

10）

1．3．4 認知機能

これらの結果は，内側広筋を除く筋群ではトレー

認知課題は実行機能の中でも選択的注意とニングにより筋横断面積が増加したことを示して

反 応 抑 制 を 評 価 す る Go/No-Go 課 題 を 用 い た

いる．70％位置の筋横断面積において，大腿四頭（11, 12）．認知課題のプログラムはソフトウェ

筋に交互作用がみられ，EMS と抵抗性運動トレー

ア（Presentation ver.19; NeuroBehavioral Systems,

ニング群において筋横断面積が増加した．大腿直California，USA）を用いて作成した．認知機能の筋，外側広筋，内側広筋では時間にのみ主効果が

表1

筋横断面積と膝進展トルクの変化

EMS
抵抗性運動
Pre
Post
Pre
Post
筋横断面積（50%）, cm2
大腿四頭筋
61.3±7.8 65.0±7.5 ** 66.2±10.3 70.8±9.4 ***大腿直筋
6.7±1.0
7.6±1.2
8.2±1.88.5±1.7
中間広筋
20.3±1.6 21.4±1.7 * 20.9±3.8 22.4±3.6 **外側広筋
21.6±3.3 23.3±3.1 * 23.8±4.1 26.3±4.0 ***内側広筋
12.7±3.7 12.6±3.4
13.3±2.0 13.6±2.4
筋横断面積（70%）, cm2
大腿四頭筋
45.9±6.9 51.7±5.3 *** 51.0±9.2 55.3±8.7 ***大腿直筋
1.1±0.91.8±1.2
1.7±0.8
1.9±0.8
中間広筋
12.0±1.2 13.8±2.2
13.0±2.1 14.2±2.2
外側広筋
12.0±3.2 13.9±2.5
13.7±3.9 15.5±3.5
内側広筋
20.9±4.0 22.3±3.7
22.5±3.5 23.7±3.7
膝伸展トルク, N･m
等尺性
177±34207±31 ** 200±27
184±28
等速性 60ﾟ/sec
159±38169±31154±27164±27等速性 180ﾟ/sec 111±19118±38 ** 107±23
114±16
等速性 300ﾟ/sec
86±14
94±18
84±16
89±13
***

p<0.001, ** p<0.01, * p<0.05.

デサントスポーツ科学 Vol. 45

コントロールPre
Post

分散分析（主効果，交互作用）
時間
群
時間×群

70.1±10.3
9.1±2.424.9±5.923.9±3.4
12.1±3.570.4±9.8
9.8±2.724.8±5.4
23.9±3.0
11.9±2.5

p=0.002 ** p=0.214
p<0.001***p=0.013 * p=0.025 * p=0.708
p<0.001 *** p=0.164
p<0.001 *********p<0.001p<0.001p<0.001 ***p=0.891p=0.538p=0.81157.7±11.0
2.3±1.1
17.6±3.0
16.1±3.5
21.7±4.758.1±9.6
2.6±1.3
17.6±3.5
16.2±3.4
21.7±4.4

p<0.001 *** p=0.075
p=0.004 **p=0.003 ** p=0.080
p=0.228p=0.005 ** p<0.001 *** p=0.101
p=0.001 ** p=0.096
p=0.082
p=0.013 * p=0.616
p=0.166

195±60163±55118±3894±30

180±59163±54120±3795±30

p=0.910p=0.970p=0.041 * p=0.975
p<0.001 *** p=0.867
p=0.005 ** p=0.813

p<0.001 ***p=0.314p=0.035 *p=0.146─

8─

みられ，中間広筋では．時間と群に主効果がみら評価した．その結果，EMS および抵抗性運動トれた．これらの結果から，70% の位置でも大腿四レーニングにより 50% と 70% の両方の位置で大頭筋の各筋群において筋横断面積に増加がみられ腿四頭筋において筋肥大がみられた．筋ごとにたと言える．

見ると 50% 位置では，EMS と抵抗性運動トレー

膝伸展トルクについては等尺性および 180 ﾟ /ニングにより内側広筋を除く筋群で肥大がみら

sec の等速性収縮条件において交互作用がみられた．70% 位置でもすべての筋群で肥大がみられ

れ，EMS トレーニング群においてのみ．膝伸展た．これらの結果は，EMS と抵抗性運動のどち

トルクに向上がみられた（それぞれ p = 0003と p =らのトレーニングでも筋肥大がみられることを示

0.002）．一方，抵抗性運動トレーニング群においしている．したがって，筋横断面積による評価でて変化はみられなかった．

は EMS と抵抗性運動トレーニングによる筋肥大

表 2 に血管内皮機能，自律神経活動，認知機能のパターンに明確な違いはみられなかったと言えの結果を示す．血管内皮機能において群と時間とる．しかし，先行研究では，EMS による刺激がの間に交互作用がみられた．その後の検定から，筋の深部まで十分に届かない可能性が指摘されてEMS トレーニング群においてのみ %FMD に有意いる 1）．これは EMS による大腿全体への刺激が．しかし，抵抗性な向上がみられた（p = 0.009）

均一でない可能性を示唆しており，この点につい運動トレーニング群において変化はみられなかっては引き続き検討が必要であると考えられる．また．交感神経活動の指標である LF/HF にトレーニた，本研究のトレーニング期間は 8 週間と比較的ングによる変化は認められなかった．一方，認知

短期間であったことから，より長期間で EMS ト

課題の反応時間において群に主効果がみられた．

レーニングと抵抗性運動トレーニングを行った際これは抵抗性運動トレーニング群において反応時の効果の違いについても検討する必要があると考間が遅かったことが要因であり，EMS および抵

えられる．

抗性運動トレーニングよる影響はみられなかった

本研究では筋機能の評価として等尺性及び等張と言える．正答率には変化がみられなかった．

性膝伸展トルクを用いたが，等尺性収縮において効果がみられたのは EMS トレーニングのみで

3．考 察あった．本研究で用いた EMS トレーニングの筋

本研究では，骨格筋への EMS および抵抗性運の収縮様式は等尺性収縮であったことから，本研

動トレーニングによる大腿四頭筋の横断面積の究の結果は EMS の収縮様式を反映していると考変化を中間部（50%）と遠位部（70%）の 2 か所でえられる．一方，本研究の抵抗性運動はレッグプ

表2

血管内皮機能%FMD, %
交感神経活動LH/HF
認知機能
RT, ms
Accuracy, %**p<0.01, * p<0.05.

Pre

EMS

5.8±1.0

血管内皮機能，自律神経活動，認知機能の変化

Post

抵抗性運動
Pre
Post

7.7±1.6 **6.1±1.1

6.1±1.5

コントロールPre
Post
6.8±2.3

分散分析（主効果，交互作用）
時間
群
時間×群

6.9±1.8 p=0.022

p=0.507p=0.019 *1.15±0.21 1.16±0.15

1.12±0.16 1.20±0.23

1.03±0.07 1.10±0.18 p=0.084

p=0.376p=0.690334±17100418±9699.2±0.8332±4299.8±0.5334±36 p=0.940
99.5±1.1 p=0.116

p=0.013 *p=0.074

p=0.967
p=0.960331±3599.5±1.1

417±11698.7±1.9

デサントスポーツ科学 Vol. 45─9─

レスという動的な運動であったことから，トレーに対してもシェアストレスがかかることは十分にニングにより等尺性収縮に変化がみられなかった予想される．以上のことから，本研究におけると考えられる．

下肢 EMS は昇圧など循環器系への負荷は低いト

血管内皮は主に血管拡張物質である一酸化窒素（NO）や血管収縮物質であるエンドセリン -1（ET-レーニングであるためシェアストレスの効果が血管内皮機能の改善に寄与したと考えられる．

1）の産生・放出を介して血管平滑筋の緊張を制本研究では EMS および抵抗性運動トレーニン

御し適度な動脈伸展性を保つ重要な役割を持ってグにより交感神経活動に変化はみられなかった．

いる．NO は血流の増加などによる血管内皮細胞先行研究では，抵抗性運動においても上肢の高強へのシェアストレスを起因として内皮型 NO 合成

度の抵抗性運動では血中ノルアドレナリン濃度の酵素から放出され，血管中膜に存在する平滑筋を増加に伴い平均血圧および動脈硬化度も上昇する

弛緩させることで動脈伸展性を向上させることがが，下肢の高強度抵抗性運動では変化しないこと．運動による活動筋への血流増が報告されている 19）．また，健康な成人または加とそれに伴うシェアストレスの増加は NO 産生

若年者を対象とした長期間のレジスタンストレーを促すだけでなく，内皮細胞からの NO 産生量のニングは心拍変動に影響を与えないという報告も知られている13）

増加や生物学的利用能を向上させることによってある 4, 20）．本研究は EMS および抵抗性運動のど

血管内皮機能を向上させる 13）．興味深いことに，ちらも下肢を用いる運動であり，実験の参加者も本研究では EMS トレーニングにより血管内皮機若年男性であった．そのため交感神経活動にも大能の向上がみられた一方で，抵抗性運動では変化

きな変化がなかったと考えられる．

はみられなかった．高強度レジスタンス運動は急

本研究では認知機能にトレーニング前後で変化

激な運動誘発性高血圧により一過性に上腕動脈はみられなかった．この結果は，EMS および抵FMD が低下することが報告されている．また，

抗性運動トレーニングがヒトの認知機能に影響を

筋収縮に伴う血圧の増加は ET-1 の産生を惹起し与えないことを示唆している．しかし，被験者が血管内皮機能を低下させる可能性がある 15）．短

若年者であったため，トレーニングによる効果が縮性収縮を中心とした高強度レジスタンス運動はみられなかった可能性も十分に考えられる．また，伸張性のレジスタンス運動と比較し，運動中の血運動と認知機能の相互関係について検討する際に圧が高く ET-1 を増加させ

14）

16, 17），高血圧状態の持続は血管内皮細胞からの NO 放出が減少するは選択する認知課題は結果に影響を与える要因で18）．

ある．したがって，今後は中年者や高齢者を対象したがって，本研究における抵抗性運動トレーニに EMS および抵抗性運動トレーニングが幅広い

ング群は運動誘発性高血圧がシェアストレスによ

認知機能にもたらす効果について検討する必要がる血管内皮機能の向上を減弱したことによって，あるだろう．

FMD が変化しなかったことが考えられる．我々は以前に，EMS 中に内頚動脈と椎骨動脈の血流4．まとめが有意に増加し，その際心拍数は約 21 拍 / 分，平本研究は近年注目を集める，運動の代替として

均血圧は約 8mmHg 増加したことを報告しているの EMS トレーニングの効果を検証した．その結6）．下肢 EMS 運動中における昇圧などの循環器

果，EMS トレーニングでも抵抗性運動トレーニ系の変化は比較的小さいだけでなく，EMS 中はングと同様に筋肥大がもたらされるだけでなく，低強度の動的レジスタンス運動と同様に上腕動脈

血管内皮機能を向上させる可能性が示唆された．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

10 ─

本研究から得られる成果は，アスリートから有疾患者まで幅広い人々を対象に EMS による介入を行う際に，重要な基礎的知見となると考えられる．
謝 辞
本研究に対して助成を賜りました財団法人石本記念デサントスポーツ科学振興財団に厚く御礼申し上げます．また，本研究を遂行するにあたり電気通信大学および日本体育大学の大学院生の皆様に多大なご協力をいただきました．ここに記して，心より感謝の意を表します．

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─12 ─

6 軸触覚センサ搭載インソールを用いた
走行時の足裏反力計測
慶應義塾大学（共同研究者） 同

高

橋

英

俊

島

崎

健一郎

Measurement of Ground Reaction Forces in Sprint Running Using Insoles
With 6-Axis Tactile Sensors.

byHidetoshi Takahashi , Kenichiro Shimazaki
Keio university

ABSTRACTThis study aimed to measure and analyze ground reaction force（GRF）using MEMS

6-axis force sensors mounted in the insoles. The force sensors were placed on thethenar, hypothenar, and heel and measured vertical（Fz），anterior-posterior（Fy），and

mediolateral（Fx）forces with a sampling frequency of 50 Hz. Measurements weretaken in four events: walking, jogging, wind sprint, and sprint, and a 60 m run from acrouching start. The subject had 8 years of track and ﬁeld experience. Running speed

was maximal at sprint, and the stride was maximal at wind sprint. The time between thepeak heel reaction force and the peak thenar reaction force conﬁrmed that the center ofgravity movement speed during ground contact was maximum at the sprint. During thewind sprint and sprint, the vertical reaction force and forward shear force at the thenar

increased, while the outward and propulsive forces at the hypothenar increased. The
vertical force at the heel was smaller than that of the other sensors due to the forefootstrike form. During the 60 m run, strong propulsive forces were measured from the

hypothenar during the acceleration phase, and the values gradually decreased with time.
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

13 ─

On the other hand, the sensor on the thenar outputs a braking force, which gradually

increases with acceleration. These research results suggest that the measurementof GRF using MEMS sensors is easier and more location-independent than force

platesʼ measurement. In this method, the trajectory of the leg can be inferred from thedifference in sensor output between the thenar and the hypothenar, suggesting that thedata can be used to improve the sprinterʼ s running form.
キーワード
短距離走，MEMS センサ，地面反力，歩行，陸上競技
KeywordSprint, MEMS sensor, GRF, Walking, Track and ﬁeld

要 旨

接地時に地面に加わる地面反力の測定が行われている 1–3）．測定の多くはフォースプレートを用い，本研究は短距離走の足裏反力測定方法として，測定環境は地面の下にフォースプレートを埋め込

靴のインソール内に搭載した MEMS 六軸触覚セんだ施設に限られている．一方，フォースプレー

ンサによる走行時の足裏反力測定を目的とした．

トに代わる方法として近年開発が進む MEMS セ

触覚センサはインソールの母指球，小指球，かかンサによる測定がある 4, 5）．後者においては，靴との 3 か所に配置され，鉛直，前後，左右の 3 軸のインソール内に複数の力センサを埋め込むこと

方向の力を測定することができる．測定は歩行，で，場所に関わらず，足裏の複数の点における地

ジョギング，快調走，全力疾走の 4 種目と，クラ面反力を容易に測定することができる．これまで

ウチングスタートからの 60m 走について，陸上競に同手法を用いて平地や階段，坂道での歩行や，技経験 8 年の被験者が行った．全力疾走時の足裏

垂直跳び，サッカーのキック時の足裏反力などが反力は，母指球では垂直反力や前方へのせん断力計測されている 6–9）が，短距離走のような足裏にが増大し，小指球では外側へのせん断力や後方へ大きな力のかかる動作の測定は行われていない．

のせん断力の増大が見られた．また前足部から接そこで本研究では，MEMS 六軸触覚センサに地する走行フォームにより，かかとにおける反力よる計測システムを用いて，陸上競技の短距離走

は母指球と小指球の反力より小さくなった．60m

における地面反力の測定を行う．歩行やジョギン走の測定においては，加速局面で小指球のセンサ

グ，スプリントなどの複数の動作における測定値から後方への強いせん断力が測定され，時間とととの比較からスプリントに関連する特徴量を抽出

もにその値は徐々に小さくなった．一方母指球のし，スプリント時の足裏での現象を力学的な観点

センサではブレーキ力が出力され，その値は加速から解明し，スプリントパフォーマンス向上に役とともに徐々に大きくなった．

立てることを目的とする．

緒言・まえがき
陸上競技の短距離走の力学的な解析のために，
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

14 ─
1．実 験
1．1 被験者
被験者は陸上短距離種目（100m, 200m）を専門とする短距離選手（年齢 23 歳，身長 170.3cm, 体重
68.4kg，陸上競技歴 8 年）である．なお本研究は
慶應義塾大学理工学部・理工学研究科生命倫理委
員会の承認を受けて実施した（承認番号： 2022086，2023-053）．
1．2 使用するセンサ

図 2 センサ位置と軸方向の定義

本研究で使用したシューズ（NIKE Zoom Fly4,

NIKE）と MEMS 六軸触覚センサ搭載インソール

する（小指球での鉛直の反力は Fz2）
．なおデータ（Touchence 社）の写真を図 1 に，インソールに搭

は Bluetooth を介して専用アプリをインストール
した Android 端末に 50Hz の周波数で送信される．
測定前，靴を履いた状態でのキャリブレーション
がアプリ上で行われた．測定時 Android 端末の通信と走行動作に支障がないように，Android 端末は着用したタイツのポケットにしまい実験を行っ
た（図1
（c）
）
．測定後データはサーバにアップロー
ドされ，PC に再度データをダウンロードし，出力データのうち 3 軸方向の力（Fz, Fy, Fx）について解析を行った．
1．3 測定方法
1．3．1

歩行・ジョギング・快調走・全力疾
走の測定

図 1 （a）使用したシューズ（b）MEMS六軸触覚センサ搭載インソール（c）実験の様子

十分にウォーミングアップを行った後，センサ
シューズを履いて上記の 4 つの項目の動作について測定を行った．快調走は，動作としては短距離載されたセンサの位置と軸の定義を図 2 に示し走と同様だが，努力度を 85% 程度に抑えた走行形

た．インソールには母指球・小指球・かかとの 3態で，全力疾走は努力度 100% で行った．また歩か所に MEMS 六軸触覚センサが，中心部には 3 軸

行以外の 3 つの走行については 30m の助走区間を

加速度・ジャイロセンサが配置してある．MEMS

設け，十分に加速した後の後半 30m の走行データ

六軸触覚センサは鉛直・前後・左右方向のせん

を解析対象とした．後半 30m 間の通過時間計測の断力（Fz, Fy, Fx）及びモーメントを計測し，出力ため，赤外線によるタイム測定装置（FASTRun-R,

値は母指球・小指球・かかとの順で 1, 2, 3 と表記

yy factory）を用いて計測を行った．また動作を撮
デサントスポーツ科学 Vol. 45─

影するために，カメラによる測定全体の撮影と，

GoPro による測定区間 30m の中心の 10m（40-50m

2．実験結果2．1．1地点）の定点撮影を行った．

15 ─

歩行・ジョギング・快調走・全力疾
走の測定結果1．3．2 スターティングブロックからの 60m

各動作における左右一歩分の Fz, Fy, Fx の出力

走の測定
スターティングブロックからの 60m 走について値の比較を図 3 ～ 5 に，各動作の平均速度，平均計測を行った．被験者はスタート時，右足は後方，ストライド，その他測定値を表 1 にまとめた．平

左足は前方に準備し，スタート時のブロックを蹴

均速度は歩行が最小でジョギング，快調走，全力るときを 0 歩目，次に踏み出す右足を 1 歩目とし疾走の順で増加している．また平均ストライドはて解析を行った．タイムの測定，カメラによる撮

快調走で最大となった．

影も 1．3．1 同様に行った．

図 3 の Fz の変化からは，歩行やジョギングでは前足部の反力に対してかかとの反力が大きく，
快調走・全力疾走ではかかとの反力は小さくなっていることが分かる．これはかかとから接地して

図 3 各動作でのFzの出力値の比較

図 4 各動作でのFyの出力値の比較
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

16 ─

図 5 各動作でのFxの出力値の比較
表1

Velocity（m/s）
Average stride（m）

Left
Right
Average max Right Fz1（N）
Average max Right Fz3（N）
Average max Right Fy1（N）
Average min Right Fy2（N）
Average min Right Fx2（N）
Peak to peak（s）

各動作での測定値

Walking
1.67
0.80
0.41
0.42
9.51
18.96
2.37
-1.35
-3.75

Jogging
5.02
1.79
0.08
0.085
18.51
31.08
4.27
-2.85
-6.36

Wind sprint
7.64
2.14
0.038
0.033
22.97
27.12
7.70
-5.94
-10.01

Sprint
8.54
2.00
0.030
0.033
23.60
12.57
11.57
-6.55
-8.57

前足部へ抜ける歩行動作や，足裏の全面でフラックを示してから母指球の Fz がピークを示すまで

トに接地するジョギング動作では比較的かかとのの時間の平均と，接地時の母指球の Fz 値の極大

反力が大きい一方，スプリント動作では前足部で値の平均をまとめた．

接地する走法に移行するためかかとの反力が減少

図 4 の各センサの Fy の変化に着目すると，母していると考えられる．また全力疾走ではかかと指球のセンサからはブレーキ成分のみが，小指球・の反力のピークから前足部のセンサが最大値を示

かかとのセンサからは接地直後に前方へのせん断

すまでの間隔は短くなっており，速度の増加に伴，離地直前に後方へのせん断力
力（ブレーキ力）

う走行時の接地時間の短縮や重心移動の速さを示（推進力）の二峰性の波形が出力されていることしている．さらに快調走・全力疾走において左足がわかる．特に母指球の Fy 極大値は走速度が上は母指球と小指球の反力のピークのタイミングが昇するとともに増大し，また小指球の接地後期のほぼ同時なのに対し，右足においては母指球が極小値の値も減少している（表 1）．

ピークに達した 0.02-0.04 秒後に小指球がピーク

図 5 に示した Fx に着目すると，どの動作におを迎えている．この左右の波形の差から，走りのいても小指球は身体重心から外方向の力を出力し左右差（被験者の左足は足裏が左右に傾くことなており，その絶対値は歩行動作に比べて他の走行く接地しているが，右足は母指球から接地し，小動作で非常に大きくなっている．母指球について

指球側で離地しているなど）を観察することがでは，歩行時にはわずかに内側への力が加わっていきる．表 1 には左右の足のかかとの Fz 値がピーるものの，その他の走行動作においては外方向へ
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

17 ─

図 6 各軸方向のセンサ出力の合計値

表2

前半30mと後半30mの通過タイム

First half 30 m（s）
Second half 30 m（s）

4.23
3.255

の出力の合計値を図 6 に，ビデオとタイムの計測システムから算出した前半 30m と後半 30m の通過タイムを表 2 に示した．ブロッククリアランス
を 0 歩目，最初に出る右足を 1 歩目と定義し，図6 内の上部にその歩数を示した．Fz の合計値は 1
歩目以降，ほぼ一定の値で推移していることが分力が加えられていた．
2．1．2 スターティングブロックからの 60m走の測定結果かる．Fy の合計値はほとんどの時間で正の値（ブレーキ成分）となっており，その値は時間とともスタートから 8 秒間の 3 つのセンサの各軸方向に増加し，16 歩目以降で安定した値をとってい

図 7 各フェーズにおける Fz
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

18 ─

図 8 各フェーズにおける Fy

図 9 各フェーズにおける Fx

る．Fx は右足では負の値（右方向），左足は正の目は 0.16 秒，14 歩目は 0.12 秒と，加速とともに値（左方向）と，外側へ力を加えていたことを示減少している様子も分かる．さらに，母指球と小している．

指球のそれぞれで反力がピークに達する時間が，ブロッククリアランス，一次加速，二次加速，中間疾走時のそれぞれにおける各軸方向の 1 歩分の出力波形を図 7 ～ 9 に示した．なお図左上の数
字は歩数を示している．

右足において大きくずれているのが 2．1．1 同様に観察された．
Fy については，加速段階では小指球の後方へのせん断力が大きく，母指球の前方へのブレーキ

Fz では，クリアランス時は前足（左足）の母指力は小さいが，加速とともに小指球の推進力成分

球での荷重が大きいが，その後は図 6 に示したよは減少，母指球のブレーキ力は増大していること

うに大きな変化はなく推移していることが分かが分かる．また小指球のセンサにおいて，右足のる．また左足の接地時間（波形の立ち上がりから波形が左足に対して大きくなっている．走行時に立下りまで）は，クリアランス時に 0.36 秒，4 歩

小指球のみで推進力を生み出していると仮定する
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

19 ─

と，この被験者は左足より右足で大きな推進力を得ていることになる．
Fx は，加速局面から疾走局面に至るまで外側への力が出力されており，その大きさは歩数によらずほぼ一定であった．
3．考 察
3．1

歩行・ジョギング・快調走・全力疾走の測定について本実験では，走速度・走行フォームの違いによ図 10 各歩数でのFy2の最大値と最小値

る地面反力の変化を測定した．Fz に関しては走速度の上昇とともに反力にも増加傾向がみられたに対する接地位置の左右のずれの大きさと関連がが，歩行以外のジョギング，快調走，全力疾走のあるが 10），本実験ではどの動作においても外側間での変化量は比較的小さかった．増大する原因への荷重が大きく，身体重心に対して外側に接地としては，走速度の上昇とともに足を高い位置かしていることが示唆された．

ら振り下ろす疾走フォームへと変化していくためだと考えられる．特に疾走フォームに関しては，
母指球から接地する選手や，フラットに接地して走る選手など一定ではないため，個人差が現れや
すいパラメーターだと考えられる．

3．2

スターティングブロックを用いた 60m

走の測定結果について
図 6 の Fz 合計値ではスタートから後半までの有意な変化は見られなかった．一方 Fy において

Fy においては，小指球・かかとの波形の振れはスタートから 4 秒後程度にかけての加速局面で幅に変化が見られたが，母指球のセンサからはブ

ブレーキ力の増加が，左右の足でみられた．図

レーキ成分のみが検出される結果となった．母指10 に全ての歩数での接地時の Fy2 の最大値と最球において推進力の成分が検出されない原因とし小値を示した．各歩数におけるブレーキ力のピー（2）接地中の股て（1）足裏とセンサの相対位置，

ク値は時間とともに上昇し，推進力はスタートか関節の外旋動作などが考えられる．前者はセンサ

ら 3 秒後までは減少し，その後安定した値を取っの位置や足の形状に起因するため，今後センサのている．フォースプレートを用いた従来の研究

位置と測定結果の関係について検討が必要であでは，スタートから時間とともに GRF の垂直成る．後者については，接地から離地に至るまでに分は増加し，推進力は減少，ブレーキ力は増加す

外旋動作が入り，右足は時計回りに，左足は反時ることが知られている 1, 2）．特にスプリントのパ計回りにねじられるために，母指球側では前方へ，

フォーマンスには前後方向のせん断力が強く相関

小指球側では後方へせん断力が発生している可能

し，効率よく後方へ力を加える必要がある 3）．本性がある．こちらに関しても正面から映像から分

実験では，後方への推進力は足裏の小指球で大き

かる走行フォームとの比較を行う必要がある．

く検出される結果となった．3．1 で述べたよう

Fx の値は右足と左足とでほぼ左右対称な波形

な外旋動作が母指球のブレーキ力の原因となってが出力され，特に走行時に外側へ大きな力が検出いる場合，被験者がより大きな推進力を生み出すされた．横方向のせん断力の大きさは，身体重心

フォームのためには内旋動作による股関節伸展がデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

20 ─

必要になると考えられる．また GRF 全体に占める前後方向のせん断力の割合 Ratio of force（RF）
は z 軸と y 軸の 2 軸で評価されることが多いが，本実験では x 軸方向も含めた 3 軸での評価も可能である．Fx においては時間による有意な変化は見られなかったため，重心の近くに接地する走法により Fx の値を抑え，RF 値を改善する方法など
がパフォーマンス向上の方法として考えられる．
4．結 論
本研究では，MEMS 六軸触覚センサを用いた短距離走での地面反力の測定を目的とした．結果
として，スプリント時には歩行やジョギング動作に比べて母指球での垂直反力やブレーキ力が増大，小指球での推進力が増大し，小指球では外側へのせん断力が大きくなった．クラウチングス
タートからの測定では，フォースプレートの測定で観察されるような前後方向のせん断力の変化は
主に小指球のセンサに見られた．一方母指球のセンサではブレーキ力のみが検出されたため，出力データは足に対するセンサの相対位置や走行フォームに依存していると考えられた．以上のよ
うに，MEMS 六軸触覚センサによる地面反力の測定はフォースプレートに比べ場所に依らない容易な測定を実現した．母指球と小指球のセンサ
出力の差から脚の軌道を推測し，理想的な走行フォームへの改善に結びつけられることも示唆された．
謝 辞
本研究実施にあたり研究助成を賜りました公益財団法人石本記念デサントスポーツ科学振興財団に深く御礼申し上げます．また実験にあたりセン
サの製作・ご提供を頂きましたタッチエンス社の方々に深く感謝いたします．

文 献1） G. Rabita et al., “Sprint mechanics in world-classathletes: a new insight into the limits of humanlocomotion,” Scand. J. Med. Sci. Sports, 25, no. 5,
pp. 583–594, doi: 10.1111/sms.12389（2015）2） R. Nagahara, H. Kanehisa, and T. Fukunaga,“Ground reaction force across the transition during

sprint acceleration,” Scand. J. Med. Sci. Sports, 30,
no. 3, pp. 450–461, doi: 10.1111/sms.13596（2020）3） P. Samozino et al., “A simple method for measuring

power, force, velocity properties, and mechanicaleffectiveness in sprint running,” Scand. J. Med.

Sci. Sports , 26, no. 6, pp. 648–658, doi: 10.1111/

sms.12490（2016）4） M. Hori, A. Nakai, and I. Shimoyama, “Three-axis

ground reaction force distribution during straightwalking,” Sensors（Basel）., 17, no. 10, p. 2431, doi:

10.3390/s17102431（2017）

5） A. Nakai, Y. Morishita, K. Matsumoto, andI. Shimoyama, “6 -axis force-torque sensor

chip composed of 16 piezoresistive beams,” inProceedings of the IEEE International Conferenceon Micro Electro Mechanical Systems （ MEMS）,

vol. 2015-, no. February, pp. 730–731, doi: 10.1109/
MEMSYS.2015.7051061（2015）6） 濱田悠嗣 et al., “1P1-F05 サッカーのキックにおける 3軸力分布計測 ,” ロボティクス・メカトロニ
クス講演会講演概要集 , pp. 1P1-F05_1-1P1-F05_4,

doi: 10.1299/jsmermd.2015._1P1-F05_（
1 2015）7） 中井亮仁 , 永野顕法 , 高橋英俊 , 松本潔 , and 下山

勲 , “134 MEMS 3軸力センサを用いた階段昇降時の足裏応力分布計測（シューズ・サーフェスほか）,” シンポジウム : スポーツ・アンド・ヒューマン・
ダイナミクス講演論文集 , pp. 134-1-134–6, doi:

10.1299/jsmeshd.2013._134-1_（2013）

8） 中井亮仁 and 下山勲 , “C-23 MEMS 3軸センサを用いた歩行・走行時の足裏応力分布計測（センサ情報によるロコモーション解析）, ” シンポジ

ウム : スポーツ・アンド・ヒューマン・ダイナミ
クス講演論文集 , pp. C-23-1-C-23–5, doi: 10.1299/

jsmeshd.2015._C-23-1_（2015）9） 高畑智之 , ドゥアシリス , 松本潔 , and 下山勲 , “垂直跳びの離地時にはたらく力の計測 ,” シンポジ

ウム : スポーツ・アンド・ヒューマン・ダイナミク
ス講演論文集 , p. B-27, doi: 10.1299/jsmeshd.2016.

B-27（2016）

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─10） I. S. McClay and P. R. Cavanagh, “Relationshipbetween foot placement and mediolateral groundreaction forces during running,” Clin. Biomech., 9,

デサントスポーツ科学 Vol. 45

21 ─

no. 2, pp. 117–123, doi: 10.1016/0268-0033（94）90034-（
5 1994）─

22 ─

3D 着装シミュレーションにおけるスポーツ衣料の質感の評価基準
信

州

学

金

（共同研究者） 信州大学大学院

石

信

高

州

大

大

学

炅

屋

田

英

衣

寺

政

行

Evaluation Criteria for Texture of Sportswear in 3D Wearing Simulation

by
KyoungOk Kim , Masayuki Takatera

Institute for Fiber Engineering（ IFES），
Shinshu University
Hana Ishida

Graduate School of Science and Technology,
Shinshu University

ABSTRACT
To investigate the evaluation criteria of the surface texture of sports clothing in

3D wearing simulation compared to actual clothing, a comparison was conducted on

the similarity and difference between the simulated and the actual clothing images

and those impression. We also tracked the eye movements of the evaluators during
impression evaluation using a gaze-tracking device to investigate the parts of thegarments they paid attention to. We prepared eight sportswear pieces with different
materials and colors and created simulated and actual images worn on a mannequin.

The evaluators were 20 university students in their twenties. As a result, the evaluators

gazed at the garment's chest, hip, and leg curved parts in the simulated and actual
image. There were less signiﬁcant differences in the overall impression of a garment,

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

23 ─

such as gaudiness and elegance, between the simulated and the actual images.

However, the simulated images of bright-colored or glossy fabrics tended to beevaluated as thicker and heavier than actual ones. The impression of smoothness alsotended to differ in both. For dark and mat fabrics, there was no signiﬁcant difference
between the simulated and actual images. When evaluating the texture of sportswear

in 3D wearing simulation, the evaluation items that cause differences from the actual

image are "thickness," "weight," "smoothness," and "glossiness." Those are consideredas the evaluation points of the difference between the simulated and the actual
clothing. In electronic commerce, simulation images can convey the overall impressionof a garment. Simulation images can be used more effectively as product images
considering the evaluation points of this research result.
キーワード

3D 着装シミュレーション，スポーツ衣料，質感，電子商取引
Keyword
3D Apparel Simulation, Sportswear, Texture, Electronic Commerce

要 旨

風合いやテクスチャの印象におけるシミュレー
ション画像と実物画像の間に有意な差は見られな

スポーツ衣料を対象に，3D 着装シミュレー

かった．3D 着装シミュレーションにおけるスポー

ションの衣服表面質感の実物との比較時の評価基

ツ衣料の質感を実物と比較する際，差が生じる質準を調べた．シミュレーション衣服画像と実物衣感の項目は「厚さ」「重さ」「なめらかさ」及び「光服画像の類似性と相違性，印象の比較実験を行っ沢」であり，シミュレーション画像の評価ポイン

た．また，視線追跡装置を用いて評価者の印象評

トになる．電子商取引において，シミュレーショ

価時の衣服の注視部位を計測した．スポーツ衣料

ン画像は衣服の印象を伝えることができ，本研究8 着（上衣下衣各 4 着）を用意し , ボディに着用さ結果の評価ポイントで評価基準を作成し，商品画せたシミュレーションと実物の画像を作成した．

像を用途に合わせて評価し用いることでより有効評価者は 20 代大学生 20 名である．実験の結果，な活用が可能だと考えられる．

評価者はシミュレーション画像と実物画像において，チェスト，ヒップ，レッグなど，衣服の曲面

緒 言の部位を注視した．衣服の印象については「派手近年のアパレル業界の課題の一つに衣服製品の

さ」
「上品さ」
「シンプルさ」「ゆったりさ」の項

余剰在庫や廃棄による環境負荷の削減が挙げられ目でシミュレーション画像と実物画像の間に有意ている．2020 年における国内衣類新規供給量 81.9

な差はなかった．しかし，明るい色の生地および万トンに対し，在庫量 5.8 万トン，事業者側での光沢のある生地の衣服では，厚さ，重さ，なめら

廃棄量 0.2 万トンと全体の 7 パーセント以上を占かさ及び光沢感の評価に，有意な差が見られ，色めたことが報告されている 1）．また，販売前の製が暗く，マットな（光沢のない）生地の衣服では，品設計時に製作される試作品も破棄されることがデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

24 ─

多く，資源消費を抑制するための方策が求められ位について調べた．その結果，シミュレーションている．このような背景から，3D 着装シミュレー

された生地の軽薄さが衣服に安っぽい印象を与ションシステムの活用が解決手段として期待され

え，柄の大小や生地色の明暗が実物との類似度にている．アパレル 3D 着装シミュレーションシス

影響を与えることが明らかになった．しかし，ス

テムは，衣服のパターン設計や縫製指示，着装シ

ポーツ衣料については調べられていない．スポー

ミュレーション，修正などの製品設計フェーズを

ツ衣料は機能性が求められ，使用する生地や形状

デジタル上で操作できるため，試作品で発生してが日常衣料のジャケットとスカートとは異なり，いた資源の消費や廃棄の削減が可能となり，業務

3D 着装シミュレーションにおけるスポーツ衣料

2）の効率化にも繋がる ．一方，電子商取引においの質感の評価基準も異なる可能性がある．

ても商品画像としてシミュレーション画像を使用

本研究では，スポーツ衣料を対象として，実物することが増えている．これまで撮影に必要だっ衣服に対するシミュレーション衣服の類似性と相た実物衣服とそのカラーバリエーションの製作資

違性，印象評価における消費者の評価基準を明ら源とコストの削減および注文生産による在庫削減

かにするため，実物画像とシミュレーション画像に活用されている．

の生地質感の印象評価を行った．また，視線追跡

3D 衣服シミュレーション技術の開発のために，多くの研究者らが研究を行っている

3-6）

．また，

アパレル 3D 着装シミュレーションの有効性についても様々な研究が行われている．3D 着装シミュ
レーションシステムを活用した電子商取引におけ装置を用いて，評価者の印象評価時の実物画像およびシミュレーション画像における衣服の注視部位を計測した．
1．実 験る消費行動に関する研究では，Kim と LaBat7）が，1．1 試料スポーツ衣料と評価用画像の作成

3D 着装シミュレーションシステムを用いた消費シミュレーションした衣料と実物を比較するた者のオンラインショッピング体験に関する調査をめに，シミュレーションと実物の画像を作成した．

行い，消費者は，仮想モデルの再現性において不市販のスポーツ衣料（上衣の半袖 T シャツ 4 種類

正確に感じる点はあるが，技術に対し好意的で，及び下衣のロングパンツ 4 種類，男性用 M サイズ）

将来的に使用する可能性を示唆した．仮想モデル

を 2 着ずつ購入した．試料の素材・種類と色柄情の不正確な再現性は試作でのデザイン採否の判断

報を表1に示す．シミュレーションに必要なパターを誤る可能性がある．また，電子商取引においてンを得るために，1 着の衣服を分解し，パターン

は，購入者の商品認知に齟齬が生じ，返品につなを取得した．また，生地のテクスチャデータを得がる可能性がある．Zulkiﬂi らは，パンツの実るために，テクスチャデータ作成システム xTex

物画像およびシミュレーション画像における幾何（VIZOO，ドイツ）を用いて，衣服から取得した学的相違点の主観的評価基準について調べ，両者

生地のテクスチャマップ（カラーマップ，ラフネの裾幅における違いがパンツの評価に大きく影響

スマップ，ノーマルマップ，アルファーマップ，

8）

することを明らかにした．石田ら

9）

は風合いや

ディスプレイスメントマップ，スペキュラーマッ

テクスチャなど生地の質感における実物とシミュプ）を取得した．取得は，スタイレム瀧定大阪株

レーションの違いについて，ジャケットおよびス

式会社に依頼した．それぞれの衣服のパターンとカートの実物画像およびシミュレーション画像をテクスチャデータを用いて，アパレル着装シミュ

対象に，生地質感に対する印象と消費者の注視部

レーションソフト CLO（Virtual Fashion LLC.，韓デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

25 ─

国）で 3D 衣服モデルを製作し，正面，側面，背出補正 -0.7 で撮影した．写真撮影時の照明は，蛍面，左右 45 度斜め方向を含む全 6 方向からの画像

光灯ライト（SYS-484-120U44ft4BANK 基本セッを取得し，実験での表示画像とした（図 1）．3D

ト（75W × 4）
，KINOFLO，アメリカ）を 2 台使い，

衣服モデルの背景は実物画像の撮影に用いたも向かって右斜め前と左横上から照らした．シミュのを撮影し，合成した．着用者モデルは，男性

レーションでは写真撮影時と同様の方向で照明状

平均ダミー（MD-20A，株式会社七彩，チェスト

態の似ている光源を選択し照らした．写真の色は88cm，ウエスト 80cm，ヒップ 93cm）とした．シカラーチャート（COLORCHECKER CLASSIC，

ミュレーションでは同ダミーのスキャンデータを

Calibrite）を撮影した画像と OpenCV10）を用いて用いた．実物画像は各スポーツ衣料を同ダミーに補正を行った．作成したシミュレーションと実物着用させ，グレーの背景紙を背景とし，デジタの画像を図 2 に示す．

ル一眼レフカメラ（D750，レンズ AF-S NIKKOR
70-200mm f/2.8E FL ED VR，Nikon，日本）を用

1．2 シミュレーションと実物画像の印象評価

い，5.5m 離れた距離から焦点距離 82mm，絞り

シミュレーションと実物画像，それぞれについf8，シャッタースピード 1/8 秒，ISO 感度 400，露て6方向の画像（図1）を1台のモニターに表示し，

図 1 表示画像例（シミュレーション）

表1
衣服の種類
上衣の半袖Tシャツ

下衣のロングパンツ

試料名

TA
TB
TC
TD
BA
BB
BC
BD

デサントスポーツ科学 Vol. 45

試料の素材

生地の素材と種類
ポリエステル50% 複合繊維(ポリエステル)50%，編物
ポリエステル100%，編物
ポリエステル51% リサイクルポリエステル49%，編物
ポリエステル50% 複合繊維(ポリエステル)50%，編物
綿88% ポリエステル12%，編物
綿100%，編物
リサイクルポリエステル100%，織物
リサイクルポリエステル100%，編物

色・柄
青地のプリント柄
白地のプリント柄
黒
青地のプリント柄
白地のプリント柄
黒
黒地のプリント柄
黒

─

26 ─

TA

TA

BA

BA

TB

TC

TD

TB

TC

TD

BB

BC

BD

BB

BC

BD

上衣のシミュレーション画像（a）（b）
上衣の実物画像

下衣のシミュレーション画像（c）（d）
下衣の実物画像

図 2 シミュレーション画像と実物画像

生地の風合い，テクスチャ，衣服全体の印象及び価の要素は表 2 の項目であることを評価前に評価

類似度に関する評価を行った．評価項目を表 2 に者に説明した．シミュレーション画像を用いた電示す．評価は，7 段階セマンティック・ディファ

子商取引を想定し，最初にシミュレーション画像

レンシャル法（以下 SD 法）により行った．なお，の評価を行い，その後，実物の写真画像の評価を類似性の評価における，風合いとテクスチャの評行った．類似度に関する評価は各試料の両画像のデサントスポーツ科学 Vol. 45

─表2

評価に用いた形容詞対

項目

形容詞対
かたい
－ やわらかいざらざら－ なめらか
風合い
薄い
－
厚い
軽い
－
重い
暗い
－
明るい
テクスチャ
マットな（光沢のない） － 光沢がある
地味
－
派手
下品
－
上品
複雑
－ シンプル
衣服全体
きつい－ ゆったり格好悪い－ 格好良い嫌い－
好き
風合いが似ていない － 似ている
テクスチャが似ていない － 似ている
類似度
シルエットが似ていない － 似ている
総合が似ていない － 似ている27 ─での距離が 64cm となるように配置した．また，注視部位を分析するため，図 3 に示すように対象のスポーツ衣料に興味関心領域（Area of interest，
以降 AOI）を設定した．各方向の画像の AOI の滞留時間を合計し，平均値を求めた．
2．結果および考察
2．1 生地の風合いとテクスチャの印象評価
上衣のシミュレーション画像および実物画像における生地の風合いとテクスチャの印象評価結果を図 4 に示す．試料 TA は，シミュレーション画
像が実物画像に比べてなめらかで光沢があると評

評価終了後に行った．表示にはノートパソコン価された（有意水準5%）．試料TBは「明るい」と「光（HP OMEN by HP 17-cb0065T， 画 面 サ イ ズ 17.3

沢がある」以外のすべての項目でシミュレーショ

型，解像度フル HD1920 × 1080）を用いた．

ン画像と実物画像に有意水準 1% または 5% で有評価実験には，日本人大学生および大学院生

意な差が見られ，シミュレーション画像が「やわ20 名（21 ～ 25 歳，男女各 10 名）がボランティア

らかく」，「なめらかで」，「厚く」，「重く」評価さで参加した．実験にあたり，本研究の目的およびれた．試料 TC は上衣で唯一シミュレーション画

実験手順について文章と口頭による十分な説明を像と実物画像の間に有意な差が見られなかった．

行い，実験参加の同意を得た．実験は国立大学法

試料 TD は，生地の風合い全項目と光沢感におい人信州大学ヒトを対象とした研究に関する倫理委て有意な差が見られ，TB と同様にシミュレーショ

員会の許可（許可番号第 354 号）を得て実施した．

ン画像の方が重厚感のある印象と評価された．

各スポーツ衣料のシミュレーション画像と実物

下衣のシミュレーション画像および実物画像に画像の印象評価結果を用い，両者の印象におけるおける生地の風合いとテクスチャの印象評価結果

相違を調べるため評価項目ごとに t 検定を行った．

「なめらかさ」「厚さ」
を図 5 に示す．試料 BA は，また，類似度評価の結果について多重比較（Tukey「明るさ」においてシミュレーション画像と実物法）を用いて試料間の平均値の差を検定した．シ

画像の間に有意水準 5% で有意な差が見られ，実ルエットの幾何学的類似度を評価するために，作

物よりシミュレーションが「ざらざら」で，「厚く」成した画像の衣服の輪郭を抽出し，評価結果との「明るく」評価された．試料 BB は生地の風合い，関係を考察した．

テクスチャのいずれもシミュレーション画像と実物画像に有意な差は見られなかった．試料 BC は，

1．3 画像評価時の視線追跡

「厚さ」
「重さ」
「明るさ」
「光沢感」において有意衣服画像評価時に評価者が注視する部位を水準 1% で有意な差が見られ，シミュレーション

調 べ る た め に， 評 価 実 験 時 に 視 線 追 跡 装 置

画像が「厚く」「重く」，「暗く」「マット」に評価（TobiiX2-30，Tobii Technology AB，Sweden） をされた．実物画像の軽量感や光沢感がシミュレー

用いた視線追跡を行った．視線追跡装置をモニション画像では表現できていなかったためだと考ター下部中央に取り付け，参加者からモニターまえられる．試料 BD は，「重さ」のみ有意水準 1%

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

28 ─

正面

右斜め後ろ

正面

右斜め後ろ

右斜め前

側面

背面

左斜め後ろ

右斜め前

側面

背面

左斜め後ろ

上衣
（a）

下衣
（b）
図 3 AOIの設定で有意な差が見られ，実物画像に比べシミュレー

2．2 衣服全体の印象評価

ション画像が「軽く」評価された．

上衣のシミュレーション画像および実物画像に全体として，試料 TB や TD，BA，BC のようおける衣服全体の印象評価結果を図 6 に示す．試に明るい色の生地もしくは光沢のある生地の衣服

料 TA，TB ではシミュレーション画像と実物画像

は，シミュレーション画像の方が「厚く」「重く」における衣服全体の印象に有意な差は見られな感じやすく，なめらかさや光沢感の印象にも差がかった．試料 TC はシミュレーション画像の方が生じやすかった．一方で，試料 TC や BB，BD の実物画像に比べて「きつい」と評価され（有意水ように色が暗くマットな生地の衣服は風合いやテ

準 5%），試料 TD はシミュレーション画像の方がクスチャの印象におけるシミュレーション画像と実物画像に比べて「地味」（有意水準 5%）で「下品」

実物画像の間に有意な差は見られなかった．

（有意水準 1%）と評価された．また，試料 TD は
実物画像の方がシミュレーション画像よりも「好デサントスポーツ科学 Vol. 45─（a）試料 TA（b）試料 TB（c）試料 TC（d）試料 TD

図 4 シミュレーション画像および実物画像における生地の風合いとテクスチャの印象評価結果（上衣）（a）試料 BA（b）試料 BB（c）試料 BC（d）試料 BD

図 5 シミュレーション画像および実物画像における生地の風合いとテクスチャの印象評価結果（下衣）デサントスポーツ科学 Vol. 45

29 ─

─

30 ─

（a）試料 TA（b）試料 TB（c）試料 TC（d）試料 TD

図 6 シミュレーション画像および実物画像における衣服全体の印象評価結果（上衣）き」と評価された（有意水準 5%）．

以外では平均値で「どちらともいえない」から「や下衣のシミュレーション画像および実物画像にや似ている」（0 ～ +1）と評価された．生地のテおける衣服全体の印象評価結果を図 7 に示す．試

クスチャでは試料 TC とその他上衣の試料間で有料 BA はシミュレーション画像の方が実物画像よ意な差が見られた．下衣では，試料によって「やり「格好良く」（有意水準 5%）
，試料 BB はシミュや似ていない」から「やや似ている」の範囲で評

レーション画像の方が実物画像より「好き」（有価され，特に生地の風合いでは，試料 BB と BA，意水準 5%）と評価されたが，他の評価項目ではBC 間で有意な差（有意水準 1% または 5%）があ

有意な差が見られなかった．

り，BC と BD の間にも有意な差（有意水準 1% ま以上のことから，シミュレーション画像と実物

たは 5%）が見られた．テクスチャの項目では，

画像において，評価者は生地の風合いやテクス

試料 BB と BC の間に有意な差（有意水準 5%）がチャの印象に差を感じる項目はあるが，衣服全体見られた．総合では BB と BA，BC の間に有意水の印象は両者で大きな差は無かった．生地の風合

準 1% または 5% で有意な差が見られた．

いやテクスチャの印象の差は衣服全体の印象に影響しないものと考えられる．

シルエットの類似度合いに試料間での有意な差は見られなく，「どちらともいえない」から「やや似ている」（0 ～ +1）と評価された．最も評価が2．3 類似度評価結果の比較高かった試料 TA および BB と，最も評価が低かっ

シミュレーション画像と実物画像の類似度評価

た TD および BA におけるシミュレーション画像

結果を図8に示す．上衣では試料 TD のテクスチャと実物画像のシルエット比較を図 9 と図 10 に示
デサントスポーツ科学 Vol. 45─（a）試料 BA（b）試料 BB（c）試料 BC（d）試料 BD

図 7 シミュレーション画像および実物画像における衣服全体の印象評価結果（下衣）

（a）上衣

（b）下衣

図 8 各衣服のシミュレーション画像と実物画像の類似度評価結果（a）TA（高評価）（b）TD（低評価）

図 9 シミュレーション画像と実物画像の輪郭比較－上衣デサントスポーツ科学 Vol. 45

31 ─

─

32 ─

（a）BA（高評価）（b）BD（低評価）

図 10 シミュレーション画像と実物画像の輪郭比較－下衣す．上衣試料 TA は概ね輪郭が重なっているが，度の総合評価の差に影響したと考えられる．

試料 TD はシミュレーション画像の方が袖の広がりが大きく，ウエスト付近もややタイトになっ

2．4 評価時の視線滞留時間の比較ている．評価者によってはこのようなシルエット

画像評価時の各興味関心領域（AOI）におけるの差を評価していたと考えられるが，平均的には評価者の視線滞留時間の平均値を図 11 に示す．

似ていないとの評価にはならなかった．下衣試料

上衣ではチェスト周りの滞留時間が最も長く，次BB は足の部分の膨らんだラインや裾の絞りが一いで袖，ウエストが長かった．下衣ではレッグ，致している一方，試料 BA はシミュレーション画

ヒップが他の AOI に比べて長かった．チェスト

像における股下の隙間が狭く，実物画像に比べてやウエスト，ヒップは，曲面で，やわらかさなど

ふくらはぎから裾にかけての生地のたるみが小さ風合いを判断しやすいことから，印象評価の基準

かった．しかし，この違いも平均的には似ていな部位として注視していると考えられる．また，下

いとの評価にはならなかった．シルエットの類似

衣のレッグは他の AOI に比べて占める面積が大度評価は，試料ごとに多少の差は見られたが，シきいため，相対的に滞留時間が長くなったと考え

ミュレーションで衣服の印象には影響を与えないられる．

と考えられ , シミュレーションのシルエットの再現性には問題がないと考えられる．

3．結 論

総合評価を見ると，上衣はいずれも「どちらと本研究では，スポーツ衣料のシミュレーションもいえない」から「やや似ている」と評価され，

画像と実物画像の類似性と相違性および印象に関

シミュレーション画像の活用が期待できる．まする比較実験を行った．また，評価時の注視部位

た，下衣は試料 BB の類似度が高く評価された一も調べた．その結果，評価者はシミュレーション方で試料 BA および BC は低い評価であった．試料

画像と実物画像において，チェスト，ヒップ，レッBA と BC は風合いとテクスチャの類似度が低く，グなど，衣服の曲面部位を注視した．衣服の印象

これらが総合類似度の評価に影響したと考えられについては「派手さ」「上品さ」「シンプルさ」「ゆっる．印象評価の結果において，試料BAはシミュレー

たりさ」の項目でシミュレーション画像と実物画

ション画像が実物より「なめらか」
「厚い」
「明るい」

像の間で有意な差がなかった．しかし，風合いとと評価され，試料 BC は「厚い」「重い」「明るい」

テクスチャに関しては生地の種類によって有意な「光沢がない」と評価された．このような差が類似

差のある項目があった．実物画像で色が「暗い」
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

（a）上衣

33 ─

（b）下衣

図 11 画像評価時の各興味関心領域（AOI）における評価者の滞留時間平均値「マット」と評価された生地の衣服では，風合いやテクスチャの印象におけるシミュレーション画

謝 辞

像と実物画像の間に差は見られなかった．一方で，本研究の遂行に際し，研究助成を賜りました公実物画像で明るい色または光沢があると評価され益財団法人石本記念デサントスポーツ科学振興財

た生地の衣服では，実物と比べてシミュレーショ

団，また実験に参加いただいた評価者の皆様に厚ン画像の方が「厚い」「重い」「なめらか」及び「マッく御礼申し上げます．

ト」と評価された．
以上の結果から，3D 着装シミュレーションにおけるスポーツ衣料の質感を実物と比較する際，差が生じる質感の項目は「厚さ」
「重さ」
「なめら
かさ」及び「光沢」であり，シミュレーション画

文 献1） 環境省 令和2年度 ファッションと環境に関する調
査業務『ファッションと環境』調査結果，
日本総研，
03，p3，https://www.env.go.jp/policy/sustainable_

像の評価ポイントになる．電子商取引において，

fashion/goodpractice/case25.pdf（2023/06/20閲覧）

シミュレーション画像は衣服の印象を伝えること（2021）

ができ，本研究で得られた評価ポイントを考慮した評価基準をもとに商品画像を用いることでより有効なシミュレーション画像の活用が可能である．
本研究で光沢が重要な評価ポイントであることが明らかになったが，シミュレーションの光沢表
現と実物の布の光沢の定量評価ができておらず，
今後の検討課題である．また，色や素材の系統的な調査も行っていないため，今後検討する必要がある．さらに，本研究は条件を統一するために写真との比較を行ったが，実物と光源の影響も調査する必要がある．

2） ファッション業界の DX をけん引する三菱商事

ファッション，アパレル CGのメリットやその制

作フローの概要とは？，CGWORLD.JP，09/20，

https://cgworld.jp/special-feature/mousecomputer202209-mcf.html，（2023/05/05閲覧）（2022）

3） Okabe H., Imaoka H., Tomiha T., Niwaya H., “Three

dimensional apparel CAD system”，SIGGRAPH

92 Proceedings of 19th Annual Conference on

Computer Graphics and Interactive Techniques, pp.
105-10（1992）

4） Choi K.J. , Ko H.S., “Research problems in clothing

simulation”，Computer-Aided Design, 37 No. 6, pp.
.
585-92（2005）

5） Gong D.X., Hinds B.K., McCartney J., “Progress

towards effective garment CAD”，International

Journal of Clothing Science and Technology, 13 No.
1, pp. 12-23（2001）

6） Magnenat-Thalmann N.（Ed.），Modeling andデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

34 ─
Simulating Bodies and Garments, Springer Science &International Journal of Clothing Science and7） Kim D. E., & LaBat K., Consumer experience in9） 石田 英衣，金 炅屋，高寺 政行，3D着装シミュレー（2010）
Business Media, London

using 3D virtual garment simulation technology.

Journal of the Textile Institute, 104（8），819-829（2013）

8） Zulkiﬂi S.Z.B., Kim K.，Takatera, M.，"Similarities

and differences between virtual and actual pants",（2021）
Technology, 33

ション画像評価における生地質感の影響，2C-1-

06，第 24回日本感性工学会大会，09/01（2022）

10） Open CV Color Correction Model, https://docs.

opencv.org/ 4 . 7 . 0 /d 1 /dc 1 /tutorial_ccm_color_correction_model.html（2023/05/05閲覧）

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

衣服と皮膚の接触に伴う皮膚振動に関する基礎研究
文化学園大学（共同研究者） 同
同
名古屋工業大学
稲盛科学研究機構

佐

藤

真理子

伊

豆

南緒美

松

井

有

子

田

中

由

浩

Basic Study of The Skin Vibration
Caused by The Contact of Clothing with Skinby
Mariko Sato, Naomi Izu, Yuko Matsui
Bunka Gakuen University
Yoshihiro Tanaka

Nagoya Institute of Technology /Inamori Research Institute for Science

ABSTRACTIn wearing clothes, passive contact between the clothes and the skin occurs

accompanied with human movements. In this study, we first examined the contact

between clothing and the skin on the trunk during the movement of upper extremity

utilizing a pressure measurement film. It was clarified the neck, shoulder tip, andscapula are prominent contact sites. Next, we explored the possibility of skin vibration

measurement in the vicinity of the protruding part of the scapula. Investigation of
the vibration intensity and median frequency of the skin vibration caused by contact

between the skin and clothing revealed that a site about 2 cm away from the contact

area was suitable for measurements. In addition, from the skin vibration measurement
デサントスポーツ科学 Vol. 45

35 ─

─

36 ─

in wearing several types of sportswear, it was clariﬁed that the vibration intensity was

greater in wearing sportswear than in not wearing it, and we found a certain tendency
from the analyses of results of each sample. The relationship between the feeling ofwearing and skin vibration is different from the active contact by tracing the clothingmaterials. In the passive contact between worn clothes and the skin, it was manifest thatmultiple factors, such as the looseness of the clothes and the characteristics materials,
affect the skin vibration in contact.
キーワード
皮膚，衣服，接触，皮膚振動，振動強度
KeywordSkin, Clothing, Contact, Skin vibration, Vibration intensity

要 旨

蒸れなどの温熱的快適性，動きにくさや締め付けに関わる運動機能性と共に，肌ざわり・擦れなど

衣服着用時，ヒトの動作に伴い，衣服と皮膚のの皮膚の快不快が挙げられる．皮膚と衣服素材の受動的な接触が生じる．本研究では先ず，上肢運

接触には，快適な触り心地が製品購買意欲を誘起

動時の体幹部における衣服と皮膚の接触についするものから，不快で皮膚ダメージを生じるレベて，圧力測定フィルムにより検討し，顕著な接触

ルまで様々で 1, 2），受動的な接触と能動的な接触，部位として，頸部，肩先，肩甲骨を明らかにした．

強い圧力や摩擦を伴う接触と，触れるか触れない

次に，肩甲骨突出部近傍で，皮膚振動計測の可能かの微細な接触等，幅広い状態が想定される．我々

性を探り，皮膚と衣服の接触から生じる皮膚振動

はこれまで，Tanaka らが開発した，皮膚を伝搬の振動強度と周波数中央値の検討により，接触部する振動を検出するウェアラブルセンサ 3）を使用

から 2cm ほど離れた部位を，適する計測部位としし，自然な触覚を得ながら，皮膚と対象との間にて見出した．また，数種のスポーツウェア着用に生じる力学現象を同時に記録することで，衣服素よる皮膚振動計測から，非着用時に比しウェア着材と皮膚の接触により生じる皮膚振動と触感の関用時に振動強度が大となることを明らかにし，各係について報告した 4-6）．その際，手指先で能動試料の解析結果から一定の傾向を得た．着用感と的に衣服素材をなぞった際の皮膚振動を計測・解

皮膚振動の関係性は，衣服素材をなぞった際の能析の対象とした．本研究では，衣服着用時，ヒト

動的な接触とは異なるもので，着用時の衣服と皮の動作に伴い，身体に生じる衣服と皮膚の接触，

膚の受動的な接触においては，衣服のゆとりや素

いわば受動的な接触に伴う皮膚振動に着目した．

材特性等，複合的な要因が，接触時の皮膚振動に

上肢運動により，体幹部のどの部位で衣服との接影響する可能性が示された．

触が多く生じるか，その際の皮膚振動計測可能な

緒 言
衣服の着心地の構成要素として，暑い・寒い・

部位について検討し，さらに，様々なスポーツウェ
アを着用した際の皮膚振動を計測・解析すること
で，着心地研究における皮膚振動データ活用の新デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

表1

たな展開を試みた．
1．方 法
1．1 実験Ａ
衣服着用時，ヒトの動きにより，身体のいかなる部位で衣服との接触が生じるか，上肢運動時の体幹部を対象に検討した．
被験者は健康な若年女性4名（年齢26.3±1.0才，
身 長 159.5 ± 5.1cm， 体 重 48.3 ± 2.6kg），動作条
件は，上肢運動（前挙・側挙・後挙）とした．試料は，身体にフィットする一般的な肌着を想定し，ナイロン 89％，ポリウレタン 11％の長袖インナー

NO
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
o

37 ─

実験A測定部位

部位詳細
前中心頸付根（頸窩点より下2.25cm）
頸側（頸側点より外側2.25cm）
後中心頸付根（頸椎点）
肩先上（肩先点より内側2.25cm）
前中心上（前正中線とチェストラインの交点）
腹部中央（前正中線とウエストラインの交点）
乳頭上（乳頭点より前斜側線上3cm）
乳頭下（乳頭点より垂直下3cm）
前斜側WL（前斜側線とウエストラインの交点）
後中心上（後中心頸付根と後中心中を結ぶ線上の1/2）
後中心中（後正中線とバストラインの交点）
腰中心（後正中線とウエストラインの交点）
肩甲骨（肩甲棘三角のうち内側縁上の最内側点より下2.25cm）
肩甲骨下（肩甲骨下角点）
後斜側WL（後斜側線とウエストラインの交点）とした．測定には，
圧力測定フィルム（プレスケー
ル，
富士フィルム株式会社）を用いた．本測定フィ

1．2 実験Ｂ

ルムでは，微細な圧力により発色マイクロカプセ

皮膚振動は，皮膚が対象物に接触することで発ルが破壊され，化学反応で発色する．本フィルム

生する．ヒトの動作に伴い，皮膚と衣服素材が接を 4.5 × 4.5 ㎝の正方形にカットし，肩と頸部近傍触し，皮膚表面には様々な皮膚振動が生じると考4 ヶ所，体幹部 11 ヶ所の計 15 ヶ所に貼付した（図えられる．体幹部においては，上肢の動きに伴い，1，表 1）．被験者は，室温 25℃・湿度 50%RH に

肩甲骨突出部で皮膚と衣服素材の接触が多いこと設定した人工気候室に入室，安静後，圧力測定が実験 A で明らかとなった．そこで実験Ｂでは，フィルムを身体に貼付，試料を着用し，上肢運動

肩甲骨突出部位近傍で，接触による皮膚振動を捉を行った．実験後，フィルムをスキャナーで読みえるべく，以下の 2 種の実験を設定し，衣服着用取り，フィルム面積の総ピクセル数と発色したピ

時の体幹部皮膚振動の測定と解析を行った．

クセル数から，各部位の接触面積率（％）を算出

1．2．1 実験 B-1

した．得られた結果は，一元配置分散分析を行い，皮膚と衣服素材の接触により生じる皮膚振動

有意差が得られたものについては Bonferroni の多が，いかに皮膚上を伝播するかを明らかにし，着重比較を行った．

用評価として皮膚振動データを用いる際に適す
る皮膚振動測定位置について検討した．被験者
は，皮膚に疾患等のない健康な若年女性 6 名（年
齢 28.2 ± 6.5 歳，身長 159.3 ± 6.3cm，体重 52.8 ±
7.1kg）である．動作条件は，メトロノームに合わ
せた 30 拍の腕振り動作とし，動作速度は，ウォー
キングを想定した 110bpm 及びランニングを想定した 160bpm の 2 条件とした．予備実験として，被験者に腕振り動作を行ってもらい，被験者に無図 1 実験A測定部位
デサントスポーツ科学 Vol. 45

理のない速度を設定した．着衣条件はブラジャー
のみ（B），ブラジャー + 綿 T シャツ（B+Ct）
，ブ

─

38 ─

ラジャー + ポリエステル T シャツ（B+Pt）の 3 条を選択した．加速度センサの貼付位置は，図 3 に件である．T シャツについては，綿及びポリエス示す①～③の 3 部位である．背部において最も突テル T シャツ共に，同じパターンから製作し，衣出している肩甲骨突出部位を衣服と皮膚の接触部

服の皮膚への接触の程度が等しくなるよう配慮，接触部より水平上で正中線寄りに 2と定め（⓪）

した．実験に用いた T シャツのサイズ及び諸元を，さらに 2cm 正中寄りを部㎝の位置を部位 1（①）

表 2，図 2 に示す．試料のサイズは M サイズと L

位 2（②），正中線との交点を部位 3（③）とした．

サイズを用意し，被験者が普段着用する衣服のサ測定データは A/D 変換器（National Instruments，

イズを基準に，被験者自身に選択してもらい着US）を介してパソコンへ取り込み，10 拍分の腕用した．皮膚振動の測定には，チャージ振動計

振り動作による皮膚振動について，数値解析ソフ（MODEL-1607，昭和測器株式会社）及び加速度

トウェア MATLAB（MathWorks，US）を用いて，センサ（Model-2302B，昭和測器株式会社）を用いた．先行研究 4-6）では，皮膚振動検出に PVDF

フィルムセンサを用いたが，PVDF フィルムの温FFT 解析を行った．皮膚振動の評価指標は，先行研究 4-6）と同じく，FFT 解析によって得られるパワースペクトル密度（以下，PSD）より，100-

度依存性と，運動による衣服内温度環境の変化に

500Hz の PSD の総和を振動強度として算出した．

配慮し，本研究では，温度変化の影響を受けにく

また 10-500Hz の周波数帯域において，低周波側

く，また量的な評価を行いやすい，加速度センサ

および高周波側からの PSD の総和が等しくなる
周波数を，振動の質を示す周波数中央値として検討に用いた．
実験は，室温 25℃・湿度 50%RH に設定した人
工気候室内にて実施した．被験者には実験内容を説明した後，皮膚振動センサ貼付位置に印を付け，各動作条件の動作の練習を行い，動作を習熟させた後に皮膚振動の測定を実施した．測定は順序効
果を考慮し，ランダムとした．
1．2．2 実験 B-2
数種のスポーツウェアを対象に，実験 B-1 と同じ被験者 6 名において，衣服着用時に腕振り動作

図 2 実験着の寸法を行った際の背部における皮膚振動の測定・解析
表2

組成
サイズ [cm]
厚さ [mm]
剛軟度*1 [mm]（たて/よこ）2/よこ）
摩擦特性*（たて

①
②
③

MIU
MMD

実験B-1の試料一覧
綿Tシャツ
綿 100%

実験着

ポリエステルTシャツ
ポリエステル 100%
/ L）44.0（M）43.0（/ L）36.0（M）35.0（/ L）56.0（M）53.0（
0.51
0.70
26.0/22.0
16.3/15.0
0.169/0.154
0.183/0.280
0.0055/0.0062
0.0112/0.0194*1

JIS L1096 A法，*2 KES-SE

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

表3

組成
サイズ
（M/L）[cm]①②③

厚さ [mm]
剛軟度*1 [mm]（たて/よこ）
MIU
摩擦特性*2（たて/よこ）

MMD

39 ─

実験B-2の試料一覧

スポーツウェア
サッカー
野球
剣道
ポリエステル100% ポリエステル100%
綿100%
49.0/51.0
45.0/47.0
55.0
42.0/44.0
37.0/39.0
56.0
21.0/21.0
22.0/23.0
29.5
0.53
0.41
1.19
27.0/27.3
15.0/14.0
78.7/46.0
0.268/0.225
0.185/0.273
0.229/0.207
0.0103/0.0087
0.0065/0.0194
0.0295/0.0277*1

一般スポーツ綿100%
52.0/53.0
47.0/49.0
18.0/19.0
0.57
36.3/11.7
0.222/0.216
0.0069/0.0075

JIS L1096 A法，*2 KES-SEを行った．また，着用感について官能評価を実施

価指標として用いた．実験着着用時の着用感評価した．

は，皮膚振動と触感に関する先行研究を踏まえ 5），実験に用いた着衣は，サッカー・野球・剣道・

ざらざらした - なめらかな，かたい - やわらかい，

一般スポーツのスポーツウェア上衣 4 種である

べたつく - べたつかない，しっとりした - さらっ（表 3）．サイズ展開のない剣道着を除き，それぞとする，あたたかい - つめたい，総合的に不快 -れ M・L サイズの 2 種用意し，各被験者が普段着

総合的に快適，
嫌い - 好きの7項目の形容詞対とし，用する衣服のサイズを実験着として用いた．動SD 法による官能評価を実施した．

作条件は実験 B-1 同様，メトロノームに合わせた実験環境は，室温 25℃・湿度 50%RH に設定し30 拍の腕振り動作とし，動作速度は 110bpm 及びた人工気候室内とし，実験 B-1 と同様の手順にて，160bpm とした．皮膚振動の測定には，実験 B-1

ランダムに皮膚振動の測定を行い，その際の着用と同様のチャージ振動計及び加速度センサを使用

感を回答させた．

した．皮膚振動測定部位であるセンサ貼付位置

1．2．3 統計処理

は，実験 B-1 の結果を踏まえ，実験 B-1 における実験 B により得られた結果は，統計処理を施し，センサ貼付位置の部位 1（図 3・①，皮膚と衣服比較検討を行った．本実験では，皮膚振動の測定

素材の接触部より水平上で正中線寄りに 2 ㎝の位

データに正規性が得られなかったため，皮膚振動，置）とした．実験により得られた振動データは，

官能評価ともにノンパラメトリック検定を採用し実験 B-1 と同じく，振動強度と周波数中央値を評た．部位間比較（実験 B-1）および着用条件間の比較には，フリードマン検定を用い，有意差が得られた場合，各条件間の比較に Bonferroni-Holm
補正によるウィルコクソンの符号付き順位検定を行った．また動作間比較には，ウィルコクソンの符号付き順位検定を用いた．
1．3 倫理的配慮
実験実施にあたり，ヘルシンキ宣言に則り，被験者に本研究の趣旨，研究協力への任意性等を十分に説明し，同意を得て実施した．なお本研究は，

図 3 皮膚振動センサ貼付位置
デサントスポーツ科学 Vol. 45

所属大学研究倫理委員会の承認を得て行った．

─

40 ─
部位は，b 頸側，c 後中心頸付根，d 肩先上，m 肩甲骨の 4 部位，小さかった部位は，f 腹部中央，ik 後中心中，l 腰中心の 5 部位であった．
前斜側 WL，d 肩先上，m 肩甲骨の 2 部位において，他部位との有意差が示された．
2．2 実験 B
2．2．1 実験 B-1
実験 B-1 で得られた，皮膚振動波形並びにそのパワースペクトル密度（PSD）の結果例を表 4 に示す．皮膚と衣服の接触部位として選択した肩甲

図 4 接触後の圧力測定フィルム結果例（肩先点）

骨突出部位に最も近い部位が部位 1，最も離れた部位が部位 3 であるが，接触部位から離れるほど

2．結 果

振動波形の振幅が小さくなり，皮膚振動が減衰す

2．1 実験 Aる様子が観察された．また PSD では，接触部位実験により得られたフィルムの例を図 4 に示から離れるほど，100Hz 以下の低周波数帯の成分

す．上肢運動により衣服との接触後，フィルムにが大きく減少する様子が見られた．被験者や着衣

発色部分が生じた．スキャンしたフィルム面積の条件により得られる振動波形は異なるものの，部

総ピクセル数と発色したピクセル数から，各部位位比較した際，接触部位から離れた際の振動減衰．得られたの接触面積率（％）を算出した（図 5）や，周波数成分の変化は似た傾向を示した．

接触面積率は 0.4 ～ 28％程度で，値の大きかった解析により得られた，振動強度及び周波数中

a
b
c
d
e

部位

f
g
h
i
j
k
l
m
n
o
接触面積率（%）

図 5 上肢運動後の各部位の接触面積率(%)
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

表4

41 ─

各部位における振動波形とパワースペクトル密度（PSD）の例

央値の動作比較を図 6，7 に示す．振動強度は，差が得られ，T シャツ着用時（B+Ct 及び B+Pt）の160bpm で腕振り動作をした際に有意に大きく

振動強度が大，特にポリエステル T シャツ着用時（図 6），周波数中央値は動作速度が異なっても変（B+Pt）に振動強度の大きくなる様子が示された．

化しない様子が示された（図 7）．図 8，9 に，振これに対し，最も振動強度の小さい部位 3 では，動強度及び周波数中央値の，部位別着衣比較を．周波
着衣間の有意な差は得られなかった（図 8）示す．振動強度では，部位 1 の振動強度が部位 3数中央値では，皮膚と衣服素材の接触部位から最に比し有意に大きく，また着衣比較では，部位も近い部位 1 で周波数中央値が低く，中でもブラ1・部位 2 において，すべての着衣条件間で有意ジャーのみ（B）の値が有意に小，衣服非着用時の周波数中央値の低くなる様子が示された．部位

図 6 振動強度の動作比較
デサントスポーツ科学 Vol. 45

図 7 周波数中央値の動作比較

─

42 ─

図 8 振動強度の部位別着用条件比較

図 9 周波数中央値の部位別着用条件比較

2 においても，着衣間比較は部位 1 と類似した傾動強度が最も小さく，サッカーと野球，野球と一向が示されたものの，有意差は得られず，また部

般スポーツ間で有意差を得た（図 10）．周波数中

位 3 の周波数中央値は，部位 1・部位 2 より有意央値では，サッカー及び野球の値が小，剣道及びに高く，着用条件間においても異なる傾向が示さ

一般スポーツの値が大の傾向にあり，サッカーとれた（図 9）．

剣道，野球と一般スポーツ間で有意差を得た（図2．2．2 実験 B-2

11）．着用感（官能評価）の結果を図 12 に示す．

実験 B-2 で得られた皮膚振動の結果を図 10，

着衣間比較では，粗さ感・硬軟感・温冷感・快適感・

11 に示す．振動強度の着衣比較では，野球の振嗜好感において 1％水準で有意差を得，剣道がざ
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

43 ─

な衣服設計に資する皮膚振動研究の展開に向けた基礎データの収集を試みた．
3．1 実験 A
近年，高伸縮性のストレッチ性衣料が広く浸透
し，衣服が絶えず皮膚に接触，摩擦し続ける状態
が，現代の衣生活では日常的なものとなっている．
衣服と皮膚の接触に関し，従来の着心地研究では，
衣服圧計測による検討が主になされてきた．衣服
圧計測手法として報告例の多いエアパック式衣服
圧測定では，30kPa7）にも至る強い圧力までをも含む，法線方向の負荷を評価できる．本研究では，
図 10 振動強度の着衣比較

衣服と皮膚の法線方向と接線方向，合わせての微細な接触を捉えるため，エアパック式ではなく，圧力測定フィルムを用いての検討を行った．上肢運動時における体幹部の接触部位として，肩甲骨と肩先上での接触面積が有意に大であった．肩部
周囲及び上肢帯である肩甲骨は，身体形状として凸であり，また多軸関節である肩関節の可動域の大きさから，衣服との接触が大であったと考えられる．接触面積が小さい部位，前正中線や後正中線近傍は，身体の凹凸における凹部ゆえ，衣服が皮膚に接触せず，値が小さかったと考えられる．
以上より，体幹部においては，上肢の動きに伴い，特に肩甲骨突出部で皮膚と衣服素材の接触が多い

図 11 周波数中央値の着衣比較様子が明らかとなった．

らざらでかたく，あたたかく，不快で嫌い，一般

3．2 実験 B

スポーツで快適かつ好きと評価する傾向が示され3．2．1 実験 B-1

た．

実験 B-1 で得られた，皮膚振動波形及びその3．考 察
本研究では，体幹部における衣服と皮膚の接触の様子を明らかにし，接触に伴う皮膚振動の伝播

PSD の結果より，皮膚と衣服素材の接触部位から離れるほど，振動波形の振幅は小さく，また PSD
では，低周波数帯の成分が大きく減少するといった周波数特性が示された（表 4）．

を観察，皮膚振動測定に適する部位の検討を行っ

皮膚振動の動作間比較では，160bpm で腕振りた．さらに，数種のスポーツウェア着用による皮動作をした際の振動強度が有意に大きくなるこ

膚振動の実態を明らかにし，着用感も併せ，快適とが明らかとなった．衣服が皮膚に接触・衝突

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

44 ─

図 12 着用感評価結果
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

45 ─

する際，その速度が速いほどエネルギーが強く，

1 より有意に高い値を示し，着衣間比較で差は得

110bpm より 160bpm で腕振り動作をした際，振動られなかった．これは，皮膚振動の低周波成分が強度が大きくなったと考えられる（図 6）．周波数

部位 3 まで伝播していない可能性が考えられる．

中央値で有意差が認められなかったのは，本実験

皮膚振動データにセンサの電気的ノイズが含まれで得られた皮膚振動が，衣服と皮膚の接触・衝突ることは測定上やむを得ず，部位 3 で周波数中央に依存した振動であることに起因すると考えられ値が有意に高く，着衣差が得られなかったのは，る（図 7）．

信号強度に対し電気的ノイズが多くを占め，部位

振動強度の部位比較では，皮膚と衣服素材の接触部位から最も近い部位 1 の値が有意に大きく，

1・部位 2 のような試料間の傾向もみられなかったと考えられる．

着衣比較では，部位 1・部位 2 において，T シャ

以上，皮膚振動の伝播特性と振動測定上の電気

ツ着用時の振動強度が大であることが明らかと的性質から，体幹部（背部）における衣服接触に．また，綿Ｔシャツとポリエステル
なった（図 8）よる皮膚振動測定では，皮膚と衣服素材の接触部

T シャツでは，綿Ｔシャツ着用時（B+Ct）の振動位から最も近い，部位 1 が最適な測定部位と考え強度が小さくなる様子が示された．表4において，られる．

距離減衰による振動の減衰が示されたように，振3．2．2 実験 B-2

動の減衰によって，接触部位から離れるほど，強実験 B-1 より，部位 1 が体幹部における皮膚振度も小さくなったと考えられる 8）．T シャツ着用

動測定に適する部位であることから，部位 1 を測で振動強度が大きくなるのは，皮膚と衣服の接触定部位として，スポーツウェア着用時の皮膚振動による振動が増えたためと考えられる．さらに，について検討を行った．サッカー・野球・剣道・

綿 T シャツとポリエステル T シャツで，綿 T シャ

一般スポーツの 4 種のスポーツウェアを着用し，ツ着用の振動強度が小さいのは，素材の厚さと表腕振り動作をした際の振動強度は，野球が有意に面特性のいずれか，またはいずれもが影響した可小さく，剣道が大の傾向，サッカーと一般スポー能性が考えられる．即ち，綿 T シャツの布の厚さツが同程度である様子が示された（図 10）．実験はポリエステル T シャツのそれより薄く，素材のB-2 で使用した試料一覧（表 3）のサイズより，野表面特性である摩擦係数は，MMD の値がポリエ

球の身幅（①）は最も細く，次いでサッカーの順，

ステルの約半分，綿ですべりやすくざらつきの小一般スポーツと剣道は身幅にゆとりのあるデザイ

さい傾向を示したため（表 2），皮膚への布の当たンであった．野球は，身幅の最も広い剣道より 8

り，接触が，綿 T シャツでソフトであり，振動強～ 10cm ほど細身のデザインである．また，素材度に反映したと考えられる．

の剛軟度は野球で最も小さく，サッカー，一般

周波数中央値の部位別着用条件比較では（図スポーツ，剣道の順に大きくなり，摩擦特性は，

9），皮膚と衣服素材の接触部位から最も近い部

MMD の値が剣道で突出して大きい傾向を示した

位 1 において，T シャツを着用した際に周波数中（表 3）．皮膚振動は，皮膚と衣服が接触・衝突し央値が有意に高くなる傾向が示された．部位 2 でた際に生じるため，細身で皮膚と衣服の間の空間も同様の傾向を示し（B ＜ B+Ct ＜ B+Pt），衣服が狭く，柔らかい素材の野球は，皮膚と衣服の強素材の接触により，皮膚振動に高周波成分が付加

い衝突が生じにくく，振動強度が小さかったと考されることを示すと考えられる．また，部位 3 のえられる．剣道の振動強度が大であったことにつ

周波数中央値は全く異なる傾向，すなわち，部位いては，剣道の身幅が広く，皮膚と衣服の間にゆデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

46 ─

とりがあり，さらに厚みのある，かたいざらつく

件設定，モデル実験と組み合わせての検討により，素材であるため，皮膚に素材が接触・衝突した際

新しい着心地研究への展開が可能と考える．

の振動が大きかったと考えられる．サッカーは野球に次いで細身のデザインであるが，野球より厚4．結 語

くかたい素材であり，野球より振動強度が大に本研究では先ず，衣服着用時の体幹部皮膚と衣なったと推察される．一般スポーツについては，服の接触について検討し，顕著な接触部位として，剣道に次いでゆとりのある身幅であるが，素材の肩先と肩甲骨が示された．次に，接触部位の一つ，

厚さ，剛軟度共に，剣道の半分以下で，MMD の肩甲骨突出部に焦点を当て，その近傍で，皮膚振値はたてよこ共に小，ざらつきが小さな素材であ

動計測の可能性を探った．皮膚と衣服素材の接触り，皮膚への衝突がやわらかく，振動強度が小さから生じる皮膚振動について，振動強度と周波数くなったと考えられる．

中央値の検討から，接触部から 2cm ほど離れた

周波数中央値については，振動強度の試料間順

部位を，測定に適する部位として見出した．さら

位とほぼ同様であった．素材との強い接触・衝突に数種のスポーツウェア着用時における皮膚振動

で振動が大きくなり，また周波数も高くなるため，データを解析し，非着用時に比しウェア着用時に振動強度と似た傾向を示したと考えられる．

振動強度が大となることを明らかにすると共に，着用感評価では，着衣間比較において，粗さ感・試料ごとに一定の傾向を得た．着用感と皮膚振動

硬軟感・温冷感・快適感・嗜好感で有意差を得た．

の関係性については，先行研究での能動的な衣服

有意差の得られなかったべたつき感・乾湿感につ

素材への接触と，本研究での受動的な接触では異いては，汗をかくほどの運動・環境ではなかった

なる様子が示された．着用時の衣服と皮膚の接触ため，着用差が得られなかったと考えられる．

は，衣服素材の接触・衝突による受動的な圧力刺

快適感及び嗜好感で，一般スポーツが4種のウェ

激によるもので，衣服のサイズやゆとり，生地のア中，最も快適かつ好きと評価がなされた．先行

厚さや素材の特性等，複合的な要因が，接触時の研究において，振動強度と快適・嗜好感に有意な

皮膚振動に影響する可能性が示された．

相関が得られ，振動強度が小さいほど快適かつ好きと評価される傾向にあった 5, 9）．しかし，本研

謝 辞

究結果で最も振動強度の低い野球は，一般スポー

本研究に助成を賜りました公益財団法人石本記

ツより快適・嗜好の評価が低かった．本研究にお念デサントスポーツ科学財団に深謝いたします．

ける官能評価は，衣服着用時のいわば受動的な接実験に多大なるご協力を賜りました劉夢君さんに触に対する，総合的な着用感評価であるのに対し，御礼申し上げます．被験者としてご協力いただき

先行研究は能動的ななぞり動作で，指先のみの限ました皆様，研究を温かく見守ってくださいまし定的な接触部位に対する評価であり，そのまま当た文化学園大学の皆様に感謝いたします．

てはめることはできない．今後，衣服着用時の快不快における，皮膚振動の要素を検討するにあたり，本研究により明らかになった点，すなわち，衣服の皮膚への接触・衝突の強弱に，衣服のゆと

文 献1） 佐藤真理子，田村照子，スポーツウェアのトラ

イボロジー，トライボロジスト，58（1），10-16，（2013）

りや素材特性等の複合的な要因が関与する点を考2） 徐賢敏，佐藤真理子，田村照子，松井有子ほか，慮する必要があろう．それらに配慮しての実験条

スポーツウェアによる皮膚摩擦の実態と摩擦条
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

47 ─

件が皮膚表面微細三次元構造に及ぼす影響，日本際の皮膚振動および摩擦の加齢変化，繊維製品消3） Y. Tanaka et al., Proceedings of the IEEE World7） 横井亮子，吉田美奈子，笹川栄子，平田耕造，ガー，53-61，（2017）
繊維製品消費科学会誌，58（10）Haptics Conference, 146-151,（2015）4） 佐藤真理子，伊豆南緒美，松井有子，田中由浩，
スポーツウェアにおける触覚と皮膚振動に関する基礎研究，デサントスポーツ科学，41，10-24，（2020）
5） 伊豆南緒美，田中由浩，佐藤真理子，皮膚振，459-468,（2022）
費科学，63（7）ドルの圧迫が身体に及ぼす影響について，日本繊，537-547，（2006）
維製品消費科学会誌，47（9）8） 前田節男 , 久米靖文 , 劉仲庸，指先・手腕系の振，308-313，
動伝達特性 , 日本経営工学会誌，33（4）（1982）

9） Klöcker A., Wiertlewski M., Théate V., Hayward V.,

動・摩擦と衣素材の触感に関する研究，Journal

Thonnard J.L., Physical factors inﬂuencing pleasant（2021）

e79085.（2013），239-249,
of Fiber Science and Technology，77（9）6） 伊豆南緒美，田中由浩，佐藤真理子，布に触れた

デサントスポーツ科学 Vol. 45

touch during tactile exploration., PLoS One., 8（11），

─

48 ─

発汗による機能性スポーツ用インナーのパーフォーマンスヘの影響
大妻女子大学

水谷

千代美（共同研究者）（一財)カケンテストセンター

倉

本

幹

也

同

奥

貴

憲

日本化学繊維協会

海

稔

貴

野

Influence of Perspiration on Performance of Functional Sports Innerwearby
Chiyomi Mizutani

Otsuma Women's University

Kanya Kuramoto, Takanori Oku
Kaken Test Center
Toshitaka Unno

Japan Chemical Fibers Association

ABSTRACTThe moisture-absorbing and heat-generating ﬁbers are used in innerwear for wintersports. The moisture-absorbing and heat-generating ﬁbers generate wet heat throughreaction between insensible perspiration from the skin and the functional groups ofthe ﬁbers. In this study, the parameters of thermal properties such as Δ Tmax and heatretention index were measured using a device made according to the JIS method tomeasure the thermal properties of hygroscopic heat-generating fibers with different
functional groups. It was found that these parameters of thermal properties depend on
the types of functional groups, and that acrylate ﬁbers had higher Δ Tmax and heat

デサントスポーツ科学 Vol. 45

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49 ─

retention index. The subjects were asked to wear inners made of moisture-absorbing

heat-generating ﬁbers, and evaluated the comfort of the inners with regard to the feelingof warmth and moisture during the time course of a series of rest and motion activities
by monitoring the micro-climate between inner and skin. A correlation was observed
between the temperature within the clothing and Δ Tmax, heat retention index.
キーワード
吸湿発熱繊維，不感蒸泄，最大吸湿発熱温度，熱保持指数，保湿性
Keywordmoisture-absorbing and heat-generating ﬁber, insensible perspiration,
maximum temperature of moisture-absorbing and heat-generating, heat retention index
thermal insulation property

要 旨

緒 言

冬季スポーツ用インナーには，吸湿発熱繊維をスポーツの種類によってウェアに求められる機用いられている．近年，さまざまな吸湿発熱繊維能が異なり，それぞれの分野で動きやすさと同時が市場に現れ，吸湿発熱特性が着目されている．

に快適さが追求され，ウェアによるパフォーマン

吸湿発熱繊維は，皮膚から出る不感蒸泄と繊維のスの向上効果が期待されている．近年，冬季のス

官能基の反応により湿潤熱が発生する．本研究は，ポーツ用インナーとして吸湿発熱繊維が使用され官能基の異なる吸湿発熱繊維の熱特性を JIS 法にている．吸湿発熱繊維は，皮膚から放出される不準じた装置によってΔ Tmax や熱保持指数などの感蒸泄とインナー中の親水性繊維が相互作用し，熱特性値を測定した．官能基の種類によって，こ水和エネルギーが熱（湿潤熱）として放出されて，れらの熱特性値が異なり，アクリレート系繊維は

衣服内温度が上昇することにより保温性が向上す

Δ Tmax や熱保持指数が高いことが分かった．さる．本来，羊毛が水にぬれると湿潤熱が発生する

らに，被験者に吸湿発熱繊維でできたウェアを着ことはよく知れており，スポーツ用インナーとし用してもらい，安静と運動を繰り返すプロトコルての吸湿発熱繊維は，天然繊維の他に，レーヨン

で，温冷感や湿潤感などの着用感，衣服内温湿度やキュプラのような再生繊維やアクリレート系繊を測定し，熱特性値との関係を検討した．その結維が使われている．我々は，これまでにセルロー

果，衣服内温度とΔ Tmax や熱保持指数は相関がス系繊維の発熱特性に着目し，湿潤熱を測定する

認められ，湿潤熱を抱き込む空気層がある吸湿発熱量計を作り，セルロース系繊維の水分率，結晶熱繊維がその効果保持に有効であることが分かっ

構造，
結晶化度と発熱量との関係を検討してきた 1,

た．しかし，綿製のインナーは吸湿発熱効果が他

2）のインナーと同等以上あるにもかかわらず，衣服

熱量計による発熱特性を測定し，官能基の種類に内温度が最も低く，有効性が認められなかった．

よって発熱量が異なることを指摘し，繊維の水分．また，吸湿発熱繊維の官能基の種類を変えて率と発熱量は比例関係になることが分かった 3）．
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

50 ─
吸湿発熱繊維は，繊維の吸湿が飽和状態になると発熱が終わり，吸湿された水分が蒸発するとそ

1．方 法の部分はふたたび水分を吸着して発熱する．しか1．1 吸湿発熱繊維の特性評価

し，水分が蒸発する際には吸熱するために温度は1．1．1 試料布

下がり，皮膚から出る水分である不感蒸泄と発汗

吸湿発熱繊維である試料Ａ，試料Ｂ，試料Ｃおなどの人間の生理反応が影響する．運動中の発汗

よび試料 D の 4 種類を試料布として供試した．試による吸着発熱やその蒸発吸熱を制御すれば衣服料布の組成，目付，厚さを表 1 に示す．

内温湿度を快適な範囲に制御できると考えられ，

1．1．2 試料布の水分率

吸湿発熱繊維をインナーウェアにした時の保温性，試料布は恒温恒湿室（20℃，65％ RH）に 24 時

温冷感や湿潤感などの快適性が着目されている．

間放置して重量（W1）を測定し，絶乾時の試料重一方，さまざまな吸湿発熱繊維が市場に現れており，実際に人が吸湿発熱繊維を着用した時の吸量（W0）から次式により試料布の水分率を算出した．

湿発熱特性を調べる必要がある．近年，吸湿発熱
繊維の最大吸湿発熱温度や熱保持指数などの吸湿発熱特性を調べるパラメーターとして標準化がな

1．1．3 試料布の形態学的観察

され，吸湿発熱繊維の機能を定量的に評価する試

試料布の形態は電子顕微鏡（日立卓上顕微鏡

みが JISL1952 として設定された．本研究は，さMiniscope TM4000/TM4000 Plus）を用いて試料断

まざまな吸湿発熱繊維の発熱特性を吸湿発熱温度

面の観察を行ったや熱保持指数などのパラメーターを用いて評価し1．1．4 試料布の吸湿発熱特性て吸湿発熱繊維の発熱特性を明らかにし，それら

JISL1952-1 に基づき，試料布を境に供給面と測のパラメーターと実際の着用感や衣服内温湿度と定面の 2 つのチャンバーをもつ装置を用いた．試の関係から繊維素材や構造が発熱機構に与える影験布の片面（測定面）に空気（20℃ , 40% RH）を響を調べることを目的とする．また，温感は皮膚供給し続け，測定面の温度を一定にし，この時と接触する布帛面の刺激と捉え，その皮膚感覚との温度を初期温度とした．次に，空気（20℃，約

脳活動との関係を定量化し，吸湿発熱で得られた

90% RH）を供給し続け，測定面の温度を継続し温感と脳活動との関係を明らかにすることによりて測定し，最大吸熱発熱温度および熱保持指数な運動パフォーマンスへの影響を評価する．

どの吸熱発熱特性を算出した 6, 7）．
表1

試料名
試料A

試料B
試料C
試料D

組成
ポリエステル 38％
アクリル 30％
レーヨン 20％
ポリウレタン 12％
アクリル 41％
ポリエステル 37％
レーヨン 18％
ポリウレタン 4％
ポリエステル 85％
アクリレート系繊維 15％
綿 100％

試料布と熱特性

目付（g/m2）

厚さ
（mm）

水分率
（％）

ΔTmax
（℃）

熱保持指数

半減期
（s）

147.1

0.56

3.2

2.5

377

209

296.1

1.56

3.0

2.9

538

258

228.5

1.34

5.5

3.4

1003

408

164.6

0.85

7.9

3.3

618

258

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

1．2

51 ─

サーマルマネキンによる吸湿発熱繊維

胸と背中上部に発汗計（（株）スキノス製）を装着を用いたウェアの熱特性評価

し，不感蒸泄量を測定した．また，衣服内温湿度

サーマルマネキンは，全身女性型立位座位共の測定には，コードレスの小型温湿度センサー

用 17 分割 THM-217S 京都電子製を用い，人工気（（有）シスコム製（SHTDL-3C））を用いた．試料

候室内（15℃，65％ RH）に設置して，4 種類（試

ウェアの裏地側の前胸と背中上部に小型温湿度セ

料 A，B，C，D）の試料インナー上衣または試料ンサーが入る大きさのポリエステルメッシュ製ポインナーに綿製のスエット上衣を重ね着させた．

ケットを作成し，その中に温湿度センサーを入れ

サーマルマネキンの平均皮膚温 33℃± 0.5℃に設て皮膚とインナーの間，インナーとスエットの間

定し，供給熱量から熱抵抗値（la）を算出した．

の衣服内温湿度を継続的に測定した．着用時の温冷感や湿潤感などの着用感は SD 法により評価した．この着用実験は，被験者の性周期や日周リズ
ムを考慮して，着用実験時刻を決めて被験者が一日に一着試料ウェアを着用することとした．

ai :マネキンの部位 i の表面積（m2）A:

マネキン全体の表面積（m2）Tsi : マネキンの部位 i の表面温度（℃）

2．結果および考察
2．1 吸湿発熱繊維の発熱特性
吸湿発熱繊維は親水性繊維を用い，官能基の種

Ta : 環境温度（℃）

類によって水分率が異なる．繊維の水分率と発熱

Hci : マネキン部位 i への供給電力量（W）

量とは相関関係があり，水分率が高いほど発熱量

1．3 吸湿発熱繊維を用いたウェアの着用実験

D の水分率を表 1 に示す．試料 A，B，D を構成

健康な 20 ～ 22 歳の女性 3 名を被験者とし，一する素材は，主にレーヨン，キュプラ，綿という人あたり 4 種類の試料をそれぞれ 2 回着用し，着セルロース系繊維で水酸基と水分子との反応であ

用感，衣服内温湿度および発汗量を測定した．吸る．試料 C はアクリレート系繊維で，単量体がア

湿発熱繊維を用いた 4 種類（試料 A，B，C，D）

クリル酸，アクリル酸ナトリウム及びアクリルアの長袖丸首型デザインのインナーと，その上に綿

ミド架橋共重合体から構成された長鎖状合成高分

製のスエット上下を着用し，試料ウェアとした．

子からなる繊維で，標準状態で 20 ～ 30％の水分

試料ウェアは着用実験前に 50℃で 3 時間真空乾燥率を示し，架橋した高分子の中に大量の水分子をした後に，人工気候室（15℃，60％ RH）内に一吸着することができるために 5），試料 C は本実験

晩調湿し，実験に供試した．被験者は，人工気候室で用いた試料のなかで比較的高い水分率を示す．

（15℃，60％ RH）内で試料ウェアを着用し，安静次に，試料布の吸湿発熱特性を比較した．JIS

5 分，エアロバイク運動 10 分，安静 5 分，エアロ法に基づいたチャンバーを用いて，試料布の最大バイク運動 10 分，安静 15 分の一連の運動を行っ

吸湿発熱温度（Δ Tmax）と熱保持指数および半減

た．エアロバイク運動は，エアロバイク EZ101

期の吸湿発熱特性を調べた．試験布の片面（測定（combi 製）を用いて負荷レベル 3 に設定し，回転面）に空気（20℃，40% RH）を供給し続けて測定

数約45rpm，
運動10分間での消費カロリー 5.8kcal，

面の温度を一定にした後に，高湿度の空気（20℃，

走行距離約 5.6km とした．実験の間，被験者の前約 90% RH）を連続供給した時の測定面の温度変デサントスポーツ科学 Vol. 45が多いことが分かっている 2, 4）．試料 A，B，C，

─

52 ─

図 1 試料布Dの測定面の温度変化化を図1に示す．最大吸湿発熱温度（Δ Tmax）は，

図 2 のように半減期と回帰曲線で囲まれた面積か

高湿度供給時の測定面の最大温度（Tmax）から初ら熱保持指数を算出した．試料布のΔ Tmax，半期温度（Tinitial）を引いた値である．

減期および熱保持指数を表 1 に示す．試料布のΔ

図 1 の吸湿発熱温度曲線をもとに熱保持指数を

Tmax は，試料 C，試料 D, 試料 B，試料 A の順で算出した．最大吸湿発熱温度（Δ Tmax）の時点高いことがわかった．試料 A と試料 B はレーヨン

を減衰経過時間（Srd）0 秒とし，温度減衰時におとアクリルが同程度含まれており，水分率も同程ける各時間の吸湿発熱温度（ΔTave）を算出した．

度の値を示す．Δ Tmax は試料 B の方が若干高い

吸湿発熱温度平均値（Δ Tave）および減衰経過時値を示した．試料 C はアクリレート系繊維が用い間（Srd）から回帰曲線を求め，半減期を算出した．

られており，この繊維は上述のように水分子の吸図 2 試料布Dの減衰経過時間と測定面の温度変化
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

53 ─

図 3 電子顕微鏡による試料布の断面観察着能力が高いために試料 A, B に比べて水分率お意味している．

よびΔ Tmax が高い値を示した．

分率，Δ Tmax および熱保持指数が高い値を示し

さらに，熱保持指数を試料ごとに比較すると，一方，試料 D は綿 100％で，水た．

試料 C, 試料 D，試料 B, 試料 A の順で高くなっている．発生した熱の保持は空気層が大きく関係す2．2

吸湿発熱繊維を用いたウェアの熱特性

る．試料布の断面構造を図 3 に示す．図 3 のよう評価と被験者による着用実験に，試料 B と試料 C は試料布が厚く，多くの孔や吸湿発熱繊維は，周知のように不感蒸泄が発生

空間層が認められた．試料 A と試料 B は同じ組成しなければ発熱しない．そこで，試料インナー上であるが，試料 B は試料 A よりも厚く，空気層が衣および試料ウェア上衣の熱抵抗値を算出し，そ多いために，試料 B は試料 A よりも熱保持指数がの結果を表 2 に示す．試料 A ～ D の試料インナー

高い．繊維中の官能基と水分子の相互作用で湿潤熱が発生し，その熱を抱き込む空気層の量によって熱保持指数が影響すると考えられる．また，半減期は試料中の官能基の放熱速度を示しており，
試料 C は半減期が高い値を示していることからア
クリレート繊維の放熱速度が遅いことを示しており，換言するとアクリレート繊維は吸熱しやすく
放熱しにくく，吸湿発熱保持特性に優れることをデサントスポーツ科学 Vol. 45

表2

試料ウェアの熱抵抗値

試料名
試料A
試料B
試料C
試料D
試料A・スエット
試料B・スエット
試料C・スエット
試料D・スエット

熱抵抗値
0.135
0.141
0.143
0.133
0.195
0.205
0.208
0.193

─

54 ─

は，試料布の厚さが厚い試料 B と試料 C は，試料から約 600ml，呼気による喪失分が約 300ml）不感

A と試料 D と比較して熱抵抗値が少し高いが大き蒸泄として発散させている 8）．実際に被験者が 4な違いが認められなかった．また，試料インナー

種類の試料を着用して人工気候室内で運動し，発とスエットを組み合わせると，さらに熱抵抗値が汗量，温冷感や湿潤感などの着用感，衣服内温湿高くなった．サーマルマネキンは発汗しないため度を測定した．被験者の皮膚から発散した不感蒸に，吸湿発熱繊維の種類による熱抵抗値の違いは

泄が試料中の官能基に吸着し湿潤熱が発生すると認められなかった．

衣服内温度は上昇する．代表的な被験者の前胸部健常成人は，常温安静時 1 日に約 900ml（皮膚分の衣服内温度を図 4 に示した．本実験は，安静

図 4 被験者3名が試料ウェア着用時の衣服内温度（前胸部分）
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

55 ─

5 分，運動 10 分，安静 5 分，運動 10 分，安静 15を検討した．これらのパラメーターと実際の着用分のプロトコルで，被験者 3 名がこのプロトコル

時の衣服内温度と違いが認められ，検討すべき項を 2 回繰り返した．最初の安静時は，試料 C を被目が明らかとなった．また，吸湿発熱繊維が皮膚

験者が着用時に最も暖かいと感じ，衣服内温度のに与える温感は皮膚と接触する布帛面の刺激とし高い人が多かった．運動時は，試料 C または試料てとらえることができる．人は脳内で情報を処理

B を着用時に衣服内温度が最も高いことがわかっして伝達し，活動神経近傍の限られた領域では血た．一方，試料 D は被験者 3 人ともに，安静，運管が拡張して血流量が増加する．これに従って動のいずれの段階において衣服内温度が最も低い

酸素化ヘモグロビン濃度（oxy-Hb）が増加するたことがわかった．試料 D は不感蒸泄によって吸湿め，近赤外線の光を利用して oxy-Hb の変化量に発熱した湿潤熱を保持できるために，Δ Tmax お

注目することで脳の活動状態を知ることができ

よび熱保持指数が高いことを示している．しかる．しかし，本実験ではその皮膚感覚と脳活動とし，試料 D は着用実験でいずれの段階においてもの関係は，まだ予備実験の範囲であり，明確な答試料布の中でもっとも低い衣服内温度を示した．

えが得られていないために，詳細を検討する必要

この理由として，Δ Tmax および熱保持指数などである．

は，2 つのチャンバーを用いて，試料を垂直に設置して水平方向から高湿の空気を流しており，一謝 辞

定方向からの空気の流れでしか測定しない方法に本研究を遂行するにあたり，研究助成金を賜よる可能性が考えられる．他方向から計測する必

りました公益財団法人石本記念デサントスポー

要があり，熱特性値は異なることが予想できる．

ツ科学振興財団に厚く御礼を申し上げます．本

また，電子顕微鏡観察でもわかるようにその他の研究は，大妻女子大学研究倫理委員会（受付番号

試料に比べて試料 D は皮膚から接触する面積が大2019-011）の承認を受けて行いました．また，実きい．試料 D は綿 100％で水分率は高く，吸湿し験にご協力いただきました大妻女子大学の学生にた不感蒸泄が綿の水酸基と反応して湿潤熱が発生

深く感謝申し上げます．

するが，15℃という外気温により次々に発生する不感蒸泄が冷却されて衣服内温度が最も低い値を文 献示したと考えられる．

1） 水谷千代美，辻井敬亘，福田猛，デサントスポー

本実験では，試料ウェアを着用時の皮膚とインナーとの間およびインナーとスエットの間の空気
層の温湿度を測定したが，サーマルマネキンの熱抵抗値と同様に試料ウェアの種類による温冷感や湿潤感の違いは，皮膚とインナーとの間に空気層の温湿度が大きく影響し，インナーとスエットの間の空気層の温湿度は影響しなかった．
3．結 論
本実験は，吸湿発熱繊維のΔ Tmax や熱保持指数などの熱特性値と着用感や衣服内温度との関係
デサントスポーツ科学 Vol. 45

ツ科学，17, p.77-86（1996）

2） Chiyomi Mizutani, Yoshinobu Tsujii, Noelie

Bertoniere, Textile Research Journal, 69（8），p.559-

564（1999）

3） 水谷千代美，辻井敬亘，宮本武明 , デサントスポー
ツ科学，21, p.95-102（2000）

4） 松本 喜代一，呉 鴬，泉 由美子，植嶋 宏元，繊維機械学会誌，52（7）p.T105-T112（1999）

5） 團野哲也，衣服の百科事典，日本家政学会，丸善
出版，p.26-29（2015）6） 生地の吸湿発熱性試験方法－第 1部：最大吸湿発
熱温度測定法，JISL1952-1（2021）

7） 生地の吸湿発熱性試験方法－第 2部：熱保持指数
測定法，JISL1952-2（2021）

─

56 ─
8） 日本緊急医学会医学用語解説集 https://www.jaam.

jp/dictionary/dictionary/word/0515.html, 閲覧日

2023年 5月 19日

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

57 ─

野球投手の血行障害予防に向けた
クールダウン手法の開発
筑

波

大

学

小

﨑

（共同研究者） 同

森

同

吉

岡

同

川

村

早 稲 田 大 学

前

田

恵

生

翔

也

将

輝
卓

清

司

Development of Cooling-Down Methods for the Prevention of Circulatory
Disorders in Baseball Pitchersby
Keisei Kosakai, Takashi Kawamura

Institute of Health and Sport Sciences, University of Tsukuba
Shoya Mori, Masaki Yoshioka

Graduate School of Comprehensive Human Sciences,
University of Tsukuba
Seiji Maeda

Faculty of Sport Sciences, Waseda University

ABSTRACT
Among sports injuries caused by pitching motion, preventive measures forcirculatory disorders have not been sufﬁciently established. Therefore, this study aimed

to clarify the acute effects of icing performed after pitching on brachial hemodynamics
in baseball pitchers. A pitching task consisting of 98 pitches was conducted with twelve

university baseball pitchers, and two conditions were set: a control condition without
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58 ─

icing treatment after pitching and an intervention condition with icing treatment.

Subjective fatigue, shoulder external/internal rotation muscle strength, and brachialhemodynamic parameters were evaluated before and after pitching. The reactive
hyperemia index（RHI）score, an indicator of endothelial function, was calculated toassess one of the brachial hemodynamics. No signiﬁcant interaction between time andcondition was observed for subjective fatigue and shoulder muscle strength. However,a signiﬁcant interaction was found between the temporal changes in RHI scores andthe presence or absence of icing treatment, with lower RHI scores on the following day
observed in the condition with icing after pitching. The results of this study suggest

the potential impact of icing after pitching on endothelial function. These ﬁndings are

considered important fundamental insights for investigating cooling-down methods forpreventing circulatory disorders in baseball pitchers.
キーワード
野球投手，ピッチング，血管内皮機能，上腕血行動態，アイシング
KeywordBaseball Pitcher, Pitching, Endothelial function, Brachial hemodynamics, Icing

要 旨ていた．本研究で得られた結果より，ピッチング後におけるアイシングの有無が血管内皮機能に影

投球動作に起因するスポーツ障害の中でも，血響を及ぼす可能性が示された．この結果は，野球

行障害の予防策は十分に確立されていない．そこ

投手の血行障害予防に向けたクールダウン手法をで本研究では，野球投手においてピッチング後に検討する上で重要な基礎的知見であると考えられ行うアイシングが上腕血行動態に及ぼす影響を明る．

らかにすることを目的とした．大学野球投手 12名を対象に 98 球のピッチング課題を実施し，ピッ

緒 言

チング後にアイシングを行わない対照条件とアイ

わが国において，野球は幅広い年齢層で親しま

シングを行う介入条件の 2 条件を設定した．ピッ

れている国民的なスポーツであり，その競技人口

チングの前後において主観的疲労感，肩関節外は 約 384 万人（20 歳以上）と推計されている．そ旋・内旋筋力，上腕血行動態を評価した．なお，の一方で，野球は怪我の発生率が高いスポーツで上腕血行動態の評価では，血管内皮機能の指標でもあり，特に投球動作に起因するスポーツ障害は，ある RHI（reactive hyperemia index）スコアを算出

野球に関連する怪我のうち，多くの割合を占めるした．主観的疲労感と肩関節筋力には，時間と条ことが報告されている 1）．投球動作に起因するス

件の有意な交互作用は認められなかった．一方で，ポーツ障害の代表例として，野球肘などの関節障

RHI スコアの経時変化とアイシングの有無には有害や持続的なしびれと鋭い痛みを伴う血行障害な

意な交互作用が確認され，ピッチング後にアイシどが挙げられる．このうち，血行障害についてングを行う条件では翌日の RHI スコアが低下しは，主観的な症状を軽減する対症療法および保存
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59 ─

療法に頼っているのが現状であり，血行障害の予

ルダウン手法の開発に必要な基礎的知見の構築に防に有効な対策法は十分に確立されていない．し貢献すると考えられる．

たがって，野球投手における血行障害を予防する対策法として投球動作（ピッチング）後の適切な1．研究方法クールダウン手法を検討することは重要な課題で

1．1 研究対象者あると考えられる．

研究対象者は，大学男子野球投手 12 名（20 ± 1

これまでに，ピッチング後に生じる肩関節可動歳）とし，筑波大学硬式野球部員から機縁法を用域の低下については，肩関節へのアイシングと軽いて募集した．研究対象者の適格基準は，現在顕い肩関節の運動を組み合わせたクールダウンに著な投球障害がない者，心血管疾患の既往歴がな

2）

よって抑制されることが明らかにされている ．

い者，学生教育研究災害傷害保険に加入している

さらに，最近の研究では，肩関節と肘関節におけ者とした．除外基準は，測定の前に水以外の飲食

るアイシングを長時間行うことによってピッチンを行った者，実験を完遂できなかった者とした．

グ後に生じる肩関節内旋筋力の低下が有意に抑制

全ての研究対象者に対して，研究内容に関する説

3）

されることも報告されている ．これら一連の研明を行い，研究への参加に同意を得た後に実験を究結果は，ピッチング後のアイシングが肩関節の実施した．本研究は筑波大学体育系研究倫理委員

障害予防や筋力低下の抑制に対しては，一定の効会の承認を得て行われた（課題番号：体 021 － 91

果を有する可能性を示している．

号）．

一方，循環生理学的な観点からはアイシングを行うと交感神経系が活性化し，末梢血管抵抗の上1．2 実験プロトコル

昇や血管内皮機能の低下が惹起されることが明ら研究対象者には，実験当日の激しい運動と測定

4）かにされている ．末梢血管抵抗の上昇および血前約 3 時間は水以外の飲食を控えるように指示し管内皮機能の低下は，血行障害の進行に寄与する

た．実験はピッチング後にアイシングを行わない可能性があることから，ピッチング後におけるア

対照条件とアイシングを行う介入条件の 2 条件とイシングは野球投手の血行障害を予防する上ではし，それぞれの条件をランダムに 1 週間以上の間必ずしも有効ではない可能性が考えられる．しか隔をあけて実施した（ランダム化クロスオーバーしながら，ピッチング後における投球腕の上腕血

試験）
（図 1）
．アイシングを行う介入条件では，行動態の変化に対して一過性のアイシングが及ぼ

ピッチング後に氷水を入れた氷嚢を用いて肩関節す急性的な影響については全く明らかにされていおよび肘関節周囲のアイシングを 20 分間介入しない．したがって，ピッチング後のアイシングがた．各測定は，ピッチング前（早朝安静時），ピッ

血行障害を予防する対策法として適切なクールダ，ピッチング 2 日後（早チング 1 日後（早朝安静時）

ウン手法であるか否かは不明である．

朝安静時）にそれぞれ実施した．

そこで本研究では，野球投手におけるピッチン
グに起因する上腕血行動態の変化を経時的かつ客

1．3 ピッチング課題

観的に評価し，ピッチング後に行うアイシングが本研究におけるピッチングの球数は 98 球（14上腕血行動態（特に血管内皮機能）の変化に及ぼ

球× 7 セット）とし，セット間の休憩は 6 分間，す影響を明らかにすることを目的とした．本研究各セット開始前の投球練習は5球とした．したがっは，野球投手の血行障害予防に向けた新たなクーて，本研究におけるピッチング課題は，合計 128

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60 ─

図 1 実験プロトコル

球の投球動作で構成された．ピッチングにおけるJapan, Tokyo, Japan）を用いて，投球腕の上腕動

球種はストレートのみで統一し，各セット間にお脈の血管径，血流速度，血流量をそれぞれ評価しけるキャッチボールは控えるよう指示した．

た．測定の際，研究対象者には椅子に座ってもらい，高さの調節が可能な台に投球腕をリラックス

1．4 アイシング

させた状態でのせてもらった．台の高さは肩と同本研究におけるアイシングには，氷水を入れた程度になるように調節した．研究対象者間および布製の氷嚢（ザムスト社製）を用いた．氷嚢が直測定条件間で超音波画像診断装置の探索子を当て接肌にあたる形で肩関節の前後と肘関節の尺骨る位置が異ならないように，ピッチング前測定時側の 3 か所を冷却した．冷却時の姿勢と時間は座に上腕の遠位 1/3 の部分に油性マーカーで印をつ

位安静で 20 分間とした．なお，予備検討においけ，ピッチング後の測定時には，その印の円周範て，同様の方法で20分間アイシングを実施すると，囲内に探索子を当てた．超音波画像診断装置に内冷却部の皮膚温が 12.6 ± 1.2℃低下することを確蔵された解析機能を使用し，B モード法にて取得認している．

した上腕動脈の長軸像の上腕動脈近位壁内膜から遠位壁内膜までの距離を測定して上腕動脈の血管

1．5 測定項目径とした．その後，長軸像を映した状態でカラー

1．5．1 血管内皮機能ドプラ法を用いて上腕動脈における平均血流速度

本研究では，反応性充血の原理を活用して非侵を測定した．超音波入射補正角度は一律60ﾟとし，襲的に血管内皮機能を評価した．測定には，専用

上腕動脈の長軸像を水平に映した上で，関心領域の血管内皮機能測定装置（Endo-PAT2000；Itamarが動脈の中心に位置するように計測した．カラー

Medical Ltd, Caesarea, Israel）を使用した．仰臥ドプラ法による平均血流速度の測定は連続 60 秒

位にて測定された血管内皮機能は，反応性充血指以上行い，時間平均された値を統計解析で用いた．

数（RHI：reactive hyperemia index）としてスコア

上腕動脈血流量は，血管径と平均血流速度のデー化した．なお，同様の測定装置を用いて算出されタをもとに以下の式を用いて算出した 6）．

た RHI スコアの個体内変動の変動係数は，2 時間

上腕動脈血流量（ml/ 分）

間隔では 22.6 ± 3.9%，1 時間間隔で 16.1 ± 7.8%，＝（上腕動脈血管径（cm）÷ 2）2

30 分間隔で 15.3 ± 5.3% であることが報告されて×円周率×平均血流速度（ml/ 秒）× 60

5）

いる ．
1．5．2 上腕血行動態
超音波画像診断装置（Vivid E95; GE Healthcare

1．5．3 血圧および心拍数
血 圧 脈 波 検 査 装 置（SphygmoCor XCEL TM2805V；A&D Medical, Japan）を用いて，心拍数おデサントスポーツ科学 Vol. 45─

よび上腕の収縮期および拡張期血圧を測定した．
研究対象者の上腕に専用のカフを装着して測定を61 ─

2．研究結果行った．投球腕は高さの調節が可能な台にリラッ

図 2 にピッチング前後における投球腕の主観的クスした状態でのせ，台の高さはカフが心臓の高疲労感（VAS スコア）の変化量を示した．対照条

さと同程度になるように調整した．測定は座位安件および介入条件ともにピッチングの 1 日後には静状態で 2 回以上行い，その平均値を統計解析で主観的疲労感が有意に上昇し，ピッチング 2 日後用いた．

には低下することが確認された．繰り返しのある

1．5．4 主観的疲労感

2 元配置分散分析の結果，時間の主効果は有意でVAS（Visual Analogue Scale）を用いて，研究対あったが，条件の主効果および時間と条件の交互

象者の投球腕全体の主観的疲労感をスコア化し作用は有意ではなかった．

た．10 cm の直線の左端に「全く疲労のない状態」，
右端に「想定できる範囲の最大の疲労状態」と書いた測定用紙を用意し，現在の疲労感を 10 cm の
直線上に×印で記入するよう指示した．記入済みの検査用紙の×印の位置は定規で計測して 0.1cm
単位で記録した．
1．5．5 肩関節筋力
肩関節筋力の測定にはハンドヘルドダイナモ
メーター（μ Tas; Anima, Tokyo, Japan）を使用した．先行研究 3 で実施されている手技を参考に，
肩関節外旋筋力と肩関節内旋筋力を測定した（n

図 2 ピッチング前後の主観的疲労感の変化

主効果（時間）：P<0.001，主効果（条件）：P=0.348，交互作用（時：P=0.469．*P<0.05（vs.Baseline），#P<0.05（vs.Day1）
間×条件）= 11）．測定はそれぞれ 2 回ずつ実施し，得られた値の最大値を統計解析で用いた．
図 3 にピッチング前後の肩関節筋力の変化率
1．6 統計処理を示した．全体の平均値を確認すると，肩関節外研究対象者の特性は，平均値±標準偏差で示し

旋筋力（図 3A）および内旋筋力（図 3B）ともにアた．主観的疲労感，肩関節筋力，上腕血流量およイシング条件ではピッチング翌日に低下する傾向

び RHI スコアの測定データは平均値±標準誤差でを示した．一方，対照条件ではピッチング前後で示した．すべての測定項目は，繰り返しのある 2

横ばいの推移を示した．しかし，繰り返しのある

元配置分散分析を用いて解析を行った．その際，2 元配置分散分析の結果では，時間および条件の時間およびアイシングの主効果と 2 要因の交互作

主効果および交互作用はいずれも有意ではなかっ用の効果について有意確率を算出した．統計学的た．

有意水準は 5% 未満とした．すべての統計解析に

図 4 に上腕動脈径と血流速度から推定した上腕おいて，多重比較の際には有意確率を Bonferroni

動脈血流量のピッチング前後における変化率を示

法 に よ っ て 調 整 し た． す べ て の 統 計 解 析 に はした．全体の平均値を確認すると，対照条件ではSPSS version 28（IBM, Tokyo, Japan）を用いた．

ピッチング翌日に約 20% 増加した一方で，アイシング条件は横ばいの推移を示した．しかしながデサントスポーツ科学 Vol. 45

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62 ─

図 3A ピッチング前後の肩関節外旋筋力（ER strength）の変化

主効果（時間）：P=0.321，主効果（条件）：P=0.427，交互作用（時間×条件）：P=0.275

図 4 ピッチング前後の上腕血流量の変化

図 3B ピッチング前後の肩関節内旋筋力（IR strength）の変化

主効果（時間）：P=0.478，主効果（条件）：P=0.277，交互作用（時間×条件）：P=0.607

図 5 ピッチング前後のRHIスコアの変化

主効果（時間）：P=0.478，主効果（条件）：P=0.277，交互作用（時間×条件）：P=0.607

主効果（時間）：P=0.419，主効果（条件）：P=0.016，交互作用（時間×条件）：P=0.035．*P<0.05（vs.Baseline）

ら，繰り返しのある 2 元配置分散分析の結果では，確認された．事後検定の結果，ピッチング前とピッ

時間および条件の主効果，交互作用のいずれも有チング 1 日後の RHI スコアの変化率に有意な差が意水準には達しなかった．

確認され（P = 0.012），ピッチング 2 日後にもその図 5 に血管内皮機能の指標である RHI スコアの差は有意傾向であった（P = 0.052）．

ピッチング前後における変化率を示した．全体の表 1 にピッチング前後の心拍数，平均血圧，上平均値を確認すると，対照条件ではピッチング翌

腕収縮期・拡張期血圧・脈圧，上腕動脈径および日に 18.0 ± 4.4% 増加した一方で，アイシング条

上腕動脈血流速度を示した．繰り返しのある 2 元

件では 8.8 ± 6.9% 低下していた．繰り返しのある

配置分散分析の結果，全ての指標において時間と2 元配置分散分析の結果，時間の主効果は確認さ

条件の主効果および交互作用のいずれも有意ではれなかった一方で，条件の主効果が確認され，対なかった．

照条件では有意に RHI スコアの変化率が大きいことが認められた．さらに，時間と条件の交互作用も有意であり，ピッチング前後の RHI スコアの変化とアイシングの有無には交互作用があることがデサントスポーツ科学 Vol. 45

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表1

63 ─

ピッチング前後における血行動態の変化

対照条件
介入条件
有意確率
ピッチング ピッチング ピッチング ピッチング ピッチング ピッチング
時間×
時間
条件
前
1日後
2日後
前
1日後
2日後
条件
心拍数, bpm
63±9
60±7
61±6
63±8
63±8
61±5
0.30
0.54
0.62
平均血圧, mmHg
87±6
85±8
86±7
87±7
85±6
85±8
0.07
0.75
0.77
上腕収縮期血圧, mmHg
123±7
123±8
123±8
122±8
122±9
119±7
0.25
0.27
0.50
上腕拡張期血圧, mmHg
69±7
66±8
68±7
70±7
67±7
68±9
0.09
0.66
0.95
上腕脈圧, mmHg
54±8
57±6
55±7
52±6
55±11
51±6
0.19
0.24
0.68
上腕動脈径, mm
4.0±0.3
4.0±0.3
4.0±0.3
3.9±0.4
4.0±0.4
4.0±0.3 0.27
0.45
0.52
上腕動脈血流速度, cm/秒
17±7
19±6
19±9
18±8
17±8
16±5
0.87
0.46
0.53
平均値±標準偏差

3．考 察

報告されている 3）．本研究で得られた結果は先行研究の結果とは異なるが，その要因には，1）冷本研究では，大学男子野球投手を対象に，ピッ

却時間の違い，2）冷却温度の違い，3）ピッチン

チング後におけるアイシングによるクールダウン

グ課題のプロトコルの違いが挙げられる．Phase

がピッチング 1 日後および 2 日後の主観的疲労感，

Change Material によるアイシングは長時間の局

肩関節筋力，上腕血行動態（血管内皮機能）に及部冷却が可能であり，先行研究ではピッチング後

ぼす影響を検討した．本研究では，先発投手をに 3 時間連続で肩関節前後と肘関節のアイシング

想定し，98 球のピッチング課題を実施した後に，を行っている．一方で，本研究では氷嚢を用いて肩関節前後と肘関節の 3 か所を布製の氷嚢を用い同部位を 20 分間冷却した．氷嚢を用いたアイシて冷却した．その結果，アイシングの有無に関わングは低コストかつ特別な機材を必要としないた

らず，主観的疲労感はピッチング翌日に最大値をめ，スポーツ現場で容易に実施できるクールダウ

示し，2 日後には低下傾向を示した．一方で，肩ン手法の 1 つであるが，Phase Change Material を関節外旋および内旋筋力の変化率は，アイシング応用したクールダウン手法と比較すると，数時間の有無に関わらず有意な差を示さなかった．さらにわたる長期間の冷却や冷却温度の微調整が難しに，上腕動脈の血流量もまた，アイシングの有無

いと考えられる．我々の実施した予備検討では，による有意な交互作用は確認されなかった．しか氷水を入れた氷嚢による 20 分間のアイシングにしながら，血管内皮機能の指標である RHI スコ

より冷却部の皮膚温度が 13℃程度低下すること

アの変化率とアイシングの有無には交互作用があを確認している．Phase Change Material を用いたることが確認された．本研究で得られた一連の結先行研究では，皮膚温度の変化を示していないが，果より，ピッチング後におけるアイシングは，主冷却開始時の Phase Change Material の温度設定が観的疲労感および肩関節筋力の経時変化には影響

15℃であることから，氷嚢に氷水を入れて冷却しを及ぼさない一方で，投球腕の血管内皮機能の経た本研究よりも冷却温度が高いと考えられる．以時変化には何らかの影響を及ぼす可能性が示され上のことから，冷却の温度や時間などの要素にた．

よって，アイシングの効果が異なった可能性が考Phase Change Material を 応 用 し，90 球 程 度 のえられる．

ピッチング課題後にアイシングを実施した先行研

一方，本研究および先行研究ともに，ピッチン

究では，アイシングを行った翌日において，肩グ課題の運動強度を客観的な指標により評価して関節内旋筋力の低下が有意に抑制されることがいないことから，単純に研究結果を比較すること

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64 ─

は困難であると考えられる．球速やアームスピー

差や生理的な変動によって引き起こされた可能性

ドなどのピッチング課題に関連するデータやピッを否定できない．以上のことを踏まえると，本研

チング時の心拍数を評価することで客観的にピッ究から得られた結果のみでは，アイシングによる

7）

チング課題の運動強度が評価可能である ．客観

クールダウン手法の是非いついて結論づけること的にピッチング課題の運動強度を評価することは難しいと考えられる．本研究で得られた知見をで，他の研究結果との比較検討やピッチング以外基盤にした追加実験が必要であり，それらの研究の運動との比較検討を可能にし，研究結果のより結果が蓄積されることで，血行障害予防の上で最

詳細な解釈が可能になると考えられる．

適な野球投手のクールダウン手法が確立されるこ

一般的に，寒冷地では循環器疾患の発症リスクとを期待する．

8）が上昇することが明らかにされており ，その生理学的な背景には，慢性的な末梢血管の収縮によ

4．結 論る動脈圧上昇および慢性的な動脈圧上昇に伴う血大学男子野球投手を対象にした本研究では，

管内皮機能の低下が寄与していると推察されていピッチング後に 20 分間のアイシングを実施する

9）

る ．この推察の一部は，観察研究や実験的研究
4）

ことで，翌日における投球腕の血管内皮機能が低によっても実証されており ，これらのエビデン下する可能性が示された．しかし，ピッチング後スから着想を得て，血管内皮機能の観点から野球の血管内皮機能の変化は測定誤差や生理的変動の投手のクールダウン手法の是非を検討した点が本範囲内であった．そのため，ピッチング後のアイ研究の新規的な部分である．本研究では，上腕動シングが血管内皮機能に悪影響を及ぼすか否かを脈血流量には有意な変化が認められていない一方明らかにするためにはさらなる実験が必要であで，血管内皮機能の指標である RHI スコアは，アる．

イシングの翌日に低下することが確認された．この結果は，ピッチング後におけるアイシングが血管内皮機能の一過的な低下に寄与すること示唆するものである．

謝 辞
本研究は磯村頌吾氏・田邉歩睦氏（筑波大学体育専門学群）をはじめ，多くの筑波大学硬式野球

慢性的な血流量低下による指先の冷えが血行障部員の協力を得て行われた．加えて，公益財団法

害の主訴の 1 つであることに加えて，野球投手の人石本記念デサントスポーツ科学振興財団第44回

競技特性を踏まえると，特に投球腕の血管内皮機（2022 年度）研究助成金に支援された．ここで深能は投球パフォーマンス維持の観点から重要であく御礼申し上げる．

ると考えられる．その点で，ピッチング後におけるアイシングが血管内皮機能の一過的な低下に寄与している場合，アイシングによるクールダウン
は血行障害予防の観点からは，推奨できない可能性が考えられる．しかしながら，本研究で得られた RHI スコアの変化率（－ 8.8 ± 6.9%）は，先行研究で報告されている RHI スコアの変動係数（16.1 ～ 22.6%）5）の範囲内であった．したがって，
本研究で確認された RHI スコアの低下は，測定誤

文 献1） Posner M., Cameron K.L., Wolf J.M., Belmont P.J.,

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─

66 ─

Foot wear 装着下での足部運動解析手法の確立
森ノ宮医療大学工藤慎太郎（共同研究者） 同

山

口

功

同

堤

真

大

Development for Foot Motion Analysis System with Footwear

by
Shintarou Kudo, Masahiro Tsutsumi

Inclusive medical sciences research institute,Morinomiya university of medical sciences
Isao Yamaguchi

Department of Radiological Sciences,

Morinomiya university of medical sciences

ABSTRACTThe motion of the talonavicular joint in shoes is important for understanding themechanism of sports injury, but there is no method for analysis under normal shoe
stiffness. We examined the motion of the talonavicular joint using the stretch strain

sensor（STR）that can measure the motion of the talonavicular joint with shoes on.
Fourteen feet of 14 healthy adult males were included in the study. The talonavicular
coverage angle（TNCA）was assessed in the sitting and standing positions using

X-rays, and the arch strain（AS）was measured in the same postures using an STR.

The AS was measured by four attachment methods and the correlation between the AS
and changes in TNCA was analysed. The method with the highest correlation was used

to examine the changes in the AS waveform of running motion in barefoot and shoe
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

67 ─

conditions. The AS condition with a line connecting the medial malleus and navicular,
and an inclination of 50 degrees downwards to the ﬂoor correlated signiﬁcantly withchanges in TNCA（r = 0.60, p = 0.02）. There was no significant difference in AS

during running between with the shoe and without shoe conditions. Therefore, AS
measurement by STR might be able to assess the motion of the talonavicular joint
during running.
キーワード
伸縮性ひずみセンサー，距舟関節，ランニング，靴，足KeywordStretch strain sensor, Talonavicular joint, running, shoe, foot

要 旨

骨から構成され，複雑な運動を行う．この足部のアライメントや運動に異常が生じると種々のス

靴の中での距舟関節の運動はスポーツ障害の発ポーツ障害を惹起すると考えられている 1, 2）．中生機序の解明に重要であるが，通常の靴の強度をでも近年の足部運動の解析により足部の中でも特保った状態での解析手法がない．そこで靴を装着に距舟関節の運動が注目されている 3）．つまり足下で計測可能な伸縮性ひずみセンサー（STR）を部のスポーツ障害の発生と足部運動の関係を検討用いて，距舟関節の運動解析を試みた．健常成人するためには，距舟関節の運動を解析する必要が男性 14 名 14 足を対象に，X 線による距舟関節被ある．

覆角（TNCA）を坐位と立位で計測し，同様の姿

足部の運動解析は足部に多数の反射マーカを貼勢で STR を用いてアーチに加わるひずみをアー付した multi-segment foot model がよく用いられチストレイン（AS）として計測した．なお，ASる 4）．一方，この手法は足部に反射マーカを貼付の計測は 4 つの貼付法と TNCA の変化との相関をする必要があるため，靴を履いた状態では難しい．

分析した．最も相関の高い方法で裸足条件と靴条

また反射マーカ貼付部の靴をくり抜くことで反射

件でのランニング動作の AS 波形の変化を検証しマーカを貼付した研究もみられる 5, 6）．しかし，た．内果と舟状骨を結ぶ線かつ床面に対して 50

靴の剛性が低下するため，実際に靴の中での足部

度下方に傾斜をつけて貼付した条件が TNCA の挙動を反映しているかは疑問である．つまり通常．ランニン変化と相関が高かった（r=0.60,p=0.02）の靴の強度を保った状態での距舟関節の運動を解グ中の AS は靴条件と靴なし条件間に有意差を認析する手法がない．

めなかった．すなわち STR による AS 計測により

我 々 は 伸 縮 性 ひ ず み セ ン サ ー（Stretch strain

ランニング中，靴を装着した状態でも距舟関節のsensor, C-stretch バンドー化学，兵庫，日本）（以運動を評価できる可能性がある．

下 STR とする）を足部に貼付することで，後足部

緒 言
足部は 7 つの足根骨と 5 本の中足骨，14 の指節
デサントスポーツ科学 Vol. 45

に対する前足部の背屈，外がえし運動を反映することを明らかにし，足部のサポーター装着時の足部挙動の調査を行った 7, 8）．すなわち，STR を

─

68 ─

用いることで，靴の中での距舟関節の運動を解
析できれば，より距舟関節の運動を制御できるFootwear の開発や運動療法の開発に発展する可能性がある．
本研究の目的は靴を装着した状態で計測可能な

STR を用いて，距舟関節の運動の解析手法を開発することとした．上記目的を達成するために以下の 2 つの実験を行った．実験 1 は距舟関節の内外転運動を反映する STR の貼付方法を検証する．
実験 2 では実験 1 で検証した方法を用いて，靴を履いた条件と裸足条件での走行中の STR を比較し，靴を装着した条件でも計測可能なことを示す．
1．実 験
1．1

実験 1 距舟関節の内外転運動を反映す
る STR の貼付方法の検証

図 1 STR貼付方法

4つの STRの貼付方法を示す●：舟状骨，◯：載距突起，■：内側楔状骨，□：内果

坐位に対する立位の足部ストレインを立位アーチ
ストレインと定義した．
1 名の診療放射線技師により距舟関節の水平面

1．1．1 方 法

上のアライメント（骨配列）をX線撮影装置（キャ

対象は健常成人男性 14 名 14 足（年齢 44.6 ± 8.0

ノンメディカルシステムズ社製の MRAD-A325）

歳, 身長1.72±0.06 m, 体重 73.4±13.4 kg）とした．

を用いて撮像した . 撮像肢位は足底を床に触れ除外基準は現在，足部・足関節に疼痛を有するもた端坐位（膝関節 90 ﾟ屈曲位 , 足関節底背屈中間の，過去に足部・足関節に対する手術の既往のあ位）と安静立位の 2 条件とした . 入射角を背側へるものとした．本研究は森ノ宮医療大学学術研究

20 ゜傾斜させた Anterior- Posterior 像（AP 像）を委員会倫理審査部会の承認を得て実施した（承認

撮影した . 撮影条件は管電圧を 50kV，管電流を

番号 2021-081）．なお，対象者には本研究の趣旨

100mA，mAs 値は 0.025，撮影距離は 150cm としを説明し同意を得た．

た 9）．撮影した画像をもとに，距骨頭の内外側

4 か所の足部ストレインの計測には，STR を用

関節縁を結ぶ線と舟状骨関節の内外側縁を結んいた．非荷重位で足部内側に 4 つのパターンでだ線が成す Talonavicular coverage angle（TNCA）

STR を貼付した（図 1）．Pattern1 は舟状骨と載距を Image J（version 1.52；National Institutes of

突起を結ぶ線上に貼付する．Pattern2 は内側楔状Health，Bethesda，MD，USA） を用いて計測し骨と載距突起を結ぶ線上に貼付する．Pattern3 は．また，非荷重位から荷重に伴う TNCAた（図 2）

舟状骨と内果を結ぶ線上，Pattern4 は内側楔状骨の変化量を Talonavicular coverage angle Excursionと内果を結ぶ線上に貼付した．また Pattern1 と 2（TNCA-E）と定義した．

は距舟関節の運動軸に平行になるように床面に対Pattern1 ～ 4 の立位アーチストレインはフリー

して約 40 度上方に傾斜をつけ，Pattern3 と 4 は運

ドマン検定を用い，事後検定にはボンフェロー

動軸に直交するように床面に対して約 50 度下方ニ法を用いた．また TNCA-E と Pattern1~4 の立位に傾斜をつけて貼付した．

アーチストレインの関係をスピアマンの順位相関

STR を貼付した状態で足底面を床面に接地した係数を用いて比較検討した． 統計解析にはすべ
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69 ─

図 2 Talonavicular coverage angle
右足を背側から見た X線写真を示す
各写真の右上に撮像肢位を示す

図 4 TNCA-Eとpattern3の関係て IBM SPSS Statistics version 21（IBM，Armonk，

NY，USA）を使用した .

power=0.73）（ 図 4）． 一 方， そ の 他 の 条 件 は1．1．2 結 果

TNCA － E と有意な相関関係を認めなかった．

1．1．2．1 STR貼付方法による立位アーチス（pattern1:r=0.07,p=0.80, pattern2:r=0.13,p=0.65,patt

トレインの違い

ern4:0.35,p=0.22）

Pattern1 の立位アーチストレインは中央値 1.03
（25%-75%：1.01-1.06），Pattern2 は 1.03（1.01-

1．2 実験 2 靴を履いた条件と裸足条件での1.04）,Pattern3 は 1.05（;1.04-1.07），Pattern4 は 1.05

走行中のアーチストレインの検討（1.03-1.06）でパターン 1 はその他 3Pattern と比較

1．2．1 方 法

して有意差を認めた（図 3）．

対象は健常成人男性8名8足（年齢21.9±1.6 歳 ,身長 1.69 ± 0.06 m, 体重 61.3 ± 6.7 kg）とした．除外基準は現在，足部・足関節に疼痛を有するもの，
過去に足部・足関節に対する手術の既往のあるものとした．本研究は森ノ宮医療大学学術研究委員
会倫理審査部会の承認を得て実施した（承認番号2021-081）．なお，対象者には本研究の趣旨を説
明し同意を得た．
走行中のアーチストレインの計測には，STR を† :difference with pettern1 *:difference with pattern2

図 3 STR貼付パターンによるアーチストレインの違い

1．1．2．2 立位アーチストレインとX線評価との相関関係用い実験 1 の Pattern3 の方法で貼付した．また測定側の踵部に同期した圧力センサーを貼付し，踵
接地を同定した．
各種センサーを貼付した状態で，裸足条件と靴
下と靴を装着した条件で，トレッドミル上にて，Pettern3 の 立 位 ア ー チ ス ト レ イ ン は TNCA-E

時速 8 ㎞のランニング動作を記録した．記録周波と有意な正の相関関係を認めた（r=0.60, p=0.02,

数は 100Hz として，得られた波形は 7 区間の移動

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70 ─

平均を算出し平滑化した．静止立位の足部ストレインにより標準化し，10 ランニングサイクル中のアーチストレインを加算平均し，走行中のアー
チストレインとして算出した．

2．考 察
本研究の仮説は STR により靴を装着した状態
でも距舟関節の挙動を計測できるであった．本研

また靴の有無による走行中のアーチストレイン

究の結果，Pattern3 の貼付方法が，立ち上がり時の時系列における変化を検討するため，対応のあの距舟関節の外転運動を反映した．その手法による t 検定の statistical parametric mapping（SPM）をりランニング中の立脚期に STR が伸長されるこ

実 施 し た．SPM は Matlab（R2020a；MathWorksと，さらに靴を履いた状態でも同様の計測ができInc）を用い，オープンソースとして公開されてることが明らかになった．つまり，本研究は STR

いる SPM code（www.spm1d.org）を利用した．統により，靴を装着した状態でもランニング中の距

計学的有意水準は 95％とした．

舟関節の運動を評価できることを示した．

1．2．2

結果 走行中のアーチストレインと靴の影響

距舟関節の内外転運動の運動軸は足底面に対して約 40 度の背側に傾きをもつと報告されている

走行中のアーチストレインは立脚期に上昇し，．本研究での Pattern3 の貼付方法は内果から舟10）遊脚期に減少する単峰性を示した．ピークはラン状骨に向かって，運動軸に直交するように貼付しニングサイクルの 30 ～ 40％付近であった．靴条ている．そのため Pattern3 の貼付方法が最も立ち件と裸足条件のアーチストレインを図 5 に示す．

上がり動作中の距舟関節の外転運動を反映したとどちらも裸足条件と同様の波形パターンを示し，考えられた．

靴条件が靴なし条件と比べ高値を示していた．し本研究のランニング中の STR での解析においかし SPM 解析の結果，いずれのタイミングにおては，ランニングサイクルの 40％付近でピーク

いても条件間に有意差を認めなかった．

．ランニング中の距を迎えた可能性がある（図 5）
舟関節の運動を評価した研究は少ない．Arndot ら

図 5 ランニング中のアーチストレインの靴の有無による違い

左；縦軸はアーチストレイン，横軸はランニングサイクルを示す．黒実線は靴条件，赤実線は靴なし条件のアーチストレインを示す．
灰色の領域と赤の領域はそれぞれ，標準偏差の 2 倍を示す．
右；縦軸は SPM 値，横軸はランニングサイクルを示す．黒実線が赤点線の範囲内は有意差なし，赤点線の範囲外は有意差有と判定する．
今回は黒実線が赤点線の範囲を超えることがないため，いずれのタイミングにおいても有意差はなかった．

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の骨ピンマーカを足根骨に刺すことで足根骨間のしい．近年では 2D-3D レジストレーション法に運動を解析した研究では，距舟関節は前額面上でより，歩行中の距舟関節の運動を評価した研究がの運動が大きく，次いで水平面上の運動が大きい

ある 16）が，ランニング中の解析は時間分解能のことを示し，多くの被験者において立脚期の 20問題からほとんど行われていない．また，骨ピン～ 50％で外がえし運動が増加し 40 ～ 60％で外マーカや Fluoroscopy を用いた研究は被験者への11）．

侵襲が大きいことを考えると本研究で用いた STR

アーチストレインは距舟関節の外転のほかに，外は足部運動を非侵襲性に計測する手法として有用

がえし，背屈の運動を反映する可能性がある．一なツールと考えられる．

転運動がピークを迎えることを報告している

方，従来の三次元動作解析の手法では足部内のセ本研究の限界は 2 つある．走行時の距舟関節のグメント間の三次元運動を 3 つの運動軸の回転運

挙動は十分に明らかではない．そのため，走行中動に変換して表現している．そのため先行研究にのアーチストレインが距舟関節の挙動を示していおけるランニングサイクル中の外転運動のピーク

るかを検討するためには，走行時のアーチストレと一致しない結果になったと考えた．

インと Multi-segment foot model との比較も含め

走行中のアーチストレインは靴の装着の有無でて，妥当性を検証したい．2 つ目に対象者が健常優位さを認めなかった．靴を履いた状態での変化者に限られており，病的な足部を有する人の走行について Campbell らは歩行中の足関節の運動データを検証できていない．今後，異常な足部のでは靴を履くことで踵接地後の背屈角度を減少さ

データを追加することで，ストレッチセンサーのせること，ピークの外がえし角度を減少させると有用性を検証していく必要がある．

12）

報告している．一方，McHenry ら

13）

は靴を履く

と歩行中の踵接地時の距腿関節の背屈角度の増加

3．総 括と距骨下関節の底屈角度の増加などの歩行中の運靴を装着した状態で距舟関節の運動を STR に動学の変化と歩行速度とストライド長の増加を報より計測する手法を開発した．Pattern3 での貼付告している．またランニングにおいては，靴を履方法による立位アーチストレインは立ち上がり動

くと立脚期の 50％付近では第 1MTP 関節の伸展

作での距舟関節の挙動を反映することが明らかに角度が増加し，90 ～ 100％付近では減少し，靴はなった．一方，走行中のアーチストレインは靴を

MTP 関節の運動を制限するとの報告もある

14）．

装着した条件と同様のパターンになった．しかしは ラ ン ニ ン グ の 立 脚 期 の 20 ～走行中のアーチストレインは立脚期に増加するも60％で踵骨に対する中足骨の外がえし運動が減少のの，距舟関節の運動を反映しているかは十分にするとしている．いずれも，底背屈方向や外がえ明らかにできなかった．今後，Multi-segment footし / 内がえし方向の運動が変化することは示してmodel との比較を行い，検証を深める必要がある．

さ ら に Su ら

15）いるが，水平面上の内 / 外転運動について，変化を示した報告はない．そのため，距舟関節の水平謝 辞面上の運動をより反映する走行中のアーチストレ

本研究は公益財団法人石本記念デサントスポー

インは，靴を履いた条件と裸足条件で有意差を認

ツ科学振興財団の研究助成を受けて実施しまし

めなかったと考えた．

た．研究を助成していただいた同財団に深謝いた

距骨には反射マーカを貼付できないため，距舟します．また研究を実施するにあたり，多大な協関節の運動を三次元動作解析で計測することは難力を頂きました医療法人アレックス尾山台整形外

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72 ─

科の平川佳祐氏のご協力に深謝いたします．
文 献1） Bennett J.E. et al., Factors contributing to thedevelopment of medial tibial stress syndrome inhigh school runners., J. Orthop. Sports Phys. Ther.,31（9），504-10（2001）

2） Williams D.S., 3rd, I.S. McClay, J. Hamill, Arch

structure and injury patterns in runners., Clin. Biomech.

（ Bristol, Avon.），16 （4）， 341-7（2001）

3） Kido M., et al., Load response of the medial

longitudinal arch in patients with ﬂatfoot deformity:

in vivo 3D study., Clin. Biomech.（ Bristol, Avon.），28（5），568-73（2013）

4） Leardini A., et al., Multi-segment foot models andtheir use in clinical populations., Gait. Posture., 69,

50-59（2019）

5） Balsdon M.E.R., C.E. Dombroski, Reliability of amulti-segment foot model in a neutral cushioning

shoe during treadmill walking., J. Foot Ankle Res.,11, 60（2018）

6） Halstead J., et al., The feasibility of a modified

shoe for multi-segment foot motion analysis: apreliminary study., J. Foot Ankle Res., 9, （7 2016）

7） Kudo S. K. Sakamoto, Inﬂuence of a novel elastic

foot orthosis in foot motion during locomotion in
adults with mild ﬂatfoot., Gait. Posture., 93, 59-63（2022）

8） Sakamoto K., et al., Validity and reproducibility offoot motion analysis using a stretch strain sensor.,（2021）
Gait. Posture., 86, 180-185

9） A r u n a k u l M . , e t a l . , Tr i p o d i n d e x : a n e w

radiographic parameter assessing foot alignment.,，1411-20（2013）
Foot Ankle Int., 34（10）10） Nester C.J., A. Findlow, P. Bowker, Scientificapproach to the axis of rotation at the midtarsal

joint., J. Am. Podiatr. Med. Assoc., 91（2），68-73（2001）

11） Arndt A., et al., Intrinsic foot kinematics measured

in vivo during the stance phase of slow running., J.

，2672-（
8 2007）
Biomech., 40（12）12） Campbell K.J., et al., Normative rearfoot motion

during barefoot and shod walking using biplane
ﬂuoroscopy., Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc.,24（4），1402-（
8 2016）13） McHenry B.D., et al., Sagittal subtalar and talocrural

joint assessment between barefoot and shod

walking: A fluoroscopic study., Gait. Posture., 72,

57-61（2019）

14） Zhang F., et al., Influence of Shod and Barefoot

Running on the In Vivo Kinematics of theFirst Metatarsophalangeal Joint ., Front Bioeng.

（2022）
Biotechnol., 10, 892760

15） Su W., et al., Effects of Barefoot and Shod on the

In Vivo Kinematics of Medial Longitudinal Arch
During Running Based on a High-Speed Dual

Fluoroscopic Imaging System ., Front Bioeng.

（2022）
Biotechnol., 10, 917675

16） Chen Wang M.D., et al., In vivo kinematic studyof the tarsal joints complex based on fluoroscopic

3D-2D registration technique., Gait. Posture., 49,
54-60（2016）

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

73 ─

全方位二軸変形試験法から導かれた
ひずみエネルギー密度関数を用いた
衣服圧の CAE シミュレーション
福

井

大

学

山

下

義

裕

（共同研究者） ＩＤＡＪ株式会社

石

川

覚

志

Study on CAE Simulation of Garment Pressure Using Strain Energy Density
Function Derived from Biaxial Deformation Test MethodbyYoshihiro Yamashita
University of Fukui,Research Center for Fibers and Materials
Satoshi Ishikawa
IDAJ

ABSTRACTTo predict garment pressure accurately, it is essential to model the biaxial

deformation behavior of textiles by considering yarn properties and weave structure.
Yarn's mechanical properties are nonlinear, and assuming a Poisson's ratio of 0.5, we

can employ a hyperelastic model to simulate large deformation behavior. In this study,

we approximate the mechanical properties of spun yarn using an equivalent model ofa homogeneous monoﬁlament. We use CAE software, Abaqus, to simulate the biaxial

tensile behavior of a plain weave.We estimate the stress-strain relationship by ﬁtting
the strain energy density function to the Mooney-Rivlin approximation, which isbased on biaxial deformation in the course direction. This direction closely resembles

the deformation experienced when wearing a garment. We also utilize CAD data for
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a general-purpose mannequin and a shirt. When we compared the results with themeasured garment pressure of a T-shirt worn on a mannequin, we found that they werein good agreement with the measured garment pressure.
キーワード
衣服圧，CAE シミュレーション，ひずみエネルギー，ニット，編物，二軸変形
Keyword

Garment pressure, CAE Simulation, Strain energy, Knit, Knitted fabric, Biaxial deformation

ソフトマネキンで計測された衣服圧は人体よりも要 旨

2 ～ 3 倍大きな値であることを示した．小澤ら 2）

着衣の衣服圧を予測する方法の一つとして，糸は DressingSim － Cloth を用いて衣服圧を実測との特性から織構造をモデル化することで織物の二比較し chest 部で実測値が 4.2hPa であったのに対

軸変形挙動を予測することは重要である．糸の力して計算値は 3.5hPa と良い一致を示したことを学特性は非線形である．糸のポアッソン比を 0.5報告した．加藤ら 3）はコンプレッションタイツのと仮定すれば超弾性体モデルを用いて大変形挙動

衣服圧が 10~30hPa でありそのニット素材の力学をシミュレーションが可能である．本研究では紡特性と走行時の生理的影響との関係を調査した．

績糸の力学特性を均質なモノフィラメントの等価

Gong ら 4）は衣服生地の伸長による応力－ひずみモデルで置き換えて近似し，平織物の二軸引張挙曲線と衣服圧－ひずみが比例関係にあることを示

動を CAE ソフトの Abaqus を持ちいてシミュレー

した．村﨑ら 5）はブラジャーのバックパネル部のションした．またニットの編構造からなる T シャ

衣服圧が中央部で 4.6hPa，エッジ部で 23~25hPaツの全方位二軸試験を行い着衣時の変形に一番近（20歳代）と報告している．Songら6）は着圧ストッ

いと判断した course 方向への二軸変形からひずみ

キングの衣服圧が弱タイプで 10~25hPa，強タイ

エネルギー密度関数を Mooney － Rivlin の近似式

プが10 ～ 35hPa と報告している．Xu ら 7）はストッにあてはめて応力－ひずみ関係を推測し，汎用のキング，パンツ，ジーンズの衣服圧を測定していマネキンとシャツの CAD データをもとに CAE に

ずれも 11.6hPa 以下であると報告している．一方よる衣服圧シミュレーションを行い，一方でマネ

Horiba ら 8）はガードル素材の応力－ひずみ曲線か

キンに T シャツを着用させた時の実測の衣服圧とら得られた弾性率とポアッソン比を用いて LS －比較したところ良い一致を得た．

DYNA によるガードルの CAE シミュレーションと実測の衣服圧を測定してよい一致が得られたこ

緒 言とを報告している．

近年はアパレル CAD の進歩によりマネキンの 3

実際の着衣は糸を織機や編機を用いて 2 次元の次元人体モデルから平面の型紙を作り出すことが布を作製してそれを縫製により仕上げられる．そはのため糸と織物や編物の構造を CAD でモデル化

人体とソフトマネキンを用いてズボン着用時の衣し，そこに力学特性を与えてあげることで出来上服圧と主観評価の間に良い相関がみられたこと，がる布の力学特性が推定できる．しかし織物や編一般的になっている．衣服圧について金井ら

1）デサントスポーツ科学 Vol. 45

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物の応力－ひずみ曲線の非線形性と着衣の衣服圧の関係はまだ不明確な点が多い．1 本の糸の力学特性を用いて織物や編物をまずシミュレーション75 ─

CAE 解析が活用できるかどうかも検証した．
1．実 験

し，それを着衣に展開するのが理想である．これ

1．1 二軸測定まで織物は複合材料の補強材としての CAE 解析
11-14）

二軸測定はカトーテック㈱ BX5450 で行ったや編物 15）の単体での（図 1）．ひずみを計算する初期長としての有効試

報告は少ない．一方で着衣の糸はモノフィラメン

料幅は X,Y 方向それぞれ 50mm である．二軸測定

トだけでなく短繊維撚糸からなる紡績糸が主流

は X 方向と Y 方向に同じ量のひずみを加える均等で，さらに織られたり編まれたりする工程で糸の二軸変形（equal biaxial），X もしくは Y 方向のい特性が大きく変化するため，今回はモノフィラメ

ずれかの変形を固定した一軸拘束二軸変形（pure

ントで織られた平織の均等二軸変形をシミュレー

shear），Y 方向を固定せず自由にした一軸変形

ションし，糸や織物の解析結果が着衣の実用的な（uniaxial）などがある．ひずみ速度は 200%/min

CAE データとして利用可能かも検討した．糸やである．

の報告は多いが，織物

織物や編物からなる材料の力学特性は非線形であるため CAE 解析に卓越した世界中で広く用いら

1．2 平織物

れている汎用ソフトであり利用者も多い Abaqus

モノフィラメント糸（直径10µm）からなり経緯を用いた．その後に着衣の力学特性をニットの方向に 45 本 /cm の糸密度で構成された平織物（図wale/course 方向（0ﾟ方向）とそれらの45ﾟ方向（せ2a）を参考にモデル化（図 2b）した．

ん断方向）に切り出した素材の二軸試験を行い

図 1 二軸試験装置（左）未変形，（中）均等二軸変形，（右）一軸拘束二軸変形

（a）

（b）
図 2 モノフィラメント糸からなる平織物（a）とCAE解析のためのモデル（b）

デサントスポーツ科学 Vol. 45

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76 ─
1．3 着 衣の場合もありうるし，ウレタン繊維を含む糸の場

用いた着衣の T シャツは平編ニット（天竺編み）合は 0.5 より小さい場合もありうる．糸のポアッからなり胸囲 84cm（サイズ S），生地の目付重量

ソン比の測定の報告はほとんどなく鮑ら 11）はい

167g/m2，厚み 0.5mm，33Guage/inch である．布

くつかの織物のポアッソン比を測定しニットにの引張試験では通常はチャック部の布の単位幅あ近いものは 0.49 ～ 0.57 であると報告している．

たりの力で表示されることが多い．しかし CAE

Horiba ら 8）はニットのポアッソン比として 0.49

解析では応力で表す必要があるため，二軸測定を用いている．

の力を布のチャック間幅 50mm に T シャツは厚み

ゴム材料を仮定すればその力学挙動は（1）式に0.5mm をかけてつかみ部の布の断面積 25mm で示すひずみエネルギー W で定義することが可能

力を割ることで応力を算出した．応力は SI 単位

である．

2

に換算して計算に用いた．
（1）
1．4 衣服圧
衣 服 圧 の 測 定 は ㈱ エ イ エ ム ア イ・ テ ク ノ 製

W: Mooney-Rivlin 近似によるひずみエネルギー

AMI3037-SB-hP（測定圧力範囲 0 ～ 200hPa）でエCij，Di：定数

アバックは直径 20mm を用い着衣を着せたメンズ

I1，I2 : ひずみの不変量

マネキンの胸部と腹部ならびに肩，腰の着衣とのW はエネルギーであるのでこれをひずみで微分

隙間にエアバックセンサーを挟み測定した．マネ

することで常に任意のひずみでの応力を得ること

キンは紳士（M）で本体高さ 166cm，肩幅 45cm，ができる．今回は体積圧縮にかかわる D 項は無視

胸囲 90cm，胴囲 76cm，腰囲 90cm である．

した．

1．5 ひずみエネルギー密度関数の算出

1．6 CAE 解析

糸の力学特性はモノフィラメント織物から取り

図 3 は CAE 解析の流れを示す．紡績糸の場合も出して測定し，ポアッソン比 0.5 の非圧縮材料とモノフィラメントと見立てて，一軸伸長の応力－仮定して糸の一軸伸長の応力ひずみ曲線から（1）ひずみ曲線から（1）式の係数を得る．次に糸が経式の係数を求めた．糸のポアッソン比は 0.5 以上

糸と緯糸からなる織物のモデルを作製してその織図 3 糸の力学特性から着衣の力学特性を算出するCAE解析の流れ
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

77 ─

物に均等二軸変形と一軸拘束二軸変形を与えて応ン CAD の胸囲が一致するサイズに CAD モデルを

力－ひずみ曲線を得てこれを織物の力学特性と仮修正する（図 4）．次にシャツ CAD は胸囲 93.5cm

定して再度（1）式から係数を得る．この時糸の交にした剛体人体モデルマネキン CAD（M）よりも差部の摩擦係数は 0 ～ 10 の間で変化させて実際

一回り小さいサイズ（S）にする（図 5（左））．初の変形状態に近い値を採用する．最後に得られた期状態では接触を無視してシャツは人体の内側に織物の係数を着衣の力学特性と仮定して着衣をマ

一部がもぐりこんだ状態になる．シャツの材料特ネキンに着用させ，さらに CAE 解析を行う．実性に非線形ひずみエネルギー密度関数の係数を設際の織物布では経糸と緯糸と 45 度方向では異方定後，シャツを人体モデルマネキンと接触しない性が生じるが今回は織物布は等方性と仮定した．

までに膨らませる．最後にシャツに加えた内圧をCAE 解 析 は Abaqus2020 な ら び に Abaqus6.14

取り除いて人体モデルマネキンにシャツが接触す（ダッソー・システムズ）を用いてモノフィラメ
ントからなる平織物の解析には陽解法を着衣の解
析は陰解法で行った．着衣解析の手順の詳細を以下に示す．マネキンとシャツの CAD データはFree3D CAD の step ファイルを用いた．まず実9）測用マネキンの胸囲 93.5cm に人体モデルマネキ(a)実測マネキン（b）人体モデルCAD）．
るまで縮める（図 5（右）2．結果と考察
2．1 モノフィラメントからなる平織物のCAE
解析
平織物の二軸伸長実測結果とモノフィラメント

（c）シャツモデルCAD（d）初期着用モデル

図 4 衣服圧測定に用いたマネキン（a）と解析に用いたCADモデルの外観

図 5 シャツをマネキンに対して一回り小さいサイズ（左）にして伸長させてから着用（右）デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

78 ─

糸がゴム弾性体であると仮定し（1）式から求めた

た後ひずみが 6％を超えるとややカーブは上に凸

解析値との比較を図 6 に示す．図 7 は糸同志の摩になる．経糸と緯糸が交差部で接触するまではほ擦係数が 1.0 の場合の CAE 解析による未変形の状

ぼ均質に糸は伸長されていること，接触後は交差

態（グレー）と均等二軸伸長ひずみ変形状態を比部で糸同士が拘束されて，交差間部分間の糸がよ較した結果である．図 8 は二軸均等伸長におけるり伸ばされることで応力－ひずみ曲線の立ち上が経糸と緯糸の交差部の変形状態を示す．実測織物りが生じていることがわかった．また図 8 からはでは初期に糸のクリンプから生じるたわみの引き

交差部に接触圧縮の大きな力が発生していること伸ばすための力は小さくほとんど応力－ひずみ曲がわかった．しかし次のような課題があることも線は線形変形を示し，その後伸長と共に上に凸の分かった．

カーブを描きながら応力が増大する．一方，CAE

図 9 に示すように CAE 解析では糸同志の摩擦解析では糸のクリンプを引き伸ばすことで生じる係数が 0，1.0，10.0 の場合を比べると摩擦係数が力のために初期の応力－ひずみ曲線のわずかな立

1.0 以上の時の変形挙動の方が明らかに実測に近ち上がりが見られ，その後はほぼ線形的に変化しいことが分かった．ここで用いている摩擦係数

図 6 モノフィラメント平織物の均等二軸変形の実測とCAE解析（Cal.）の比較（a）ひずみ10％（b）ひずみ20％

図 7 CAE解析による変形前（グレー）と変形後の変形状態の比較（摩擦係数1.0）
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

79 ─

図 8（a） 変形前（左）と10％ひずみ後（右）の経糸と緯糸の交差部の断面全体

図 8（b） 変形前（左）とひずみ10%後（右）の交差部の拡大（摩擦係数1.0）（a）摩擦係数0（b）摩擦係数1.0（c ）摩擦係数 10.0

図 9 摩擦係数の違いによる糸の滑りの比較（ひずみ10％）

は KES で測定される MIU とは直接関連しないののアパレル用着衣は紡績糸の編物からなるものもで，実際の変形に近い状態の摩擦係数を与えるこ多いため，今後は紡績糸の力学特性，紡績糸の交とになる．しかし，糸同志の摩擦係数はフィラメ差による摩擦係数の測定，ループを持つ紡績糸編

ント糸では推測が可能であるが，紡績糸は撚りの物の CAD モデル化などがさらに必要となること

程度で大きく異なる．この摩擦係数の推定は糸かが分かった．図 10 に示すいくつかの織物や編物らだけでは難しい．さらにモノフィラメント糸かの CAD データなどを上手に活用することも有用

らなる織物のクリンプはある程度実測可能であるである．

ことから CAD モデルを作ることが可能であったが，紡績糸は糸の太さムラもあり，CAD モデルを正確に作製することも必要である．さらに多く
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

80 ─

図 10 織物や編物のCADモデル16）

2．2 着衣の衣服圧とシミュレーションの適合性評価

うに算出したものである．その特徴としては wale
方向に硬く，course 方向は柔らかいことが図 11

Tシャツの二軸試験の結果を図11に示す．Tシャの応力－ひずみ曲線からわかる．この硬さは特にツは wale 方向が身長方向，course 方向が胴体周り

図 11（a）の C02 の値が他と比べて非常に大きい方向である．wale/course が 0 ﾟ /90 ﾟになるようにことに反映される．本研究では係数自体を比較す切り出した生地では wale 方向は course 方向よりることはまだ不十分であり，今後さらに正確に解も引張応力が高いことがわかる．wale/course に析を進めるためにはそれぞれの Moony － Rivlin

対して 45 ﾟ /45 ﾟになるように切り出した生地（図係数と編構造を関係づけて考察することが必要に

11（b）と（c））からはせん断方向の力学特性の異なる．

方性が小さいことがわかる．ところで実際の着用

図 12（a）はマネキンに T シャツを着用させたでは一番よく伸びている胸部の前と後ろは course

状態で衣服圧を測定した個所を，図 12（b）はそ

方向のひずみが平均して 12.0％，wale 方向が 8.0％のシミュレーション結果を示す．表 1 は T シャツであったが，それ以外の部分では伸びは course 方の衣服圧の実測とシミュレーションを比較した結向が支配的であったので，多くの場合 course 方向

果を示す．

に伸びた状態で着用していると思われる．そこで実測マネキンと測定した実際の T シャツは

図 11（b）の course 方向に伸長した場合の均等二CAD －マネキンや CAD － T シャツではそれぞれ軸，一軸拘束二軸，一軸の応力－ひずみ曲線をひ

サイズが幾分異なるにもかかわらず実測とシミュ

ずみエネルギー密度関数をシミュレーションに使レーションの誤差は± 15％程度であり衣服圧が用した．

小さいことからこの誤差はある程度実測と解析がそれぞれの変形におけるひずみエネルギー密度

一致していると考えられ，Abaqus の非線形解析

関数の係数は一軸拘束二軸に一番フィットするよを用いて編物からなる着衣の衣服圧を推定するこデサントスポーツ科学 Vol. 45─（a） wale方向の二軸変形（b） course方向の二軸変形（c）せん断方向（身長方向）（d）せん断方向（胴回り方向）

図 11 二軸変形の応力－ひずみ曲線とひずみエネルギー密度関数の
（1）
式の係数

（a）

（b）

図 12 （a）マネキンにTシャツを着用時の衣服圧測定位置（b）衣服圧シミュレーション
デサントスポーツ科学 Vol. 45

81 ─

─

82 ─
表1

①
②
③

図12（a）位置における衣服圧の実測（exp）とCAEシミュレーション（cal）の比較

cal
8.3
0.0
12.2

exp
10.0
3.0
8.0

とは可能であると考えられる．一方今後さらに複数の着衣によるシミュレーションを行う必要があ
る．

④
⑤
⑥

cal
2.3
0.0
5.1

unit: kPa
exp
4.0
3.0
6.0

3） 加藤礼菜，坂下理穂，諸岡晴美，LIN Shih-ping,

SHEN Pei-te, コンプレッション型ランニングタ
イツの圧力が走行時の筋電図，心電図および呼吸

3．まとめ
ニットのような全等方性に近い素材はゴム材料の解析で確立されたひずみエネルギー密度関数を用いた非線形解析をすることにより，ニット製品の体との密着性，衣服圧の関係を推定する手法としての活用の可能性を示唆することができた．今後は二軸測定から得られたひずみエネルギー密度関数を用い Abaqus など非線形 CAE 解析に優れた
シミュレーションを行うことで着用時の衣服圧を正確に推定できることが期待される．
謝 辞
本研究を進めるにあたり，多大なご援助をいた
だいた公益財団法人石本記念デサントスポーツ科
学振興財団に厚く感謝申し上げます．またこれまでアパレルの CAE 解析に実績のあるメカニカル
デザインの小林卓哉氏から貴重な助言をいただきました．厚く御礼申し上げます．
文 献1） Kanai Hiroyuki, Ogawa Kentaro, Sasagawa Tetsu,

Shibata Kiyohiro, Kawauchi Kei, Developmentof Kinematic Soft Dummy and Application on

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加藤礼菜，坂下理穂，諸岡晴美，渡邊敬子，生体負荷軽減効果からみたコンプレッション型ランニ
ングタイツの設計―筋電図および心電図測定を中心に ―, 繊維製品消費科学 , 62 No.2 Page.122130（2021）

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チ性下衣の静的衣服圧分布・動的衣服圧変動 ―着衣断面形状，皮膚伸縮特性及び素材の強伸度特性からの考察―, 繊維製品消費科学，58 No.10

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Clothing Pressure of Tight-Fitting Garment Madefrom Highly Elastic Materials: Hybrid Method

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デサントスポーツ科学 Vol. 45

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83 ─

Liu Wenyan,” Finite element analysis of biaxial

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woven fabric for layﬂat hose, Polymer Composites”，

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Genevieve, Dion Genevieve, Breen David, Breen

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─

84 ─

スポーツ脳震盪の診断と競技復帰に関わる
唾液中のバイオマーカー探索研究大阪大学大学院

中

村

洋

平

（共同研究者） 同

松

本

寿

健

同

戸

上

由

貴

学

奥

崎

大

介

大阪大学大学院

織

田

大

阪

大

順

Study of Biomarkers in Saliva as Indicators for Diagnosis of Sports Related
Concussion and Return to Playby
Youhei Nakamura, Hisatake Matsumoto,
Yuki Togami, Jun Oda

Department of Traumatology and Acute Critical Medicine
Osaka University Graduate School of Medicine
Daisuke Okuzaki

Laboratory of Human Immunology (Single Cell Genomics),
WPI Immunology Frontier Research Center,
Osaka University, Osaka, Japan

ABSTRACT
Biomarkers as indicators for the diagnosis of sports related concussion have notbeen established. The purpose of this study was to analyze saliva samples fromstudent American football players for microRNA and protein expression before andafter concussion injury and during recovery, and to identify biomarkers in saliva as
indicators of concussion diagnosis and recovery.

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

85 ─

Six samples were analyzed before concussion（Pre），nine samples duringconcussion（Post），and three samples during concussion recovery（Rec）．MicroRNA

extraction and protein mass spectrometry were performed on these samples to analyze
and identify biomarkers whose expression changed at each phase. The results showedthat the expression of SPRR1A（small proline-rich repeat protein1A）protein, whichis considered to be related to nerve regeneration, increased signiﬁcantly from Pre to
Post and decreased from Post to Rec, suggesting that it may be a biomarker in saliva insports related concussion.
キーワード
スポーツ脳震盪，唾液，競技復帰，バイオマーカー，プロテオーム解析
KeywordSport related concussion, Saliva, Return to play, Biomarker, Proteome analysis

要 旨

緒 言

スポーツ脳震盪の診断の指標となるバイオマー

ス ポ ー ツ に 関 連 す る 脳 震 盪（Sports Related

カーは確立されていない．本研究の目的は，学生

Concussion: SRC）は，セカンドインパクト症候

アメリカンフットボール部の選手を対象に，侵襲群や慢性外傷性脳症といった重篤な後遺症を引き無く採取可能な唾液検体を用いて，脳震盪受傷前起こす可能性があり，サッカーやラグビー，アメ

後および脳震盪からの回復時の microRNA および

リカンフットボールといったコンタクトスポー

蛋白発現を解析し，脳震盪の診断および回復の指ツ分野で特に注目されている．しかし，SRC を標となる唾液中のバイオマーカーを探索すること

正確に診断することは難しく，頭部 CT や MRIである．

検査でも異常所見を認めないため，自覚症状や解析対象となったのは，脳震盪受傷前（Pre）の他覚的な神経所見，認知機能の評価に依存して6 検体，脳震盪受傷後（Post）の 9 検体，脳震盪回いる．実際，スポーツの現場では「国際スポー

復後（Rec）の 3 検体であった．これらの検体かツ脳震盪会議」が提供している，SCAT（Sports

ら microRNA の抽出および蛋白質量分析により，Concussion Assessment Tool）や CRT（Concussion

Pre → Post → Rec の各段階で発現の変化するバイ

Recognition Tool）といった脳震盪評価のツール

オマーカーを解析し同定した．解析の結果，神経や，Cog Sport，ImPACT といったコンピューター

再生に関係するとされる SPRR1A（Small proline-による認知機能測定検査を行い総合的に診断されrich repeat protein1A）蛋白が，Pre → Post で有意ている 1-4）．

に発現が増加し，Post → Rec で発現が低下する傾一方で，血液や尿，唾液などの生体材料から得向にあり，スポーツ脳震盪における唾液中のバイ

られるバイオマーカーによる診断手法は確立されオマーカーになる可能性が示唆された．

ておらず，このようなバイオマーカー検査の確立
はスポーツ頭部外傷領域での重要な課題である．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

86 ─

また，SRC では脳震盪から回復し，競技復帰が連盟 Division1 に所属する関西学院大学アメリカ

可能と判断するための指標についても課題があンフットボール部ファイターズ（以下ファイターる．現状では，各競技団体やチーム毎に段階的競ズ）の選手の中で，研究の参加に同意を得た選手

技復帰プロトコール（Graduated Return to Play：である．唾液検体の採取方法について，図 1 に示

GRTP）を作成し，選手の自覚症状を基に競技へす．2022 年 4 月のシーズン開幕前に，脳震盪発症

復帰しているため，脳震盪状態から改善しないま

前検体（コントロール検体）を採取した．さらに，

まプレーに復帰してしまうリスクを伴う．脳震盪

2022 年 4 月 -2023 年 5 月の間に脳震盪を生じた選からの回復していることを正確に評価出来るバイ

手の唾液を，脳震盪と判断後 24 時間以内と脳震

オマーカー検査の確立も，脳震盪の診断と同様に盪から回復したと判断された時点において各々重要である．

採取した．唾液検体は保存液である RNA later1ml

大阪大学大学院医学系研究科救急医学教室でに唾液 1ml の採取量とし，唾液採取用の専用キッは高度救命救急センターへ搬送される重症患者

トを用いて採取を行なった．RNA later は RNA のの血液や尿中の蛋白や RNA の網羅的解析を行い，解析およびタンパク質量分析にも対応した保存液

バイオマーカーの探索を行ってきた（急性期ゲであり，常温では 1 週間まで保存可能で，液化窒

ノ ム プ ロ ジ ェ ク ト http://www.osaka-u-taccc.com/

素中の snap-freezing と同等とされる 5, 6）．採取しocconomix/index.html）． 本 研 究 は， ス ポ ー ツ のた唾液検体は永久保存可能な -30℃の冷凍庫内でフィールドにおいて簡便かつ無侵襲に採取可能で保存した．

ある唾液検体に注目し，脳震盪に関連するバイオマーカーを，我々が持つ網羅的蛋白，RNA 解析

1．1 網羅的 miRNA 分析の手法を用いて探索するものである．

唾 液 検 体 か ら の RNA 抽 出 に つ い て は，

exoRNeasy Midi kit お よ び QIAzol Lysis Reagent

1．研究方法（いずれも Qiagen 社 , オランダ）を用いて抽出し，研究対象は関西学生アメリカンフットボール

バイオアナライザー 2100 での質的評価を行なっ

図 1 唾液検体の採取方法

1mlの保存液（RNA later）に対して1mlの唾液を採取した．
採取は関西学院大学アメリカンフットボール部ファイターズのチームスタッフにより行われた．
採取後は速やかに-30℃で冷凍保存を行った．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

87 ─

1．4 脳震盪の判断と診断，脳震盪からの回復

た．

の判断
脳震盪の判断については，国際スポーツ脳震1．2 網羅的蛋白質量分析

RNA later Buffer で保存した唾液検体から蛋白盪会議の共同声明 1, 7）による CRT5（Concussion

質 量 分 析 を 行 っ た． 蛋 白 質 の 同 定 に は，Swiss

Recognition Tool 5）8） お よ び SCAT5（Sports

Prot_all species, human のデータベースで Mascot

Concussion Assessment Tool 5）9）に基づいて脳震検索を行った．

盪の判断を下し，医療機関により脳震盪の診断が行われた（図 2）．
脳震盪からの回復の判断については，公益社団

1．3 質量分析結果の解析，受傷後（Post），脳震盪か脳震盪受傷前（Pre）

法人日本アメリカンフットボール協会の段階的競ら回復後（Rec）の 3 群の測定結果を解析対象とし技復帰（GRTP）プログラムに基づいて行われた

た．解析は R を用いて行なった．

（図 3）

発現量の少ない蛋白質は除外し，少なくとも 7

ファイターズでは，シーズン開幕前に SCAT5

つのサンプルで counts-per-million が 0.5 以上の蛋のベースラインデータを測定することで，より正白質のみを解析対象とした．limma-voom 法によ確な脳震盪の判断を行っている．

りデータの正規化を行い，Fold Change の絶対値
が 2 以上で，p 値が 0.05 以下のものを有意に変動

2．研究結果2．1 採取検体

した蛋白質と定義した．

Pre と Post および，Post と Rec の比較を行なった．
2 群間での蛋白発現解析の結果から，脳震盪後に脳震盪前の唾液検体（コントロール検体）を採取できた選手数は計 104 選手，104 検

発現が up-regulation し，脳震盪から回復時には再体であった．脳震盪を生じた選手からの採取

度発現が down-regulation するような蛋白質の候できた唾液検体は 8 選手から合計 9 検体（Post1-9）

補を検索した．

であった．この 9 検体の中で，脳震盪前のコント

図 2 脳震盪の判断と診断

脳震盪の判断はトレーナーやディレクター，
メディカルスタフがCRT5およびSCAT5を使用して行った．
脳震盪と判断されれば速やかに競技から離脱し，医療機関を受診し最終的な脳震盪の診断に至る．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

88 ─

図 3 公益社団法人日本アメリカンフットボール協会の段階的競技復帰（GRTP）プロトコール
各ステージの間は24時間以上の期間を確保し，症状の再発が無いことを確認する．

ロール検体が採取できていたのは 6 検体（Pre1-6）

ラスターは形成せず，分布は散在しおり，特徴であった．また，脳震盪から回復した選手の唾液的な蛋白発現の傾向は認めなかった（図 5,6）．

検体を 3 選手，3 検体（Rec1-3）採取した．

Pre-Post 間 お よ び Post-Rec 間 で の 発 現 遺 伝 子 解析（Differential Expressed Genes:DEGs）の結果に

2．2 microRNA 分析

ついての volcano plot を図 7,8 に示す．脳震盪後脳震盪発症前の 5 検体と脳震盪発症後の 5 検体

（Post）の唾液検体では脳震盪前（Pre）の唾液検体の RNA の抽出結果について，バイオアナライザーに比べ，12 の蛋白発現が up-regulation し，2 つの2100 による RNA の評価結果を図 4 に示す．抽蛋白発現が down-regulation していた．脳震盪回出された RNA の評価の指数である RNA integrity

復後（Rec）の唾液検体では脳震盪後（Post）の唾

number equivalent（RINe）は Post1 の 1 検 体 の み

液検体に比べ，2 つの蛋白発現が down-regulation

5.3 と評価されたが，その他の検体は抽出されたしていた．さらに，脳震盪後に up-regulation し，RNA 量が少なく測定範囲外であった．このため，

脳震盪回復時に down-regulation している蛋白発

今回採取した唾液検体からの microRNA 測定は不

現 を 解 析 し た と こ ろ，SPRR1A（Small proline-

可能であった．

rich repeat protein1A）蛋白が候補蛋白であった（図 9）．SPRR1A 蛋白は Pre から Post においては

2．3 網羅的蛋白質量分析

有 意 に 発 現 が up-regulation し て お り，Post か ら

抽 出 さ れ た 蛋 白 質 は 595 で あ っ た． こ の 中

Rec において，有意ではないが down-regulation ので，発現量の少ない蛋白質は除外し 472 の蛋白を解析対象とした．Pre, Post, Rec の 3 群におけるTotal read counts は均一であり，Multidimensional
Scaling（MDS）においては，いずれの 3 群もク傾向を認めた（図 8,9）．
3．考 察
2022 年 10 月 に ア ム ス テ ル ダ ム で 開 催 さ れ た
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

89 ─

図 4 バイオアナライザー2100でのmicroRNAの質的評価

RINeは1検体で5.3，それ以外は測定範囲外であり，microRNAの解析は困難であった．一般的に，RNA抽出の質を担保するためには，RINeは6以上が必要とされる．

図 5 Total read counts

Tota read countsは転写産物の断片数を表す．各群でのリード数に大きな差は認めなかった．

第 6 回国際スポーツ脳震盪会議による consensus

症頭部外傷におけるバイオマーカー研究の対象と

statement では，体液を用いたバイオマーカーやして唾液は近年注目されてきた 11）．Di pietro ら

遺伝子検査はまだ研究段階であり，臨床現場でのは，ラグビー選手を対象に，脳震盪を起こした選使用には適さないという位置付けである

10）．

手と起こさなかった選手の唾液検体を解析し，5

本研究では，スポーツ脳震盪を生じた学生アメ

つの microRNA が脳震盪を起こした選手においてリカンフットボール選手を対象に，脳震盪発症前

up-regulate されていることを報告した 12）．さら後の唾液中のバイオマーカーの探索を網羅的にに，同グループは，microRNA を含む 14 の唾液中行なった．ターゲットとしたバイオマーカーはの small non-coding RNA の組み合わせが，英国のmiRNA とタンパク質であった．脳震盪を含む軽ラグビーのプロ選手に生じる脳震盪の診断に有用

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

90 ─

図 6 Multidimensional scaling

Pre,Post,Recの各群の発現蛋白の分布は散在しており，特定のクラスターを形成するなどの特徴は認めなかった．

図 7 Volcano plot（Pre vs Post）

脳震盪後（Post）の唾液検体では脳震盪前（Pre）の唾液検体に比べ，12の蛋白発現（赤丸）がup-regulationし，2つの蛋白発現（青丸）がdownregulationしていた．

図 8 Volcano plot（Post vs Rec）

SPRR1Aに関し
脳震盪回復後（Rec）の唾液検体では脳震盪後（Post）の唾液検体に比べ，2つの蛋白発現（青丸）がdown-regulationしていた．
down-regulationの傾向にあった．
て有意差はないが，

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

91 ─

図 9 Pre,Post,RecでのSPRR1A蛋白発現

SPRR1A蛋白発現はPre→Postで有意に増大し，Recでは発現の低下傾向が認められた．

であることを，前向き研究によって報告している

RINe 低値の原因と考えられた．次に述べる蛋白13）

解析では，蛋白の抽出が充分可能であったことを．一方，頭部外傷領域において，蛋白発現の解析は血液や尿を中心に行われてきた

14-17）．例鑑みると，唾液検体の用量不足ではなく，保存中

えば脳震盪や軽症頭部外傷患者の血液中で上昇すに microRNA の分解が進んだことが主な原因と考ることが知られている蛋白として，細胞内カルえられる．

シウム濃度調整機能に関わる S100B 蛋白や中枢

今回，唾液検体の保存に使用した RNAlater ™

神経の軸索における構造蛋白である NfL 蛋白があは，常温（25℃）で 7 日間，-20℃で無期限の唾液るが，唾液検体における有用性は示されていない

検体保存が可能である．唾液の保存については採18）．これらの先行研究はいずれも欧米からの報

取後 1 週間以内に -30℃の冷凍庫への保管として告が主であり，国内からの報告はない．人種や性いたが，常温期間での保存期間中に RNA の分解

差，年齢などが影響する遺伝子発現解析において，が進んだ可能性がある．今後，唾液の保存につい国内の学生スポーツ選手を対象とした検討は意義ては，より厳密・迅速に冷凍保存を行う必要があが高いと考え，本研究を行うに至った．

る．

検体の採取に関しては，関西学院大学アメリカ

解析の第二段階として，網羅的な蛋白発現のンフットボール部の選手ならびにスタッフの協力

解析を行った．Post 検体において発現が上昇し，のもとに，プロトコール通りの採取が可能であっRec 検体において発現が再度低下するような蛋白

た．解析の第一段階として，microRNA の抽出と質が，脳震盪診断および回復の判断におけるバイ解析を行ったが，図 4 のように RINe が低く，解オマーカー候補になりうると考えた．候補となっ析が困難であった．抽出された RNA の評価の指た SPRR1A 蛋白は，上皮分化に関わる遺伝子群の数 で あ る RINe は，1-10 段 階 で 抽 出 さ れ た RNA

1 つであり，通常の神経細胞では検出されないが，の質を評価し，6 以上が必要である．今回の唾液

軸索切断時の神経細胞において発現することが報検体では，含まれる RNA 量が少なかったことが告されており 19），損傷を受けた神経細胞の再生

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

92 ─

に関わるバイオマーカーとして，頭部外傷動物モ

科学振興財団および関係者の皆様に厚く御礼申し

デルにおいて大脳皮質や海馬で重要な役割を担っ上げます．

ている可能性がある

20 21）．

本研究においても，SPRR1A は脳震盪発症後に有意に上昇し，脳震盪回復時には減少する傾向が認められており，今後 ELISA 法での再現性の検証にて脳震盪のバイオマーカーとしての有用性を評価することが重要であると考える．
4．結 語
学生アメリカンフットボール選手を対象として，脳震盪の診断および回復の指標となる唾液中のバイオマーカー探索を行った．候補となったバ
イオマーカーは神経損傷時の神経細胞に再生に関わるとされる SPRR1A 蛋白であった．今後，検証
コホートや ELISA 法による解析を追加することで，スポーツ脳震盪におけるバイオマーカーとしての有用性を確認することが必要である．
謝 辞
本研究を行うに際し，唾液検体の採取に協力頂き，スポーツ脳震盪の現場における諸問題について多くの助言を頂きました関西学院大学アメリカ
ンフットボール部ファイターズの部員と保護者の皆様，メディカルスタッフの皆様，トレーナーの小山智士先生，ディレクターの小野宏先生に感謝を申し上げます．

microRNA の抽出については，大阪大学免疫学
フロンティア研究センターの石川昌和先生に協力頂きました．蛋白質量分析については，大阪大学
微生物研究所の二宮彰紀先生にご協力頂きました．深く感謝申し上げます．
解析に協力頂いた吉村恂平先生，大西伸也先生，
小倉裕司先生をはじめとする大阪大学救急医学教室の皆様にも感謝申し上げます．
最後に，本研究の遂行にあたり，研究助成を賜りました公益財団法人石本記念デサントスポーツ

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デサントスポーツ科学 Vol. 45

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93 ─

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（2009）
Comp. Neurol., 513:51-68

─

94 ─

膝関節伸展位固定を用いた運動連鎖の遮断による
慢性足関節不安定症の新たな評価手法の開発
菊

元

孝

則

（共同研究者） 同

高

林

知

也

同

久

保

雅

義

新潟医療福祉大学

Development of a New Evaluation Method for Chronic Ankle Instability
by Blocking the Kinetic Chain Using Knee-Extension Immobilization

byTakanori Kikumoto, Tomoya Takabayashi, Masayoshi Kubo
Niigata University of Health and Welfare,Institute for Human Movement and Medical Sciences

ABSTRACTThe purpose of this study was to observe the postural control strategy during

the single-leg standing posture with knee joint extension fixation and clarify thepathogenesis of chronic ankle instability（CAI）specific to the ankle joint, which is

obscured by the postural control governed by the hip joint. The subjects consistedof male basketball players, including 15 healthy individuals with no history of ankle
sprain and 15 subjects with CAI. They maintained a double-leg standing posture for

10 seconds, followed by a single-leg standing posture for 20 seconds. In addition tocomparing the healthy group and the CAI group, comparisons were made between
the two groups with and without knee bracing to immobilize the knee joint in theextended position. The CAI group exhibited significantly higher center of pressure
acceleration during the transition from bipedal to single-leg standing due to knee joint
immobilization, suggesting a substantial contribution of the hip and ankle joint kinetic

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

95 ─

chain to the CAI group's ability to maintain the single-leg standing posture. The results

revealed ankle dysfunction masked by the hip strategy, which could not be conﬁrmed
through previous examination of CAI pathology.
キーワード
慢性足関節不安定症，足圧中心，姿勢制御能力，足関節戦略，関節機能障害
KeywordChronic ankle instability, Center of pressure, postural control ability, joint strategy,
joint dysfunction

要 旨

ことで，慢性足関節不安定症（CAI）を発症する．CAI は足関節の機能的不安定性や自覚的不安

4）

本研究は，膝関節の伸展位固定における片脚立

定感を有し，足関節捻挫の再発歴があることと，

位の姿勢制御戦略を観察し，股関節からコント

IAC（International Ankle Consortium）が定義付けロールされる姿勢制御にマスクされている，足関ている 5）．CAI は，足関節底屈筋力の低下や動的節に特化した慢性足関節不安定症（CAI）の病態

バランス能力の低下などの機能障害を引き起こしを明らかにすることを目的とした．対象は男性バ

6）

スケットボール選手で，足関節捻挫の既往歴を有ぼす可能性が高い．上記の機能障害の中でも足関さない健常群 15 名，CAI を発症した 15 名とした．

節内反捻挫後の姿勢制御能力の低下は，繰り返し

対象者は両脚立位姿勢保持を 10 秒間，その後片の足関節内反捻挫を誘発する CAI へのパスウェイ

脚立位姿勢保持を 20 秒間行い，健常群と CAI 群となり得る．CAI を発症する前段階で足関節捻挫の比較検証に加え，膝装具の着用による膝関節伸の再発リスクが高い人を特定し，適切なリハビリ

展位固定の有無による条件間の比較検証を行っテーションを処方するための姿勢制御能力の評価

た．CAI 群では膝関節の伸展位固定により，両脚を行うことが重要である．

，その結果，競技パフォーマンスにも影響を及

立位から片脚立位への移乗時において足圧中心加姿勢制御能力とは，あらゆる直立姿勢でバラン速度が有意に高値を示した．CAI 群は片脚立位でス状態を維持，達成，回復する能力として定義さの姿勢を維持するため，股関節と足関節の運動連

れる 7）．先行研究では，立位姿勢制御の不安定性

鎖の寄与が大きかった可能性が高い．これまでのの変化が，CAI のような足関節内反捻挫再発のリ

CAI の病理学的検査では確認が不可能であった，

スクが高い人を特定する手がかりになる可能性が股関節戦略によってマスクされた足関節の機能障示唆されている．例えば，足関節捻挫のリスクが害が明らかになった．

高い人は，立位での足圧中心（COP）変位が高値

緒 言を示すことが報告されており 8），繰り返す足関節
捻挫は CAI の要因となる．さらに，CAI 群では健足関節内反捻挫は，スポーツ活動中に頻回する常群に比して，片脚立位課題での姿勢制御能力の損傷であり 1），多額の医療費 2）と長期的な影響 3）低下が報告されている 9）．しかしながら，COP 変をもたらす．足関節内反捻挫を繰り返してしまう

数の変化のみでは，片脚立位姿勢制御に対する足デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

96 ─

関節不安定性の関与を選択的に捉えることは困難

協会に所属する男子選手を対象とした．足関節内である．その理由として，片脚姿勢制御における反捻挫の既往を有さない 15 名（年齢 19.8 ± 1.6 歳，

COP の変数は，複数の関節戦略の結果として変身長 176.3 ± 5.3cm，体重 72.9 ± 9.4kg）を健常群化することが考えられるからである．健常若年成とし，IAC の選定基準により選定された CAI を発

人は足関節戦略を主に姿勢制御を行うとの報告が症した15名（年齢20.1±1.8歳，
身長178.8±9.3cm，9, 10）

が，CAI 群では股関節戦略を主に行っ

体重 74.8 ± 10.9kg）を CAI 群とした．IAC の選定

9）ていることが報告されている ．以上の点からも，基準とは，少なくとも 1 回以上の足関節捻挫歴を

姿勢制御時の COP の変数を，各関節での運動戦有し，足関節の機能的不安定性や捻挫の再発，不ある．そ

安定感の既往を有することである．また，IAC がこで本研究は，下肢関節での姿勢制御能力を評価

推奨する足関節不安定感に関するアンケート調査するのではなく，足関節単独の評価手法を開発す法のうち 2 種類を使用し，両アンケート調査の包ることを目的とする．

含基準に含まれた足関節を，不安定感が有する足略の変化と共に評価を行う必要性がある

11）

一般的な姿勢制御能力の評価に用いられる片脚関節と定義した．アンケート調査法と包含基準は，立位は，股関節と足関節の戦略があると考えられ

Cumberland Ankle Instability Tool では 24 点以下，ており，どちらか一方のみの戦略ではなく協働しIdentiﬁcation of Functional Ankle Instability ではて姿勢制御が行われている．つまり，膝関節を屈

11 点以上の選手とした．対象者には事前に口頭曲させた片脚立位姿勢保持における足関節の姿勢

及び書面にて研究内容に関する十分な説明を行

制御能力は，股関節との運動連鎖によってマスクい，同意を得た上で実施した．なお，本研究は所されるため，観察が困難であることが示唆される

属機関の倫理審査委員会の承認を得たうえで実施

12）

した．

．この問題を克服するため，膝関節伸展位で固定した片脚立位での姿勢制御能力を評価する必要がある．この評価方法においては，股関節との1．2 実験手順

運動連鎖により隠された足関節の不安定性が，よFootscan7 足底圧計測システム（rs scan 社）上でり顕著に捉えられることが想像され，再受傷リスの片脚立位を課題試技とした．閉眼による 10 秒

クの高い人を特定するためのスクリーニング指標

間の両脚立位姿勢の保持直後，CAI 群は CAI 側，となると考えられる．本評価により，足関節の不健常群は左側による20秒間の片脚立位姿勢の保持

安定性に対する効果的なリハビリテーションプロ（図 1）を行い，姿勢制御時の COP の移動距離を

グラムを開発するための貴重な知見を提供すると前後方向と左右方向で算出した（図 2）．加えて，共に，CAI の病態生理をより深く理解することで，両脚立位から片脚立位への移乗時における COP

足関節捻挫による再受傷のリスクが高い人を特定の加速度の算出も行った．計測開始前に 5 分程度するために必要である効果的な評価方法を開発すの練習を行い，その際，片脚立位時の再現性を高ることが可能となる．

めるため，片脚立ち保持時の股関節屈曲角度を 30

1．研究方法度，膝関節屈曲角度を 45 ～ 50 度に統一するため，
ゴニオメーターで計測し，対象者へのフィード

1．1 対 象

バックを行った．Balance Error Scoring System の関節弛緩性や月経周期などの影響を考慮し，下基準を採用し，腰部を保持していた手が離れた等

肢に手術歴を有さない，新潟県バスケットボールのエラーが認められた場合は失敗試技とした．まデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

通常条件

97 ─

膝装具条件

図 1 実験試技

120
100

COP position in mm

80
60

M-L

40

A-P

0
-20
-40
-60
0

10

Time[s]2030

図 2 COPデータ

た片脚立位への移乗時，対象者の運動特性によるゲットまでの距離とその大きさの関数を予測する

遊脚側の動作の相違を排除するため，骨格モデル

Fitts モデルを用いた．Fitts モデルの仮定によるによる三次元動作解析システムである OpenCapⓇと，移行時に姿勢安定性を高めるためには，COP（opencap.ai）を用い，各対象者における課題動作

を初期位置から足幅（W）に等しい距離（D）に位の統一を図った．通常時と膝装具（SecuTec Genu,

置する目標点まで，可能な限り迅速に移動させる

Bauerfeind 社）による膝関節完全伸展位に強制し必要がある 13）．COP を両脚立位から片脚立位へた際の立位姿勢をランダムに計測した．通常条件の目標位置まで迅速に移動させるのに必要な時間と膝装具条件を各 3 回ずつの計測を 1 セットとし，は，初期位置から目標点までの距離（D）と目標

計 3 セット，2 条件での合計 18 回の計測を行い，領域の幅（W）の比に影響されると予測される．

計測結果の平均値を代表値として算出した．

この比の対数を用いて，両脚立位から片脚立位へ．
の移行の移動困難度指数（ID）を算出した（式 1）1．3 データ解析

目標位置における COP 変位の振幅の増大は，神両脚立位から片脚立位への COP 遷移の解析に

経筋制御におけるノイズ（N）の一種とみなされ，は，COP の移動距離と加速度の解析に加え，ター

結果として ID 値が高値となる 14）と仮説を立てた．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

98 ─

CAI 群で有意に高値となったが（p<0.05），膝関節
完全伸展位の強制による影響は認められなかった（p=0.42）．また，片脚立位時の内外側の移動距離（式 1 移動困難度指数（ID））

に関して，健常群に比して CAI 群で有意に高値となったが（p<0.05），膝関節完全伸展位の強制

1．4 統計解析

による影響は認められなかった（p=0.35）．一方姿勢制御時の足圧中心（COP）の移動距離をで，片脚立位時の前後方向の移動距離に関して，

内外側と前後方向で算出し，加えて，両脚立位

健常群に比して CAI 群で有意に低値となったがから片脚立位への移乗時における COP の加速度

（p<0.05），内外側と同様に膝関節完全伸展位の強を算出した．算出した COP 値の正規性の検定は．
制による影響は認められなかった（p=0.64）

Kolmogorov-Smirnov 検定を用い，群間比較（CAI

図 4 に両脚立位から片脚立位への移乗時におけ群 vs 健常群）と，条件間比較（膝装具あり vs 膝

る，COP の加速度を示す．膝装具を使用した膝装具なし）を行い，統計的に有意な差を特定する

関節完全伸展位の強制により，CAI 群では移乗時ため反復測定分散分析（ANOVA）を用いた．なの COP の加速度が膝装具を使用していない試技

お，有意水準は 5％とし，解析および統計処理は，に比して高値を示した（p<0.05）．一方，健常群

プログラミングソフト R を用いて行った．

では膝装具の着用有無による有意差は認められなかった（p=0.35）．

2．研究結果

表 2 に移動困難度指数（ID）の結果を示す．健健常群の足長平均は 27.9 ± 8.4cm，足幅平均

常群に比して，CAI 群で有意に高値となったがは 109.55 ± 7.1mm であり，CAI 群の足長平均は（p<0.05），膝関節完全伸展位の強制による影響は26.8 ± 10.4cm，足幅平均は 111.55 ± 9.2mm であっ認められなかった（p=0.29）．

た．表 1 に足関節不安定感に関するアンケート結
果と，最後に受傷した足関節捻挫からの期間を示

3．考 察

す．アンケート結果において，CAI 群が健常群に本研究の目的は，膝装具の着用による膝関節伸．
比して有意に主観的不安定感を認めた（p<0.01）

展位固定を用いた運動連鎖の遮断により，慢性足また，足関節捻挫を受傷してからの期間に関し

関節不安定症の新たな評価手法の開発することでても，CAI 群が健常群に比して有意に短い期間である．足関節における動的運動制御能力をより顕あった（p<0.01）．

著に評価するため，片脚立位課題を膝関節伸展位

図 3 に COP の移動距離を，両脚立位から片脚固定と非固定の 2 つの条件下で実施した．膝装具

立位への移動距離と片脚立位時における内外側のを用いて運動連鎖を遮断し，CAI 群の足関節機能

移動距離，前後方向の移動距離を示す．両脚立位のみを評価することで，再受傷の可能性が高い人から片脚立位への移動距離は，健常群に比してを特定できる指標を検証した．さらに，この検証

表1

足関節不安定感のアンケート結果と最後に受傷した足関節捻挫からの期間

Cumberland Ankle Instability Tool
Identification of Functional Ankle Instability
Time since last ankle sprain（month）
Note. *: p<0.01（有意差あり）

健常足（mean（SD））
28.4（1.6）
7.8（1.9）
21.0 ± 7.5

CAI足（mean（SD））
21.6（1.5）
15.8（3.6）
2.1 ± 1.5

p-Value<0.01 *
<0.01 *
<0.01 *

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─

99 ─

両脚立位から片脚立位への移動距離
130

COP（mm）

125
120
115
110
105
100
95

健常群
通常条件

健常群
膝装具条件

CAI群
通常条件

CAI群
膝装具条件

COP（mm）

片脚立位時の内外側移動距離
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0

健常群
通常条件

健常群
膝装具条件

CAI群
通常条件

CAI群
膝装具条件

片脚立位時の前後方向移動距離9.0
8.0
COP（mm）

7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0

健常群
通常条件

健常群
膝装具条件

CAI群
通常条件

CAI群
膝装具条件

図 3 COP移動距離

プロセスにより，CAI の病態生理が包括的に理解

関節運動に関する情報を含む COP の変化によっされ，CAI 発症後のリハビリテーションの開発のて捉えられる．本研究結果からも，膝関節を伸展一助になると考えられる．

位固定することで下肢関節間の運動連鎖が遮断さ

立位姿勢制御における膝関節運動の寄与を考慮れ，姿勢制御戦略にも変化をもたらした．特に，すると，片脚立位課題における膝関節固定は姿勢

膝関節伸展位固定による CAI 群で観察された姿勢

制御の自由度を低下させ 15），バランス課題の難移乗時の加速度の増加は，CAI による足関節の関易度を高めると考えられる．この変化は，複数の節位置覚の低下 16）や下腿の筋反応時間の延長 17）

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

100 ─
210.0
190.0

COP Velocity（mm）

170.0
150.0
130.0

＊

CAI 群 膝装具条件
CAI 群 通常条件
健常群 膝装具条件
健常群 通常条件

110.0
90.0
70.0
50.0
30.0
10.0

両脚立位

図 4 移乗時の COP加速度
表2

移動困難度指数（ID）

健常群 通常条件
健常群 膝装具条件
CAI群 通常条件
CAI群 膝装具条件

移動困難度指数（ID）
1.120
1.155
1.294
1.307

片脚立位
*:p<0.05

は，CAI の発症による足関節の機能障害によるものであると考えられ，CAI の発症に伴う関節位置
感覚の異常 16）や運動制御能力の低下 20）が影響している可能性が高い．加えて，CAI 群における腓骨筋の反応時間の遅延 17）を示した報告もあり，などを示す先行研究の結果からも，より股関節のこれらの機能障害が本研究の結果に繋がったと考動きを利用するバランス戦略への移行を示唆しえられる．加えて，CAI 群で膝関節を伸展位固定．足関節戦略が姿勢制御の初期段階においした試技では，片脚立位に移行する際の COP のて主要な役割を果たすことは，先行研究でも述べ加速度は，膝関節を固定しなかった場合に比して

た

18）

られている

19）

．足関節の機能低下が考えられる

有意に高値を示した．これにより，より詳細な足CAI 群では，COP の内外側移動距離が高値になり，関節の機能障害が明らかになり，CAI 群は他の関その要因もあり加速度も高値となったと考えられ

節戦略を用いている 21）という先行研究を支持する．一方で，健常群では COP の前後方向の変数

るものであった．様々な足関節の機能不全によるが増加したことから，片脚立位課題における膝関

バランス能力低下 22）が認められる CAI 群は，片節の伸展位固定が前後方向のバランス維持にも影

脚立位での姿勢を維持するため，股関節戦略に大響していることが示唆された．つまり，本研究できく依存した姿勢戦略を行った可能性が高い．こ

行われた内外側移動動作は，CAI 群では十分な安の股関節が担う姿勢戦略が，膝関節の伸展位固定定性が得られず，前後方向への戦略の導入に繋がによる足関節と股関節の運動連鎖の遮断により阻らなかったと考えられる．この機能障害は，内外

害され，その結果として足関節に特化した機能障

側方向の動的安定性に寄与する組織への負荷を増害が明らかになった．

大させていることも予想できる．

また，片脚立位時における COP の前後方向の

CAI 群は健常群に比して，片脚立位での姿勢制

姿勢制御戦略において，健常群に比して CAI 群が御時に COP の内外側移動を有意に使用した結果，有意に高値を示した．CAI 群は，片脚立位時の内移動困難度指数（ID）も高値を示した．この結果

外側戦略に費やす時間が長く，前後方向の戦略へ
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

101 ─

の依存度が低下していたことが考えられる．前後とで，CAI と姿勢制御能力との関係をより包括的方向の姿勢制御戦略は，足部の形態から鑑みて，に理解することができる可能性が高い．

足関節機能に依存していることが先行研究で述べられている 23）．CAI 群では姿勢制御の際，股関4．まとめ

節戦略に大きく依存している可能性が高く，着地

本研究は，膝装具による膝関節伸展位固定と非やカッティング動作に遅れが生じ，再受傷に繋が固定が，CAI の姿勢制御能力に及ぼす影響を検証ると考えられる．従って，姿勢制御能力の改善にすることを目的とした．その結果，股関節戦略に

は足関節戦略に特化したリハビリテーションが必マスクされている可能性がある足関節の機能障要であり，CAI 群における姿勢制御戦略を理解す

害が，膝関節伸展位固定条件下で明らかになっることの重要性が明らかとなった．今後は，姿勢た．CAI 群では，両脚立位から片脚立位の移乗時制御能力の改善を目的とした足関節に特化した姿に COP 加速度が増加したことから，健常群とは

勢制御戦略をターゲットとしたリハビリテーショ

異なる関節戦略を用い，足関節捻挫を誘発するリンプログラムを開発する必要がある．

スクが高い可能性が示唆された．CAI 群では姿勢

本研究にはいくつかの限界があり，第一に用い制御を股関節戦略に依存している可能性があり，たサンプルサイズが小さいことが，結果の統計的

競技動作時の姿勢制御に遅れが生じ，足関節捻挫

解釈の妥当性に影響を与えた可能性がある．対象の再受傷リスクが高まっている可能性が推察され者の選定はバスケットボール選手に限定されたこ

た．

ともあり，今後はより大規模な研究を実施し，より多くの対象者の検証が必要である．次に，本研

謝 辞

究は横断的研究であり，CAI 群が健常群よりも再本研究の実施にあたり，研究助成を受け賜りま

受傷率が高いか否かは明らかにできない．前向き

した公益財団法人石本記念デサントスポーツ科学

研究を含む更なる検証を行うことで，上記の点に振興財団様に厚く御礼を申し上げます．また，本基づく足関節捻挫の高リスク群の特定にも役立つ

研究の対象者の選定のためご尽力をいただいた，可能性がある．第三に，この研究は男性のみを対一般財団法人 新潟県バスケットボール協会様に象としており，女性は含まれていないことにも注心から御礼を申し上げます．さらに，研究デザイ意が必要である．月経周期が足関節の靭帯弛緩をンや研究結果に対して有意義なご助言を下さった

変調させることが知られており，これらの要因を

所属機関の所員の皆様に感謝申し上げます．

排除するため，本研究では男性のみを対象とした．

文 献

最後に，評価指標は対象者の足部形態や膝関節の

1） Hootman J.M., Dick R., Agel J., Epidemiology

アライメントを考慮されておらず，これが結果に影響を与えた可能性がある．扁平足や内反膝の影
響を排除できないため予備的な検証を行ったが，対象者の確保が困難であったため，これらの変数を研究に組み込むことは不可能であった．今後の研究では，より正確な検証結果を得るためにも，足部形態と膝関節のアライメントを詳細に評価することも必要である．上記の様な変数を含めるこ
デサントスポーツ科学 Vol. 45

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デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

血流制限を併用したレジスタンス運動の効果：
低負荷×長時間と高負荷×短時間の比較
北

翔

大

学

沖

田

孝

一

Effect of Blood Flow Restriction Exercises: Light and Long vsHard and Short Protocol

byKoichi Okita

Department of Sport Education,
Hokusho University

ABSTRACT
Resistance exercise with blood flow restriction（BFR）is a new training method

providing signiﬁcant training effects despite the use of low-intensity mechanical loads.

It was previously demonstrated that BFR remarkably enhances muscular metabolic
stress in resistance exercise and that the metabolic stress was effectively enhanced byincreasing mechanical intensity but not BFR pressure. However, because of blocking
the metabolic recovery by BFR, it is possible that even with low intensity, metabolic

stress might gradually increase with respect to increased repetitions and reach sufﬁcientlevel.

Therefore, in this study, the muscular metabolic stress during resistance exercise with

BFR between light-long and hard-short protocols, adjusted by totally the same work
volume（load × repetitions）were compared.

Twelve male university students were recruited and performed unilateral plantarﬂexion at 30 repetitions/min in a whole body magnetic resonance system. The BFR

exercise protocols were as follows: exercise with 10% of one repetition maximum

デサントスポーツ科学 Vol. 45

103 ─

─

104 ─

（1-RM）for 360 sec（180 repetitions）, 15% 1-RM for 240 sec（120 repetitions）, 40%

1-RM for 90 sec（45 repetitions）. All protocols were same in total work volume（load× repetitions=1800）. In addition, a standard high-intensity protocol of 65% 1-RM

without BFR（60 sec, 30 repetitions）was also performed for comparison. Muscular

metabolic stress in the calf muscle, deﬁned as phosphocreatine and intramuscular pH
decrease were evaluated by using 31P-magnetic resonance spectroscopy.

Phosphocreatine depletion and intramuscular pH decrease at the end of each exercise

were statistically similar and equal to or greater than that in 65% 1-RM without BFR.

In conclusion, if the total exercise volume calculated as a product of mechanical load

multiplied by repetitions were equal, metabolic stress in exercising muscle mightachieve the similar level at the end of exercise with BFR and could provide similar
successful training effects.
キーワード
血流制限，代謝的ストレス，虚血，トレーニング，筋肥大
Keywordblood ﬂow restriction; metabolic stress; ischemia; training; muscle hypertrophy

要 旨
レジスタンス運動に血流制限を併用すると，筋収縮に利用された高エネルギーリン酸が再合成されずに代謝産物が蓄積し，通常では定常状態とな回数の積として計算される総負荷量が等しい場
合，用いた強度にかかわらず同様なトレーニング
効果をもたらす可能性が示された．
緒 言るような低強度負荷を用いても，時間経過と共にレジスタンス運動により，筋量・筋力の増加を

代謝ストレスが漸増する．ゆえに本研究では，血得るためには，高強度の重量負荷が必要であり 1），

流制限下の運動では，代謝ストレスは負荷強度に筋・関節への負担や心血管系への負荷が大きいこ

関係なく，総負荷量に依存するという仮説を立てとから高齢者や疾患者に行うには困難な場合が多た．本研究では，負荷強度が異なり，総負荷量がく，しばしば臨床現場での支障となる．我々は，同等となる低強度×多い繰り返し回数，高強度×レジスタンス運動に血流制限を併用することで筋少ない繰り返し回数の条件を用いた血流制限下低刺激が増強し，低強度負荷を用いても高強度負荷

強度レジスタンス運動を施行し，骨格筋内代謝スに匹敵する効果が得られる可能性に着目し 2），石トレスを比較検討した．その結果，各プロトコー

本記念デサントスポーツ科学振興財団の助成を受

ル終了時の筋内クレアチンリン酸と pH の低下は，けて行った研究から，トレーニング効果の大きさ

統計的に差はなく，血流制限を併用しない高強度が血流制限により増強する骨格筋内の代謝ストレ負荷を用いた運動と同等かそれ以上であった．血ス（クレアチンリン酸と pH 低下および無機リン

流制限を併用した運動では，負荷強度と繰り返し酸蓄積）に依存することを明らかにし 3），その知デサントスポーツ科学 Vol. 45─

見のもとで個体差や疾患を考慮した至適プロトコールを考案することができた 4-6）．さらに我々

105 ─

1．方 法

は，実地者の血流制限による苦痛を考慮し，間欠

1．1 被験者

的に（特に非運動時）血流制限を施行する方法の対象は健常男子大学生 12 名とした．実験に先有効性を検証し，同強度では継続的血流制限には

立ち，全ての被験者に本研究の目的，方法，安全

及ばないものの強度を増加することで，同等な効性等を十分に説明し，本研究への参加の同意を得7）

果が得られる可能性を示すことができた ．このた．また本研究計画は，北翔大学倫理委員会の承研究も含めて，これまでの一連の研究結果は，血認を受けている．

流制限を併用しても，その効果は負荷強度に依存することを示唆しているが，一方，加圧ウォーキ

1．2 運動プロトコール（図 1）ングのような歩行運動においても筋肥大および筋

被験者は，全身用 MR 機器内にて非磁性体で力増加が得られることが示されている 8）．本研究

作成した運動装置を用いて，仰臥位右足関節底

では，血流制限によりエネルギー代謝の回復が妨屈運動を 1 回 /2 秒のペースで行った．負荷量は，げられることに着目し，超低強度の負荷を用いて各被験者の最大挙上重量（1 repetition maximum,

も，繰り返し回数を増やし総負荷量を増加させる

1-RM）から設定した．1-RM の測定は MR 機器内

ことで，高強度負荷に匹敵する効果が得られるとで使用するものと同様の運動装置を用いて，仰臥仮説を立て，総負荷量が同等となる低強度×多い

位右足関節底屈運動を行い，5cm 挙上可能な最大繰り返し回数および高強度×少ない繰り返し回数重量とした．

の条件を用いた血流制限下レジスタンス運動を施

プ ロ ト コ ー ル は 以 下 の 通 り で あ る． ① 10%

行し，骨格筋内代謝ストレスを比較した．なお，

1-RM + 血流制限（360 秒 , 180 回），② 15% 1-RM +機械的「負荷」と区別するため，本研究ではエネ

血流制限（240秒, 120回），③40% 1-RM + 血流制限

ルギー代謝によるクレアチンリン酸および pH の

（90 秒 , 45 回），コントロールとして④ 65% 1-RM低下を「筋内代謝ストレス」と定義した．

+ 血流制限なし（60 秒 , 30 回）．血流制限を用いたプロトコールは，「強度×繰り返し＝ 1800」に統

図 1 運動プロトコール

2秒で1回の下腿三頭筋底屈運動を行った. 血流制限を施行した10%1-RMでは, 180回・360秒, 15%1-RMでは, 120回・240秒, 40%1-RMでは,45回・90秒施行した. 対照として行った一般的な高強度である65%1-RMでは, 30回・60秒とした. BFR, blood flow restriction; RM, repetition
maximum.

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

106 ─
1．4 統計処理

一した．
各プロトコールは無作為順に施行し，2 条件ず

記述データは，平均±標準偏差で表し，図は，

つ 2 日間に分けて行った．2 回目の運動を開始す

平均±標準誤差（クレアチンリン酸と pH）と平る前には，変化したエネルギー代謝が安静時の状

均±標準偏差（RPE）で表示した．運動条件間の態まで回復していることを確認した．血流制限は，運動終了時におけるクレアチンリン酸および筋細先行研究に基づき右脚大腿部に装着した空気圧

胞内 pH の比較には，一元配置分散分析（ANOVA）

式 カ フ と pneumatic rapid inﬂator（E-20 rapid cuff

を，RPE については Kruskal-Wallis 検定を用いた．

inﬂator, Hokanson, USA）を用いて，被験者の有意差が認められた場合は，Bonferroni の多重比

安静時収縮期血圧の 1.3 倍の圧で施行した．血流較（post-hoc）により検定した．統計学的有意水

制限圧は pneumatic rapid inﬂator のデジタルディ

準は，p<0.05 とし，すべての検定は統計解析ソフ

スプレイを監視し，正確に維持した．血流制限はト IBM SPSS statistics version 28（IBM Japan）を運動期開始 10 秒前にかけ，運動終了後迅速に解用いて行った．

3-7）

放した．
主 観 的 運 動 強 度（rating of perceived exertion,RPE）は 10-point Borg scale で評価し，最も低い
rating は 0.5 point とした．RPE は各運動期終了直2．結 果
表 1 に被験者の基本特性，血圧・血流制限圧および最大挙上重量の結果を示した．

後に聞き取った．

表1

1．3 骨格筋内エネルギー代謝の測定
被験者は全身用 MR 機器（55 cm-bore, 1.5 Tesra,

Magnetom H15, Siemens, Erlangen, Germany） 内に設置した非磁性体で作成された運動装置において仰臥位となり，主動筋である下腿三頭筋の中央
部下に 31P 励起用の表面コイル（直径 80 mm）を固定し，磁気共鳴分光法による測定を安静時およ
3-7）

被験者の基本情報

項目平均 ± 標準偏差
被験者数
年齢, 才
身長 cm
体重, kg
体格指数, kg/m2
収縮期血圧, mmHg
血流制限圧, mmHg
最大挙上重量, kg

1222.1 ± 0.9
170.7 ± 5.8
62.7 ± 7.0
21.5 ± 2.1
110 ± 8.7
143 ± 11.3
52.3 ± 7.4

図 2 に各条件におけるクレアチンリン酸と筋内．得られた高エネ

pH の経時的変化を示した．経過中の筋内クレア

ルギーリン酸スペクトルからクレアチンリン酸おチンリン酸，pH は負荷強度に相応して低下する

よび無機リン酸の曲線下面積を算出した．スペクが，総負荷量が同等となる運動終点では同等のレ

トルの大きさは相対値であるが，クレアチンリン

ベルに至っていた（図 2）．さらに，血流制限を併

酸が分解していく過程で［クレアチンリン酸］と用したすべてのプロトコールは，対照としていた［無機リン酸］の和は理論上一定であることから，標準的な高強度である 65%1-RM を用いた運動よ

先行研究に基づいて，その和を便宜上 42.5 mM とり強い代謝ストレスを生じさせていた．

び運動中 15 秒ごとに行った

仮定し，クレアチンリン酸量を絶対値として算出
した ．筋細胞内 pH は，クレアチンリン酸と無9）機リン酸のピークのケミカルシフトの差を用いて算出した 3-7, 10）．

一方，運動終点の RPE には各プロトコール間の統計学的有意差は認められなかった（図 3）．
2．考 察
本研究の結果は，超低強度負荷を用いても繰りデサントスポーツ科学 Vol. 45─

図 2 運動中の筋内クレアチンリン酸とpHの経時変化

2秒で1回の下腿三頭筋底屈運動を行った. エラーバー, 標準誤差. *p<0.05, vs 65%1-RM）．

図 3 運動終点における主観的運動強度
エラーバー, 標準偏差.

デサントスポーツ科学 Vol. 45

107 ─

─

108 ─

返し回数を増やし，総負荷量（total work volume）

本記念デサントスポーツ科学振興財団さまに深くを等しくすれば，高強度負荷を用いた運動と同等御礼を申し上げます．

の効果をもたらす可能性を示した．すなわち，血流制限を併用した運動では，負荷強度（重量）ではなく，総負荷量が筋への代謝ストレスを決定することが明らかになった．ゆえに機械的負荷と繰り返し回数の積として計算される総負荷量が等しい場合，運動筋内の代謝ストレスは，運動終了時には同等のレベルに達し，同様のトレーニング効
果をもたらすと推測された．この結果は，ウォーキングなどの非常に低強度の運動でも，血流制限を併用し適切な繰り返しを行うことで，筋肥大と筋力増加が得られることを報告した先行研究 8, 11）を支持するものであった．
現在，筋骨格系疾患や神経疾患に対する低強度
負荷と血流制限を組み合わせたリハビリテーションが普及しているが 12-14），本研究の結果は，そのプロトコールの適切な方向性を示しているように思われる．さらに，通常のフィットネス現場において自転車運動，トレッドミル，クロス トレー
ナー，さらにはエアロビクスを行う場合でも，血流制限を組み合わせることで，筋力増強・筋肥大効果が得られる可能性を示唆している．
3．結 論
血流制限下のレジスタンス運動においては，超低強度など，一般的には筋力トレーニングに適さない負荷強度を用いても，繰り返し回数を増加し，総負荷量を十分に増やせば，運動終点の骨格筋代
謝ストレスは高強度負荷運動と同レベルに至り，同様のトレーニング効果が得られる可能性が示唆された．
謝 辞
本研究にご協力いただきました被験者ならびに研究補助者の皆さまに心より感謝申し上げます．
また，研究助成をいただきました公益財団法人石文 献1） Kraemer W.J., Ratamess N.A.: Fundamentalsof resistance training: progression and exercise
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─

110 ─

トレーニングがもたらす骨格筋の腎保護作用
東京大学医学部附属病院

西

裕

志

（共同研究者） 同

南

学

正

臣

同

東

原

崇

明

同

小田原

幹

Training and Exercise Effect on The Kidney Diseases

byHiroshi Nishi, Masaomi Nangaku,

Takaaki Higashihara, Miki Odawara

Division of Nephrology and Endocrinology
The University of Tokyo Hospital

ABSTRACT
Chronic kidney disease is a serious health problem, and the effectiveness of exercise

and training as prevention and treatment has not been fully veriﬁed particularly in termsof basic molecular biology and physiology. In this study, we employed a mouse modelin which albuminuria induced by a high-fat diet is reduced by treadmill exercise aspreviously reported. We performed RNA sequencing combined with cluster enrichment

analysis of mouse renal tissue with different diets and training programs, and founda group of genes related to inflammatory responses and stress responses that wereupregulated by a high-fat diet and then downregulated by exercise. These genes include

Cxcl2 , which encodes chemoattractive chemokines which mainly affect neutrophils

in inﬂammatory response. Therefore, we focus on their physiological effects and thenperformed immunohistological evaluation of neutrophil infiltration in kidney tissues
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

111 ─

obtained from mice with high fat diet and/or exercise. However, unfortunately, nochanges in cellular inﬁltration were observed in response to a high-fat diet or exercise.

This does not deny other biological of the chemokine effect than we anticipated.
Indeed, in chronic inﬂammation, the role of neutrophils is less well understood and has
been described as either beneﬁcial or detrimental, causing tissue damage and enhancing

the immune response. Based on the results of this comprehensive study, we intend
to further elucidate the renal receptor mechanisms associated with exercise and aim

to provide basic scientiﬁc insights into the effects of training and exercise in chronic
kidney disease.
キーワード
腎臓，慢性腎臓病，運動，マイオカイン
Keywordkidney, chronic kidney disease, exercise, myokine

要 旨

慢性腎臓病は最終的に人工透析や腎移植を必要とする深刻な健康課題であり，医学的には一定期

慢性腎臓病は深刻な健康課題であり，運動やト間続く血清クレアチニン値の上昇や尿検査の異常

レーニングがその予防や治療として有効であるかによって定義される．種々の薬物治療が実践されの検証が十分に進んでいない．そこで今回，高脂る一方，近年では腎臓リハビリテーション（令和肪食によって生じるアルブミン尿がトレッドミル

4 年度診療報酬改定「透析時運動指導等加算」の運動によって減少するマウスモデルも用いて，腎新設，学会ガイドラインの制定，腎リハ指導士資組織の RNA シーケンスを行い，高脂肪食によっ

格認定試験の開始）が進むなど，運動との関連がて発現が亢進，運動をすることで逆に減少する遺注目されている．

伝子群として炎症反応やストレス応答に関連する

我々は第 41 回（2019 年度）財団助成金の採択課

遺伝子群を見出した．これにはケモカインをコー

題「トレーニングが慢性腎臓病の進行に与える影

ドするCxcl2 も含まれており，その生理作用に着響の解析」において，肥満マウスによって生じる

目して，腎臓組織内の好中球浸潤を免疫組織学的アルブミン尿（慢性腎臓病の代表的な病勢指標でな評価を行った．しかし，高脂肪食や運動に伴うある）が習慣的なトレッドミル運動によって減少細胞浸潤の変化は認めなかった．今後さらに本研することを見出した．一方，免疫学的な腎炎モデ究の結果に基づいて，運動に伴う腎臓における受ルでは運動によるアルブミン尿の有意な変化は見

容機構を解明し，慢性腎臓病におけるトレーニンられなかった．運動（骨格筋収縮）によって腎臓グ・運動の作用について基礎科学的な示唆を付与に変化が生じたメカニズムとしては，骨格筋からすることを目指す．

腎臓へのマイオカインなどによる直接的な作用，

緒 言
デサントスポーツ科学 Vol. 45

運動に伴う例えば脂肪減少や神経活動変化を介した腎臓への間接的な作用，の二つが主に考えられ

─

112 ─

る．既報では irisin1, 2），FGF-21 3, 4），myonectin 5），

1．3 高脂肪食投与マウスモデル 10）

FABP2 6）等の報告が相次ぐが，例えばヒトでの上記の運動負荷を与え始めると同時に 60 kcal%

irisin の作用については見解の決着を見ていない

脂肪含有・ラード使用高脂肪食（Research Diet，．近年のこうした研究動向からは依然として

New Brunswick，NJ，USA）を 8 週間与えた．週

7-9）

未知のマイオカイン分子が存在する可能性が示唆

2 回すべての飼料を交換した 10）．

される．また，その発見・同定には既報のあるマ
イオカインのみに捉われずに，例えば近年発展を

1．4 RNA シーケンス遂げている次世代シーケンスによるアン・バイア

RNA の 完 全 性 は RNA 6000 Nano Kit（Agilent,

ストな網羅的解析が大きな武器となりえる．

Santa Clara, CA, USA） を 用 い て Bioanalyzer

今回我々は運動によってマウス腎臓に生じてい（Agilent） で 評 価 し た． こ の RNA を 用 いる遺伝子発現変動を網羅的に解析することによって， NEBNext Ultra II RNA Library Prep Kitて，運動がもたらす腎臓への効果の解明に挑んだ．

for Illumina お よ び NEBNext Poly（A）mRNA
Magnetic Isolation Module（New England Biolabs，

1．方 法
1．1 実験動物

Ipswitch，MA，USA）を用いて，mRNA シーケ
10）

ンス用のライブラリーをメーカーの指示に従っ

6-8 週 齢 雌 性 DBA/2JJcl マ ウ ス（Japan CLEA，て作成した．次に，バイオアナライザー DNA

東京，日本）を使用した．マウスは空調設備及び7500 キット（Agilent）を用いて，ライブラリー

12/12 時間で空間内照明オン / オフが制御された環の濃度とサイズ分布を測定した．すべてのサン

境で飼育した．飼料及び飲料水には自由摂取でき

プルは次世代シーケンス装置での解析に使用しる ad libitum の状態にした . 本研究において使用した．ライブラリーをプールし，濃度を 10 nM に調た全ての動物は東京大学大学院医学系研究科の実整した．プールされたライブラリーは変性と中験動物規則に従い飼育，使用した．また，本研究和を行い，さらに希釈した．その後，ライブラ

は同動物実験委員会の審査，承認を受けて行った．

リーを 1.7 pM に希釈し，NextSeq500/550 v2.5（75Cycles） キ ッ ト（Illumina, San Diego, CA, USA）
1．2 マウス運動負荷10）を用いて，NextSeq 500 システム（Illumina）でのマウス・ラット用トレッドミルシステム TMS-

次世代シーケンス解析に適用した．シーケンシ

8B（Melquest，富山，日本）を使用した．走行傾

ングは 36 塩基ずつのペアエンドリードで行った．

斜角度 0 度，電気刺激強度 0.3mA，走行速度 0m/

シーケンス後，FASTQ ファイルをエクスポート

min で開始，5 分間で徐々に走行速度 12m/min まし，CLC Genomics Workbench 21.0.3 ソフトウェで上昇して 12m/min の固定速度で合計 1 時間走行

ア（QIAGEN, Venlo, Netherlands）で 品 質 管 理 と後に自動終了するプログラムを設定した．これ

して，次世代シーケンス解析データの基本情報を

は 76 % VO2max に相当しヒト高強度負荷に相当す

チェックした．

る．ただし，虚血症状が出現する VO2max 80 % を超えない．上記運動負荷を週 5 日，各実験のプロ

1．5 定量 PCR

トコールに応じた期間だけ与えた．

RNA シーケンスに用いたマウス腎検体について，RNAiso Plus（TaKaRa，滋賀，日本）を用いて，製造元のプロトコールに従って全 RNA を抽デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

113 ─

出 し た．cDNA は Prime Script RT マ ス タ ー ミ ッの，体重増加が緩やかとなり，アルブミン尿は減ク ス（TaKaRa）を 用 い て 合 成 し た．Cxcl2 の 定

少することは以前に報告した 10）．

量的リアルタイム RT-PCR 解析は，CFX96 シス

これらのマウスについて安楽死の上で腎臓を採テ ム（Bio-Rad，Hercules，CA，USA） を 用 い，

材して RNA を抽出し，RNA の分解が進んでいな

THUNDERBIRD SYBR QPS-201（Toyobo，大阪，いことを確認した．RNA シーケンシングを行って日本）を用いて行った．各遺伝子増幅の閾値サイ（通常食＋非運動）群から（高脂肪食＋非運動）群

クル値は，Gapdh について計算した Ct 値を差しで発現が上昇し，（高脂肪食＋非運動）群から（高引くことにより正規化した．

脂肪食＋運動）群で発現が低下している遺伝子群の有無を探索した．その結果，非常に多岐にわた

1．6 免疫染色

11）

る複数の遺伝子が候補として同定されたため，エ各マウスを吸入麻酔薬イソフルラン過剰吸入後

ンリッチメント解析を行うことによって，発現遺の頸椎脱臼にて安楽死させ，両側腎臓を摘出し伝子がコードする蛋白の既知の生理作用についてた．摘出組織は中性ホルマリン固定液にて 12 時

解析を行った．そうしたところ，「炎症反応」「ス

間浸漬固定後に 70% エタノールで置換した．そ

トレス応答」「防御反応」に伴う遺伝子群が上位の後，パラフィン包埋し，厚さ 4 μ m の連続切にヒットすることが明らかとなった．

片を作製した．プロテイナーゼ K で抗原賦活化

次に，特に上位に登場した遺伝子のうち生理作した後，切片をブロックし，抗 NIMP-R14 抗体

用がよく知られるケモカイン chemokine（C-X-C（1:100, Abcam, Cambridge, UK）と 4 ℃ で 一 晩 イ

motif）ligand 2（CXCL2）を コ ー ド す る Cxcl2 遺

ンキュベートしてビオチン化抗ラット IgG 抗体

伝子に着目して定量 PCR を行い，データの検証（1:200, Vector Laboratories, Newark, CA, USA）とを行った．すると，（通常食＋非運動）群から（高室温で 40 分間インキュベートした．ビオチン沈

脂肪食＋非運動）群での発現上昇（p = 0.12, n =着はアビジン - ビオチン化ペルオキシダーゼ複合

3 each）や，（高脂肪食＋非運動）群から（高脂肪体 Vectastain ABC regaent（Vector Laboratories）と食＋運動）群での発現低下（p = 0.07, n = 3 each）

ジアミノベンジジンで検出した．切片はヘマトキ

について，統計学的有意差には至らなかったもの

シリンで対比染色した．

のその傾向が認められた（図 1）．

CXCL2 はケモカインとして白血球，特に好中
1．7 統計解析

球の走化性亢進や血管外浸潤を誘導する．一方，

特記されていない限り，データはドットプロッ

好中球は炎症の急性期に作動する免疫細胞の代表

ト及び平均 +/- 標準誤差で表記した．P 値 <0.05 をであり，炎症反応が生じていない平常状態のマウ

統計学的に有意とみなす水準とした．

ス腎臓では好中球浸潤は想定されない．このこ

2．結 果とから（通常食＋非運動）群と比較して（高脂肪食＋非運動）群では好中球が腎組織に分布してお

今回のマウスモデルでは（高脂肪食＋非運動）

り，かつ，（高脂肪食＋運動）群ではその好中球数群は（通常食 + 非運動）群と比較して，8 週間後まが減少しているのではないか，と仮説立てた．そでに体重とアルブミン尿は増加することと，さらこで，好中球病面分子である NIMP-R14 を標的とに（高脂肪食＋運動）群は（高脂肪食＋非運動）群

した免疫組織学的な評価を行ったところ，陽性コと比較して摂餌量に大きな変化は見られないもの

ントロールであり腎臓の虚血障害モデルでは腎間デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

114 ─
ける遺伝子発現変化を網羅的に探索したところ，
15－

高脂肪食によって炎症反応やストレス応答の遺伝

ｐ＝0.12ｐ＝0.07子群の発現が亢進し，さらに運動をすることでそれらが逆に減少することが明らかとなった．発現
変化の著しかった遺伝子の一つとしてCxcl2 が挙

10－

げられ，その古典的生理作用に着目して腎臓組織

Fold-change

内の好中球遊走に着目して免疫組織学的な評価を行ったが，高脂肪食や運動に伴う明らかな細胞浸潤の変化は認めなかった．

5－

本研究では（通常食＋非運動）群，（高脂肪食＋（高脂肪食＋運動）群の各マウスから非運動）群，
摘出された腎臓を用いた．運動が直接的，間接的
0－であれ，効果器として腎臓にどのような分子レベ｜
ND_Sed｜HFD_Sed｜
HFD_Ex

図 1 マウス腎における CXCL2の遺伝子発現

ルでの影響を与えているのか解析することは重要である．高脂肪食で腎臓における炎症・ストレス応答が上昇することは，登場する遺伝子や蛋白こ
そ違えどこれまでにも多く報告されている 12, 13）．

質に好中球が染色されていることが確認できた．

しかし，特に白血球走化因子に着目して解析した

しかしながら，Cxcl2 遺伝子発現が亢進してい研究は少なく，その多くは単球・マクドファージる（高脂肪食＋非運動）群において，腎間質領域に好中球の浸潤を認めることはできなかった（図系である 12, 14, 15）．

Cxcl2 遺 伝 子 が コ ー ド 蛋 白 CXLC2 は Mip2alpha（macrophage inﬂammatory protein 2-alpha：2）．

マクロファージ炎症性タンパク質 2- α）としても3．考 察知られる．CXCL2 は主にマクロファージ，内皮運動によって高脂肪食マウスのアルブミン尿が細胞，上皮細胞，腫瘍細胞によって主に産生され減少するメカニズムを探求するうえで，腎臓におる 16, 17）．CXCL2 は特に中枢神経系の炎症におい腎虚血障害

高脂肪食＋非運動

図 2 マウス腎の病理組織学的な変化（好中球の浸潤）
デサントスポーツ科学 Vol. 45─て，ミクログリアおよびアストロサイトから産生され循環好中球の浸潤を誘導する 18, 19）．このこ

115 ─

謝 辞

とから我々も高脂肪食負荷されたマウスの腎臓で

本研究は公益財団法人デサントスポーツ科学振は炎症反応が亢進しており，好中球の組織評価を

興財団の助成を受けて実施されました．RNA シー

行ったが細胞浸潤に変化は見られなかった．

ケンス及びその解析は筑波大学医学医療系・菅澤

一般に好中球というと炎症の急性期に作用する

威仁先生にご尽力ご指導をいただきました．ご支炎症細胞と考えられているが，例えば一部の慢性援ご協力をいただいた皆様に深謝申し上げます．

的に持続する膠原病の基本病態に好中球が関与すること 20）や，急性炎症の遷延や瘢痕化に好中球の necroptosis や netosis 等の新しい細胞死が好中
球プロテアーゼによる炎症性サイトカインの分解を修飾すること

21, 22）が指摘され始めている．従って，今回，好中球浸潤が目立たなかったことが必ずしも運動によって腎臓 CXCL2 の作用を全て検証できたわけではない．
今後，本研究における網羅解析の結果を利用して，腎臓におけるどのような受容体分子がこれらのシグナル応答を誘導するのかを解析していく．
このためには同一モデルの骨格筋や血液サンプルの解析も必要であるし，また，肥満や脂質・糖代
謝にかかわる一般的な変数の解析も必須である．
今後の研究展開によって，腎臓病患者におけるトレーニングの重要性と科学的妥当性を供与すること目指していく．

文 献1） Peng H., Wang Q., Lou T., Qin J., Jung S., Shetty

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4．結 語

Myonectin deletion promotes adipose fat storage and高脂肪食によって誘導される腎臓の障害（アル（2019）ブミン尿）が習慣的運動によって減少する過程において，腎臓組織内での遺伝子発現にどのような変化が生じているのか，その一端が明らかとなった．今後も本研究を延伸させ得られた知見を公開・共有することで，国内に 1,300 万人以上いるとされる慢性腎臓病に対する実践的なアプローチとして社会整備が進むトレーニング・運動に対して基礎科学的な示唆を付与することを目指していく．

reduces liver steatosis., FASEB J., 33（7）:8666-87

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デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

116 ─
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デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

運動後の筋痛は筋損傷の指標となるか？
－非侵襲的な筋損傷の測定手法の開発と応用－

新

潟

大

学

（共同研究者） エクス＝マルセイユ大学

国

正

マッキ

陽

子

ロビン

ボローニャ大学

ロッシ フランチェスカ

エクス＝マルセイユ大学

ベンダン デイビット

同

ニコル キャロリーン

Does Delayed-Onset Muscle Soreness Indicate Muscle Damage?
Non-Invasive Methods for Measuring Muscle Damage :Developments and Applications
by
Yoko Kunimasa

Niigata University

Robin Macchi, David Bendahan, Caroline Nicol
Aix-Marseille University
Francesca Rossi

Bologna University

ABSTRACT
Muscle soreness is subjective muscle pain that occurs after high-intensity exercise,and the disappearance of muscle soreness is often used as an indicator of recovery

from muscle damage. However, due to methodological limitations, it has not beenclear whether muscle soreness reﬂects structural damage of muscles. The purpose of

the present study was to clarify changes in muscle damage/inﬂammation and muscle
soreness after endurance running using the magnetic resonance imaging （diffusion
デサントスポーツ科学 Vol. 45

117 ─

─

118 ─

tensor imaging），and to examine whether muscle soreness is an indicator of recovery

from muscle damage. We measured subjective delayed onset muscle soreness（DOMS），T2 relaxation time and diffusion parameters for each of 12 muscles of thelower limb using MR before and after a 20 km race including up-hill and down-hillin 16 male and female recreational runners. The results showed that the peaks of the

DOMS and T2 relaxation time were on 1-2 days after the race, and recovered 3-4 days
after the race. On the other hand, the mean diffusivity （MD）of some of the thighmuscles increased until 3-4 days after the race. In conclusion, even after the recovery ofmuscle soreness after the 20 km race, it is likely that muscle structural changes due tomuscle damage or inﬂammatory reactions are still occurring, and it is not appropriate touse muscle soreness as an index for resume of exercise.
キーワード

運動誘発性筋損傷，遅発性筋痛，拡散テンソルイメージング，ＭＲＩ，走運動
KeywordMuscle damage, DOMS, diffusion tensor imaging, MRI, running

要 旨
筋痛は高強度の運動後に生じる筋の主観的な痛みであり，スポーツ現場では運動再開の指標とし化が残っている可能性があり，筋痛を運動の再開指標にするのは適切でないと考える．
緒 言て筋痛が用いられケースが多い．しかし，方法論

遅 発 性 筋 痛（delayed onset muscle soreness:

上の限界から，筋痛が筋の構造的損傷を反映して

DOMS），いわゆる筋肉痛は動作中や触診中の主いるのかは明らかになっていなかった．そこで本観的な筋の痛みであり 1, 2），不慣れな運動や高強研究は，磁気共鳴画像法（拡散テンソル画像）を度運動後に引き起こされる筋の組織学的損傷と用いることで，走運動後の筋損傷と筋痛の変化をそれに伴う筋の炎症反応が原因と考えられてい明らかにし，筋痛が筋損傷の回復指標となるのかる 1, 3）．一方，DOMS は代表的な筋損傷の間接指を検討することを目的とした．レクリエーション

標であるクレアチンキナーゼ値や磁気共鳴画像

ランナー 16 名を対象に 20-km 走レース前後の主法（MRI）による T2 緩和時間よりも先に回復する，下肢 12 筋それぞれ観的な遅発性筋痛（DOMS）

ことから 4, 5, 6, 7），運動再開の指標にすることにの T2 緩和時間，拡散パラメータを測定した．そは疑問が残る．しかし，未だ DOMS がどの程度，の結果，レース 1-2 日後に下肢筋群で DOMS と筋損傷を反映しているのかは明らかになっていな

T2 緩和時間が最大となり，その後，レース 3-4 日

い．

後には回復した．一方で，大腿筋の一部の平均拡筋損傷を直接測定できる唯一の方法である筋生

散性（MD）はレース 3-4 日後まで増加傾向を示し検法を用いて，高強度運動 5, 8, 9）や下り坂走 10），た．以上のことから，20-km 走後に，筋痛が回復

マラソン 11）後にサルコメアや Z 膜の構造的損傷していても，筋損傷・炎症反応による筋の構造変が可視化されてきた．しかしながら，筋生検法でデサントスポーツ科学 Vol. 45─は，ニードルを直接皮膚上から筋に挿入し，筋の一部を採取するため，その方法自体が筋を損傷さ

119 ─

1．方 法

せることになり，同一部位の筋サンプルで運動後

1．1 対象者の損傷の程度を比較することができない．また，

本研究の対象者は，2021 年，2022 年に開催さ摘出される筋は筋全体からするとごく一部であれ た Marseille-Cassis International 20-km レ ー ス

り，同一筋内における筋損傷や炎症の部位差の可（+382m と－ 294m の上り・下り坂走）に参加した

能性

12, 13, 14）を考慮することができない．

レクリエーションランナー 16 名（男性 8 名，女性

MRI の一部である拡散テンソル画像法は，筋8 名）であった．対象者の年齢は 29.2 ± 8.8 歳，身組織内の水分子の拡散の異方性を可視化できるこ

長 170.2 ± 9.2 ㎝，体質量 66.7 ± 9.7 ㎏であった．

とから，非侵襲的に筋の構造変化を測定できる方

対象者の選定条件は 20 － 45 歳までの過去 6 か月

法として，筋損傷評価指標として応用が期待されに既往歴のないレクリエーションレベルのラン

15）．動物実験においては，エキセントリッ

ナーで，少なくとも毎週ランニングのトレーニン

ク運動後の筋組織化学的変化と MR による拡散パ

グを実施している者とした．実験に先立ち，対象

ラメータの変化が関連することが報告されている者に対して本研究の目的，方法および測定に伴う

16, 17）では，
運動24時間後，浮腫によっ危険性を十分に説明し，実験参加に対する同意をて筋細胞が肥大した状態と同時に，拡散テンソル得た．なお，本研究はヘルシンキ宣言の趣旨に則

画像によって得られた Fractional anisotropy（FA）

り，French Research Ethics Committee （CPP IDFの減少と Apparent diffusion coefﬁcient の増加が確

VII, Ethics Committee Agreement # 2021-A00355-

認されている．これらの動物実験の結果から，拡36）の承認を得て行われた．

ている．Lyu et al.

16）散テンソル画像を用いることによって，従来の方法では得ることができなかった運動後の筋の構造

1．2 実験デザイン

的変化を複数の筋群において，筋全体レベルで捉

実験デザインの概要を図 1 に示す．対象者は，えることができる可能性がある．そこで，本研究

レース前測定 1 回，レース後測定 2 回（1 日目とでは，走運動後に引き起こされる DOMS と MR

3 日目，または 2 日目と 4 日目）を実施するため，測定によって得られる T2 緩和時間，拡散テンソ

計 3 回来研した．なお，MR 装置へのアクセス制

ルパラメーターの回復過程を明らかにし，DOMS

限の関係上，対象者をグループ 1 と 2（各男性 4 名，

が筋損傷回復の指標となり得るのか検討した．

女性 4 名）に分けた．

図 1 Experimental design
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

120 ─
1．3 測定項目

れらの解析は MATLAB（Mathworks, Inc., Natick,

対象者の軸足下肢筋群（大腿四頭筋群，ハムス

MA, USA）を用いて実行された．拡散強調画像

トリングス筋群，下腿三頭筋群）の筋痛を評価す

お よ び b0 画 像 は， ま ず Gibbs-ringing artefacts20）

るため，対象者には 50 cm 台を用いて昇降運動をを補正し，MRtrix3 パッケージ 21）に実装されて行ってもらった．その際，対象者が感じた筋痛を

い る MP-PCA routine22）を 用 い て ノ イ ズ 除 去 しvisual analog scale （VAS）法により測定した．こた．拡散強調画像の渦電流歪み補正は，FMRIBの測定は，10 cm 線上の左端を無痛とし，右端をSoftware Library （FSL; version 6.0.6）の eddy ツー

最大の痛みとして，対象者の測定時の状態をそのルを用いて行った 23）．残りの B0 関連 EPI 歪みは，線上に記す方法であった．

FSL に実装された fugue 機能を使用して，B0 ﬁeld

MRI による筋損傷・炎症間接指標の測定は 3-T

map からのすべての画像で補正された．最後に，

MRI 装置（Vida, software version XA20A, Siemens

組織内の水分子の拡散の異方性を表す Fractional

Healthineers, Erlangen, Germany）に 6-channel ﬂex

anisotropy（FA）と拡散方向とは無関係に拡散の

receive coils を組み合わせて，対象者の安静仰臥大きさそのものを表す mean diffusivity（MD）24）

位姿勢，股関節・膝関節完全伸展，足関節底屈のマッピングのためにボクセルごとの拡散テンソ

15-20 度保持姿勢で大腿部と下腿部を対象に行っルを推定した．下肢全 12 筋（大腿直筋，外側広筋，

た．MRI 装置の操作は，操作に習熟した 3 名の放内側広筋，中間広筋，大腿二頭筋長頭，大腿二頭射線技師が実施した．MR 測定では，まず下肢全筋短頭，半腱様筋，半膜様筋，内側腓腹筋，外側体の T1 強調画像を撮像し，対象脚の大腿骨・脛腓腹筋，ヒラメ筋，前脛骨筋）の FA，MD と T2 緩骨上の骨ランドマーカーを指標に撮像開始位置を

和時間の平均値を各筋，筋全体レベルで算出した．

決定し，全 3 回の MR 画像取得において，同じ位置で撮像できるようにした．次に，水平面の T2

1．5 統計処理

強調画像（12 スライス，スライス厚 10 mm，10-

統計処理は統計ソフト（SPSS version.27, IBM,mm slice gap），拡散強調画像（40 スライス，スラJapan）を用いて行った．各測定項目のセッショイス厚 5 mm スライスギャップなし）を撮像した．

ン間（レース前，レース後 1-2 日目，レース後 3-4日目）の平均値の比較には対応のある一要因の分

1．4 分析項目

散分析を用いた．分散分析の結果，主効果が見ら

MRI デ ー タ の 後 処 理 に つ い て， 画 像 は ま ず

れた場合には，Bonferroni の多重比較検定を実施

dcm2nix パッケージ（https://github.com/rordenlab/

した．各項目の測定結果は，平均値±標準偏差でdcm2niix）を用いて NIFTI フォーマットに変換さ示した．すべての統計処理の有意水準は 5％としれ た． 筋 の T2 マ ッ ピ ン グ に は mono-component

た．

mode を用いた．spin-echo train 全体の刺激エコー
効果と RF 送信野（B1+）の不均一性を補正するた
めに，EPG（Extended Phase Graph）形式 18）を採用し，sequence chronogram

19）に適合させた．すべてのボクセルについて一定の T1 = 1400ms の値

2．結 果
対象者の 20-km 走レースタイムは男性ランナー
で 1 時間 40 分 19 秒± 6 分 37 秒，女性ランナーで 2
時間 1 分 56 秒± 15 分 45 秒であった．

を 考 慮 し，T2，signal scaling factor S0，apparent

20-km レース後の DOMS は大腿四頭筋群とハム

B1+ を推定した．自作のアルゴリズムによるこストリングス筋群でのみ有意な変化が認められたデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

121 ─

図 2 Delayed onset muscle soreness（DOMS）after the running race*** and * indicate signiﬁcant change between two-time points（p<0.001 and p<0.05, respectively）

表 1 T2 values changes

T2 values (ms)
BFsh
BFlh
ST
SM
RF
VL
VI
VM
MG
LG
SOL
TA

PRE
39.0±1.8
39.2±1.438.0±1.1
38.3±1.1
37.4±1.0
40.3±1.440.7±1.539.5±1.538.7±1.238.8±1.2
40.1±1.2
37.6±1.0

Mean±SDD1-2
39.7±1.6
39.9±1.338.5±1.1
39.0±1.2
37.9±1.0
40.7±1.2
41.3±1.1
39.9±1.3
39.4±1.0
39.8±1.2
40.2±1.237.8±1.1

D3-4
38.9±1.4
39.0±1.437.9±1.0
38.6±1.1
37.3±0.940.3±1.240.9±0.839.5±1.1
38.7±1.1
38.5±1.1
39.9±1.237.5±1.2

PRE to D1-2
1.9%
1.8%
1.2%
1.7%
1.3%
1.0%
1.7%
1.0%
1.9%
2.6% **
0.2%
0.5%

Change (%)
D1-2 to D3-4
-2.1%
-2.1% *
-1.5% *
-1.0%
-1.5% *
-1.0%
-1.2%
-1.2%
-1.9% *
-3.1% ***
-0.8%
-0.6%

PRE to D3-4
-0.2%
-0.4%
-0.3%
0.6%
-0.3%
0.0%
0.5%
-0.2%
0.0%
-0.6%
-0.5%
-0.1%

BFsh: biceps femoris short head, BFlh: biceps femoris long head, ST: semitendinosus, SM: semimembranosus, RF: rectus
femoris, VL: vastus lateralis, VM: vastus medialis, VI: vastus intermedius, MG: gastrocnemius medialis, LG: gastrocnemius
lateralis, SOL: soleus, TA: tibialis anterior. ***, **, and * ; significant change between two-time points (p<0.001, p<0.01 and
p<0.05, respectively).

（図 2）．大腿四頭筋群では，レース前と比較して，のの，有意な変化は認められなかった（表 1）．一

D1-2 で有意に DOMS は増加し，その後，D3-4 に方，D1-2 から D3-4 にかけての T2 緩和時間は，大かけて有意に減少した．ハイムストリングス筋群

腿二頭筋長頭，半腱様筋，大腿直筋，内側腓腹筋，においては，レース前と比較して D1-2 で有意に外側腓腹筋で有意に減少した．

増加し，その後，D3-4 にかけて有意な減少は認められなかったものの減少傾向を示した．下腿三拡散パラメータについて，FA の結果を表 2 に，頭筋群に関しては，D1-2 で増加傾向を示したもMD の結果を表 3 に示す．FA については，レースのの，有意な変化は認められなかった．

前後で解析した全 12 筋に有意な変化は認められ

T2 緩和時間については，外側腓腹筋のみで，なかった．一方，MD においては，半腱様筋と外

レース前と比較し，D1-2 で有意な増加を示した

側広筋でレース前と比べて D3-4 で有意に増加しが，他の下枝筋群でも D1-2 で増加傾向を示すもた．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

122 ─
表 2 Fractional anisotropy changes

Fractional anisotropy
BFsh
BFlh
ST
SM
RF
VL
VI
VM
MG
LG
SOL
TA

PRE
0.26±0.03
0.21±0.01
0.22±0.02
0.19±0.02
0.19±0.03
0.20±0.03
0.19±0.02
0.17±0.01
0.20±0.02
0.22±0.03
0.18±0.01
0.22±0.02

Mean±SDD1-2
0.26±0.03
0.20±0.02
0.22±0.02
0.19±0.01
0.19±0.02
0.20±0.02
0.19±0.01
0.17±0.01
0.21±0.02
0.22±0.03
0.18±0.02
0.22±0.02

D3-4
0.26±0.02
0.21±0.02
0.22±0.02
0.19±0.01
0.20±0.03
0.20±0.02
0.19±0.01
0.17±0.01
0.21±0.02
0.23±0.03
0.18±0.01
0.22±0.02

PRE to D1-2
-1.6%
-4.1%
-4.0%
1.1%
-0.1%
-0.6%
0.0%
-2.4%
0.6%
-1.3%
-0.9%
0.4%

Change (%)
D1-2 to D3-4
1.7%
2.2%
1.1%
-0.4%
5.0%
1.2%
0.2%
0.1%
1.4%
4.2%
2.1%
-0.1%

PRE to D3-4
0.1%
-2.1%
-2.9%
0.7%
4.9%
0.6%
0.2%
-2.3%
2.0%
2.9%
1.2%
0.4%

Change (%)
D1-2 to D3-4
-0.6%
0.7%
0.7%
0.7%
1.2%
0.9%
0.8%
0.8%
-0.6%
0.0%
0.5%
-0.1%

PRE to D3-4
2.4%
2.3%
3.0%**
2.7%
1.4%
3.2%**
2.0%
1.2%
0.3%
0.6%
0.8%
0.7%

BFsh: biceps femoris short head, BFlh: biceps femoris long head, ST: semitendinosus, SM: semimembranosus, RF: rectus
femoris, VL: vastus lateralis, VM: vastus medialis, VI: vastus intermedius, MG: gastrocnemius medialis, LG: gastrocnemius
lateralis, SOL: soleus, TA: tibialis anterior.
表3

Mean diffusivity (mm2/s)
BFsh
BFlh
ST
SM
RF
VL
VI
VM
MG
LG
SOL
TA

PRE
1.83±0.06
1.75±0.08
1.72±0.06
1.71±0.06
1.58±0.11
1.71±0.05
1.77±0.05
1.72±0.04
1.67±0.07
1.72±0.10
1.74±0.06
1.66±0.06

Mean diffusivity changes

Mean±SDD1-2
1.88±0.10
1.78±0.06
1.75±0.04
1.75±0.05
1.58±0.09
1.74±0.06
1.79±0.05
1.73±0.04
1.69±0.05
1.73±0.05
1.74±0.04
1.67±0.04

D3-4
1.87±0.08
1.80±0.07
1.77±0.06
1.76±0.06
1.60±0.12
1.76±0.08
1.80±0.07
1.74±0.05
1.68±0.05
1.73±0.08
1.75±0.04
1.67±0.06

PRE to D1-2
2.9%
1.6%
2.2%
1.9%
0.2%
2.3%
1.2%
0.4%
0.9%
0.6%
0.3%
0.8%

BFsh: biceps femoris short head, BFlh: biceps femoris long head, ST: semitendinosus, SM: semimembranosus, RF: rectus
femoris, VL: vastus lateralis, VM: vastus medialis, VI: vastus intermedius, MG: gastrocnemius medialis, LG: gastrocnemius
lateralis, SOL: soleus, TA: tibialis anterior. **Significant change between two-time points (p<0.01).

3．考 察
本研究では，走運動後に引き起こされる DOMS

化とは一致したが，拡散テンソル画像から算出された一部の筋の MD についてはレース 3-4 日後まで増加し一致しなかった．

と従来の筋損傷の間接指標である MR 測定による本研究では，従来の研究と同様に VAS 法を用

T2 緩和時間に加え，拡散テンソルパラメータのいて，大腿四頭筋群，ハムストリングス筋群，下変化を明らかにし，DOMS が筋損傷の指標とな

腿三頭筋群の DOMS を評価した．運動誘発性筋

り得るのか検討することであった．本研究では，損傷の研究で頻繁に用いられるエキセントリック

起伏のある 20-km 走レースに参加したレクリエー

な筋力トレーニング運動介入後の DOMS 最大値

ションランナーにおいて，レース 1-2 日後に大腿は，上肢筋群で > 3 25, 26, 27, 28），下肢筋群で >2 と四頭筋群，ハムストリングス筋群において筋痛が報告されている 26, 29, 30, 31）．一方で本研究では，誘発され，これらは 3-4 日後には消失した．これ

DOMS が最大値を示したレース後 D1-2 時点の平らの回復過程は，一部の筋群の T2 緩和時間の変均値が大腿四頭筋で 1.2，ハムストリングス 1.6，
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

123 ─

下腿三頭筋 1.2 と先行研究の高強度運動と比較す回復したとしても，筋内の構造的な変化は一部のると低い値を示した．これらは，先行研究（多く筋において回復していなかったことが考えらえれ

は触診中）と本研究（50cm 踏み台昇降運動中）のる．

DOMS 評価法の違いはあるものの，不慣れな高強度運動と比較すると，本研究で用いた 20-km の起伏の激しい走レースにおいては，誘発される筋

4．結 論
本研究では，レクリエーションランナーを対象に起伏のある 20-km 走レース後の DOMS と MR を痛が小さいことが考えられる．

T2 緩和時間は運動後の筋損傷間接指標として用いた筋損傷間接指標の変化を明らかにし，筋痛

これまで多く用いられてきた ．T2 緩和時間のが筋損傷の回復指標となるのかを検討した．その増加は筋内水分量の増加を示しており，これらは結果，T2 緩和時間は筋痛と同様の回復過程を示

筋損傷による筋細胞内の浮腫が原因と考えられてしたが，MD に関しては一部の筋で DOMS や T2

5）いる

5, 32）．これまで，
エキセントリック筋力トレー

緩和時間が回復してもなお，増加する傾向を示し

ニング運動介入 1-2 日後の T2 緩和時間は，上肢筋た．以上のことから，20-km 走レース後について群で約 10>ms

13, 36）は，筋痛が回復しても，筋損傷や炎症反応による増加したことが報告されている．それに対し本研筋の構造変化が起こっている可能性が高く，筋痛究も，レース 1-2 日後，下肢筋群で最大 1ms（3.1％）

を運動の再開指標にするのは適切でないと考え増加した．走運動を対象とした先行研究では，45

る．

33, 34, 35），下肢筋群で約 1-2ms

分の下り坂走 1-2 日後に大腿四頭筋群の T2 緩和時
間が約 1-2ms 増加 12），マラソンレース 1-3 日後に謝 辞

ハムストリングスの T2 緩和時間が約 1-2ms 増加

本研究に助成頂いた公益財団法人石本記念デサ

14）したと報告されている．以上のことから，T2

ントスポーツ科学振興財団に深く御礼を申し上げ

緩和時間の算出方法に先行研究と違いがあるもの

ます．

の（本研究では Extended phase graph method を採用），下肢筋群のエキセントリック筋力トレーニ
ングと同程度の負荷がかかっていたと考えられる．
本研究では，走運動後の DOMS の変化と同時に T2 緩和時間，拡散パラメータの測定を行った．
その結果，これまでのエキセントリック運動介入研究とは異なり 4, 5, 6, 7），運動後 DOMS と T2 はD1-2 で増加し，その後 D3-4 で減少した．一方，筋内の水分子の拡散の大きさを示す MD に関しては，半腱様筋と外側広筋で D3-4 まで増加傾向を示した．T2 緩和時間と MD の増加の違いは，前者は組織内の水分量の増加を表しているのに対し，後者は組織内の水分子拡散の大きさの増加を示していることである．つまり，筋内の水分量がデサントスポーツ科学 Vol. 45

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─

126 ─

運動イメージが感覚運動統合能力に及ぼす影響の検討−効果的な運動イメージトレーニングの開発を目指して−

大阪大学大学院
（共同研究者） 同

佐々木

睦

中小司

健

人

東京大学大学院

金直

嗣

大阪大学大学院

Milosevic Matija

子

The Influence of Motor Imagery on Sensorimotor Integration:
Implications for Effective Motor Imagery Training Development

byAtsushi Sasaki, Kento Nakashoji,
Matija Milosevic

Osaka University, Graduate School of Engineering Science
Naotsugu Kaneko

The University of Tokyo, Graduate School of Arts and Sciences

ABSTRACT
Motor imagery is a cognitive process that involves the mental simulation of motor

actions without actual physical movements, and it is widely used as a training techniqueto enhance sports performance. Although previous studies have reported the positiveeffect of motor imagery training on motor function and motor learning, the underlying
neurophysiological mechanisms of motor imagery have yet to be fully elucidated.

Therefore, the purpose of our study was to investigate the effect of pinch motor

imagery on sensorimotor integration, specifically assessed using the short-latency

afferent inhibition（SAI）paradigm. Thirteen able-bodied male participants wererecruited in this study. The assessments were conducted under two distinct conditions:デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

127 ─

Control and Motor imagery conditions. In the Control condition, participants were
instructed to relax without engaging in any motor imagery, whereas in the Motor
imagery condition, they performed maximum pinch imagery while observing a pinch

image displayed on the monitor. During each condition, fifteen SAI responses were

measured, which represent the inhibition of motor-evoked potentials elicited throughtranscranial magnetic stimulation following median nerve electrical stimulation.
SAI responses were measured from the first dorsal interosseous muscle. The results

showed that there was no signiﬁcant difference in the magnitude of SAI between theControl and Motor imagery conditions, suggesting that motor imagery has no effect on
sensorimotor integration assessed by SAI.
キーワード

運動イメージ，経頭蓋磁気刺激，末梢神経刺激，短潜時求心性抑制，感覚運動統合
Keywordmotor imagery, transcranial magnetic stimulation, peripheral nerve stimulation,short-latency afferent inhibition, sensorimotor integration

要 旨
運動イメージはスポーツパフォーマンスを向上能に対して影響を及ぼさないことを示唆した．
緒 言させるためのトレーニングとして広く活用されて運動イメージは実際の運動は伴わず，心的に動いる．運動イメージトレーニングにより運動パ

作を想起することであり，スポーツパフォーマン

フォーマンスが向上する背景には脳や脊髄を含むスを向上させるためのトレーニングとして広く活運動制御機構の適応があるが，その神経生理学的用されている 1）．実際に運動イメージトレーニン

メカニズムの全容は未解明である．そこで本研究

グは，筋出力などの単純な運動機能や，認知的なでは運動イメージが感覚運動統合機能に及ぼす影要素を含む運動学習に対しても効果的であること

響を調べることを目的とした．健常成人男性 13が明らかにされている 2–4）．運動イメージトレー

名を対象に，手指ピンチ動作のイメージ行う条

ニングにより運動パフォーマンスが向上する背景

件（運動イメージ条件）と，イメージをせず安静には脳や脊髄を含む運動制御機構の適応があるこを維持するする条件（コントロール条件）で感覚とが推察される 4）．しかしながらその神経生理学

運動統合機能を評価した．感覚運動統合は経頭蓋

的メカニズムの全容は未だ解明されていない．運

磁気刺激と末梢神経刺激のペア刺激によって誘動イメージが中枢神経系に及ぼす影響が詳細に解発される短潜時求心性抑制（short-latency afferent

明されれば，生理学的観点から見て，より有効な

inhibition: SAI）によって評価した．その結果，コ

運動イメージトレーニングの提案につながると考

ントロール条件，運動イメージ条件において SAI

えられる．また，運動イメージ能力の評価には，の程度に差は認められなかった．これらの結果は，

これまで質問紙などの主観的な指標が多く用いら

運動イメージは SAI で評価される感覚運動統合機

れてきたが 5），運動イメージ中の神経活動が明ら

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

128 ─

かになることで，生理学的指標による客観的な評価が可能となる．
運動イメージの神経生理学的効果を調べたこ
れ ま で の 研 究 の 多 く は， 機 能 的 磁 気 共 鳴 画 像法（functional magnetic resonance imaging：

1．研究方法
1．1 被験者
被験者は，中枢神経疾患の既往歴を持たない健以

年齢：23.0±1.0
常成人男性13名（平均±標準偏差，下 fMRI）な ど を 用 い て 運 動 イ メ ー ジ に 関 わ る

歳，
身長：170.4 ± 4.4cm，
体重：61.2 ± 5.5kg）であっ6）

脳部位を明らかにした ．また，非侵襲的に大た．本研究は大阪大学大学院基礎工学研究科倫理脳皮質を刺激する手法である経頭蓋磁気刺激審査委員会の承認のもと，全ての被験者からイン（transcranial magnetic stimulation：以下 TMS）を

フォームドコンセントを得た上で実施された．

用いた研究では，運動イメージにより，大脳皮質から筋への主要な運動指令経路である皮質脊髄路
7–9）

1．2 表面筋電図．

利 き 腕 の 第 一 背 側 骨 間 筋（ﬁrst dorsal

実際の運動では脳内で企画された運動が適切

interosseous muscle: 以下 FDI）から表面筋電図をに筋にまで伝わり，生じた運動の結果が感覚入記録した．電極はディスポーザブル電極（Vitrode

力として脳にフィードバックされ，それがまたF-150s, 日本光電社製，日本）を用いた．筋電図

次の運動につながるという感覚運動統合が重要

信号は増幅機（MEG-6108, ミユキ技研社製，日本）の興奮性が増大することも報告されているになる 10, 11）．一次運動野に対して単発 TMS をにより 5Hz-1000Hz の帯域通過フィルタ処理を通行うと末梢の筋の筋電図で運動誘発電位（motor

して 1000 倍に増幅された．増幅された筋電図信

evoked potential： 以 下 MEP）が 導 出 さ れ る

12）．

号 は AD 変 換 器（Powerlab 16/35, ADInstruments

TMS に約 20ms 先行して末梢神経を刺激するペ社製，オーストラリア）を用いてコンピュータの

ア刺激により誘発される MEP は，単発 TMS に

ハードディスクに記録した．その際のサンプリンより誘発される MEP に比較して減衰することがグ周波数は 4000Hz とした．

知られており，これは短潜時求心性抑制（short-latency afferent inhibition：以下 SAI）と呼ばれて13,14）

1．3 実験プロトコル．SAI は感覚入力による一次運動野興奮

実験中，被験者は椅子に腰をかけた座位姿勢を性の調節を示しており，感覚運動統合を評価する

とり，両上肢は肘掛けの上に置き安静を維持する

いる

ための手法として用いられている

13, 15）．すなわ

よう指示された．本研究では一人称視点からのピ

ち，運動イメージ中の SAI の変動を計測することンチ（つまみ）動作の運動イメージを行うこととで，運動イメージが感覚運動統合に与える影響をし，被験者には「実際の運動の感覚や筋収縮のイ調べることができる．

メージをして下さい」という指示が与えられた．

以上を踏まえ，本研究では運動イメージ中の被験者が運動イメージを行う際，前方に設置されSAI を調べることにより運動イメージが感覚運動たモニター画面上に一人称視点での利き腕のピン統合機能に与える影響を検討することを目的としチ動作の画像が提示され（図 1A），それを見ながた．

ら（運動観察），運動イメージを行うことを指示した．実験に先立ち，被験者は実験手順に関する十分な説明をうけ，実際の測定時と同様の手順で運動イメージの練習を十分に行なった．運動イ
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

129 ─

図 1A 実験プロトコル

3秒間の「Ready」
キューの後，
35秒間のピンチ運動画像（運動イメージ条件）
，
または
「＋」
（コントロール条件）が提示され，その後10秒間のキューが提示される．
一連の流れは3セット繰り返される．
「Rest」

図 1B 刺激プロトコル

SAI刺35秒間の画像提示または「＋」提示時に5回の単発刺激またはSAI刺激が与えられた．
単発刺激ではTMSのみの刺激を行うのに対して，
激では条件刺激である正中神経刺激と試験刺激であるTMSが20 msの刺激間隔で与えられた．

メージは利き腕のピンチ動作で行なった．

35 秒間の運動イメージまたは十字注視は 3 セット

測定は運動イメージ条件とコントロール条件のずつ行われたため，計 15 回の単発刺激および SAI

2 条件で行ない，それぞれの条件を行う順序は被の刺激が与えられた．全実験を通して，計 60 回

験者間でランダム化された．運動イメージ条件での刺激が与えられた［15 回× 2 刺激法（単発刺激，

は 3 秒間の「Ready」キューの提示後にピンチ動

SAI刺激）×2条件（運動イメージ条件，コントロー

作の画像が 35 秒間提示された（図 1A）．35 秒間のル条件）］．

ピンチ動作画像は 10 秒間の「Rest」キューを挟み 3 回提示された（図 1A）．
「Ready」または「Rest」

1．4 短潜時求心性抑制（short-latency aﬀerent
inhibition: SAI）のキューが提示されている間，被験者は安静を維持するよう指示された．ピンチ動作の画像が提示

SAI はヒト生体において非侵襲的に感覚運動統されている間，被験者は全力のピンチ動作の運動

合機能を評価するための手法として知られておりイメージを行った．コントロール条件では 35 秒

13, 15）間の運動イメージ画像の代わりに「＋」が提示さ測するために，単発 TMS 刺激により誘発される

れ，その間被験者は運動イメージを行わず十字

MEP と，条件刺激（正中神経電気刺激）と試験刺を注視しながら安静を維持することを指示され激（TMS）のペア刺激（SAI 刺激）により誘発された（図 1A）．それぞれの条件において，35 秒間のる MEP を計測した．単発刺激時の MEP に対する，

運動イメージまたは十字を見ている際に，感覚運SAI 刺激時の MEP の減衰の程度を SAI とする 14）．

動統合機能を評価するための単発刺激または SAISAI 刺激では試験刺激に 20ms 先行して条件刺激

刺激がランダムな間隔で 5 回与えられた（図 1B）．

を与えた（図 1B）16）．TMS および正中神経刺激

デサントスポーツ科学 Vol. 45，本研究においてもこれを用いた．SAI を計

─

130 ─

の刺激パラメータに関しては以下に示す．
1．4．1 経頭蓋磁気刺激（transcranial magnetic

実験条件（コントロール条件，運動イメージ条件）
における SAI を下式の通り算出した．

stimulation: TMS）

TMS は 非 侵 襲 的 な 脳 刺 激 手 法 で あ り， 単 発
TMS により誘発される MEP は大脳皮質から筋までの主要な運動指令伝達経路である皮質脊髄路

MEP single stim は単発刺激時の MEP 振幅値，の興奮性を反映することが知られている．本研

MEP SAI stim は SAI 刺激時の MEP 振幅値を示し

究にはおいては，TMS は末梢神経刺激と組み合ている．

わせることで，SAI を計測するために用いられた．TMS には経頭蓋磁気刺激装置（Magstim 200,

1．6 統計処理

Magstim 社製，イギリス）および 8 の字コイル（D7

統 計 解 析 に は， 統 計 計 算 用 言 語（R version

Remote Coil, Magstim 社製，イギリス）を使用し4.2.1）を用いた．単発刺激時の MEP（ベースライた．利き腕とは対側の半球の一次運動野へ TMS

ン：100％），コントロール条件での SAI 刺激時のを行い，FDI で計測される MEP の振幅値が最も

MEP，運動イメージ条件での SAI 刺激時の MEP

大きい場所（hotspot）を刺激位置とした．刺激強を比較するため，Friedman 検定および，下位検

度は TMS を 10 回行い，50％の確率（5 回）で FDI定として Wilcoxon 符号順位検定を行なった．検から記録された MEP の振幅値が 0.5 mV を超える

定の多重性に伴う p 値の補正には Bonferroni 法を最小の強度とした 17, 18）．刺激強度はコントロー

ル条件および運動イメージ条件のそれぞれで決められた．コントロール条件では安静状態で，運動イメージ条件では運動イメージをしている際に上記手順で刺激強度をそれぞれ決めた．

用いた．有意水準は 5% 未満とした．
2．結 果
図 2A に各条件における各刺激法によって誘発された MEP の典型波形を示す．Friedman 検定の1．4．2 正中神経電気刺激

結果，ベースライン，コントロール条件，運動イ

正中神経電気刺激には電気刺激装置（DS7R，

メージ条件の MEP の間に有意な差があることがDigitimer 社製，イギリス）を使用し，パルス幅示された [x2（2）= 15.57, p < 0.001]．Wilcoxon 符

が 200 μ s の矩形波電流刺激を用いた 17）．刺激部

号順位検定により，コントロール条件での SAI 刺

位は利き腕手首付近の正中神経とし，陰極が近激時の MEP は，ベースラインの MEP （= 100%）

位となるよう 3cm ほどの電極間距離で表面電極と比較して有意に小さいことが示された（図2B, p（Vitrode F-150s, 日本光電社製，日本）を貼付した．

< 0.01）．同様に，運動イメージ条件での SAI 刺激

刺激強度は感覚閾値の 3 倍とした 17）．感覚閾値は

時の MEP は，ベースラインの MEP と比較して有被験者が知覚することのできる最小の電気刺激強意に小さいことが示された（図 2B, p < 0.01）
．一

度とした．

方でコントロール条件と運動イメージの SAI 刺激
時の MEP には有意な差は確認されなかった（図1．5 データ解析
単 発 刺 激 ま た は SAI 刺 激 に よ り 誘 発 さ れ た

MEP の振幅値を算出した．各刺激法（単発刺激，
SAI 刺激）における MEP 振幅値の平均値から，各2B, p = 1.00）．
3．考 察
本研究では SAI パラダイムを用いて，運動イ
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

131 ─

SAI刺激時の典型MEP波形(n = 1)．
図 2A コントロール条件 運動イメージ条件における単発刺激時，SAI刺激時のMEPが単発刺激時のMEPよ
太線が15回の平均波形で，影がその標準偏差を示す．
コントロール条件，
運動イメージ条件ともに，りも減衰していることがわかる．

図 2B 各条件におけるMEPの減衰の程度（SAI）

単発刺激時のMEPを100％として正規化したMEPを示す．
箱ひげ図では，箱中の横線が中央値，十字が平均値，
箱の下端が第一四分位(25%)，*は100％(ベースライン)との有意
ひげの両端が最大値および最小値を示す．
各点は各被験者のデータを示す．
箱の上端が第三四分位(75%)，差を示す(**p < 0.01)．

メージが感覚運動統合に与える影響について調べとが報告されている 6）．さらに，脳波を用いた近た．コントロール条件，運動イメージ条件，とも年の研究では，歩行の運動イメージは実際の歩行に MEP の減衰（SAI）が観察されたが，両条件間と類似する脳活動パターンが惹起されることも報において SAI の程度に差は認められなかった．こ

告されている 19）．運動イメージは実際の運動とれらの結果は，運動イメージは SAI で評価される

類似した神経活動を惹起することとに加え，実際

感覚運動統合機能に対して影響を及ぼさないことの運動時には SAI が減少（脱抑制）すること 20）をを示唆した．運動イメージ中の感覚運動統合につ鑑みると，運動イメージによっても SAI が変調すいて検討した知見は少なく，本研究は運動イメー

る可能性が考えられた．しかしながら，本研究でジの神経生理学的効果について，感覚運動統合とは運動イメージによって SAI の変調は認められないう観点から新たな示唆を与えるものとなると考かった．すなわち，SAI で評価される感覚運動統えられる．

合に関連する神経回路では，運動イメージと実際

これまでに，運動イメージは実際の運動と共通の運動では異なる神経活動が惹起されている（あする脳活動を惹起することが明らかとされているいは SAI 回路では実際の運動のような神経活る．例えば，fMRI を用いた研究では，手や足な動は生じない）ことが考えられた．これらの結果

どの身体部位の運動イメージは，それらを実際には，実際の運動と運動イメージでそれぞれ惹起さ動かした際に活動する運動野の一部を動員するこれる神経活動は，完全には同様ではなく，一部共デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

132 ─

通する箇所があるというこれまでの見解と一致す
る．例えば fMRI を用いた研究においては，運トレーニング開発の一助となる．

21）

動イメージに特有の脳活動を明らかにしている
21）

謝 辞

．また，運動を準備することは準備の内容（運本研究に助成いただいた公益財団法人石本記念動）が意識化されることであり，運動イメージはデサントスポーツ科学振興財団に厚く御礼申し上

運動実行よりも，むしろこの運動準備過程と類似げます．また，本研究を遂行するにあたり大阪大することも指摘されている

22）．すなわち，こうした実際の運動と運動イメージによって惹起される神経活動の違いが本研究の結果にも反映されている可能性が考えられた．近年の研究により，実際に運動が実行される際や 20），上肢 - 下肢の協調
運動に対して SAI の減少（脱抑制）が寄与する

23）

可能性が報告されている．本研究における運動イ
メージは実際の運動より運動準備過程に類似するため，これらの SAI の変化は生じなかったと考えられる．

SAI は体性感覚入力による一次運動野興奮性の調節（感覚運動統合）を反映することが知られている

14）．本研究の結果から，感覚フィードバック（体性感覚入力）を伴わない運動イメージではこれらの神経回路を賦活させるのに十分でなかった可能性が考えられた．すなわち，感覚運動統合をより促進するような効果を得るためには，触覚などの体性感覚入力を付加するような運動イメージ
トレーニング 24）などが有効である可能性が考え
られた．
4．結 論
本研究では SAI パラダイムを用いて運動イメー
ジが感覚運動統合に及ぼす影響について調べた．
その結果，コントロール条件，運動イメージ条件
ともに有意な SAI が見られたが，両条件間で SAIの程度は同様であった．これは，運動イメージがSAI で評価される感覚運動統合機能に影響を及ぼさないことを示した．本研究で明らかとなった知見は，運動イメージの神経生理学的効果に対する理解を進めるもので，より効果的な運動イメージ

学の野村泰伸教授から多大なご協力をいただきました．心より御礼申し上げます．
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─

134 ─

過去の運動習慣が将来のうつ・不安を予防する
メカニズムの解明
佐

賀

大

学

冨

賀

裕

貴

（共同研究者） 福

岡

大

学

檜

垣

靖

樹

佐

賀

大

学

高

橋

宏

和

Effects of Past-Exercise Training on Mood-Related Behaviors andEpigenetic Modification in MicebyYuki Tomiga

Faculty of Medicine, Saga University
Yasuki Higaki

Faculty of Sports and health science, Fukuoka University
Hirokazu Takahashi

Liver Center, Saga University Hospital

ABSTRACT
Regular exercise is effective treatment for the improvement of mental illness.

However, the duration of exercise effects and the impact on future mood-related

behaviors, such as anxiety and depression, remain unclear. Therefore, we determined
the long-term impacts of regular exercise on mood behaviors after cessation of

exercise. Moreover, we focused on epigenetics, which is one of the mechanisms for the
regulation of gene expression independent of DNA sequences, in hippocampal BDNF
as its underlying mechanisms. Anxiety-like behaviors as a mood-related behaviors were
measured by Elevated Plus Maze test. After 4 weeks of exercise training, the anxiolytic

effects were lasting after 2 weeks of exercise cessation. Meanwhile, after 4 weeks of

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

135 ─

exercise cessation, anxiety-like behaviors were increased on the contrary. In contrast to

our hypothesis, hippocampal Bdnf mRNA and DNA methylation levels were unchanged

after 2 and 4 weeks of exercise cessation. These results suggest that the beneficial

effects on mood-related behaviors after cessation of exercise are maintained in the shortterm. However, over a more extended withdrawal period, they can lead to an increase inanxiety.

キーワード
運動，過去の運動，海馬，エピジェネティクス，脳由来神経栄養因子
KeywordExercise, past-exercise, hippocampus, epigenetics, Brain-derived neurotrophic factor

要 旨

果は短期的には維持される一方で，離脱期間が長期にわたるとむしろ不安が増加することが明らか

定期的な運動がうつ・不安の改善に効果的であとなった．またその分子背景には，今回解析した

ることはよく知られている．しかしながら，その領域における海馬 Bdnf のエピジェネティックな効果の持続期間や，将来のうつ・不安を予防する

制御機構は関与していない可能性が示唆された．

のかについては不明な点が多い．本研究では，動物を対象に4週間の運動トレーニングを実施させ，

緒 言運動停止期間後の気分行動を定量した．さらに，

うつや不安は世界的な健康問題の一つであり，

その海馬内分子メカニズムとして脳由来神経栄養

その予防・治療策の構築は重要な課題である．疫因子（Brain-derived neurotrophic factor: BDNF）の学調査からは，定期的な運動は，将来のうつ予防

エピジェネティックな変化に着目した検討を行っに効果的であることが示されている．逆に運動た．気分行動の評価は，不安様行動の計測によく習慣がない場合，将来的なうつ発症リスクが 44%用いられる高架式十字迷路試験およびオープン

増加する 1）．興味深いことに，薬物療法に比べ，フィールド試験を用いた．高架式十字迷路試験の同期間の運動介入を受けたうつ病患者は，介入終結果，抗不安様行動の指標の一つであるオープン

了 6 か月後の時点で，うつ病の再発率が低いこと

アームでの移動距離は，運動トレーニング停止 2が報告されている 2）．すなわち運動療法には，薬週間後においても高値を示していた．一方で，運物治療とは異なるうつ・不安の持続的な抑制効果

動トレーニング停止 4 週間後ではオープンアームが存在する可能性が示唆されている．

での移動距離が，コントロール群に比べ有意に減古くから「昔とった杵柄」という言葉があるよ

少していた．オープンフィールド試験における中

うに，過去に獲得した技能や特徴が年月を経ても心エリアへの侵入回数は，運動トレーニング停止

衰えないことは，経験的にもよく知られている．

2および4週間後において群間差は認められなかっ近年のスポーツ科学分野においても “マッスルメ

た．Bdnf の mRNA レベル，エピジェネティクス

モリー” という用語に代表されるように，運動のの一つである DNA メチル化レベルは変化してい記憶が骨格筋に刻み込まれている可能性が明らかなかった．本研究結果から，運動による抗不安効にされつつある 3）．実際にトレーニング後に得らデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

136 ─

れる筋力向上・筋肥大効果は，事前トレーニングを行っていない者に比べ，行っていた者の方が高

1．研究方法い 4）．このメカニズムとして，エピジェネティク

1．1 実験動物及び運動トレーニングスという遺伝子発現調節機構が関与している可実験動物には 7 週齢の C57BL/6J 雄性マウスを能性が示唆されている．エピジェネティクスは用いた．マウスは，室温（23.8 ± 0.2 ℃），および「DNA 塩基配列によらない遺伝子発現調節機構」

湿度（50.4 ± 1.9 %）が維持されている 12 時間のと定義される．代表的なエピジェネティクスであ

明暗サイクルに設定された佐賀大学総合分析実験

る DNA メチル化は，遺伝子発現を抑制する制御センター飼育室で飼育した．標準固形資料と水は機構であり，逆にメチル化が取り除かれると遺伝自由に摂取させた．すべての実験は，佐賀大学動子発現が促進される．一卵性双生児を対象とした物実験委員会の承認を得て実施した．

研究から，一度刻まれたこの DNA メチル化パター運動（EX）群は回転ホイールが設置されたケーンは，容易には変化しないことが知られている 5）．

ジ内で飼育し，4 週間の自発走行運動を実施させ脳由来神経栄養因子（Brain-derived neurotrophic

た．安静（SED）群は，回転ホイールの設置してfactor: BDNF）は，運動により海馬で誘導されいない同サイズのケージ内で飼育した．運動トる重要な栄養因子の一つである．ヒトでは，血レーニングから 4 週間後に安静群と同様のケージ

中 BDNF DNA メチル化レベルが精神疾患のバイに戻し，運動停止後 2（SED:n=7, Ex:n=8），また6）

オマーカーとなり得ることが示唆されている ．

は 4 週間（SED:n=7, Ex:n=7），CON 群と同様に通本研究は，運動により脳に刻まれた海馬 BDNF

常通り飼育した（図 1）．最終的に，体重は，飼育

DNA メチル化レベルの変化が，運動中断後にも開始前および屠殺前に測定された．

継続的に維持されることで，うつ・不安発症の予防に寄与しているという仮説を立てた．本研究の1．2 行動テスト

目的は，過去の運動経験によるうつ・不安予防効

気分行動はオープンフィールド試験（Open ﬁeld

果がどの程度の期間維持されるのか，またその背

test: OFT）および，高架式十字迷路試験（Elevated

景にある海馬でのエピジェネティックな分子基盤

plus maze: EPM）により評価した．マウスをオーを明らかにすることを目的とした．

プンフィールド（40 × 40 × 15cm）の中心エリアに投入した後，マウスを 5 分間自由に行動させた．EPM 装置はオープンなアーム（30 × 5cm）と

図 1 実験の概要

OFT: Open filed test, EPM: Elevated plus maze.

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

クローズドなアーム（30 × 5 × 15cm）から構成さ

137 ─

1．5 パイロシークエンス法

れており，地上から 40cm の位置に設置された．

ゲ ノ ム DNA は，QIAamp DNA Mini Kit

マウスをオープンアーム方向に向け，センターエ（Qiagen, Germantown, MD, USA） を 用 い て 抽

リアに投入した後，5 分間自由に行動させた．全出 し た． そ の 後 DNA は，EpiTect Bisulphite Kitての行動テストは，ビデオカメラと動物行動ト

48（Qiagen）によりバイサルファイト処理され

ラ ッ キ ン グ シ ス テ ム Smart 3.0 software（Panlab,

た．バイサルファイト DNA の増幅には，TaKaRa

Barcelona, Spain）により記録した．OFT におけ

EpiTaq HS for bisulphite-treated DNA（ Takara，EPM
る中心エリアへの侵入回数（center entries）

Bio）および Bdnf プライマーを使用した（Forward:

におけるオープンアーム上での移動距離割合

TAGGATTGGAAGTGAAAATATTTATAAAGT;（percentage of open/total arm distance）ならびにマreverse: CCTTCAACCAAAAACTCCATTTAATCT）．

ウスが静止している時間（resting time）を定量化

DNA メ チ ル 化 レ ベ ル は，PyroMark Q96 ID

した．試験は OFT，EPM の順で，屠殺 2 日前にpyrosequencer を 用 い て 定 量 化 し た（sequencing実施された．行動テストに対する馴化の影響を避

primer: AGAGGAGGTATTATATGATAG）．

けるため，OFT，EPM は，介入後のみ実施した．
1．6 統 計
1．3 検体採取

データは平均値±標準誤差で示した．統計解

行動テストの翌日，イソフルラン麻酔下にお析には，GraphPad Prism 7 を使用した．SED 群といてマウスを安楽死させた後，海馬組織を採取

EX 群の比較には対応のない t 検定を使用し，有意し，RNA 安定化剤に 4℃で 24 時間浸漬させた．

水準は 5% とした．

RNA 安定化剤を除去した後，実験に使用するまで -80℃で保存した．

2．結 果
4 週間の運動トレーニングを実施した後，運動

1．4 リアルタイム RT-PCR 法

停止から 2，または 4 週間の体重を評価した．運Total RNA 溶 液 は，FastGene RNA basic

動停止 2，または 4 週間後の体重は，安静群と比Kit（Nipopn Gene, Tokyo, Japan） を 用 い て較して，違いは認められなかった（ 図 2A and B）．

抽 出 し， 濃 度 お よ び 純 度 は NanoDrop 2000

運動停止 2 週間後において，OFT により評価し（ThermoFisher Scientiﬁc）により評価した．Total

た中心エリアへの侵入回数は安静群と運動群のRNA は，PrimerScript RT Master Mix（Takara

間に差は認められなかった（図 3A）．EPM によりBio, Otsu, Japan） を 用 い て 逆 転 写 し，SYBR評価したオープンアームでの移動距離割合は，安Green Master Mix（Applied Biosystems, Foster

静群と比較し，運動群で有意に増加していた（図City, CA, United States） を 使 用 し，QuantStudio

3B）．EPM 試験中の安静時間は，2 群間で差は認

3 real-time PCR system に よ り Bdnf（Forward:

められなかった（図 3C）．一方運動停止 4 週間後

T G G C C C T G C G G A G G C TA A G T, R e v e r s e :群では，OFT における中心エリア侵入回数は 2 群

AGGGTGCTTCCGAGCCTTCCT）お よ び Gapdh

間で差がなかったものの（図 4A），EPM により評（Forward: AACGACCCCTTCATTGAC, Reverse:

価したオープンアームでの移動距離割合は，運動

TCCACGACATACTCAGCAC）の mRNA 発 現 量群において減少していた（図 4B）．運動停止 2 週を評価した．

間後と同様，EPM 試験中の安静時間には，群間デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

138 ─

図 2 運動停止 2週間後（A）
および4週間後（B）の体重．
平均±標準誤差．
SED: sedentary, EX: exercise．

図 3 2週間の運動停止が行動テストに及ぼす影響．
（A）OFTによる中心エリアへの侵入回数，*：P < 0.05．平均±標準誤差（B）EPMによるオープンアーム移動距離割合および（C）安静時間．
SED: sedentary, EX: exercise．OFT: Open filed test, EPM: Elevated plus maze.

図 4 4週間の運動停止が行動テストに及ぼす影響．
（A）OFTによる中心エリアへの侵入回数，（B）EPMによるオープンアーム移動距離割合および（C）安静時間．
平均±標準誤差
SED: sedentary, EX: exercise．*：P < 0.05．OFT: Open filed test, EPM: Elevated plus maze.

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

139 ─

図 5 運動停止2週間後（A）および4週間後（B）の海馬Bdnf mRNA発現量．
平均±標準誤差
SED: sedentary, EX: exercise．

図 6 運動停止2週間後（A）および4週間後（B）の海馬Bdnf DNAメチル化レベル．
平均±標準誤差
SED: sedentary, EX: exercise．

差はなかった（図 4C）．以上の行動テストの結果

Bdnf promotor IV DNA メチル化レベルは，運動停から，運動停止後 2 週間までは運動による抗不安止 2，または 4 週間後のどちらにおいても，運動効果が残存しているが，運動停止 4 週間後には逆による影響は観察されなかった（図 6A and B）．

に負のリバウンド効果をもたらすことが示唆され
た．

3．考 察

次に，海馬における Bdnf mRNA 発現量を評価

本研究の結果，運動停止後，短期的には運動のした．その結果，運動停止 2，または 4 週間後の抗不安効果が維持され，一定期間が経過すると逆どちらにおいても，運動による影響は観察されなに負のリバウンド効果をもたらすことが明らかにかった（図 5A and B）．神経活動依存的に活性化なった．このような現象の背景において，海馬内することが既に報告されている Bdnf promotor IV

Bdnf 遺伝子発現制御機構は，関与していない可領域の DNA メチル化レベルをパイロシークエン能性が示唆された．

ス法で評価した．遺伝子発現量の結果と同様に，
デサントスポーツ科学 Vol. 45

我々の先行研究も含め，動物を用いた回転ホ

─

140 ─

イール運動では，体重減少効果が得られることが7）点についてはさらなる研究が必要である．

既に示されている ．本研究の結果，運動停止 2

運動停止2週間後の抗不安効果の維持において，週間後の段階で，このような体重減少効果は認め

海馬 Bdnf 遺伝子とその発現制御の関与を検討しられなかった．そのため，本研究で明らかとなった．その結果，Bdnf mRNA レベルは，運動停止

た，不安様行動に対する運動停止 2 週間後のポジ

2 および 4 週間後のどちらにおいても群間での差ティブな，運動停止 4 週間後のネガティブな効果は認められなかった．海馬での Bdnf 遺伝子発現は，少なくとも運動による体重の変動に依存しての増加は，運動による脳機能の維持・増進に重要いない可能性が示唆された．

であることは既によく知られている 10）．Bdnf は本研究から，運動停止 2 週間後では抗不安効果

いくつかのスプライシングバリアントがあり，神が認められた一方で，運動停止 4 週間後では，逆経活動依存的には promotor I および IV から転写に不安様行動が惹起されている可能性が示唆されされるバリアントが報告されている．運動によるた．先行研究では，マウスにおいて 8 週間の運動

海馬での Bdnf スプライシングバリアント発現にトレーニング後，8 週間の運動停止期間を設けたは違いがあり，4 週間の運動では Bdnf promotor I

場合，EPM により評価した不安様行動が増加す

のみ 10，11 日間の比較的短期間の運動では Bdnf

ること，さらに海馬神経新生が部分的に障害されpromotor I および IV の両方が誘導されることが報8, 9）．本研究では，4 週間の告されている 7）．本研究では，共通の coding 領域

運動に対し，2 および 4 週間の停止期間を設けた．

の Bdnf 遺伝子発現レベルを定量していることかしたがって，運動及び停止期間の比は，2.0 およら，運動停止後の海馬 Bdnf 発現は，スプライシ

び 1.0 となる．本研究の結果より運動及び停止期

ングバリアントごとに異なる可能性がある．

ることを示している間の比が 2.0 である場合は，運動による抗不安効

Bdnf 遺伝子発現の結果と一致して，運動停止

果が維持されていた（図 2B）．一方で本研究ある

後の Bdnf DNA メチル化レベルは非運動群と同等

いは先行研究の結果から，運動及び停止期間の比であった．本研究で解析した Bdnf promotor IV のが 1.0 である場合には，不安様行動の増加や，神CpG 領域は，ヒトとマウスでの相同性が 96% で経新生の低下が示されている 8, 9）．以上の結果かあることに加え，その血中 BDNF DNA メチル化

ら，少なくとも事前の運動トレーニング期間と同レベルが精神疾患のバイオマーカーとなり得るこ

程度，あるいはそれを超える非運動期間が経過しとが示唆されている 6）．また我々は以前，本解析た場合，運動による気分行動への効果は負の方向領域の Bdnf DNA メチル化レベルは，11 日間の運に制御される可能性が示された．しかしながらヒ動により海馬で低下することを報告した 7）．そのトにおいては，運動療法によるうつ病の再発率は，ため，少なくとも 4 週間の運動を実施した後，2薬物療法や薬物と運動の複合療法に比べて低いこ週間の運動停止期間をおいた時点で，運動 11 日

2）とが報告されている ．また，過去の運動経験は，後に観察される海馬 Bdnf 低メチル化パターンは骨格筋においてはエピジェネティックに記憶され消去されていると考えられる．したがって，運3）ていることが知られており ，筋力向上や筋肥大

動停止 2 週間後に維持されていた抗不安効果は，といった効果は，事前トレーニングを行っていな

Bdnf coding 領域の遺伝子発現，および promotor

い者に比べ，行っていた者の方が高い ．そのたIV 領域の DNA メチル化は関与していない可能性

め，再トレーニング後にはより短期間の運動で抗が示唆された．Bdnf にはいくつかのスプライシン

うつ・不安効果が得られる可能性があるが，このグバリアントや，promotor 上には複数の CpG 領

4）デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

域が存在することから，異なるスプライシングバ
リアントおよび CpG 領域が関与しているかどうかはさらなる研究が必要である．また，DNA 修
飾だけでなく，アセチル化をはじめとするヒストン修飾も，重要なエピジェネティック修飾の一つである．最近の先行研究では，Bdnf promotor I や

IV の誘導の一部に，ヒストン H3 のアセチル化や，
H3K4 メチル化が関与していることが明らかにされた

11）．そのため，運動および運動停止後に海馬に刻まれる運動効果の背景には，DNA 修飾ではなくヒストン修飾が関与している可能性があ

141 ─

10 months., Psychosomatic Medicine., 62,633-638（2000）

3） Sharples A. P., Stewart C. E., Seaborne R. A., Does

skeletal muscle have an ʻepiʼ -memory? The role of

epigenetics in nutritional programming, metabolic
disease, aging and exercise., Aging Cell., 15, 603–
616（2016）

4） Staron R. S. et al., Strength and skeletal muscle

adaptations in heavy-resistance-trained women
after detraining and retraining., Journal of Applied

Physiology., 70, 631–640（1991）

5） Fraga M. F. et al., Epigenetic differences arise during

the lifetime of monozygotic twins., Proceedingsof the National Academy of Sciences., 102, 10604–
10609（2005）

る．

6） Kundakovic M. et al., DNA methylation of BDNF

4．結 論
本研究の結果，4 週間の定期的な運動による抗不安効果は，運動停止 2 週間後まで維持され，運動停止 4 週間後には逆に不安様行動を誘発することが明らかとなった．その海馬内での分子的な背景には，Bdnf とそのエピジェネティックな制御機
構は関与していない可能性が示唆された．

as a biomarker of early-life adversity., Proceedings of

the National Academy of Sciences., 112, 6807–6813（2015）

7） Tomiga Y. et al., Short‐term running exercise

alters DNA methylation patterns in neuronal nitricoxide synthase and brain‐derived neurotrophic

factor genes in the mouse hippocampus and reducesanxiety‐like behaviors., The FASEB Journal, 35,

e21767（2021）

8） Nishijima T. et al., Cessation of voluntary wheel

謝 辞

running increases anxiety-like behavior and

本研究の遂行にあたり研究助成を賜りました公

Behavioural Brain Research., 245, 34–41（2013）

益財団法人石本記念デサントスポーツ科学振興財団に厚く御礼申し上げます．また実験の遂行にあたり多大なご協力いただきました佐賀大学医学部
肝臓・糖尿病・内分泌内科 技術補佐員 高野阿希子
氏に深く感謝申し上げます．

impairs adult hippocampal neurogenesis in mice.,

9） Nishijima T., Kamidozono Y., Ishiizumi A.,

Amemiya S., Kita I., Negative rebound inhippocampal neurogenesis following exercise
cessation. , American Journal of Physiology-

Regulatory, Integrative and Comparative Physiology.,

312, R347–R357（2017）10） Cotman C. W., Berchtold N. C., Exercise: abehavioral intervention to enhance brain health and文 献plasticity. , Trends in Neurosciences., 25, 295–301（2002）

1） Harvey S. B. et al., Exercise and the prevention of11） Li C. et al., Leptin regulates exon-specific

American Journal of Psychiatry., 175, 28–36（2018）

modifications mediated by an AKT/p300 HAT

depression: results of the HUNT Cohort Study.,2） Babyak M. et al., Exercise treatment for major

depression: maintenance of therapeutic benefit atデサントスポーツ科学 Vol. 45transcription of the Bdnf gene via epigenetic

cascade. , Molecular Psychiatry., 26, 3701–3722（2021）

─142 ─

発育期の子どもにおける運動制御の正確性と運動単位活動との関連
岩手大学･中京大学

奥

平

柾

道

（共同研究者） 京都大学大学院

廣

野

哲

也

中

竹

田

良

祐

渡

邊

航

平

京

大

学

同

The Association between Accuracy of Motor Control andMotor Unit Activity in Developing Children

byMasamichi Okudaira

Faculty of Education, Iwate University

School of Health and Sport Sciences, ChukyoUniversity
Tetsuya Hirono

Graduate School of Medicine, Kyoto University
Ryosuke Takeda, Kohei Watanabe

School of Health and Sport Sciences, ChukyoUniversity

ABSTRACTThe accuracy of force production in children is recognized to be less than that of

adults, yet the motor unit（MU）activation pattern, the smallest unit of the neuralsystem and muscle fiber, remains incompletely understood. This research aimed toclarify the accuracy of force production and MU activity in children. Eighteen children
aged 6 to 12 and 18 healthy young adults performed the maximal voluntary isometriccontraction（MViC）and ramp-up contraction to 50 %MViC in knee extension.
High-density surface electromyography was recorded from the vastus lateralis andデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

143 ─

decomposed into individual MU activity. Children exhibited significantly lower

accuracy of force production during the ramp-up phase compared to adults（p<0.001）．

Regarding MU activity, children demonstrated a significantly higher MU firing rate（FR）compared to adults（p<0.05）． The increase in FR was signiﬁcantly greater forthe lower-threshold MUs in children during the initial recruitment phase（p<0.05），

whereas adults displayed a greater increase in FR for higher-threshold MUs during thelater phase of ramp-up contraction（p<0.05）． These ﬁndings suggest that children not
only regulate MUs at a high FR but also show a tendency to rapidly increase FR during

the initial recruitment phase. Differences in force production accuracy between children
and adults could be linked to the characteristics of MU activity.
キーワード

力の正確性，発火頻度，高密度表面筋電図，デコンポジション，外側広筋
Keywordforce steadiness, ﬁring rate, high-density surface electromyography, decomposition,
vastus lateralis

要 旨が見られた．MU FR の増加量は，最も RT の低い

MU について動員初期に大きく，対照的に RT が

子どもは大人と比較して力発揮の正確性が劣る

より高い MU については，動員初期を除く区間にことが知られているが，筋収縮を行うための指令

おいて大人が大きい結果を示した．以上のことかを伝達している運動単位（Motor unit，以下 MU）

ら，子どもは MU を高い FR で制御しているだけの活動特性については十分に理解されていない．

でなく，動員初期に急激に FR を高めている傾向

本研究は，子どもにおける力発揮の正確性と MUが見られた．子どもと大人における力発揮の正確活動の特徴について明らかにすることを目的とし性の違いは，この MU 活動の特徴に関連している

た．6 歳から 12 歳の子ども 18 名と健康な大人 18可能性が示唆された．

名が，等尺性最大膝伸展筋力（Maximal voluntary

contraction，以下 MVC）と 50％ MVC までのラン

緒 言

プアップ（徐々に発揮筋力を増加させる）課題を

子どもは大人と比較して，発揮筋力を正確に調実施した．外側広筋より運動中の高密度表面筋電整する能力に劣ることが知られている 1-5）．この図を収集し，個々の MU 活動に分解した．結果よような特徴は，子どもの未発達な神経系機能に起り，子どもは大人と比較して発揮筋力の増加時因していると考えられている 6, 7）．しかしながら，に力発揮の正確性が有意に低かった（p<0.001）．

神経系の発育発達過程については，脳や眼球の大MU 活動について，子どもは大人と比較して有きさといった解剖学的な変化に基づいて理解され意に高い MU の発火頻度（Firing rate，以下 FR）ているため 8），神経系の機能的な評価に基づく解を示し（p<0.05），全ての動員閾値（Recruitment

釈が十分に行われていない．特に筋力発揮を制御

threshold，以下 RT）の MU において同様の傾向している脊髄内の運動神経細胞から筋線維までを

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

144 ─

指す運動単位（Motor unit，以下 MU）の活動につ1．2 実験デザイン

いては，子どもの特徴が十分明らかになっていな

測定に先立ち，対象者は最大努力の 50% で 2 回，

いのが現状である．

70% で 1 回の標準化されたウォーミングアップおヒトが発揮筋力を増加させる場合，1）新たなよび馴化プロトコルを行った．対象者は右脚でMU を動員する，2）既に動員されている MU の発

等尺性最大膝伸展筋力（MVC）の測定を 2 回実施

火頻度（Firing rate，以下 FR）を増加させる（レーし，より大きな値が分析に用いられた．その後，トコーディング），という主に 2 つの方略が取ら50%MVC を目標として，17 秒間で直線的に発揮

9）れる ．後者は特に発揮筋力の正確性と関連付け

筋力を増加させるランプアップ局面と，10 秒間られる生理指標として先行研究で用いられてきたの維持局面から構成されるランプアップ課題を実10, 11）．子どもの MU 活動の特徴について検討し施した．対象者は正確な力発揮を行うために，ラた先行研究では，定常筋力発揮中に見られる MU

ンプアップ課題の測定に先立って 2 ～ 3 回の練習

FR を大人と比較しているが，意図的に発揮筋力試技を実施した．運動中の右脚外側広筋から高密を調整するような正確性の課題においては検討さ

度表面筋電図を収集し，個々の MU 活動の解析にれていない．

用いた．各試行間には，疲労の影響を避けるため

そこで本研究では，発揮筋力を目標まで一定のに十分な回復時間が設けられた．

割合で正確に増加させていくランプアップ課題を採用し，1）ランプアップ局面における力の正確

1．3 力の計測

性に子どもと大人で違いが見られるか，2）ラン発揮される力のデータは，特製の膝伸展筋力

プアップ局面での MU 活動について子どもと大人

計（T.K.K.5715a，竹井機器工業，新潟）に取りで違いが見られるかについて，明らかにすること付けられたフォーストランスデューサー（LU-

を目的とした．

100KSE，共和電業，東京）から取得された．対象

1．研究方法者は，股関節および膝関節を 90 度とした状態で筋力計に座り，座面を握った状態で，全ての測定

1．1 対象者試技を実施した．フォーストランスデューサーは健康な子ども 18 名（年齢 9.46 ± 1.62 歳 [6.68 ～対象者の足首（外果から 5cm 上）に緩みが無いよ11.94 歳 ]，身長 1.35 ± 0.09m，体重 28.8 ± 5.1kg）

う十分に固定された．力のデータはストレインと，
健康な大人18名（年齢 22.1±3.4歳，
身長1.71±

アンプ（TSA-210，竹井機器工業，新潟）を介し0.57m，体重 65.2 ± 8.8kg）が本研究に参加した．

て 2,000 Hz で収集され，16 ビットマルチチャン

いずれの群も男性 16 名，女性 2 名で構成されていネ ル ア ン プ（Sessantaquattro，OT Bioelettronica，た．対象者からは書面によるインフォームドコン

Torino，Italy）によってデジタルデータに変換さセントを得ており，子どもの対象者については保れた．

護者から書面によるインフォームドコンセントをランプアップ課題中は，対象者の正面に設置さ得た．本研究はヘルシンキ宣言に基づき，中京

れたモニタ上に目標筋力と発揮筋力をリアルタイ

大学研究倫理委員会によって承認された（承認番

ムで提示し，目標筋力に可能な限り，近似した発号：2021-101）．

揮筋力となるように指示した．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

145 ─

1．4 高密度表面筋電図の計測

して，Decomposition of Motor Unit Surface EMG

高密度表面筋電図の測定には，64 チャンネル（DEMUSE）ソフトウェア（ver. 5.0.1; University

高密度電極グリッド（GR08MM1305; 13 行× 5 列

of Maribor, Slovenia ） と Convulsion Kernel; 直径 1mm; 電極間距離 8mm，OT Bioelettronica，Compensation 法を使用した分解分析を行った 12,

Torino，Italy）が用いられた．貼付位置の基準と13）して，対象者の大転子から膝蓋骨外側上端を結ぶ

研究者によって注意深く解析処理が行われ，パ基準線を設け，電極の 3 列目を基準線に沿わせ，

ルスノイズ比が 30dB を超える MU のみが分析に

7行目を基準線の中点に合わせた位置に貼付した．

使用された 14）．各 MU について，ランプアップ

電極の貼付箇所は必要に応じて剃毛し，清潔な課題中のスパイク間間隔の逆数より MU FR が算水で洗浄された．電極は伝導性ペースト（Eleﬁx

出された．各 MU の最初の発火の瞬間に発揮さV，日本光電，東京）が充填された両面粘着フォー

れている発揮筋力（%MVC）が，その MU の動員ム（KIT08MM1305，OT Bioelettronica，Torino，

閾 値（RT）と し て 定 義 さ れ た．10，20，30， お

Italy）によって貼付された．湿った電極ストラッ

よび 40%MVC における MU FR は，それぞれ 7.5

プ（WS2，OT Bioelettronica，Torino，Italy）が下－ 12.5，17.5 － 22.5，27.5 － 32.5， お よ び 37.5 －

腿近位端に固定され，アース電極として用いられ

42.5%MVC の区間における MU FR の中央値からた．筋電図信号は単極モードで記録し，16 ビッ

定義し，隣接する区間での発火頻度の変化量（Δトマルチチャンネルアンプ（Sessantaquattro，OT

MUFR）を算出した（図 1）．MU FR は動員閾値

Bioelettronica，Torino，Italy）を用いてデジタル（Recruitment threshold，以下 RT）の影響を受ける

データに変換され，力のデータと同期された．こため，検出された MU を RT 別に 4 つのグループ

れらの信号は 256 倍に増幅された後に 2,000Hz でに分け，対応する MU を群間で比較した : 1）RT

サンプリングされ，バンドパスフィルター（10-が 10%MVC 未 満 の MU，2）RT が 10% 以 上 20%

500Hz）によって処理された．

未 満 の MU，3）RT が 20% 以 上 30% 未 満 の MU，．検出された全ての MU は，経験豊富な 1 名のおよび 4）RT が 30% 以上 40% 未満の MU．
1．5 力と高密度表面筋電図の解析
解析は，MATLAB（MATLAB R2019a, MathWorks,

1．6 統 計Inc., Natick, Massachusetts）を 用 い て 行 わ れ た．

測定データは，平均値±標準偏差で示された．

発揮された力のデータは，4 次の low-pass digital

独立したサンプルの t 検定を用いて，グループ間

butterworth ﬁlter（カットオフ周波数 6Hz）によっの MVC， 体 重 に 対 す る MVC（MVC/BW），FSて処理された．ランプアップ局面における力のを比較した．MU FR とΔ MU FR を比較するた正確性の評価として，分析区間における発揮筋，
めに，被験者間因子として群（子ども vs 大人）

力（%MVC）とターゲットの差の標準偏差から力

被験者内因子として発揮筋力（10，20，30，おの安定性（Force steadiness，以下 FS）を求めた．

よ び 40%MVC; 10 － 20，20 － 30， お よ び 30 －この FS は発揮筋力の変動性を示しており，数値40%MVC）とする二要因分散分析を行った．有が高いほど力の正確性が低いことを意味してい意な交互作用が認められた場合は，Bonferroni

る．高密度表面筋電図から得られた 64 個の単極法による事後検定を用いた．全ての統計分析は，信号は，電極グリッドの長軸方向に隣接する電

SPSS 26.0（IBM Corp., Armonk, NY）によって実極間で差動導出した．次に 59 個の双極信号に対行され，有意水準は 0.05 に設定された．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

146 ─

図 1 ランプアップ収縮中における個々の運動単位（MU）発火頻度（FR）の典型例

MVCの20，30，および 40%MVCにおけるMU FR
黒い線は発揮筋力を示し，
青色および灰色の線は個々の MU FR を示している．
赤い線は，
MU FRは，それぞれMVCの17.5～22.5%，27.5～32.5%，および37.5～42.5%の区間で見られるMU FRの中央値から計算されてを示している．
MU FR の増加量（ΔMU FR）は隣接する区間のMU FRとの差から計算されている．
いる．

表1

年齢（歳）
身長（m）
体重（kg）
MVC（Nm）
MVC/BW（Nm/kg）
FS（%MVC）

対象者の身体特性と最大筋力，力の安定性
子ども（n = 18）9.46±1.62
1.35±0.09
28.8±5.1
57.4±19.7
2.0±0.5
1.80±0.62

大人（n = 18）22.1±3.4
1.71±0.57
65.2±8.80
210.8±57.9
3.2±0.7
0.96±0.28

p value<0.001<0.001<0.001

MVC, maximal voluntary isometric contraction，等尺性最大膝伸展筋力; BW, body weight，体重; FS, force steadiness 力の安定性

2．結 果
2．1 最大筋力と力の正確性
子どもは大人よりも MVC および MVC/BW お
いて有意に低い値を示した．ランプアップ局面における FS について，子どもが大人と比較して高い FS を示した（表 1）．
2．2 運動単位発火頻度
各群においてランプアップ課題中に検出された

MU の数と RT を図 2 に示した．大人と比較して子どもでは少ない数の MU が検出されたが，群間で RT に有意な差は確認されなかった（p=0.154）．
子ども（9.6 歳）と大人（23.5 歳）における MU FRの典型例を図 3 に示す．

RT が 10%MVC 未 満 の MU に お い て は，MU
FR に対する 群×発揮筋力の交互作用が統計的

図 2 子ども（Children）と大人（Adults）におけるランプアップ課題中に検出された運動単位（MU）の数と動員閾値（RT）
群間で RTに有意差は認められなかった．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

147 ─

図 3 子ども（Child, 9.6 歳）と大人（Adult, 23.5 歳）におけるランプアップ課題中における個々の運動単位（MU）発火頻度（FR）の典型例
黒い線は発揮筋力を示し，
灰色の線は個々の MU FR を示している．

図 4 ランプアップ課題中における，子ども（Children）および大人（Adult）の運動単位（MU）発火頻度（FR）（A）動員閾値（RT）が10%MVC未満のMU，（B）RTが10%以上20%未満のMU，*, p < 0.05. **, p<0.01. ***, p<0.001.
（C）RTが20%以上30%未満のMU，（D）RTが30%以上40%未満のMU．

に有意ではないものの，傾向として確認された

RT が 10%MVC 以上 20%MVC 未満の MU にお（p=0.050）．MU FR に対する有意な群の主効果がいては，MU FR に対する 群×発揮筋力の有意な確認され（p=0.007），子どもは大人よりも有意に交互作用が認められた（p=0.014）．子どもは大人

高い MU FR を示した（図 4A）．

よりも，20 および 30％ MVC の区間で有意に高い

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

148 ─

図 5 ランプアップ課題中における，子ども（Children）および大人（Adult）の運動単位（MU）発火頻度（FR）の増加量（ΔMU FR）（A）動員閾値（RT）が10%MVC未満のMU，（B）RTが10%以上20%未満のMU，（C）RTが20%以上30%未満のMU. *, p < 0.05. **, p<0.01. ***, p<0.001.

MU FR を示したが，40%MVC の区間では有意な20％ MVC 区間において有意に高いΔ MU FR を

差は認められなかった（図 4B）．

示した（図 5A，p=0.034）．

RT が 20%MVC 以上 30%MVC 未満の MU におRT が 10%MVC 以上 20%MVC 未満の MU においては，MU FR に対する 群×発揮筋力の有意いては，Δ MU FR に対する 群×発揮筋力の有意な交互作用が認められた（p < 0.001）．子どもはな交互作用が認められた（p=0.046）．子どもは大大人よりも，30％ MVC の区間で有意に高い MU

人よりも，30-40％ MVC 区間において有意に低FR を示したが（p=0.030），40%MVC の区間ではいΔ MU FR を示したが（p=0.046），20-30％ MVC

有意な差は認められなかった（図 4C）．

区間においては有意な差が認められなかった（図RT が 30%MVC 以上 40%MVC 未満の MU にお．
5B，p=0.046）

いては，子どもは大人よりも，40％ MVC の区間

RT が 20%MVC 以上 30%MVC 未満の MU におで有意に高い MU FR を示した（図 4D，p=0.001）．

いては，子どもは大人よりも，30-40％ MVC の区 間 で 有 意 に 低 い Δ MU FR を 示 し た（ 図 5C，2．3 運動単位発火頻度の増加量

RT が 10%MVC 未満の MU においては，Δ MU
FR に対する 群×発揮筋力の有意な交互作用が認められた（p=0.010）．子どもは大人よりも，10-p<0.001）．
3．考 察
本研究では，1）ランプアップ課題中の力の正デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

149 ─

確性に子どもと大人で違いが見られるか，2）ラ

後過分極時間は，完全強縮のためにより高い発火

ンプアップ課題中の MU 活動に子どもと大人で違頻度を要求する特性を有していることを示していいは見られるかを検討した．結果より，子どもはる．子どもにおいて電気刺激による誘発筋力発揮

大人と比較してランプアップ課題中の力の正確を調査した先行研究では，最大下での刺激周波数性が劣ることが示された．さらに MU 活動に着目（10Hz）において，より年齢の低い子ども（9 歳）すると，MU FR は多くの分析区間において子どはより年齢の高い子ども（15 歳）に比べて誘発筋

もが高い値を示すことが明らかとなった．Δ MU

力が低いことが示されている 16）．このことは子FR については，RT の低い MU において動員初期どもの中でも，より年齢が低いほど，完全恐縮にの区間で高いΔ MU FR が認められ，対照的に RT

は，より高い頻度での運動単位の発火が必要であのやや高い MU においては動員初期を除く区間にることを意味している．本研究では，末梢の筋線

おいて子どもが低いΔ MU FR を示すことが明ら

維特性に関する直接的な評価は実施できていないかとなった．

が，子どもにおいて観察されたより高い MU FR

子どもは大人と比較し，ランプアップ局面のあらゆる区間で FS が高いことが示され，すなわちは，筋線維が有する電気生理学的な特性によって説明づけられると考えられる．

力の正確性が劣っていることが示された（表 1）．

また子どものΔ MU FR について着目すると，これまでの先行研究では，一定の筋力発揮を維持

RT が低い MU における動員初期の区間を除いて，するような課題を採用し，子どもにおける低い力

Δ MU FR は大人と同等もしくは低い傾向が見らの正確性を報告してきた 1-5）．本研究は，発揮筋れた（図 5）．子どもは筋線維の特性に応じて動員力の正確な調整に着目し，一定の割合で発揮筋力

初期に FR を急激に増加させている．そのため，を増加させるランプアップ局面においても，大人個々の MU によってより大きな筋力を発揮するたと比較して子どもの力の正確性が劣ることを示し

めに FR を増大する余地が限られている可能性がた初めての研究である．以降は，このランプアッある．本研究では，40%MVC 未満で動員されたプ局面に見られる運動単位活動の特徴について検MU 活動を調査したため，RT が高い MU につい討する．

てさらなる調査が必要である．しかしながら，ラ

子どもの MU FR は，ほとんどの分析区間におンプアップ課題中における子どもの MU は，動員

いて大人のよりも有意に高いことが示された（図初期において大きく FR が増加し，発揮筋力の増4）．検出された全ての MU は RT に基づいて分類大に伴うΔ MU FR が小さい特徴を有しているこ

され比較されたが，RT に特有の結果は確認されとが明らかとなった．

ず，ほとんどの区間で子どもの MU FR が高い結以上の結果は，子どもにおける MU の動員戦略果を示した．これらの結果は，子どもの筋線維にに関して示唆を与えるものである．一般的に，子見られる収縮特性によって説明される可能性があどもは随意最大筋力を発揮する際の随意活動レベる．先行研究では，子どもの筋線維において後過ルが低いということが指摘されている 17-19）．す

分極時間が大人と比較して短いことが報告されて

なわち，子どもは発揮筋力の大きさに寄与する神

いる

15）

．この後脱分極時間の長短は，筋線維が経的要因の貢献が小さいとされている．しかし完全強縮するために必要な発火頻度（電気刺激にながら，本研究では子どもにおいてより高い MU

よる誘発筋力発揮の場合は刺激頻度）の高低と関FR が確認されたため，これらの見解と矛盾する

連する．すなわち子どもの筋線維に見られる短い傾向であった．一方で，本研究の結果は，子ども

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

150 ─

において大きな筋力発揮を行う際に，新たな MUも末梢の筋線維特性の適応が運動機能の発達に寄を動員することができていない可能性も示唆．理与している可能性が考えられる．今後，これら論的には，発揮筋力の増大に寄与する MU 活動にの MU 活動が何歳で大人と同じレベルに達するのは，MU FR を増大させることと，新たな MU をか，さらに末梢の筋繊維特性との関連について詳

動員することという 2 つが考えられる 9）．このよ細な検討が行われることが期待される．

うな生理学的な背景に基づけば，個々の MU がよ

本研究にはいくつかの限界がある．第一に，方り高い FR を示す場合，子どもにおける神経的要

法論上の制約により拮抗筋からの MU 活動を評価

因の小さな貢献は，動員される MU の数がより少することができなかったため，主動筋と拮抗筋のないということを意味するだろう．筋収縮中に見共収縮による影響が本研究の結果に影響を与えてられる MU の動員数を評価する方法はこれまで確いる可能性が考えられる．子どもにおいて，より立されていないため，この示唆に関してはさらな

大きな共収縮が見られるかについては議論がある

る研究が必要であると考えられる．しかしながらが 17, 20, 21），今後方法論上の発展とともにさらな本研究は，子どもが大人よりも高い MU FR で筋る研究が期待される．さらに，ランプアップ課題

力の発揮を制御していること，そして新たな MUの目標を 50%MVC としたため，より高い収縮強の動員が十分に行われていない可能性を示した．

度では MU 活動が異なる可能性がある 22）．

本研究で示された，子どもの低い力の正確性，高い MU FR，小さいΔ MU FR は，子どものため

4．結 論の筋力トレーニングと運動プログラムに対して重

結論として，6 歳から 12 歳の子どもにおいて要な示唆を与える．子どもでは大人と比較して神は，ランプアップ課題中に見られる力の正確性が経的要因が著しく劣っているとされており，その大人と比較して劣っていた．神経系の特徴に着目

ため長期的なアスリートの育成モデルにおいては

すると，子どもの MU FR は大人と比較して高い

神経的要因の機能を向上させる運動プログラムがことが明らかとなり，動員初期の段階で高い MU

6, 7）．しかし本研究では，動員さFR が獲得され，その後のΔ MU FR については大れている MU は高い FR を示すことが明らかとな人と比較して小さいことが示された．これらの結り，これは子どもがより大きなサイズの MU を動果は，子どもの MU 活動の特徴として，大人より員できていない可能性を示している．現在の子ども高い FR で活動することができるものの，新たも向けのガイドラインでは，安全上の理由から低な MU の動員が行われにくい可能性を示唆してい強度のトレーニングや運動プログラムが推奨され

る．

推奨されている

ているが

6, 7）

，我々の研究は，より少ない MU の動員のみで遂行される低強度のトレーニングで

謝 辞：

は，子どもの神経的要因の機能を改善するには不本研究に対して助成を賜りました公益財団法人十分であることを示唆している．安全に配慮した

石本記念デサントスポーツ科学振興財団に厚く御上で，大きな発揮筋力を必要とするトレーニング

礼申し上げます．また，本研究の実施に当たり多や運動プログラムが，運動機能の発達のために重大なご協力を頂きましたみよしスポーツアカデ

要である可能性がある．また，神経系の機能に関ミーならびに研究協力者の皆様に厚く御礼を申しする特徴が末梢の筋線維特性に起因しているとい上げます．

う点に基づけば，子どもにおいては中枢神経より
デサントスポーツ科学 Vol. 45─文 献1） Smits-Engelsman B.C., Westenberg Y., Duysens J.,

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デサントスポーツ科学 Vol. 45

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─

152 ─

異なるハーフタイム戦略がサッカー選手の反復性スプリントパフォーマンスに与える影響
広島大学大学院

柳

岡

拓

磨

Effect of Different Half-Time Strategies on
Repeated-Sprint Ability in Soccer Players

byTakuma Yanaoka

Graduate School of Humanities and Social Sciences,
Hiroshima University

ABSTRACTThe present study examined the effects of different half-time strategies on repeated-sprint ability（RSA）． In a randomized cross-over design, ten male soccer players
completed two RSA tests（6, 6-s sprints separated by 24 s of passive rest, first andsecond halves）separated by a 15-min half-time. During the half-time, the participants

were assigned to a 15-min seated rest（CON），a 7.5-min passive heating（wearing ajacket at 5 to 12.5 min during the 15-min half-time, PAS），a 1.5-min active heating
before the end of the half-time（performing a re-warm up at 12.5 to 14 min during

the 15-min half-time, ACT），or a combination of both passive and active heating（COMB）． All trials were performed on a non-motorized treadmill in a thermoneutral

environment（17.1 ± 1.1℃，52.2 ± 8.1% relative humidity）． In CON, mean andmaximum running speeds were signiﬁcantly lower during the second half than during
the first half（p<0.05），but this difference was not observed in the other trials. In

the half-time, PAS, ACT, and COMB did not decrease magnitudes of the drop in
gastrointestinal temperature. Skin temperature at the start of the second half wassigniﬁcantly higher in COMB than in CON（p<0.05）． In the second half, there were
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

153 ─

no signiﬁcant differences in gastrointestinal temperature, electromyography, or muscle

oxygenation between trials. Herat rate during the second half was signiﬁcantly higher
in ACT and COMB than in CON and PAS（p<0.05）． In conclusion, PAS, ACT, andCOMB improved RSA during the second half compared to CON.
キーワード

胃腸温，筋活性，筋酸素動態，リウォームアップ，パッシブヒーティング
Keywordgastrointestinal temperature, muscle activation, muscle oxygenation, re-warm up, passive heating

要 旨

緒 言

本研究では，異なるハーフタイム戦略が反復

サッカーに代表される間欠性球技系競技におい性スプリントパフォーマンス（RSA）に与える影て，スプリント等の高強度運動を繰り返し行うこ響を検討した．10 名の男子サッカー選手は，4 試とが重要であり，高強度運動パフォーマンスは試行の無作為化交差試験を実施した．本試験では，合の勝敗を左右する要素の一つである 1）．特に，

15 分間のハーフタイムを挟む 2 回（前・後半）の完全な回復を達成することのできない短時間の休RSA テスト（6 秒スプリント - 24 秒レストを 6 セッ

息を挟み，最大強度のスプリントを繰り返す能力ト）を行った．4条件のハーフタイムの介入は，1）（反復性スプリント能力：RSA）はエリートレベ

安静座位（CON 試行），2）ジャケット着用（PASルのサッカー選手の中で高い外的妥当性が報告さ

試行），3）リウォームアップ実施（ACT試行），4）

れており，高強度運動パフォーマンスの評価に広PAS および ACT 介入の併用（COMB 試行）のいず

く用いられている 2）．

れかとした．後半の平均・最高走速度は CON 試

気温 20℃程度の通常環境下の試合における高行で前・後半間に有意差が認められ，後半は低値

強度運動パフォーマンスは，試合終了前のみなら，他の試行では前・後半間であったが（p<0.05）

ず後半開始後に減少することが知られている 3）．

の有意な差は認められなかった．後半中の胃腸温，後半開始後の高強度運動パフォーマンス低下は，

筋電図，筋酸素動態には試行間の有意な差は認め

主に体温の低下と関連している 4）．そのため，
ハーられなかった． 後半開始時の平均皮膚温には試

フタイム中の体温保持を目的とした 15 分間の保，CON 試行と行間の有意差が認められ（p<0.05）

温器具の着用（パッシブヒーティング：PAS 5））

比較し，COMB 試行は高値であった．後半の心や 7 分程度のリウォームアップ（アクティブヒー

拍数には試行間の有意な差が認められ（p<0.05），

ティング：ACT 6））およびそれらの併用（COMB

CON お よ び PAS 試 行 と 比 較 し，ACT お よ び

7）

COMB 試行は高値であった．従って，本研究でリントパフォーマンスに与える影響が検討され，用いたいずれかの介入を行うことで RSA 低下を

それぞれポジティブな効果が報告されている．一防止できることが示唆された．

方，実際の試合でこれらのハーフタイム戦略を応）がハーフタイム中の体温保持とその後のスプ用するためには，時間的制約の課題を解決する必デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

154 ─

要がある 8）．近年，我々は 1 分間・最大酸素摂取

験間で統一するよう指示された．本研究は実験室

量の 90% 強度で行うリウォームップがその後の内で行われ，熱中性環境下（気温：17.1 ± 1.1℃，

スプリントパフォーマンスを改善すること，この

相対湿度：52.2 ± 8.1%）で行われた．

メカニズムとして酸素摂取量や筋酸素動態の改
善，筋活性の亢進が挙げられることを報告した 9,

1．3 身体組成測定と練習試技

10）．一方で，より長時間の介入と比べ，体温保

最 初 に 身 体 特 性 を 測 定 し た． 身 長 は 身 長 計

持効果は低いことが明らかとなり，短時間・高強（seca 213，seca Nihon，Japan）を 用 い て 測 定 し

度のリウォームアップと PAS を組み合わせる必要た． 体 重， 体 脂 肪 率， 除 脂 肪 体 重 は， 多 周 波性が示唆された．

生体電気インピーダンス分析装置（Inbody470，

そこで本研究では，先行研究と比較し介入時間

Inbody Japan，Japan）を用いて測定した．大腿直を短く設定した PAS，ACT，COMB がその後の筋筋腹部の皮下脂肪厚を超音波診断装置（JS2，

RSA に与える影響をそのメカニズムを含め明ら

Medicare，Japan）の B モード法を用いて撮影し，かにすることを目的とした．

画 像 解 析 ソ フ ト（ImageJ 1.52，National Institute

1．方 法
1．1 研究対象者
本研究は，アマチュア男子サッカー選手 10 名を対象とした．被験者の身体特性は，年齢 21 ±of Mental Health，USA）を用いて測定した．大腿直筋筋腹部は，上前腸骨棘と膝蓋骨の上面を結ぶ線の中間位と定義した 11）．
練習試技は，以下に示すコントロール試行と同様の運動を実施した．

3 歳，身長 1.70 ± 0.05m，体重 68.5 ± 6.8kg，除脂肪体重 57.0 ± 3.4kg，体脂肪率 16.1 ± 4.5%（平均±

1．4 本試験の運動プロトコル

標準偏差）であった．被験者には，試験開始前に被験者は測定器具を装着した後，規定された研究参加に関する説明を十分に実施し，書面にてウォーミングアップ（8km/h の速度で5分間のジョ研究参加に対する同意を得た．本研究は，広島大ギング，10 分間のダイナミックストレッチ，3 分

学大学院教育学研究科倫理審査委員会の承認を得間の 75% 努力でのランニング，ダイナミックス．
て，実施した（承認番号：2019540）

タートのスプリント走を2本，スタティックスター
トのスプリント走を 2 本）を行った．ウォーミン

1．2 研究デザイン

グアップ終了後，10分間の安静を保った．その後，被験者は，身体特性の測定および運動プロト

1 回目の RSA テスト（前半）を実施した．RSA テ

コルの練習試技（来研 1）の後，無作為化交差試

ストはスタティックスタートの 6 秒スプリントと験法を用いた 4 試行の本試験（来研 2~5）を実施し24 秒間の安静を 6 回繰り返すものであった．RSA

た．すべての試験は 72 時間以上の間隔をあけてテスト終了後，15 分間のハーフタイムを挟み，2行い，本試験は日内変動の影響を排除するため，回目の RSA テスト（後半）を実施した．RSA テ

同じ時間帯に行った．被験者は，各試験の 24 時

ストは自走式トレッドミル（CURVE WWT-100，間前からカフェインおよびアルコールの摂取を禁

WoodWay，USA）上で行った．RSA テスト中は，止され，3 時間前より水以外の飲食を控えた．ま

被験者が走速度を確認できないように配慮し，ス

た，各試験の 24 時間前から疲労困憊に至る激し

プリントの本数と経過時間のみ教示した．胃腸温い運動を禁止され，24 時間以内の食事を各本試

測定用飲料型ピルセンサーに対する飲料摂取の影
デサントスポーツ科学 Vol. 45─

響を排除するため，前半開始後の水分摂取は認められなかった．

155 ─

胸 部・ 上 腕 部・ 大 腿 部・ 下 腿 部 の 皮 膚 温 を
ボ タ ン 式 デ ー タ ロ ガ ー（Thermocron SL，KN

Laboratories，Japan）を用いて，30 秒ごとに測定
1．5 ハーフタイム介入

した．平均皮膚温は，先行研究に基づき 12），算

ハーフタイムの介入は 4 条件であり，1）安静座出した（平均皮膚温＝ 0.3 ×（胸部＋上腕部）＋

位（CON 試行），2）ハーフタイム中のブリザード
サバイバルジャケット着用（PAS 試行），3）ハーフタイム終了前のリウォームアップ実施（ACT 試

0.2 ×（大腿部＋下腿部））．
ハーフタイム中の胃腸温および平均皮膚温を前
半終了後からの変化量（Δ）として評価した．

行），4）PASおよびACT介入の併用（COMB試行）

1．6．3 表面筋電図のいずれかであった．

右大腿直筋筋腹の筋電図（EMG）を，接地電極

コントロール試行では，被験者は 15 分間の安を膝蓋骨に配置した表面電極（OE-WS1223-W，

静座位を保った． PAS 試行では，被験者は 15 分

追坂電子，Japan）を用いて RSA テスト中に記録

間の安静座位を保ち，ハーフタイム開始 5 分後した（サンプリング周波数：1000Hz，バンドパス

から 12.5 分後までの計 7.5 分間にブリザードサ

フィルター：20 ～ 400Hz）．ディスポ電極（エルバ イ バ ル ジ ャ ケ ッ ト（Blizzard Survival Jacket，

ローデ，メッツ，Japan）を使用し，電極間距離は 3

Blizzard Protection Systems，UK） を 着 用 し た．

cm とした．インピーダンス（＜ 2k Ω）を低減す

ACT 試行では，ハーフタイム開始から 12.5 分間るために，電極の貼付け前に皮膚を擦過し，アルの座位安静を保った後，1.5 分間のリウォーム

コールで洗浄した．各スプリントについて，バーアップを実施した．リウォームアップ内容は 30

ストの開始から 6 秒間の二乗平均平方根（RMS）

秒間の 45% 努力でのランニング（9.5 ± 2.1km/h），

および中央周波数（MDF）を算出した．RMS値は，15 秒間の 75% 努力でのランニング（13.2 ± 1.9km/

前半 1 本目のスプリントから得られた値に対してh），15 秒間の 90% 努力でのランニング（17.3 ±正規化した．バーストの開始は，安静時の RMS

1.9km/h），3 秒間の全力スプリント 2 回とした．

平均値から標準偏差の 2 倍を超えたときと定義し実際の試合におけるフィールドへの移動時間を考た．

慮し，リウォームアップはハーフタイム終了の 1

1．6．4 筋酸素動態

分前に終了させた．

2 波長（770，830 nm）の空間分解近赤外分光法（NIRSRS：Oxy-Pro，ASTEM，Japan）を用いて，1．6 測定項目

右大腿直筋の酸素化（oxy-Hb），脱酸素化（deoxy-

1．6．1 反復性パフォーマンス

Hb），総ヘモグロビン（total-Hb）濃度および筋酸

スプリント 1 本ごとの平均走速度および最素飽和度（SmO2）を連続的かつ非侵襲的に 5Hz で

高 走 速 度 を 専 用 ソ フ ト ウ ェ ア（CURVE 1.5，

測定した．NIRSRS プローブは 1 つの光源と 2 つWoodWay，USA）を 用 い て 100Hz で 測 定 し た．

の受光部で構成され，光源・受光部間の距離は前半 1 本目の平均走速度または最高走速度を20mm と 30mm であった．NIRSRS プローブは筋100% とした相対値で評価した．

電図測定用ディスポ電極に隣接させた．後半中の1．6．2 体 温

oxy-Hb，deoxy-Hb および total-Hb を，前半中のカプセル式深部体温測定器（CorTemp，HQinc，

平均値からのΔとして評価した．SmO2 は，以下USA）を用いて，胃腸温を 20 秒ごとに測定した．
デサントスポーツ科学 Vol. 45の式で算出した．

─

156 ─

SmO2=oxy-Hb / total-Hb
NIRSRS で得られた測定値は脂肪層の厚さに影響されるため，脂肪層の厚さを利用し，データを

2．結 果
2．1 RSA．そこで，身体計測時にRSA テスト中の平均走速度に二次交互作用が得られた大腿直筋筋腹部の脂肪厚（6.1 ± 1.8mm）

認められた（p=0.024，図 1A）．後半 1 本目の平均を用いて，専用ソフトウェア（Oxy-Pro 測定プロ

走速度には試行間の有意差が認められ，COMB

グラム，ASTEM，Japan）で NIRSRS の計測値を試行は CON 試行と比較し高値であり（p=0.038）
，

補正した．

ACT 試 行 は PAS 試 行 と 比 較 し 高 値 で あ っ た

補正する必要がある

13）

1．6．5 心拍数（p=0.009）．また，CON 試行では前・後半間に平心拍数は無線式心拍センサ―（Polar RS800CX，

均走速度の全平均の有意差が認められ，後半は前Polar，Finland）を用いて測定した．

半と比較し低値であった（p=0.025）．他の試行では有意差は認められなかった（p>0.05）．

1．6．6 主観的指標
ボ ル グ ス ケ ー ル を 用 い て， 主 観 的 運 動 強 度（RPE）を安静時（Pre），ウォーミングアップ終了

RSA テスト中の最高走速度に二次交互作用は後（W-up），前半開始直前（Pre-RSA1），ハーフ

認められなかったが（p>0.05），試行×ハーフのタイム開始直後（HT0），ハーフタイム開始 5 分後

一 次 交 互 作 用 が 認 め ら れ た（p=0.028， 図 1B）．

（HT5），10 分後（HT10），15 分後（HT15），後半

CON 試行では前・後半間に最高走速度の全平均終了後（Post-RSA2）に測定した 14）．熱感覚（TS）の有意差が認められ，後半は前半と比較し低値でを 13 ポイントのスケール（-6 とても寒い，6 とて．他の試行では有意差は認めらあった（p=0.021）

も暑い）を用いて，Pre，W-up，Pre-RSA1，HT0，

れなかった（p>0.05）．

HT5，HT10，HT15，Post-RSA2 に測定した

15）．
2．2 体 温1．7 統計解析

ハーフタイム中のΔ胃腸温には試行の主効果

すべての値は平均値±標準偏差で示した．統および交互作用が認められなかった（p>0.05，図計 解 析 は 統 計 分 析 ソ フ ト（IBM SPSS Statistics

2A）．機器不良のため，8 名のデータを解析した．

Version 29，IBM Japan，Japan）を用いた．スプ

ハーフタイム中のΔ平均皮膚温には交互作用がリント中の平均走速度および最高走速度，RMS，．HT10 におけるΔ認められた（p<0.001，図 2B）

MDF は，対応のある三要因（試行×ハーフ×ス

平均皮膚温には試行間の有意差が認められ，PAS

プリント本数）の分散分析を用い分析した．スプおよび COMB 試行は，CON および ACT 試行と比リントパフォーマンスの減少率は，対応のある一．HT15 におけるΔ較し高値であった（p<0.001）

要因（試行）の分散分析を用い分析した．体温，

平均皮膚温には試行間の有意差が認められ，ACT

筋酸素動態，心拍数，主観的指標は，対応のある

試行は他の試行と比較し低値であり（p<0.05），

二要因（試行×測定ポイント）の分散分析を用いPAS 試行は CON および COMB 試行と比較し高値分析した．主効果，一次交互作用または二次交互であった（p<0.05）．機器不良のため，9 名のデー作用が認められた場合，Bonferroni 多重比較法を

タを解析した．

用い，その後の検定を行った．統計学的有意水準
は危険率 5% 未満とした．
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

図 1 各試行における平均（A）および最高（B）走速度

n = 10，平均±標準偏差，a: CON vs COMB p < 0.05，b: PAS vs ACT p < 0.05．

図 2 ハーフタイム（HT）における胃腸温（A）および平均皮膚温（B）の変化

a: CON vs PAS p < 0.05，b: CON vs ACT p < 0.05，c: CON vs COMB p < 0.05，
胃腸温：n =8，
平均皮膚温：n =9，平均±標準偏差，d: PAS vs ACT p < 0.05，e: PAS vs COMB p < 0.05，f: ACT vs COMB p < 0.05．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

157 ─

─

158 ─
2．3 EMG

よび COMB 試行は CON および PAS 試行と比較し

RSA 中の RMS には，一次および二次交互作用

で低値であったが（p<0.05），後半中の SmO2 にはが認められなかった（p>0.05，図 3A）．RSA 中の試行間の有意差は認められなかった．

MDF に二次交互作用が認められたが（p=0.001，
図 3B），その後の検定の結果，試行間の有意な差

2．5 心拍数は認められなかった．機器不良のため，7名のデー

後半開始直前から後半終了における 5 秒ごとの心拍数を図 4 に示した．心拍数には交互作用がタを解析した．

．後半開始 25 秒前から後半認められた（p<0.001）
2．4 筋酸素動態開始後 135 秒後（5 本目のスプリント終了から 15後半開始直前から後半終了における 5 秒ごとの秒後）までの心拍数には試行間の有意差が認めら

筋酸素動態の変化を図 4 に示した．Δ oxy-Hb おれ，ACT お よ び COMB 試 行 は CON お よ び PAS

よびΔ total-Hb には交互作用が認められなかっ試行と比較し，高値であった（p<0.05）．

た（p>0.05）．Δ deoxy-Hb（p<0.001）および SmO2
（p<0.001）には交互作用が認められた．後半開始

2．6 主観的指標

時のΔ deoxy-Hb には試行間の有意差が認められ，RPE（p<0.001）および TS（p<0.001）に交互作

ACT および COMB 試行は PAS 試行と比較し高値用が認められた．HT15 における RPE には試行であったが（p<0.05），後半中のΔ deoxy-Hb には間 の 有 意 差 が 認 め ら れ，ACT お よ び COMB 試

試行間の有意差は認められなかった．後半開始時

行は CON および PAS 試行と比較し高値であっの SmO2 には試行間の有意差が認められ，ACT お

た（CON: 9.4 ± 2.2, PAS: 10.4 ± 1.6, ACT: 14.5 ±

図 3 各試行における二乗平均平方根（A）および中央周波数（B）
n = 7，平均±標準偏差．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

159 ─

図4 後半における大腿直筋の酸素化（A），
脱酸素化（B）および総ヘモグロビン（C）濃度の変化および筋酸素飽和度（D）
n = 8，平均±標準偏差，a: CON vs ACT p < 0.05，b: CON vs COMB p < 0.05，c: PAS vs ACT p < 0.05，d: PAS vs COMB p < 0.05．

図 5 後半における心拍数の変化

n = 10，平均±標準偏差，a: CON vs ACT p < 0.05，b: CON vs COMB p < 0.05，c: PAS vs ACT p < 0.05，d: PAS vs COMB p < 0.05．

1.9, COMB: 14.3 ± 1.8, p<0.05）．HT10 に お け る

TS には試行間の有意差が認められ，PAS および
COMB 試行は CON および ACT 試行と比較し高値

COMB: 1.3 ± 1.3, p<0.05）．
3．考 察

で あ っ た（CON: -0.2 ± 1.0, PAS: 2.8 ± 1.0, ACT:

本研究では，7.5 分間の PAS，1.5 分間の ACT，-0.4 ± 1.3, COMB: 3.4 ± 0.7, p<0.05）．HT15 に お

COMB が 後 半 の RSA に 与 え る 影 響 を 検 討 す る

ける TS には試行間の有意差が認められ，ACT おことを目的とした．本研究の結果，PAS，ACT，

よび COMB 試行は CON 試行と比較し高値であCOMB のいずれかの介入を行うことで，前半とり，COMB 試行は PAS 試行と比較し高値であった

比較した後半の RSA 低下を抑制できることが明（CON: -1.2 ± 1.1, PAS: -0.6 ± 1.3, ACT: 0.7 ± 1.1,

らかとなった．一方で，先行研究で報告されていデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

160 ─

る 15 分間の PAS によるハーフタイム中の胃腸温低下抑制や 1 分間・高強度の ACT による筋酸

7）

素動態の改善るため，より運動時間が長い場合でも同様の結果が得られるか検討する必要がある．

9）は，本研究では認められなかった．

ハーフタイム中にサバイバルジャケットを着用

4．結 論

することで後半の RSA が維持されたことを報告

本研究では，15 分間のハーフタイム中に行うしている先行研究では，そのメカニズムとして胃PAS，ACT，COMB が RSA に与える影響を検討

5, 7）．一方，本研した．その結果，PAS，ACT，COMB は前半と比

究では PAS および COMB における胃腸温の低下

較した後半の RSA 低下を予防することが明らか抑制が認められなかったにも関わらず，後半のとなった．

腸温の低下抑制を報告している

RSA が維持された．これは，サバイバルジャケッ
トの着用による平均皮膚温の上昇とそれに起因す

謝 辞る神経伝達速度の向上 16）に関連している可能性

本研究に対して，助成を賜りました公益財団法がある．先行研究によると，ウォーミングアップ

人石本記念デサントスポーツ科学振興財団に深く後に皮膚温および筋温が高まることで神経伝達速

感謝いたします．また，被験者として協力いた度が加速し筋力発揮率とパワー出力が上昇するこ

だいた皆様に感謝いたします．

とが報告されている

17）．従って，本研究でも平均皮膚温の上昇とそれに起因する神経伝達速度の向上によって，RSA が維持された可能性がある．
本研究では ACT による RSA 低下抑制に関する
明確なメカニズムを明らかにすることはできなかった．考えられるメカニズムとしては，Post-

activation performance enhancement（PAPE）が 考えられる 18）．PAPE は，主運動前に行う高強度の随意的コンディショニング収縮によって主運動の運動パフォーマンスが向上することと定義されている 18）．PAPE による運動パフォーマンスの向上
は，筋温および筋水分含有率，筋活性化の亢進（一部は動機づけによる）が関連していると考えられ
る 18）．これらの変化は筋電図では検出されない可能性が示唆されており 18），今後の研究でより詳細なメカニズムの検討が望まれる．
本研究の限界点の一つは，筋温の測定ができていないことである．筋温はハーフタイム後の高強度運動パフォーマンスの低下と強く関連する因子4）であるため ，今後の研究で調査する必要がある．
二点目の限界点として，運動時間が短いことが挙げられる．実際のサッカー競技は 90 分間行われ

文 献
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─

162 ─

膝前十字靭帯再建術後の筋力低下に対する新たな治療方法としての Cryotherapy の効果
山

梨

大

学

吉

井

（共同研究者） 東

京

大

学

竹

下

大

山

梨

大

学

山

縣

然太朗

諒
介

Effect of Cryotherapy as New Treatment Method on Muscle Dysfunction
Induced Anterior Cruciate Ligament Reconstruction

by
Ryo Yoshii, Zentaro Yamagata

Department of Health Sciences, Division of Medicine,Interdisciplinary Graduate School, University of Yamanashi
Daisuke Takeshita

Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo

ABSTRACT
Patients following anterior cruciate ligament（ACL）reconstruction suffer from

dysfunction of the quadriceps femoris muscle（QF）for a long period of time due

to neurophysiological abnormalities called arthrogenic muscle inhibition（AMI），

preventing the patients from returning to sport. Failure to reduce AMI at early phases

following injury or surgery could lead chronic muscular impairments due to supraspinal

dysfunction. Recently, a systematic review reported the effect of cryotherapy as atreatment for AMI of QF. However, the effect of intervention using cryotherapy inearly postoperative period for a certain period of time has not been investigated. In
cryotherapy, exercise intervention is performed while exercise efﬁciency is temporarily
higher by focal cooling of joints. In the present study, to examine the effect ofデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

163 ─

cryotherapy intervention in early postoperative period on QF strength, cryotherapy
was applied immediately before starting each rehabilitation session for 4 weeks atearly phase following ACL reconstruction. The knee extension strength of patients

who received cryotherapy tended to be higher than that of patients who did not receive
cryotherapy. This result suggests that AMI of QF following ACL reconstruction could
be treated at an early phase as hospitalization using cryotherapy.
キーワード
前十字靭帯，大腿四頭筋，関節因性筋抑制，クライオセラピー，感覚過負荷メカニズム
KeywordAnterior cruciate ligament, Quadriceps femoris, Arthrogenic muscle inhibition, Cryotherapy,
Sensory overload mechanism

要 旨

緒 言

膝前十字靭帯（ACL）再建術後は，大腿四頭筋

膝前十字靭帯（ACL）損傷は，スポーツ場面でに関節因性筋抑制（AMI）と呼ばれる神経生理学

頻繁に発生し，米国では年間 12 万人を超える損

的異常により，長期にわたって筋機能低下が生じ傷が発生していると言われている 1）．また，治療やすく，安全なスポーツ復帰を妨げている．このの第一選択である再建手術を行ってもスポーツ復AMI は発生早期の段階で軽減できないと上位中

帰には 6-9 か月は要し 2），対象者の活動レベルに枢に作用し慢性化する可能性が指摘されている．

よってばらつきがあるものの，復帰後の ACL 再大腿四頭筋の AMI の治療法として Cryotherapy が断裂率は 2.0 ～ 19.3% に及ぶと報告されている 3）．

注目されているが，術後早期における一定期間のしたがって，ACL 再建術後に患者が安全に復帰

介入効果はまだわかっていない．Cryotherapy は，するためのリハビリテーションにおいて，その質

関節を冷却することで一時的に運動効率を上げ，を高めることは急務である．

その間に運動療法を行って筋機能改善を図る治療

安全なスポーツ復帰に必要な要素として大腿法である．本研究は，ACL 再建術後早期の患者

四頭筋の筋力は重要視されているが 4, 5），ACL 再に対し，4 週にわたりリハビリテーション直前に

建術後の患者の大腿四頭筋は特異的に筋力が低

Cryotherapy を実施し，大腿四頭筋筋力に対する下することがわかっている 6, 7）．そしてこの筋力効果を検証した．その結果，リハビリテーション

低下は，廃用性筋力低下とは異なり，神経生理

直後にアイシングを行ったコントロール群と比較学的異常が関わっているとされている 8）．このし，Cryotherapy 介入群では等尺性膝伸展筋力患

異常が機能回復に向けたリハビリテーションに健比が高い傾向が認められた．ACL 再建術後のおいて大きな障害となるため，近年では関節因

大腿四頭筋 AMI に対して，Cryotherapy を用いる

性筋抑制（Arthrogenic Muscle Inhibition; AMI）とことで入院中からの早期治療アプローチができる

定義され，多くの研究が行われている 6, 7, 9）．し可能性が示唆された．

かしながら，AMI の機序はその複雑さ故にまだデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

164 ─

不明な点も多く，そのため治療方法は確立されて い な い 9, 10）． 現 状 に お け る AMI の 治 療 法 を

1．研究方法検証したシステマティックレビューによると，

1．1 対 象Cryotherapy の 効 果 が 注 目 さ れ て い る．ここ2022 年 8 月から 2023 年 4 月の間に国立病院機構

で言う Cryotherapy はアイスバッグなどで患部を甲府病院にて初回 ACL 再建術を行った運動習慣

冷やした上で運動療法を行うことを指す．実際，のある患者（年齢 14-35 歳）のうち本研究に同意

Cryotherapy は，人工的に膝に腫脹を引き起こしを得られた 18 人を対象とした．

10）て大腿四頭筋を AMI の状態にした健常者に対し即時効果が認められている

11, 12）．また ACL 再建

本研究は国立病院機構甲府病院倫理審査委員会の承認（R4-5）を受けた上で実施した．

術後慢性期の患者に 2 週間にわたりリハビリテー
ション直前に Cryotherapy を実施することで大腿1．2 手 順四頭筋の AMI を軽減したとの報告

や，急性研究デザインは無作為化比較試験とし，対象

期 ACL 再建術後患者における即時効果も認めら者を Cryotherapy 介入群（CRYO 群），コントロー．Cryotherapy の効果は一時的である

ル群（CON 群）の 2 群へ分類した．その際，各群が，効果の持続中に運動療法を施行することで運で総人数および男女の割合が同等となるよう層

13,

別およびブロックランダム化を行って割り付け

14）．AMI は時間経過とともに脊髄反射レベルのた．Cryotherapy はアイスバッグにより膝を冷や障害から皮質レベルへと影響が波及し，持続的なすことで，通常臨床で術後のケアとして行われる

筋機能障害や代償運動パターンを惹起させる可能

アイシングと同様の処置であるが，前者は運動効

れている

13, 14）15）

動療法の効率が上がることが示唆されている

7, 9）．そのため，AMI 発生後率を上げるために行い，後者は炎症を抑えるケア

は，なるべく早期に介入することが重要と考えらのために行うため，目的が異なる．本研究では，性が指摘されている
れている

7, 9）

．しかしながら急性期症例の一定期

CRYO 群は通常のリハビリの直前において，先行間における Cryotherapy 介入による筋機能への効研究をもとに 20 分間のアイシングを行い 13-15），

果に関しては報告されておらず，術後早期の臨床

それに対して CON 群は，対象者に与えられる治実装が可能かは不明である．ACL 再建術後早期療の総量を CRYO 群と同等にするため，リハビリの入院期間中において，大腿四頭筋の筋力に対す

直後に 20 分間のアイシングを行った（図 1）．当る Cryotherapy の効果が認められれば，その簡便院における入院中の通常リハビリは，ACL 術後

さ故に臨床において取り入れやすく，また AMI

患者全員同一の運動プログラムに沿って一回 40に対する早期アプローチとして，ACL 再建術後分間を週 5 回行い，ACL 再建術後 2 週で部分荷重患者の安全なスポーツ復帰のための貢献度は大開始，4 週で全荷重にて退院となる．Cryotherapy

きいと言える．そこで本研究の目的は，ACL 再の効果は概ね 40 分間持続するとされているため

建術後早期におけるリハビリテーション直前の

13, 14），CRYO 群ではアイシング後即座に通常リCryotherapy の大腿四頭筋筋力に対する効果を検

ハビリを開始した．2 群間において Cryotherapy 以証することとした．

外で差異が極力生じないよう，CRYO 群はアイシ
ング直前の 40 分間と通常のリハビリ直後の 40 分
間，CON 群は通常のリハビリ開始直前の 40 分間とアイシング直後の 40 分間安静状態にてアイシデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

165 ─

図 1 研究プロトコル

ングを行わない期間を設けた（図 1）．アイシング

Injury Scale（ACL-RSI）と 術 後 介 入 開 始 時 の 日にはアイスバッグ（ICE MAT. MIZUNO., Tokyo,

本語短縮版 Tampa Scale for Kinesiophobia（TSK-Japan）を二つ使用し膝の前面と後面に当て，バ11）を調査した．さらに経時的評価として腫脹

ンテージで固定した．週 5 回の介入を 4 週間継続の程度を示す Stroke test，痛みの程度示す Visual

し，術後 4 週時点でアウトカムとして，BIODEX

analog scale（VAS）（膝屈曲 70 度位での等尺性最system 4.0（Biodex Medical Systems Inc., Shirley,

大膝伸展動作時），炎症マーカーである C-reactiveUSA）の ACL アタッチメントを使用して膝 70 ﾟ屈protein（CRP）を介入開始時，術後 2 週時，術後曲位にて等尺性膝伸展筋力（患健比）を測定した．

4 週の最終評価時に調査し，それぞれの要素を 2

測定は対象者へのリハビリ治療や介入，解析に関群間で比較した．その際，順序尺度である Stroke

与していない第三者が行った．

test のみ Mann-Whitney の U 検定を使用し，その他は t 検定を使用した．解析は統計解析ソフト R

1．3 データ解析（IBM Corporation, Armonk, USA）を 使 用 し， 有

ここで得られた等尺性膝伸展筋力患健比の値

意水準は 5% 未満とした．

に関して，t 検定を使用して CRYO 群と CON 群の間での差を比較した．また，2 群の背景因子に差

2．研究結果異が無いかを確認する目的で，性別，年齢，身性 別， 年 齢， 身 長， 体 重，TAS，ACL-RSI，長，体重，スポーツレベルを示す Tegnar activity

TSK-11 において，CRYO 群と CON 群の間に有意

scale（TAS），心理面の評価として術前の日本語差は認められなかった（表 1）．また，この 2 群の版 Anterior Cruciate Ligament-Return to Sport after

等尺性膝伸展筋力患健比において統計学的有意表1
性別（男性/ 女性）
年齢（歳）
身長（cm）
体重（kg）TAS
ACL-RSI
TSK-11

対象者の基本属性

CRYO
6/3
20.2±6.7
167.1±13.0
63.8±11.9
7.8±1.645.8±9.823.8±3.0CON
6/3
19.2±3.8
168.7±5.5
71.1±17.6
7.2±2.2
51.4±6.1
24.2±7.7

p
0.75
0.79
0.46
0.61
0.28
0.92

平均±標準偏差（性別は人数を示す）
CRYO: Cryotherapy介入群, CON: コントロール群, TAS: Tegnar activity scale, ACL-RSI: Anterior Cruciate LigamentReturn to Sport after Injury, TSK: Tampa Scale for Kinesiophobia
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

166 ─
表2

等尺性膝伸展筋力健患比と各経時的評価項目

介入開始時

CRYO

CON

p

CRYO

術後2週時

CON

p

CRYO

最終評価時

CON

p

等尺性膝伸展筋力
患健比（%）
VAS（cm）.
4 4±2.7
CRP（mg/dl）
1.2±1.0

-

-

-

-

-

57.1±13.1 48.0±8.5

0.066

3.9±2.9
0.7±0.4

0.80
0.31

0.3±0.4
0.2±0.1

0.4±0.4
0.2±0.1

0.80
0.97

0.2±0.3
0.3±0.3
0.04±0.01 0.05±0.03

0.89
0.77

0/2/2/3/2

0/3/2/2/2

0.72

3/4/2/0/0

3/3/3/0/0

0.82

9/0/0/0/0

Stroke Test
0/T/1+/2+/3+

9/0/0/0/0-

平均±標準偏差（Stroke Testは各段階ごとの人数を示す）
CRYO: Cryotherapy介入群, CON: コントロール群, VAS: Visual analog scale, CRP: C-reactive protein

差を検出できなかったものの CRYO 群で高い傾動亢進（感覚過負荷メカニズム）9, 22, 23）である．

向が見られた（p=0.066）（表 2）．また，介入開始

Cryotherapy は主にこの感覚過負荷メカニズムに時，術後 2 週時，最終評価時のいずれにおいても，作用し，ある種の鎮静効果により結果として筋機VAS，CRP，Stroke test の結果に有意差は認めら

能低下を抑える可能性を先行研究は示唆している
11, 15）．実際に，実験的に腫脹させて AMI の状態れなかった（表 2）．

にした膝に麻酔を注射して鎮静をかけると筋機能3．考 察が改善したとの報告もある 24）．本研究では，
腫脹，

ACL 再建術後患者に生じる大腿四頭筋の AMI

痛み，炎症マーカーを経時的に評価しており，手は，神経制御異常を伴う筋機能不全であると考え術後早期ではこれらの数値が高く，時間経過ととられており，安全なスポーツ復帰を妨げる大きもに徐々に軽減していく様子が確認できた．そしな要因の一つである

5-8）．AMI には，複数の要素
16-20）て，CRYO 群と CON 群でこれらの数値に差がな，効果的な治療

かったことを鑑みると，Cryotherapy が腫脹や痛法は未だ確立されていない．本研究では ACL 再み，炎症そのものには影響を与えているわけでは

建術後早期の患者の AMI に対する治療法として，ない．したがって，本結果にて Cryotherapy によCryotherapy の効果を検証した初めての研究である介入で大腿四頭筋の筋力増加傾向が見られた背る．結果として術後 4 週間の介入により，統計学

景としては，特にこの早期における感覚過負荷メ的有意差は認められなかったものの CRYO 群でカニズムに作用し，過活動となっている侵害受容筋力が大きくなる傾向が見られ，介入効果がある器や関節機械受容器からの抑制性の神経活動を関可能性が示唆された．

節の冷却により抑え，一時的に筋機能を上げるこが複雑に影響し合っており

AMI のメカニズムは，脊髄の運動ニューロンとで運動効率の向上が図れたと考えられる．

プール興奮性の低下という脊髄反射性メカニズ

ACL 損傷後や再建術後早期に認められる大腿ムに加え，上位の中枢活性化障害が関与してい四頭筋の AMI には脊髄の運動ニューロンプール

る ．特に前者は AMI 発生の急性期に生じやす

興奮性低下が大きく関与していると言われている

く，組織の損傷，関節弛緩，滲出液，痛み，炎症が，時間経過とともに皮質レベルへと影響が波及

9）などがその原因とされている

7, 9）．そして，ここ

し，長期に渡る皮質脊髄路興奮性の低下とそれにで指摘されているメカニズムは，靱帯損傷などの伴う筋機能障害を引き起こす可能性が報告されて関節内の機械受容器の損傷に起因する神経入力のいる 7, 9）．したがってこの早期の段階で大腿四頭減少（求心性遮断メカニズム）9, 21）と痛みや滲出筋の機能障害を軽減させることは，ACL 再建術

液などによる侵害受容器や関節機械受容器の活後患者が安全にスポーツ復帰する上で重要な意味
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─を持つ．本研究によって，ACL 再建術後患者における大腿四頭筋の AMI に対する入院中からの早期治療アプローチができる可能性を見出せたことで，今後の AMI 治療に関する研究の一助となると考える．
本研究の限界点として，アイシングを使用する
本研究の特性上，対象者やリハビリ提供者に対してマスク化を行えなかった．しかしながら，本研究開始時点で Cryotherapy の効果は不明であり，対象者に対してはアイシングがリハビリの前後どちらが効果的かといった情報は伝えていないた
め，マスクに近い状況だと考える．
今回の研究では，時間的制約により，対象者数が不十分であったため，今後も被験者を増やし，継続していく予定である．
4．まとめ
本研究により，ACL 再建術後患者における大腿四頭筋の AMI に対して，Cryotherapy を用いる
ことで入院中からの早期治療アプローチができる
可能性が示唆された．今後は対象者を増やし，長期にわたる縦断研究を行っていくことで，ACL再建術後患者のより安全なスポーツ復帰のためのリハビリプロトコルの提案に繋げていく．
謝 辞
本研究に対してご助成賜りました公益財団法人
石本記念デサントスポーツ科学振興財団に厚く御礼申し上げます．また本研究を実施するにあたり，ご協力いただいた国立病院機構甲府病院の萩野哲
男院長並びに落合聡司副院長，防衛大学校の小西優教授に御礼申し上げます．
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デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

2 型糖尿病患者・肥満患者における病態と
爪郭毛細血管の定量評価の関連について
三

好

建

吾

学

近

森

正

智

東京大学大学院

青

山

倫

久

東

学

松

永

行

子

東京大学大学院

山

内

敏

正

東京大学大学院
（共同研究者） 東

京

京

大

大

The Relationship of Morphology and Color of Nailfold Capillaries with
Disease State of Diabetes and Obesity: An Observational Study

by
Kengo Miyoshi, Tomohisa Aoyama,
Toshimasa Yamauchi

Department of Diabetes and Metabolic Diseases,

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo
Masatomo Chikamori, Yukiko Matsunaga

Institute of Industrial Science, The University of Tokyo

ABSTRACT
Nailfold capillaries are small hairpin-shaped blood vessels that aline the nailfold at

the tips of ﬁngers and toes. Those vessels can be repeatedly observed using relatively
inexpensive and small microscopy without injecting needles or administeringdrugs. Nailfold capillary morphology is known to be altered by various diseases,
and morphological abnormalities have been associated with type 2 diabetes andits complications. Though, there have been few reports of quantitative analysis of
nailfold capillary morphology. The conventional semi-quantitative analysis could

デサントスポーツ科学 Vol. 45

169 ─

─

170 ─

only analyze the presence or absence of diseases and complications, so by shifting toquantitative analysis, nailfold capillaroscopy would be a new examination method in
the treatment of type 2 diabetes, as it will provide more accurate results and also enable

the evaluation of disease severity. In this study, we quantitatively analyzed not only themorphology of nailfold capillaries but also the colors of the capillaries, and showed thatcapillary diameters in hospitalized patients with diabetes had a signiﬁcantly positive

correlation with HbA1c levels, a glycemic control index that indicates the diseasestatus of diabetes （R2=0.21, p=0.027）．Additionally, obesity, associated with insulin
resistance in diabetes, had a significantly negative correlation with delta E, a color

contrast between the inside and outside of capillaries in obese and diabetic patients（R2=0.19, p=0.035）．
キーワード

爪郭毛細血管，爪郭毛細血管顕微鏡，糖尿病，肥満症
KeywordNailfold capillary, Nailfold capillaroscopy, Diabetes, Obesity

た糖尿病におけるインスリン抵抗性と関連すると要 旨される肥満度は，肥満患者・糖尿病患者の血管内

爪郭毛細血管は手指先端の爪郭部に存在するヘ
アピンループ状の微小な血管群のことで，注射針の穿刺や薬剤の使用などの侵襲性なく，比較的低価格の小型顕微鏡で簡便かつ非侵襲に観察が可能

外の色のコントラスト delta E と有意に相関した（R2=0.19, p=0.035）．
緒 言である．爪郭毛細血管の形態は様々な疾患によっ糖尿病は国民健康・栄養調査で示されるようにて変化することが知られ，これまでに 2 型糖尿病

予備群も含めると成人の実に 27% を占める主要や合併症との関連が指摘されてきたが，爪郭毛細な国民病と呼べる．慢性的な高血糖とインスリン

血管形態についての画像の定量的解析を行った報の不足を含む代謝障害により，三大合併症と言わ告は少ない．従来の半定量的な画像解析では主とれる糖尿病網膜症，糖尿病性腎症，糖尿病性神経して疾患・合併症の有無のみの解析が限界で，よ障害といった全身の微小な血管の病変（細小血管り精度の高い定量解析に移行することで，疾患障害）や狭心症，脳梗塞といった大血管の動脈硬の重症度を評価することも可能になるため，爪化病変（大血管障害）をきたす疾患である．網膜

郭毛細血管顕微鏡が 2 型糖尿病診療における新た症は日本における失明原因の第 3 位 1）であり，腎な検査方法となることが期待される．本研究で症は同じく透析導入の原疾患の第 1 位 2）であり，は，糖尿病入院患者の血管径が，糖尿病の病勢を糖尿病治療において合併症の発症・進展抑制が重示す血糖コントロール指標である HbA1c と有意要課題といえる．しかし，糖尿病診療の場においに相関することを示した（R =0.21, p=0.027）．まて合併症のスクリーニング状況が十分とは言い難

2

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

171 ─

く，網膜症の検査を 1 年に 1 回以上受けている糖面による同意が得られた 51 例（男性 30 例，女性

尿病患者は全体の 46.5%，腎症の指標である尿蛋

21 例）を参加者とした．また，以下のいずれかに白・アルブミン定量検査については同じく 19.4%

抵触する者は本研究に組み入れないこととした．

3）に過ぎないという報告もあり ，合併症の把握に

1）悪性腫瘍，膠原病，慢性皮膚疾患の治療の既ついて改善の余地は大きいといえる．糖尿病の治

往歴がある者 2）認知症や精神疾患により認知機療状況の把握には血液・尿検査が用いられ，網膜能に問題がある者 3）その他，研究責任医師が本症の評価には眼底検査が行われているが，いずれ研究の対象として不適切と判断した者．

も侵襲とコストを伴う検査方法であり，非侵襲的かつ低コストな検査方法が望まれると考えられ

本研究は東京大学医学部倫理委員会の承認を受け実施した（審査番号：2020316-NI）．

る．
爪郭毛細血管は，爪の甘皮の中枢側にある爪郭1．2 爪郭毛細血管顕微鏡という部分の皮下に水平に並んだヘアピンループ

本研究で使用した爪郭毛細血管顕微鏡は，顕微状の毛細血管であり，体外から特殊な機器・薬剤

鏡 Smart G-SCOPE（Genie Tech）及び顕微鏡スタを用いずに比較的簡単に観察できる唯一といってンド SGS-H100（Genie Tech, Korea）を基に，スタよい血管である．これまで強皮症といった全身性

ンド制御のためのステッピングモーター 8HS15-

自己免疫疾患を中心に，様々な疾患で爪郭毛細血0604S（OSM Technology, China） 及 び Arduino

管の形態が変化することが報告されており，糖尿

CNC Shield V 3 . 00（ Protoneer, New Zealand ），病に罹患した場合や，糖尿病網膜症 4）を合併した

Sytem on Module の Jetson Xavier NX Developer

場合にも形態が変化することが報告され，糖尿病

Kit（NVIDIA, USA）を東京大学生産技術研究所の発症リスクや難治性に関連するインスリン抵抗

DLX デザインラボにて組み合わせて製作してお性と関連するとされる肥満症でも血管形態が変化

り，イントラネットで接続したブラウザ Google

しねじれた血管が増えると報告5）されている．

しかし，これまで糖尿病患者を含め，爪郭毛細Chrome （Alphabet Inc, USA）から顕微鏡スタンドの制御を可能にした．（図 1）

血管の定量的な解析は血管長，血管本数，血管径を除くと報告は稀で，他の形態については半定量

1．3 研究手順

解析（段階評価）に基づくため統計的な検定力が研究参加者の 入院後（入院直後）および退院直低い．本研究では，爪郭毛細血管の定量評価を開前の 2 回にわたり，非利き手第 4 指の爪郭毛細血発し，2 型糖尿病または肥満症をもつ患者に対し管を上記顕微鏡を用いて250倍の倍率で撮影した．

て，臨床所見と爪郭毛細血管の関連について検証

撮影室は病棟内の空調管理がなされ，気温 18℃

した．

～ 25℃程度に管理された蛍光灯環境下で，撮影

1．研究方法は午前 9-12 時の間に行われた．画像データの生
成時に ID を自動生成し，この ID とともに画像デー

1．1 対象症例

タを接続した PC に保存した．電子診療録からの本研究の対象者は 2 型糖尿病または肥満症の診情報収集もこの ID に紐づけて匿名保存し，別途断を有し，東京大学医学部附属病院 糖尿病・代ID に対して患者番号の対応表を作成し管理した．

謝内科へ入院した患者から選定し，本研究の参加

また入院患者は入院初日に身体検査として身にあたり口頭及び文書にて十分な説明を受け，書長，体重を，血液検査で HbA1c を計測し，研究

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

172 ─

図 1 爪郭毛細血管顕微鏡および爪郭毛細血管の顕微鏡写真

図 2 delta E の計算式

参加者の診療録から情報を得た．

2．研究結果1．4 画像解析方法

2．1 患者背景

画像解析は，明らかに取得画像が不鮮明もしく

研究参加者のうち，入院直後および退院直前には焦点が合っていないためいずれの爪郭毛細血管

解析可能な爪郭毛細血管画像を得られたのは 23のヘアピン構造が癒合して 1 本に見える画像を除例（男性 15 例，女性 8 例）だった．患者背景を表

いて，画像解析ソフト Fijiを使用しておこなっ

1 に示す．平均年齢は 54.7 歳で，糖尿病患者・肥た．取得画像は爪郭毛細血管と背景の二値化画像

満患者の平均 Body mass index（BMI）は 29.3kg/に変換した．血管径は二値化画像を爪郭毛細血管

m2 と 1 度～ 2 度肥満の症例が多くを占め，糖尿病

径のヒートマップ画像に変換した後，血管に沿っ患者における HbA1c は平均 8.9% であった．またて色強度を計測し平均値を計算した．爪郭毛細血

2 型糖尿病の診断を有するものが 21 例，耐糖能異管と背景皮膚の色のコントラストは，取得画像を常を有するものが 2 例であり，BMI 25kg/m2 以上

RGB 画像から CIELAB（L*a*b*）画像に変換したで肥満を有するものが 17 例，肥満のないものが 6後，二値化画像で爪郭毛細血管と背景皮膚をそれ例であった．入院直後に撮影した糖尿病患者・肥ぞれ選択し，色差 delta E として計算した（図 2）．

満患者の毛細血管画像の解析では，血管径は 7.5 ±6）

0.8 μ m で，delta E は 8.3 ± 2.0 だった（図 3，表 2）．
1．5 データ分析
統計解析には Microsoft Ofﬁce Excel（Microsoft,

2．2 爪郭毛細血管画像と臨床データの比較

USA）及び JMP Pro 16（SAS Institute Inc., USA）

入院直後の爪郭毛細血管画像と症例のプロ®

を使用し，検定には 2 群比較では Student の t 検定
を用い，前後比較では対応のある t 検定を用いた．
2 変量の相関は Pearson の相関係数を用いた．有意水準はいずれも 5% とし，得られた指標は平均値±標準偏差で記載した．

表1
年齢（歳）
性別（男/女）
身長（cm）
体重（kg）BMI（kg/m²）
HbA1（
c %）

患者背景
54.7±10.7（15 / 8）165.3±6.8
80.1±17.829.3±6.1
8.95±2.06
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

173 ─

図 3 入院直後の血管径および delta E
表2

入院直後の血管径およびdelta E

血管径(μm)7.5 ± 0.8
8.3 ± 2.0

delta E

3．考 察
本研究で，2 型糖尿病および肥満症の入院患者

ファイルを比較した（図 4，図 5，表 3）．糖尿病を対象に，爪郭毛細血管の所見を解析した結果，患者の血管径は，HbA1c と有意な正の相関を示

入院時の HbA1c と血管径，BMI と血管内外のコ

し（R =0.21, p=0.027），入院前の血糖コントロー

ントラストに有意な相関がみられ，爪郭毛細血管

ルが不良なほど爪郭毛細血管径が拡大した．まの所見が糖尿病や肥満症の病態の指標となる可能た爪郭毛細血管と背景皮膚のコントラストを示性が示された．

2

す delta E は，BMI と有意な負の相関（R =0.19,

糖尿病および肥満症と爪郭毛細血管の形態変化

p=0.035）を示し，肥満度が高いほどコントラスの関連は数多く指摘されている．複数の研究におトが低下していた．一方，糖尿病網膜症の有無，

いて，血糖コントロール不良状態の糖尿病患者でおよび糖尿病性腎症の指標である eGFR，尿中アは血管径の拡大や部分的な血管拡張，血管密度のルブミン / クレアチニン比と血管径および delta E

低下や枝分かれ状の血管といった異常所見を示すの間で有意な関連はみられなかった．また，入院ことが指摘されている 7）．近年では，2 型糖尿病

直後と退院直前の前後比較では，血管径およびにおいて爪郭毛細血管の交差所見の有無が糖尿病

delta E とも有意な変化を示さなかった．

網膜症の存在を示唆する可能性 4）や，腹部肥満を2

図 4 HbA1c と血管径の相関
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

174 ─

図 5 BMIとdelta Eの相関表 3 BMI，HbA1cと関連した画像パラメータ

HbA1（
c %）
BMI（kg/m²）ρ
血管径（μm）

delta E

p値
0.46
-0.44

0.027
0.035

生因子が放出され，新生血管形成が促進されることにより枝分かれ状の血管や血管径の拡張が生じるとされている．また Santos らの報告 12）では，
糖尿病網膜症において血管周囲のペリサイトの脱落が毛細血管からの出血や浮腫に関与することが有する 2 型糖尿病患者では交差血管が増加してい示唆されており，爪郭毛細血管においても同様のるという所見の報告 5）がみられている．糖尿病

機序で血管形態が変化している可能性がある．一治療による血管形態の変化としては，高血糖緊急方で，本研究で算出された血管径は先行論文で報症をきたし緊急入院を行った中年男性症例の報告

告されたものよりも細かった．これは従来の測定で，血糖コントロール改善後では毛細血管の密度

方法では手動で代表的な 1 ヶ所から血管径を計測が上昇し，血管拡張像や枝分かれした血管が改善

している一方で，本研究では爪郭毛細血管に沿っしたという報告8）がある．2 型糖尿病や肥満症にて爪郭毛細血管径を全長にわたり合算してから平対する治療介入時の爪郭毛細血管への影響につい均化しているため，画像を二値化する際に細く抽て，Costa らの報告では 2 型糖尿病患者に対し 14

出されてしまった血管部位や，先細りしている爪

日間の L- アルギニン投与により，爪郭毛細血管

郭毛細血管端点周辺も合算してしまうため低値にの血流速度が上昇したが，血管径は変化がなかっなったと考えられる．また HbA1c は入院までの9）たとされている ．しかし，血管形態に加え色情

2 ～ 3 ヶ月間の平均血糖に比例するものである一報について解析した報告はこれまでない．

方，入院直後から患者は食事・運動・薬物療法に本研究では，入院時の糖尿病の血糖コントロー

より血糖が改善傾向となるため，入院直後の撮影

ルの指標である HbA1c が高値であるほど毛細血時点ですでに爪郭毛細血管の状態が改善し血管径

管径が増大することが示された．これは Uyar らが縮小した可能性がある．今後は血管径を抽出血や Abd El-Khalik ら

7）

10）

の報告と一致するものであった．Kuryliszyn-Moskal らの報告

11）

では，高

血糖等による血管内皮障害により毛細血管密度

管全体の平均値として計測するのではなく，端点などの特定の部位を除外することで，臨床データとより強く相関する可能性はある．

が低下し，代償的に血管内皮増殖因子（VEGF,

入院直後の BMI と爪郭毛細血管・背景のコン

vascular ednothelial growth factor），可溶性トロン

トラスト delta E は有意に負の相関を示した．爪

ボモジュリンやエンドセリン -1 といった血管新郭毛細血管の周囲は表皮細胞に囲まれており，特デサントスポーツ科学 Vol. 45

─に角化していない生きた表皮細胞が存在する部分

perivascular zone は顕微鏡でも視認可能である．
perivascular zone の大きさは心不全患者において心不全の重症度と関連するという報告

13）

175 ─

4．結 論
本研究では，2 型糖尿病患者および肥満症患者があり，に対して，爪郭毛細血管の形態および色情報を定

循環血液量や体水分量による末梢循環への負荷を量的に測定した．糖尿病の病勢を示す血糖コン

反映していると考えられる．2 型糖尿病においてトロール指標である HbA1c が悪化し高くなる程，は毛細血管からの微小出血が生じやすく，また肥有意に血管径が太くなることが示された．以上か満では食事からの塩分摂取による体液過剰や，高ら爪郭毛細血管顕微鏡は，糖尿病の病態モニタリ

血圧の合併により末梢血管への負荷が生じると考ングに有用であると考えられる．

えられ，それらが血管内外のコントラスト低下につながった可能性がある．

謝 辞

本研究においては，研究参加者の糖尿病性腎

本研究は，2023 年度公益財団法人石本記念デ症および糖尿病網膜症の進展と，血管径およびサントスポーツ科学振興財団学術研究課題の助成

delta E については有意な関連がみられなかった．

金交付により，遂行することができました．この腎症および網膜症は糖尿病発症から 5 ～ 10 年程度場を借りて厚く御礼申し上げます．また爪郭毛で進展がみられるものであり，また一部は不可逆細血管顕微鏡の開発をしていただいた東京大学

的な経過をたどる．一方，爪郭毛細血管の形態は生産技術研究所 価値創造デザイン推進基盤 Yuri

数日単位での変動も生じるため，今回検討した爪Klebanov 特任研究員，Miles Pennington 教授，同

郭毛細血管の指標と合併症の状態とは，必ずしも研究所 機械・生体系部門 安藤誉特任研究員に深相関するものではない可能性がある．ただし，交く感謝いたします．

差血管の有無と糖尿病網膜症の関連

4）

を示唆する

報告もあり，検索する所見について検討が必要である．また本研究においては，入院時点で糖尿病
網膜症の検査歴がなく，網膜症に関してデータ欠損となった症例が一定数生じていたほか，腎症につ い て は 23 人 中 19 人 が eGFR 60mL/min/1.73m2
以上，15 人が尿中アルブミン / クレアチニン比

文 献1） Morizane Y., Morimoto N., Fujiwara A., KawasakiR., Yamashita H., Ogura Y., et al., Incidence andcauses of visual impairment in Japan: the firstnation-wide complete enumeration survey of newly
certified visually impaired individuals ., Jpn. J.

Ophthalmol., 63（1）: 26–33（2019）30mg/gCre 未満と腎障害の程度が比較的軽度で2） 花房規男，阿部雅紀，常喜信彦，星野純一，和田あったため，有意な所見が得られなかった可能性．日本透析医学会雑誌．
況（2021年 12月 31日現在）

がある．
また，本研究では入院直後ならびに退院直前の
2 回にわたり撮影を行ったが，画像が得られた 23例の解析では血管径および delta E とも有意な変化を示さなかった．いずれについても，研究対象者をさらに追加しての検討も今後の課題と考えられた．

篤志，菊地勘，et al., わが国の慢性透析療法の現55（12）: 665–723（2022）

3） Sugiyama T., Imai K., Ihana-Sugiyama N., Tanaka

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region and institution in Japan during 2015-2016:
An observational study of nationwide claims data.,

Diabetes. Res. Clin. Pr., 155: 107750（2019）4） Shikama M., Sonoda N., Morimoto A., Suga S.,

Tajima T., Kozawa J., et al., Association of crossing

capillaries in the finger nailfold with diabetic
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

176 ─
retinopathy in type 2 diabetes mellitus., J. Diabetes

Investig., 12（6）: 1007–14（2021）

and Healthy and Type 2 Diabetes Mellitus Elderly

Women., J. Vasc. Res., 59（1）: 24–33（2022）

5） Shikama M., Sonoda N., Morimoto A., Suga

10） Abd EL-Khalik D.M., Hafez E.A., Hassan H.E.,

abdominal obesity with crossing capillaries in the

Nail Folds Capillaries Abnormalities AssociatedS., Tajima T., Kozawa J., et al., Association ofﬁnger nailfold in type 2 diabetes mellitus., Diabetol.

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Mahmoud A.E., Ashour D.M., Morshedy N.A.,

With Type 2 Diabetes Mellitus Progression andCorrelation With Diabetic Retinopathy., Clin. Med.

6） Schindelin J., Arganda-Carreras I., Frise E., Kaynig

Insights Endocrinol. Diabetes., 15: 117955142211228

source platform for biological-image analysis., Nat.

11） Kuryliszyn-Moskal A., Zarzycki W., Dubicki A.,7） Uyar S., Balkarlı A., Erol M.K., Yeşil B., Tokuç A.,

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Durmaz D., et al., Assessment of the Relationship

Capillaries in Type 2 Diabetics with a Noninvasive

Method: Nailfold Videocapillaroscopy., J. Diabetes
Res., 2016: 1–7（2016）8） Maldonado G., Chacko A., Lichtenberg R., Ionescu

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mellitus: a case of neo-angiogenesis after achieving
normoglycemia., Oxf. Med. Case Rep., 2022（9）:omac088（2022）

9） Costa G., Shushanof M., Bouskela E., Bottino D.,

Oral L-Arginine（5 g/day）for 14 Days Improves

Microcirculatory Function in Healthy Young Women（2022）

Moskal D., Koszty ł a-Hojna B., Hryniewicz A.,

selected endothelial cell activation markers inmicroangiopathy., Adv. Med. Sci., 62（2）: 368–73（2017）

12） Santos G.S.P., Prazeres P.H.D.M., Mintz A., BirbrairA., Role of pericytes in the retina., Eye., 32（3）:483–6（2018）13） Shirshin E.A., Gurfinkel Y.I., Matskeplishvili S.T.,

Sasonko M.L., Omelyanenko N.P., Yakimov B.P., etal., In vivo optical imaging of the viable epidermis

around the nailfold capillaries for the assessment ofheart failure severity in humans., J. Biophotonics., 11（9）: e201800066（2018）

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

177 ─

運動時の温熱性発汗量から血液の濃縮度を評価し，水分摂取の緊急度をスマホに告知する装置の開発：
熱中症予防システムへの応用
大

学

大

橋

俊

夫

百

瀬

英

哉

坂

口

正

雄

学

小

林

正

義

東北医科薬科大学

河

合

佳

子

信

州

（共同研究者） 同
スキノス東御研究所
信州

大Heatstroke Risk Informing System Using Wearable Perspiration Ratemeter:
Human Experiments to Decide The Timing Point for Informing Heatstroke
and to Evaluate The Validity of Wearable AppratusbyToshio Ohhashi, Hideya Momose,
Masayoshi Kobayashi

Shinshu University School of Medicine
Masao Sakaguchi

Toumi Institute of Skinos Co. Ltd.
Yoshiko Kawai

Tohoku Medical and Pharmaceutical University

ABSTRACT
We constructed a wearable perspiration ratemeter to develop an informing system

to users for the heatstroke risk. To decide the timing point for informing heatstroke

risk, we conducted human experiments of 16 heathy subjects with the step up anddown physical exercises In addition, a wearable self-identification and -information
デサントスポーツ科学 Vol. 45

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178 ─

system of thirst response was developed with a smartphone. The blood and urine

samples of the subjects was collected before and after the 30-min physical exercise.

The concentrations of total protein（TP），albumin（Alb），and red blood cells（RBC）

increased slightly with the exercise. In contrast, the concentrations of vasopressin in
all subjects remarkably increased with exercise. Using the simultaneous recording ofperspiration ratemeter, we decided that the timing point for informing heatstroke risk

was to change from positive to negative on the second derivative of sweating curve. In
almost subjects they identiﬁed their thirst response until several min after the informing
for heatstroke risk. In conclusion, the wearable ratemeter and self-informing system ofthirst response were suitable for informing system of heatstroke risk.
キーワード
小型ウエラブル発汗計，枯渇感，無線装置，臨床実験，熱中症
Keywordwearable thermal perspiration ratemeter, thirst response, informing system for thirst response withwireless smartphone, clinical human experiment, heatstroke

要 旨
我々はこれまでに熱中症の危険を予知するためのウエラブル小型発汗計を開発してきた．今回の許可を得て研究，臨床の現場で活用されています（図 1）．
1．研究方法・実験方法

研究では，発汗によって生じる血液濃縮度を血液・

1A 温熱性・運動性発汗を呈している時に感じ

尿検査と血液バゾプレシン濃度測定を用いて定量る枯渇感を生体に装着したスマートホンのアイコ的に評価し，熱中症の危険を告知する時点の決定

ンをタッチすると無線で我々が既に開発した小方法を開発し，その時点の正確度合いについて枯型・ウエアラブル発汗計（図 2）の記録上に同時渇感を自己申告出来る装置を開発して検証した．

に表示出来る装置を開発する．

その結果，温熱性発汗量，血液濃縮度，枯渇感，

1B ヒト臨床研究を倫理委員会に申請して認可

血中バゾプレシン濃度の変化から熱中症発症の危を受け（令和元年 5 月に信州大学医学部倫理委員

険度を推定出来る事を実証した．

会で承認済み），開発した小型発汗計と枯渇感告

緒言・まえがき知．
スマートホンをボランティアの頸部ならびに前

我々は，スエーデンで開発された高感度湿度セ

腕部にそれぞれ装着して，踏み段昇降の運動負荷

ンサーを用いて，手掌部の発汗量を高感度で連続を 30 分行い発汗量，告知られた枯渇感を同時記的に，しかも簡便に測定できる局所発汗量連続記録する．併せて，運動負荷前後で，体重測定，採録装置を開発しました 1, 2, 3, 4, 5）．その装置は医用血，採尿を行い，血液濃縮度，血液バゾプレシン

機器として認定され，厚生労働省から保険適用の濃度変化，尿量，尿浸透圧変化を測定する．
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

179 ─

図1

図 2 小型ウエアラブル発汗計

1C 発汗量，体重減少量，枯渇感発生タイミング，．
た（図 3）

血中バゾプレシン濃度変化量，尿量，尿浸透圧変この装置は，温熱・運動性発汗時に感じた枯渇化の相関関係から血液濃縮度と熱中症発生の危険感を感じた際，スマートホンに表示された「枯渇度を推定，告知するする時点を決定する．

感 +（少し喉が乾いた．
）」「枯渇感 ++（かなり喉が2．装置開発結果・実験結果

乾いた．
）
」
「枯渇感 +++（我慢できないほど喉が渇いた．
）」のアイコンをタッチすると，そのタイ

2A 温熱性・運動性発汗を起こしている時に感ミングが発汗曲線の上に記録されるように出来てじた枯渇感を告知するスマートホン装置を開発しいる．測定データは Microsoft Excel でも表示可能

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─

180 ─

図 3 枯渇感告知計

な csv 形式として保存され，枯渇感を感じた時点に発汗量がどのように変化したかを記録・解析することができる様になっている．
2B ヒト臨床実験測定結果
発汗量，体重減少量，枯渇感発生時点，血中バ
ゾプレシン濃度変化，尿量，尿浸透圧変化の相関関係から血液濃縮と熱中症発生の危険度を検出す
るタイミングを決定するために16名のボランティ
アで実験を行った．図 4A の a, b はその実験結果の典型例である．a は 40 歳台の女性 ,b は 40 歳男
性が踏み段昇降運動を 30 分間行った時の頸部発，熱中症
汗量，枯渇感の告知時点（+，++，+++）の危険告知時点（●）を示している．熱中症の危
険告知時点は涸渇感の告知時点，血液バゾプレシ
ン濃度上昇率，発汗曲線の増加率の相関関係か
ら，発汗曲線の 2 次微分値が正から負に転じる時
点（発汗曲線の傾きが鈍化し始めた時点）が妥当であると結論した．図 4B は熱中症の危険告知時点（横軸の 0 点）と被検者が枯渇感を感じた時点の 12 例のまとめたものである．4 例の被検者は 30

b: 40歳台男性の
図 4A a: 40歳女性，
30分運動時の発汗曲線
枯渇感告知時点（+，++，+++），
熱中症の危険告知時点（●）の典型例

3．考 察

分の運動でも枯渇感を感じなかった．図から判る

すでに開発した小型ウエラブル発汗計はヒトのように 12 例中 9 例では熱中症の危険告知時点（横臨床実験でその性能を評価してみると使用しやす

軸の 0 点）あるいはその数分以内に枯渇感を訴えく有用である事が確認できた．手掌部発汗計に比ている．

べ測定性感度は落ちるものの，小型カプセルを測
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

181 ─

回開発した枯渇感告知システムを活用することで熱中症の危険を科学的根拠に基づいて告知する事が可能になった．
謝 辞
ヒトの臨床実験に参加頂いたボランティアの方々に心より御礼申し上げます．さらに本研究を経済面でご支援いただいた公益財団法人石本記念
デサントスポーツ科学振興財団に感謝致します．
図 4B 熱中症の危険告知時点（横軸 0）と枯渇感告知時点（●）の12被検者の結果

文 献
1） Ohhashi T., Sakaguchi M., Tsuda T., Human

定部位に両面テープで貼り付け，送信機をポケッ
トなどに入れて使用すれば身体の動きなどに影響されることなく測定できる事を確認した．
今回開発した枯渇感告知システムも小型ウエラ
ブル発汗計と併用することで利用価値が高まる事を確認した．
ヒト臨床実験で，熱中症の危険告知時点は発汗曲線の 2 次微分値が正から負に変わる時点が妥当である事が証明された．
4．結 語
この研究で，小型ウエラブル発汗量測定計と今デサントスポーツ科学 Vol. 45

perspiration measurement., Physiol. Meas., 19: 449-

461
（1998）

2） Ohhashi T., Kawai Y., Sweat gland control .,（2009）
Encyclopedia of neuroscience, 19: 3911-3914

3） 坂口正雄，大橋俊夫，東 健彦：湿度センサーを用いた局所発汗量連続測定装置．電子通信学会論文（1985）
誌，J68：511-512

4） 坂口正雄，大橋俊夫，森健治：特許第 1662743号，
局所発汗量連続記録装置（1986）
5） 精神性発汗現象－測定法と臨床応用－，大橋俊夫，
宇尾野公義編，ライフメディコム，名古屋（1993）

─

182 ─

妊娠中に競技復帰目的のトレーニングを行った選手の体組成変化の記録
国立病院機構西 別 府 病 院

松

田

貴

雄

（共同研究者） 同

清

永

康

平

同

宮

崎

奈

美

Documentation of Changes in Body Composition in Athletes Who Trainedfor Return to Competition During Pregnancy

byTakao Matsuda, Kohei Kiyonaga,
Nami Miyazaki

Institute of sport medicine,

Nishibeppu National Hospital,National Hospital Organization

ABSTRACT
Objective: Although body weight is used for routine physical conditioning, it isdesirable for athletes to be able to routinely measure total body water（TBW）content,

which correlates with skeletal muscle mass. Body composition changes during

pregnancy were documented in para-athletes who continued training during pregnancy
in order to return to competition after childbirth.

Methods: Body composition was measured once a month during an outpatient visit

and compared with the TBW calculated using a body water meter（BWM）developed

to easily calculated TBW on the upper arm.

Results: TBW showed an increase until 20 weeks gestation, then decreased once, andincreased in the third trimester. TBW on BWM was almost constant and showed similarchanges to the changes in body water content in the upper rim.

デサントスポーツ科学 Vol. 45

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183 ─

Consideration: Because she continued to train throughout her pregnancy, her weightin the third trimester was considered to be almost constant, a pregnancy in which she
was able to manage her weight properly. Weight gain in the first half of pregnancy

showed an increase in intracellular water content, although an increase in fat mass wasobserved. A decrease in fat mass and an increase in TBW were observed in the third
trimester. This was mainly an increase in extracellular body water content, which wasthought to be an increase in amniotic ﬂuid, and an increase in trunk water content.
キーワード
体水分量，体組成，生体インピーダンス法，妊娠性変化，パラアスリート
Keywordtotal body water, body composition, bioelectrical impedance analysis, fertility change,para-athlete

要 旨
目的：日常の体調管理に体重が用いられるが，

あった．
緒 言

アスリートの場合，骨格筋量と相関する体水分量

女性の体調管理には基礎体温や血圧測定などがが日常的に測定できることが望ましい．今回，産あるが，スポーツ選手では体重が簡便で安価に後の競技復帰を目指して妊娠中にトレーニングを

そして日常的に測定できる身体指標としてコン

継続したパラアスリートの妊娠中の体組成変化を

ディショニング評価に欠かせないものとなって記録した．

いる．一般に成人では体重の増減は体脂肪量（fat方法：前腕にて簡便に測定できるように開発しmass: FM）の増減と判断される．このため，体重た体水分量計を用いて体水分量を日常的に測定しを身長の 2 乗で除した体格指数（body mass index:て，1 か月に 1 回外来受診時に測定した体組成値

BMI）は肥満の指標 1）とされ，様々な判断やそれと比較を行った．

によって区分がなされ，生活習慣病などでは疾患

結果：体水分量は妊娠 20 週まで増加を示し，リスクが計算されている．

その後，いったん低下して，妊娠 28 週から分娩

スポーツを行うと一般と異なる変化が見られ前まで増加した．体水分量計での測定値は 20 週

る．トレーニングによって FM の減少が見られる

以降ほぼ一定の値を示し，上肢の体組成と同様のが，骨格筋量の増加もあり，BMI では両者が相殺変化を示した．

して変化を把握しにくい．老齢の場合，四肢の骨考察：妊娠前半は体脂肪量と細胞内水分量の増格筋の萎縮を表すサルコペニア指数（四肢の骨格加が見られた．妊娠後半はトレーニングを継続し筋量を身長の 2 乗で除したもの：skeletal muscleて行ったことで体重はほぼ一定であった．体脂肪index: SMI）が用いられるようになってきている量は減少し，細胞外水分量の増加が主で，羊水の2）増加を含むと考えられ，体幹の水分量の増加で器による測定が必要で，体重のように簡便で安価

デサントスポーツ科学 Vol. 45．しかしながら現時点では医療機関での専用機

─

184 ─

にそして日常的に変化を把握できる指標ではな

体重計で測定を行った．体組成測定はボディコン

い．

ポジションアナライザー InBody S10（インボディ

トレーニングの効果を判定する場合，体組成をジャパン社製）にて坐位にて行った．細胞内水分分画して FM とそれ以外の除脂肪体重（lean body

量，細胞外水分量，部位別水分量が測定される．

mass: LBM）に分けて判断すべきと考えられる 3）．

BMI は体重（kg）を，FMI（fat mass index）は FM

体組成分画のうち，LBM に含まれる構成要素はを身長（m）の 2 乗で除した．TBW から LBM が算

体水分量（total body water: TBW）と蛋白，ミネ

出され，これを身長（m）の 2 乗で除したものをラルに分けられ，恒常性維持のため，比率はほぼ

LBMI として計算した．SMI は四肢の LBM の合一定とされ，成人では TBW は 73.8％とされる ．

計を身長（m）の 2 乗で除して計算した．

4）

水分を含まない FM に対して，水分を含む LBM

体水分量計の測定において，身長入力は前腕の変化はトレーニングによって増減した骨格筋量長を予測するために行い，cm 単位の入力とした．

の変化を表すと考えられ，近年，TBW を測定す

体重入力は大まかな体型を把握する目的のもの

るために微弱電流を用いた生体インピーダンス法

で，kg 単位で入力し，原則 2kg 以下の変化は入力（BIA） が利用されている．

しないこととした．電極クリップの装着位置は非5）

本人が巨大児（出生時体重約 4200g）として生

利き手の前腕，近位は上腕骨内側上顆から小頭にまれ，分娩時の肩甲難産による腕神経引き抜き損

かけて，肘を屈曲した際に生じる最も深い，肘を傷が原因で左上肢の麻痺による障害を有するパラ

横断する皺と，遠位は手首を屈曲させた際に橈骨アスリート（スキーノルディック競技）に対して及び尺骨茎状突起に間に生じる最も遠位の皺に電

1 か月に 1 回コンディション管理として体組成測極の近位と遠位の端を合わせて装着することとし定や血液検査などを行っていた．このアスリート

た．測定結果は予測 TBW が表示される．被測定が妊娠に至り，産後の競技復帰を目指して妊娠中者には周波数 50kHz の電圧が印加され，手首と肘もトレーニングを継続することとなり，妊娠中のの間に高周波微弱電流が流れ，生体インピーダン

体水分量変化を観察する機会を得た．

スを算出して手首・肘間距離が身長に比例する 6）

妊娠中は胎児や羊水を含む体幹の重量変化が推ことを利用して TBW を算出する．上肢の障害の測されるが，妊娠経過を通じての体水分量変化，ない健側（右前腕）を用いて自宅で測定を行った．

特に部位別に変化を観察された報告は一般妊婦に測定時間や頻度は設定せず，機会測定で測定をおいてもない．産後早期の競技復帰を見据え，妊行った．1 日に数回測定がある場合は平均値を記

娠中にトレーニングをおこなったアスリートでの録した．トレーニングによる 1 日の体水分量減少

報告もない．

が体重の 2％の約 2kg を越えないように体重コン

今後の女性アスリートの妊娠中のトレーニング
管理の指標とする目的に加え，一般妊婦の妊娠管理において体組成測定を導入する可能性について
考察する．
1．方 法

トロールをしてもらった．
この研究は国立病院機構西別府病院倫理委員会
にて承認された（令和 4 年度第 4-6 号）．
2．結 果
2．1 体水分量計機器作製

身長は毎回自動身長測定器である肥満度計

図 1 に DELTA-LINK 社にて作製した体水分量

BSM330E（Biospace 社製）にて測定し，付属する計を示す．生体電気評価用ボードは皮膚，体イ
デサントスポーツ科学 Vol. 45─

A 機器:電極の位置と外観

185 ─

B 内部基盤図 1 体水分量計概要

ンピーダンス測定用 AD5941，メインプロセッ

BMI ×（－0.744115005120324）＋13 . 3921556773984

サ は Arduino マ イ コ ン Seeeduino XIAO を 用 いとした．

て，パソコンとの通信に用いる USB シリアル変換する通信ポートを備えた．TBW 計算式は（身2．2 妊娠中の体組成変化

長の 2 乗÷インピーダンス平均値×片腕定数×

今 回 の 妊 娠 中 の 体 格・ 体 組 成 変 化 を 図 2 と0.205366512568154 ＋体重× 0.435943254380304 ＋

図 3 に示す．妊娠前の体重は 60.2kg で体脂肪率

図 2 体重・体脂肪量・体水分量変化
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

186 ─

図 3 体組成変化

32.1％，BMI は 22.4kg/m2 でほぼ適正体重で日本

その後，いったん 24 週で 28.6kg に減少したもの

人の標準的な体型と考えられた．BMI を構成すの再度増加に転じ，分娩前の 37 週では 1.8kg 増加

る成分のうち，FM を表す FMI は 7.2kg/m ，FMした．細胞内と細胞外水分量の変化はほぼ同様の以外の LBMI は 16.2kg/m2 で，四肢の骨格筋量を変化を示し，妊娠 20 週では細胞内 1.6kg，細胞外示す SMI は 6.53kg/m2 であった．

0.5kg の増加を示したが，24 週から 28 週にかけて

2

妊娠中の変化は，体重は妊娠 24 週まで徐々に細胞内の増加が停滞したのに対して細胞外ではわ増加したが，それ以降はほぼ安定で，分娩直前のずかであるが，増加を示し，そのまま 37 週まで

37 週では 64.8kg で 6.7kg の増加であった．FM は増加傾向が見られた．

24週にかけて増加して5.6ｋｇの増加であったが，それ以降は漸減していた．
（図 2）

部位別変化を図 5 に示す．妊娠 20 週まで体幹
水分量が 1.5kg 増加し，2.2kg の増加の大半を占め

BMI は 24 週まで増加し，FMI も 24 週まで増加ていた．右下肢はほぼ変化なく，右上肢も増加はを示したが，LBMI は 20 週まで増加したのち，24

0.28kg とわずかであった．体幹は TBW と同様，

週ではいったん減少を示し，28 週から再び増加

28 週までいったん減少をして，その後分娩までをして，30 週以降はほぼ安定していた．SMI は増加して分娩直前の37週で1.0kg の増加であった．

妊娠を通じて大きな変化は見られなかった．
（図3）

2．3 体水分量計の測定値

図 4 に体水分の変化を示す．TBW は妊娠直前

妊娠前を基準にした右上肢の体水分量変化の割が 27.8kg で妊娠 20 週に 2.1kg の増加が見られた．

合と体水分量計を用いて右前腕の測定から計算
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

187 ─

図 4 体水分量変化

図 5 部位別体水分量変化

された TBW 推定値の変化率の推移を図 6 に示す．

10％程度の増減が観察されたが，体水分量計では

妊娠 24 週で体組成計では 17.1％の増加でその後妊娠 24 週に 15.5％増加となり，その後，変動幅 5デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

188 ─

図 6 体水分量変化率(%)～ 6％で推移した．
3． 考 察ラアスリートや立位困難な寝たきりなどのケース
で体重測定や足底間の通電が困難な場合には利用が制限される．このため今回，局所の体水分量の3．1 体水分量測定機器に関して変化から TBW の変化を予測する機器を開発した．

体組成測定は MRI などを用いて画像的に診断

発汗などによる脱水は一般に細胞外液の変化としされるもので FM の測定に関しても放射線を用いてとらえられる．細胞膜の抵抗を介さない低周波

た二重Ｘ線吸収（DEXA）法がゴールデンスタン

単一周波では主に細胞外液の変化をとらえる 5）こ

ダードである 3）．放射線機器であるため，日常的とが可能で機器の低コスト化につながる．測定部

な測定が困難でコンディション管理に用いること

位の選択についてはスポーツを行っている最中のは困難である．近年，微弱電流を用いて生体イン測定を前提として衣服やシューズ，装具の着脱をピーダンス法（BIA）を用いて TBW を測定する機最小限にできる部位として前腕を選択した．前腕器が用いられるようになっている．精密測定は複は皮下脂肪の割合が少ないと考えられ，前腕骨の数の電極を四肢に装着して多周波の電流を用いる

長さは身長に対して一定の割合が保たれ，人種や機器5）が必要で医療機関やフィットネスクラブ

居住する緯度によってその割合が一定に近い．日

での利用で個人の日常測定は困難であるが，体脂本人における前腕長（手首から肘の長さ）の身長

肪率が測定できる体重計に BIA 法を用いたものがに対する割合は 12 ～ 13％でおおむね 20 ～ 23cm

販売され，体脂肪率から LBM が算出されるものである 6）ため，電極間の距離は 8 ㎝以上が望ましがあり，日常のコンディション管理に用いられ始いとされる 5）ことから部位として適切と考えられめている．しかしながら一般家庭用汎用機器もパた．
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

3．2 妊娠中の体組成変化に関して

189 ─

では体水分量の増加は 24 週から 1.8kg であった．

今回の測定対象者の妊娠経過及びトレーニング

今回，FM は 24 週まで増加を示したが，24 週以

状況は，妊娠初期では悪阻はなく，摂食状態の問

降，増加は見られず，減少が見られた．通常，一題はなく，ほぼ妊娠前と変わらぬトレーニングを

般妊婦では増加が見られると考えられるが，これ行っている．妊娠中期は海外での代表合宿には参はトレーニングの運動を行ったことによる効果と加を見合わせたものの，妊娠した本人に合わせた考えられる．摂取エネルギーのコントロールを行

プログラムが日本スキー連盟にて作成され，それわなくとも運動による代謝の向上で，体脂肪の増に基づく国内合宿には参加した．妊娠後期は派遣加は防げることが示唆された．

トレーナーが帯同してトレーニングを行った．腹圧がかからない工夫はされていたが，負荷の高い

3．3 体水分量計の妥当性に関して

筋力トレーニングが行われている．摂取エネル

今回開発した体水分量計では前腕の変化で全身ギー量に関しては妊娠経過を通じて特に制限をを推定するため，妊娠中に大きく変化する体幹の行ってはいない．

変化はとらえていない．右上肢の体水分量変化と妊娠管理に関しては 1980 年代までに様々な評

体水分量計から推測される TBW の変化は妊娠 20

価がなされて適正な体重変化についての知見は多週から値の増加，その後の変化量の増減があまりい．妊娠糖尿病

7）や妊娠高血圧症

8）に対して肥ない点は一致していた．体水分量計の測定は日常満が悪影響を及ぼすとして妊娠中の体重管理がなの測定が可能である点を考慮すると有用であるとされている．体組成に関しては妊娠初期から循環考えられた．

血液量の増加に伴い，血液希釈によって血色素，
ヘマトクリットや総蛋白などの低下が見られる 9）

4．主張・まとめとされ，細胞外水分量が増加することが推定され今回，産後競技復帰の早期化を目的に妊娠中にてきたが，実際に体水分量に関して測定はなされトレーニングを継続したパラアスリートの妊娠管ていない．

理を行った．妊娠中の体組成変化に関して知見が今回のデータでは体重は妊娠 24 週までの増加

得られ，これまで体重管理しか行えなかった妊娠を示し，非妊時から 6.7kg 増であった．うち 5.6kg

管理に新たな視点として，体組成測定による体水は体脂肪量の増加によるものであった．TBW は

分量変化が有効であることが分かった．また食事

20 週まで上昇し，その増加は 2.1kg であった．妊を制限することなく，妊娠後半の体脂肪量の増加

娠を通じて循環血液量が増加して血液の希釈などが抑えられたことから，一般の妊婦に対してもこが起こるとされているため，体水分量の増加は細れまで体重管理において食事制限しかなかった管胞外水分量の増加によるものと考えられていた理に運動による介入を取り入れられる可能性が提が，細胞外水分量の増加は 0.4kg であった．細胞示されたと考える．また妊娠中にトレーニングを

内水分量が 1.6kg で，荷重が増加する妊娠後期に行うアスリートの管理においても体組成測定の重向けて体格の充実をはかるため，骨格筋などの増要性が認識され，今後，妊婦貧血などの血液性状

量が考えられたが，体幹の体水分量の増加が大半の変化との関連や切迫流早産などとの関連に関しを占め，下肢の体水分量などの増量ではなかっても検討を行っていく必要があると考えられた．

た．24週以降の細胞外水分量の増加は胎児と胎盤，

加えて，体水分量を日常的に測定可能な測定器

羊水などの付属物の増加と考えられ，妊娠 37 週を開発し，小型化し，携行性を向上させ，スポー

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

190 ─
文 献

ツ現場など様々な場面で測定可能な機器とした．
シューズや装具の着脱や着衣にほぼ影響されず，運動中でも簡易に測定できる，前腕での測定とした点が特徴で，今後，熱中症における体水分量の変化の把握などにも利用可能と推測される．これまで体組成測定機器は電極を増やして，多点間の測定を行うこと，また多周波を用いた測定を行う
ことでより正確な絶対値を表示するために高額となり，日常的な測定の用途に耐える価格のものではなかった．これまで体水分量測定が普及に至らない最大の原因はより正確な体脂肪率の算出のために各社で独自に統計補正がなされたことである．このため，計量検定を始めとした統一規格がないことで，体組成測定の普及を阻んでいたと考えられる．絶対値の算出には測定条件などの一定化が必要であったが，スポーツにおけるコンディ
ショニングの用途においては前日との比較や気温などの測定条件の違いによる変化量を把握できることが重要となる．スポーツ現場では反復して測定することで変化率を見ていく用途には特に問題がないため，今後，より頻回の測定で変化を把握できる機器の提供で体水分量測定のさらなる普及が望まれる．
謝 辞
本研究に対して助成を賜りました公益財団法人
石本記念デサントスポーツ科学振興財団に深く感謝致します．また体水分量測定機器の構想着手から開発にあたり，旧シエルエレクトロニクス社森竹隆広氏，石井秀樹氏，橋本孝貴氏，機器改変にあたって DELTA-LINK 社桑野修氏に多大な協力をいただき，感謝をいたします．

1） 新井俊彦．肥満度，BMI および体脂肪率の各種疾患との相関による危険因子としての評価．健康医（2）:168-173（1999）
学，142） 葛谷雅文．9. 高齢者医療におけるサルコペニア・フレイルの重要性．日本内科学会雑誌，106（3）:557-561（2017）3） 小宮秀一，満園良一，宇部一． H u m a n B o d yComposition. 体力科学，44（2）:211-223（1995）

4） 堤理恵，大藤純，福永佳容子，他．重症患者における体組成評価の有用性とその限界．日本静脈経（2016）
腸栄養学会雑誌，31:803-806

5） K y l e U G . , B o s a e u s I . , D e L o r e n z o A D . , e t

al.Bioelectrical impedance analysis-part

II:utilization in clinical practice., Clinical nutrition,（2004）
23（6）:1430-1453

6） 久保晃，啓利英樹．前腕長と下腿長を用いた高齢者の身長推定．理学療法科学，22（1）: 115-118（2007）

7） Wang C., Wei Y., Zhang X.,et al. A randomized

clinical trial of exercise during pregnancy to prevent

gestational diabetes mellitus and improve pregnancy
outcome in overweight and obese pregnant women.,

American journal of obstetrics and gynecology, 216（2017）（4）:340-351

8） Barakat R., Pelaez M., Cordero Y., et al. Exercise

during pregnancy protects against hypertension andmacrosomia: randomized clinical trial., American（5）,649.
journal of obstetrics and gynecology, 214

e1-（
8 2016）9） 黒川浩美，黒川通典，伊藤美紀子．妊婦の鉄摂取量と血中ヘモグロビン濃度における児の出生体（2020）
重に及ぼす影響．微量栄養素研究, 37:12-18

参考資料
特開 2021 - 029967「 最終到達身長算出装置及び筋肉・内臓評価装置」https://www.j-platpat.inpit.

go.jp/c1800/PU/JP-2021-029967/0B3C410C0F9F6A

233DFAD306C5273C0A70CA787D7E3A3BDF08C
75643F9CC1F86/11/ja

デサントスポーツ科学 Vol. 45─デサントスポーツ科学 Vol. 45

191 ─

─

192 ─

講
学
委員長（兼）

川

原

委

員

井

上

委員（兼）

押

田

委

員

緒

方

委員（兼）

梶

原

委

員

上

委

員

評
術

委

員

貴

一般社団法人大学スポーツ協会

真

理

神戸大学

芳

治

名古屋大学

徹

東京大学医学部附属病院

莞

爾

信州大学

繊維学部

中央施設部門リハビリテーション部
繊維学部コーディネータ

條

正

義

信州大学

繊維学部

教授

佐

藤

真 理 子

文化学園大学 服装学部 大学院生活環境学研究科 教授

委員（兼）

島

﨑

恒

藏

日本女子大学

委

員

下

光

輝

一

委員（兼）

下

村

吉

治

公益財団法人健康・体力づくり事業財団 理事長（東京医科大学 名誉教授）
中部大学 応用生物学部 食品栄養科学科 教授

委

員

田

島

文

博

医療法人ちゅうざん会ちゅうざん病院

委

員

田

畑

泉

立命館大学

委員（兼）

永

富

良

一

東北大学

委

員

西

村

太

良

京都工芸繊維大学

委

員

檜

垣

靖

樹

福岡大学スポーツ科学部

教授

委

員

平

田

耕

造

神戸女子大学

名誉教授

委員（兼）

廣

田

孝

子

廣田アンチエイジング研究所

委

員

福

永

哲

夫

鹿屋体育大学

委

員

吉

岡

利

忠

医療法人三良会

委

員

吉

川

貴

仁

大阪公立大学大学院

副会長

人間発達環境学研究科

教授

名誉教授
教授

名誉教授

スポーツ健康科学部
大学院院長

特任教員（教授）

医工学研究科

教授

元教授

家政学部

所長

特任教授
村上新町病院
大学院

院長

医学研究科

教授

＊（兼）は理事または評議員と兼務
事務局長

根

無
（常

和
明
勤）

公益財団法人石本記念デサントスポーツ科学振興財団

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

193 ─

入選研究者成果報告書講評
学 術 委 員
福岡大学 スポーツ科学部

教授

檜

垣

靖

樹

第 45 巻研究成果報告書に掲載された研究課題「トレーニングがもたらす骨格筋の腎保護作用のうち，体力医学分野の 4 編の論文について講評（西裕志氏ほか）」では，近年注目されている慢性する．いずれの研究課題もオリジナリティの高い腎臓病の予防や治療に対する運動やトレーニング

着眼点と洗練された実験手法を巧みに組み合わの有効性について動物モデルを用いて明らかにしせ，仮説に基づき多角的な視点より考察を行い的ようとした．高脂肪食マウスモデルを用い，運動確な結論を導いており，筆頭著者および共同研究

はトレッドミルを用いた走行運動とし，週 5 日，

者の方々に敬意を表したい．

1 回 1 時間，8 週間実施した．介入後，腎組織の「血流制限を併用したレジスタンス運動の効果：

RNA シークエンスを行い，高脂肪食によって発低負荷×長時間と高負荷×短時間の比較（沖田孝

現が亢進，運動をすることで逆に減少する遺伝子一氏）」では，レジスタンス運動に血流制限を併群として，炎症反応やストレス反応に関連する遺用すると，筋収縮に利用された高エネルギーリン

伝子群を見出した．著者らはそのうちケモカイ酸が再合成されずに代謝産物が蓄積し，時間経過

ンをコードする Cxcl2 に着目し，腎組織内の好中とともに代謝ストレスが漸増することから，血流球浸潤を免疫組織学的に評価したが，仮説に反し制限という特殊な条件下においては，代謝ストレて高脂肪食や運動に伴う細胞浸潤の変化を認めな

スが負荷強度依存ではなく総負荷量に依存するとかった．筋と腎の連関については，irisin，FGF-いう仮説を立てた．強度別・負荷量別の条件を設

21，myonectin，FABP2 などの分子を介して直接的定し，骨格筋内エネルギー代謝の評価には MR 装あるいは間接的に相互作用していることが明らか

置を用い，クレアチンリン酸および pH の低下をになりつつあり，次世代シークエンスを用いた網筋内代謝ストレスと定義した．仮説通り，2 つの羅的な解析は運動がもたらす腎保護作用の分子メ

筋内代謝ストレス指標は，強度依存ではなく総負カニズムの一端を明らかにする強力な手法の一つ

荷量が同等となる運動終点で同レベルまで低下すであろう．残念ながら，本報告書には結果の一部ることが明らかとなり，血流制限下のレジスタンの紹介にとどまり，その他のデータが示されていス運動においては，超低強度など一般的に使用さないため，今後の研究の進展に期待したい．

れる負荷強度ではなくても繰り返して実施し総負「膝前十字靭帯再建術後の筋力低下に対する新荷量を調整することで高強度トレーニングと同様

たな治療方法としての Cryotherapy の効果（吉井な効果を得られる可能性が示唆された．現場での諒ほか）」では，術後に見られる関節因性筋抑応用には専門スタッフ配置の必要性が考えられる制を防止する一つの手法として，Cryotherapy にものの，超低体力者への応用などに向けて，期待着目した研究である．Cryotherapy とはアイスバッが持たれる研究である．

クなどで患部を冷やしたうえで運動療法を行うこデサントスポーツ科学 Vol. 45

─

194 ─

とをいう．関節因性筋抑制は発生早期の段階で軽み合わせ，熱中症の危険度を評価した．さらに，減できないと上位中枢に作用し慢性化する可能性

その正確性について主観的な枯渇感もあわせて検が指摘されていることから，Cryotherapy への期

討し，熱中症発症の危険度を推定できる装置開発

待は大きい．膝前十字靭帯再建術後早期の患者をを試みた．装置には，枯渇感を感じた際，スマホ

対象に 4 週間にわたりリハビリテーション直前にに表示されたアイコンをタッチするだけで，発汗Cryotherapy を施行する群とリハビリテーション

曲線上に記録されるようになっており，データは直後にアイシングを施したコントロール群を比較

csv 形式として保存され解析に供することが可能したところ，Cryotherapy 介入群において等尺性となっている．ビジュアル的にわかりやすい表示

膝伸展力患健比が高い傾向を認め，Cryotherapyとなっている．発汗量，体重減少量，枯渇感発生の有効性を示す結果となった．安全でかつ早期の時点，血中バソプレッシン濃度変化，尿量，尿浸スポーツ復帰を目指すアスリートにとって，リハ

透圧変化の相関関係より血液濃縮と熱中症発祥のビリテーション前にアイスバックなどで患部を冷危険度の検出タイミングを検討した結果，熱中症

やすという非常に簡単な介入により成果を検証での危険度告知時点は枯渇感の告知時点，血液バソ

きたことは朗報である．実験のアプローチ上，ダプレッシン濃度上昇率，発汗曲線の増加率の相関

ブルブラインドが不向きな介入のため，限界点は関係から，発汗曲線の 2 次微分値が正から負に転あるものの膝前十字靭帯再建術後患者のより安全

じる時点が妥当であるとの結論に至った．小型ウ

なスポーツ復帰と再発防止に向けたあたらしい

エラブル発汗量測定計と枯渇感告知システムを活Cryotherapy 手法の開発に期待が持たれる．

用することで，今後の熱中症の危険を科学的根拠，「運動時の温熱性発汗量から血液の濃縮度を評

特に自身のデータに基づいて知らせることが可能

価し，水分摂取の緊急度をスマホに告知する装置となり，人にやさしい機器開発として今後の更なの開発：熱中症予防システムへの応用（大橋俊夫

る進展に期待したい．

ほか）」では，手掌部の発汗量を評価するために，

以上，4 編の研究成果報告書の概要をまとめ，高感度湿度センサーを用いた連続モニタリングシ

講評をさせていただいた．いずれの研究も今後のステム装置を開発し，発汗により生じる血液濃縮

スポーツ科学研究の発展に寄与する貴重な報告で度および血中バソプレッシン濃度の定量評価を組ある．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

195 ─

入選研究者成果報告書講評
学 術 委 員東北大学 大学院

No.9 中村洋平ら：「スポーツ脳震盪の診断と競技復帰に関わる唾液中のバイオマーカー探索研

医工学研究科

教授

永

富

良

一

して比較を行うことが現場のニーズに応えることにつながると考えられる．

究」スポーツに関連する脳震盪は，競技復帰後に再受傷した場合に重篤な転帰をとるセカンドイン

No.10 菊元孝則ら：「膝関節伸展位固定を用いパクト症候群や慢性外傷性脳症に至る可能性があた運動連鎖の遮断による慢性足関節不安定症の新り，その診断と競技復帰時期の診断や判断は重要

たな評価手法の開発」

である．しかし競技継続が可能かどうかに関わるバスケットボールやサッカーなどのチームス

診断は CT や MRI などの画像診断を用いても容易

ポーツにおいて発生頻度が高い足関節内反捻挫をではない．現状では国際スポーツ脳震盪会議のコ

繰り返すと慢性足関節不安定症（CAI）に至るこ

ンセンサスとそれに基づくアセスメントツールにとがある．足関節内反捻挫によってもたらされる

よって判断が行われている．しかしこれらは医学

姿勢制御機能低下が捻挫の反復につながる悪循環

生物学的なエビデンスに基づいているわけではなをもたらす可能性があるため，リハビリテーショ

いので，判断の信頼性を高めるためにも組織の微ンプログラムにおいて姿勢制御機能低下を補完す

小損傷を反映し，リスクを客観的に評価できる試

るような介入ができれば悪循環を断ち切れる可能験が求められている．本研究は，スポーツ現場に性がある．そのためにはさまざまな要素がある姿

おいて受傷者からでも採取可能な唾液に着目し，勢制御機構にのどの要素に課題があるかを把握す

学生アメリカンフットボール選手を対象に脳震盪る必要がある．しかし姿勢評価の基本となるこれ

発症前後に変化があるマイクロ RNA を網羅的解までの立位姿勢の機能評価テストは総合的な評価析に通じた同定を試みた重要な研究である．唾液

にとどまり，どの要素に問題があるかどうかは明中のマイクロ RNA はさまざまな要因で変動する

らかにできない．そこで菊元らはバスケットボー

ことが予測されるため今回受傷前後に有意に変動

ルプレーヤーを対象に，重心動揺を評価するテスすることが認められた SPRR1A が脳組織の微小損トにおいて膝関節を伸展位で固定した場合の姿勢

傷を反映するか，またその回復をもって競技復帰

制御戦略の変化を CAI があるプレーヤーとない

可能の判断に用いるには今後のデータの集積を待プレーヤーで比較した．結果，CAI 群では膝関節

たなくてはならない．また今回は受傷前，受傷後，を固定すると両脚立位から片脚立位に移乗すると回復後の分析可能検体中のマイクロ RNA の平均

きの足圧中心加速度が高くなることが明らかにな値の比較を行った結果である．今後の研究においり，股関節の寄与が大きいことがわかった．股関て，受傷の有無にかかわらずコホートデザインで節要素が姿勢制御時に足関節の機能低下を補って追跡を行い，受傷なしの選手のサンプルも対照といる可能性が明らかになった．このことが再受傷

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

196 ─

のリスクに繋がるかはさらなる検討が必要である

ため，筋損傷の程度が個人によって異なるものの，が，運動連鎖に寄与する要素を切り分けて評価で拡散パラメータの方が組織の損傷からの構造的なきた価値は高い．足関節受傷前の状態から追跡し，回復過程を把握するためには適していることを明

受傷後の状態と比較する個人の追跡を行うコホーらかにした．今後，さらに筋痛をともなうようなトデザインを可能にするような運動器健診が実現

運動後の経過観察事例を重ねることによってより

するとより実用的な評価と対策を考案することが実用的に MRI の拡散パラメータが利用されるよ可能になる．

うになることが期待される．

No. 14 国正陽子ら：「運動後の筋痛は筋損傷の指標となるか？―非侵襲的な筋損傷の測定手法の開発と応用―」

No.16 冨賀裕貴ら：「過去の運動習慣が将来のうつ・不安を予防するメカニズムの解明」
身体活動や運動習慣がさまざまな疾病リスクを運動後に生じる主観的な筋痛は，運動にともな

減じることが疫学研究から明らかになっている．

う筋損傷を反映する．損傷後に起こる筋再生は筋

肥満・耐糖能異常（インスリン抵抗性）など代謝肥大や筋力増強に寄与すると考えられる．損傷がに関連する疾患のリスク軽減にはエネルギーバラ

起こる筋線維は限定的であるため再生が起こってンスの適正化が関与することが理解しやすいが，いる間にも再度運動を行うことは可能であるが，抑うつや認知症に対する運動のリスク軽減はエネ

損傷とその回復経過をより客観的な構造的な評価

ルギーバランスで説明することは困難である．運を行うことができればトレーニングの頻度やト動にともない骨格筋から分泌されるマイオカイン

レーニングのピリオダイゼーションをより効率的

が海馬などの辺縁系に作用することより，これらに計画することが可能になる．主観的筋痛がなくの疾患のリスク軽減につながるという仮説は魅力なったことをもって回復したと判断されることが的であるが，長期的な効果を説明するには不十分あるが，血中バイオマーカーや MRI T2 緩和時間である．近年遺伝子を改変することなく，遺伝子よりも早く回復すること，また再生現象の組織・へのアクセス制御により長期的な適応をもたらす

細胞学的な検討からは筋再生は MRI や血中バイ機構の一つとしてエピジェネティクスが着目されオマーカーの回復よりさらに長い時間がかかる可ている．実際，自発運動を行っている妊娠マウス

能性が指摘されている．国正らは，実用性を考慮

では胎児には運動にともなう胎盤を通じてエピ

し侵襲的な筋バイオプシーではなく，MRI の信号

ジェネティックな調節が作用しうまれてきた児の処理法の一つである微小構造の変化を捉えるのに肝臓における糖代謝が改善することが明らかに適した拡散テンソル画像法に着目し，20km 走をなっている．冨賀らは自発走行運動が自由にでき行ったランナーのレース前後と終了後の経過を主る環境におかれたマウスとそうでないマウスにお観的筋痛，MRI T2 緩和時間，拡散テンソル画像

いて運動を行っているマウスの不安行動が少なくから得られる拡散パラメータの経時的変化を比較なること，運動を停止すると不安行動が高くなるした．その結果，筋痛・T2 緩和時間はレース 1~2

ことに着目して，運動にともなう不安行動の変化

日後にピークとなりその後 3~4 日で回復したものに海馬の神経細胞の増殖に関与する BDNF 遺伝子の拡散パラメータはむしろ 3 ～ 4 日後まで増加し，にエピジェネティック調節が関与している可能性

パラメータの回復にはさらに長い時間がかかるこを検討した．運動による不安軽減効果は行動学的とを明らかにした．実際のレース条件での評価のに確認できたものの海馬における BDNF の転写レデサントスポーツ科学 Vol. 45

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197 ─

ベルに変化はなく，残念ながら少なくとも不安軽筋電図解析により，非侵襲的に運動単位の特性

減効果にエピジェネティックな調節には関与して解析ができるようになったことを用いて，6 才かいないことが明らかになった．本研究では仮説検ら 12 才の子どもたちと大人を対象に大腿四頭筋証に至らなかったものの，今後運動効果のメカニの発揮筋力漸増タスク中の運動単位の解析を行っ

ズム，特に長期に定着するような運動や身体活動

た．その結果，子どもでは幅広い動員閾値の運動の効果に関しては，エピジェネティックな調節系

単位いずれも動員初期より発火頻度が大人より高が関与する可能性は高く，今後もさまざまな運動

い一方，大人では動員閾値の高い MU は発揮筋力モデルとさまざまなアウトカムとの関連への挑戦が大きくなってから発火頻度が高まることが確認が行われることを期待する．

された．このことが力の微妙な調節加減が大人の方が優れていることの裏付けになっている可能性

No. 17 奥平柾道ら：「発育期の子どもにおける運動制御の正確性と運動単位活動との関連」が示唆された．器用さやトレーニングによる変化を明らかにできる可能性があり，今後の発展が楽発育期の子どもの運動制御は正確性が劣っておしみな研究である．運動制御の正確性の発育段階

り，成長にともなって正確性が高くなることが知における違いを明らかにしようとする優れた研究られている．奥平らは近年着目されている高密度である．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

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198 ─

入選研究者成果報告書講評
学 術 委 員立命館大学 スポーツ健康科学部

ここでは『デサントスポーツ科学』第 45 巻の5 件の成果報告書について講評する．

特任教員（教授）田畑

泉

部の反力に対して，かかとの反力が大きく，逆に，全力疾走では，かかとの反力は小さくなっている

安藤創一らは，“骨格筋への電気刺激はどこま

ことが明らかとなった．これらの結果は，従来ので運動の代替となるか？―応用可能性の検証―”

フォースプレートを用いた研究結果と同様であっ

で，骨格筋への電気刺激（EMS）と抵抗性トレー

た．したがって，本研究で対象とした MEMS6

ニングが血管内皮機能に与える影響についてコン

軸センサを搭載したインソールを用い母指球とトロール群との比較している．先行研究と同様に，

小指球のセンサ出力の差から脚の軌道を推測し，

週 3 日の EMS による大腿四頭筋断面積や脚伸展

フォースプレートに比べて，場所に依らずに容易トルクというような筋自体への効果は，抵抗性トにスプリント走の理想的なフォーム改善が可能と

レーニングと同様であった．先行研究により高強なる可能性が示された．

度の抵抗性トレーニングは，血管の内皮機能を低佐々木陸らは “運動イメージが感覚運動統合能

下させることが報告されているが，興味深いこと力に及ぼす影響の検討 - 効果的なイメージトレーに本研究では，血流依存性血管拡張反応（Flow-

ニングの開発を目指して” イメージトレーニング

mediated dilation: FMD）として測定された血管内が，感覚運動統合を評価する手法として用いら皮機能が EMS で向上することが報告された．これている短潜時求心性抑制（short-latency afferentの結果は，脳血管疾患のリスクである血管内皮機

inhibition:SAI）に与える影響を明らかにすること能低下無くして，筋量を増加させるという方法論を目的として研究を行った．その結果，35 秒間として EMS が効果的であることを示した新規性のピンチ（つまみ）動作の画像を見る運動イメーのある研究と評価される．

ジ条件と，コントロール条件（モニターで（＋）

高橋英俊と島崎健一郎は “6 軸触覚センサ搭載の画像を見る）の前後において，単発経頭蓋磁気

インソールを用いた走行時の足裏反力測定” にお刺激のより誘発される第一背側骨幹筋の筋電図

いて，母指球，小指球，かかとの 3 つの部位に，で観察される運動誘発電位に対する SAI 刺激（条MEMS6 軸センサを配置したインソールを搭載し件刺激（正中神経電気刺激）と単発経頭蓋磁気刺たシューズを用いて，鉛直・前後・左右方向のせ

激の両方）の減衰量（％）を SAI として測定した．

ん弾力及びモーメントを測定し，歩行，ジョッギ

その結果，コントロール条件及び運動イメージ条

ング，スプリントなどの動作を比較検討すること

件の MEP は，ベースラインの MEP より有意ににより，特徴量を抽出し，スプリントパーフォー

小さいことが示されたが，その減衰の程度は，コ

マンスを向上させることを目的とした研究を行っ

ントロール群と運動イメージ群とで差は無く，少た．研究結果より，歩行・ジョッギングでは前足なくとも本研究のセッティングにおいては，運動デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

199 ─

イメージは SAI で評価される感覚運動統合機能の方がコントロール群（安静のみ）よりも高いこに影響を与えないことを示している．このようなとが明らかとなった．これらの結果は，従来，研運動イメージトレーニングに関する神経生理学的究の少ない前後半で行う球技におけるハーフタイ

な基礎研究が少ない中，本研究で明らかになった

ムにおける効果的な戦略を明らかにするための基

知見は，運動イメージの神経生理学的効果に対す礎研究として貴重な研究であると評価できる．

る理解を進めるものであり，より効果的な運動イ

三好建吾らは “2 型糖尿病患者・肥満患者におメージトレーニングの開発の一助となるものであける病態と爪郭毛細血管の定量評価の関連” としると評価される．

て，爪郭毛細血管（手指先端の爪の甘皮の中枢側

柳岡拓磨は “異なるハーフタイム戦略がサッにある爪郭部の皮下に水平に並んだヘアピンルー

カー選手の反復性スプリントパフォーマンスに与フ状の毛細血管）の形態と糖尿病の臨床所見とのえる影響” として，サッカー等のハーフタイムを

関係を明らかにすることを目的に研究を行った．

模擬した 15 分間の活動が，その後の反復性スプ

その結果，23 名の糖尿病入院患者の爪郭毛細血

リントパフォーマンス（6 秒間スプリントと 24 秒

管の血管経とヘモグロビン A1c との間に．有意間の安静を 6 回繰り返す）に与える影響を明らかな相関関係があること（R2=0.21, p=0.027），肥満にすることにより有効なハーフタイム戦略を明ら度（BMI）と血管内外の色のコントラストと有意かにすることを目的として研究を行った．その結な相関関係（R2=0.19, p=0.035）があることが報告

果，15 分後の 1 回目のスプリントパフォーマンス

された．これらの研究結果は，体外から特殊な機（6 秒間のスプリント走の平均速度）は，ACT 条件

器・薬剤を用いずに爪郭毛細血管顕微鏡で比較的（12.5 分後に 1.5 分間の運動（リウオーミングアッ

簡単に計測される唯一の血管である爪郭毛細血管プ）を行う）と COMB 条件（保温性のあるサバイの形態の計測が糖尿病の病態モニタリングに有用

バルジャケットを着用（5 分から 12.5 分）した後，であることを示した貴重なものであると評価され1.5 分間，再度，ウオーミングアップを行った）

る．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

200 ─

入選研究者成果報告書講評
学 術 委 員京都工芸繊維大学

元教授

西

村

太

良

第 45 回研究成果報告書の被服・工学関係の掲

衣服圧が小さいこともあって，実測と解析が誤差

載論文は 6 件である．衣服の装着シミュレーショ

は無視できると述べているが，その誤差は着心地

ン関連 2 件，衣服内関連の 2 件，衣料装着下でのに影響していないかの検証が必要と考える．

運動解析が 1 件，クールダウン関連 1 件であった．

本文類の 2 件目は衣料の質感に関する研究で，シミュレーション関連の 1 件目は衣服圧に関す

金炅屋氏（信州大学）らによる，「3D 着装シミュるもので，山下義裕氏（福井大学

繊維・マテリ「全方位二軸変形
アル研究センター）らによる，

レーションにおけるスポーツ衣料の質感の評価基準」である．

試験法から導かれたひずみエネルギー密度関数を

スポーツ衣料の質感は，運動のし易さ，対戦競用いた衣服圧の CAE シミュレーション」である．

技については相手に与える影響にも関与し，シ

本論文は紡績糸の力学的特性を均質なモノフィ

ミュレーションできれば，スポーツ衣料の設計に

ラメントの等価モデルで置き換え，織物及び編物の構造を CAE でモデル化した変形挙動と実験結果と対比している．

大きく寄与するものと考える．
本論文では，衣料の 3D 装着シミュレーション
画像と実物画像の質感の類似性と相違性および印

平織物については二軸延伸挙動を CAE ソフト

象に関する比較実験を行っている．シミュレーの Abaqus を用いてシミュレーションは，応力ひションに関して，生地のテクスチャーデータをずみ曲線の初期の線形変形，その後の凸の変形の得るために，テクスチャーデータ作成システム

実験結果をほぼできていると述べている．

xTex を用いている．3D 衣服モデルはアパレル装編物については着衣時の変形に一番近いと判断

着シミュレーションソフト CLO で作成している．

した course 方向への二軸変形からひずみエネル

又，画像評価時の視線追跡も行っている．これら

ギー密度関数を Mooney-Rivlin の近似式にあてはから，シミュレーション画像と実物画像について，め，応力ひずみ関数を推測し，二軸延伸挙動と生地の風合いとテクスチャの印象，衣服全体の印

汎用のマネキン，および，シャツの CAD データ

象，類似度評価，及び，評価時の視線滞留時間ををもとに CAD による衣服圧シミュレーションを比較して，当シミュレーションの妥当性を検討し行っている．双方ともこれらのシミュレーションている．それぞれの項目について，
シミュレーショが有用であったと結論付けている．

ン画像で代替えできるものできないものを明らか

ただ，本文でも述べているように，衣類は殆どにしている．さらにシミュレーションの精度を上紡績糸が使用されていることから，その摩擦係数

げる必要，さらには，実物とシミュレーション画の測定に問題が残ることと，編物 T シャツの衣像との対比実験の必要性にも言及しており，今後

服圧の結果は，実測とシミュレーションの誤差はの進展に期待する．
デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

201 ─

衣服内関連研究の 1 件目は，水谷千代美（大妻が生じているかを，上肢運動時の体幹部を対象に女子大学）らによる，「発汗による機能性スポー

検討している．次に，この実験をもとに皮膚振動

ツインナーのパーフォーマンスへの影響」である．

は皮膚が対象物と接触することで発現することか

近年冬季スポーツ用インナーに様々な吸湿発熱

ら，着用評価に適した皮膚振動測定位置を設定し繊維が利用されている．本研究は，代表的な吸発て，綿 T シャツとポリエステル T シャツで振動

熱合成繊維を混紡した試料布 3 種類と綿の布の 4

強度の違いが明確に出る位置を特定した．次にそ種類の試料布の吸湿発熱特性を測定するとともの位置で 4 種類の異なった衣料を着用し，皮膚振に，それぞれの試料布を用いたインナーウェアー

動を測定し，衣料による着用感の違いを検討し，を作成し，サーマルマネキンおよび被験者による

衣服のサイズやゆとり，生地の厚さや特性等，総着用実験を行っている．

合的な要因が，接触時の皮膚振動特性に影響する

4 種類の試料布について，目付，厚さ，および，水分率を測定するとともに，吸湿発熱特性につい可能性を示している．今後研究を発展させ具体的な衣料設計に利用できる提案を期待したい．

ては，JIS に基づいたチャンバー中で測定した吸衣料装着下での運動解析では，工藤慎太郎氏

湿発熱温度曲線をもとに，最大吸熱発熱温度，熱（森ノ宮医療大学）らによる，「Foot wear 装着下保持指数および半減期を算出し，結果を用いて着での足部運動解析手法の確立」である．

用実験の解析を行っている．

本研究は距舟関節の障害発生機序の解明の手段

サーマルマネキンの着用実験については，発汗の提案である．運動時の足の関節の動きを観測すしないため 4 種の試料間の熱抵抗値の差は認めらるのは通常反射マーカーを添付する方法や，靴をれていない．健常成人についての測定では，3 種

履いたままでは，ｘ線による方法などが用いられの吸発熱繊維布では，皮膚から出る水分である不ている．ここでは靴を履いたままで測定可能な伸感蒸泄と発汗などから得る布の水分率に比例し縮性ひずみセンサーを用いて足部のアーチに加わて，良いパフォーマンスを示すこと，また，綿布るストレインをアーチストレインとして測定するについては，水分率は大きいものの，発熱繊維で方法を提案している．この場合には貼付位置の影はないため衣服内温度は最も低いという結果を得

響が大きく影響する．そのため，まずｘ線によるている．

方法と比較しながら，貼付位置および貼付方法を

吸発熱繊維の有用性を定量的に明らかにしてい検討し決定し，その上で，座位および立位でのアーることは評価できる．さらに天然の吸発熱繊維のチストレインの測定，さらに裸足および靴を履い羊毛との比較も含めた，吸発熱繊維の開発に向けた状態でもランニング中での測定も行い，伸縮性た提案を期待したい．

ひずみセンサーを用いた方法の有効性を検討して本文類の 2 件目は，佐藤真理子氏（文化学園大いる．ここでは一応の結果は得ているが，記述に学）らによる，「衣服と皮膚の接触に伴う皮膚振もあるように，走行中の挙動に対する対応が不十動に関する基礎研究」である．

分など，さらなる実験の積み重ねが実用に向かっ

本研究は衣服の着心地の構成要素の中の肌触りては必要であるように思える．

や擦れなどに関連し，衣服と肌が接触した場合にクールダウン関連は，小﨑恵生氏（筑波大学）

生じる皮膚上の振動を計測し，着心地に関連するらによる，「野球投手の血行障害予防に向けたクー衣服設計に結びつけようとするものである．そのルダウン手法の開発」である．

ためにまず，身体のいかなる部位で衣服との接触
デサントスポーツ科学 Vol. 45

本論文はピッチング前後の主観的疲労，肩関節

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202 ─

外旋 • 内旋筋力，および，上腕血行動態を評価し血行障害の予防の上での有用性を示すには，さらてクールダウン手法の開発を検討したものであなる追加実験が必要と考えられ，その結果が待たる．測定項目として，血管内皮機能，上腕血行動

れる．

態，血圧および心拍数，主観的疲労感，および，

ここでは，衣服関連の 4 件の論文があった．糸肩関節筋力を，氷水を入れた布製の氷嚢でのアイを平面上に織編した布は引っ張りには強く，変形

シングと，アイシングなしでの双方について 1 日は自由自在で通気性があるなど特殊な材料であ後，2 日後で測定している．血管内皮機能の指標

る．そのため，衣類など物を包むことなどへの利である，Reactive Hyperemia index を用いて評価用に対しての設計は，経験によるところが多い材

した結果，時間の主効果は確認されなかった一方料である．しかしその困難さを解決していけば大で条件の主効果が確認されたことから，アイシン

いに有用な材料であることは間違いない．今後とグが血管内皮機能には影響を及ぼしていると言及

もその方向の研究が進むことを期待したい．

している．ただ論文中でも述べられているように

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203 ─

入選研究者成果報告書講評
学 術 委 員パラスポーツ学会 理事長
日本福祉大学
客員教授
ちゅうざん病院 理事長・院長

田

島

文

博

一般女性において，妊娠中と出産後の運動につその子供の脂肪が少ないことが明らかになった．

いての是非が 1950 年代まで議論があった．そのつまり，妊娠中期に行われた身体活動は，在胎期

当時の社会通念では，妊娠中は安静に努めるべき

間や出生体重に影響を与えることなく，母体の心だとされていた．しかし，今日では，妊娠中の女

臓代謝の健康と新生児の肥満に有益な関連性が示性のスポーツや運動への参加，特にハイレベルな唆された 3）．

スポーツやフィットネス プログラムへの参加が1）

当然となっている ．

妊娠中に起こる多くの生理学的，代謝的，内分泌的変化は安静時であっても明らかに生じる一1985 年，米国産科婦人科学会（ACOG）は，妊方，運動中に見られるそれらの変化はそれぞれの

娠中の運動についてガイドラインを発表し，有酸

妊婦で異なる可能性がある．しかし，運動によっ素運動が推奨されるようになった．1992 年に米て引き起こされる心肺応答は，妊娠中であっても国に留学した際，妊娠した日本人女性から，「主

基本的に非妊娠時と変わらないか，少し過剰な反治医から運動を強く勧められたが，本当に良いの応を示す 4）．例をあげれば，
自転車エルゴメーター

か」と相談を受けた事がある．その時点で，米国エクササイズ時のエネルギーコストは妊娠中も変では母体と胎児健康維持増進のため積極的な有酸化しない．ただし，特に妊娠後期に明らかな体重

素運動のみならず，筋力強化も推奨されていた．

増加により，ウォーキング，登山，ジョギング中

妊婦と胎児が有酸素運動にどのように反応するかの運動量は増加する．有酸素運動能力は妊娠中もについて，a）運動に対する母親の反応，b）母親

変化せず，妊娠後期には脂質の供給が過剰になるの運動に対する胎児の反応，c）動物研究モデル，にもかかわらず，妊婦の運動中に低血糖が起こりd）妊娠と身体的調整などについて様々な研究がやすくなる．母親の運動が胎児に及ぼす影響は，なされ，妊娠中の運動遂行に対して否定的な見解

胎児の心拍リズムと呼吸パターンの変化に明らか

2）は見当たらなかった ．

で，子宮胎盤機能不全のある妊娠中の患者は，運疫学的な研究の例をあげる．7,305 件の単胎出動中にこのような胎児の変化が起こる可能性が高産のデータに貢献した 6,921 人の白人妊婦を対象

くなる．特に体温に関しては注意が必要で，妊娠として，出身地などを加味した上で，妊娠 26 ～中の運動は重度の高体温にならないようにすべき

28 週目に，非活動的 / やや活動的 / 中程度に活動である．動物研究では，激しい運動中に見られる的 / 活動的），に分類し，体組成と血液生化学的

子宮血流の減少が生じ，胎児は母親の運動によっ検査が実施された．その結果，より活動的な被験て影響を受けることが示唆されている．健康で栄者は脂肪が少ない傾向があり，空腹時および負荷養状態の良い母親が妊娠中に軽度から中程度の運後の血糖値が低く，トリグリセリド濃度が低く，動を行えば，出生体重は影響を受けないが，激しデサントスポーツ科学 Vol. 45

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204 ─

い運動プログラムを行うと，胎児の発育や産子のめて少ないと考えられる．1 例報告なため，内容数に変化が生じる可能性がある．

については，論文をみていただいた方が良いと考

妊娠中の有酸素トレーニングやレジスタンスト

えここでは触れない．非常に貴重なデータであり，

レーニングは母親と子供に与える影響について研究に協力した被験者と，この様に長期にわたり様々な研究が行われている 5）．母親の心肺機能の研究を遂行した研究者に対して敬意を表する．

強化と尿失禁の予防に対しては，有酸素運動と筋力強化運動の組み合わせが有益である．
エリートスポーツに参加する女性の数は増加しており，東京オリンピックに出場した女性の数は過去最高となっている．重要なのは，パフォーマ
ンスのピークと生殖能力の年齢が一致する可能性が非常に高いということである．そのため，
トレー
ニング中や試合中に妊娠が起こることは避けられない．妊娠中の定期的な運動を促進することには，
高血圧障害，妊娠糖尿病の軽減，産後うつ病の発生率の低下などの利点があるというかなりの証拠がある一方で，エリートアスリートを対象とした研究はほとんど行われていない．実際，高強度の運動は，妊娠関連の合併症の中でも特に，流産や早産の発生率の増加につながる可能性があるとの懸念がある．エリートアスリートの産前，産中，産後の結果に関しては，一般に妊娠中のアスリー
トがトレーニングを継続できることがほぼ実証されている 6）．
しかし，障害をもったパラアスリートが妊娠した際に，どのような身体的変化があるのか，運動を継続することが影響するのかどうか等について詳細に検討された事はほとんど無かった．本研究は，妊娠パラアスリートの身体的変化について，
特に体組成について詳細に観察した内容である．
そもそも競技人口が少ないパラアスリートを対象

文 献1） Kehler A.K., Heinrich K.M.,（A selective review

of prenatal exercise guidelines since the 1950s

until present: Written for women, health care

professionals, and female athletes., Women Birth.,

Dec;28（4）:e93-8.）（2015）

2） McMurray R.G., Mottola M.F., Wolfe L.A., Artal

R., Millar L., Pivarnik J.M., Recent advances inunderstanding maternal and fetal responses toexercise., Med. Sci. Sports Exerc., Dec;25（12）:130521（1993）

3） Collings P.J., Farrar D., Gibson J., West J., Barber

S.E., Wright J., Associations of Pregnancy

Physical Activity with Maternal Cardiometabolic

Health, Neonatal Delivery Outcomes and Body
Composition in a Biethnic Cohort of 7305 Mother-Child Pairs: The Born in Bradford Study., Sports（3）:615-628（2020）
Med., Mar;50

4） Gorski J., Exercise during pregnancy: maternal andfetal responses. A brief review., Med. Sci. Sports（4）:407-16（1985）
Exerc., Aug;175） Perales M., Santos-Lozano A., Ruiz J.R., Lucia A.,

Barakat R., Beneﬁts of aerobic or resistance training

during pregnancy on maternal health and perinatal
outcomes: A systematic review., Early. Hum. Dev.,

Mar;94:43-（
8 2016）

6） L'Heveder A., Chan M., Mitra A., Kasaven L., Saso

S., Prior T., Pollock N., Dooley M., Joash K., JonesBP., Sports Obstetrics: Implications of Pregnancy
in Elite Sportswomen, a Narrative Review., J. Clin.

（2022）
Med., Aug 25;11（17）:4977にこのような研究が行われ得たという機会はきわ

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

事 業 内 容わが国の体育・スポーツに関する学術研究の振興と健全なスポー
ツ活動の発展に資するため，次の事業を行う．
Ⅰ．健康の増進と体力の向上およびスポーツ科学に関する調査・研究に対する援助（1）研究委託：
財団において研究課題を定め，適当と思われる関係機関等
に対し研究を委託する．

（2）研究助成：
体育学，健康科学，人間工学，被服科学，運動施設工学等
健康の増進と体力の向上に関する学術，およびその他スポーツ振興に寄与する学術研究に関する講座をもった大学，
およびこれらの分野において教育，または研究・調査活動を積極的に行っている個人，またはグループより広く課題
をつのり，その調査・研究の飛躍的発展・充実が期待されるものに対し助成金を交付する．
Ⅱ．わが国スポーツの振興・発展と充実に寄与する団体に資金援助を行い，トップレベルの選手育成・強化，競技力の向上を図る．
Ⅲ．スポーツの施設，用具，衣服に関する学術的資料および関連文
献の収集・保存・公開を行う．

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205 ─

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206 ─

理
理 事 長

石

本

常務理事

川

原

理

事

押

田

理

事

梶

理

事

理

和

事・監

事

之
貴

一般社団法人大学スポーツ協会

副会長

芳

治

名古屋大学

原

莞

爾

信州大学

島

﨑

恒

藏

日本女子大学事杉浦剛

デサントアパレル株式会社

代表取締役社長

監

事

篠

原

祥

哲

篠原祥哲公認会計士事務所

公認会計士

監

事

髙

木

茂 太 市

名誉教授
繊維学部

繊維学部コーディネータ

名誉教授

檜垣・鎌倉・寺廣法律事務所

弁護士

デサントスポーツ科学 Vol. 45

─

評

議

員

評 議 員

小

関

秀

一

株式会社デサント

評 議 員

下

村

吉

治

中部大学

応用生物学部

評 議 員

永

富

良

一

東北大学

大学院

評 議 員

廣

田

孝

子

廣田アンチエイジング研究所

評 議 員

塔

筋

祥

平

デサントジャパン株式会社
執行役員 スタッフユニット長デサントスポーツ科学 Vol. 45

代表取締役社長
食品栄養科学科

医工学研究科

教授

所長

教授

207 ─

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208 ─

特 別 顧 問
特別顧問

猪

谷

千

春

国際オリンピック委員会

名誉委員

特別顧問

山

下

泰

裕

公益財団法人日本オリンピック委員会

会長

デサントスポーツ科学 Vol. 45

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訃

209 ─

報

檜 垣 誠 次 氏 逝 去
令和 5 年 4 月 26 日 当財団監事 檜垣誠次氏（檜垣・鎌倉・寺廣法律事務所 弁護士）が逝去されました．
檜垣氏は令和元年 6 月より令和 5 年 4 月まで監事をつとめられました．
謹んで哀悼の意を表します．

馬 詰 良 樹 氏 逝 去
令和 5 年 11 月 17 日 元当財団理事 馬詰良樹氏（東京慈恵会医科大学名誉教授）が逝去されました．
馬詰氏は平成 9 年 6 月より平成 24 年 6 月まで理事・選考委員をつとめられました．
謹んで哀悼の意を表します．

デサントスポーツ科学 Vol. 45

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210 ─

活

動

報

告

（1） 第 45 回課題学術研究および自由課題学術研究助成金交付
令和 5 年 3 月 22 日
（2） 公益財団法人日本オリンピック委員会，公益財団法人日本スポーツ協会，公益財団法人日本パラスポーツ協会，一般社団法人日本体力医学会，一般社団法人日本臨床スポーツ医学会，ならびに一般社団法人女性アスリート健康支援委員会への寄付金交付
令和 5 年 3 月 31 日
（3） 臨時書面理事会（決議の省略）
開催日：令和 5 年 5 月 15 日
議 題：① 評議員会招集の件（4） 第 46 回学術研究公募開始
令和 5 年 6 月 6 日（5） 定時理事会
開催日： 令和 5 年 6 月 9 日
議 題：① 令和 4 年度事業報告承認の件② 令和 4 年度決算報告書承認の件③ 役員等候補者名簿承認の件④ 学術委員選任の件⑤ 株主権の行使の件⑥ 評議員会招集の件（6） 定時書面評議員会（決議の省略）
開催日：令和 5 年 6 月 19 日
議 題：① 令和 4 年度事業報告承認の件② 令和 4 年度決算報告書承認の件③ 評議員・理事・監事選任の件（7） 臨時書面理事会（決議の省略）
開催日：令和 5 年 6 月 20 日
議 題：① 代表理事（理事長），業務執行理事（常務理事）選任の件

デサントスポーツ科学 Vol. 45─（8） 第 45 回学術研究成果報告書提出締切
令和 5 年 6 月 30 日
（9） 第 46 回学術研究公募締切
令和 5 年 8 月 4 日（10） 第 46 回学術研究公募申請書審査
令和 5 年 8 月 5 日～令和 5 年 11 月 16 日
（11） 学術委員会
開催日：令和 5 年 11 月 16 日
議 題：① 第 46 回学術研究公募審査の件② その他（12） 臨時書面理事会（決議の省略）
開催日：令和 6 年 1 月 19 日
議 題：① 評議員会招集の件（13） 定時理事会，定時評議員会（同時開催）
開催日：令和 6 年 2 月 22 日
議 題：① 令和 5 年度事業計画承認の件② 令和 5 年度収支予算承認の件③ 基本財産充当の件（14） 助成金目録贈呈式
開催日：令和 6 年 2 月 22 日
（15） 機関誌「デサントスポーツ科学」第 45 巻発行
令和 6 年 2 月 22 日
以デサントスポーツ科学 Vol. 45

上

211 ─

─

212 ─

－編

集

後

記－

機関誌「デサントスポーツ科学 45 巻」を無事に発行できましたことに感謝いたします．
ひとえに関係者の皆様，学術委員の皆様，編集会社様，そして何よりも厳しい環境下におきまして果敢に挑戦し，工夫し，目的を完遂されました研究者の皆様のおかげでございます．
機関誌 45 巻には 21 件の報告書を掲載することができました．コロナ禍の混乱は落ち着きを見せ始めたとは言うものの，研究を進める上ではまだまだ多くの困難があり，当初に設定した研究計画の通りには進められない状況が多く発生したこと，皆様の研究成果報告書を拝読して強く感じました．そのような研究環境下におきましても，目的とした成果に到達するために手法を再検討し，結果を考察し，期間内に報告を完成させることは，本当に大変なご苦労があったと思います．
査読が完了し，本機関誌への掲載が決まったご研究の掲出をお知らせすることは，編集者としてもうれしい瞬間でした．査読をいただいた学術委員の皆様にもこのような状況をふまえ，これまでとは違った目線でのコメントをいただき，ご苦労をおかけしました．
厳しい研究環境を反映していることとして，研究助成の応募件数の伸び悩みも発生しています．
当財団としましては「体力医学」，「被服・工学」，「パラスポーツ」の 3 つの領域それぞれの学術研究がしっかりと行われ，その成果を広く公開することを目的としております．今後ともより多くのご応募をいただき，皆様の研究成果をご報告いただくことが当財団の目指す「スポーツ科学」
領域の発展に寄与するために必要です．皆様のご理解，ご協力をよろしくお願いいたします．
編集局長 坪 内 敬 治「デサントスポーツ科学」第 45 巻
D E S C E N T E S P O R T S S C I E N C E Vo l . 45
（表紙デザイン 永井 一正）
発 行 人

石本 和之

編 集 人

坪内 敬治

発 行 日

令和 6 年 2 月 22 日

Feb. 22, 2024
発 行 所

PUBLISHER

公益財団法人 石本記念デサントスポーツ科学振興財団 事務局
THE DESCENTE AND ISHIMOTO MEMORIAL FOUNDATIONFOR THE PROMOTION OF SPORTS SCIENCE〒 556-0017 大阪市浪速区湊町 1 丁目 2 番 3 号 マルイト難波ビル13F
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デサントスポーツ科学 Vol. 45