運動習慣による高齢労働者の暑熱障害リスク低減効果の解明
The risk of heat-related injuries decreases in elderly workers who partake in daily
exercise
大阪府立大学
派遣期間
研究機関

研究指導者

飛田 国人
2017 年 9 月 1 日～2018 年 8 月 31 日
Department of Automation, Biocybernetics and Robotics,Jožef Stefan InstituteJamova cesta 39, 1000 Ljubljana, Slovenia
Prof. Igor B. Mekjavić

The “workforce” average age is increasing and will continue to do so. The risk for occupational heat-related
injuries is more pronounced in older workers. Further, climate change will add to the occupational thermal load
particularly during heat waves. Manufacturing labourers are often exposed to increased heat stress. The aim of thepresent study was to simulate, using a bespoke thermal model, the potential for exercise to reduce the risk of heat injury
in older workers (60yrs) within manufacturing plants, i.e. automotive lighting components. Our group identified
maximal thermal conditions of 40°C in a Slovene manufacturing plant with predictions of 45°C in the future. Therefore,
we applied our thermal model to these thermal stress loads (40 & 45°C). The model allows one to change the thresholdsof sweating, vasodilatation and blood flow, which, are typical adaptations to exercise. The outcome measures were coreand mean skin temperature. Our model indicates that, as expected, reducing the thresholds for sweating andvasodilatation causes notably decreases in core and mean skin temperatures. Secondly, increased blood flow andvasodilatation maintained core and skin temperature in hot environments. The thermoregulatory parameters that areimproved by exercise are dependent on the specific exercise. Exercise tailored for the elderly would, ideally be designedto target the sweating and vasodilatation thresholds to reduce the risk of heat injuries in this working population.

研究目的

予防策の一つとして挙げられる。しかし、運動習慣超高齢社会を迎える日本はもちろん、先進諸国でによる高齢労働者の暑熱障害リスク低減効果を検討

は労働力の衰退や社会保障、福祉の維持が課題であした研究はない。そこで本研究では、運動習慣が、る。政府は高齢労働者の活躍を推進することで課題

労働環境における高齢者の暑熱障害リスクを低減すの解決を目指しているが、高齢者が働く際には生産る効果を明らかにすることを目的とする。

性の低下や労働中の疾患が問題となる。60 歳は 40
歳より生産性が平均 20%低下し[Kenny et al., 2008]、研究経過

職場の気温が 25℃から 1℃上がるにつれて生産性は

本研究では、自動車用テールランプの製造・開発2%下がる。気候変動による将来的な気温上昇が予想を担うスロベニアの企業を研究対象として取り上げされる今、暑熱障害を防ぐことは高齢者が健康に活た。テールランプはプラスティックを溶かして成型躍できる環境の構築につながり、人類の健康増進とするため、製造工場内の温度が高温になる。したが社会、経済の安定に寄与する。って、工場の従業員は暑熱障害リスクが高い環境で運動習慣は、心肺機能や筋力の衰えを抑制し、体温調節機能を維持すると考えられるため、暑熱障害日常的に働いている。
工場付近の屋外 1 ヶ所と、工場内 33 ヶ所に設置した温湿度センサーの測定データから、2017 年 5～8ーブ後に生産性の低下は生じなかった。

月のデータを解析した。屋外気温が 7～37℃で変動

ヒートウェーブが 3～4 日継続した場合に生産性し、平均 20℃であったのに対し、工場内気温は 14.4が低下したことから、原因は疲労の蓄積であると考～40.2℃で変動し、平均 30.2℃であった。

え、労働者の疲労についての調査を実施した。工場

暑熱障害リスクを評価するために体温調節モデル

労働者 15 名を対象とし、2018 年 4～8 月に疲労と睡を構築し、工場内を想定した環境条件における体温眠に関する質問紙に回答させた。疲労の調査結果で変動をシミュレーションにより検証した。体温調節は、ベースラインとヒートウェーブ期間中・後に有モデルには、人体モデルを 6 部位で構成した Stolwijk意な差は認められなかった。一方、睡眠の調査結果モデルを用いた[Stolwijk, J. A. J., 1971] 。本研究では、

では、ヒートウェーブ期間中・後はベースラインよ

若年者モデルに対して高齢者モデルの代謝量、血流りも睡眠の持続性が低下していた。

量、発汗制御係数、血管拡張制御係数を低く、発汗・生産性の低下を予防するために、労働者の身体状血管拡張閾値を高く設定することで体温調節におけ況インジケーターとしてサーマルマネキンを工場内る加齢の影響を表現した。運動の効果として、年齢に設置することを計画している。このサーマルマネにより低下した機能の 1 つもしくは複数が、若年者

キンは皮膚を模した素材で被覆した新型であり、まと同程度まで向上すると想定した。

だ製作途中である。これまでに、皮膚素材の厚さ、シミュレーションにおける環境条件は当初、スイ温度センサーの実装方法などの検討が完了し、現在ス気象庁 MeteoSwiss から将来の気候予測データをは全身の皮膚素材の納品を待っている。このサーマ取得する予定であったが、重度の暑熱ストレスを想ルマネキンを工場の環境条件に設定した温湿度チャ定して評価する方が研究目的により合致するため、ンバーに曝露し、労働者の体温変動に合致するよう工場内の環境測定結果を基に設定した。具体的には、に発熱量等のパラメータ調整を行う予定である。パ

測定データの最高気温 40℃の条件と、より重度の暑ラメータの調整では、前述の体温調節モデルにおけ熱環境として 45℃の条件を設けた。

るシミュレーションの結果を参考にする。サーマル

気温 45℃、湿度 20%でのシミュレーションの結果、若年者よりも高齢者の方が頭部深部温で 0.71℃、平マネキンは完成後、テールランプ製造工場で実際に設置することが予定されている。

均皮膚温で 0.60℃高く、発汗量は 54g 少なかった。
高齢者の体温調節機能が運動によって 1 要因のみ向考察上すると仮定してシミュレーションした結果、体温外気温変動に比べて、工場内気温の変動は小さく、の低下は皮膚の発汗・血管拡張閾値、脳の発汗・血長期間に渡って暑熱環境が形成されていることが確

管拡張閾値、発汗制御係数を若年者と同値に設定し認された。シミュレーションによる体温変動の値は、た場合に認められた。一方で、高齢者の血流量また高齢者モデルの設定パラメータに依存するため、計は血管拡張係数を若年者と同値に設定した場合は、算結果の数値ではなく各要因の影響の大小関係に着体温が約 0.1℃上昇した。代謝量の向上による体温変目した。加齢によって低下した体温調節機能は、運動は-0.02℃と小さかった。脳の発汗・血管拡張閾値

動習慣によって強化できる。しかし、本研究で示さが最も体温低下効果が大きく、若年者と高齢者の体れたように、血流量や血管拡張制御係数の強化は体温差は 0.13℃まで減少した。40℃条件においても、温を上昇させる、少なくとも体温低下は期待できな結果の全体的な傾向は同様であった。

いため、暑熱障害リスクを低減できない。暑熱障害

暑熱ストレスが工場の生産性に及ぼす影響を検討

リスク低減の点から考えれば体温をより低く維持すした。まず、工場近辺の屋外気温データを 1986～ることが望ましく、脳の発汗・血管拡張閾値を低く2015 年の平年気温と比較し、ヒートウェーブが生じすることが最も大きな効果を示した。発汗・血管拡ていた 4 期間を同定した。ヒートウェーブ前とヒー張閾値を低くするには、たとえば最大挙上重量の 60

トウェーブ期間の工場の生産性（量）に差は認めら～80%の負荷で 8 回 2～3 セットの筋トレを週 3 日、れなかったが、ヒートウェーブが 3～4 日継続した場8 週間継続することで実現できる[Okazaki et al.,

合は、ヒートウェーブ後に生産性の低下が認められ2002]。また、気温 35℃、最大酸素摂取量に対してた。継続日数が 1～2 日である場合には、ヒートウェ50%の負荷でエルゴメーター運動を 1 時間、連続 10日継続することでも発汗・血管拡張閾値は低くでき

参考文献

る[Roberts et al., 1977]。後者の運動プログラムは 101.

Kenny G.P., Yardley J.E., Martineau L., Jay O.

日間という短期間であるため、時間に余裕がない労(2008). Physical work capacity in older adults:働者でも実施しやすいと考えられる。気温 35℃の環

implications for the aging worker. American Journal

境で運動しなければならないことは設備上のデメリ

of Industrial Medicine, 51(8):610-25.

ットであるが、工場の 1 室に強力なエアコンを設置

2.

Okazaki K., Kamijo Y., Takeno Y., Okumoto T.,

すれば実現は可能であろう。また、本研究の調査結Masuki S., Nose H. (2002). Effects of exercise

果で工場内の平均気温は 30℃であったため、工場のtraining on thermoregulatory responses and blood

一隅で運動させるだけで済む可能性もある。

volume in older men. Journal of Applied Physiology,
93:1630-1637.

運動によって体温調節機能の強化は可能であるが、強化される機能は運動プログラムの内容によって異3.

Roberts M.F., Wenger C.B., Stolwijk J.A., Nadel E.R.

なる。暑熱障害リスクを効率よく低減するためには、(1977). Skin blood flow and sweating changes

発汗・血管拡張閾値を低くできるプログラムの実施

following exercise training and heat acclimation.

が必要である。そのため、労働者でも実施しやすい

Journal

ように、短期間で、容易に効果が期待できる運動プ

environmental and exercise physiology, 43(1):133-7.

ログラムの開発が望まれる。また、運動プログラム

4.

ofapplied

physiology:

respiratory,

Stolwijk, J. A. J. (1971). A mathematical model of

によっては逆に体温上昇を促進してしまう可能性も

physiologicaltemperature

本研究で示唆された。日常的に運動する習慣がある

NASA-Langley, CR-1855.

regulationinman.というだけでは、暑熱障害が予防できるわけではな
い点には注意しなければならない。
我々は既往研究を基に、工場の生産性低下はヒートウェーブ期間に生じると仮説を立てていたが、実研究の発表
口頭発表
1.

Tobita K., Gliha M., Ciuha U., Kingma B., Mekjavic

際にはヒートウェーブ後に低下した。熱中症罹患者

I.B. (2018). Prediction of thermal comfort based on

数は、日平均気温が最も高い日の 2～3 日後に最も多the Mekjavic-Morrison neuronal model. Proc. PPTR

くなることが報告されており、本研究で確認された

2018, Split, Croatia, p173.

生産性低下は熱中症罹患者数と同様の傾向があった。

2.

Ciuha U., Tobita K., McDonnell A.C., Mekjavic I.B.

工場労働者の睡眠持続性が、ヒートウェーブ期間(2018). Perception of thermal comfort during

中・後に低下していたことから、睡眠による疲労回

changes in the ambient temperature and humidity.

復が不十分なために疲労が蓄積し、生産性が低下しProc. PPTR 2018, Split, Croatia, p24.

たのではないかと考えている。

3.

Ciuha U., Tobita K., Sotiridis A., Eiken O., Mekjavic

本研究でのシミュレーション結果では、45℃環境

I.B. (2018). Enhancement of the cold-inducedであっても高齢労働者の体温は最高 38℃程度であvasodilatation response following 10-day heatった。また、暑熱障害の罹患者でしばしば報告されacclimation: an example of exaptation? Proc. PPTR

る 39℃や 40℃の体温は、発汗に関するパラメータを2018, Split, Croatia, p.196.

著しく低く設定して発汗がほぼ 0 にならなければ現4.

Gliha M., Ciuha U., Tobita K., Mekjavic I.B. (2018).

れなかった。本研究では 90 分間の曝露しか想定してTraining a neural network model to predict heat

いないため、数日間にわたる暑熱ストレスや疲労のstress in the manufacturing industry on the basis of蓄積は考慮できていない。発汗機能の異常が、疲労weather forecasts. Proc. PPTR 2018, Split, Croatia,の蓄積や暑熱ストレスの継続によって引き起こされp.98.

るようなアルゴリズムが構築できれば、暑熱障害リスク評価により寄与できると考えられる。

誌上発表なし