陸上競技学会誌

第 17 巻第 1 号 2019

［研究資料］

血中乳酸濃度を指標としたウォーミングアップの強度の違いが30 秒間全力ペダリング運動パフォーマンスに及ぼす影響
三本木温 1）

Influence of differences in warm-up intensity, indicated by blood lactate concentration, on performanceof 30-second maximum effort pedalling exercise

Yutaka SAMBONGI1)

1．緒言

Abstract[Purpose] This study investigated the influence of different
warm-up intensities as indicated by the blood lactate concentration on the performance 30-second maximum effort pedalling
exercise.
[Method] The subjects were seven male university students
specializing in short-distance running events. They first used abicycle ergometer and repeatedly performed a pedalling exercise
at 100 rpm for 20 seconds, taking rests of 100 seconds, gradually
increasing the load in 1 kp steps starting from 1 kp until either
exhaustion or 10 kp was reached. From the results of this test,
the exercise load at which blood lactate concentration reached 4mmol/L (low), 8 mmol/L (medium), and 14 mmol/L (high) for
each subject was obtained. Next, at low intensity, medium intensity, and high intensity, the pedalling exercises were performed
at 100 rpm for 20 seconds, including a rest of 100 seconds; thiswas performed out three times, following which a maximum-effort pedalling exercise was carried out for 30 seconds, with aload of 7.5％ of body mass (the Wingate Anaerobic Test) to measure power and number of revolutions.
[Results] Average power in the Wingate Anaerobic Test reachedhigh values in the medium-intensity exercise (640.3 ± 62.9 watt;mean value ± standard deviation), the low-intensity exercise(629.9 ± 54.1 watt), and the high-intensity exercise (618.6 ±52.7 watt); the medium-intensity exercise was associated withgreater numbers of statistically significant high values than highintensity. The results of comparing the average power during
the Wingate Anaerobic Test every 5 seconds, based on the three
conditions of warm-up, were that in the period between 5–10seconds, medium-intensity exercise had significantly greater results than low-intensity exercise; and in the period between 10–
15 seconds, medium-intensity exercise had significantly results
than either low intensity or high intensity.
[Conclusion] The results of this study suggest that, when warmup for 30-second maximum effort pedalling exercise in the condition of this study, exercise intensity for which the blood lactate
concentration is 10 mmol/L, and the rate of perceived exertion(RPE on the Borg scale) is 15 (“hard”) is more effective than exercising at either higher or lower intensities.

スポーツ競技において高い競技力を発揮するために準備運動（ウォーミングアップ）を行うことは重要であり，多くの研究がウォーミングアップの有効性を報告している．Fradkin et al.（2010）は，32 編の文献レビューを通してウォーミングアップが瞬発的な運動から持久的運動まで各種運動に及ぼす効果について検討したところ，79％の文献においてパフォーマンスの改善が認められた．そのうえで，ウォーミングアップではその後の主運動で使う同じ部位を用いること，運動強度を高め過ぎないことを実践上の注意点として挙げている．
陸上競技の短距離種目におけるウォーミングアップ
は，ジョギング，ストレッチング，テンポ走およびスピード練習から構成されることが多いとされるが（ゲラルド
マック，1982），それらの運動の強度については明示されることは少なく，指導者や競技者自身による経験に基づいているものと推察される．麻場と谷口（1994）は，1991 年に東京で開催された第 3 回世界陸上競技選手権において上位に入った世界トップクラスの短距離競技者を対象にして，競技前のウォーミングアップを観察した．
その結果，概ねジョギング（ウォーキング），準備体操（ストレッチ，マッサージを含む），スプリントドリル，スプリント，スタートダッシュの順で行われていたが，それぞれに費やす時間，強度などは個人差が大きかったとしている．
ウォーミングアップの効果について生理学的見地から
み る と， 筋 温 や 深 部 体 温 の 上 昇（Febbraio et al.,1996;

キーワード：短距離種目，エネルギー供給系，疲労，主Stewart et al., 2003），運動開始後の酸素摂取量の上昇率

観的運動強度，至適運動強度の増加（瀧澤ほか，2005），神経伝達速度の増加（Stewartet al., 2003）および運動終了後の血中乳酸濃度の抑制（後藤・池上，1987）などが挙げられる．これらの報告では

1） 山梨学院大学スポーツ科学部 Faculty of Sport Science, Yamanashi-Gakuin University〒 400-8575 山梨県甲府市酒折 2-4-5

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ウォーミングアップの運動と主運動ともに有酸素性エネ

前に研究内容や実験に伴う危険性について説明をしたう

ルギー供給系に依存する持久的運動に主眼を置いたもの

えで文書による同意を得た．本研究における実験運動はが多く，短時間高強度運動を含むスポーツ種目に着目しすべて著者が所属する大学校舎内において，学校医と養た研究は少ない．その中で高澤ほか（2002）は，30 秒

護教諭が在勤する時間帯に実施して，被験者の体調不良間の全力自転車ペダリング運動を主運動とし，ウォーミや事故などに対応できるようにした．なお本研究は著者

ングアップの運動強度と運動時間が主運動のパフォーマの手続き不備により研究倫理審査を受けることができなンスに及ぼす影響について検討した．その結果，中強度かった．このため「ヘルシンキ宣言」（人間を対象とすから高強度での 15 − 30 分間のウォーミングアップが，る医学研究の倫理的原則）に記された内容を研究協力者

主運動のピークパワーと平均パワーを高めるのに効果的と確認しながら研究を実施した．

であったと報告した．ただし，短距離種目のウォーミン

実験中の気温と湿度は計測しなかったが，本実験を実グアップでは，ジョギングのような長時間低強度運動と施した所在地における気象台の観測によると，期間中のともにテンポ走，スプリントおよびスタートダッシュと最高気温の平均は 16.3 度で 11.4 − 19.8 度の範囲であり，いった短時間高強度の運動を行うため，それらをどの程湿度の平均は 70％で 58 − 83％の範囲にあった．

度の運動強度で行えばよいのかを明らかにすることは有益であると考えられる．短距離種目をはじめとする短時

2.2 実験手順

間高強度運動では主に解糖系によるエネルギー供給が行（1） 実験運動 1

われ，その結果として血中乳酸濃度が上昇すること

被験者ごとの運動負荷と血中乳酸濃度との関係を求め（Hirovonen et al., 1987），またその強度が高くなるほどる た め に， 自 転 車 エ ル ゴ メ ー タ ー（Powermax-VII，

血 中 乳 酸 濃 度 は 上 昇 す る こ と か ら（Nummela et al.,Combi 社製）を用いて 20 秒間，100rpm のペダリング運

1996），運動強度の指標としては血中乳酸濃度が適当で動と 100 秒間の休息を負荷 1kp から始めて 1kp ずつ負あると考えられる．

荷を漸増し，疲労困憊に至るか 10kp まで繰り返し行わ

そこで本研究では，短距離種目におけるウォーミングせた．運動前および各負荷での運動終了後に指尖より採アップの至適強度を決定する基礎的資料を得るため，血血し，血中乳酸濃度を測定した．血中乳酸濃度の測定に中乳酸濃度を指標としてウォーミングアップにおける運は携帯型乳酸分析器（ラクテート・プロ，アークレイ社

動強度の違いが自転車エルゴメーターを用いた短時間高製）を用いた．得られた結果から，被験者ごとに運動負強度運動のパフォーマンスに及ぼす影響について検討す荷と乳酸濃度の関係をプロットし，連続する 2 点間を直ることを目的とした．

線回帰することにより内挿した運動負荷と乳酸濃度との関 係 を 求 め（Nummela et al., 1996），血中乳酸濃度が2．方法4mmol/L（低強度），8mmol/L（中強度）および 14mmol/2.1 被験者L（高強度）になると予測される運動負荷を求めた．こ

被験者は，陸上競技短距離種目を専門とする男子大学

れらの運動負荷の設定については，OBLA として用いら生 7 名であった．表 1 には被験者の身体的特性，専門種れることの多い 4mmol/L から始めて，負荷値が比較的目および自己最高記録を示した．被験者に対しては，事均等な間隔になるように配慮した．

表 1 各被験者の身体的特性，専門種目および自己最高記録

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陸上競技学会誌

第 17 巻第 1 号 2019（2） 実験運動 2

い ピ ッ チ は 加 速 度 的 に 増 加 す る こ と（ 松 尾 と 福 永，安静時の血中乳酸濃度を測定した後，被験者に対して1981）を考慮して 100rpm で行わせることとした．本研

ウォーミングアップとして，低強度，中強度，高強度の究では被験者に対してペダリング時の姿勢について明確いずれかの負荷で 20 秒間，100rpm のペダリング運動をな指示は行わなかったが，ハンドルの位置を操作盤より100 秒間の休息をとりながら 3 回行わせた．ウォーミンも下の位置で固定したため前傾姿勢を取りやすかったとグアップ後には，血中乳酸濃度および Borg Scale による考えられる．また本研究ではウォーミングアップとして主観的運動強度（RPE）を測定した．

20 秒間のペダリング運動を 3 回行わせた．これは世界ウォーミングアップ終了後，20 分間の休息を取った

陸上競技選手権において短距離競技者のウォーミング後に血中乳酸濃度を測定し，体重の 7.5％の負荷によるアップを観察した麻場と谷口（1994）の報告において日30 秒間の全力ペダリング運動（Wingate Anaerobic Test；本人選手が 130 − 150 ｍのスプリントを複数回行っていWAnT：Bar-Or, 1987）を行わせた．WAnT における 5 秒たことから，150 ｍ程度のスプリントを徒歩あるいは完ごとの平均パワーを測定するとともに，30 秒間の平均全休息をはさんで行う運動を模して上記の条件を設定しパワー，ピークパワー，ピーク回転数および運動終了 3た．

分後の血中乳酸濃度を測定した．これらの実験手順は，テンポ走，スプリントおよびスタートダッシュなどの短2.3 統計処理

時間高強度運動を複数回行った後に招集所での休息を実験運動 1 における被験者ごとの運動負荷と血中乳酸取ってから競技に臨む短距離種目のウォーミングアップ

濃度との関係の算出にはピアソンの積率相関分析を用いを再現するように設定した．また 20 分間の休息を取った．実験運動 2 におけるウォーミングアップの条件の違た理由は，競技会おけるウォーミングアップ後の招集所いによるウォーミングアップ後の RPE および WAnT にでのコールから競技開始までに要する時間を考慮したこ

おけるパフォーマンスの比較には一元配置分散分析を用とによる．

い，主効果が有意であった場合には Holm の方法によっ

実験運動 2 は 1 日に 1 回ずつ同じ時間帯に行うようにて多重比較を行った．また，実験運動 2 におけるウォーし，被験者 7 名のうち 2 名が低強度→中強度→高強度，ミングアップ前後と WAnT 前後で測定した血中乳酸濃2 名が高強度→中強度→低強度，3 名が中強度→高強度

度および WAnT における 5 秒ごとの平均パワーの比較→低強度の順で行った．

については，ウォーミングアップの条件，と血中乳酸濃本研究におけるペダリング回転数の設定については，度の測定時点あるいは WAnT 中の運動時間との 2 要因

直立姿勢と前傾姿勢での 60rpm および 90rpm のペダリによる繰り返しのある分散分析を行った．これらの分析

ング運動を比較した結果から前傾姿勢での 90rpm によにおいて交互作用が有意であった場合には単純主効果検るペダリング運動においてハムストリングスの活動が活定（Holm の方法による多重比較）を行った．統計的有発に行われて長距離走における筋活動に近かったとする意性については 5％水準で判定した．

吉岡ほか（2016）の報告に基づき，短距離競技者は長距離競技者よりもウォーミングアップやトレーニングにおける走速度が高いと考えられること，走速度の増加に伴

3．結果
表 2 には，被験者における実験運動 1 で求めたウォー

表 2 各被験者におけるウォーミングアップ時と Wingate Anaerobic Test の負荷値

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ミングアップ時の負荷，および被験者の体重から求めたミングアップ前・後および WAnT 前・後に測定した血WAnT の負荷を示した．ウォーミングアップ時の負荷は，中乳酸濃度を示した．2 要因の分散分析の結果，有意な低強度が 3.0 − 5.0kp，中強度が 4.7 − 7.0kp および高強度交互作用が認められた (F=15.30, p<0.05)．ウォーミンが 6.0 − 9.5kp の範囲であった．また，実験運動 2 においグアップの条件について単純主効果を検定した結果，て行った WAnT の負荷は 4.4 − 5.6kp の範囲であった．

ウォーミングアップ後と WAnT 前で有意な主効果が認

表 3 には，実験運動 2 における 3 つの条件によるウォーめられ，多重比較の結果，いずれも高強度，中強度およミングアップ後の RPE および WAnT のパフォーマンス

び低強度の順で有意に高い値が認められた．また血中乳を示した．RPE においては 3 つの条件間に有意な主効酸濃度の測定時点について単純主効果を検定した結果，果が認められた．多重比較の結果，全ての条件間に有意3 つのウォーミングアップの条件全てにおいて有意な主な差が認められ，高強度，中強度，低強度の順で高い値効果が認められた．多重比較の結果，低強度では WAnTを示した．WAnT の平均パワーにおいても 3 つの条件間後がそれ以外の測定時点よりも有意に高く，ウォーミンに有意な主効果が認められ，多重比較の結果から中強度グアップ後がウォーミングアップ前と WAnT 前よりもと高強度との間に有意な差が認められた．平均値でみる有意に高かった．またウォーミングアップ前と WAnTと，中強度が最も高く，次いで低強度，高強度の順で高前との間に有意な差は認められなかった．中強度ではい値を示した．ピークパワーとピーク回転数に有意な差

WAnT 後，ウォーミングアップ後，WAnT 前およびウォーは認められなかった．

ミングアップ前の順に有意に高かった．高強度では

表 4 には，実験運動 2 における 3 つの条件によるウォー

WAnT 後， ウ ォ ー ミ ン グ ア ッ プ 後 お よ び WAnT 前 が

表 3 3 つの条件によるウォーミングアップ後の主観的運動強度およびWingate Anaerobic Test のパフォーマンス表 4 3 つの条件によるウォーミングアップ前・後およびWingate Anaerobic Test 前・後の血中乳酸濃度50

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ウォーミングアップ前よりも有意に高く，ウォーミングの持続的な運動を用いた場合について検討している．陸アップ後，WAnT 前・後の間に有意な差は認められなかっ

上競技の短距離種目におけるウォーミングアップでは，た．

テンポ走，スプリントおよびスタートダッシュなど短時

表 5 には，3 つの条件によるウォーミングアップ後に間高強度の運動を行っており（麻場と谷口，1994；ゲラ行った WAnT における 5 秒ごとの平均パワーを示した．

ルドマック，1982），その運動強度の設定については指いずれの条件においても 5 − 10 秒のパワーが最も高くな導者や競技者本人の経験や感覚に頼っていると推測されり，その後漸減する傾向が認められた．
ウォーミングアッる．そこで本研究では陸上競技のウォーミングアップにプの運動強度と運動時間の 2 要因について繰り返しのあおいて一般的に取り入れられているテンポ走やスプリンる分散分析を行った結果，交互作用は有意ではなかった．

トを模して行わせた 20 秒間のペダリング運動の運動強ウォーミングアップの条件について主効果を検定した結度の違いが，その後に行った 30 秒間の全力ペダリング

果，5 − 10 秒と 10 − 15 秒の区間で有意な主効果が認めら運動（WAnT）のパフォーマンスに及ぼす影響についてれ，多重比較の結果，5 − 10 秒の区間においては中強度検討した．その際に本研究では短時間高強度運動を用いが低強度より有意に高く，10 − 15 秒の区間においては中ることから血中乳酸濃度を運動強度の指標として用いる強度が低強度，高強度よりも有意に高かった．運動時間こととし，実験条件については実際の短距離種目においについて主効果を検討した結果，3 つの条件全てにおいてみられるウォーミングアップをできるだけ再現するよて有意な主効果が認められ，多重比較の結果，3 つの条う考慮した．

件ともに，5 − 10 秒が 0 − 5 秒と 10 秒以降の 4 つの区間

その結果，WAnT における平均パワーに 3 つの条件間よりも有意に高く，0 − 5 秒と 10 − 15 秒との間には有意で有意な差が認められ，中強度が高強度よりも有意に高な差は認められなかった．

いことが認められた．このことから，20 秒間の運動を 34．考察動を行うという本研究での条件では，ウォーミングアッ回繰り返した後に 20 分間の休息を取り，その後に主運本研究では，ウォーミングアップ中の運動強度の違いプ後に血中乳酸濃度が 10mmol/L 前後，RPE が 15（きがその後に行う短時間高強度運動のパフォーマンスに及つい）前後となる運動強度が，それ以上高い強度でのぼす影響について検討した．ウォーミングアップが主運

ウォーミングアップよりも効果が高いことが示唆され動のパフォーマンスを高める要因としては，筋温や深部た．またウォーミングアップの条件と血中乳酸濃度の測体温の上昇（Febbraio et al., 1996: Stewart et al., 2003），定時点との 2 つの要因による分散分析を行った結果，有運動開始後の酸素摂取量の上昇率の増加（瀧澤ほか，意な交互作用が認められ，多重比較の結果から WAnT2005）， 神 経 伝 達 速 度 の 増 加 な ど が 挙 げ ら れ て い る

開始前に測定した血中乳酸濃度が高強度，中強度および（Stewart et al., 2003）．また，多くの研究によってウォー低強度の順に有意に高い値を示したことから，ウォーミミングアップの最適な運動強度が検討されている（高澤ングアップの運動強度の違いがその後の身体のコンディほか，2002；瀧澤ほか，2005）．しかしそれらの多くはションの違いに影響を及ぼしていたと考えられる．

最大酸素摂取量や乳酸性閾値を基準として比較的長時間

本研究で主運動として用いた WAnT は 30 秒間の全力

表 5 3 つの条件によるウォーミングアップ後に行った Wingate Anaerobic Test における5 秒ごとの平均パワー

51ペダリング運動である．このような運動でのエネルギー

ング運動の時間，繰返し回数および回転数の各条件を変供給における無酸素性代謝と有酸素性代謝との割合はおえることによって変化する可能性も考えられる．今後，よそ 70％と 30％とされていることから（Duffield et al.,

上記の各条件の変動が短時間高強度運動のパフォーマン

2004），ATP-CP 系および解糖系による無酸素性エネルスに及ぼす影響について検討する必要がある．またギー供給が大きな割合を占めると考えられる．筋内や血ウォーミングアップから主運動までの休息時間の長さが中乳酸濃度の上昇を起こす高強度の運動を行うことに主運動のパフォーマンスに影響することも考えられるた

よって，筋細胞内における無機リン酸の増大，グリコーめ，短距離種目における競技会でのウォーミングアップ

ゲンの減少および活性酸素種濃度の上昇などが起こり，の実態を詳細に観察するとともに，より実際の場面に近その後に行う運動中に発揮されるパワーの低下を引き起い条件を検討する必要がある．さらに本研究では，気象こすとされている（和田ほか，2006）．したがって，本条件等の影響を考慮して実験運動を室内での自転車ペダ研究における運動後の血中乳酸濃度が 10mmol/L を大きリング運動としたため，本研究の結果を走運動に適用す

く上回るような高強度のウォーミングアップでは，上述ることには一定の限界がある．今後，気温や気候などのの要因などによって主運動におけるパフォーマンスを低条件を極力同一にした条件下での走運動を用いた実験に下させたと考えられる．また WAnT における平均パワーより，ウォーミングアップの至適強度についてさらに検について 5 秒ごとにみると，ウォーミングアップの強度証する必要がある．と運動時間の 2 要因による分散分析において 2 要因とも有意な主効果が認められ，多重比較を行った結果，5 −謝辞

10 秒の区間において中強度が低強度より有意に高く，本研究の実施にあたり多大なるご助力を頂いた武部真

10 − 15 秒の区間において中強度が低強度と高強度よりも幸氏（八戸大学人間健康学部（当時））に感謝申し上げ有意に高かった．上述したウォーミングアップの効果にます。

加えて，組織内と血中での乳酸濃度の上昇は筋張力低下を抑制すること（Nielsen et al., 2001），末梢での酸素供文献給量の増大を引き起こすこと（Koga, 2013）が指摘され

麻場一徳・谷口裕美子（1994）スプリンターとジャンパーている．これらのことを考慮すると，一定水準まで血中のウォーミングアップ．日本陸上競技連盟強化本部バ

乳酸濃度の上昇を引き起こす強度でのウォーミングアッ

イオメカニクス研究班（編） 世界一流競技者の技術

プが，短時間高強度運動における運動初期のパワーを高（第 3 回世界陸上競技選手権大会バイオメカニクス研

めるとともに，全体の 30％を占めると考えられる有酸究 班 報 告 書 ）． ベ ー ス ボ ー ル・ マ ガ ジ ン 社： 東 京，素性のエネルギー供給量を高めるなどの効果によって平pp.272-283.

均パワーを高める可能性が示唆される．これらのことか

Bar-Or, O. (1987) The wingate anaerobic test an update on

ら，ウォーミングアップとして行う短時間高強度運動に

methodlogy, reliability and validity. Sports Med, 4 (6):は，その運動強度が高過ぎると疲労の影響が出ること，

381-394.

また低過ぎると主運動における無酸素性（解糖系）およDuffield, R., Dawson, B., and Goodman, C. (2004) Energy

び有酸素性エネルギー供給を十分に高められないことか

system contribution to 100-m and 200-m track running

ら，至適な運動強度が存在する可能性が示唆される．なevents. J Sci Med Sport, 7 (3): 302-313.

お上述した分散分析の結果，WAnT の 5 秒ごとの平均パ

Febbraio, M., Carey, M., Snow, R., Stathis, C., and

ワーについてはウォーミングアップにおける 3 つの条件

Hargreaves, M. (1996) Influence of elevated muscle

すべて 5 − 10 秒のパワーがそれ以降のパワーより有意にtemperature on metabolism during intense dynamic

高かった．このことから，ウォーミングアップの条件はWAnT におけるパワー発揮動態には大きく影響しないことが示唆される．
本研究の結果に基づくと，運動時間が 30 秒前後すな
わ ち 200m 走 を は じ め と す る 短 距 離 種 目 に お い て，exercise. Am J Physiol, 271 (5): R1251-R1255.
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ウォーミングアップでは RPE が「きつい」と感じて血ゲラルドマック：佐々木秀幸（構成）（1982）マック式

中乳酸濃度が 10mmol/L 前後まで高まるような運動強度

短距離トレーニング．講談社：東京，pp.134-136.とすることが，それよりも高い強度でのウォーミング

後藤真二・池上晴夫（1987）運動中の血中乳酸動態に対アップに比べて高いパフォーマンスにつながる可能性がするウォーミング・アップの影響．体力科学，36（2）：あるとともに，それよりも低い強度でのウォーミング

78-84.

アップでは十分にパフォーマンスを高められない可能性

Hirovonen, J., Ruhunen, S., Rusko, H., and Härkönen, M.

が示唆される．ただし本研究で得られた結果は，ペダリ(1987) Breakdown of high-energy phosphate compounds

52陸上競技学会誌

and lactate accumulation during short supramaximal
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Koga, S., Wust, R., Walsh, B., Kindig, C., Rossiter, H., andHogan, M. (2013) Increasing temperature speeds

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