Investigating test protocols for the appropriate assessment of aerobic capacity in wheelchair athletes

• Project/Area Number: 22K11599
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: National Agency for the Advancement of Sports and Health
• Principal Investigator: 尾崎 宏樹 独立行政法人日本スポーツ振興センター国立スポーツ科学センター, スポーツ科学・研究部, 先任研究員 (00549470)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 亀田 麻依 独立行政法人日本スポーツ振興センター国立スポーツ科学センター, スポーツ科学・研究部, 契約研究員 (40806436) ; 袴田 智子 独立行政法人日本スポーツ振興センター国立スポーツ科学センター, スポーツ科学・研究部, 研究員 (90586140)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 酸素摂取量 / 心拍数 / 車いす / 車いすテニス / 移動距離 / 有酸素性能力 / 有酸素能力 / ローラーテスト

Outline of Research at the Start

車いすエルゴメーターを用いた有酸素能力評価において、確立したテストプロトコルはない。そこで本研究では、車いす競技中に必要な体力を測定し、それらを基準に、車いすアスリートのための有酸素性能力評価プロトコルを確立することを目的とする。アスリートを対象とした模擬試合を行い、競技中に発揮される酸素摂取量や心拍数、移動速度などを測定する。そして、競技中の運動強度を基準とした負荷設定によるローラーテストのプロトコルを考案する。これにより、車いすアスリートも健常アスリートと同様に有酸素性能力を正確に評価できるようになると考えられる。また、強度を適切に設定することで一般車いすユーザーへの応用も期待される。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ナショナルチームに所属する車いすテニス選手（女子4名、男子2名）を対象に、模擬試合を実施し、試合中の酸素摂取量、心拍数、タイヤ回転数、車いすの移動軌跡を計測した。

(1)酸素摂取量　携帯型呼気ガス測定装置（メータマックス）を対象者に装着させて模擬試合中の酸素摂取量を測定した。ラケットスイングやタイヤの漕ぎ動作を妨げないよう測定機器本体を対象者胸部に装着し、付属の固定用ストラップで固定した。(2)心拍数　心拍数は、光学式胸部型心拍測定装置（ポラール）を用い、呼気ガス測定装置に同期させた上で心拍数を測定した。 (3)車いすの移動軌跡およびタイヤ回転数　移動軌跡は、コート上部からの映像を基に、AIによる車いすの追尾を行うことで求めた。軌跡から得られる移動距離を微分し、各ゲームの平均速度を算出した。また、ジャイロセンサを有する加速度計（Wave Tracker）を両輪の車軸及び座面下の車軸間の中点に計３個貼り付けた。両輪に貼り付けたセンサからは、姿勢角の変化を計測し、タイヤ回転数を算出した。また、座面下のセンサから、車いすの加速度を求めた。（4）模擬試合　模擬試合は、国際大会と同様のルールで行った。対象者には、国際大会同様の強度で試合を行うよう指示した。

結果（1）心拍数および酸素摂取量　本測定に参加した対象者のうち1名の酸素摂取量及び心拍数の結果では本試合中の最大酸素摂取量は45ml/kg/min以上であった。また、平均心拍数は125bpm程度であった。　（2）車いすの軌跡　映像上の車いすアスリートの上半身と車いすの姿勢を一元的に同定するAIを開発した。本研究では、コート上部から撮影した模擬試合の映像に本AIを適用し、左右の車輪を検出した。次に、両車輪の下端の中点を代表点として、車いすの追尾を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度実施予定であった、実際の競技中のトップアスリート（車いすテニス）の体力を測定することできた。次年度以降計画している、実際の車いすトレッドミル用の有酸素性能力測定プロトコルの構築のための基礎データが得られた。
一方で、同様にデータ収集を予定していた別競技選手への測定は、競技団体の都合で実施を見送った。複数競技のデータがあるとより汎用性の高いプロトコルの考案が可能となるため、次年度以降引き続き測定機会の創出を検討する。

Strategy for Future Research Activity

本研究の目的は、実験室的に、車いすアスリートのためのトレッドミル上での有酸素性能力測定のためのプロトコルを構築することである。
今年度は、そのプロトコルのうち、負荷設定の根拠となる、実際の競技中の体力要素を明らかにすることができた。
次年度以降、これらの競技中の体力データを基に、車いすアスリート用トレッドミルの負荷設定を検討する。また、運用上、車いすのタイヤとトレッドミルの固定方法や、こぎ動作中のずれの抑制等も併せて検討する。
より汎用性の高いプロトコルの構築のため、今年度実施できなかった別競技での測定の実施も引き続き検討する。