2018 Fiscal Year Research-status Report
タンデム自転車エルゴメータを用いた受動動作による末梢及び中枢血流応答
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18K10950
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| Research Institution | Kawasaki University of Medical Welfare |
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Principal Investigator |
小野寺 昇 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (50160924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 敬章 名古屋大学, 総合保健体育科学センター, 教授 (40343214)
荻田 太 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 教授 (50224134)
彦坂 和雄 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (60129004)
斎藤 辰哉 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 助教 (60758085)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | タンデム自転車エルゴメータ / 脳血流量 / passive pedaling / active pedaling / 心拍数 / 酸素摂取量 / 血圧 / 筋電図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ピスト式のタンデム自転車エルゴメータを作製した．ピスト式のこの機器を用いれば，後乗りが能動ペダル運動を行うことにより，前乗りの受動ペダル運動が可能となる．能動ペダル運動時と受動ペダル運動時では，前頭前野の活動性が必ずしも一致しないと予測する．そこで，タンデム自転車エルゴメータと近赤外線分光法を用いれば受動ペダル運動時の前頭前野の血液量・酸素動態を評価できると考えた．本研究は，受動運動と前頭前野酸化ヘモグロビン濃度の関連性を明らかにすることを目的とした．被験者は健康な成人男性2名（前乗り（年齢；27歳, 最高酸素摂取量；39.4ml/kg/min），後乗り（年齢；23歳， 最高酸素摂取量；44.6ml/kg/min））とした．被験者から研究参加の同意を得て実施した．測定項目は，前頭前野の酸化ヘモグロビン濃度変化とした．酸化ヘモグロビン濃度変化の測定は，全頭測定型functional NIRS装置を用いて行なった．運動課題は，前乗りが受動ペダル運動とした．後乗りは、能動ペダル運動とし、1.5kpの負荷とし、18分間行った．ペダル回転数は40rpmから開始し，3分ごとに10rpmずつ90rpmまで増加させた．前乗り受動ペダル運動における心拍数は，ペダル回転数の増加に伴い増加した．前乗り受動ペダル運動の酸化ヘモグロビン濃度変化は，運動前に比べ40rpmおよび50rpmにおいて増加した．この増加は，前乗り受動ペダル運動者が後乗り能動ペダル運動に同調する受動動作のためであると考えられた．後乗り能動ペダル運動者の酸化ヘモグロビン濃度変化は，ペダル回転数の増加に伴い抑制された．自転車エルゴメータのペダリング運動は、自動化された運動であるため前頭前野の脳血流量が抑制されたものと考えられた．同時に運動野における血流増加による前頭前野の血流抑制の可能性を明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
いわゆる一人乗り自転車エルゴメータを用いた能動的な動作（passive pedaling movement）では、運動強度を高めれば筋血流が増大し、筋温も上昇し、心拍数や酸素摂取量も増大する。いわゆる一人乗り自転車エルゴメータでは、受動的な動作（passive pedaling movement）を行うことが不可能である。しかしながら、タンデム自転車エルゴメータを用いれば能動的な動作（active pedaling movement）と受動的な動作（passive pedaling movement）を同時に行うことができ、２つの動作の生理的指標を比較することができる。研究計画において タンデム自転車エルゴメータを用い、ペダリング動作における受動的運動時(passive pedaling movement)の1. 筋血流量の定量(令和元年度、片山および荻田が担当)、2. 筋血流量と脳血流量の定量(令和2年度、片山、荻田、彦坂、細川および斎藤が担当)などを行うこととしている。本研究は、PDCAサイクル方式による好循環が成り立つように実験結果のフィードバックを研究者間で共有する研究計画を立案している。概ね順調に研究計画沿って実験が進捗している。
なお、平成30年度に実施した脳血流の予備実験が非常に順調に進んだため、同じく平成30年度に予定していた筋血流の予備実験は次年度に実施することにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画においてタンデム自転車エルゴメータを用い、ペダリング動作における受動的運動時(passive pedaling movement)の1. 筋血流量の定量(令和元年度、片山および荻田が担当)、2. 筋血流量と脳血流量の定量(令和2年度、片山、荻田、彦坂、細川および斎藤が担当)などを行うこととしている。本研究は、PDCAサイクル方式による好循環が成り立つ研究計画とする。研究計画に沿って実験を行い、学会発表し、評価を問う。評価に基づき再実験を行い、再び学会発表する。ECSS(European College of Sport Science)などで第三者評価を得た段階で論文投稿する。国際的な評価を得るために欧文誌に投稿する。学術的な成果をインターネットで公表し、将来ビジョンの実現を目指す。
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| Causes of Carryover |
筋血流計の購入を次年度に繰り越したため、次年度使用額が生じた。
令和元年度に、受動的運動時の筋血流量を定量する。購入した筋血流計による筋血流の変化を国際誌に投稿する。そのための投稿料、英文校正料として使用する。令和2年度に、筋血流量と脳血流量の定量を同時に行う。得られた資料を国際学会にて発表し、論文として投稿する。そのための旅費及び投稿料として使用する。
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