| 研究課題/領域番号 |
19500574
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| 研究機関 | 森ノ宮医療大学 |
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研究代表者 |
宮本 忠吉 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (40294136)
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| 研究分担者 |
高木 洋 国立循環器病センター研究所, 循環動態機能部, 室長 (60216629)
稲垣 正司 国立循環器病センター研究所, 循環動態機能部, 室長 (80359273)
中原 英博 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 助手 (90514000)
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| キーワード | 運動 / 適応 / システム解析 / 呼吸調節 / 循環調節 / 化学反射 / トレーニング / 換気量 |
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| 研究概要 |
【背景】本年度は、生体呼吸化学調節系の動的な性質を精度よく定量化する方法論の開発に取り組んだ。これにより、今後、様々なスポーツ場面で見られる時々刻々と変化する運動ストレスに対する生体システム(個体)の制御機構の適応能(安定性や速応性)や予備能の推定評価に役立つ指標を提案することを目的とした。
【方法】非喫煙、非肥満の健常男性6名を対象とした。中枢コントローラの動特性(動脈血[呼気終末]CO_2分圧(P_<ETCO2>)→分時換気量(V_E)関係)を調べるために、白色雑音法を用いて2種類の吸入CO_2濃度(0、6%)をランダムに変えることで種々の周波数成分をもつP_<ETCO2>を入力信号として加え、その出力応答であるV_E測定を行った。これによりP_<ETCO2>に対するVE応答の増幅度(ゲイン)と位相差を周波数ごとに示した伝達関数を求めることに成功した。末梢プラントの動特性(V_E→P_<ETCO2>関係)を調べるために、白色雑音法を用いて意識的な低換気と過換気をランダムに変え、種々の周波数成分をもつV_E(入力)とP_<ETCO2>(出力)測定を行った。これによりV_Eに対するP_<ETCO2>応答のゲインと位相差を周波数ごとに示した伝達関数を求める事に成功した。
【結果、結論】制御部である中枢コントローラは、むだ時間を含んだ1次遅れ系の応答として、制御対象部である末梢プラントは2次遅れ系の応答としてそれぞれ近似でき、ヒト呼吸化学調節系の動的性質をゲイン、時定数、遅れ時間の各指標を用いて定量記述することに成功した。得られたパラメータを基に、シミュレーションを実施したところ、これらの指標は帰還系全体の反応の迅速性や安定性の決定因子となり得ることが判明した。今後、系統立てて、アスリートの呼吸化学調節系の動的機能の定量解析を行うことで、スポーツ活動時における生体調節系の機能評価や、より実践に即したアスリートの運動能力の評価、検証が可能になると考えられた。
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