暑い環境でのサイクリング中の身体冷却の生理学的および体温調節応答 (PYTHON)

デザイン

この調査は、次のタイムラインで完了します。

訪問 1: ベースラインおよび VO2max テスト

ビスト 2: 代謝熱生産の訪問

訪問 3-6: トライアル 1、2、3、4

訪問固有の情報は以下に記載されていますが、従属変数および手順に関する特定のデータ収集プロトコルは、研究デザインの説明の下に含まれています。 参加者は、研究プロジェクト、科学出版物/会議、および教育目的で使用される写真/ビデオリリースフォーム (付録 H) に署名するよう求められます。 参加者は、環境チャンバーで運動中または休憩中にビデオ撮影または写真撮影される場合があります。 参加者は、医療クリアランスが付与された後に割り当てられます。

訪問 1: ベースラインおよび VO2max テスト

参加が承認された参加者は、ベースラインおよび VO2max テストの日に予定されます。 基礎代謝率（BMR）は、ベースライン訪問中に到着時に測定されます。 参加者は、頭と胴体を覆う換気フードで仰向けになります。 換気フードは、代謝カートに接続されたホースに取り付けられます。 代謝カートは、呼吸交換率、酸素消費量、基質利用率を継続的に測定します。 参加者は約 30 分間ボンネットの下に留まります。 BMR が完了すると、参加者は清潔な尿カップに尿サンプルを提供します。 尿比重と尿の色を評価します。 ヌード体重も記録されます。 各参加者にプライバシーが与えられますが、堅固で密閉されたドアの後ろの個室で参加者だけで測定を行い、部屋の外で体重計を読んで研究することで体重測定値を取得します。 参加者は、尿比重 (USG) ≤1.025 の水分補給基準が満たされている場合にのみ、VO2max テストを続行することが許可されます。 参加者が 1.020 ～ 1.025 の USG を持って到着した場合、被験者は適切な水分補給状態を確保するために 500 mL の水を飲むように求められます。 USG が 1.025 より大きい場合、被験者は別の日に再スケジュールされます。 身長は、訪問1で巻尺で測定されます。体脂肪率は、空気置換プレチスモグラフィー（BodPod®; Cosmed、ソフトウェアバージョン4.2+、Concord、CA、USA）を使用して測定されます。 これが完了するまでに 5 分もかかりません。 この情報は、被験者の人口統計を説明するために使用されます。 参加者は、約 30 分から 1 時間の間隔を空けて、トレッドミルとサイクル エルゴメーターで最大酸素摂取量 (VO2max) テストを完了するよう求められます。 このテストは、参加者の有酸素フィットネス レベルを提供し、2 つの運動プロトコル間で比較されます。 参加者は、週平均の身体活動についても質問されます (付録 K)。 この訪問には約 1 ～ 2 時間かかります。

訪問 2: 代謝熱産生の訪問

適切な運動強度を処方するには、熱産生を制御する必要があります。 熱産生は、熱を計算するために2ウェイ非再呼吸マスクを利用した呼気の収集を介して代謝データを測定する暑さ（試験と同じ環境温度）での段階的な運動テスト（3〜5分の段階）を利用して規定されます生産と研究参加者のグループ間で比較するサイクリング強度を適切に選択します。 このテストは、ベースラインの訪問後に行われます。 研究手順は、運動プロトコルを除いて、試験 (後述) の手順を模倣します。 運動プロトコルが完了するまでに約 20 分かかります。 5 段階のエクササイズ (段階的段階) が含まれます。 参加者は、この訪問中に ACU を着用します。

訪問 3-6: トライアル 1-4

参加者番号はランダムに割り当てられ、4 つの試行 (ミストファン、前腕、受動冷却、アイス タオル) が乱数発生器で注文され、参加者番号に割り当てられます。

これらの注文は、注文効果がないように参加者間で相殺されます。 各参加者は、研究の一環として 4 つの試験を完了します。 参加者は、病気の場合、怪我をした場合、または水分補給の要件を満たしていない場合は、試用訪問を行うことができます。 参加者は、運動試験を完了できるかどうかを判断するために、現在病気にかかっているか、薬を服用しているかどうかを尋ねられます。 参加者が発熱、現在の病気、または体温に影響を与える薬を服用している場合、参加者の訪問は再スケジュールされます。 参加者は、4 つの別々の日に 4 つの試験を完了します。

トライアル ＃

冷却介入

1

パッシブ冷却

2

ミストファン冷却

3

前腕浸漬

4

アイスタオル

この研究の運動プロトコルと回復部分は、周囲温度が約30〜40°C、相対湿度が約30〜70％の気候室で実施されます。 参加者は、運動試験を通して自由に飲むことができます。

ラボに到着すると、参加者は過去 24 時間と 12 時間にそれぞれアルコールまたはカフェインを摂取したかどうかを示すよう求められます。 摂取したものを正確に特定するよう求められることはありませんが、肯定的な兆候を示した場合、試験は別の日に再スケジュールされます. 参加者は、清潔な尿カップに少量の尿サンプルを提供し、ヌード体重を測定します。 ラボに到着すると、尿の比重、ヌード体重、尿の色によって水分補給状態が評価されます。 参加者は、尿比重（USG）≤1.025の水分補給基準が満たされている場合にのみ、運動試験を続けることが許可されます。 参加者が 1.020 ～ 1.025 の USG を持って到着した場合、被験者は適切な水分補給状態を確保するために 500 mL の水を飲むように求められます。 USG が 1.025 より大きい場合、被験者は別の日に再スケジュールされます。 参加者は、次回の治験に望ましい水分補給状態を得る方法について、事前の来院時に指示を受けます。 研究者は食道プローブを挿入します。 訓練を受けた担当者のみが食道プローブを挿入できます (学部生は許可されません)。 参加者は、直腸プローブを挿入し、心拍数モニター ストラップを着用します。 さらに、参加者は 9 サイト Biopac 皮膚温度センサーを着用します。 研究者は、参加者の胸部、上腕、前腕、太もも、首、腹部、太もも、背中、およびふくらはぎ (前部および後部) に医療用テープで皮膚温度センサーを適用します。 参加者は、胸、上腕、前腕、太もも、ふくらはぎ (前部と後部) に iButton (ワイヤレス皮膚温度センサー) も装着します。 参加者はまた、ラボに到着すると、主観的な睡眠アンケートに記入するよう求められます。 参加者は、エクササイズ トライアル中にアクティブ コンバット ユニフォーム (ACU) を着用します。 参加者は、ブラウスとパンツの 3 つの ADU サイズ (S、M、L) を利用できます。 ACU が適切にフィットするようにベルトを使用します。 参加者は ACU を保管することはできません。ADU は（メーカーの指示に従って）洗浄され、参加者のために再利用されます。 ADU メーカーの指示は、標準的な洗濯サイクル (洗剤と洗濯機で乾燥) と同じです。 使用前後にACUの重量を測定し、衣類に付着した汗を測定します。 参加者は、テスト中、非利き腕に手首ベースのデバイス (BHSAI が提供) を装着します。 リストデバイスは、手首から約 1 インチ近位に配置し、正確な心拍数測定のためにぴったりと装着する必要があります。 リストデバイスは、赤外線技術を使用して心拍数を推定するために使用されます。 心拍数のリスト デバイスの推定値は、極心拍数モニター (ゴールド スタンダード) と比較されます。 人体警告システムは、手首のデバイスからの心拍数と環境条件を使用して体温を推定します。 この研究のスポンサーは、直腸温度と 7 部位の皮膚温度センサーを使用してアルゴリズムを変更し (リアルタイムではなく、収集されたデータから)、体温をより正確に推定します。 将来の目標は、ボディ アラート システムを時計に組み込むことです。 参加者は、BHSAI デバイスを持たない腕に別の手首ベースのデバイス (WHOOP) を装着します。 WHOOP デバイスは、心拍変動と睡眠を監視します。 参加者は、研究期間中、毎日このデバイスを着用するよう求められます。

参加者は環境室に入り、30 分間座って平衡状態になります。 環境チャンバーは、周囲温度 30 ～ 40°C、相対湿度 30 ～ 70% に設定されます。心拍数、直腸温のベースライン測定後、参加者は知覚指標を完成させます。 参加者は、環境症状アンケート (ESQ) にも記入します。

トライアルは、7W/kg から 15W/kg までのサイクリングを 40 分間隔で 2 回行います。 40 分間の各エクササイズ ブロックの後には、冷却が行われる休憩が続きます。 参加者は、運動試験を通して自由に飲むことができます。 参加者は、割り当てられた冷却モダリティで約 30 分間冷却されます。 直腸温度および食道温度、皮膚温度、心拍数、知覚測定値、および気分 (POMS、後述) は、運動および冷却の前、最中、および後のさまざまな時点で収集されます。 代謝熱産生は、4つの試験すべてで間接熱量測定（代謝カートに接続されたマスク）を使用して測定されます。

パッシブ クーリング: 参加者は、パッシブ クーリングのために人工気候室の椅子に座るよう求められます。

ミストファン冷却: ミストファンは参加者の隣に配置され、ミストファン冷却中に参加者の手と前腕のみをミストファンで冷却します。 参加者は、皮膚の表面積を増やすために ADU の袖をまくるように求められます。 ミストの温度とファンの風速が記録されます。

前腕浸漬: 前腕浸漬中、参加者は前腕を約 20°C の水に浸します。

アイスタオル: 長時間水を保持できるタオルを使用し、氷水混合物 (~2 C) に沈めます。 研究者は、タオルをやさしく絞って余分な水分を取り除き（ただし、水で飽和したまま）、タオルと四肢の間に空気の隙間がないように、前腕と手にぴったりと適用します. 1〜5分間適用してから、別の新鮮な冷たいタオルに交換してください. このステップにより、適用期間中にタオルが温かくなるため、前腕と手がほぼ一定の適用温度になることが保証されます。 このプロセスは、冷却期間全体にわたって繰り返されます。

データ収集は 2 つのフェーズに分けられます。 パイロット研究が最初に実施され、最初の2人の参加者がすべての研究施設訪問を完了します。 これらの試験からのデータは、データ収集を継続する前にレビューのためにスポンサーと共有されます。 参加者は、通常のテストと同じパイロット テストの手順を実行します。 パイロット テスト データがデータセットに含まれます。 スポンサーからの承認後、データ収集が再開されます。 各トライアルは約 4 時間です。

すべてのデバイスは、他の参加者が使用する前に、製造元の指示に従って適切に洗浄されます。