上腕筋群の等速性筋力の年齢的推移とトレーニングの適時期に関する研究 : 最大筋力とその持続能力について

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(1)89. 上腕筋群の等速性筋力の年齢的推移とトレーニングの通時期に関する研究一最大筋力とその持続能力について一後藤幸弘.,緒方宗雄日,辻延浩‥',辻野昭' (平成4年9月30日受理) I.目的身体活動を中心としてなされる体育にとって,学習の主体者である児童・生徒の身体発達を知ることは,教育的効果を高める上にも安全な活動を行うための方法を考える上にも重要な課題である.また,体力の諸要素について「どの時期に,どの様なトレーニングを行えば最も効果的か」を明らかにすることは,教育課程編成のためにも21)基礎的な問題と考えられる. 我われの身体活動は筋の収縮により発生する力の上に成立し,種々の体力要素もなんらかの形で筋機能が係わっているので,筋力は体力の中でも最も重要な要素と考えられる. 筋力を高めるには筋を収縮させる必要があり,トレーニング方法も筋収縮様式と収縮速度の面から,等尺性(isometric)トレーニング,等張性(isotonic)トレーニング,伸張性(eccentric)トレーニング,プライオメトリック(plyometric)トレーニング,さらには等速性(isokinetic)トレ-ニングに分類19)される. なかでも, 1967年にHislop,H.J.ら10)34)によって提唱された等速性トレ-ニングは,運動部位の加速を抑える力が抵抗となり,関節の全可動範囲において最大筋力を発揮することができるので等尺性や等張性トレーニング法よりも効果的24)26)糾1)で,また,自己の発揮する筋力以上の負荷が他動的にかかることがないので安全な方法であるとされている6)10)34) ところで,体力の諸要素についてトレーニングの適時期7)を効果の面から明らかにした研究は数多くない5)8)30)37)38)そのため,猪飼ら12)の筋持久力トレーニングの年齢差を検討した研究において,効果の大きかった時期と加齢的な発達の著しい時期に対応がみられたことから,それぞれの機能の加齢による発達の著しい時期にトレ-ニングを行うのが最も効果的であるとする立場がとられてきた12)23) この考えに立っならば,筋力トレーニングの適時期を予測するためには,筋力の加齢的な発達傾向を明らかにする必要がある.等速性筋力の発達過程に関しては,金久ら1乃や阿部ら告)の研究があげられるが,男子の上腕筋群については明らかにされていない.また, 上腕筋群に等速性トレーニングを負荷し,効果の年齢差を検討した研究もみあたらない. そこで本研究では,まず,発育期にある児童・生徒を対象に,上腕筋群の単発的な等速性最大筋力と筋持久力の発達傾向を検討した.次いで,加齢的発達の著しい年齢層を対象に,上腕筋群に一定期間等通性トレーニングを負荷し,等速性最大筋力とその持久力の二つの側面から効果の年齢差を検討し,筋力トレーニングの適時期を明らかにした. 兵庫教育大学第5部(生活・健康系教育講座) 〒673-14兵庫県加東郡社町下久米942-1 宮崎市立宮崎北中学校兵庫教育大学附属小学校.

(2) 90. Ⅱ.方法 1.等通性筋力の年齢的推移(実験I) (1)被験者表1に身体特性を示す,小学校4年生から高校3年生(10歳∼18歳)の男子児童・生徒, 計179名を対象とした.なお,それぞれの被験者はなんらかのスポーツ活動に参加している児童・生徒である. 表1.各年齢層の被験者数とその身体的特徴学爪 ⊥. -. =. 4. T. A. -. c. n. 1. s. I. -. ・. H. ォ. '. I. -. *. e. *. 蝣. ￡. ". -. c. 0. ⊥. u. -. -. ・. l. -. ⊥. o. 6. 5. r. 'H. s. o. 、. -. 0. V. .. o t ′ H ォり + I. S. -. H. 6 4 一 c r > < c > りん l H ‖ V. l. 7. 16. 一 o c r > - ォ = ^ c o - r l. ハaoe*o. *. -. -. 八. U. t. レー 1 1 ⊥ ⊥. L C 3 り 3 C 3 3 蝣 <. り. 51.. p . ! = > t . i へり 0 0 C - O " > t. ・. j. =. 1. 〃. 蝣-TS爪リ6⊥Tl亡HHり+I. o. c. -. 蝣. 一. ・. 4G.4. C--Ovl. o. j. H. o. a. 〟.V-'. U. T. 42.2. ・-,-h--I. .. c. J. ハ. ﹂. 31.8. < = > C V 3 ・ * & ・一〇 O t o u l i. サ. U. 〃. t. -. 3. -4.∧=Sォ3-十(5・十l , , - L . ,. -. 、. ノ. 7. 蝣. O. リ. -. ". 蝣-蝣.--・り・.Tl・一3. ノ. t. r^>:. O. の. こ. r. ∧U亡o⊥Tll^.--.. O. 1. I. j. L. - f I - - H. o. i. 3. -00-wc=a. !7.8. 20. Onx><ツ1U. _. -. v. J. 一. .爪=>*X5一ツー.<.. f. C. ⊥ T l I. J. >. T. <=>-sr-Hcv^j⊥⊥ ⊥TII. T. 13.84. ハ r - 1 . . . = 3 - c r < ム U りー. 2. C. I. C. U. 2 - ハ = サ U 5 ⊥ ︼ウ J + l. >. ⊥. りJn=>-=r⊥⊥eYD⊥⊥. ￣. β E^^^^Kif. Ar=>c-co. -. _. 5′o・OOLCvC-OL,へU. Ar3ォ"サCO. 蝣. ⊥. g 爪 = m - H りん ⊥ ⊥. ㈲^Q-Q,-,Q5,G5.P. 数齢長重重囲. 溝 ( I . 蝣" H周 ' I, M> 'i :. 人年身体除上. 20 10.89. 55.1. 3.2 ±3.9土5.6 :7.2 !3.9 i-i.2日.3 ±5.5 4 20.3 21.7 22.2 24.6 24.9 26.3 28.0 28.7 7土2.0 ±2.3 ±2.2 ±2.g ±1.5 ±2.0 ±1.7 ±3.0. (2)形態の測定身長,体重,皮下脂肪厚(上腕背部,肩甲骨下角部),及び伸展位における上腕周径園について測定した. (3)筋力の測定 ①最大筋力テスト CybexII (Lumex社製)を用いて,逆手でレバーを擦らせ,仰臥姿勢で4種類の速度条件下(60,120,180,240- /s)における肘関節屈曲ならびに伸展動作の単発的ピーク・トルクを測定した.あわせて,等尺性屈曲力と伸展力を肘関節角度90度の条件で測定した. ②筋持久力テスト Thorstensson.A.とKarlsson.J.の方法35)にならい180-の速度条件における最大努力での肘関節屈曲および伸展動作を2秒に1回の割合で50回連続して行わせ,その際発揮されるトルクをペンレコ-ダーに連続記録した.運動開始から5試行までの平均(以下, 初期値と略す)と46-50試行までの平均(以下,終末値と略す)から,後述する式により低下率を求め筋持久力の指標とした.また, 50試行のピーク・トルクの総和(以下,総ピーク・トルクと略す)も測定した.なお,これらの測定は,右腕について行った. 2.等通性筋力トレーニングの適時期(実験Ⅱ) (1)被験者実験Iの被験者のうち,等速性筋力の加齢的発達の著しい11歳から15歳の児童・生徒を対象に,それぞれの年齢層の半数をトレーニング群,残りをコントロール群とした. (2)トレーニング内容と練習期間トレーニングは180-の速度条件で最大努力の肘関節屈曲・伸展動作を30回連続して行うことを1セットとし, 1分間の休息をはさみ3セット,過3日の頻度で8週間実施.

(3) 上腕筋群の等速性筋力トレーニングの適時期. 91. した. (3)トレーニング効果の測定トレーニング2過ごとに,最大筋力ならびに筋持久力を実験Iと同様の方法で測定し一た. さらに,一部の被験者については,筋力測定時に上腕二頭筋(長頭,短頭),上腕三頭筋(外側頑)の筋放電量を,直径10mmの皿状円盤電極を使用し,生体電気用増幅ユニットと積分ユニット(日本電気三栄測器社製)を用いて記録・測定した. 班.結果ならびに考察 1.等速性最大筋力の年齢的推移について図1 (A)は上腕屈曲筋群の,同(B)は伸展筋群の,最大筋力の年齢的推移を速度条件別に示したものである.. !l盲! -. S 0. e. 000. 1 L * ^ ^ ^ ^ F * J り l. S. g. <7.)J雷λLadもseajDui・/,. a⊃bjo)葛むd. 8 6. ( ・ / . ) L e a A j a d s s e a j a u j * / .. A. (year). 図1.上腕屈曲筋群(A),ならびに伸展筋群田)の速度別最大筋力の年齢的推移と年間増加率荏)日印は0- /sの年間増加率を, ㊥印は60- /s-240- /sの平均年間増加率をそれぞれ示す。いずれの年齢層においても屈曲筋群・伸展筋群ともに,運動速度が速くなるにしたがってど、ク・トルクは小さくなる傾向がみられた. 各速度条件における筋力は加齢とともに増大し,最大筋力の発達傾向には速度条件による相違はほとんど認められなかった.しかし,屈筋の15歳,伸筋の16歳での停滞や低下は, 速度条件が高いほど大きい傾向がみられた. また,年間増加率は13歳から14歳にかけて最大値を示した. 猪飼ら12)の研究では,男子は12歳から15歳にかけて上腕屈曲筋群の筋力の著しい発達がみられている.飯塚16)は,握力,背筋力,上腕屈筋力,および脚筋力の発達は12歳から15 歳頃がど-クであるとしている.水谷ら25)紘,肘関節屈筋の等尺性ならびに伸張性筋力を測定し, 11歳から18歳まで加齢的に発達すると報告している.これらの報告は測定方法に違いがあるものの,筋力の発達傾向は,男子の場合13歳から15歳で著しく,その後も程や.

(4) 92. かな増加を示す点で本研究の結果とも一致している.これらのことから,加齢による筋力の発達傾向は筋収縮様式や収縮速度が異なっても大きな相違がないものと考えられる・ (LUD＼∈N)B9Lpipuoipas-ssoj^＼snbjoニ?ad. 2,0. 10. ll. 12. 13. Age. 14. 15. 16. 17. 18. (year). 図2.上腕屈曲筋群および伸展筋群の単位筋断面積当たりの筋力の年齢的推移図2は,上腕周径園から推定した上腕断面積で除した単位筋断面積当たりの筋力の年齢的推移を示したものである. 絶対筋力は, 10歳から13歳では変化はみられないが, 14歳以降17歳まで加齢的に増大する傾向が屈曲筋群・伸展筋群のいずれにおいても認められた.しかし,屈曲筋群の方が伸展筋群よりも加齢的変化の大きい傾向を示した. 福永4)は,絶対筋力はいずれの年齢においても4-8kgで性および年齢(12歳から20 歳意で)による差はなく,加齢的な筋力の増大は筋断面積の増加によるものであるとしている.しかし,森下27)は, 6歳から18歳の男女を対象に前腕断面積と握力の関係を検討し, 筋力の増大には神経系の発達も関与するとしている.また,金久ら18)も単位筋断面積当たりの筋力は,肘関節の伸筋を除き,加齢とともに増大する傾向のみられることを報告し, 本研究の結果と対応がみられる. 図3は,生物学的年齢1)に基づく発育尺度としての身長を基準とした筋力の発達傾向を相対発育の立場からみたものである.すなわち,身長を5cm刻みで区切り,それぞれに含まれる被験者の身長と筋力の平均値を対数表示したものである. 筋力と身長の関係は,身長が150cm付近と170c:皿付近で交差する3つの直線回帰式で示され,福永4)の等尺性筋力と同様の結果が得られた.このことは,身長150cm過ぎから170cm になるまでの問は,筋力の発達が形態の発育よりも著しいことを示唆し,身長が児童・生徒一人ひとりの筋機能の発達促進期を捉える一つの指標になりうることを示している..

(5) 上腕筋群の等速性筋力トレ-こングの通時期. 93. 130 140 150 160 170 180 Height (cm) 図3.上腕屈曲筋群の最大筋力と身長の関係(両対数軸) 2.筋持久力の年齢的推移 (1)年齢別にみた作業回数に伴うピーク・トルクの低下について図4 (A)は屈曲筋群の,同(B)は伸展筋群の,筋持久力テストにおける50回の作業. -13-. !lなさ!. ▲ ▲ △ ●. =ヽ〔叫. ◎ 0. :・∴::・. >H. 0. a. ■ 固 □ ▲ ▲ △ ● ◎ 0. a. (wN). ら. y. 蝣. CO!--.(﹂>in上.っJ2・10. ▲. cor-cotnJqfJCM'-O. Extension. 35. Flexion. -.∴∵蝣-. snbjoj上eむd. 蝣-. :IO. 一・-ォ:・蝣・--.,. 0>. 5S^i甥戎. 6 ll 16212631. 36引16 t. l. I. 5 10 1520253035404550 Number of Repetilions (time). ien l. I. I. 51015. 16 21 26 il. il. ド. 20 25 30. 31 3641 46 I. ¥. I. ¥. 35 4045 50. Number of Repetilions (time). 図4.年齢別にみた上腕屈曲筋群硯,ならびに伸展筋群(B)の作業経過に伴う筋力の変化.

(6) 94. 経過に伴うピーク・トルクの変化を5回試行ごとの平均値で年齢別に示したものである. 屈曲筋群・伸展筋群ともに, 10歳から13歳までの年齢層では,初期値は小さく作業経過に伴うピーク・トルクの減少も僅かで,低下率は40%以下を示した.一万, 14歳以降の年齢層では,初期値は著しく増大し作業経過に伴うピーク・トルクの減少が大きくなる傾向を示した. これらのことは, 14歳以降の年齢で相対的に遠筋線維が遅筋線維よりも発達していることを示すものと推察された. また,作業経過に伴うピーク・トルクの低下傾向には,屈曲筋群では12歳と13歳の間に差はみられなかったが,伸展筋群では若干の相違がみられた.この傾向は,大腿筋群においても認められ37)屈曲筋群よりも伸展筋群の方が速筋線維の発達が早期に始まるものと推察された17)この要因については,さらに検討する必要がある. (2)初期値および終末値,ならびに低下率の年齢的推移図5 (A)は屈曲筋群の,同(B)は伸展筋群の,筋持久力テストにおける初期値,ならびに終末値の年齢的推移を示したものである.. 40. 40 ∈ Z. ∈ 2. )30. 、ノ30. Extension. -B-. oo 21 むnbjo)吉山d. d) :⊃. 0-20 L. C〉. O I. o. 0. o. D ^. ^. サ. o. o C. o. o. つ. M. 1. C. o 2. o M. (7.)J思Ajadもseajoui・/. o. O. o. 1718. (year). O. D. 141516. e. ﹂adaseajouH。＼.. Ag. o. o I. 1213. (・/.)蝣"?ォ*. oo 08. 1011. t5 10 Oi tL. 101112131415161718. Ag. e. (year). 図5.上腕屈曲筋群間,ならびに伸展筋群(B)の筋持久力テストにおける初期値と終末値の年齢的推移屈曲筋群・伸展筋群ともに初期値は,当然のことではあるが180-の速度条件における単発的最大筋力と同様の加齢的変化を示した.一方,終末値の14歳以降の増加傾向は, 初期値の増大に比して小さく,両者の差は14歳以降加齢的に顕著になる傾向がみられた. 図6 (A)は屈曲筋群の,同(B)は伸展筋群の,筋持久力テストにおける低下率の年齢的推移を示したものである. 屈曲筋群の低下率は, 16歳まで加齢的に大きくなり,特に11歳と12歳の間で顕著であった.伸展筋群においても,低下率は10歳から14歳まで加齢的に増大し,特に11歳と12歳の間で顕著にみられた. 最大努力作業時の時間条件とェネルギー供給機構の関係を検討した山本39)の報告から, 主として初期値には非乳酸性エネルギー発生能力が,終末値には乳酸性ならびに有酸素性.

(7) 上腕筋群の等速性筋力トレーニングの適時期. 95. >. -rま∃ -. ? > J i f t. i. T *. n. V. o. 礼. i. -. n 0. 1 U. 5. I. I. I. 1. I. I. I. I. 1. 1011 1213K15161718 Ag e (year). 1011 121314. Ag. e. 15 16 1718. (year). 図6.上腕屈曲筋群硯,ならびに伸展筋群(B)の筋持久力テストにおける低下率の年齢的推移エネルギー発生能力がそれぞれ関係しているものと考えられる.とすれば,上述の初期値と終末値の発達傾向の相違は,非乳酸性負債能力や耐乳酸性負債能力は14歳以降も加齢的に向上するが,最大酸素摂取能力の発達は14歳以降ほとんどみられないことを推定させる. 事実,生田ら15)は, ATP-CP系の非乳酸性能力は男子では13歳頃から急激に発達し18 歳まで加齢的に増大することを,伊原ら11)は,最大酸素負債量は7歳から18歳まで加齢とともに増大する傾向のあることを,さらに,猪飼ら14)は,最大酸素摂取能力は12歳から16 歳まで加齢的に増大するが,以降ほとんど伸びのみられないことを報告している. Tesch.P.ら33)紘,180-の速度条件で最大努力の膝関節伸展動作を50回連続して行わせ, 25回の運動後では遅筋線維より速筋線維に高い乳酸の蓄積がみられ, 50回の運動後では両筋線維ともに同程度の乳酸の蓄積がみられたことを報告している.すなわち,筋持久力テストでみられた作業前半の急激などーク・トルクの減少は速筋線維の出力低下によるものであり,低いながらも後半発揮されるトルクは,遅筋線維の出力によるものであると推察している.また, Foster.C.ら3)は,単位筋断面積当たりの遅筋線維の割合と最大酸素摂取量の間に有意な相関関係を認めている. これらの結果を考え合わせると,筋持久力テストの初期値はATP-CP系の非乳酸性能力を主として反映する指標であり,一方,終末値は,乳酸性の負債能力というよりは有酸素性の能力を反映する指標とするのが妥当であるように考えられた. したがって,初期値に対する終末値の割合から求めた低下率は,無気的筋持久力の指標というよりは筋線維タイプ比を非侵略的な方法で推定する方法として意味あるように考えられた.. (。＼。)し佃af,jaduih6むU二UもQ。(.. -. むUニUもp-03}SJもLlト. (。t.)むu〓Uむp-0むIejむMi. Extension.

(8) 96. すなわち,初期の筋力発揮には全ての筋線維が参画し,終末における筋力には遅筋線維のみが参画している33)と考えると,筋持久力テストの低下率は次式のように置き換えられる.. 低下率-. ピーク・トルクの初期値-ピーク・トルクの終末値. ×100. ピーク・トルクの初期値. 筋断面積((遅筋線維+速筋線維) - (遅筋線維) ) 筋断面積(遅筋線維+速筋線維). %Ft線維. 低下率と外側広筋の速筋線維の占める割合との間に有意な相関関係のあること32)35)は, これらの考え方の妥当であることを裏付けている. Ⅱ.トレーニング効果の年齢差について 1.最大筋力のトレーニング効果 (1)屈曲筋群と伸展筋群の効果の比較図7 (A)は屈曲筋群の,同(B)は伸展筋群の,トレーニング8週後における最大筋力のトレーニング効果を増加率で示したものである. 屈曲筋群では,高速の条件はど効果の大きく出現する傾向が,いずれの年齢層においてもみられた.しかし,伸展筋群では速度条件による効果の特異性は認められなかった. また,トレーニング効果は,いずれの年齢層においても屈曲筋群の方が伸展筋群よりも大きい傾向が高速の条件で顕著に認められた. 金子ら20)は,成人男女にアイソメトリック・トレーニングを行わせ,肘関節の屈曲筋群・伸展筋群のトレーニング能に差異を認めていない.また,田路ら36)は,同様の結果を膝関節筋について報告している.本研究においても,トレーニング効果を等尺性筋力の増加率でみるとトレーニング能には差異はみられなかった.. -^-寵蝣average. -IB1itm urn. 追三笠:L芸道長与 ll. 12. 13 A g. 14 e (year). 遥去亘退塾遥主芸.:_ ll 12 13 A. g. *. 14 15 (year). 図7.上腕屈曲筋群㈱,ならびに伸展筋群(B)のトレーニング8週後の最大筋力の増加率荏) 13歳の300。 /Sは測定されていない。 average :全測定条件の平均増加率.

(9) 97. 上腕筋群の等速性筋力トレーニングの通時期. トレーニング前の屈曲筋力の伸展力に対する比は, 15歳で60- /sの0.95から300- /s の0.78まで,速度条件が高くなるにつれて小さくなる傾向がみられ,屈曲筋群は収縮速度の速い条件で筋力を発揮する機会の少ないことが推察された.また,最大筋力を18歳を基準にみると13歳の伸展力は44%であるのに対し,屈曲力は31%に相当し屈曲筋群の方が加齢による相対的発達は遅れていると考えられた.これらのことが,屈曲筋群の高速度域でのトレーニング効果を高め,屈筋と伸筋のトレーニング能に差異を生じさせたものと考えらる. また,本研究では筋力の測定およびトレーニングをCybexIIの入力レバーを逆手で握らせ実施した.伸展筋群の最大筋力は,逆手では順手の場合に比して7-8%小さく出現し, 屈曲筋群では逆手の方が10%程度大きい傾向を示した.このことは,屈曲筋群は最大筋力を発揮できたが,伸展筋群は最大下の筋力しか発揮できなかったことが予想され,伸展筋群のトレーニング効果を小さくした要因の1つと考えられる. したがって, CybexHを使用してトレーニングを行う際には,入力レバーの握り方にも充分注意する必要がある. (2)トレーニング効果の年齢差図(A)は屈曲筋群,同(B)は伸展筋群の, 4過後と8過後のトレ-ニング効果を全測定速度条件の平均増加率で示したものである. 前述したように屈曲筋群において,速度条件によってトレ-ニング効果に差異がみられたことから,ここでは全測定速度条件の平均増加率から効果の年齢差を検討した. 屈曲筋群は,トレ-ユング4過後では13歳でピークを示し, 14-15歳よりも11-12歳の方が増加率は高かった.しかし, 8週後では4週後と同様にピークは13歳であったが,次に 15歳で大きく, ll-12-14歳は同程度の増加率であった. 伸展筋群においても,効果は13歳で最も大きく,次に15歳であった. すなわち,トレーニング効果は伸筋・屈筋ともに, 11*12歳の若年齢の方が早期に出現する傾向がみられるが, 4過後と8週後の有意水準の変化から長期にわたるトレーニングでは13歳以降の年齢層の方が効果の大きいことが予想された.. -B-. -A-軸Jt 'f. 086. ii. [:コ6weeks y. ti'A 8weks. 4 つー. J L__ー-L. (%)asaJoui-oatBJaijj.. (%)esajDujjoaiBJam. if-. Ex tention. ⊂コ4weeks Cコ6-p-eks ***. I. I・・1. II. I!. I. 15. 15. Age (year). Age (year). 13. 図8.上腕屈曲筋群㈹,ならびに伸展筋群(B)の最大筋力のトレーニングによる年齢別平均増加率(全測定条件の平均) 荏) *はトレ-ニング前の筋力に対する増加の有意水準を示す *P<.05 * *P<.01 * * *P<.001.

(10) 98. また,トレーニング群の伸びからコントロール群の増加を差し引いて成熟による要因を取り除いてみると, ll-12歳の低年齢よりも14-15歳の高年齢の方が増加率の大きくなる傾向が一層明確に認められた. Hettinger,T.9は,等尺性筋力のトレーニング効果は20歳代を最高として山なりに現れるとしている.また,丹羽2g)は,等尺性トレーニングの効果は,中学生から大学生では学年が進むにつれて大きくなることを報告している.しかし,本研究の等速性最大筋力のトレーニングでは, 14歳以降の年齢層でも比較的高い効果が得られたが, 13歳でピークを示した.これには,トレーニングにおける筋収縮様式や筋力の評価方法の相違の影響も予想されるが,等速性筋力トレーニングは速筋線維の発達がみられ出す13歳頃に,等尺性筋力トレーニングは男性ホルモンの分泌量の大きくなる20歳代に効果の大きく出現することを示唆しているとも考えられる.これらの点については,今後さらに検討する必要がある. また,トレーニング効果の大きく出現する年齢層(12-15歳)と最大筋力の加齢による発達(成熟)の著しい年齢層(ll-15歳)ははぼ対応することが認められ,それぞれの体力要素のトレーニング効果は,成熟による発達の著しい時期に大きく出現するという仮説12) 23)を支持した. 図9は,トレーニング効果に及ぼす神経系と筋肥大の要因の関与率を示したものである. トレーニングによる筋力の増大には,低年齢層はど単位筋断面積当たりの筋力の増大 (神経系の要因)の関与する割合が高く, ll-13歳で約70%を示した.一方,高年齢層になると筋断面積の増大(筋肥大の要因)の関与が大きくなり, 15歳で40%を示した.また, 中枢神経系の要因の指標を筋放電量に求め年齢差をみると,トレーニング前借に対する増加率は13歳が最も大きく,また, ll-12歳の方が14-15歳よりも高値を示した.すなわち, The. rate. 20. of. Contribution(○!。). 40. 60. 80. 100. 11y「S. / 12yrs. /. !. 13yrs IAyrs 15yrs. 題 ■ ■ -. ノ !!. l. ＼. -. [コcc巾ibution of Peュk toreue per Cross-SiLClionai A′pa 雷CointnSuticn ci CroS三-section.こL Ar舌三国C〇ntriヒutlC∩ 〇: both them (お出n: F) = (B断面積:A) × (サfi石断面積当りのan: s> A i :遊力の増加虚Ja :道断面接の増加虞 A s :単位茄断面快当りの滋力の増加虚 (PreF+4f) = (Pre A十A3.) × (PreS+^ls) (i[) = (PreAX-ds) +くPreSXAa.) + (Aa.×As) ∴くAsの関与する削合) = (PreAXJs)/(^f) ×100 uサの関与する削合) = (PreSXAa.) / (Af) ×100 (両因子のBa与する割合) = (JaX4s) / (4f) XIOO. 図9.トレーニングによる筋力増大への筋肥大と単位筋断面積当たりの筋力の増大の関与率の年齢的変化.

(11) 上腕筋群の等速性筋力トレーニングの通時期. 99. いずれの年齢においてもトレーニングによって筋放電量が増大し,筋力増大の背景には中枢の興奮水準の高まりの関与していることが推定された. 本研究と同一の被験者を対象とした大腿筋群37)と比較すると,いずれの年齢においても上腕筋群の方が大腿筋群よりもトレーニング効果に及ぼす筋肥大の要因の関与率は高かった. 2.筋持久力のトレーニング効果 (1)低下率でみたトレーニング効果図10 (A)は屈曲筋群の,同(B)は伸展筋群の,筋持久力テストにおける低下率でみたトレーニング効果を示したものである. 屈曲筋群は, 8週後では全ての年齢層でトレーニング効果が認められた.すなわち,トレーニングによって最大筋力の維持率の高まることが認められた.トレ-ニング効果は, 4週後では14歳で, 8週後では12歳で最も大きい傾向がみられた. 一方,伸展筋群は, 8過後において12-14歳では効果はみられたが, ll-13-15歳でほとんど認められなかった. このように筋持久力のトレーニング効果を低下率でみると, ll-13-15歳児の伸展筋群はほとんど効果はないことになる.しかし,トレーニングによって筋持久力テストにおける初期値も終末値も増大がみられている.したがって, ll-13-15歳においても筋持久力の面でのトレーニング効果はあるとみるのが妥当と考えられた. すなわち,筋持久力だけでなく最大筋力にも効果の現れるトレーニングにおいては,低下率35)で筋持久力の効果を判定することには問題があり,終末値そのものを指標にするのが妥当であると考えられた. (2)終末値でみたトレーニング効果図11 (A)は屈曲筋群の,同(B)は伸展筋群の,終末値にみられるトレーニング効果を示したものである.. 図10.上腕屈曲筋群間,ならびに伸展筋群(B)の低下率でみたトレーニング効果の年齢差荏) *はトレーニング前に対する効果の有意水準を示す *P<.05 * *P<.01 * * *P<.001.

(12) 100. 図11上腕屈曲筋群間,ならびに伸展筋群(B)の終末値でみたトレーニング効果の年齢差荏) *はトレーニング前に対する増加の有意水準を示す *P<.05 * *P<.01 * * *P<.001 屈曲筋群のトレーニング4過後の効果の年齢差をみると, 13歳が最高値を示し,次いで 11*12歳が大きな増加率を示した. 8過後においても13歳を頂点として14-15歳よりも11・ 12歳の方が有意水準の高い効果が得られた. 一方,伸展筋群は,トレーニング4週後では12歳が最高値を示し, 11歳と13歳で有意な効果が得られた. 8週後では,屈曲筋群と同様に13歳で最高値を示し,次に12歳が大きく, ll-14-15歳は同程度の増加率であった.総ピーク・トルクで,トレーニング効果の年齢差をみても,屈曲筋群,伸展筋群ともに終末値とはぼ同様の傾向を示すことが認められた. 猪飼ら12)は,上腕屈曲筋群に対し最大筋力の1/3の負荷を60回/分のリズムで持ち上げる作業をへばるまで繰り返すトレーニングを毎日1回, 10日間実施し,トレーニング効果の最も大きく出現する年齢は12歳から15歳であることを報告している.本研究とトレーニング方法や筋力発揮レベルは異なるが, 13歳をピークとしてその前後の年齢で効果の大きく出現する点で一致がみられた. 図12は,筋持久力テストにおける筋放電量を,作業回数1回から5回までの放電量を基準に5回ごとの作業経過に伴う変化で示したものである. トレーニング前では,作業回数の初期に急激な筋放電量の減少がみられ,その後も低値を示した.しかし, 4過後では作業前半は初期値を維持するようになり,後半で減少する傾向がみられた.さらに, 8週後では作業全般にわたって初期の放電がほぼ維持されるようになった.これらの傾向は,いずれの年齢層においても同様に認められた.また,筋持久力テストにおける作業初期の筋放電量は最大筋力発揮時と同様に増加していた. 以上のことから,総ピーク・トルクや終末値でみた筋持久力のトレーニング効果には, 中枢の興奮水準の高まりとその持続能力の改善の関与が考えられた..

(13) 上腕筋群の等速性筋力トレーニングの通時期. 101. (sanjeAje^uip。/o)9∑山H.(.. 6 ll 16212631 ¥. ¥. ¥. l. ∼. l. l. 3641 46. 、￣.ll. ll. 5 10 1520253035404550 Number of Repetitions (time) 図12.筋持久力テストにおける作業経過に伴う上腕二頭筋の筋放電量の推移のトレーニングによる変化(初期値を100として) また,猪飼ら13)は,筋持久力トレーニングの効果には筋血流量が関与し,効果の年齢差をもたらす要因になっていることを明らかにしている.前述したように筋持久力テストの終末値が有酸素能力を反映していると推定されることから,本研究における筋持久力のトレーニング効果の年齢差にも筋血流量の要因の影響が考えられる. 3.上腕筋群と大腿筋群のトレーニング効果の比較上腕筋群の最大筋力と筋持久力のトレーニング効果を大腿筋群の結果37)と比較した. 最大筋力では, 13歳において最も効果が大きいという点では一致がみられた.しかし, 上腕筋群では屈曲筋群・伸展筋群ともに14*15歳の高年齢層の方が11-12歳の低年齢層よりも大きな効果がみられたのに対し,大腿伸展筋群では大差はみられなかった. また,増加率は,いずれの年齢層においても,上腕筋群が大腿筋群よりも高値を示した. これは,日常生活や運動において上腕筋群に負荷のかかる機会の少ないことが関係しているものと推察された.また,大腿筋群よりも上腕筋群の方が筋肥大の要因の関与する割合の大きいことも関係していると考えられた. 一方,終末値の増加率でみた筋持久力の効果は,上腕筋群と大腿筋群ともに12歳から14 歳にかけて大きく, 13歳で最も著しいことが認められた. これらのことから,等速性筋力のトレーニング効果は対象とする筋群によって若干異なるが,ヒト骨格筋の最大筋力のトレーニングの適時期は13歳をピークとしてそれ以降に, 筋持久力のそれは13歳をピークとしてその前後に存在するものと考えられた. 本研究では,一定期間同一のトレーニングを負荷し,最大筋力と筋持久力の2つの側面から効果の年齢差を検討し,適時期を明らかにしようとしたが,用いたトレーニング内容は,いずれの年齢層においても最大筋力と筋持久力を増大させ,増加率でみるかぎり筋持久力により効果的であると考えられた.また,男子の場合,小学校の高学年段階から,まず筋持久力を高めるような教材を取り入れ,中学校段階では,最大筋力と筋持久力を高めるような教材を配列するのがカリキュラム編成上重要であると考えられた.しかし,適時.

(14) 102. 期を明らかにする場合,効果の保持や,トレーニング方法(強度・時間・頻度・期間等) がそれぞれの年齢において適切なものであったかについてもさらに検討する必要がある. また,正木22)は, 「体力作りは実は魂を持った人間の子どもの体力作りであるということを見落とし,子ども達に体力作りへの意欲を起こさせることに必ずしも成功しなかったし,子ども達がからだの主人公になれる学力をっけないままきてしまった.」という体力作りへの取り組み方のこれまでの問題が近年の児童・生徒の体力低下をもたらしていると指摘している. このことは,児童・生徒の体力に対する認知や興味の知的側面や情意的側面の発達や指導法を含めて総合的に適時期を検討することの必要性を示唆するもので,さらなる研究成果の蓄積が望まれる. Ⅳ.要約 10歳から18歳までの男子児童・生徒を対象に, CybexHを用いて,肘関節屈曲筋群と伸展筋群の等尺性最大筋力(0- /s),等速性最大筋力(60- , 120- 180。 , 240- /s), ならびに180-の速度条件で最大努力の肘関節屈曲・伸展動作を50回繰り返す筋持久力テストを実施し,最大筋力と筋持久力の加齢的な発達傾向を明らかにした. また,等速性最大筋力,ならびにその持久力の加齢による発達の著しい11歳から15歳の年齢層の児童・生徒を対象に,上腕屈曲筋群および伸展筋群にCybexHを用いて等速性筋力トレーニングを負荷し,等速性最大筋力と筋持久力の効果の年齢差から筋力トレーニングの適時期を明らかにした. なお,トレーニングは180-の速度条件で屈曲・伸展動作を30回繰り返すことを1 セットとし, 1日に3セット,過3日の頻度で8週間実施した. 1)等速性最大筋力は,いずれの年齢においても運動速度が速くなるにしたがって小さくなる傾向が認められた. 2)屈曲筋群・伸展筋群の等速性最大筋力は,いずれの速度条件においても加齢とともに増大し, 13歳から14歳にかけて著しい発達がみられた.この等速性筋力の発達傾向は, 等尺性筋力と同様であった. 3)筋力は,身長が150c:皿から170cmに達する頃に急激に増大し,身長が筋力の発達促進期を知る1っの指標になることが認められた. 4)単位筋断面積当たりの上腕筋力は, 14歳以降17歳まで加齢的に増大する傾向がみられ・m. 5)筋持久力テストにおけるピーク・トルクの低下率は, 13歳以下の年齢層では比較的小さく10歳では31.0%であった.しかし, 14歳以降では,初期値が著しく増大し,低下率は18歳の55.8%まで加齢的に高くなる傾向がみられた.これらのことから14歳以降において速筋線維の選択的発達が推定された. 6)筋持久力テストにおける低下率は,筋持久力を評価する指標としてよりも,速筋線維と遅筋線維の構成比を示す指標として意義あると考えられた. 7)等速性最大筋力のトレーニング効果は,屈曲筋群では速度条件が高くなるにしたがって大きくなる傾向がいずれの年齢においても認められた.一方,伸展筋群では速度条件による効果の特異性は認められなかった.すなわち,高速の条件で評価したトレーニング効果は,いずれの年齢においても屈曲筋群の方が伸展筋群よりも大きかった.しかし,.

(15) 上腕筋群の等速性筋力トレーニングの適時期. 103. 等尺性筋力で評価した場合には両者に差はみられなかった. 8)等速性最大筋力のトレーニング効果は,屈曲筋群・伸展筋群ともに13歳で最も大きく, 14*15歳の方が11-12歳よりも大きい傾向がみられた. 9)中枢の興奮水準の指標と考えられる筋放電量は,トレ-ニング後の最大筋力発揮時に増加し,最大筋力の増大には,神経系の要因の関与していることが認められた.また, いずれの年齢においても神経系の要因がトレーニング効果に大きく関与しているが,高年齢層になるにしたがい筋肥大の要因の関与する割合の増加する傾向がみられた. 10)筋持久力のトレーニング効果を筋持久力テストの終末値,ならびに総ピーク・トルクの増加率でみると13歳に次いで12歳が大きく11-14-15歳は同程度であった. ll)筋持久力のトレーニング効果には,筋放電量の変化から中枢の興奮水準の向上とその持続能力の改善の関与していることが認められた. 12)本研究で用いたトレーニング内容は,増加率でみるかぎり最大筋力よりも筋持久力の向上により効果的であると考えられた. 13)最大筋力,筋持久力ともに,トレ-ニング効果の大きい年齢層は成熟による発達の著しい時期と一致することが認められた. 以上のことから,等速性最大筋力ならびに筋持久力トレーニングの適時性は, 13歳で最も高く,最大筋力では11-12歳よりも14-15歳で,筋持久力では12歳の方が14*15歳よりも高いと考えられた.すなわち,最大筋力よりも筋持久力の方がトレーニングの適時期は若年齢層に存在すると考えられた. (本研究の一部は,文部省科学研究費一般研究CO2680252の補助により行われたものである.被験者として協力していただいた兵庫教育大学附属小学校・中学校,姫路市立大塩小学校,同市立朝日中学校,ならびに兵庫県立神戸高校の児童・生徒の皆さん,そして多大なご協力を賜りました先生方に感謝いたします.) 文献 1 ) Asmussen.E.and Nielsen,K.H., "A dimentional analysis of physical performance and growth in boys" , J.Apple.PhysioL7:593-603, 1955. 2)阿部徳之助,渡辺慶寿,大井淑雄,谷岡淳,竹内正雄,御重清允, 「年齢別にみた女子のisokinetic exerciseによる筋持久力について」 ,自治医科大学紀要, 5:47-53,1982. 3) Foster,C.,Costill,D.L. and Fink.W.J., "Skeletal muscle enzyme activity, fiber composition and VO2 max in relation to distance running performance" , Eur.J. Appl.Physiol., 39:73-80,1987.. 4)福永哲夫, 「ヒトの絶対筋力-超音波による体肢組成・筋力の分析-」,杏林書院, 132-65,1978.. 5)福永哲夫,浅見俊雄,船渡和男,池川繁樹,金久博昭, 「思春期前のトレーナビリティに関する研究(第2報) -I.筋力トレーニングが思春期前児童の筋力および上腕断面組成に及ぼす効果-」,日本体育協会スポーツ科学研究報告V,l-16,1986. 6)後藤民男, 「トレーニング法およびトレーニング機器の革新Isokineticsとサイペックス」 ,体育の科学,32:715-19,1982. 7)後藤幸弘, 「小・中学校段階での適時性の問題点について」,体育と保健, 26:lL17,.

(16) 104. 1987.. 8)後藤幸弘,宮下禎之,奥野暢通, 「動的バランス運動学習の適時期について-児童期における練習効果の年齢差から-」,兵庫教育大学研究紀要, 12 : 125-41,1992. 9) Hettinger.T., (猪飼道夫・松井秀治訳), 「アイソメトリックトレーニング-筋力トレーニングの理論と実際-」,第六版,大修館書店,1970. pp.156-82. 10) Hislop.H.J. and Perrine,J.J., "The isokinetic concept of exercise" , Phys. Ther.,47:114-17,1967.. ll)伊原茂-, 「農村青少年の最大酸素摂取量並びに最大酸素負債について」,体力科学, 6:52-59,1956.. 12)猪飼道夫, 「青少年の発育とトレーニング効果について-とくに筋力と筋持久力について-」,体育学研究, 6-1:337-39,1961. 13)猪飼道夫,石井喜八,中村淳子, 「血流量からみた筋持久カーその2一筋持久力の測定-」,体育の科学,15-5:281-87,1965. 14) Ikai,M.,Sindo,M. and Miyamura.M., "Aerobic work capacity of Japanese people" , Res.J.Physi.Educ.,14:132-42,1970. 15)生田香明,猪飼道夫, 「自転車エルゴメーターによるMaximum Anaerobic Power の発達の研究」 ,体育学研究,17-3:151-57,1972. 16)飯塚鉄雄, 「日本人の体力標準値」,第3版,不味堂出版,1980. pp.117-31. 17)金久博昭,根本勇,宮下充正, 「年齢および性との関連でみたアイソキネティック・ピーク・トルクとその持久力」, J.J.Sports Sci., 3-1:91-98,1984_ 18)金久博昭,福永哲夫,角田直也,池川繁樹, 「発育期青少年の単位断面積当りの筋力」, 体力科学, 34(Suppl.) :71-78,1985.. 19)金久博昭, 「筋のトレーニング科学」,高文堂出版社, 1989. Pp.238. 20)金子公宥,山崎武,宍倉保雄, 「肘の屈・伸筋力における「トレーニング能」について」,体育学研究, 21-2:95-99,1976. 21)教育課程審議会, 「教育課程の基準の改善に関する基本方向について-中間まとめ-」, 1986.. 22)正木健雄, 「子供の体力」,第20版,大月書店,1986.Pp.214. 23)宮下充正, 「子どものからだ」,東京大学出版会1982.pp.159-64. 24)宮下充正,金久博昭, 「Isokineticトレーニングの特徴」,体力科学, 28:181-84, 1979.. 25)水谷四郎,奥田博,脇田裕久, 「日本人の肘関節屈筋力の発達-Isometric StrengthとEccentric Strengthについて-」,体育学研究,17-5:277-85,1972. 26) Moffroid,M.,Whipple,R.,Hofosh,J.,Lowman,E., and Thistle,H., "A study of isokinetic exercis" ,Phys Ther., 49:735-46,1969.. 27)森下はるみ, 「日本人青少年の形態発育と機能発育の解析的研究」 ,体育学研究,ll-2: 47-58,1966. 28)村松茂, 「同一トレーニングにおけるアイソキネティックおよびアイソトーニックトレーニングの比較」,体育学研究,30-3:221-29,1985. 29)丹羽昇, 「肘関節屈曲筋の静的筋力トレーニング効果丁中・高校生と一部の大学生・一般人の男子の場合-」,体育学研究,14-1:33-38,1969. 30)奥野暢通,後藤幸弘,辻野昭, 「投運動学習の通時期に関する研究一小・中学生.

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(18) 106. A Study of the Optimum Time to Train the Muscle Strength and Endurance : The Age Difference and Effectiveness of Upper Arm Muscles with Iso-kinetic Training Yukihiro GOTO''Muneo OGATA'* 'Nobuhiro TSUJI* * 'and Akira TSUJINO' Abstracts Isokinetic peak torque and it's endurance related to age were investigated in normal 175 boys, 10 to 18 years of age. An isokinetic dynamometer (Cybex II) was used to measure the peak torque (muscle strength) generated during single. elbow extension/flexion test at five different speed (0,60,120,180,240 /s) and endurance test. The endurance test consistmg of 50 maximal elbow extensions and. flexions was performed at 180 /s. Peak torque for single extension/flexion test increased with age from 10 to 18 years. In endurance test, although the initial values for peak torque (the means of contraction No.1-5) indicated similar development pattern with those of single elbow extension/flexion test, significant changes were observed in the final values (the means of contraction No.46-50)of the age up to 16 years. Ninety-six boys from ll to 15 years old divided two groups (Experimental group and Control Group) in every age. The experimental group trained for 8 weeks, 3 days per week and 3 sets (30 times repetition per set) per day with Isokinetic muscle training using Cybex II. Thirteen years old showed the most effectiveness of both muscle strength and muscle endurance. In the 14 and 15 years old, the effect of muscle strength training was larger than that of ll and 12 years old boys. But, in the 12 years old boys, the effect of muscle endurance training was larger than that of 14 and 15 years old. The effects of muscle training was more considerable among the age group whose physical maturing was remarkable than other age groups. Training effect of upper arm flexors that were evaluated at high speed was greater than that of upper arm extensor muscles in every age. The improvement of muscle strength caused by muscle hypertrophy and neurological factor, and the latter was more influenced at every age. However, the influence of hypertrophy for muscle strength increased from 21.2% at ll years to 41.0% at 15 years. Integrated EMGs at endurance test were increased with training, this indicated that the improvement of muscle endurance was influenced by the neurological factor. These experiment suggest that the optimal period for muscle endurance training (12 to 15 years) is about one years earlier than muscle strength training.. * Supported by a Grant-in-Ade for Scientific Research (No.0268025), The Ministry of Education, Science and Culture, Japan. Hyogo University of Teacher Education. Yashiro、cho, Kat0-gun, Hyogo, Japan(673-14). Miyazakikita Junior High School. Oose-cho Miyazaki-shi(880) The attached Elementary School to Hyogo University of Teacher Education. Yashiro-cho, Kat0-gun, Hyogo, Japan(673-14).

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