生体の熱遮断力に関する研究—水中における体温とガス代謝の経時的変動についての観察（1）

The Thermal Insulation of Human Body under Water Immersion (1)

緒言

　最近の臨床呼吸生理学における関心の中心は，肺におけるガス交換におかれていて，そのガス交換に伴って当然起こるべきエネルギー代謝，いいかえれば熱の産生ならびにその処理という点が必ずしも十分研究されてきたとはいい難い。もちろん基礎代謝の面で，臨床生理学でも，ガス交換と代謝との関係は論じられており，労働生理学におけるエネルギー代謝の問題も決して無視されてきたわけではない。けれども臨床呼吸生理学においては，この重要な問題は大きくとりあげていなかった。最近低体温手術が行なわれるようになったそもそもの考え方は，低体温時における代謝の低下を期待し，それにより手術を安全に行ないたいという考えにもとづいていた。しかしその裏付けについては，我々は必ずしも十分なデータをもっているとはいい難い。

　また臨床医学と必ずしも直結するとは限らないが，最近海底資源の開発と関連して，水中における生体の生理学の研究の重要性が強調されるようになってきた。水中におけるいろいろな問題の中で，とくに重要な問題は体温維持の問題であり^{10）20）27）}，これは当然，生体におけるガス代謝と関連づけられなければならない。異常環境における体温維持のメカニズムに関し^{26）28）29）30）31）32）}，著者はガス交換と代謝ならびに熱の交換と結びつけて，本研究を行なった。

　人体の熱遮断力はLefevre^16），Burton^4）5），Bazett^2）6），HardyおよびDuBois^{11）12）13）}らによって研究され，その後，水中における人体の熱遮断力の測定が，Pugh^22），Carlson^8），Cannon^7）およびKeatinge^15），RennieおよびSong^24），Craig^9）らによって報告されている^17）。これらはいずれも生体における熱交換をsteady stateか，それに近い状態において測定したものである。著者は本研究において，生体を水中に浸した場合の生体の反応をnon-steady stateにおいて，体温ならびにガス代謝およびそれにもとついて算出した熱遮断力，その他の指標にもとづいて評価することを試みた。このように生体を水に浸した直後からのsteady stateでない条件下での測定値の処理にあたって，steady stateにおいては考慮されなくてもよい，いくつかの問題が残されている。著者はこの点に関しても，とくに注意をはらって研究を行なった。

Eight Japanese healthy male adults were immersed in the temperature-regulated water bath at 28℃. Measurements were made on the rectal temerature and the skin temprature, oxygen consumption, ventilation, respiratory rate to calculate the heat debt, thermal circ-ulation index and thermal insulation. Obser-vation was done on the shivering. Upon the observation the minor tremor appeared in 35-95 minutes and generalized shivering in 55-120 minutes after the water immersion. The rectal temperature lowered gradually and its decre-ase was somehow related to the skin-fold thi-ckness.

The mean skin temperature decreased rap-idly near to water temperature, but there remained a little difference between the skin-and the water temperature. In the thin sub-jects their skin temprature was a little higher than arm and leg skin tempeature.

The oxygn consumption, ventilation and respiratory rate revealed significant increase when the shivering occurred. In the initial period of cold exposure the heat debt was greatest and this was reduced during water immersion. The thermal circulation index dec-reased rapidly in 15-25 minutes to a constant low values.

The thermal insulation was elevated in 15-25 minutes up to the maxium value. The obese subjects showed any higher maximal thermal insulation than the thin. The maximum the-rmal insulation calculated by the Burton's equ-ation was related to the skin-fold thickness.

Visible shivering was always accompanied by reduction in thermal insulation. The eleva-tion in thermal insulation was assumed to he related to the peripheral vasoconstriction and the decrease in thermal insulation was concl-uded to be possibly due to the increased mu-scle oxygen consumption as well as to the blood purfusion in it.