宇宙航空環境医学 Vol. 57, No. 1, 15-22, 2020

原著

水位の違いが尿量および尿意感に及ぼす影響

和田　拓真¹，野瀬　由佳²，吉岡　　哲³，小野寺　昇¹

¹川崎医療福祉大学，²安田女子大学，³関西福祉大学

Effects of Water Immersion in Various Water Levels on Urine Volume and Subjective Micturition

Takuma Wada¹, Yuka Nose², Akira Yoshioka³, Sho Onodera¹

¹Kawasaki University of Medical Welfare, ²Yasuda Women’s University, ³Kansai University of Social Welfare

ABSTRACT
　Purpose:Previous studies have demonstrated that owing to the responses of the physical characterisation in water differed from those on land.　The present study aimed to investigate the relationship of the urine volume, subjective micturition, reported thermal sensation, heart rate, blood pressure and rectal temperature during standing posture in water.　Methods:Nine healthy men subjects volunteered for this study.　Each subject signed an informed consent form.　All study procedures were approved by the Ethics Committee of the Kawasaki University of Medical Welfare.　The study involved the following six experimental conditions:the Land condition and the Water conditions that included Clavicle, Xiphoid process, Umbilicus, Greater trochanter and Knee joint.　Subjects participated in both conditions on different days.　The measurement items were urine volume, subjective micturition, reported thermal sensation, heart rate, blood pressure and rectal temperature.　The water temperature was 30℃.　In the land condition, the standing position was assumed on land for 90 min in total.　In both conditions, the men were required to be in the standing posture on land for the first 30 min.　Subsequently, for the next 30 min, only those in the water condition sat in water, while those in the land condition sat on land.　For the final 30 min, those in both conditions were back on land in a standing posture.　Results and Discussion:Urine volume and subjective micturition after immersion in the water condition was higher than that in the land condition （p<0.05）.　The urine volume and subjective micturition changed as per the water level.　Heart rate, blood pressure, reported thermal sensation and rectal temperature after immersion in the water condition was lower than that in the land condition （p<0.05）.　Venous return increases in water and urine formation rises, resulting in higher diuretic effect.　Conclusion:1） Urine volume and heart rate increased, depending on the water level.2） Urine volume and subjective micturition increases through inundation in water.3） Urine volume decreases with progress at each stage of recovery.

（Received:5 July, 2020　Accepted:30 August, 2020）

Key words:urine volume, subjective micturition, in water

I.　はじめに
　浸水時に生体は，水の物理的特性の影響を受け陸上とは異なる生理的反応を示す^{4,12,15,16,18-20,22,26）}。浸水時は，浮力が影響し，微小重力に近い環境となる。皮膚血管収縮が加わり，胸腔内血液量は増加する^7,26）。水中環境下では，水圧の影響を受けて静脈還流量が増加し，一回拍出量の増加や心拍数が減少する^{13,15,18,19,22）}。水中に留れば，静脈還流量がさらに増加し，尿生成が亢進することで，利尿作用が促進する^5,6）。水中運動時は，陸上運動時と比較して，尿による体液損失が大きくなる^11）。浸水時の頭部への血流再配分が刺激となり，腎血流量および心房性Na利尿ホルモンが増加し，血漿レニン活性およびアルドステロン濃度は低下する^3,25）。
　国内で管理された室内温水プールの水温は，概ね30~32℃の範囲にある^22）。水温が中立温度（水温34~38℃）よりも低い場合は，末梢血管が収縮し，逆に中立温度よりも高い場合には，末梢血管抵抗が大きく減少する^10）。これらのことから，水中環境における利尿作用の亢進は，水温の要因が推測される。水温と尿量および尿意感に関する先行研究は，30分間の30℃および中立温度（36℃）浸水時における椅座位安静を保った尿量および尿意感を比較検討し，水温が低いと，増大することを報告している^33）。
　また，水圧と尿量および尿意感に関する先行研究は，30分間の水中椅座位時において，陸上椅座位安静時より尿量および尿意感が増大することを明らかにした^32）。これらのことから，水中環境下における利尿作用の亢進には，水圧の影響が大きいと考える。
　これらの水の物理的特性に着目し，水位を変化させ，水圧の影響に焦点をあてた。静脈還流量に依存するならば水位を変化させた時も水位に依存する可能性が高いと考える。そこで，研究の目的は，異なる水位における尿量，尿意感，主観的温度感覚，血圧，直腸温および心拍数の変化を条件間で比較検討することとした。

II.　方法
A.　被験者
　被験者は，腎疾患や心疾患などの既往歴がない健康な成人男性9名（年齢:21.3±1.3歳，身長:167.8±4.7cm，体重:69.2±6.1kg，体脂肪率:15.2±2.2%，mean±SD）とした。
B.　測定方法・測定環境
　1.　測定環境
　室内プール内の環境は，水温:30.2±0.3℃，室温:28.9±0.8℃，湿度:72.0±2.4%であった。
　2.　測定条件（Fig.1）
　測定姿勢は，立位とした。水位は，被験者の鎖骨位（Clavicle条件），剣状突起位（Xiphoid process条件），臍位（Umbilicus条件），大転子位（Greater trochanter条件），膝位（Knee joint条件）およびコントロール条件として陸上（Land条件）の計6条件を設定した。水温は，30℃で行った。同一の被験者が6条件の測定に参加した。各条件の測定は，異なる日の午前中の同一時間帯に実施し，条件の順序はランダムで行った。被験者には，前日のアルコール摂取不可，22時以降絶食およびカフェイン摂取不可を指示した。飲料水は，指定した飲料水（純水:硬度0）を摂取した。
　3.　測定プロトコル
　陸上条件は，90分間の陸上立位安静とした。水中条件は，陸上立位安静30分，続いて，30分間の水中立位安静とした。退水後，体表面部の水分を拭き取り，回復期としてプールサイドで30分間の陸上立位安静を保った。
　4.　測定項目
　1）　尿量および尿意感
　尿量は，300mlのメスシリンダーを用いて測定した。排尿後から30分毎に採尿し，尿量を計測した。尿意感は，視覚的評価スケール^31）（Visual Analog Scale;VAS）を用いて，30分毎に測定した。VASは，100mmの線上（左端〈0〉「全くない」，右端〈100〉「とてもある」）に記入した。
　2）　主観的温度感覚
　主観的温度感覚の評価は，Tanaka Mら^29）が作成した主観的温度感覚指標を用いた。主観的温度感覚指標は，+13から-3までのスケールで示された寒冷環境で用いられる主観的な温度感覚を評価する尺度である。+13が『寒さの限界』，0が『暑くも寒くもない』，-3へ変化するにつれて『温かい』ことを示す。主観的温度感覚は，30分毎に測定した。
　3）　心拍数（Heart Rate;HR）
　心拍数は，心拍計（RS400;POLAR社製）を用いて経時的に導出し，30分毎に測定した。
　4）　直腸温
　直腸温は，感熱部直腸温計（YSI4000サーモメーター，日機装ワイエスアイ社製）を用いて経時的に導出し，30分毎に測定した。
　5）　血圧（Blood Pressure;BP）
　血圧は，アネロイド血圧計（501;ケンツメディコ社製）を用い，30分毎に測定した。
C.　統計処理
　統計処理は，統計ソフトSPSS for windows ver.12を用いて行った。心拍数，直腸温，血圧および尿量のデータは（平均値±標準偏差）を示し，反復測定による一元配置分散分析を行い，変化のパターンに交互作用が認められた場合，単純主効果の検定（Bonferroni）を行った。尿意感および主観的温度感覚のデータは中央値で示し，Mann-WhitneyのU検定を用いて解析した。統計学的な有意水準は5%未満とした。
D.　倫理および安全性への配慮
　全ての被験者に対して，事前に実験の目的，方法を説明の上，実験参加について本人の同意を文書で得た。本研究は，川崎医療福祉大学倫理委員会の承認（承認番号:416）を得て実施した。
　本研究は，被験者と同数の験者がプールサイドから被験者をサポートし，1対1で対応した。

Fig.1　Experimental conditions A:Clavicle, B:Xiphoid process, C:Umbilicus, D:Greater trochanter, E:Knee joint, F:Land

III.　結果
　尿量の経時的変化を（Fig.2）に示した。退水直後，回復30分時のClavicle条件の尿量は，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後のClavicle条件の尿量は，Xiphoid process条件およびUmbilicus条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のXiphoid process条件の尿量は，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後のXiphoid process条件の尿量は，Umbilicus条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のUmbilicus条件の尿量は，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後のUmbilicus条件の尿量は，Greater trochanter条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のGreater trochanter条件の尿量は，Knee joint条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のGreater trochanter条件の尿量は，Land条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のKnee joint条件の尿量は，Land条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。これらのことは，尿量が，水位に依存し有意に増大することを示唆する。
　尿意感の経時的変化を（Fig.3）に示した。退水直後，回復30分時のClavicle条件の尿意感は，Umbilicus条件，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。回復30分時のClavicle条件の尿意感は，Xiphoid process条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のXiphoid process条件の尿意感は，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後のXiphoid process条件の尿意感は，Umbilicus条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のUmbilicus条件の尿意感は，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のUmbilicus条件の尿意感は，Greater trochanter条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）退水直後および回復30分時のGreater trochanter条件の尿意感は，Land条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後のGreater trochanter条件の尿意感は，Knee joint条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。退水直後のKnee joint条件の尿意感は，Land条件に比較して有意に高値を示した（p<0.05）。これらのことは，尿意感が，水位に依存し有意に増大することを示唆する。
　主観的温度感覚の経時的変化を（Fig.4）に示した。退水直後および回復30分時のClavicle条件の主観的温度感覚は，Umbilicus条件，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。回復30分時のClavicle条件の主観的温度感覚は，Xiphoid process条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のXiphoid process条件の主観的温度感覚は，Greater trochanter条件およびKnee joint条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のXiphoid process条件の主観的温度感覚は，Umbilicus条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のUmbilicus条件の主観的温度感覚は，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のGreater trochanter条件の主観的温度感覚は，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のKnee joint条件の主観的温度感覚は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。これらのことは，主観的温度感覚が，水位に依存し「寒い」方向に移行することを示唆する。
　心拍数の経時的変化を（Fig.5）に示した。退水直後，回復30分時のClavicle条件の心拍数は，Xiphoid process条件，Umbilicus条件，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のClavicle条件の心拍数は，に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のXiphoid process条件の心拍数は，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のXiphoid process条件の心拍数は，Umbilicus条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のUmbilicus条件の心拍数は，Greater trochanter条件，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のGreater trochanter条件の心拍数は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のGreater trochanter条件の心拍数は，Knee joint条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。これらのことは，心拍数が，水位に依存し有意に減少することを示唆する。
　直腸温の経時的変化を（Fig.6）に示した。退水直後，回復30分時のClavicle条件の直腸温は，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のClavicle条件の直腸温は，Xiphoid process条件，Umbilicus条件およびGreater trochanter条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のXiphoid process条件の直腸温は，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のXiphoid process条件の直腸温は，Umbilicus条件およびGreater trochanter条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のUmbilicus条件の直腸温は，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のUmbilicus条件の直腸温は，Greater trochanter条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のGreater trochanter条件の直腸温は，Knee joint条件およびLand条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のGreater trochanter条件の直腸温は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。これらのことは，直腸温が，水位に依存し有意に低下することを示唆する。
　収縮期血圧の経時的変化を（Fig.7）に示した。退水直後，回復30分時のClavicle条件の収縮期血圧は，Knee joint条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のClavicle条件の収縮期血圧は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のClavicle条件の収縮期血圧は，Xiphoid process条件，Umbilicus条件およびGreater trochanter条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のXiphoid process条件の収縮期血圧は，Knee joint条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のXiphoid process条件の収縮期血圧は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のXiphoid process条件の収縮期血圧は，Umbilicus条件およびGreater trochanter条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のUmbilicus条件の収縮期血圧は，Knee joint条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のUmbilicus条件の収縮期血圧は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のUmbilicus条件の収縮期血圧は，Greater trochanter条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後，回復30分時のGreater trochanter条件の収縮期血圧は，Knee joint条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後および回復30分時のGreater trochanter条件の収縮期血圧は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。退水直後のKnee joint条件の収縮期血圧は，Land条件に比較して有意に低値を示した（p<0.05）。これらのことは，収縮期血圧が，水位に依存し有意に低下することを示唆する。

Fig.2　Urine volume kinetics at each condition of water depth. 　　　A:After in water, B:Recovery 30 minutes 　　　*:vs. Clavicle, #:vs. Xiphoid process, §:vs. Umbilicus, †:vs. Greater trochanter, ‡:vs. Knee joint, $:vs. Land （P<0.05）

Fig.3　Subjective micturition kinetics at each condition of water depth. A:After in water, B:Recovery 30 minutes *:vs. Clavicle, #:vs. Xiphoid process, §:vs. Umbilicus, †:vs. Greater trochanter, ‡:vs. Knee joint, $:vs. Land （P<0.05）

Fig.4　Reported thermal sensation kinetics at each condition of water depth. A:After in water, B:Recovery 30 minutes *:vs. Clavicle, #:vs. Xiphoid process, §:vs. Umbilicus, †:vs. Greater trochanter, ‡:vs. Knee joint, $:vs. Land （P<0.05）

Fig.5　Heart rate kinetics at each condition of water depth. A:After in water, B:Recovery 30 minutes *:vs. Clavicle, #:vs. Xiphoid process, §:vs. Umbilicus, †:vs. Greater trochanter, ‡:vs. Knee joint, $:vs. Land （P<0.05）

Fig.6　Rectal temperature kinetics at each condition of water depth. A:After in water, B:Recovery 30 minutes *:vs. Clavicle, #:vs. Xiphoid process, §:vs. Umbilicus, †:vs. Greater trochanter, ‡:vs. Knee joint, $:vs. Land （P<0.05）

Fig.7　Blood pressure kinetics at each condition of water depth. A:After in water, B:Recovery 30 minutes *:vs. Clavicle, #:vs. Xiphoid process, §:vs. Umbilicus, †:vs. Greater trochanter, ‡:vs. Knee joint, $:vs. Land （P<0.05）

IV.　考察
　本研究は，陸上と水中環境下において，立位安静を保った際に生じる尿量，尿意感，主観的温度感覚，血圧，直腸温および心拍数の変化を評価し，各条件間での利尿作用の違いを比較した。その結果，全ての測定項目において条件間に有意な差を確認し，水位に依存して利尿作用が生じることが明らかになった。
　心拍数は，水位に依存し，有意に低値を示した。この結果は，先行研究の報告と一致した^12）。浸水時は，水圧の影響によって生体内の静脈還流量が増加し，一回心拍出量の増加および心拍数の減少がみられる。静脈還流は，水位に依存して増加する^17）。水位が剣状突起以上においては，一回拍出量が増加する^17）。同様に，水中浸水の体積に依存し，静脈還流量が変化する^17）。これらのことから，水中浸水によって末梢の血液循環が減少し，胸部の血液量および血圧が上昇したことが示唆される。
　尿量は，水位に依存し，有意に高値を示した。水中環境では，圧・伸展受容器が水圧を受容し，心房性Na利尿ペプチドの分泌を促進する。続いて，腎の輸入細動脈からのレニン分泌を抑制し，中枢神経系からのバソプレッシン分泌も抑制する^5）。腎臓は，循環血流量の低下を促すため尿量を増加させたものと考えられる。また，水圧は，細胞の間質の水分が血管内に移動する方向に作用し，相対的な血液量を増加させ，種々のホルモンの変化を引き起こす^9）。浸水前を100%とした時の浸透圧が，浸水30分時に，20%減少する^28）。浸透圧が上昇することによって抗利尿ホルモンの分泌が増加し，腎の水分貯留が増加すると考えられる^27）。一方，過剰な水分摂取によって浸透圧が低下すれば，抗利尿ホルモンの分泌が減少し，利尿が起こり水分を排出する^31）。30分間の浸水により，血流量を増加させ，尿量および尿意感を増加させたと考えられる。
　尿意感は，水位に依存し，有意に高値を示した。膀胱に蓄積される尿は，約150~200mlになると尿意感を感じる^1）。本研究においても，退水直後に約150mlに達していることから先行研究を支持する結果と考える。水中浸水による尿量の増加が，尿意感を増大させたものと推測される。
　直腸温および主観的温度感覚は，水位に依存し，有意に低値を示した。水中環境は，熱伝導率が空気中の約25倍であり，陸上環境と比較し熱が奪われやすく熱しやすい性質を有する^27）。水温変化が短時間でヒトの体温変化に影響を及ぼす先行研究^23,24）と一致する。このことが，皮膚血管収縮により熱放散が低下し，体温保持のために，中心部の血流が増加し，抗利尿ホルモンを低下させ，尿量および尿意感を増大させたものと考えられる。これらのことから，水位に依存し，体温が奪われたと考えられる。
　以上のことから，水圧の変化が，水位に依存して利尿作用を増大させた主な要因であると推測する。

V.　まとめ
　次のことが明らかになった。
　1）　尿量および尿意感は，水位に依存し増加すること。
　2）　回復時の時間経過に伴い，尿量が減少すること。
　これらの知見は，無重量環境訓練施設の訓練時における水位、水温などに応じた排尿に係る指標として期待できる。

利益相反
　開示すべき利益相反関係にある企業等はない。

文献

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