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静水圧計量法は、水中計量法、静水圧体組成分析法、水圧密度測定法とも呼ばれ、生体の 密度を測定する技術です。これは、物体が自身の体積の水を押しのけるというアルキメデスの原理を直接応用したものです。
方法
この手順は、後に比重と脂肪含有量の関係を定量化する手段としてベンケ、フィーン、ウェルハムによって開拓されたもので、 [1]アルキメデスの原理に基づいています。アルキメデスの原理によれば、 水が水中に沈んだ物体に及ぼす浮力は、物体が押しのけた水の重さに等しいとされています。
例 1: 固体の石のブロックが陸上では 3 キログラムの重さで、浴槽の水に浸すと 2 キログラムの重さになる場合、その石は 1 キログラムの水を押しのけたことになります。1 リットルの水の重さは 1 キログラム (4 °C の場合) なので、ブロックの体積は 1 リットル、石の密度 (質量/体積) は 3 キログラム/リットルになります。
例 2: 例 1 と同じ石材でできた大きなブロックを考えてみましょう。ただし、同じ量の石の中に 1 リットルの空洞があります。ブロックの重さは陸上では 3 キログラムのままですが (空洞内の空気の重さは無視)、2 リットルの水を押しのけるため、水に浸かったときの重さは 1 キログラム (4 °C の場合) になります。
上記のいずれの例でも、正しい密度は次の式で計算できます。[2]
どこ：
- D b = 物体の密度;
- M a = 「空気中の質量」（つまり乾燥重量）
- M w = 「水中の質量」（つまり、水中の重量）
- D w = 水の密度（水温に基づく）
- RV = 残気量（身体に囲まれた満たされていない空間、例：最大限に呼気した後の肺と呼吸器内の空気の量）。
肺内の残留容積は、直接測定したり正確に推定しないと誤差が生じる可能性がある。残留容積はガス希釈法で測定するか、人の年齢と身長から推定することができる。[3]
- RV-Est(リットル、男性) = 1.310 × 高さ(メートル) + 0.022 × 年齢(歳、18-25歳は25歳とする) − 1.232
- RV-Est(リットル、女性) = 1.812 × 高さ(メートル) + 0.016 × 年齢(歳、18-25歳は25歳とする) − 2.003
これらの推定値は18～70歳の成人を対象としており、標準偏差は約0.4リットルで、民族や環境要因などにも左右されることに留意する必要がある。[4] 残気量は肺活量の割合として推定することもできる（男性では0.24、女性では0.28）。[5]
応用
水中体重測定で得られたデータから体密度が計算されると、体組成を推定することができます。体密度から体脂肪率を推定するために最も一般的に使用される式は、Siri [6]とBrozekら[7]の式です。
シリ（1956）：脂肪％＝[4.950 /密度 - 4.500]×100
Brozek et al. (1963): 脂肪% = [4.570 /密度 - 4.142]×100
参考文献
- ^ Behnke AR; Feen BG; Welham WC (1942). 「健康な男性の比重」. JAMA (Obesity Researchに再掲載) . 118 (3): 495–498. doi :10.1002/j.1550-8528.1995.tb00152.x. PMID 7627779.
- ^ McArdle, William D; Katch, Frank I; Katch, Victor L (2010).運動生理学: エネルギー、栄養、人間のパフォーマンス(第 7 版). Lippincott Williams & Wilkins. p. 741. ISBN 978-0-7817-4990-9。
- ^ クアンジャーPH、編。 （1983年）。 「標準化された肺機能検査」。ヨーロッパ生理病理学呼吸器紀要。19（補足5）。欧州石炭鉄鋼共同体、ルクセンブルク: 1–95。
- ^ Ph.H Quanjer; GJ Tammeling; JE Cotes; OF Pedersen; R. Peslin; JC. Yernault (1993). 「肺容量と強制換気流量」.欧州呼吸器ジャーナル. 6 (補足16): 5–40. doi :10.1183/09041950.005s1693.
- ^ Wilmore, JH (1969). 「水中体重測定による体組成評価における実際の予測残留量と一定残留量の使用」Med Sci Sports . 1 (2): 87–90. doi : 10.1249/00005768-196906000-00006 .
- ^ Siri, SE (1961)、「体組成を流体空間と密度から測定する: 方法の分析」、Brozek J、Henschel A (編)、体組成測定技術、ワシントン DC:米国科学アカデミー、国立研究会議、pp. 223–34
- ^ Brozek J、Grande F、Anderson JT、Keys A (1963 年 9 月)、「体組成の密度測定分析: いくつかの定量的仮定の改訂」、Ann. NY Acad. Sci.、110 (1): 113–40、Bibcode :1963NYASA.110..113B、doi :10.1111/j.1749-6632.1963.tb17079.x、PMID 14062375、S2CID 2191337