第三章 研究方法
第一節 研究材料
本研究徵召二十位自願參與實驗的大專男性，平均年齡 21.0 ± 1.1 歲，健康狀況正常無任何先天或後天的疾病且無任何肥胖和過重，體脂 肪和身體質量指數 BMI(Body Mass Index)皆符合國人健康之標準(20~25 kg/m² )。
經過實驗前的問卷調查所有受試者沒有不良嗜好，如藥物使用、抽 煙、喝酒並且飲食及生活作息正常。所有受試者皆有運動習慣，每週至 少運動 3 次；從事運動的時間至少超過 6 個月以上；但是運動方式不同，
分為從事有氧運動和無氧運動兩種。
表 2 受試者的基本資料 年齡(age) 身高(height)
(公尺)
體重(weight) (公斤)
BMI(kg/m²)
21.0 ± 1.1 1.74± 0.06 69.2 ± 10.9 22.6 ± 2.5
二、組別定義
經由問卷調查，並以美國運動醫學學會(ACSM)之有無氧運動定
Sports Medicine, 2001)。
經由定義後分為有氧運動組和無氧運動組，每一組各十個人。
並在確定參與實驗後基於運動測試時的安全考量，請每位受試者詳細填 寫運動安全問券(PAR-Q)與受測者同意書。
三、實驗設備
本研究採用的設備有可攜式無線遙測氣體分析測量儀(MetaMax 3B, Cortex, Germany)來測量耗氧量(VO2)、心跳、呼吸交換率、及乳酸閾值；
而 iSTAT Analyzer (Abbot, USA) 血氧分析儀主要測量血乳酸和酸鹼值。
iSTAT Analyzer 分析範圍為 PO2：5-800 mmHg、PCO2：5-130 mmHg、pH：
6.5-8.0、乳酸：0.30-20.00 mmol/L。各數值偵測的原理如下：
(1) 血氧分壓(PO2)：氧氣經薄膜擴散到卡匣內的溶液被還原後產生的電 流與氧氣分壓成正比，因此，以電流量推算血氧分壓。
(2) 酸鹼值(pH)、二氧化碳(PCO2)分壓則是利用 Nernst Equation 計算血 氧分析儀測得之電位時血中 H+或 HCO3
-的濃度。
(3) 乳酸(lactate)則是利用卡匣內的乳酸氧化酶 (lactate oxidase)將乳酸 轉變為丙酮酸與過氧化氫，而過氧化氫接著會被鉑電極氧化而產生 電流，因產生之電流量與乳酸成正比，血氧分析儀可依此推算出乳 酸濃度。
1.MetaMax 3B 主機(每次呼吸法 Breath by Breath)包括(圖 4)︰
數字渦輪傳感器範圍: 0.05 20 升/秒,通氣量:> 300 升/分鐘。
2.無線接收器及其接收天線(圖 5) 3.回饋用耳機
4. 充電電池和充電器
圖 4. MetaMax 3B 主機 圖 5. 無線接收器 5. 氣體採樣線 60 厘米(圖 6)
6. Polar 心率表、固定綁帶及接收器 (圖 7) 7. COM（串口）通訊纜及電源線
8. CORTEX 心肺功能分析軟體(MetaSoft 3.0 中文軟體) 9. 操作手冊
10.儀器箱 11.標準校準器 硬體技術參數︰
1、氣體分析法︰每次呼吸分析法
2、MetaMax 3B 主機尺寸︰120 X 110 X 45 (毫米) 3、MetaMax 3B 主機 重量︰570 克
4、CPU 中央處理器︰16 位，20MHz,閃存 5、資訊存儲器
圖 8. 流量傳感器 6、流量傳感器(圖 8)︰
A、類型︰Triple V 數字渦輪 B、測量範圍︰0.05 20 升/秒 C、分辨率︰7 毫升
D、誤差︰2%
E、阻抗︰< 0.1 千帕/秒（16 升/秒）
7、氧傳感器（O2）︰
A、類型︰電化學傳感器 B、測量範圍︰0- 35% 氧
C、回應時︰100 毫秒 D、誤差︰0.1 流量%
8、二氧化碳傳感器(CO2)︰
A、類型︰ND 紅外線
B、測量範圍︰0- 13% 二氧化碳 C、回應時︰100 毫秒
D、誤差︰0.1 流量%
9、溫度傳感器︰
A、類型︰NTC 熱敏電阻
B、測量範圍︰-55 - +155 攝氏度 D、誤差︰1 度
10、氣壓傳感器︰
A、類型︰矽半導體
B、測量範圍︰200-1050 毫帕 C、誤差︰1.80%
11、心跳率︰POLAR 測量參數︰beats/mins 12、氣體參數︰
A、VO2max︰最大攝氧量，（升/分/公斤）
B、LT︰乳酸閾值 (%VO2max)
13、呼吸參數：呼吸交換頻率(RER)
由上述可知有相當多的參數可以利用此儀器測得，但在本次實驗中 只採用部分參數來記錄與分析。
四、乳酸閾值測量
二十位大專男性以耗氧量氣體分析儀器(MetaMax 3B)配戴於身上，
且口鼻覆蓋在矽膠罩中進行呼進呼出氣體收集計算分析(圖 9)。
圖 9.受試者儀器配帶
耗 氧 量 氣 體 分 析 儀 器 連 接 電 腦 控 制 跑 步 機 以 運 動 模 式 (Bruce protocol )來做測試。請受試者穿著運動服裝和運動鞋參加測量。運動模 式(Bruce protocol )總共歷時 18 分鐘，每 3 分鐘為一個階段，共為 6 階 段。跑步機的坡度和速度會隨著階段的進行而增加。
圖 10. Bruce protocol
經過逐一測量之後電腦會依收集到的氣體做分析計算出每位受試 者的乳酸閾值(LT)。乳酸閾值的出現是以時間點來做表示，也就是全長 18 分鐘的運動模式跑步機測試，受測者的乳酸閾值出現的時間介於起始 的 1 分鐘到結束的 18 分鐘，乳酸閾值出現的時間越早則代表此人的乳 酸閾值較低，反之則不然。
五、血乳酸值和酸鹼值測量
在做重量運動刺激測試前兩天，要求受試者這兩天內不要從事任何 運動。在重量運動刺激前與後做血液的採樣，以 1c.c.的針抽取受試者位 於上臂與前臂間的肱靜脈血(圖 11)。
圖 11.採取受試者靜脈血
將血液樣本隨即打入血液分析晶片
(i-STAT CG4+ cartridges)
中(圖 12)。圖12.將血液注入晶片
且確定血量達到測試標準即將載血晶片插入血液分析儀器
(i-STAT
Handheld Blood Analyzer
)。圖 13.進行載血晶片判讀
進行靜脈血中的 pH 值、乳酸量、氧氣分壓(PO2)、二氧化碳分壓(PCO2)、
二氧化碳總量(TCO2)、血氧飽和度(SO2％)和重碳酸根離子(HCO3-)的分 析。其中的 pH 值、乳酸量、PCO2和 PO2是由血液直接測得，而 TCO2、 SO2％和 HCO3-是經由儀器計算出來的數值。SO2％血氧飽和度是指血液 在一定的 PO2 下氧合血紅蛋白（HbO2）占全部血紅蛋白的百分比,其大 小取決於 PO2。TCO2是指血漿中所有各種形式存在的 CO2的總含量，
其中 95％為 HCO3-一結合形式，少量為物理溶解的 CO2。
因運動所導致乳酸的生成與堆積，在運動後5分鐘內劇增，所以安排 採血的時間是在做完重量運動測試之後的5分鐘(Zoladz et al., 1998)。
六、重量運動刺激
重量運動刺激的選取是依照先前各個受試者，經過評估各個肌群單
器材是利用啞鈴來進行上肢的主要肌肉的重量運動刺激，包含了肱 二頭肌(Biceps)的二頭肌彎曲(Biceps curl)、肱三頭肌(Triceps)的三頭肌伸 直(Kickback)、胸大肌(Pectoralis major)的胸外闊(Chest fly)、三角肌 (Deltoid)的前舉(Frontal raise )。下肢的重量刺激是以複合式重量訓練機 來進行，其肌群為大腿股四頭肌(Quadriceps)的腿伸直(Leg extension)、
腿後肌(Hamstring)的腿曲屈(Leg curl)。每組肌肉做 3 組(3 sets)，每組作 8 下(8 repeats)，每一下之間要隔 20 至 30 秒，重量是 80％~90％1RM (Hudson et al., 2007)。以上所有的重量運動刺激的原則和指導動作接遵 照 美 國 運 動 醫 學 學 會 的 運 動 處 方 (American College of Sports Medicine ;ACSM) ( Williams and Wilkins, 2004)。
在重量運動測試中的肌群都是日常生活中，不論運動或活動時使用 比例最高也最頻繁的肌肉，所以當它們受到重量運動或活動的刺激後，
造成的肌肉乳酸堆積情形也較明顯。