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酸素カプセル Dr.BESTLIFE O2 - 効果の科学的検証

酸素カプセル Dr.BESTLIFE O2の効果について、科学的な検証メカニズムを交えて徹底解説!
データに裏付けされた製品効果をご覧ください。

酸素カプセルで身体に溶け込む「溶解型酸素」が増加

酸素カプセルの効果を一言であらわすなら「低酸素による諸症状」改善と言えます。
1.3気圧の密閉されたカプセル内で呼吸をすることにより酸素が血液に多く溶け込む
というのがその効果メカニズムの正体です。

血液に溶ける酸素は、大きく分けて以下の2種類が存在します。

結合型酸素
ヘモグロビンと結合した酸素。体内酸素のほとんどを占めている(成人の方で96%~98%程度)。
溶解型酸素
血液自体に分子のまま溶け込んだ酸素。小さいので体の隅々まで行きわたる。

この「溶解型酸素」を増やすために酸素カプセルが必要なのです。1.3気圧による高気圧により、血液に酸素が多く溶け込みやすくなり、溶解型酸素が増加するのです。

酸素カプセルにより血液中の溶解型酸素が増加するイメージ

「拡散現象」で毛細血管の隅々まで酸素が行き届く

酸素カプセルにより低酸素症状が改善

血液中の酸素が増えると、酸素の濃いところから酸素の薄いところへ広がっていきます。
これを「拡散現象」といいます。この「拡散現象」により、もともと酸素の行き届きにくい毛細血管まで十分に酸素が行き届くようになります。

酸素カプセル内では血液中の酸素が通常の約2倍になっています。その酸素たっぷりの血液によって毛細血管にも多くの酸素が供給されるのです。そして毛細血管から細胞に行き渡ることにより、諸症状が改善されていきます

先ほど酸素カプセル内では血液中の酸素が約2倍になることをご説明しましたが、これは単なる2倍ではありません。酸素カプセルに1時間入ることで結合型酸素溶解型酸素がどのように変化するかを下表にまとめます。

ご覧いただければわかるように体の隅々まで行きわたる溶解型酸素が約2倍になっているのです!

酸素のタイプ通常時の酸素量酸素カプセルを1時間使用した後の酸素量変化率備考
結合型酸素(ヘモグロビンと結合した酸素)58.8リットル61.3リットル1時間で2.5リットル増加結合率96%→100%飽和として計算
溶解型酸素(血液中に溶け込んだ酸素)0.92リットル1.82リットル約2倍増加!
(1時間で0.9リットル増加)
通常の約2倍の溶解型酸素を取り込みます

ここでちょっとお勉強!いろんな法則が関係してきます!

ボイルの法則

「閉じ込められた一定の空間において、その空間が受ける圧力が2倍になるとその体積は2分の1になる」…というのがボイルの法則です。

たとえば、この地球上では酸素の割合は約21%です。それでも高地と平地で酸素の割合の差が生じるのは、高地の圧力が弱く、平地の圧力が強いからです。

つまり、圧力の弱い高地では、酸素が詰まっていない空気を吸うようなイメージになるのです。

ボイルの法則図 図1. ボイルの法則

ダルトンの法則

「2種類以上の気体が交じり合った状態で、それぞれの気体の圧力は気体の割合に比例し、かつ、その総和は全体が受ける圧力と一致する」…というのがダルトンの法則です。

この「それぞれの気体の圧力」のことを「分圧」と呼びます。つまり、ダルトンの法則は「分圧」に関する法則であるとも言えるでしょう。

たとえば、平地での気圧を1気圧とすると、酸素は21%、窒素が78%の割合で存在しているので、「酸素分圧」は1気圧×0.21=0.21気圧となります。

ダルトンの法則図 図2. ダルトンの法則(分圧の概念)

ヘンリーの法則

「気体から液体へ溶け込む分子の数は気体の分圧に比例する」…というのが
ヘンリーの法則です。

これは、一定の圧力下で液体に溶け込んだ気体は、その圧力が2倍になれば、2倍溶けやすくなるということを意味しています。

酸素カプセル「酸素分圧を高め」、ヘンリーの法則を利用して「血液中に溶け込む酸素量を増やす装置」ということが、少し理解いただけたのではないでしょうか?

ヘンリーの法則図 図3. ヘンリーの法則
液体中の酸素 - O2イメージ

酸素分圧

平地の大気圧(1気圧)を「760mmHg」とし「酸素分圧」をちょっと計算してみましょう。
酸素の割合は21%ですから、ダルトンの法則に従って計算すると、159mmHg(=760mmHg×0.21)と求まります。

酸素分圧の算出方法 図4. 酸素分圧の算出方法
高気圧酸素カプセルの気圧の変化 図5. 高気圧酸素カプセルの気圧の変化

酸素分圧の人体への影響

酸素濃度[%]窒素濃度[%]気圧[mmHg]酸素分圧[mmHg]窒素分圧[mmHg]備考
10001,5201,5200医療用高圧治療(1520mmHg,100%酸素濃度)
1,300~1,500明らかな酸素中毒の症状がでるとされる酸素分圧の値
7608時間以上連続して吸引すると気管支炎などの症状が現れるとされる酸素分圧の値
450長時間吸入しても安全とされる酸素分圧の値
20.978.1988206729高気圧酸素カプセル 1.3気圧(988mmHg=1.3気圧 酸素濃度27.1%)
20.978.1760159594平地(海抜0m)
20.978.1760146547低気圧(950hPa)
20.978.1600125469飛行中の機内
20.978.1595124465標高2,000m
※参考文献 オックスフォード生理学 2005年発行 596ページ

肺の中の酸素分圧の推移

平地での一般の酸素分圧は159mmHgですが、肺の中には体温約37℃に暖められた水蒸気47mmHgがあらかじめ存在しています。

ダルトンの法則に従って、大気圧760mmHgから47mmHgを差し引いた残りを酸素濃度21%の比率で分け合うと、肺の中では
(760-47)×0.21=150[mmHg]の酸素分圧となります。

さらに、肺の中では酸素と二酸化炭素のガス交換が行われ、そのガス交換分、酸素分圧が小さくなります。
「吸った空気」と「吐いた空気」の成分分析から、「酸素」と「二酸化炭素」の量は1対1ではなく「1対0.8」になることがわかっています。

また、ガス交換した二酸化炭素は、平均的に40mmHgになることが知られているので、この値を用いて肺の中の酸素分圧を求めると、
(760-47)×0.21-40/0.8=100[mmHg]になります。

肺の中の酸素分圧 図6. 肺の中の酸素分圧

ブンゼン係数

液体への溶け込みやすさブンゼン係数と言います。

気体の分子は、その種類によって水への溶け込みやすさが違います。例えば体温と同じ37℃の水ならブンゼン係数は以下のような値になります。

ブンゼン係数(37℃の場合)
酸素0.024
窒素0.012
二酸化炭素0.570

760mmHgの圧力の下で酸素21%とした場合、1リットルの水に溶け込む酸素量は、このブンゼン係数を用いて(760×0.21)/760×1000[ml]×0.024=5.04[ml]と算出されます。

溶解型酸素

既にご説明した通り、この溶解型酸素(血液に溶け込む酸素)が体内に不足しがちな酸素を補う上で最も効果的であり、
また溶解型酸素の増量こそ、酸素カプセルの力であると言っても過言ではありません。

ブンゼン係数を用いて、以下の条件のもと、1日に血液中に溶け込む酸素量を算出します。

  • 算出条件
  • 心拍数70回/分、拍出量は70ml/回とする
  • 肺の中の体温は37℃、酸素分圧(=動脈血の酸素分圧)は100mmHgとする

心拍数と拍出量から1日に体内を駆け巡る血液の総量は、70ml×70回/分×60分×24時間=7056リットルと算出されます。

循環器系の簡易モデル図 図7. 循環器系の簡易モデル図

よって1日に血液に溶け込む酸素量は、肺の中の酸素分圧が100mmHgの場合、100mmHg/760mmHg×7056リットル×0.024=22リットルとなります。

それでは、酸素カプセルに入った時の血液に溶け込む酸素量<溶解型酸素量>はどれくらいでしょうか?

まず、酸素カプセルに入った時の酸素分圧を求めます

酸素カプセルの中は、気圧が1.3倍(1気圧760mmHg×1.3倍(1.3気圧)=988mmHg)、酸素濃度を21%と仮定します。
前述のとおり、肺の中には37℃の体温で温められた状態だと、約47mmHgの水蒸気があらかじめ存在しています。
酸素カプセルの中の気圧(988mmHg)から肺の中の水蒸気(47mmHg)を差し引いて、
残りの941mmHgをダルトンの法則に従って気体の割合で分け合う計算を行うと、
酸素濃度は21%なので、941mmHgの21%に相当する197.61mmHgが酸素分圧となります。

更に肺の中では酸素と二酸化炭素のガス交換が行われます。
このガス交換によって減じた酸素を差し引くことで肺の中の酸素分圧が確定することになります。
肺の中の二酸化炭素は、平均的に40mmHgです。ガス交換される酸素と二酸化炭素は「1:1」ではなく「1:0.8」になります。つまり酸素が「1」に対して二酸化炭素は「0.8」となり、この二酸化炭素40mmHgとガス交換される酸素量を計上することで酸素分圧は、((988-47)×21%-40)/0.8=197.01mmHg、概ね197mmHgと求まります。

次に、血液に溶け込んだ酸素量を算出します。
ブンゼン係数(酸素=0.024)を使って、肺の中の酸素分圧を100mmHgとした場合、酸素カプセルに入り(肺の中の酸素分圧の上昇によって)血液に溶け込む酸素量がどれだけ増加するのかを求めます。

心臓拍出量が70[ml/min]、心拍数70回/分、酸素カプセルに入る時間を1時間とした場合、
酸素カプセルに入ることで血液に溶け込む酸素量が901ml増加することが以下の計算によって求められます。

  • (酸素カプセル内の酸素分圧/大気圧×心臓拍出量×心拍数×時間×酸素ブンゼン係数)-(通常時の肺の酸素分圧/大気圧×心臓拍出量×心拍数×時間×酸素ブンゼン係数)
  • =(197/760×70×70×60×1時間×0.024)-(100/760×70×70×60×1時間×0.024)
  • =1829ml-928ml=901ml 酸素カプセルに入ることで血液に溶け込む酸素量が増加!

酸素解離曲線

ヘモグロビンは、図8に示す通り「酸素分圧が高いと酸素がくっつきやすくなり、酸素分圧が低いと酸素が離れやすい」という特徴があります。

まず、酸素結合が少ないヘモグロビンが肺に到着すると酸素分圧が上昇し、約100mmHgほどになります。するとヘモグロビンは、酸素と結合を始めます。ただし、その数には限りがあり1つのヘモグロビンは4つの酸素しか結びつけることができず飽和となり、100%を超えることは出来ません。

ほぼ飽和状態で酸素を身につけたヘモグロビンは、心臓から全身に送り出され毛細血管に到着します。すると、酸素分圧は約40mmHgまで低下し、ヘモグロビンの酸素飽和度は約75%程度に低下します。約75%の酸素はヘモグロビンに残したまま、約25%の酸素が離れて全身に供給されます。

もう一つこの酸素解離曲線の特徴として、酸素分圧が100mmHg近辺ではなだらかな曲線を描いており、例えば80mmHgに低下してもヘモグロビンとの結合率の低下は数%です。そのため飛行機に乗った時や2,000M級の山に登って影響がないのはこのためです。

酸素解離曲線 図8. 酸素解離曲線

結合型酸素

最初の説明を覚えていらっしゃるかもしれませんが、ヘモグロビンと結合する酸素のことを「結合型酸素」と呼びます。

それでは、ヘモグロビンと結合して全身に供給される酸素量を算出してみましょう。ヘモグロビン1g当たりの酸素結合量は=1.39[ml]です。男女成人のヘモグロビン量の基準値から、仮に15[g/dl]のヘモグロビンが体内にあるとして、それらを掛け算すると15×1.39=20.85[ml/dl]。ヘモグロビンとの結合率が96%なら、20.85[ml/dl]×0.96=20.02[ml/dl]が全身に供給される酸素量となります。

酸素カプセルに入った時の結合型酸素量の増加

気圧を1.3(988mmHG)、酸素濃度が27.3%の酸素カプセルに入ると肺の中の酸素分圧は、271mmHgですから、普段(100mmHg)の約2.7倍の酸素分圧になります。
そのため、ヘモグロビンとの結合率は、ほとんどのケースでMAX値である100%になると予想されます。

ヘモグロビンとの結合率が増加すれば、その分結合型酸素が増加することになりますので、その値を求めてみます。
心臓拍出量が70[ml/min]、心拍数が70回/分、酸素カプセルに入る時間をT、ヘモグロビンとの結合率の上昇分をRとした場合、
酸素カプセルに入ることでヘモグロビンから放出される酸素量が、もともと飽和度が高い方でも1.2リットル増えていることが以下の計算結果及び下表からわかります。

  • 酸素カプセルに入って増えるヘモグロビンから放出される酸素量[ml]
  • =<健康な人のヘモグロビン量>×<ヘモグロビンの酸素結合量>×<心臓拍出量>×<心拍数>×<60分>×<時間>×<飽和上昇量>
  • =ヘモグロビンHb[g]×1.39[ml/g]×0.7[dl]×70×60×T×R[%]
酸素カプセルに入って増えるヘモグロビンから放出される酸素量
(ヘモグロビン量:15[g/dl])
酸素カプセルに入る時間(T)飽和度の上昇分(R)酸素の増量分(リットル)
98%→100%
(2%上昇)
1.2
1時間96%→100%
(4%上昇)
2.5
94%→100%
(6%上昇)
3.7

拡散現象

酸素分子は体液の中でも煙と同じで「濃い側」から「薄い側」へ拡がります。「薄い側」から「濃い側」へ拡がることはありません。
これを分圧を使って表現すると、「液体の中の分子は、分圧の高い側から低い側へ移動する」と言い換えることができます。
これが拡散現象です。

また、移動する力・拡散する力は、分圧の格差が大きければ大きいほど、強く・より広範囲に広がっていきます。
「酸素カプセルに入ると身体の隅々まで酸素が行き渡る」と言われるのは、
この「分圧の格差」「拡散現象」を使って説明することが出来ます。

酸素カプセルをご利用いただくことで、毛細血管まで酸素が十分に行き渡り低酸素が原因で起こる諸症状改善されることになります。
頭がすっきりしたと実感するのは、酸素が不足していた脳拡散現象により酸素が十分にいきわたった結果といえるでしょう。

いかがだったでしょうか?

ちょっと難しすぎたでしょうか?

そんな方でも、一度酸素カプセル Dr.BESTLIFE O2を体験していただき、その後でもう一度この文章を読んでいただくと、
「なるほど!」と理解できることがあるかもしれません。

是非一度、酸素カプセル Dr.BESTLIFE O2を実際に体験してみてください。
お待ちしております!