ボイルの法則とがダルトンの法則

地球上の大気圏内という一つの空間の中では、酸素の割合は20.9%均一です。しかし、大気圏内には重力が働き、気体に重さ（圧力）が掛かります。当然、地上に近い程重く、上空に向かう程軽くなります。ボイルの法則は、この重さを圧力に変えて圧力が高い程、体積が小さくなり気体の密度が高くなることを示しています。「高地の酸素は薄い」というのはこのボイルの法則を使って説明することができます。

空気というのは主に酸素と窒素の混合気体で構成されています。この混合気体の割合に従いそれぞれの気体毎の圧力の関係を示しているのがダルトン(Dalton)の法則です。この気体毎の圧力を分圧といいます。酸素の分圧を酸素分圧。窒素の分圧は窒素分圧です。大気圏内の酸素は20.9%、窒素は78.1%と一定なので大気圧さえ分かれば上表の通り酸素分圧と窒素分圧を算出することができる訳です。

大気圏内での酸素分圧の算出

これらの法則を使って酸素分圧の算出例を下図に示します。

気圧の単位は、「Torr」「atm」「hPa」「psi」「bar」などありますが、ここでは血圧でお馴染みの「mmHg」で統一します。字の如く水銀を何mm押し上げる力があるかを示す事になります。

酸素分圧の算出

*参考文献　オックスフォード生理学(Human Physiology. The basis of Medicine Second Edition by Gillian Pocock & Christopher D.Richards in 2004.)

酸素カプセルが人体に与える影響はこの酸素分圧のみ

酸素カプセルに入って人体に与える影響はこの「酸素分圧」が全てです。外気の酸素分圧が上昇したことによって、呼吸によって肺胞内の酸素分圧も自動的に上昇し、血液に溶け込む酸素量も自動的に上昇する仕組みになっています。

• 新生児の場合、安全利用のための酸素分圧値が低いこと

これで新生児や妊婦さんに酸素カプセルの利用を控えて頂いているのはこのためです。

• 高濃度酸素カプセルの場合、窒素分圧はほとんど増えないこと

窒素分圧は減圧症の一因と言われていますから、その心配が全くないことをここで読取れます。

酸素カプセルこそ「疲労回復の王道」

「酸素カプセルには疲労回復効果がある」と言われている事から疲労回復を期待して入ってその効果を実感できなかった人も多いのではないでしょうか？私は既に数百回と酸素カプセルに入っていますが、酸素カプセルから出て直ぐに「疲れが取れた」と感じたことがあるのは数回程度です。

では酸素カプセルに入ってどんな風に疲労回復が行われるのか？下の図を使って説明します。

Ａ地点の特徴は、

• 寝ても疲れは抜けない
• 眠りが浅い
• 寝起きが悪い
• 昼間眠くなる

Ｂ地点の特徴（酸素カプセルに入った後で）

• 深い睡眠が取れている
• 睡眠時間が長くなる
• 朝スッキリと起きられる
• 夕方過ぎに強い睡魔を感じる

Ｃ地点の特徴

• 睡眠時間が以前よりも１時間近く短い
• 昼間に眠くなることはほとんどない（アクビがでなくなる）
• 短時間睡眠でも疲れが残らない

この様に酸素が疲労というものを直接除去したり麻痺させたりするのではなく、睡眠の質を上げて睡眠を通して疲労回復が行われます。このことが酸素カプセルがアスリートに愛用される理由かもしれません。

酸素カプセルに入ると「眠くなる人」と「頭が冴える人」がいます。全く逆の効果を感じるグループに分かれます。このことは人それぞれの体質ではなく、その人が今A地点にいるのか？それともC地点にいるのか？この違いによって生じた効果の差です。

是非この事を知った上で「酸素カプセルの疲労回復効果」を体験してみて下さい。そして自分がA地点だったのか？C地点だったのか？そして今どの地点なのか？ということを感じながら酸素カプセルを利用してみて下さい。

自律神経は疲労のセンサー(仮説)

B地点の特徴に「夕方過ぎに強い睡魔」に襲われることがあります。次にそのことについて説明します。

よく「酸素は交換神経優位に作用する」だとか「酸素は副交感神経優位に作用する」と言う方がおりますが、酸素はそんな単純なものではありません。この様に単純に決め付けた場合には、酸素カプセルに入ると「眠くなる人」と「頭が冴える人」に分かれることを説明できなくなります。そこで、こんな仮説を立ててみました。

• 自律神経には疲労センサーの働きがある
• 疲労センサーのスイッチをオンにするのが酸素

Ａ地点の時は、疲労センサーのスイッチはオフ状態にあり、疲れているのに疲れを感知できず夜になっても眠くならない。そして眠りも浅い。酸素カプセルに入って体内に酸素を何時もより多く取ることで疲労センサーのスイッチはオンになり、疲労を感知して夕方過ぎに副交感優位になって強い睡魔を感じる。そして深い睡眠が得られる。

Ｃ地点の時に酸素カプセルに入ると疲労センサーのスイッチは既にオンになっていて疲労もないので交換神経優位は変わらず頭が冴る。

こんな具合にスッキリと説明がつきます。この仮説はほぼ間違いありません。

長く酸素カプセルに入っても疲労回復期間は短くならない

酸素カプセルは疲労を溶かしたり麻痺させるものではなく、自然な形で睡眠の質を上げて疲労回復を行うものです。酸素カプセルに入る時間を２倍にしても睡眠の深さは２倍にはなりませんし、よってＢ地点からＣ地点に移行する期間は二分の１にはなりません。Ｂ地点からＣ地点に移行する期間は２～３日の時もあれば数ヶ月掛かることがあります。その時の疲労の深度やその間の生活の負荷による影響によって長くなったり短くなったりするものです。

• 酸素カプセルから学んだこと　呼吸のメカニズム
• 酸素カプセルから学んだこと　老化のメカニズム
• 酸素カプセルから学んだこと　自律神経と疲労回復
• 酸素カプセルから学んだこと　スタミナのメカニズム

「老化」とは細胞が減少していくこと

医学界でいう「老化」とは、細胞が減少していく過程を示すそうです。細胞は長くその状態を維持するのではなく、死滅と分裂を常に繰り返しながら恒常性を保とうとしています。これを「代謝」といい、呼吸と心拍に使うエネルギーと併せて基礎代謝として次式で表すことができます。

基礎代謝量(kcal)=【安静にした状態で体内で消費した酸素量(L/日)】×3.941

つまり体内で消費する酸素量の低下が基礎代謝量を押し下げ、細胞の代謝エネルギーを落とす。これが細胞の減少を導くことになります。

動脈血の酸素量は年齢を重ねる毎に減少する

下図は、「Arterial Blood Gas Reference Values for Sea Level and an Altitude of 1,400 Meters(1999年)」という論文の中で年齢と動脈血の酸素分圧(酸素量と比例関係にある圧力)との関係を示したものです。これから年齢を重ねると体内の酸素量が減り、つまり代謝が減ることがわかります。

老化現象と酸素カプセルの効果

老化現象とは、

• 体力の低下・疲れ易くなること
• 髪の毛が白くなる白髪
• 近くの物が見えにくくなる老眼
• 疲労回復の遅れ
• 物忘れなど記憶力の低下
• 身体のコリ・固まっていくこと

など他にもあります。一方酸素カプセルの効果でよく目にするのは、

• 疲れ難くなる
• 目がクリアに見える
• 疲労回復が早い
• 記憶力の高まる
• 肩こりなどが楽になる

となります。体内の酸素量が加齢に従い減るのとは反対に増やすことで反対側の効果がでることで整合性は合いますね。

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活性酸素は老化・生活習慣病の原因

多くの研究成果より「活性酸素は老化・生活習慣病そして癌の原因である」ということは間違いのないことです。また、活性酸素はウイルスを攻撃する機能を併せ持ち免疫機能としての働きも担っていることも知られており、単純に活性酸素を減らればよいというものでもないようです。

問題はこの活性酸素がどんな時に増えるか？ということになります。

加齢と共に酸素の摂取能力は下がる

活性酸素は、酸素分子の周りに存在する電子の数が増減した不安定な構造になっていることから「呼吸から摂取した酸素が変質した」と考えるのが一般的です。

「ならば呼吸を止めればよいのではないか？」こんなことを考える人はいませんよね。体が酸素を必要としているから呼吸をしている訳で、これを止めて生きることはできません。

ここでもう一度「活性酸素は生活習慣病の一因である」ということを思い出して下さい。生活習慣病は加齢と共に一般的には増えます。また、本サイトで何度も紹介している通り動脈血の酸素分圧は加齢と共に減ります。つまり、活性酸素は呼吸で摂取した酸素が変質したものであるなら次の関係が成り立つ筈です。

加齢→体内の酸素量の減少→活性酸素の増加→生活習慣病の増加

また、病気の一因が低酸素という説もあり、この事ともバッチリ整合性は合います。

• 「人が病気になるたった２つの原因　低酸素と低体温」

長時間吸引しても安全な450mmHgの酸素濃度

では逆に「体内の酸素量を増やせば増やすだけいいのか？」というとそんなことはありません。世界的には「長時間吸入しても安全とされる酸素分圧」という数字があり、それが酸素分圧450mmHgとなっています。

• 酸素カプセルを理解するための基礎知識　酸素分圧

酸素カプセルの老化防止効果

以上の説明で、深呼吸も運動も安心して実施できることに納得して頂けたでしょうか？深呼吸や運動をして酸素を多く取ったからと言って活性酸素が増えて生活習慣病が増えるというデータはもちろんなく、「深呼吸と運動が健康にいい」なんてことはここで取り上げるまでもなく当たり前なことです。また、酸素カプセルは「長時間吸入しても安全とされる酸素分圧450mmHg」以下に設定されていますから安心して入ることができます。

活性酸素はもう一つ老化の原因とも言われています。このことから酸素カプセルが老化防止の効果があることにも納得してもらえますか？酸素カプセルの老化防止効果を感じている人は決して少なくなありません。

酸素カプセル→体内の酸素量の増加→老化原因である活性酸素の抑制

ということになります。