水素水

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水素水(すいそすい)は、水素ガスを溶解させた水であり、無味、無臭、無色である。

工業用の水素水は超純水を元に生成され、炭酸水やオゾン水と同様に半導体や液晶の洗浄に用いられる[1]。医療の分野では、認可されている効能は、アルカリ性電解水を生成できる整水器における、胃腸症状の改善である[2]。特に2007年以降に水素に関する医学的な研究が日本、アメリカ、中国にて増加し、水素水の臨床試験の結果も複数報告され、またいくつかは進行中である。一方、日本では2016年に事実に基づかない虚偽の宣伝を行った業者には業務停止命令が出されている。

生成[編集]

水素水の生成は、水素ガスの溶解や、水の電気分解によって容易に調整できる[3]

洗浄用水素水の製造方法のひとつとして、水は通過しないがガスは通り抜ける高性能の中空糸状の気体透過膜を内蔵したモジュールによる方法がある。これは、高純度の水素水を安全かつクリーンに経済的に製造することを目的としたものである[4]

他に、アルカリ電解水を生成する過程で水中に水素が過飽和に溶解しており、一部はコロイド状の微小の水素気泡となって存在し、微小の水素気泡は1日放置後にも安定して存在する[5]。 アルカリ電解水に溶存する水素濃度が増加するにつれて、酸化還元電位は低くなる[5]。飲用アルカリ性電解水は安定したpHの生成が主眼に置かれていたが、後に溶存水素量にも着目され、研究開発が進んできた[6]

洗浄[編集]

超純水に水素ガスを溶解させることで、高濃度の水素水が生成され、洗剤を使うよりもコストと環境負荷が低い洗浄液として利用でき、半導体工場や液晶工場で用いられている[1]。水素が微小気泡として存在すればキャビテーションの核となり、キャビテーションが発生するため、洗浄効果は高まる[5]。超音波やアルカリと組み合わせて使用される事が多い[4]

毒性・安全性[編集]

水素自体の安全性は、たとえば潜水用のボンベのガスの内容は水素50パーセント、ヘリウム49パーセント、酸素1パーセントであるというように問題なく長年用いられてきており、水素水でも毒性や安全性の問題はみられていない[7]

水素による生体研究[編集]

水素水を含めた水素医学について概説する。

1671年にはロバート・ボイルによって、水素ガスが生成され、水素はガスであると認識され、生理的に不活性なガスだと考えられ、注目されなかった[8]

初期には、水素分子の生物学的効果は小規模に研究されてきた[9]。1975年に、Doleらは水素ガスが動物の皮膚腫瘍を退縮するという研究結果を『サイエンス』にて報告したが[10][3]、注目はされなかった[3][8]。肝臓に慢性の炎症をもつマウスでの高圧水素の抗炎症作用は、2001年に報告された[9]。こうした研究は数が限られている[9]

続いて、アルカリ性電解水における研究である[9]。白畑の述べる「電解還元水」である[11][12]。1997年に、白畑らは電気分解した水(電解還元水)を使った実験を行い、その作用が、彼が「活性水素」と呼ぶ水素原子によってもたらされていることを示唆しているとの仮説を、Biochemical and Biophysical Research Communicationsにて報告した[11][9]。2000年にも白畑は、そうした作用を起こす原因が「活性水素であろうと推定」し、その検出法の開発に取り組んでいることを記している[12]。とはいえ、原子水素は長い時間体内に存在することはできず、電解水に存在するのは水素分子である[9]。後の研究者は水素分子の作用だとみなしている[9][13]。白畑自身も、彼を含めた研究者らによる最近の研究では、作用の原因として水素分子に言及している[14]

2007年には太田成男が、動物実験において脳虚血などによって生成されるヒドロキシラジカル(・OHと表記される)に対して、水素がもつ抗酸化、抗アポトーシス作用によって選択的に保護できることを『ネイチャー メディシン』にて報告し[15]、これ以降、水素の研究が進展している[8][9]。当初の大田らの報告は気体として水素を吸入するものであったが、その後に、水素分子を飽和させた水素水によっても同様の効果が得られることが確認された[16]当初は、水素ガスの吸引に比べて、水素水の摂取は効果が低いのではないかと考えられていたが、水素水でも様々な報告がなされてきた[3]。水素ガスの吸引に比較して、安全で実用的である[17]。また希釈した水素水でもマウスの肥満を改善したことから、当初の想定よりも低濃度で作用するとされている[17]

ビブリオメトリックスという手法を用いて、水素医学に関する2007年から2014年までの文献を探索した二次資料によれば、この間に357の論文が出版されており、2007年には3論文、2009年には25論文、2013年には71論文と経時的に増加し、地域では中国で190論文、日本で112論文、アメリカで58論文、投与方法としては注射が多く、水素水として経口から、またガスとして吸入する手法がそれぞれ25%前後を占めており、対象としては動物を用いた生体(in vivo)研究がもっとも多く、研究への出資は日本の文部科学省、アメリカ国立衛生研究所(NIH)、中国国家自然科学基金(NSFC)からが上位3つである[8]

別の研究は、2007年から2015年6月までで、321の水素の論文があり、年々臨床試験が増加していることを報告している[9]

医療研究[編集]

2007年から2015年6月までに、ヒトでの研究は年々増加してきている[9]。その半分は日本で実施されている[9]。その時点では19の水素によるヒトでの臨床試験があり、14研究が水素水によるものでこのうち9研究が二重盲検法を採用している[9]。 これらの研究の存在を調査した著者らは、通常、(マウスなど)齧歯類モデルで観察されたものほど顕著な効果ではないが、統計的に有意な効果がみられていることと、さらに大規模かつ長期の臨床試験が望まれると述べている[9]

その時点で日本で登録されていた(研究中の)臨床試験もあり[18]、進行中のものは、順天堂大学でのパーキンソン病における大規模臨床試験、慶應義塾大学で心筋梗塞などにおける臨床試験、防衛医科大学校では脳梗塞のための臨床試験である[9]

以下に、結果をいくつかを示す。

東北大学病院のNakayamaと整水器メーカー日本トリムは、血液透析用水に水素水を使用することで透析患者の慢性炎症、酸化ストレスを抑制することを見出した[19][20]

梶山内科クリニックの梶山靜夫らは、ランダム化した二重盲検法で、高LDL血症または耐糖能異常の患者30人に1日900mLの水素水を飲ませたところ、LDL値の顕著な減少がみられ、脂質代謝異常の改善や耐糖能異常の予防に有益であった[21]。中国の山東大学の研究では、水素水を10週間にわたり、メタボリック症候群の予備軍を摂取してもらい、総コレステロールやLDLコレステロールレベルの低下が示された[17]

順天堂大学医学部では、薬のレボドバ服用中のパーキンソン病の患者18名に対してランダム化した二重盲検法にて、機器により生成した水素水、あるいはただの水を飲用させ、パーキンソン病の評価基準にて水素水に優位な結果を得たことから、さらなる証明のために、薬を服用していない患者も含めた他施設の同様の試験が2013年に開始されている[22]。他の論文で、予備的なこの結果は有望だと言及されている[7]

山梨大学教育人間科学部とパナソニック電工株式会社の共同研究で、二重盲検法によるランダム化比較試験において、水素を溶存させたとされる水素高溶存電解アルカリ水は、単に浄水を飲んだ場合と比較して活性酸素による生体内酸化ストレス値を40%と有意に低下させた[23][24]

岡山大学付属病院における臨床試験では歯周病治療に加えて、7人に水素水を、比較対象として6人にただの水を飲んでもらい、8週間後には、歯周ポケットの深さと体内の体内の活性酸素の量は、水素水を投与したグループのほうが低かった[25]

電解アルカリ水の臨床(医療)への応用は、2004年に台湾で始まっているが、水素分子のデータはとられておらず、福島県立医科大学の研究者らは水素分子を中心的な役割にあるとみなして、データ化のための指標とし、電解水を人工透析の際の透析液として利用し、2015年時点で多施設での観察研究が実施されていることを報告している[13]

基礎研究[編集]

ある研究は2015年6月までに水素による321の研究を数えており、これによりほぼすべての疾患モデルが仮定されている[9]。そのため、ヒトにおける研究やメカニズムの解明という次のステップを追求すべきだと結論している[9]

日本医科大学の太田成男らは、ストレスを与えたラットの脳細胞の増殖がストレスによって抑制された状態を改善した[26] 九州大学パナソニック電工の研究グループは水素入りの水がマウスの脳細胞の破壊を抑え、細胞を壊す原因とされる活性酸素も減ったことを確認し、パーキンソン病などの予防の治療につながるのではないかとコメントした[27]

動態[編集]

水素は分子が小さいために迅速に生体膜を通過し、細胞の核とミトコンドリアまで達し、また血液脳関門も通過する[17]。水素水を摂取したマウスの血液からは水素が検出され、ヒトでは呼気中の水素が摂取後10分で最高濃度に達し、60分以内に元に戻る[17]。うち40パーセントが体内で消費されているためにその一部が体内で捕捉されたことを示していると考えられている[17]

機序[編集]

どのように作用しているかについては未だ十分に明らかとはなっていないが、マウスでの遺伝子発現量が変化するという実験観察を通して、生体への作用の差が現れる可能性が考えられている[28]。2015年時点では、水素分子がヒドロキシラジカル(·OH)を直接還元するため、遺伝子発現を制御するためなどの理由が提唱されている[17]

保存[編集]

水素は、ガラスやプラスチックを短時間で通過してしまうため、長時間の保存にはアルミニウム製の容器が向いている[17]

販売[編集]

企業によって種々の名称で販売されている。ペットボトルやプラスチック容器によって販売されている商品もある。ニュースサイトの「ねとらぼ」によれば、伊藤園は2015年7月に、2008年から販売していた高濃度水素水を封入した商品をリニューアルし、物議をかもした[29]

一方で、水道水から電気分解を経て直接水素水を生成する装置も商品展開されている。アルカリ性電解水を生成できる家庭用電解水生成器では、この装置から生成される飲用水の継続飲用に対して、胃腸症状の改善が承認されている[2]。(パナソニックの)松下電工などはアルカリ性電解水における各種条件での水素溶存濃度の変化の研究を重ねてきている[6]。パナソニックの「還元水素水生成器」やSHARPの同様の製品など、メーカーからも販売されている。

健康を謳う水素水を扱った商品は、小売の他、「ネットワークビジネス」と呼ばれるマルチ取引を中心にした訪問販売業によっても流通している。

国民生活センターは「飲用による効果を表したものではありません」と指摘して、消費者に注意を呼びかけている。

[30]

業務停止命令[編集]

2016年3月、水素水で心筋梗塞や動脈硬化が治る等、事実に基づかない虚偽の説明をしたとして特定商取引法違反で販売業者に業務停止命令が出されている[31][32]

国民生活センターは、活性酸素の量を抑制するとどうなるのか明確化するよう事業者に要望した[33]

脚注[編集]

  1. ^ a b 『よくわかる水素技術』 日本工業出版、2008年、173頁。ISBN 978-4819020015
  2. ^ a b 堀田国元「電解機能水の特性と応用」、『日本透析医学会雑誌』第48巻第2号、日本透析医学会、2015年2月、 76-78頁、 doi:10.4009/jsdt.48.76NAID 130004880136
  3. ^ a b c d 大澤郁朗「水素分子の疾患予防・治療効果」、『日本透析医学会雑誌』第28巻第2号、2013年、 261-267頁。
  4. ^ a b 平成17年度 標準技術集』「2-2-3 機能性洗浄水 2-3-3-3 水素水
  5. ^ a b c 峠有利子「アルカリ電解水の特性とその製法」、『防錆管理』第53巻第12号、2009年12月、 468-475頁。
  6. ^ a b 田中喜典ほか「飲用アルカリ性電解水のpH・水素溶解特性と効率」、『松下電工技報』第56巻第11号、2008年3月、 72-77頁。
  7. ^ a b Nicolson, Garth L.; de Mattos, Gonzalo Ferreira; Settineri, Robert; Costa, Carlos; Ellithorpe, Rita; Rosenblatt, Steven; La Valle, James; Jimenez, Antonio et al. (2016). “Clinical Effects of Hydrogen Administration: From Animal and Human Diseases to Exercise Medicine”. International Journal of Clinical Medicine 07 (01): 32–76. doi:10.4236/ijcm.2016.71005. ISSN 2158-284X. http://file.scirp.org/Html/5-2101253_62945.htm.  二次資料
  8. ^ a b c d 李強、田中良晴、田中博司、三羽信比古「水素医学研究概況及び関連文献のビブリオメトリックス解析」、『大阪物療大学紀要』第3巻、2015年3月、 31-40頁、 NAID 110009914847 二次資料
  9. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Ichihara M, Sobue S, Ito M, Ito M, Hirayama M, Ohno K (2015). “Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen - comprehensive review of 321 original articles”. Med Gas Res 5: 12. doi:10.1186/s13618-015-0035-1. PMC 4610055. PMID 26483953. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4610055/.  二次資料
  10. ^ Dole M, Wilson FR, Fife WP. (1975). “Hyperbaric hydrogen therapy: a possible treatment for cancer”. Science 190 (4250): 152-4. PMID 1166304. 
  11. ^ a b Shirahata S, Kabayama S, Nakano M, et al. (1997). “Electrolyzed-reduced water scavenges active oxygen species and protects DNA from oxidative damage”. Biochem. Biophys. Res. Commun. 234 (1): 269–74. doi:10.1006/bbrc.1997.6622. PMID 9169001. 
  12. ^ a b 白畑實隆 (2000). “還元水による動物細胞の機能制御と医療への応用”. 日本農芸化学会誌 74 (9): 994-998. doi:10.1271/nogeikagaku1924.74.994. https://www.jstage.jst.go.jp/article/nogeikagaku1924/74/9/74_9_994/_article/-char/ja/. 
  13. ^ a b 中山昌明「電解アルカリ水 (水素水) を用いた透析液 (基礎・臨床)」、『日本透析医学会雑誌』第48巻第2号、日本透析医学会、2015年2月、 94-98頁、 doi:10.4009/jsdt.48.94NAID 130004880139
  14. ^ Shah, Vishal; Hamasaki, Takeki; Nakamichi, Noboru; Teruya, Kiichiro; Shirahata, Sanetaka (2014). “Removal Efficiency of Radioactive Cesium and Iodine Ions by a Flow-Type Apparatus Designed for Electrochemically Reduced Water Production”. PLoS ONE 9 (7): e102218. doi:10.1371/journal.pone.0102218. ISSN 1932-6203. 
  15. ^ Ohsawa, Ikuroh; Ishikawa, Masahiro; Takahashi, Kumiko; et al. (2007). “Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals”. Nature Medicine 13 (6): 688–694. doi:10.1038/nm1577. ISSN 1078-8956. 
  16. ^ 市原正智、祖父江沙矢加、竹内環「分子状水素の臨床応用に向けた研究の現状について」、『生命健康科学研究所紀要』第2009巻第5号、2009年、 37-44頁、 NAID 120004256604
  17. ^ a b c d e f g h 太田成男「水素医学の創始、展開、今後の可能性 : 広範な疾患に対する分子状水素の予防ならびに治療の臨床応用へ向かって」、『生化学』第87巻第1号、日本生化学会、2015年、 82-90頁、 NAID 40020383640 二次資料
  18. ^ 既出の文献 PMID 26483953表5
  19. ^ 日本トリム 研究開発
  20. ^ Nakayama M, Nakano H, Hamada H, Itami N, Nakazawa R, Ito S. (2010). “A novel bioactive haemodialysis system using dissolved dihydrogen (H2) produced by water electrolysis: a clinical trial.”. Nephrol Dial Transplant 25 (9): 3026-33. PMID 20388631. 
  21. ^ Kajiyama S, Hasegawa G et al. "Supplementation of hydrogen-rich water improves lipid and glucose metabolism in patients with type 2 diabetes or impaired glucose tolerance." Nutr Res. 2008 Mar;28(3), pp137-43. PMID: 19083400
  22. ^ 頼高朝子、高梨雅史、平山正昭、中原登志樹、太田成男、服部信孝「パーキンソン病患者における水素水の無作為化二重盲検試験」、『運動障害』第24巻第1号、2014年、 19-23頁。
  23. ^ 水素を含んだ電解アルカリ水の飲用により、運動による体内ストレスを抑制する効果を検証[リンク切れ](2009年7月17日、パナソニック電工株式会社)
  24. ^ パナソニック、電解アルカリ水が運動によるストレスを抑制すると発表(2009年7月17日、家電Watch)
  25. ^ Azuma, Tetsuji; Yamane, Mayu; Ekuni, Daisuke; et al. (2015). “Drinking Hydrogen-Rich Water Has Additive Effects on Non-Surgical Periodontal Treatment of Improving Periodontitis: A Pilot Study”. Antioxidants 4 (3): 513–522. doi:10.3390/antiox4030513. ISSN 2076-3921. 
  26. ^ Nagata K, Nakashima-Kamimura N, et al. "Consumption of molecular hydrogen prevents the stress-induced impairments in hippocampus-dependent learning tasks during chronic physical restraint in mice." Neuropsychopharmacology. 2009 Jan;34(2):Epub 2008 Jun 18, pp501-8. PMID: 18563058
  27. ^ Mami Noda, Yusaku Nakabeppu et al. "Hydrogen in Drinking Water Reduces Dopaminergic Neuronal Loss in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine Mouse Model of Parkinson's Disease" PLoS ONE 4(9): e7247. September 30 2009, doi:10.1371/journal.pone.0007247
  28. ^ 市原正智、祖父江沙矢加「分子状水素によるマウス肝臓における遺伝子発現変化の解析」、『生命健康科学研究所紀要』第2016巻第12号、2016年、 38-41頁、 NAID 120005744730
  29. ^ “伊藤園「高濃度水素水」販売で物議 ネットでは「伊藤園はもう買わない」など“不買表明”も”. ねとらぼ. (2015年11月25日). http://nlab.itmedia.co.jp/nl/articles/1511/24/news118.html 2015年12月9日閲覧。 
  30. ^ 水素水生成器、「健康効果なし」と国が警告
  31. ^ 水素水などを販売する会社に9カ月間の一部業務停止命令 - FNN”. FNN (2016年3月10日). 2016年3月11日閲覧。
  32. ^ マルチ取引大手に一部業務停止命令へ 消費者庁が方針朝日新聞デジタル 2016年3月8日
  33. ^ 「水素水生成器」の効果は? 国民生活センター、明確化を要望” (2016年3月11日). 2016年3月12日閲覧。