(57)【要約】【課題】非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定する。【解決手段】活性酸素量測定装置９００は、生体内の水素濃度を上昇させるために水素水を投与する水素投与手段１００と、生体から排気された水素量を測定する排気水素量測定手段２００と、水素投与手段１００により生体に投与された水素量と、排気水素量測定手段２００により測定された生体から排気された水素量との差から、生体内の活性酸素量を測定する活性酸素量測定手段３００とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の水素濃度を上昇させるために水素水を投与する水素投与手段と、
前記生体から排気された水素量を測定する排気水素量測定手段と、
前記水素投与手段により前記生体に投与された水素量と、前記排気水素量測定手段により測定された前記生体から排気された水素量との差から、前記生体内の活性酸素量を測定する活性酸素量測定手段とを備えていることを特徴とする活性酸素量測定装置。
【請求項２】
前記排気水素量測定手段は、前記生体の呼気排気量を測定する呼気排気量測定手段と、前記生体の呼気中の水素濃度を測定する呼気水素濃度測定手段とを含み、
前記生体から排気された水素量は、単位時間中に前記呼気排気量測定手段により測定された前記生体の呼気排気量と、該単位時間中に前記呼気水素濃度測定手段により測定された前記生体の呼気中の水素濃度との積を前記水素水の投与の終了時から水素濃度の測定終了時まで積分した値により算出されることを特徴とする請求項１に記載の活性酸素量測定装置。
【請求項３】
前記呼気水素濃度測定手段は、前記生体が取り込むための気体が通る吸入部と前記生体から排気された呼気が通る管部とを含む呼吸回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の活性酸素量測定装置。
【請求項４】
前記管部の下流側の端部に、前記生体から排気された呼気を採集する容器が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の活性酸素量測定装置。
【請求項５】
前記管部に水素濃度を測定する装置が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の活性酸素量測定装置。
【請求項６】
前記呼気水素濃度測定手段は、前記生体の呼気を間欠的に容器に採集し、該容器内の呼気に基づいて水素濃度を測定する装置を含むことを特徴とする請求項２に記載の活性酸素量測定装置。
【請求項７】
前記活性酸素は、ヒドロキシルラジカル、スーパーオキサイド、過酸化水素、一重項酸素及び一酸化窒素のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の活性酸素量測定装置。
【請求項８】
生体に水素水を投与する工程（ａ）と、
前記生体から排気された水素量を測定する工程（ｂ）と、
前記生体に投与された水素量と前記生体から排気された水素量との差から前記生体内の活性酸素量を測定する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする活性酸素量測定方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ）は、前記生体の呼気排気量を測定する工程（ｂ１）と、前記生体の呼気中の水素濃度を測定する工程（ｂ２）とを含み、
前記生体から排気された水素量は、単位時間中における前記生体の呼気排気量と該単位時間中の前記生体の呼気中の水素濃度との積を前記水素水の投与の終了時から水素濃度の測定終了時まで積分した値により算出されることを特徴とする請求項８に記載の活性酸素量測定方法。
【請求項１０】
前記工程（ｂ２）では、前記生体が取り込むための気体が通る吸入部と前記生体から排気された呼気が通る管部とを備えている呼吸回路を用いて前記生体の呼気中の水素濃度を測定することを特徴とする請求項９に記載の活性酸素量測定方法。
【請求項１１】
前記管部の下流側の端部に接続された容器により、前記生体から排気された呼気を採集し、前記容器内の呼気に基づいて水素濃度を測定することを特徴とする請求項１０に記載の活性酸素量測定方法。
【請求項１２】
前記管部を通過中の呼気に基づいて水素濃度を測定することを特徴とする請求項１０に記載の活性酸素量測定方法。
【請求項１３】
前記工程（ｂ２）では、前記生体の呼気を間欠的に容器に採集し、該容器内の呼気に基づいて水素濃度を測定することを特徴とする請求項９に記載の活性酸素量測定方法。
【請求項１４】
前記活性酸素は、ヒドロキシルラジカル、スーパーオキサイド、過酸化水素、一重項酸素及び一酸化窒素のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項８〜１３のうちのいずれか１項に記載の活性酸素量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内の活性酸素量を測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、癌及び生活習慣病等の疾病並びに老化等の原因の１つである生体内に存在する活性酸素を減少させる方法が研究されている。生体内の活性酸素を減少させる方法の１つとして、生体内に水素を投与して、水素と活性酸素とを反応させることが例えば非特許文献１及び非特許文献２等に提示されている。
【０００３】
一方で、前記のような活性酸素が原因となる疾病の予防のために、生体内の活性酸素量を測定する方法が医学分野等の種々の分野において要求されている。
【０００４】
従来、生体内の活性酸素量を測定する方法としては、電子スピン共鳴（Electron Spin Resonance：ＥＳＲ）法が最も信頼性が高い方法として用いられている。この方法の他に、活性酸素と反応することにより発光する化学物質を用いて、その発光量を測定することによって、活性酸素の量を測定する方法が例えば特許文献１等に提示されている。また、蛍光試薬を用いて活性酸素との反応により生じた蛍光を測定することによって、活性酸素の量を測定する方法が例えば特許文献２及び特許文献３等に提示され、金属錯体と活性酸素との反応により生じる電流を測定することによって、活性酸素の量を測定する方法が例えば特許文献４及び特許文献５等に提示されている。特許文献１〜５に記載されている方法では、生体から血液を採取して、採取した血液に対して測定を行うが、その他に、発光試薬を皮膚等の生体組織の表面に塗布して、局所的に活性酸素の量を測定する方法が例えば特許文献６等に提示されている。また、活性酸素を測定するための針状のセンサを生体に刺して、生体内の血液に接触させることによって、活性酸素の量を測定する方法が例えば特許文献７等に提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０３／０３８４２９号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２６６７号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００５／１０３２８２号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００４／０７４８２８号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ０３／０５４５３６号公報
【特許文献６】特開２０００−３３３９０７号公報
【特許文献７】特開２００２−０５５０７８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ohsawa I 等、Nature medicine 13,688-694(2007)
【非特許文献２】Sato Y, Kajiyama S 等、Biochem Biophys Res Commun,375(3),346-350(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の活性酸素の量を測定する方法であるＥＳＲ法は、活性酸素種の同定及びその濃度の測定ができるが、装置が高価且つ大型であるため、導入することが容易でない。また、活性酸素の固定に必要なスピントラップ剤による煩雑な前処理を必要とする。発光又は蛍光を測定することにより活性酸素の量を測定する方法は、採血が必要であるため、針状のセンサを用いる方法と同様に観血的及び侵襲的な方法である。皮膚等に試薬を塗布する方法は、非侵襲的であるが、局所的な測定しかできず、生体内全体の活性酸素の量を測定することはできない。
【０００８】
本発明は前記の問題に鑑み、その目的は、非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る活性酸素量測定装置は、生体内の水素濃度を上昇させるために水素水を投与する水素投与手段と、生体から排気された水素量を測定する排気水素量測定手段と、水素投与手段により生体に投与された水素量と、排気水素量測定手段により測定された生体から排気された水素量との差から、生体内の活性酸素量を測定する活性酸素量測定手段とを備えている。
【００１０】
本発明に係る活性酸素量測定装置によると、水素投与手段により生体に投与された水素量と、排気水素量測定手段により測定された生体から排気された水素量との差から、生体内の活性酸素量を測定するため、非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定することが可能となる。
【００１１】
本発明に係る活性酸素量測定装置において、排気水素量測定手段は、生体の呼気排気量を測定する呼気排気量測定手段と、生体の呼気中の水素濃度を測定する呼気水素濃度測定手段とを含み、生体から排気された水素量は、単位時間中に呼気排気量測定手段により測定された生体の呼気排気量と、該単位時間中に呼気水素濃度測定手段により測定された生体の呼気中の水素濃度との積を水素水を飲み終え再度マウスピース又はマスクを装着直後から水素濃度の測定終了時まで積分した値により算出されることが好ましい。
【００１２】
この場合、呼気水素濃度測定手段は、呼気水素濃度測定手段は、生体が取り込むための気体が通る吸入部と前記生体から排気された呼気が通る管部とを含む呼吸回路を備えていてもよい。
【００１３】
さらに、この場合、管部の端部に、生体から排気された呼気を採集する容器が接続されていてもよい。
【００１４】
また、管部に水素濃度を測定する装置が設けられていてもよい。
【００１５】
本発明に係る活性酸素量測定装置において、呼気水素濃度測定手段は、生体の呼気を間欠的に容器に採集し、該容器内の呼気に基づいて水素濃度を測定する装置を含んでもよい。
【００１６】
本発明に係る活性酸素量測定装置において、活性酸素は、ヒドロキシルラジカル、スーパーオキサイド、過酸化水素、一重項酸素及び一酸化窒素のうちの少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る活性酸素量測定方法は、生体に水素水を投与する工程（ａ）と、生体から排気された水素量を測定する工程（ｂ）と、生体に投与された水素量と生体から排気された水素量との差から生体内の活性酸素量を測定する工程（ｃ）とを備えている。
【００１８】
本発明に係る活性酸素量測定方法によると、生体に投与された水素量と生体から排気された水素量との差から生体内の活性酸素量を測定するため、非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る活性酸素量測定方法において、工程（ｂ）は、生体の呼気排気量を測定する工程（ｂ１）と、生体の呼気中の水素濃度を測定する工程（ｂ２）とを含み、生体から排気された水素量は、単位時間中における生体の呼気排気量と生体の呼気中の水素濃度との積を水素水の投与の終了時から水素濃度の測定終了時まで積分した値により算出されることが好ましい。
【００２０】
この場合、工程（ｂ２）では、生体が取り込むための気体が通る吸入部と生体から排気された呼気が通る管部とを備えている呼吸回路を用いて生体の呼気中の水素濃度を測定してもよい。
【００２１】
さらに、この場合、管部の下流側の端部に接続された容器により、前記生体から排気された呼気を採集し、前記容器内の呼気に基づいて水素濃度を測定してもよい。
【００２２】
また、管部を通過中の呼気に基づいて水素濃度を測定してもよい。
【００２３】
本発明に係る活性酸素量測定方法において、工程（ｂ２）では、生体の呼気を間欠的に容器に採集し、該容器内の呼気に基づいて水素濃度を測定してもよい。
【００２４】
本発明に係る活性酸素量測定方法において、活性酸素は、ヒドロキシルラジカル、スーパーオキサイド、過酸化水素、一重項酸素及び一酸化窒素のうちの少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る活性酸素量測定方法によると、非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る活性酸素量測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る活性酸素量測定装置の生体に対する実施態様を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る活性酸素量測定装置の活性酸素量測定手段の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る活性酸素量測定装置の生体に対する実施態様を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施例において測定された呼気中の水素濃度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る活性酸素量測定装置及び方法について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る活性酸素量測定装置９００は、水素投与手段１００と、排気水素量測定手段２００と、活性酸素量測定手段３００とを備え、これらを組み合わせてなる。
【００２９】
前記水素投与手段１００は、内部に水素水１２０が貯留される密閉容器１１０を有し、この密閉容器１１０の上部には開口１３０が設けられており、開口１３０は該開口１３０の密閉及び開放を繰り返して行うことのできる蓋１４０により閉じられている。密閉容器１１０は、水素が透過しにくい材料からなり、アルミニウムパウチ等であることが好ましい。
【００３０】
水素水１２０は、通常の水よりも多くの水素が溶解している水である。密閉容器１１０内の水素水１２０の水素濃度は、生体内の水素濃度を十分に上昇させるために０．２ｍＭ〜０．７９ｍＭ（飽和濃度）程度であることが好ましい。また、水素水１２０の水素濃度は、水素濃度を計測する際に最も取り扱いやすい約０．４ｍＭであることがより好ましい。このような水素水１２０を生体に飲水させることにより、生体内に水素を投与することが可能となる。水素水１２０の水素濃度は、水素水１２０の調製時から投与時までにおいて変化しているおそれがある。このため、生体に水素水１２０を投与すると共にその水素水１２０の一部を取り、ガラス瓶等の密封容器に入れ、例えば約３０分間震盪させて、気相及び液相の水素が平衡に達した状態において気相中の少量の気体を注射器で取り、この水素濃度を例えば半導体水素センサ等により測定することが好ましい。
【００３１】
前記排気水素量測定手段２００は、例えば、生体が口にくわえることができ、生体が取り込むための気体が通る吸入部となる一方向弁付きマウスピース１０、及び該一方向弁付きマウスピース１０に接続され、排気された呼気が通る管部としての下流管１２を含む呼吸回路５０と、例えば半導体水素センサ又はガスクロマトグラフィ等である水素濃度測定装置１６とを含む呼気水素濃度測定手段７０を備えている。さらに、前記排気水素量測定手段２００は、呼気排気量測定手段としての流量計１５をも備えている。
【００３２】
図２に示すように、一方向弁付きマウスピース１０は、生体が口にくわえる部分であるマウスピース部と気体の流路となる気道部とを有している。この気道部の一端側には上流管１１が接続され、他端側には生体から排気された呼気が通る管部である下流管１２が接続されている。上流管１１から一方向弁付きマウスピース１０に流れる気体を生体は取り込み、その後、生体が排出した呼気は下流管１２に流れる。このようにするために、一方向弁付きマウスピース１０には、気体を上流管１１から下流管１２へ一方向に流すための弁が設けられている。すなわち、この弁により、気体は一方向弁付きマウスピース１０を介して上流管１１から下流管１２にのみ流れ、逆流はしない。上流管１１の一方向弁付きマウスピース１０と反対側の端部には、ガス供給装置及びリザーババッグ等を接続させてもよく、また、厳密な測定をしない場合は、大気中の水素は微量であるため、特に何も接続させることなく、室内の空気が上流管１１内に流れるようにしてもよい。また、上流管１１を設けずに、一方向弁付きマウスピース１０に生体が取り込むための気体が直接に流れるようにしてもよい。この場合においても弁により、生体の呼気のみが下流管１２に流れる。下流管１２の一方向弁付きマウスピース１０と反対側の端部には呼気を採集するための容器であるバッグ１３が接続されている。このバッグ１３の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリフッ化ビニル及びアルミニウム等を用いることができ、特に、水素が透過しにくい材料であるアルミニウム製のバッグを用いることが好ましく、また、ダグラスバッグ等を用いても構わない。また、下流管１２には、前記流量計１５が設けられており、流量計１５は、例えば、熱線式流量計等であることが好ましい。バッグ１３に採集された呼気から、例えば前記水素濃度測定装置１６を用いて呼気中の水素濃度が測定される。なお、一方向弁付きマウスピース１０を用いる場合、生体の鼻から呼気が漏れることを防ぐノーズクリップ１４を、生体の鼻に装着させることが好ましい。
【００３３】
前記活性酸素量測定手段３００は、測定された生体の呼気中の水素量と生体に投与された水素量との差を算出し、活性酸素量を算出する手段である。具体的に、活性酸素量測定手段３００は、例えば図３に示すように、生体に投与された水素水１２０の体積と前記のように投与前に測定した水素濃度との積から算出された投与水素量を入力する投与水素量入力部３１０と、測定された生体の呼気中の水素量を入力する排出水素量入力部３２０と、投与水素量入力部３１０及び排出水素量入力部３２０に入力した数値から生体内において消費された水素量を算出する生体内水素量演算部３３０とを備えている。さらに、活性酸素量測定手段３００は、生体内水素量演算部３３０により算出された数値から生体内の活性酸素量を算出する生体内活性酸素量演算部３４０と、該生体内活性酸素量演算部３４０により算出された結果を表示する表示部３５０とを備えている。生体の呼気中の水素量と生体に投与された水素量との差は、生体内の活性酸素と反応して消失した水素量であるため、この値を用いて活性酸素量を算出することができる。なお、ここでいう活性酸素とは、例えば、ヒドロキシルラジカル、スーパーオキサイド、過酸化水素、一重項酸素及び一酸化窒素等を含む。
【００３４】
次に、このような活性酸素量測定装置９００を用いて生体内の活性酸素量を測定する使用態様について説明する。
【００３５】
まず、密閉容器１１０の蓋１４０を開口１３０から取り外して開口１３０を開放させ、密閉容器１１０に充填されている水素水１２０を生体に飲水させることにより、生体内に水素を投与する。その後、生体の鼻にノーズクリップ１４を着用し、一方向弁付きマウスピース１０のマウスピース部を口にくわえた状態で生体に呼吸させる。これにより、生体が吸気する際は、上流管１１から一方向弁付きマウスピース１０に流れる気体が生体内に取り込まれる。取り込んだ気体を生体が排気する際は、生体から排出された呼気のみが下流管１２を流れる。その結果、生体の呼気のみが呼気を採集するための容器であるバッグ１３に採集される。生体から排出された呼気は、所定の単位時間毎に間欠的にバッグ１３に採集すればよい。所定の単位時間とは、例えば３０秒〜１０分、特に、活性酸素量の測定精度及び生体の負担を考慮すると、９０秒〜３分であることが好ましい。生体から排出された呼気は、単位時間毎に間欠的にバッグ１３に採集すればよく、バッグ１３の容量は、所定の単位時間内の呼気を採集できる程度の容量であればよく、例えば、容量が１００ｍＬ〜１０Ｌであるバッグを用いることができる。本実施形態では、一方向弁付きマウスピース１０及び下流管１２を含む呼吸回路５０を用いてバッグ１３に呼気を採集するような構成を説明したが、呼吸回路５０を用いることなく、生体の呼気を直接にバッグ１３等の容器に採集してもよい。また、一方向弁付きマウスピース１０を用いる際には、生体の鼻にノーズクリップ１４を装着させることが好ましいが、一方向弁付きマウスピース１０の代わりに口及び鼻を覆うような一方向弁付きマスクを用いてもよく、この場合、ノーズクリップ１４を生体の鼻に装着させる必要はない。
【００３６】
生体から排出された呼気を採集すると共に、下流管１２に設けられた流量計１５により呼気排気量を測定する。しかしながら、安静時の呼気排気量は、同一の個体において日差変動はほぼ認められないため、流量計１５を設けずに、別途、安静時の呼気排気量を測定しても構わない。
【００３７】
前記活性酸素量測定手段３００の排出水素量入力部３２０により入力させる、生体から排出された水素量は、採集された呼気に対して、水素濃度測定装置１６を用いて水素濃度を測定し、測定された水素濃度と呼気排気量とを基に算出することができる。なお、水素水を生体に投与する前に、予め、生体の呼気中の水素濃度を測定し、この濃度の値を水素水の投与後に測定した呼気中の水素濃度の値から引くことにより、水素水の投与に起因する呼気中の水素濃度を算出することが好ましい。具体的に、生体から排気された水素量は、所定の単位時間に採集した呼気中の水素濃度と単位時間中の呼気排気量との積を測定開始時から測定終了時まで積分した値により算出される。言い換えると、所定の単位時間に採集した呼気中の水素濃度と単位時間中の呼気排気量との積により単位時間当たりの呼気中の水素量を算出し、各単位時間当たりの呼気中の水素量の総和により、生体から排出された水素量を算出する。ここで、水素量とは、例えば、質量、体積、濃度及びモル数等の一般的な量を含むがこれらに限られない。
【００３８】
次に、投与水素量入力部３１０に生体に投与された水素量を入力し、排出水素量入力部３２０に生体から排出された呼気中の水素量を入力する。そして、例えば、生体に投与された水素量と算出された生体から排出された水素量との差より、生体内水素量演算部３３０から生体内において消費された水素量を算出する。生体内活性酸素量演算部３４０は、例えば、生体内において消費された水素量の値と所定の係数との積を求める、又は生体内において消費された水素量の値を所定の関数に代入することによって、生体内水素量演算部３３０により算出された数値から生体内の活性酸素量を算出し、算出された生体内の活性酸素量は表示部３５０に表示される。
【００３９】
以上のようにして、生体内の活性酸素量が測定される。本発明の第１の実施形態に係る活性酸素量測定装置及び方法によると、非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る活性酸素量測定装置及び方法について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において第１の実施形態と同一の部材については説明を省略する。
【００４１】
図４に示すように、本実施形態に係る活性酸素量測定装置では、第１の実施形態と異なり、生体から排気された呼気が通る管部である下流管１２に流量計１５が配設されているだけでなく、該流量計１５の近くの下流管１２に水素濃度測定装置１６が接続されている。なお、下流管１２の端部には前記第１の実施形態におけるバッグ１３が接続されていない。また、一方向弁付きマウスピースではなく、口及び鼻を覆うような一方向弁付きマスク２０が用いられている。一方向弁付きマスク２０には、一方向弁付きのマウスピースと同様に、下流から上流への逆流を防ぐ弁が設けられている。なお、一方向弁付きマスク２０の代わりに一方向弁付きマウスピースを用いても構わない。水素濃度測定装置１６は、下流管１２から呼気が流れるように接続された例えば半導体水素センサ等であり、これにより、生体から排出された呼気が下流管１２に流れるのと共に呼気排気量及び呼気中の水素濃度を連続的にモニタリングすることができる。このようにすると、呼気を採集するためのバッグは必要ではないが、室内の空気等が下流管１２内に水素濃度測定装置１６が設けられている領域付近にまで混入しないように、例えば下流管１２の長さを十分に長くしてもよいし、他の手段を用いてもよい。このような構成とすることによって、第１の実施形態よりも簡便に生体内の活性酸素量を測定できる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態に係る活性酸素量測定装置及び方法によると、非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定することができる。
【実施例】
【００４３】
（第１の実施例）
本発明に係る活性酸素量測定装置及び方法を用いた第１の実施例について説明する。
【００４４】
本実施例は、成人７名を被験者として、それぞれの生体内の活性酸素量の測定を行った。測定は、早朝に被験者が空腹の状態で行った。
【００４５】
本実施例では呼吸回路を用い、該呼吸回路は、高純度空気配管、ガス流量調整器、リザーババッグ、コネクタ、一方向弁付きマウスピース、蛇腹ホース及びダグラスバッグが順次接続されたものである。また、呼吸回路の一方向弁付きマウスピースよりも下流側（呼気側）に熱線式流量計を設けて、呼気排気量を自動で測定できるようにした。
【００４６】
被験者は安静座位の状態でノーズクリップをつけ、一方向弁付きマウスピースを口にくわえ、口呼吸を行った。まず、水素水を飲む前に、通常時の呼気中の水素濃度（ベースライン）を測定するために、１９分間の安静換気を行い、排出された呼気を採集し、以下に説明する方法と同一の方法により呼気中の水素濃度を測定した。続いて、一旦、一方向弁付きマウスピースを口から外し、０．４ｍＭ〜０．７ｍＭの水素水５００ｍＬを１分間で飲んだ後、６０分間の分時呼気排気量と呼気中の水素濃度とを測定した。ここで、呼気中の水素濃度は、ダグラスバッグから２分間隔で呼気を採集し、ガスクロマトグラフ半導体検知法を用いた水素センサにより測定した。なお、水素水の飲水の直前に、実際に飲水する水素水のうち５０μＬを採取し、２２ｍＬパイレックス（登録商標）性容器に入れ、直ちに閉栓し、３０分以上の震盪後にヘッドスペース（容器内の気相部）の水素濃度を測定することにより、水素水に溶存している水素濃度を測定した。これにより、実際に飲んだ水素水の水素量を算出した。なお、ヘッドスペースの水素濃度は、呼気中の水素濃度の測定と同様にガスクロマトグラフ半導体検知法により測定した。
【００４７】
このように測定した結果、図５に示す呼気水素濃度曲線が得られた。水素水の投与に伴う排気された水素量の総量は、０分（水素水の飲水終了直後）から６０分までにおける呼気水素濃度曲線とベースラインとの間の面積と６０分間の分時呼気排気量との積として求めた。但し、早朝空腹で未消化食物残渣物が少ない場合は、ベースラインの変動はほとんど認められない場合が多いが、６０分時における水素濃度の値がベースライン以下の場合及びベースラインよりも上昇している場合もある。このため、ベースラインのそれぞれの計測値及び６０分時の水素濃度の値から回帰直線（ベースライン回帰直線）を求め、呼気水素濃度曲線とベースライン回帰直線との差をとり、これと呼気排気量との積により水素水由来の呼気水素量とした。すなわち、（呼気水素濃度曲線−ベースライン回帰直線）の０分から６０分までの積分値と６０分間の分時呼気排気量との積により、水素水の投与に伴う排気された水素量の総量を求めることができる。以上により、実際に生体内に取り込んだ水素量と排気された水素量の総量から生体内に取り込まれ活性酸素と反応した水素量が推定できる。その結果、［表１］に示すように、投与された水素のうち平均５９±９％が呼気中に排気されることが分かった。
【００４８】
【表１】
2012088201.tif 000003
【００４９】
他の実験により皮膚から排気される水素の総量は投与された水素水の０．１％程度とごくわずかであることが分かっている。さらに、水素水の飲水中における水素のリークは最大１％以下であることも分かっている。従って、生体内において、投与された水素のうち約４０％が活性酸素により消費されていることが推定できた。成人７名の水素消費量は２９±１２（ＳＤ）ｎｍｏｌ／ｋｇ（体重）／ｍｉｎ又は１．０±０．３（ＳＤ）μｍｏｌ／ｍ２（体表面積）／ｍｉｎであった。この量が活性酸素量に相当するものと推定された。
【００５０】
（第２の実施例）
以下に、本発明に係る活性酸素量測定装置及び方法を用いた第２の実施例について説明する。
【００５１】
本実施例は、５５歳の健康成人男性を被験者として運動負荷に伴う活性酸素量の変化を測定した。被験者は、第１の実施例と同様に早朝の空腹の状態で測定を行った。本実施例においても呼吸回路を用い、該呼吸回路は、ガス流量調整器として大流量のものを用いた以外は第１の実施例と同一である。
【００５２】
被験者は、まず、自転車エルゴメータの上において安静座位の状態（無負荷、ペダルをこがない状態）で７０分間保ち（運動負荷前）、次いで、２０ワットの負荷量でペダルを７０分間（ベースラインの測定のための１０分間を含む）漕ぎ（運動負荷中）、次に無負荷でエルゴメータの上において安静座位の状態で７０分間保った（運動負荷後）。これらの時間の呼気中の水素量を測定した。運動負荷前、運動負荷中及び運動負荷後のベースラインの測定は１０分間で行い、その最後の１分間で水素水を飲水し、水素水飲水終了直後の時間を０分として、以後６０分間の呼気中の水素量の総量を求めた。呼気中の水素量の総量は第１の実施例と同一の方法により算出した。
【００５３】
その結果、［表２］に示すように、水素水により生体内に取り込まれた水素の総量は、運動負荷前、運動負荷中及び運動負荷後のそれぞれにおいて２６７μｍｏｌ、２６１μｍｏｌ及び２４９μｍｏｌとほぼ等しく、呼気水素総排気量はそれぞれ１５９μｍｏｌ、１１０μｍｏｌ及び２１５μｍｏｌとなり、水素消費量はそれぞれ１０８μｍｏｌ、１５２μｍｏｌ及び３４μｍｏｌとなった。すなわち、水素消費量は、運動前と比較し運動中に上昇し、運動終了後は運動前よりもさらに低下することが分かった。
【００５４】
【表２】
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【００５５】
本実施例における運動負荷は、早足に相当する有酸素運動の負荷レベルである。運動中は生体内の代謝が亢進するため、活性酸素量は増大するものの、運動後には運動前よりも低下することが明らかとなり、生体にとって有酸素負荷の運動は健康効果があることが推測できた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る活性酸素量測定方法は、非侵襲的且つ簡便に生体内全体の活性酸素の量を測定することができ、特に、生体内の活性酸素量を測定する装置及び方法等に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  一方向弁付きマウスピース（吸入部）
１１  上流管
１２  下流管（管部）
１３  バッグ（容器）
１４  ノーズクリップ
１５  流量計（呼気排気量測定手段）
１６  水素濃度測定装置
２０  一方向弁付きマスク
５０  呼吸回路
７０  呼気水素濃度測定手段
１００  水素投与手段
１１０  密閉容器
１２０  水素水
１３０  開口
１４０  蓋
２００  排気水素量測定手段
３００  活性酸素量測定手段
３１０  投与水素量入力部
３２０  排出水素量入力部
３３０  生体内消費水素量演算部
３４０  生体内活性酸素量演算部
３５０  表示部
９００  活性酸素量測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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