第2回目「探査の将来を考える勉強会」「宇宙に滞在する人間の健康管理」

2019年9月18日（水）日本大学
JAXAきぼう利用センター
泉 龍太郎

自己紹介
1985年：九州大学医学部卒業
九州大学附属病院第一内科 研修医
1991年：第2回宇宙飛行士募集に応募
1992年：九州大学医学部博士課程修了（基礎医学；分子生物学）
1993年～：(財)宇宙環境利用推進センター
1998年～：宇宙開発事業団/JAXA
2009年～：日本原子力研究開発機構 産業医
2013年～：日本大学大学院
検索：泉 龍太郎 & 日本大学
https://atlantic2.gssc.nihon-u.ac.jp/subject/faculty/m/2019y/izumiryutaro/

宇宙関係の仕事
・国際宇宙ステーションを利用した生命科学研究
・宇宙飛行士の健康管理

写真：JAXA提供

宇宙医学とは？
○ヒトが宇宙で生きるためには？
→ 宇宙環境が人体に及ぼす影響とその対策
広義の環境医学、産業医学の一分野
広くは衣・食・住を含む

宇宙飛行士の健康管理○地上支援要員の健康管理○宇宙ステーションを利用した医学研究宇宙ステーション軌道の環境
微小重力（無重量）
10-6～10-4ｇ
宇宙放射線・真空紫外線
高真空
10-5Pa原子状酸素
軌道熱環境

宇宙環境の特徴○高真空○温度そのままでは生存不可（宇宙船・宇宙服の必要性）→ 閉鎖環境○ 微小重力○ 宇宙放射線○ 磁場

宇宙環境が人体に及ぼす影響○ 重力の変化
微小重力(ISS)過重力(打上げ、帰還時)
月 ＝ １／６Ｇ、 火星 ＝ ３／８Ｇ
◎ 体液の移動、心循環器系への負荷◎ 神経・平衡感覚系の変化 → 宇宙酔い
◎ 筋骨格系の変化（萎縮）◎ 長期 → 血液、免疫、栄養代謝、等○ 宇宙放射線の影響

宇宙環境の人体への影響
神経前庭系
体液シフト・電解質バランス
心循環器系

臨床症状が出るポイン
ト赤血球量

骨・カルシウム代謝
放射線影響
除脂肪体重
宇宙環境
(0 g)適応点

地球環境(1 g)適応点
時間（月）

１適応点
（1.5月）

３４５６

出典：’Space Physiology and Medicine (3rd ed.)’ Nicogossian他、Lea & Febiger (1994)より改変

宇宙における体液の移動：下から上へ

Photo by JAXA

ベッドレスト研究頭部を6°下げた状態が、宇宙環境に近いと言われている→ この状態で、数ヶ月単位の実験が実施されている

宇宙では筋骨格・心循環器系が退化（寝たきりと同じ状態） → 運動が必要不可欠
トレッドミル

抵抗運動

エルゴメーター

写真：NASA提供

NASA Human Research Roadmap

https://humanresearchroadmap.nasa.gov/

Baseline;12/20/2007, Revision K;7/31/2019

Risks and Concerns
Risks and Concerns
Risk of Adverse Health Outcomes & Decrements in Performance due to Inflight Medical Conditions

MedicalRisk of Renal Stone Formation
Risk of Ineffective or Toxic Medications Due to Long Term Storage
Risk of Adverse Health & Performance Effects of Celestial Dust Exposure
Risk of Bone Fracture due to Spaceflight-induced Changes to Bone
Risk of Adverse Cognitive or Behavioral Conditions and Psychiatric Disorders
Risk of Acute (In-flight) and Late Central Nervous System Effects from Radiation Exposure
Risk of Performance and Behavioral Health Decrements Due to Inadequate Cooperation, Coordination, Communication, and Psychosocial
Adaptation within a Team
Risk of Performance Decrements and Adverse Health Outcomes Resulting from Sleep Loss, Circadian Desynchronization, and WorkOverload
Risk of an Incompatible Vehicle/Habitat Design
Risk of Inadequate Design of Human and Automation/Robotic Integration
Risk of Inadequate Human-Computer Interaction
Risk of Inadequate Mission, Process and Task Design
Risk of Performance Errors Due to Training Deficiencies

Renal
Stability
Dust
Fracture
BMedCNS

Risk of Injury from Dynamic Loads

Occupant Protection

Risk of Inadequate Nutrition
Risk Of Early Onset Osteoporosis Due To Spaceflight
Risk of Cardiac Rhythm Problems
Risk of Injury and Compromised Performance Due to EVA Operations
Risk of Decompression Sickness
Risk of Adverse Health Event Due to Altered Immune Response
Concern of Intervertebral Disc Damage upon and immediately after re-exposure to Gravity
Concern of Clinically Relevant Unpredicted Effects of Medication
Risk of Impaired Control of Spacecraft/Associated Systems and Decreased Mobility Due to Vestibular/Sensorimotor Alterations Associatedwith Spaceflight
Risk of Impaired Performance Due to Reduced Muscle Mass, Strength & Endurance
Risk of Reduced Physical Performance Capabilities Due to Reduced Aerobic Capacity
Risk of Orthostatic Intolerance During Re-Exposure to Gravity
Risk of Spaceflight Associated Neuro-ocular Syndrome (SANS)
Risk of Adverse Health Effects Due to Host-Microorganism Interactions
Risk of Performance Decrement and Crew Illness Due to an Inadequate Food System

Nutrition
Osteo
Arrhythmia
EVADCS
ImmuneIVD
PK/PD

Risk of Reduced Crew Health and Performance Due to Hypobaric Hypoxia

Hypobaric Hypoxia

Risk of Radiation Carcinogenesis

CancerRisk of Cardiovascular Disease and Other Degenerative Tissue Effects From Radiation Exposure and Secondary Spaceflight Stressors

Degen

Risk of Acute Radiation Syndromes Due to Solar Particle Events (SPEs)

ARSTeamSleepHab
HARI
HCI
MPTASK
TrainSensorimotor
MuscleAerobic
OI
SANS
MicrohostFoodRisk of Radiation Carcinogenesis(Cancer)

Risk of Muscle

Risk of Team

Human Research Program Architecture
Evidence
Risks
Gaps
Tasks

Deliverables

ResearchAnnouncement日本の宇宙医学研究
宇宙医学研究シナリオ
http://iss.sfo.jaxa.jp/utiliz/index.html
1999～

宇宙医学生物学研究室
2007～Ⓒ向井千秋記念子ども科学館

日本のISS利用
超長期有人宇宙滞在技術や探査技術等の研究開発の推進
・ 国の科学技術イノベーション戦略に応えるロボット利用・応用技術及び 宇宙実験自動化技術の推進
・ 補給量の削減により、ミッションコストを大きく低減する完全再生型環境制御／生命維持技術
・ 放射線計測及び防護技術
・ 宇宙飛行士の健康管理技術

科研費「宇宙に生きる」
FY2015～2019

領域代表；
古川飛行士

Photo by JAXA

Moon or MarsMoon Base

Mars Mission

Photo by JAXA

Final Goal of Human Space Development

Space Colony

Photo; Wikipedia

Gateway
EarthMarsMoon

Why Space Colony ?
For Going toDeep Space

Back Up Systemof the EarthBiosphere 2 (USA, Arizona)

1991 - 1993
Photo by Johndedios,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16883643

Energy Source of Space Colony

SunNuclear Space Colony
FusionDeath Star
By ‘Star Wars’長期宇宙滞在に関わる健康上の問題点•重力•ヒューマン・ファクター•宇宙放射線•Reproduction

重力に関わる健康上の問題
長期宇宙滞在 → 人工重力の必要性• 微小重力 → 重力環境への移行時
地球への帰還、月・火星等への着陸時• 低重力長期滞在の問題
月：1/6G、火星：3/8G、Space Colony (?)

人工重力
ディスカバリー号(映画「2001年宇宙の旅」より

平衡感覚：加速度、重力を感じ、体のバランスを保つ感覚

宇宙空間での方向感覚
空間識（Spatial Orientation）
位置・方向（X、Y、Z軸）、加速度の感覚
視覚
平衡感覚 － 微小重力下では重力刺激が無い
体性感覚（位置覚）
空間識失調（感覚混乱）→ 宇宙酔いの原因の一つと考えられている

自衛隊戦闘機墜落事故（2019年4月9日）

F-35A
原因：パイロットの空間識失調の可能性が高い
写真：航空自衛隊報道資料（2019年6月10日）

宇宙空間での方向感覚

上下感覚の必要性

写真：
NASA提供長期間低重力の問題
Moon

1/3 G

Mars

3/8 G

SpaceColony

What G ?
Death Star
By ‘Star Wars’Human Factors

Space Colony → 居住者 100人 ～ (?)
Photo; Wikipedia

火星ミッションにおける精神心理〇地球からの情報伝達の遅延・制限

情報隔離火星ミッションにおける精神心理〇地球からの情報伝達の遅延・制限→ 情報隔離〇長期間のミッション（＞ 3年？）
→ 人工冬眠（？）

ディスカバリー号(映画「2001年宇宙の旅」より

人工冬眠研究者
石岡憲昭教授(JAXA：当時)

宇宙放射線

宇宙放射線の影響
銀河宇宙線
ISS船壁
太陽粒子現象
捕捉放射線※ Eye Flash現象

確率的影響③JAXAで制定した制限値
生涯実効線量制限値（全身）
初めて宇宙飛行を行った
年齢

女

27-29
30-34
35-39
≧40

(ﾘｽｸ)
６００ (3.2%)
８００ (3.1%)
９００ (3.1%)
１１００ (3.0%)男(ﾘｽｸ)
６００ (2.9%)
９００ (3.1%)
１０００ (3.1%)
１２００ (3.1%)（単位：ミリシーベルト）＊リスク：放射線被曝により、がんで死亡する確率

Protection against Radiation
Artificial
Magnetic
Field

ShieldArtificial
Human

Death StarBy ‘Star Wars’Reproduction

水棲生物飼育（JAXA)

ヒトの場合
妊娠出産

重力放射線
人工環境

成長

Space Colony：その推進役は？

宇宙機関？

国家機関？
Elon R. Musk

民間？

Horiemonノアの方舟Thank you for your attention !
<m(_ _)m>
有人宇宙開発は、牛歩かな（？）
でも、着実に！