「人間が日常生活で常に受けている物理的な負荷（重力や圧力など）」について、

 

✅ 1. 重力（Gravitational Force）

● 概要

地球が私たちの体を常に中心方向へ引っ張っている力です。これは私たちの体重の正体でもあります。

● 数値的側面

• 地球表面での重力加速度 g ≈ 9.8 m/s²
• 例えば体重60kgの人は：
  F = m \cdot g = 60\, \text{kg} \cdot 9.8\, \text{m/s}^2 = 588\, \text{N}
  → 約588ニュートンの力で地面に押し付けられています。

● 生体的影響

• 常に筋肉や骨格がこの力に抗う必要がある
• 座っていても、筋肉・椎間板・関節には持続的な圧力
• 無重力空間（宇宙）では筋萎縮や骨量減少が起きるのは、重力による負荷がなくなるから

 

✅ 2. 大気圧（Atmospheric Pressure）

● 概要

地球の大気の重みが体全体にかかっています。

● 数値的側面

• 海面上での大気圧 ≈ 1013 hPa = 約101,300 Pa
• つまり、1㎡の面積に約10トンの力がかかっていることになります。
• 成人の皮膚表面積（約1.6㎡）には、
  1.6 \cdot 101,300 \approx 162,080\, \text{N}
  → 16トン以上の圧力が常にかかっている計算になります。

● なぜ潰れないか？

• 人体の内部（血液・細胞内液・肺など）も同じ圧力で満たされている
• 内外の圧力が釣り合っているため影響を感じない

 

✅ 3. 静水圧（Hydrostatic Pressure）／血圧

● 概要

血液・リンパ液など体液による内部からの圧力です。

● 血圧の例

• 通常：120/80 mmHg（収縮期/拡張期）
• mmHgは水銀柱の高さで、120 mmHg ≈ 16 kPa

● 重力との関係

• 重力により立位時には下肢の血管に血液が溜まりやすく、静脈還流が困難になる
• 静脈には逆流防止弁があり、これがないと静脈瘤の原因に

 

✅ 4. 関節・骨格へのメカニカルストレス

● 関節面の圧力

• 歩行時に膝関節には体重の約3倍以上の力がかかる
• 跳躍・走行時では5〜10倍にも

● 椎間板圧

• 立位：約0.5〜0.6 MPa（メガパスカル）
• 座位や前屈姿勢でさらに増加

 

✅ 5. 筋肉へのトーヌス（緊張）

● 概要

筋肉は安静時でもわずかに収縮しており、これを**筋トーヌス（筋緊張）**と言います。

● 役割

• 姿勢維持
• 関節の安定化
• 重力に対する抗重力筋（脊柱起立筋、大腿四頭筋など）が常に働いている

 

✅ 6. 地磁気や電磁波（微弱ながら影響）

● 地磁気

• 地球磁場に常にさらされている（約25〜65 µT）
• 生体に大きな影響はないが、渡り鳥やウミガメのように感知する生物も存在

● 人工電磁波

• 携帯電話、Wi-Fiなどから常に電磁波を浴びている
• 極めて微弱なため健康影響の科学的根拠は限定的（議論あり）

 

✅ 7. 心理的ストレスも“負荷”の一種

● 慢性ストレスは：

• 自律神経の緊張（交感神経優位）
• 筋緊張の持続（肩こり、腰痛）
• 血管収縮、血圧上昇
• これは物理的ストレスと相互作用する

 

✅ まとめ：人間に常にかかっている負荷一覧（概略）

負荷の種類	内容	生体への主な影響
重力	地球の中心に向かう引力	姿勢保持、骨格への圧力、血流調整
大気圧	空気の重みによる圧力	圧平衡が崩れると不調（潜水病など）
静水圧／血圧	体内液体による圧力	血流、リンパ循環
関節・骨格負荷	運動・姿勢による機械的圧力	関節疾患、疲労、変形など
筋緊張（トーヌス）	姿勢保持のための筋肉の緊張	姿勢保持のための筋肉の緊張
慢性疲労、コリ	微弱磁場／電磁波	地磁気や電化製品からの影響 基本的に無害（可能性の議論あり）
心理的ストレス	精神的負荷が身体に波及	自律神経乱れ、慢性痛、免疫低下

 

ここからは「宇宙空間における負荷の変化」と「圧力と人体機能の関係」は、生命科学・宇宙医学・生理学・生体力学にまたがる重要な研究テーマです。

✅ 前提：地球環境 vs 宇宙環境の違い

環境要素	地球	宇宙空間（国際宇宙ステーション＝ISSなど）
重力	9.8 m/s²（常時）	無重力（微小重力：10⁻⁶〜10⁻³G）
大気圧	約1気圧（1013 hPa）	宇宙空間：ほぼ真空（0気圧）ISS内：人工的に地球と同じ1気圧
放射線	大気と磁場で遮蔽	高エネルギー宇宙線に曝露（特に長期）
酸素・気体組成	地球大気	ISS内は人工的に制御（地球と同様に保たれる）

 

🔭 ① 宇宙空間における負荷の変化

🔹1. 重力が消失（微小重力環境）

● 生理的影響

🔸骨格系

• 骨への機械的刺激（荷重）が消失 → 骨吸収＞骨形成
• 特に大腿骨頸部や腰椎で骨密度が著しく減少（宇宙滞在で月1〜2％の骨量減少）
• 地上の骨粗鬆症の進行速度の10倍以上

🔸筋系

• **抗重力筋（大腿四頭筋、腓腹筋、脊柱起立筋など）**の活動が不要に
• 筋萎縮（主にタイプI線維）、筋力低下
• 数週間の滞在で20〜30％の筋力低下

🔸循環系

• 血液が下肢から上半身へシフト → 顔のむくみ、頭痛、鼻づまり
• 心拍出量初期増加 → 適応により低下
• 長期滞在後に地球帰還すると、**起立性低血圧（立ちくらみ、失神）**が頻発

🔸感覚・神経系

• **前庭感覚（内耳の重力センサー）**が無重力で正常に働かない → 宇宙酔い
• 空間認知の混乱（上下左右の感覚喪失）
• 長期では視神経圧迫・視力低下（SANS：Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome）

 

🔹2. 圧力の変化

● 宇宙空間自体は真空

• ISSの内部は人工的に地球と同じ気圧（101.3 kPa、1 atm）を保っている
• だが宇宙服内や他のミッション環境では気圧が低下している場合も

● 宇宙服での例

• 航空・宇宙服内圧：0.3〜0.5 atm程度
• 低圧環境では減圧症やガス膨張のリスク
• 酸素濃度は100％にして酸素分圧を維持（PiO₂ ≈ 地上と同じ）

 

🔹3. 放射線による内部負荷

• 宇宙線（銀河宇宙線・太陽フレア粒子）はDNA損傷やがんリスクを増加
• 長期滞在では中枢神経へのダメージ、加齢促進、免疫低下も報告される

 

🫁 ② 圧力と人体機能の関係（専門的解説）

🔹1. 圧力とは？（物理的定義）

圧力 = 単位面積あたりにかかる力

P = \frac{F}{A}

単位：Pa（パスカル）

🔹2. 大気圧の役割

身体機能	大気圧の寄与
呼吸	肺への空気の流入は外圧（大気圧）＞肺内圧で起こる
循環	血管内圧と大気圧のバランスで血液の流れが成立
体液バランス	細胞内・外液圧の平衡（浸透圧）
聴覚	耳管を通じて外圧と内耳圧の調整（例：飛行機で耳が詰まる）

 

🔹3. 圧力変化が人体に与える影響

● 高圧環境（潜水など）

• 窒素が血液に溶け込みやすくなる → 潜水病（減圧症）の原因
• 圧外傷（耳、肺）リスク上昇

● 低圧環境（高山・宇宙）

• 酸素分圧低下 → 高山病／低酸素症
• 酸素が組織に届きにくくなり、頭痛・吐き気・意識障害
• 宇宙では急減圧時に体液が沸騰する恐れ（※数秒で意識消失）

🔹4. 内部圧（血圧・眼圧・脳圧など）

• 血圧：高すぎれば動脈損傷や脳卒中、低すぎれば臓器への血流不足
• 眼圧：高いと緑内障のリスク（宇宙では視神経圧迫が起きやすい）
• 脳圧：頭蓋内圧のバランスが重要（失調で意識障害やヘルニア）

🔹5. 圧力・重力と人体の「適応性」

要素	地球環境	宇宙／極限環境
骨格	重力による荷重刺激で強化	無重力で骨吸収↑
筋	姿勢維持で常時収縮	無重力でトーヌス低下
循環	重力に逆らってポンプ機能	頭部うっ血、血流分布変化
圧力センサー	自律神経系が感知し血圧調整	適応破綻で起立性低血圧

 

✅ 総まとめ

観点	地球	宇宙
重力	常時作用（9.8 m/s²）	微小重力（骨・筋低下）
圧力	1気圧（安定）	無圧（宇宙空間）／人工気圧（ISS）
呼吸	大気に依存	酸素管理・気密性重要
循環	下肢プール血流	頭部への血液シフト
感覚	前庭器官で重力認識	空間失調・宇宙酔い

 

さらに、

様々な事柄を見ていくと私たちの身体状態と宇宙に行って帰ってきた人の身体状態がとても似ていることに驚くと思います。

「宇宙環境における人体への負荷」と「それに対する対策や技術」について、専門的・科学的に詳しくご紹介します。

🛰 宇宙医学：人体を宇宙に適応させる科学と技術

✅ 1. 宇宙環境の人体への影響のまとめ（復習）

環境要因	主な人体影響
微小重力（無重力）	骨量減少・筋萎縮・循環異常・視力障害
真空（低圧）	減圧症・体液膨張・急性障害
放射線	DNA損傷・がんリスク・免疫低下
閉鎖空間/ストレス	睡眠障害・精神的ストレス・自律神経乱れ

このような負荷に対して、宇宙医学では多角的に対応策が講じられています。

 

🚀 2. 対策①：筋・骨への対処法

🔹抗重力筋トレーニング（抗筋萎縮対策）

宇宙では筋肉への荷重刺激が消失するため、地上以上に積極的な筋トレが必要です。

🔸主な方法

方法	概要
ARED（Advanced Resistive Exercise Device）	抵抗運動機器。スクワット・ベンチプレス・デッドリフトが可能。
T2 Treadmill	宇宙でも走れるランニングマシン。ハーネスで体を固定。
CEVIS（Cycle Ergometer）	固定自転車による有酸素・脚筋トレーニング

🔸工夫点

• 抵抗はピストン式または真空圧式（重力がないので重りが使えない）
• 宇宙飛行士は1日2〜2.5時間の運動を義務付けられている

 

🔹骨量減少対策

🔸薬物療法（地上でも使われる）

• ビスホスホネート（骨吸収を抑制）
• カルシウム・ビタミンD補充
• 骨形成促進薬（例：テリパラチド）

🔸運動＋栄養の組み合わせが効果的

🌀 3. 対策②：人工重力（Artificial Gravity）

🔹背景

無重力の生理的負荷に対し、「地球と同等の重力を人工的に作り出す」という考えが出ています。

🔹方法：遠心力を使う

🔸仕組み

遠心力（擬似重力） = 回転半径 × 回転角速度²

a = r \cdot \omega^2

例えば：半径6mの回転構造を1rpm（回転/分）で回すと、端では約0.01G程度の力が発生。

🔸実現方法

方法	内容
人間遠心トレーナー	回転ベッドに寝た状態で回転させ、血液やリンパの再分布を促す
回転型宇宙船（トーラス型）	SFで有名な「回転する宇宙船」。現実でも研究進行中（NASA・ESA）

🔹課題

• 回転酔い（内耳の混乱によるめまい）
• コリオリ力による不自然な動き
• 技術的・コスト的課題

 

☢ 4. 対策③：宇宙放射線への防御

🔹放射線の種類とリスク

種類	特徴	影響
銀河宇宙線（GCR）	高エネルギー、持続的	DNA損傷、がんリスク
太陽フレア粒子	突発的で強力	急性放射線障害の恐れ

 

🔹防御方法

🔸1. シールド材料の工夫

• 水・ポリエチレンなど水素原子が多い素材が有効（重金属より効果的）
• 新素材（多層カーボン、液体金属）も開発中

🔸2. 避難シェルター

• 宇宙船やモジュール内に「放射線避難室」あり
• 太陽フレア発生時にはそこに退避

🔸3. 薬物的防御（研究段階）

• 放射線ダメージを修復するDNA修復促進剤
• 抗酸化物質（ビタミンE、セレンなど）

 

🧠 5. 対策④：視覚障害・脳圧異常（SANS）

🔹SANS（Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome）

• 長期宇宙滞在で30〜50％の宇宙飛行士に発症
• 頭部血流増加 → 脳圧↑ → 視神経浮腫、視力低下、眼球変形

🔹対策法

方法	概要
下半身陰圧装置（LBNP）	脚部に負圧をかけて血液を引き下げる
睡眠時の頭部位置調整	ベッド傾斜で頭部を上げる（地球の逆）
薬剤療法	利尿薬などで脳圧調整（研究段階）

 

🧠 6. 対策⑤：心理的ストレス・自律神経対策

🔹閉鎖空間・単調な環境による負荷

影響	内容
睡眠障害	メラトニン分泌乱れ・光周期異常
孤独・イライラ	交代制勤務・プライバシー不足
自律神経異常	交感神経優位・心拍・血圧上昇

🔹対策法

• 模擬自然環境（VR／AR）：緑や風景の視覚刺激
• 人工光管理（照明）：概日リズムに合わせたブルーライト・オレンジライト制御
• 心理カウンセリング：地上とのビデオ通話、自己記録型モニタリング

 

✅ 統合的まとめ：宇宙での健康維持対策マトリクス

負荷要因	対策技術／方法
無重力	筋トレ（ARED等）、遠心力、LBNP
骨量減少	トレーニング、ビスホスホネート
血流異常	下半身陰圧、ポジショニング
放射線	遮蔽材、避難室、新素材、抗酸化物質
心理ストレス	VR自然環境、照明調整、通信支援
自律神経障害	心拍・睡眠モニタリング、カウンセリング

 

🌌 おまけ：今後の宇宙医学研究の展望

• 長期月面／火星ミッションに向けて、6か月〜2年以上の滞在を想定
• 「人工重力施設」「バイオセンサー連動医療システム」「自己再生薬剤」なども開発中
• 宇宙での生活は、人間の「地球に最適化された身体」がどこまで適応可能かという壮大な実験

 

✅ トピック一覧：

1. 実際の宇宙飛行士の医学的トレーニングと健康管理
2. 民間宇宙旅行における健康リスクと対応策
3. SF作品 vs 現実の宇宙医学と人体への負荷の違い

 

🧑‍🚀 1. 宇宙飛行士の医学トレーニングと健康管理

🔹選抜時の医学基準（NASA・JAXAなど）

宇宙飛行士は高度な身体的・心理的安定性が必要。具体的には：

カテゴリ	例
視力	矯正後20/20以上。レーシック可（回復後）
聴力	低音〜高音域まで正常
心肺機能	最大酸素摂取量（VO₂ max）高水準
血圧	140/90 mmHg 以下
精神医学	強いストレス耐性、協調性、孤独耐性
神経学	無既往歴（てんかん、脳外傷など）

 

🔹訓練時の医学トレーニング

分野	内容
抗重力対策	筋トレ・遠心トレーニング・有酸素訓練
自律神経管理	バイオフィードバック、HRV測定（心拍変動）
救急医学	医療機器の使用訓練（AED・超音波・IVなど）
宇宙酔い対策	三半規管刺激訓練・回転訓練・薬物試験
心理耐性	模擬閉鎖環境での長期生活（Mars500など）

 

🔹宇宙滞在中の健康モニタリング

測定項目	使用技術
心拍・ECG	ウェアラブルモニタ（Hexoskin等）
筋量・骨密度	超音波・DEXAスキャン
眼圧・視神経	OCT（網膜断層計）
睡眠の質	アクチグラフィー、メラトニン分析
自律神経	HRV分析・皮膚電気反応

 

🔹帰還後のリハビリ

帰還直後は「赤ちゃんのように立てない宇宙飛行士」になることも。

• 平衡感覚訓練（内耳再適応）
• 骨密度と筋力の回復プログラム（最大6ヶ月）
• 精神的アフターケア（孤独・ストレス・ミッション後鬱）

 

🛸 2. 民間宇宙旅行（スペースX・ブルーオリジン等）での健康リスク

🔹旅行者の違い

民間宇宙旅行者は、宇宙飛行士と違い「一般人（高齢者や基礎疾患持ち含む）」が対象です。

🔹主要な健康リスク

リスク	説明
宇宙酔い	3〜5割の旅行者が経験。めまい・嘔吐・吐き気など
循環器疾患	急激なG変化による心負荷増加。心筋梗塞リスクあり
血栓リスク	長時間座位＋加圧スーツ → DVT（深部静脈血栓）
精神的パニック	宇宙酔い・視界の変化・閉所恐怖による急性不安
脱水・栄養失調	吐き気と食欲不振が連鎖しやすい

 

🔹対策・制限

項目	対策例
健康チェック	事前に心電図・肺機能・血液検査など
緊急対応	医療スタッフ同行、酸素・AED・救急キット
事前トレーニング	遠心加速度訓練（最大3G）、パニック対処
除外条件	重度の心疾患・精神疾患・活動性がんなど

 

🎥 3. SF作品 vs 現実の宇宙医学のギャップ

🔹よくあるSFの「宇宙での人間描写」と現実の違い

SF描写	現実
宇宙空間でヘルメットなし数秒生存	0気圧→数秒で気絶・肺破裂・体液沸騰
宇宙船内で普通に歩行	微小重力では全て浮遊。動作はゆっくり、反動利用
重力発生装置あり	実現未定。回転遠心装置などの研究段階
宇宙での性行為・妊娠	無重力で生殖は困難。精子形成・着床・成長に障害が確認されている（マウス実験）
すぐ歩ける	実際は着地後に1〜3日寝たきり→リハビリ必要

 

🔹科学的に評価が高いSF例

作品	科学的忠実性
『オデッセイ（The Martian）』	宇宙農業・生存環境構築が比較的リアル
『インターステラー』	重力・相対性理論の描写が精密（Kip Thorne博士監修）
『2001年宇宙の旅』	遠心力による人工重力描写が先駆的・正確
『グラビティ』	宇宙酔いやデブリ衝突の描写が現実的（やや誇張あり）

 

✨ 今後の民間宇宙医学の方向性

• **「宇宙旅行保険」**が整備されつつある（死亡保障＋医療補償）
• 遺伝子・生体センサーによる個別最適化医療（プレシジョンメディスン）
• AI医療診断システムの搭載（遠隔医師がいない環境での診断補助）
• 自動投薬装置や体内ナノロボットによる薬物管理の研究

 

✅ 総まとめ：人間の宇宙適応には「統合科学」が必要

分野	必要な知識
医学	生理学、循環器、内分泌、神経科学
工学	空調・人工重力・遠隔医療技術
心理学	閉鎖環境心理、集団行動管理
宇宙科学	微小重力、宇宙線、軌道力学
栄養学	食事管理、腸内細菌、吸収効率

 

HSP・エンパス・逆エンパスの方へ

これらは骨格の形状や可動域が正常である場合です。

さらに＋αのお勉強が必要となります。

宇宙飛行士の身体の作り方など参考になると思いますのでお勉強されてみてください。

例えば、生まれつき身体が動かせない人の身体状態や怪我で動かなくなった身体とはどういった機能と回復が行われていくのか、などを含む虚弱体質者がどのような状態(身体、心、環境、食事など様々な事柄全て)なのかを勉強して行かなくてはいけません。

そして、こんなにも多くのことを勉強していかなくてはいけないのかと思う方もいらっしゃると思いますが、まだまだ見えているものの世界のお勉強の内容となりますからこのHPで伝えている内容では改善には届きません。しかし、こういった事柄もとても大切ですから私は沢山勉強をしてきています。

HSP・エンパス・逆エンパスのみなさんは、肩こりを治すことでさえ、身体以外の様々な事柄を学んでいかなくてはいけないという事です。

自分の生きづらさから卒業する方法をしっかりと勉強していきましょう。

HSP/HSC専門サロン　Momoco Academy　山崎ももこ