◆富士山頂における高所(低圧低酸素)環境高度が上昇すると気圧が低下し、それに伴い空気中の酸素含有量も減少します。平地と比較して、富士山頂(3776m)では気圧が2/3、体内の酸素量は1/2になり、エベレスト山頂(8848m)では気圧が1/3、体内の酸素量はわずか1/4になります。このような低酸素環境により身体に様々な症状をきたすのが高山病です。急性の高山病には、急性高山病(Acute Mountain Sickness、以下AMS)、高地肺水腫(High Altitude pulmonary edema、以下HAPE)、高地脳浮腫(High Altitude cerebral edema、以下HACE)があります。AMSは高度2500m以上からを発症するといわれており、高度が上がるにつれて、HAPE、HACEへ進展して重症化します。◆AMSと睡眠時無呼吸症候群高所(低圧低酸素環境)では夜間SpO2(経皮的動脈血酸素飽和度)が低下し、低酸素血症による過呼吸は血中の二酸化炭素分圧が低下して呼吸性アルカローシスが起こります。二酸化炭素分圧の低下は呼吸中枢を抑制し、睡眠中の中枢性無呼吸を引き起こします。この無呼吸により血中酸素分圧が低下すると、呼吸中枢を刺激して過換気になり、交互におこると周期性呼吸になります。低酸素血症は肺高血圧症の発症リスクであり、HAPEのリスクも高くなります。健常人でも中枢性無呼吸、周期性低呼吸は見られ、高度が上がるほど増悪しますが、肥満、舌根沈下など閉塞性無呼吸があるとさらに増悪します。睡眠時無呼吸症候群による睡眠中の低酸素血症はAMSの増悪因子となります。◆富士山頂での睡眠状態は?ヘルシンキ宣言に従い、本研究に同意された健常者の方の測定をおこないました。図1のように携帯型睡眠時無呼吸モニターを装着して、富士山頂での睡眠中の睡眠状態を評価しました。同時に図2の腕時計型微小型ロガーも装着して生体リズムを解析して睡眠・覚醒の状態も判定しました。図3に示すように、SpO2が著明に低下し、HR(心拍数)が増加していました。平地では少なかった無呼吸も富士山頂では著明に増加していました。図4のように、典型的な周期性呼吸パターンで、中枢性無呼吸を認めておりました。AMSは中等度で、中枢性無呼吸による睡眠中の低酸素血症が翌日のAMSの症状を増長していたと推測されました。◆AMSの診断・重症度判定AMSの症状は、新しい高度に到達した後、6-12時間で出現します。主な症状として、頭痛、胃腸症状(食欲不振・嘔気)、疲労・脱力、めまい・ふらつきをきたします。AMSの診断・重症度は、図5のLake Louise Score(LLS)を用いて判定します。頭痛を含むスコア合計3点以上あるいは頭痛の有無にかかわらずスコア合計4点以上でAMSと判定します。重症度の判定はスコア3~5点で軽度、スコア6~9点で中等症、10~12点で重症となります。AMSの重症度により適切な対応や治療が必要になります。
先月17日にも富士山頂での科学講座をご紹介しましたが、今回は講座の実施風景をご紹介しましょう。写真は、2012年というだいぶ前に、大気化学の立場から富士山の笠雲についてお話しした時のものです。演者の写りは良くありませんが、カンニンしてください。 講座では、笠雲の写真だとか、雲粒を分析してみたら酸性が強かったとかいうことを、写真にあるとおり紙芝居を見てもらう形で大学生の皆さんに聞いていただきました。中には高山病でグッタリしながらの人もありましたが、みんな熱心に耳を傾けてくれたことを今でも覚えています。 参考までに、背後に写っているのは配電盤や火災報知器です。いかにも観測の現場、という雰囲気も感じ取っていただけるでしょうか???
357名の方にご支援をいただきまして、セカンドゴール500万円を達成致しました!!皆様のご理解とご支援に心から御礼を申し上げます。今年は富士山頂での観測はできませんが、富士山南東麓と御殿場基地で夏季観測の準備を着々と進めております。写真は富士山麓に新たに大気観測装置を設置したときのものです。マスクを着けて感染防止に留意しながら着々と準備を進めています。コロナに負けず、ファイナルゴール 600万円(200%)達成に向けてラストスパートします。
中学生高校生が、富士山頂の「自然の事物・現象」に向き合い「科学的に探究する」理科の教材事例を開発しています。自然放射線に着目しました。その飛跡を初めて見たときの驚きを忘れません。霧箱を山頂へ運び、放射線源を入れずに観察します。霧箱は電荷を帯びた放射線が、過飽和状態のエチルアルコールの中を通過するとき、その道筋に沿って霧を残して進む様子を観察する実験装置です。観察容器の下面をドライアイスで冷やすタイプと、ペルチェ素子で冷やすタイプの2種類の霧箱を使いました。霧箱に放射線源を入れないとき、低地の学校では飛跡をほとんど観察できませんでしたが、富士山頂ではドライアイスで冷やす霧箱内に、煙のような飛跡を沢山見つけました。またペルチェ素子で冷やす霧箱内には、白くて太く、変わった形の飛跡を複数個観察し記録しました。学校で放射線源を霧箱に入れたときのアルファ放射線の飛跡とは違った形状の飛跡が含まれていました。ベータ放射線の飛跡の数は低地より多く、似た形状の飛跡でした。ペルチェ素子霧箱には交流100ボルトの電源が必要です。動画で撮影し、静止画を切り出して教材のタネにします。そして数年にわたり、ペルチェ素子霧箱は機器を交換しても山頂では正常に動作しない事態に見舞われました。原因を探りつつ次の手をどう打つか、検討中です。地球環境は大海、大地、大気、宇宙へと繋がって変化しています。富士山頂特有の自然が微笑む現象を見つけ、中高生が観察、実験、観測等を通じてより科学的に探究し、自然を解明する営みを世代から世代へと繋いでいきたいと願っています。
この報告は7月28日に掲載した国立環境研の報告の(その4、最終回)です。国立環境研究所は旧富士山測候所に大気中の二酸化炭素(CO2)濃度を測定する装置を設置し、山頂周辺の大気中CO2濃度をモニタリングしています。 大気中の二酸化炭素濃度を測定するためには、大気採取口を野外に設置し、大気を測定機器に引き込まなければなりません。冬期の野外は、低温・積雪・強風の環境下にあるため、容易に大気採取口が凍結してしまします。それを回避のために、旧測候所用に建設された貯水タンクとその貯水タンクを保護する雪囲いの間に大気採取口を設置しています。 一方、屋内である旧富士山測候所も空調設備が稼働していないため、冬期の室温は氷点下20℃程度になります。CO2濃度を高精度に測定するためには、測定機器周辺の気温を一定にする必要があります。そのため、私たちは測定機器を断熱材で覆い、それを保温容器に入れ、さらに保温庫を断熱材で囲っています。 これらの対策により、日々、大気を測定機器に引き込み、安定的に高精度にCO2濃度の測定を実施しています。