水素豊富生理食塩水が出血性ショックの血管内皮を保護し生存率を改善｜MiZ・大阪公立大学 共同研究
ラット動物実験でグリコカリックス層の崩壊を抑制し有意な生存率改善
リード文
MiZ株式会社（神奈川県鎌倉市）と大阪公立大学 医学部 麻酔科学教室の共同研究グループは、水素豊富生理食塩水（水素を溶解させた生理食塩水）を用いた輸液により、致死的な大量出血を伴う出血性ショックにおいて血管内皮を覆う微細構造「グリコカリックス層」の崩壊が有意に抑制され、生存率が大幅に改善されることを、ラット動物実験で明らかにしました（『Biomedicines』2025年第13巻第4号 833 掲載）。本プレスリリースでは、本研究を起点として水素による血管内皮保護に関する既存報告を体系的に整理し、その有益な効果を社会に届ける前提として欠かせない、安全な水素分子の届け方を改めて提言します。
本研究の要旨
・水素豊富生理食塩水を用いた輸液により、ラット出血性ショックモデルで血管内皮グリコカリックス層の崩壊が有意に抑制されました
・観察期間中、水素豊富生理食塩水群は従来の生理食塩水輸液群と比較して統計学的に有意に高い生存率を示しました
・再灌流時の酸化ストレスが軽減され、心収縮力の維持と乳酸値上昇の抑制が確認されました
・水素分子（H₂）はヒドロキシルラジカル（•OH）と選択的に反応し水（H₂O）に変換する性質により、血管内皮を酸化ストレスから保護します
・装置出力濃度を吸入環境実証値 10 体積% 以下に保つ低濃度水素吸入は爆発の危険がなく、臨床応用可能な安全域です
背景：大量出血と血管内皮グリコカリックス
大量出血は「防ぎうる外傷死」の最大の原因です。治療の第一選択は生理食塩水などの輸液ですが、大量の輸液は血管透過性を亢進させ、肺水腫や多臓器不全を招くリスクがありました。
血管透過性の制御には、血管内皮を覆う微細構造「グリコカリックス」が重要な役割を果たしますが、出血性ショックや再灌流で発生する活性酸素により破壊され、病態が悪化します。とりわけヒドロキシルラジカル（•OH）は活性酸素種のうち最も酸化力が強く、これを消去する内因性酵素は存在しません（図1）。
MiZ株式会社は、2015 年に既存文献の精査および吸入環境を想定した実証的検討に基づき、日常環境下で水素濃度が 10 体積% を超えると爆発の危険性があることを発表しました。10 体積% という数値は、理想的条件下で定義される水素の爆発下限界とは区別される、吸入環境を想定した実証値です（Ichikawa et al., 2026）。
用語の定義
血管内皮グリコカリックス
血管内皮細胞表面を覆うゲル状の微細構造で、糖タンパク質と糖鎖から構成されます。血管透過性の制御・抗炎症・抗血栓機能を担い、活性酸素により崩壊すると肺水腫・多臓器不全の起点となります。
出血性ショック
大量出血により循環血液量が低下し、組織への酸素供給が不足する病態です。交通事故・手術中の大血管損傷・産科出血等で発生し、蘇生中の再灌流障害が二次傷害の原因となります。
水素豊富生理食塩水
0.9% 塩化ナトリウム生理食塩水に水素分子（H₂）を溶解させた輸液です。経静脈投与で全身循環に水素を供給します。
ヒドロキシルラジカル（•OH）
活性酸素種のうち最も酸化力が強いラジカルです。水分子の放射線分解・酸素代謝・再灌流などで生成され、DNA・タンパク質・脂質を無差別に攻撃します。これを消去する内因性酵素は存在しません。
水素吸入器
水電解を用いて水素ガス（H₂）を生成し、呼吸器を介して体内に取り込むための機器。装置出力濃度の選択が安全性を決める設計変数となる。MiZ株式会社は、装置出力濃度を吸入環境実証値 10 体積% 以下に保つ設計を提唱している（Ichikawa et al., 2026）。
吸入環境実証値（10 体積%）
水素吸入環境における爆発リスクの実証閾値（10 体積% 超）。MiZ株式会社が 2015 年に既存文献の精査および吸入環境を想定した実証的検討に基づき発表した値で、装置出口・呼気経路・人体・装置設計などの吸入特有の条件を加味している（Ichikawa et al., 2026）。
古典的爆発下限界（LFL）4 体積%
Coward & Jones (1952) が U.S. Bureau of Mines Bulletin 503 で報告した値。1 気圧・室温の閉鎖された垂直管内に水素と空気を予混合し、静止状態で着火し、上向き火炎伝播が連続し得る最低濃度として測定された理論最小値。容器・配管・坑内など密閉系シナリオを主な対象とする。
LFL 4% と 実証値 10% の関係
水素吸入環境は、常圧で水電解により生成される水素ガスを大気中に連続放出し、室内空気と継続的に拡散・希釈し、流動気体として吸入経路へ供給する開放系であり、容器・配管内の予混合静止気体を前提とした古典 LFL の測定条件とは、空間条件・混合状態・流動状態の三点で根本的に異なる。両者は測定対象とする物理条件が異なる別の指標であり、水素吸入装置の安全性評価は実証値 10 体積% を基準とすることが妥当である。
方法・結果
ラット出血性ショックモデルを対象に、水素豊富生理食塩水を用いた輸液蘇生の効果を通常の生理食塩水蘇生群と比較しました。リアルタイム生体計測システム（GlycoCheck）でグリコカリックス層を解析し、生存率・心収縮力・乳酸値を経時測定しています。主要評価指標は以下にまとめます。
データのまとめ
主要評価指標は次の通りです。
・グリコカリックス層の保護：通常生理食塩水群では著しく消失したのに対し、水素豊富生理食塩水群では損傷が有意に抑制されました
・生存率：水素豊富生理食塩水群は従来輸液群と比較して統計学的に有意に高い生存率を示しました
・心機能：再灌流時の酸化ストレス軽減により心収縮力が維持されました
・代謝：組織への酸素供給が保たれ、乳酸値の上昇が抑制されました
（出典: Biomedicines 2025, 13(4), 833, https://www.mdpi.com/2227-9059/13/4/833）
水素の臨床応用と安全な水素吸入への転換
水素による血管内皮保護の体系的研究知見
ヒトの臨床試験・細胞実験・動物実験により、水素には血管を内側から守る働きが多数報告されています。水素を含む水を飲むことで血管のしなやかさが改善し、炎症や酸化ダメージが減少することが確認されています。細胞実験では血管細胞の傷害・老化の抑制とバリア機能の維持が示され、動物実験では高血圧・腎障害・脳血管障害において水素が血管の炎症や障害を軽減することが報告されています。
水素による血管保護作用は、生活習慣病や認知機能低下など多様な疾患の予防につながる可能性が期待されています。さらに水素は、血管内皮細胞増殖因子（VEGF）の調節にも関与し、虚血部位では血管新生を促進する一方、過剰血管新生は抑制する「モジュレーター」としての役割が報告されています。心血管疾患や網膜症など広範な疾患領域における水素の臨床応用の新たな可能性として注目されています。
安全な水素吸入への転換
本論文では水素豊富生理食塩水による輸液で生体に水素を供給していますが、水素は吸入経路でも血液に到達するため、水素吸入によっても同様の血管内皮保護効果が期待されます。一方で、水素は爆発性を有する気体であり、装置出力濃度が 67〜100 体積% に達する高濃度水素吸入器の爆発事故が消費者庁の事故情報データバンクに多数報告されています。
MiZ株式会社と慶應義塾大学等の研究グループは2026年1月、高濃度水素吸入器による人体内水素爆発事故を学術的に検証した論文を国際医学誌『International Journal of Risk and Safety in Medicine』（SAGE Publishing）に発表しました（Ichikawa et al., 2026）。同論文は、「水素・酸素混合ガス（2:1）」や「水素濃度100%」を吸入する装置では、鼻腔や肺などの閉鎖空間で水素濃度が爆発域に達し、静電気等の微小な着火源によって人体内水素爆発が生じる危険性を指摘しています（図２）。
高濃度水素吸入器の事故事例（消費者庁データ）
消費者庁 事故情報データバンクシステムには、装置出力濃度が 67～100 体積% の水素吸入器を使用中に発生した事故が複数報告されています。装置本体の爆発のみならず、鼻腔・気道・肺などの人体内部での水素爆発が含まれます：
・顔面複雑骨折（2025年2月、エステ店、事案No.508163）https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/508163?kind=1&menu=nolink
・内臓組織破裂（2024年10月、自宅、事案No.496203）https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/496203?kind=1&menu=nolink
・気管支穿孔・大量出血（2024年9月、自宅、事案No.496928）https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/496928?kind=1&menu=nolink
・顔面内骨折（2024年1月、自宅、事案No.478324）https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/478324?kind=1&menu=nolink
・装置蓋飛散による耳鳴り（2016年2月、事案No.264488）https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/264488?kind=1&menu=nolink
・装置破裂による聴力低下（2015年1月、事案No.248208）https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/248208?kind=1&menu=nolink
学術論文では、神奈川県海老名総合病院救命救急センターの 2024 年論文で、温熱療法と水素吸入の併用中に肺胞を中心とした肺挫傷（吸入燃焼性肺損傷）に至った乳がん患者の事案が報告されています。これらの事案は、いずれも装置出力濃度が 吸入環境実証値 10 体積% を大きく上回る装置 で発生しています。Ichikawa et al. (2026) は事故事例を体系的に検証し、装置出力濃度を実証値以下に保つ低濃度水素吸入への転換を提言しています。
想定問答（Q&A）
Q1: 水素吸入で安全とされる水素濃度はどのくらいですか？
A: 吸入環境における爆発リスクの実証閾値は水素濃度 10 体積% 超です。MiZ株式会社が 2015 年に発表した値で、装置出力濃度を 10 体積% 以下に保つことが安全性確保の指標となります（Ichikawa et al., 2026）。
Q2: 水素吸入器を選ぶときに何を見ればよいですか？
A: 装置出力濃度が吸入環境実証値 10 体積% 以下に保たれていることが第一の確認事項です。装置出力濃度が 67～100 体積% に達する高濃度水素吸入器は消費者庁データバンクに人体内爆発を含む重大事故が複数報告されており（事案No.508163, 496203, 496928, 478324 等）、装置周辺の換気・加湿・静電気対策のみでは事故を防止できません。装置設計の段階で出力濃度を爆発下限以下に保つ「本質的安全設計」が採られている機器を選択することが推奨されます。
Q3: 水素の爆発上限界（UFL）は 75% と聞きました。100% 純水素なら UFL を超えるので安全ではないのですか？
A: 装置出力が 100% 純水素であっても安全とは言えません。装置出口で 100% 水素は外気と接触し、出口の境界面では 100% から 0% への濃度勾配が形成されるため、必ず爆発範囲（10 ～ 75%）を通過する層が存在します。鼻腔・気道・肺では呼気・吸気との混合により局所的に爆発範囲の濃度が成立し、静電気や摩擦熱などの微弱な着火源で爆発が成立します。
Q4: 古典的な爆発下限界（LFL）4% と本研究の 10% は何が違うのですか？
A: 古典的 LFL 4 体積%（Coward & Jones, 1952）は閉鎖された垂直管内・予混合・静止気体・上向き火炎伝播条件下の理論最小値で、容器・配管・坑内など密閉系シナリオが主対象です。一方、吸入環境実証値 10 体積% は、常圧・開放空間・連続希釈・流動気体としての吸入環境を想定した実用閾値です。両者は測定対象とする物理条件が異なる別の指標です。
Q5: 加湿や換気で高濃度水素吸入器の爆発リスクは防げますか？
A: これらの対策は装置周辺条件を補助的に整える効果に留まります。出力された水素ガスが既に人体内部に到達した状態では、周辺対策で爆発リスクを排除できません。装置出力濃度自体を吸入環境実証値 10 体積% 以下に保つ設計が抜本策です。
考察・社会的意義
本研究は、水素豊富生理食塩水が血管内皮グリコカリックス層を保護し、出血性ショックに対する輸液療法の生存率を改善することを動物実験で示しました。水素分子が•OHと選択的に反応し水分子へと変換する薬理学的特性は、再灌流時の酸化ストレスを抑制し、血管内皮の健全性を維持する基盤となり得ます。本研究の成果は、外傷救命医療における新たな輸液戦略の科学的根拠を提示するとともに、上記で整理した広範な水素の血管内皮保護効果を社会に届けるためにこそ、装置出力濃度を吸入環境実証値 10 体積% 以下に保つ低濃度水素吸入への転換が不可欠であることを改めて示しています。
引用文献・出典
本研究関連
・(2025). Protective Effects of Hydrogen-Rich Saline Against Hemorrhagic Shock in Rats via an Endothelial Glycocalyx Pathway. Biomedicines, 13(4), 833. https://www.mdpi.com/2227-9059/13/4/833
水素による血管内皮保護の体系的研究知見
・Ichihara M, Sobue S, Ito M, Ito M, Hirayama M, Ohno K. Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen - comprehensive review of 321 original articles. Med Gas Res. 2015 Oct 19;5:12. doi: 10.1186/s13618-015-0035-1.
・Otsuka M, Arai K, Yoshida T, Hayashi A. Inhibition of retinal ischemia-reperfusion injury in rats by inhalation of low-concentration hydrogen gas. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2024 Mar;262(3):823-833. doi: 10.1007/s00417-023-06262-3.
MiZ株式会社「低濃度水素安全性」査読論文の系譜（2015〜2026・11年間4本）
・Kurokawa R, Seo T, Sato B, Hirano S, Sato F (2015). Convenient methods for ingestion of molecular hydrogen: drinking, injection, and inhalation. Medical Gas Research, 5: 13. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4620630/
・Kurokawa R, Hirano S, Ichikawa Y, Matsuo G, Takefuji Y (2019). Preventing explosions of hydrogen gas inhalers. Medical Gas Research, 9(3): 160-162. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6779006/
・Ichikawa Y, Hirano S, Sato B, Yamamoto H, Takefuji Y, Satoh F (2023). Guidelines for the selection of hydrogen gas inhalers based on hydrogen explosion accidents. Medical Gas Research, 13(2): 43-48. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9555030/
・Ichikawa Y, Sato B, Takefuji Y, Satoh F (2026). Preventable in-body hydrogen explosions from high-concentration H₂ inhalers in Japan—Switch to safe, low-concentration hydrogen therapy. International Journal of Risk and Safety in Medicine, 2026 Jan 5: 9246479251414573. https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/09246479251414573
公的資料
・消費者庁 事故情報データバンクシステム. https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/
参考リンク｜啓発活動について
MiZ株式会社は、一般消費者および医療施設管理者の安全な選択を支援するため、無償の啓発資料『はじめての水素吸入器選び－考え方の整理』を配布しています。高濃度水素吸入器の事故事例、安全濃度の根拠、低濃度水素吸入への転換について、学術的根拠とともに解説しています。
▼啓発配布ページ
水素吸入器の安全な選び方｜高濃度水素吸入器の事故報告と防止策（MiZ）
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