Caffeine Clockの計算ツールの仕組み

モデル

各ドリンクは、一次反応の速度で体内に吸収され、排出される1回分の摂取量として扱います。D mgのドリンクを一気に飲んだ場合、t時間後の体内カフェイン量は次のとおりです：

C(t) = D × ka / (ka − ke) × (e^(−ke·t) − e^(−ka·t))

kaは吸収速度、keは排出速度です。吸収が排出を上回る間は体内カフェイン量が増え、ピークに達した後、keで決まる速度で減少します。すべてのドリンクの曲線を合計した値が、画面に表示されます。

吸収

吸収速度は、ドリンクの90%が吸収されるまでの時間（t90）から求めます：ka = ln(10) / t90。ドリンクデータベースの各項目には固有のt90があり、222種類中175種類は45分、残りの大半は35分または40分です。血中のカフェイン濃度は通常、摂取後30～120分でピークに達します。

排出と半減期

排出速度は、カフェインの半減期から求めます：ke = ln(2) / t½。初期設定は5時間で、多くの成人について報告されている3～6時間の範囲内です。半減期には個人差があり、喫煙で短く、経口避妊薬で長くなるため、自分に合う値を設定できます。

時間をかけて飲む／一気に飲む

一気に飲み終えたドリンクは、1回分の摂取量として計算します。時間をかけて飲む場合は、飲み終えるまでの時間（アプリの初期設定は10分）に均等に摂取したものとして計算するため、同じ量を一気に飲むよりピークが低く、遅くなります。

睡眠のしきい値と就寝時刻

睡眠のしきい値（初期設定は100 mg）は、就寝時刻までに下回りたい体内カフェイン量です。欧州食品安全機関（EFSA）は、特に就寝時刻に近い時間では、100 mgの単回摂取が一部の成人の睡眠時間や睡眠パターンに影響する可能性があるとしています。計算ツールは次の就寝時刻の体内カフェイン量をしきい値と照らし合わせ、しきい値を下回る時刻を求めます。

1日の上限の目安

米国食品医薬品局（FDA）は、健康な成人の多くでは1日400 mgまでなら一般に悪影響との関連はないとしています。EFSAも同じ値を示し、1回200 mgまでの摂取に安全上の懸念はないとしています。妊娠中・授乳中の方について、EFSAが示す値は1日200 mgまでです。

モデルの限界

このモデルは一般的な成人を想定しています。カフェインを排出する速さには個人差があり、喫煙や経口避妊薬による違いも確認されています。また、同じドリンクでもレシピや製造ロットによってカフェイン量は異なります。Caffeine Clockの数値は計画に役立つ推定値であり、医学的な測定値や医療上の助言ではありません。

出典

1. U.S. Food and Drug Administration. Spilling the Beans: How Much Caffeine Is Too Much? https://www.fda.gov/consumers/consumer-updates/spilling-beans-how-much-caffeine-too-much
2. 欧州食品安全機関（EFSA）「Caffeine」（カフェインの安全性に関する2015年の科学的意見書をまとめたトピックページ、英語）。 https://www.efsa.europa.eu/en/topics/topic/caffeine
3. Drake C, Roehrs T, Shambroom J, Roth T. Caffeine effects on sleep taken 0, 3, or 6 hours before going to bed. Journal of Clinical Sleep Medicine. 2013;9(11):1195-1200. https://doi.org/10.5664/jcsm.3170
4. Mort JR, Kruse HR. Timing of blood pressure measurement related to caffeine consumption. Annals of Pharmacotherapy. 2008;42(1):105-110. https://doi.org/10.1345/aph.1k337
5. Grzegorzewski J, Bartsch F, Köller A, König M. Pharmacokinetics of caffeine: a systematic analysis of reported data for application in metabolic phenotyping and liver function testing. Frontiers in Pharmacology. 2021;12:752826. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.752826