肺は自分の意思でコントロールできる？ [健康]
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呼吸の不思議「ガス交換のしくみ」
肺はどのようなしくみで空気の出入りを可能にしているのでしょうか。また、
酸素と二酸化炭素のガス交換はどのようにして行われているのでしょうか。
肺は自分の意思でコントロールできる？
肺は空気の出し入れをするために、自ら伸びたり、縮んだりしているように
思われがちですが、実際はそうではありません。心臓のように筋肉を持たない
肺は、自力で動くことはできないのです。その代わり、自分の意思で収縮の速
度をコントロールすることや、ほんの短い時間であれば呼吸を止めることもで
きます。これは、心臓やほかの臓器にはない大きな特徴です。
では、自分で動くことのできない肺は、どのようにして空気を出入りさせて
いるのでしょうか。それは、肺を取り囲む組織に秘密があります。肺は胸郭と
いう胸椎、胸骨、肋骨からできたカゴ状の組織に囲まれています。そのカゴ
を下から横隔膜がフタをすることで、肺と胸郭の間には胸腔と呼ばれる密封さ
れた空間ができます。胸郭にある外肋間筋と横隔膜の働きにより、胸腔の容積
が変化することで肺は受動的に収縮するしくみとなっているのです。
肺への空気の出入り（換気）のしくみについて、肺をゴム風船に見立てて考
えてみましょう。
まず、左側の「呼気」についてです。息を吸うときは横隔膜が収縮し、ドー
ム状の膜が下がることで胸腔が広がります（本来であれば外肋間筋が収縮して
肋骨を引き上げ、胸郭を広げるため、胸腔の内圧はさらに低くなる。）。そうす
ることで、ゴフ風船（肺）を外側に引っ張ろうとする力が働き、その圧力で中に
入り込むしくみになっています。これが「呼気」のしくみです。
反対に、「呼気」では横隔膜がゆることでドーム状の膜は上に上がり、また外
肋間筋が弛緩することで胸腔が狭くなり、胸腔内圧は上昇します。
すると、圧力によりゴム風船（肺）は押しつぶされ、空気も押し出されます。
これが「呼気」のしくみです。このように胸腔内の圧力のへんかによって肺への
空気の出入りは行われているのです。
肺の収縮に関与する外肋間筋や横隔膜は、脳から命令を受けて動き出すよう
になっています。呼吸を司る呼吸中枢は、脳幹の最下部に位置する延髄という
部分です。呼吸中枢の働きはまるで自動制御センターのようなものであり、意
識で操ることはできません。しかし、実は同時に大脳皮質の命令でも呼吸を動
かすことができるようになっています。大脳皮質は、人間の意識と関係がある
ため、呼吸はある程度意識的にも操ることができるのです。ただし、それは長
くは続きません。大脳皮質の命令により、自分でいくら息を止めようとしても、
すぐに限界がきて、呼吸がはじまります。
これは、しばらくすると呼吸を司る延髄から命令が下り、「大脳皮質からの命
令を撤回せよ」と迫られるためです。延髄からの要請は非常に強く、常に大脳
皮質の命令に勝ります。
ちなみに、私たち人間はどれくらいの間、呼吸しないでいられれうのでしょう
か。まず、血液中にある酸素の量は最大でも1ℓほどです。人間は安静時でも1
分間に約300㎖の酸素を必要とするため、計算すると3分程度が限界となりま
す。このように、酸素が豊富にある陸上に住む私たちの体は、いつでもどこで
も酸素が摂取できることを前提につくられています。近年、大気汚染が問題と
なっていますが、私たち人間がよりよい環境下で生きていくためにも、クリー
ンな空気を維持し、自然環境を守っていくことが大切です。
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呼吸の不思議「ガス交換のしくみ」
肺はどのようなしくみで空気の出入りを可能にしているのでしょうか。また、
酸素と二酸化炭素のガス交換はどのようにして行われているのでしょうか。
肺は自分の意思でコントロールできる？
肺は空気の出し入れをするために、自ら伸びたり、縮んだりしているように
思われがちですが、実際はそうではありません。心臓のように筋肉を持たない
肺は、自力で動くことはできないのです。その代わり、自分の意思で収縮の速
度をコントロールすることや、ほんの短い時間であれば呼吸を止めることもで
きます。これは、心臓やほかの臓器にはない大きな特徴です。
では、自分で動くことのできない肺は、どのようにして空気を出入りさせて
いるのでしょうか。それは、肺を取り囲む組織に秘密があります。肺は胸郭と
いう胸椎、胸骨、肋骨からできたカゴ状の組織に囲まれています。そのカゴ
を下から横隔膜がフタをすることで、肺と胸郭の間には胸腔と呼ばれる密封さ
れた空間ができます。胸郭にある外肋間筋と横隔膜の働きにより、胸腔の容積
が変化することで肺は受動的に収縮するしくみとなっているのです。
肺への空気の出入り（換気）のしくみについて、肺をゴム風船に見立てて考
えてみましょう。
まず、左側の「呼気」についてです。息を吸うときは横隔膜が収縮し、ドー
ム状の膜が下がることで胸腔が広がります（本来であれば外肋間筋が収縮して
肋骨を引き上げ、胸郭を広げるため、胸腔の内圧はさらに低くなる。）。そうす
ることで、ゴフ風船（肺）を外側に引っ張ろうとする力が働き、その圧力で中に
入り込むしくみになっています。これが「呼気」のしくみです。
反対に、「呼気」では横隔膜がゆることでドーム状の膜は上に上がり、また外
肋間筋が弛緩することで胸腔が狭くなり、胸腔内圧は上昇します。
すると、圧力によりゴム風船（肺）は押しつぶされ、空気も押し出されます。
これが「呼気」のしくみです。このように胸腔内の圧力のへんかによって肺への
空気の出入りは行われているのです。
肺の収縮に関与する外肋間筋や横隔膜は、脳から命令を受けて動き出すよう
になっています。呼吸を司る呼吸中枢は、脳幹の最下部に位置する延髄という
部分です。呼吸中枢の働きはまるで自動制御センターのようなものであり、意
識で操ることはできません。しかし、実は同時に大脳皮質の命令でも呼吸を動
かすことができるようになっています。大脳皮質は、人間の意識と関係がある
ため、呼吸はある程度意識的にも操ることができるのです。ただし、それは長
くは続きません。大脳皮質の命令により、自分でいくら息を止めようとしても、
すぐに限界がきて、呼吸がはじまります。
これは、しばらくすると呼吸を司る延髄から命令が下り、「大脳皮質からの命
令を撤回せよ」と迫られるためです。延髄からの要請は非常に強く、常に大脳
皮質の命令に勝ります。
ちなみに、私たち人間はどれくらいの間、呼吸しないでいられれうのでしょう
か。まず、血液中にある酸素の量は最大でも1ℓほどです。人間は安静時でも1
分間に約300㎖の酸素を必要とするため、計算すると3分程度が限界となりま
す。このように、酸素が豊富にある陸上に住む私たちの体は、いつでもどこで
も酸素が摂取できることを前提につくられています。近年、大気汚染が問題と
なっていますが、私たち人間がよりよい環境下で生きていくためにも、クリー
ンな空気を維持し、自然環境を守っていくことが大切です。
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