呼吸プロセスの仕組み

呼吸は人間や他の哺乳類の最も重要な生命機能の 1 つであり、細胞と環境の間のガス交換を確実に行います。人間の呼吸プロセスは、外部呼吸、血液によるガスの移動、内部呼吸の 3 つの段階で構成されます。この記事では、肺を空気で満たし (吸気)、この空気を外に放出する (呼気) という機械的なプロセスである外呼吸の仕組みを見ていきます。

人間の場合、吸入と呼気からなる呼吸サイクルが 1 分間に 15 ～ 18 回繰り返されます。息を吸うと肋間筋が収縮し、肋骨と背骨の「ヒンジ」によって肋骨の前端が上方および前方に引っ張られます。同時に、胸腔の底を形成する横隔膜が収縮し、上部の凸面が小さくなり、胸腔の容積も増加します。胸腔の空間が閉じられると、この容積の増加により肺内の圧力が低下します。圧力が大気圧よりも下がると、外気が気管や気管支を通って肺胞嚢や肺胞に流れ込みます。

息を吐くと、肺自体の弾力性と胸壁の重さにより、空気が肺から押し出されます。吸入中、肺は空気で満たされて拡張します。肋間筋が弛緩した後、肋骨は元の位置に戻ることができ、同時に横隔膜が弛緩すると、腹腔内にある臓器の圧力下で横隔膜が再び元のドーム状になります。 -型の形状。その結果、胸腔の容積が減少し、引き伸ばされた肺の弾性組織が吸気中に肺に入った空気を圧縮して押し出すことが可能になります。

腹壁の筋肉も収縮し、腹部臓器が横隔膜を上方に押し付け、それによって肺の弾性圧縮がさらに加速されます。呼吸するとき、胸腔の壁が肺を圧迫したり、肺から空気を絞り出したりすることはありません。胸腔の容積を減らしても、肺はその弾力性によって縮小するだけです。

咳やくしゃみは強制的な呼気の一種であり、激しい筋肉の収縮により、気管支樹や肺の肺胞から粘液、ほこり、その他の有害な粒子がすぐに除去されます。

したがって、外呼吸の仕組みは、息を吸うときに肺を空気で満たし、吐き出すときにその空気を押し出すことです。このプロセスは、脳にある呼吸中枢によって制御され、体の酸素と二酸化炭素の必要性に応じて呼吸の頻度と深さを調節します。

呼吸は自動的なプロセスですが、たとえばさまざまな身体運動をするときや瞑想中など、意識的に制御することができます。さらに、適切な呼吸はストレスを管理し、全体的な健康状態を改善するのに役立ちます。