ガス交換 - セッション 1

人間の呼吸器系。呼吸。

私たちは空気を吸ったり吐いたりします。吸い込んだ空気中の酸素は私たちの体に利用されます。二酸化炭素は私たちの体から除去されます。簡単に言えば、私たちの体と環境の間でガスの交換が起こります。このガス交換はどのように起こるのでしょうか?。

単細胞生物では、ガスの交換は細胞膜を通して起こります。しかし、人間の場合、ガス交換は呼吸器系を通じて行われます。人間の呼吸器系は、呼吸とガス交換を促進するために連携して機能するいくつかの器官と構造で構成されています。呼吸器系の各構成要素について見てみましょう。

呼吸器系は鼻と鼻腔から始まります。鼻は呼吸器系への空気の主な入り口として機能します。鼻腔は粘膜で覆われています。粘膜には粘液を分泌する細胞と繊毛と呼ばれる多数の小さな毛のような構造が含まれています。

空気が鼻腔に入ると、これらの粘膜を通過します。粘液は空気中のほこり、花粉、細菌、その他の異物を捕らえます。繊毛は協調した波のように動きます。捕らえられた粒子は喉に向かって掃き出され、そこで飲み込まれるか、咳やくしゃみによって排出されます。このろ過プロセスは、吸入した粒子によって引き起こされる潜在的な害から呼吸器の繊細な組織を保護するのに役立ちます。

乾燥した空気は呼吸器を刺激し、不快感を引き起こす可能性があります。粘膜内の粘液は、入ってくる空気を湿らせるのに役立ちます。粘膜内の広範囲にわたる血管網は、体内の熱を空気に伝達するのに役立ちます。これにより、空気が体温近くまで暖められます。冷たい空気は呼吸器の敏感な組織にダメージを与える可能性があるため、加温プロセスは非常に重要です。

空気は鼻腔から咽頭へと下降します。咽頭は空気と食物が通る共通の通路です。喉頭は咽頭の下にあり、声帯が収められています。発話の音を生成する上で重要な役割を果たします。嚥下時に食べ物や液体が気道に入るのを防ぎます。

喉頭を通過した後、空気は気管に入ります。気管は軟骨輪で構成された硬い管です。それは喉頭から胸腔まで伸びています。気管は肺に出入りする空気の導管として機能します。気管は気管とも呼ばれます。

気管は2つの主気管支に分岐します。それぞれの肺には独自の気管支があります。右肺には右主気管支があり、左肺には左主気管支があります。気管支にも軟骨輪があります。気管支の主な機能は、肺との間で空気を輸送することです。

気管支は、空気が流れる主な通路として機能し、空気を肺内のより細い気道に分配します。肺は、大気と血流の間のガス交換を担う呼吸器系の主要な器官です。これらは胸腔内、心臓の両側に位置します。それらは胸郭によって保護されています。

主気管支は肺に入ると、小さな気管支と細気管支に分かれます。これらは気管支樹として知られる分岐構造を形成します。細気管支には、より大きな気管支に見られる軟骨輪がありません。これにより、空気の流れの変化に対してより柔軟かつ迅速に対応できるようになります。

細気管支は軟骨の代わりに平滑筋に囲まれています。これらの筋肉は収縮したり弛緩したりして気道の直径を調節します。細気管支が小さくなると、最終的には肺胞と呼ばれる気嚢の集まりになります。肺胞は細気管支の末端にある小さなブドウのような構造です。

肺胞は血管のネットワークに囲まれています。これにより、呼吸器系と循環器系の間でのガスの効率的な交換が可能になります。肺胞の構造はガス交換を促進するために高度に特殊化されています。それらは薄い上皮細胞の層で覆われています。これらの上皮細胞は密集した毛細血管のネットワークに囲まれています。この薄いバリアにより、肺胞壁を介したガスの急速な拡散が可能になります。

それぞれの肺は葉に分かれています。右肺には3つの葉があります。左肺には2つの葉があります。肺は胸膜と呼ばれる二重の膜に囲まれています。外側の層は壁側胸膜と呼ばれます。それは胸壁の内側を覆います。

内層は臓側胸膜と呼ばれます。肺の表面を覆います。胸膜の2つの層の間の空間は胸膜腔と呼ばれます。胸膜腔には少量の胸水が含まれており、呼吸運動中の潤滑と摩擦の軽減に役立ちます。では、呼吸のメカニズムがどのように行われるかを見てみましょう。

呼吸は吸気と呼気から成ります。吸入は、酸素を豊富に含んだ空気を肺に取り込む能動的な呼吸プロセスです。それは横隔膜の収縮から始まります。横隔膜は肺の下にあるドーム型の筋肉です。

横隔膜が収縮すると下方に移動し、胸腔の容積が増加します。同時に、肋骨の間にある外肋間筋が収縮し始めます。これにより胸郭が拡張します。胸腔が拡張すると、肺内の圧力が大気圧に対して低下します。これにより圧力勾配が生じます。空気は圧力の高い領域から低い領域へと流れます。

呼気は空気を吐き出す受動的なプロセスです。二酸化炭素を多く含んだ空気を肺から除去します。これは横隔膜と外肋間筋が弛緩したときに起こります。これにより、胸郭が休息位置に戻ります。胸腔の容積が減少するにつれて、肺内の圧力は大気圧に対して増加します。空気は圧力の高い領域から低い領域へと流れます。これにより、肺から二酸化炭素が排出されます。

ガス交換 - セッション 2

ガス交換 - セッション 1

人間の呼吸器系。 呼吸。

人間の呼吸器系。呼吸。