出典：第一種衛生管理者2023年（令和5年度）4月公表問題｜労働生理第35問
問題
呼吸に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。
(1) 呼吸は、胸膜が運動することで胸腔（くう）内の圧力を変化させ、肺を受動的に伸縮させることにより行われる。
(2) 肺胞内の空気と肺胞を取り巻く毛細血管中の血液との間で行われるガス交換は、内呼吸である。
(3) 成人の呼吸数は、通常、1分間に16～20回であるが、食事、入浴、発熱などによって増加する。
(4) チェーンストークス呼吸とは、肺機能の低下により呼吸数が増加した状態をいい、喫煙が原因となることが多い。
(5) 身体活動時には、血液中の窒素分圧の上昇により呼吸中枢が刺激され、1 回換気量及び呼吸数が増加する。
第１種衛生管理者｜呼吸の仕組み・呼吸数・肺胞ガス交換の基礎知識を解説
呼吸の基本的な仕組み、外呼吸と内呼吸の違い、成人の呼吸数、呼吸中枢を刺激する要因を確認する問題です。答えは(3)です。成人の安静時呼吸数は通常1分間に16～20回程度で、食事、入浴、発熱、運動などにより酸素需要や代謝が高まると増加します。呼吸は胸膜そのものが運動するのではなく、主に横隔膜や肋間筋の働きによって胸腔内圧が変化して行われます。また、肺胞と血液の間のガス交換は外呼吸であり、内呼吸ではありません。
(1) 呼吸は、胸膜が運動することで胸腔（くう）内の圧力を変化させ、肺を受動的に伸縮させることにより行われる。
不適切です。呼吸運動を直接行うのは胸膜ではなく、主に横隔膜と肋間筋です。息を吸うときは横隔膜が収縮して下がり、外肋間筋の働きで胸郭が広がります。その結果、胸腔内の容積が大きくなり、胸腔内圧が低下して肺が受動的に広がります。息を吐くときは、通常はこれらの筋肉が弛緩し、肺や胸郭の弾性によって空気が外に出ます。胸膜は肺の表面と胸壁の内側を覆う膜で、肺が胸郭の動きに合わせてなめらかに動くために重要ですが、胸膜自体が運動して呼吸を起こすわけではありません。
(2) 肺胞内の空気と肺胞を取り巻く毛細血管中の血液との間で行われるガス交換は、内呼吸である。
不適切です。肺胞内の空気と肺胞周囲の毛細血管の血液との間で行われるガス交換は、外呼吸です。外呼吸では、肺胞内の酸素が血液中へ移動し、血液中の二酸化炭素が肺胞内へ移動します。内呼吸とは、血液と全身の組織細胞との間で行われるガス交換をいいます。つまり、肺で行われるガス交換が外呼吸、体の組織で行われるガス交換が内呼吸です。この区別は衛生管理者試験でよく問われます。
(3) 成人の呼吸数は、通常、1分間に16～20回であるが、食事、入浴、発熱などによって増加する。
適切です。成人の安静時の呼吸数は、通常1分間に16～20回程度です。食事をすると消化吸収のために代謝が高まり、入浴では体温や循環の変化が起こり、発熱時には体内の代謝が亢進します。これらの場合、体が必要とする酸素量が増えたり、体内で発生する二酸化炭素量が増えたりするため、呼吸数が増加します。呼吸数は体の状態を反映する重要な生理指標であり、安静時と活動時、健康時と発熱時で変化する点を押さえておくとよいです。
(4) チェーンストークス呼吸とは、肺機能の低下により呼吸数が増加した状態をいい、喫煙が原因となることが多い。
不適切です。チェーンストークス呼吸とは、呼吸が浅くなったり深くなったりする周期的な変化と、無呼吸の時間が交互に現れる異常呼吸です。単に肺機能の低下で呼吸数が増加した状態ではありません。脳血管障害、心不全、脳の呼吸中枢の障害などでみられることがあります。喫煙が原因となることが多いという説明も適切ではありません。試験では、チェーンストークス呼吸を「呼吸数が多い状態」とだけ覚えると誤答しやすいため、周期性と無呼吸を伴う異常呼吸として理解することが大切です。
(5) 身体活動時には、血液中の窒素分圧の上昇により呼吸中枢が刺激され、1 回換気量及び呼吸数が増加する。
不適切です。身体活動時に呼吸が増加する主な要因は、血液中の二酸化炭素濃度の上昇、酸素需要の増加、水素イオン濃度の変化などです。呼吸中枢は主に延髄にあり、血液中の二酸化炭素濃度やpHの変化に敏感に反応します。窒素は空気中に多く含まれていますが、通常の呼吸調節において主役となる気体ではありません。身体活動時には、筋肉で酸素が多く消費され、二酸化炭素が多く産生されるため、1回換気量と呼吸数が増加します。
この問題で覚えるポイント
呼吸運動は、胸膜ではなく横隔膜と肋間筋の働きによって起こります。吸息時には横隔膜が収縮して下がり、胸郭が広がることで胸腔内圧が低下し、肺が受動的に膨らみます。肺胞と肺胞毛細血管の間で行われるガス交換は外呼吸であり、血液と組織細胞の間で行われるガス交換は内呼吸です。成人の安静時呼吸数は通常1分間に16～20回程度で、食事、入浴、発熱、運動などにより増加します。呼吸中枢を刺激する主な要因は、血液中の二酸化炭素濃度の上昇やpHの変化であり、窒素分圧ではありません。チェーンストークス呼吸は、呼吸の深さが周期的に変化し、無呼吸を伴う異常呼吸として覚えます。
ひっかけポイント
このテーマでは、胸膜、横隔膜、肋間筋の役割を混同させる表現に注意が必要です。胸膜は肺の動きを助ける膜ですが、呼吸運動を起こす筋肉ではありません。また、外呼吸と内呼吸は名前だけで判断すると迷いやすく、肺で行われるガス交換を内呼吸と誤解しやすいところが狙われます。呼吸数の基準値は16～20回という数値を押さえ、発熱や運動などで増えることを関連づけて覚えると判断しやすくなります。さらに、身体活動時の呼吸促進を窒素分圧の上昇とする表現は典型的な誤りです。呼吸調節では二酸化炭素とpHが重要であり、窒素は通常の呼吸中枢刺激の中心ではないと整理しておくと、同じタイプの問題にも対応できます。
