出典：第一種衛生管理者2024年（令和6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) 通常の呼吸の場合の呼気には、酸素が約16％、二酸化炭素が約4％含まれる。
(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・肺胞ガス交換と呼吸生理を解説
呼吸では、横隔膜や肋間筋の働きによって胸腔内圧が変化し、肺が受動的に拡張・収縮します。ガス交換には、肺胞と血液の間で行われる外呼吸と、血液と組織細胞の間で行われる内呼吸があります。答えは(3)です。通常の呼気には酸素が約16％、二酸化炭素が約4％含まれるため、この記述が正しいです。
(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。呼吸運動の中心となるのは胸膜ではなく、横隔膜や肋間筋などの呼吸筋です。吸息時に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、胸腔内圧が低下して肺が広がり、空気が肺へ入ります。肺そのものには自力で大きく動く筋肉がないため、胸腔内圧の変化によって受動的に伸縮します。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スムーズに動くために重要ですが、胸膜自体が運動して呼吸を行う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。用語が似ていますが、肺で行われるガス交換は外呼吸、組織で行われるガス交換は内呼吸と整理すると判断しやすくなります。
(3) 通常の呼吸の場合の呼気には、酸素が約16％、二酸化炭素が約4％含まれる。
適切です。通常の空気には酸素が約21％、二酸化炭素が約0.03〜0.04％含まれます。吸い込まれた空気は肺胞でガス交換を行い、酸素の一部が血液中へ取り込まれ、血液中から二酸化炭素が肺胞内へ排出されます。そのため、吐き出す呼気では酸素が減って約16％となり、二酸化炭素が増えて約4％となります。酸素は吸気ですべて使い切られるわけではないため、呼気にもかなりの割合で酸素が残っています。
(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、呼吸が次第に深く大きくなった後、次第に浅く小さくなり、無呼吸の時期を挟んで再び呼吸が始まる周期的な異常呼吸です。心不全、脳血管障害、脳の呼吸中枢の障害などでみられることがあります。単に肺機能が低下して呼吸数が増加する状態を指すものではありません。また、喫煙が原因となることが多いという説明も正確ではありません。
(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。身体活動時には筋肉の酸素消費量が増え、二酸化炭素の産生量も増加します。呼吸中枢を刺激する主な要因は、血液中の二酸化炭素分圧の上昇、血液のpH低下、酸素分圧の低下などです。窒素は通常、体内で代謝に使われる気体ではなく、呼吸調節の主要な刺激にはなりません。運動時に1回換気量と呼吸数が増加するという部分は正しいですが、その原因を窒素分圧の上昇としている点が誤りです。
この問題で覚えるポイント
呼吸運動は横隔膜と肋間筋の働きによって胸腔内圧を変化させ、肺を受動的に伸縮させる仕組みです。肺胞と血液の間のガス交換は外呼吸、血液と組織細胞の間のガス交換は内呼吸です。吸気中の酸素は約21％、二酸化炭素は約0.03〜0.04％であり、通常の呼気中の酸素は約16％、二酸化炭素は約4％です。運動時の呼吸促進では、二酸化炭素分圧の上昇や血液のpH低下が重要です。チェーンストークス呼吸は、深い呼吸と浅い呼吸、無呼吸が周期的に現れる異常呼吸であり、単なる呼吸数増加とは区別します。
ひっかけポイント
このテーマでは、用語の混同と一部だけ正しい文章に注意が必要です。肺が受動的に伸縮するという部分は正しくても、胸膜が運動するという説明は誤りです。肺胞でのガス交換は「体の内側で行われるから内呼吸」と考えたくなりますが、試験上は肺で行うものが外呼吸、組織で行うものが内呼吸です。また、運動時に呼吸が増えること自体は正しくても、原因が窒素分圧となっていれば誤りです。正誤判断では、結論だけでなく、原因、場所、数値、用語の対応関係まで確認することが大切です。
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