出典：第二種衛生管理者2024年（令和6年度）10月公表問題｜労働生理第23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) 横隔膜が下がり、胸郭内の内圧が低くなるにつれ、気道を経て肺内へ流れ込む空気が呼気である。
(2) 呼吸に関与する筋肉は、間脳の視床下部にある呼吸中枢によって支配されている。
(3) 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、外呼吸である。
(4) 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。
(5) 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。
第二種衛生管理者｜呼吸の仕組みと肺胞ガス交換｜呼吸中枢・外呼吸・換気機能を解説
呼吸では、吸気と呼気の仕組み、呼吸中枢の場所、肺胞でのガス交換、運動時に呼吸が増える理由、異常呼吸の名称を正しく区別することが大切です。答えは(3)です。肺胞内の空気と肺胞周囲の毛細血管血液との間で酸素と二酸化炭素を交換する働きは外呼吸と呼ばれます。
(1) 横隔膜が下がり、胸郭内の内圧が低くなるにつれ、気道を経て肺内へ流れ込む空気が呼気である。
不適切です。横隔膜が収縮して下がると、胸郭が広がり、胸腔内の圧力が低下します。すると外気が気道を通って肺に流れ込みます。この動きは呼気ではなく吸気です。呼気は、横隔膜が弛緩して上がり、胸郭が狭くなって肺内の空気が外へ出る動きです。試験では、横隔膜が下がるという表現を見たら、まず吸気を連想すると判断しやすくなります。
(2) 呼吸に関与する筋肉は、間脳の視床下部にある呼吸中枢によって支配されている。
不適切です。呼吸中枢は、主に延髄にあります。延髄の呼吸中枢が横隔膜や肋間筋などの呼吸筋に指令を出すことで、呼吸運動が規則的に行われます。視床下部は体温調節、自律神経、内分泌などに関係する重要な部位ですが、呼吸中枢の中心ではありません。脳の部位は混同しやすいため、呼吸中枢は延髄、体温調節中枢は視床下部と整理して覚えるとよいです。
(3) 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、外呼吸である。
適切です。外呼吸とは、肺胞内の空気と肺胞周囲の毛細血管血液との間で行われるガス交換のことです。肺胞では、吸い込んだ空気中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。このガス交換によって、静脈血は酸素を多く含む動脈血になります。なお、血液と全身の組織細胞との間で行われるガス交換は内呼吸です。外呼吸と内呼吸の違いは頻出です。
(4) 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える主な要因は、血液中の二酸化炭素濃度の上昇や酸性化などです。運動により筋肉での代謝が活発になると、二酸化炭素が多く産生されます。これが呼吸中枢を刺激し、1回換気量や呼吸数が増加します。窒素は通常、呼吸調節の主な刺激因子ではありません。窒素という言葉が出てくるともっともらしく見えますが、呼吸中枢を刺激する代表は二酸化炭素と覚えることが重要です。
(5) 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、次第に浅くなり、一時的な無呼吸を挟んで再び同じ周期を繰り返す異常呼吸です。単に呼吸数が増加した状態ではありません。心不全、脳血管障害、中枢神経系の障害などでみられることがあります。喫煙による慢性的な肺機能低下と結び付けた説明は、チェーンストークス呼吸の定義としては不正確です。
この問題で覚えるポイント
呼吸運動では、横隔膜が収縮して下がると胸郭が広がり、胸腔内圧が低下して空気が肺に入るため吸気になります。横隔膜が弛緩して上がると胸郭が狭くなり、空気が外へ出るため呼気になります。呼吸中枢は主に延髄にあり、視床下部は体温調節や自律神経、内分泌と関連します。外呼吸は肺胞と肺胞周囲の毛細血管血液との間のガス交換であり、内呼吸は血液と組織細胞との間のガス交換です。運動時に呼吸が増える主な刺激は、血液中の二酸化炭素濃度の上昇や血液の酸性化です。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、単なる呼吸数増加ではありません。
ひっかけポイント
このテーマでは、吸気と呼気を逆に読ませる表現がよく出ます。横隔膜が下がる、胸郭内圧が低くなる、肺内へ空気が流れ込むという流れはすべて吸気を示します。また、呼吸中枢を視床下部とする誤りは、体温調節中枢との混同を狙ったものです。外呼吸と内呼吸も名前だけでは判断しにくく、外呼吸は肺でのガス交換、内呼吸は組織でのガス交換と場所で覚える必要があります。運動時の呼吸増加については、窒素ではなく二酸化炭素が重要です。異常呼吸では、チェーンストークス呼吸を単なる呼吸数増加と考えないことが正誤判断の決め手になります。
