出典：第二種衛生管理者2023年（令和5年度）4月公表問題｜労働生理第21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。
第二種衛生管理者｜呼吸の仕組みと呼吸数の変化を解説
呼吸は、横隔膜や肋間筋の運動によって胸腔内の圧力が変化し、肺が受動的に伸縮することで行われます。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。答えは(3)です。成人の呼吸数の基準と、呼吸数が増える場面を正しく述べているためです。
(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。その理由は、呼吸運動の主体は胸膜ではなく、横隔膜や肋間筋だからです。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。これにより胸腔内圧が低下し、肺が受動的にふくらんで空気が入ります。胸膜は肺と胸壁の間にある膜で、肺の動きを助ける役割はありますが、自ら運動して胸腔内圧を変化させるものではありません。
(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。その理由は、肺胞と毛細血管の間で行われるガス交換は外呼吸だからです。外呼吸では、肺胞内の酸素が血液中に移動し、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指します。試験では、肺で行うガス交換が外呼吸、組織で行うガス交換が内呼吸と整理すると判断しやすくなります。
(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。その理由は、成人の安静時呼吸数は一般に1分間に16～20回程度であり、代謝が高まる場面では酸素需要や二酸化炭素排出の必要が増えるため、呼吸数が増加するからです。食事後は消化吸収に伴って代謝が上がり、入浴時や発熱時も体温上昇や循環の変化によって呼吸が促進されます。呼吸数の基準値と増加要因を合わせて覚えておくと、労働生理の問題で安定して判断できます。
(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。その理由は、チェーンストークス呼吸は単なる呼吸数の増加ではなく、呼吸が次第に深くなった後に浅くなり、無呼吸期をはさんで再び呼吸が始まる周期的な異常呼吸だからです。脳血管障害、心不全、中枢神経系の障害などでみられることがあります。肺機能低下や喫煙による呼吸数増加と結び付ける説明は不正確です。
(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。その理由は、身体活動時に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や水素イオン濃度の変化であり、窒素分圧の上昇ではないからです。運動時には筋肉で酸素消費が増え、二酸化炭素の産生も増えるため、呼吸中枢が刺激されます。その結果、1回換気量と呼吸数が増加し、必要な酸素を取り込み、余分な二酸化炭素を排出します。
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。肺そのものは筋肉で動くのではなく、胸腔内圧の変化に応じて受動的に伸縮します。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。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、運動などで増加します。運動時に呼吸が増える主な理由は、二酸化炭素分圧の上昇などにより呼吸中枢が刺激されるためです。チェーンストークス呼吸は、呼吸数が単に増える状態ではなく、呼吸の深さが周期的に変化し、無呼吸を伴う異常呼吸です。
ひっかけポイント
このテーマでは、用語の一部だけが正しい選択肢に注意が必要です。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。また、ガス交換という言葉だけで内呼吸を選ぶと、外呼吸との区別で引っかかります。肺胞で行われるものは外呼吸、組織で行われるものは内呼吸と場所で判断することが大切です。身体活動時の呼吸増加では、窒素ではなく二酸化炭素が重要です。日常的には酸素不足に意識が向きやすいですが、試験では二酸化炭素分圧による呼吸中枢刺激がよく問われます。
