呼吸器系と呼吸のしくみ

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呼吸器系は、呼吸を可能にする筋肉、血管、臓器のグループで構成されています。このシステムの主な機能は、二酸化炭素を排出しながら、体の組織や細胞に生命を与える酸素を供給することです。これらのガスは、循環系によって血液を介してガス交換部位 (肺および細胞) に運ばれます。呼吸に加えて、呼吸器系は発声と嗅覚も補助します。

呼吸器系の構造

呼吸器系の構造は、環境から体内に空気を取り込み、体からガス状の老廃物を排出するのに役立ちます。これらの構造は通常、気道、肺血管、呼吸筋の 3 つの主要なカテゴリに分類されます。

空気通路

鼻と口:外気が肺に流れ込むための開口部。咽頭(のど): 鼻と口からの空気を喉頭に導きます。喉頭(ボイスボックス): 気管に空気を導き、発声のための声帯を含みます。気管(気管): 左右の肺に空気を導く左右の気管支管に分かれます。

肺血管

肺:血液と空気の間のガス交換を可能にする胸腔内の一対の器官。肺は5つの葉に分かれています。気管支：細気管支に空気を導き、肺から空気を排出する肺内の管。細気管支:肺胞として知られる小さな気嚢に空気を送る、肺内のより小さな気管支管。肺胞:毛細血管に囲まれ、肺の呼吸面である細気管支終末嚢。肺動脈:心臓から肺に酸素が枯渇した血液を運ぶ血管。肺静脈:酸素を豊富に含んだ血液を肺から心臓に戻す血管。

呼吸筋

ダイヤフラム:胸腔と腹腔を隔てる筋肉の仕切り。収縮と弛緩により、呼吸が可能になります。肋間筋:呼吸を助けるために胸腔を拡張および収縮するのに役立つ、肋骨の間に位置するいくつかの筋肉群。腹部の筋肉:空気のより速い呼気を助けます。

呼吸の仕方

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呼吸は、呼吸器系の構造によって実行される複雑な生理学的プロセスです。呼吸にはさまざまな側面があります。空気は肺に出入りできなければなりません。気体は、空気と血液の間、および血液と体細胞の間で交換できなければなりません。これらの要因はすべて厳密に管理されている必要があり、呼吸器系は必要に応じて変化する要求に対応できなければなりません。

吸入と呼気

空気は呼吸筋の働きによって肺に取り込まれます。横隔膜はドーム状の形状をしており、弛緩すると最大の高さになります。この形状は、胸腔内の容積を減らします。横隔膜が収縮すると、横隔膜が下に動き、肋間筋が外側に動きます。これらの作用により、胸腔内の容積が増加し、肺内の気圧が低下します。肺の空気圧が低下すると、圧力差が等しくなるまで、鼻腔から肺に空気が引き込まれます。横隔膜が再び弛緩すると、胸腔内のスペースが減少し、空気が肺から押し出されます。

ガス交換

外部環境から肺に取り込まれる空気には、体の組織に必要な酸素が含まれています。この空気は、肺胞と呼ばれる肺の小さな空気嚢を満たします。肺動脈は、二酸化炭素を含む酸素が枯渇した血液を肺に運びます。これらの動脈はより小さく形成されます 血管 血液を送る細動脈と呼ばれる 毛細血管 何百万もの肺胞を取り囲んでいます。肺胞は、空気を溶かす湿った膜で覆われています。肺胞嚢内の酸素レベルは、肺胞を取り囲む毛細血管内の酸素レベルよりも高濃度です。その結果、酸素 拡散する 肺胞嚢の薄い内皮を横切って、周囲の毛細血管内の血液に流れ込みます。同時に、二酸化炭素が血液から肺胞嚢に拡散し、気道を通って吐き出されます。酸素が豊富な血液は、その後、心臓体の残りの部分に送り出されます。

体の組織や細胞でも同様のガス交換が行われます。細胞や組織で使用される酸素を交換する必要があります。二酸化炭素などの細胞呼吸のガス状老廃物を除去する必要があります。これは心血管循環によって達成されます。二酸化炭素は細胞から血液中に拡散し、静脈によって心臓に運ばれます。動脈血中の酸素は、血液から細胞に拡散します。

呼吸器系の制御

呼吸のプロセスは、末梢神経系 (PNS) の指示の下にあります。 PNS の自律神経系は、呼吸などの不随意プロセスを制御します。脳の延髄は呼吸を調節しています。延髄のニューロンは、横隔膜と肋間筋に信号を送り、呼吸プロセスを開始する収縮を調節します。延髄の呼吸中枢は呼吸数を制御し、必要に応じてプロセスを加速または減速できます。肺、脳、血管、筋肉のセンサーがガス濃度の変化を監視し、これらの変化を呼吸中枢に警告します。空気通路内のセンサーが、煙などの刺激物の存在を検出します。 花粉 、または水。これらのセンサーは神経信号を呼吸中枢に送り、咳やくしゃみを誘発して刺激物を排出します。呼吸は、以下によって自発的に影響を受けることもあります。 大脳皮質 .これにより、自発的に呼吸速度を速めたり、息を止めたりすることができます。 呼吸 .しかし、これらの行動は自律神経系によって無効にされる可能性があります。

呼吸器感染

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呼吸器系の感染症は、呼吸器構造が外部環境にさらされているため一般的です。呼吸器の構造は、次のような感染性病原体と接触することがあります。 バクテリア と ウイルス .これらの細菌は呼吸器に感染します 組織 炎症を引き起こし、下気道だけでなく上気道にも影響を与える可能性があります。

一般的な風邪は、上気道感染症の最も顕著なタイプです。他の種類の上気道感染症には、副鼻腔炎（副鼻腔の炎症）、扁桃炎（扁桃腺の炎症）、喉頭蓋炎（気管を覆う喉頭蓋の炎症）、喉頭炎（喉頭の炎症）、およびインフルエンザが含まれます。

下気道感染症は、多くの場合、上気道感染症よりもはるかに危険です。下気道構造には、気管、気管支、および 肺 .気管支炎（気管支の炎症）、肺炎（肺胞の炎症）、結核、インフルエンザは、下気道感染症の一種です。

重要ポイント

• 呼吸器系は生物の呼吸を可能にします。その構成要素は、筋肉、血管、および器官のグループです。その主な機能は、二酸化炭素を排出しながら酸素を提供することです。
• 呼吸器系の構造は、気道、肺血管、呼吸筋の 3 つの主なカテゴリに分類できます。
• 呼吸構造の例には、鼻、口、肺、および横隔膜が含まれます。
• 呼吸プロセスでは、空気が肺に出入りします。ガスは空気と血液の間で交換されます。ガスは血液と体細胞の間でも交換されます。
• 呼吸器系は変化するニーズに適応できなければならないため、呼吸のすべての側面は厳密に制御されています。
• 構成要素の構造が環境にさらされているため、呼吸器系の感染症は一般的です。細菌やウイルスは呼吸器系に感染し、病気を引き起こす可能性があります。

ソース

• 「肺のしくみ」 国立心肺血液研究所 、米国保健福祉省、www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/hlw/system。