呼吸運動の際の、体内の仕組みを表した教材です。
ペットボトルが胸郭、内部のハート型の風船が肺、胸郭の下の口にドーム形に貼り付いている風船は横隔膜です。
胸郭と横隔膜に囲まれた空間を胸腔といい、内部には肺が入っています(今回は縦隔の存在を除いたものになっています)。胸腔は閉鎖された空間になっており、正常では、常に陰圧(外気よりも低い圧)になっています。
呼吸の際、肺が自ら膨らんだりしぼんだりするようなイメージを持つ方もいるかもしれませんが、肺には骨格筋がないので肺自体に大きさを変える機能はありません。胸腔内圧の変化に合わせて、肺は受動的に膨らんだりしぼんだりします。
胸腔内圧の変化に大きく関与するのが横隔膜です。横隔膜は呼吸をする際にメインで働く筋で、弛緩しているときにドーム形に膨らみ、収縮するとぺちゃんこになります。この横隔膜の形状の変化により、呼吸運動が行われます。
今回は肋間筋の説明は除いていますが、肋間筋も呼吸運動に大きく関与する筋です。
↑横隔膜が弛緩した状態です。
この際も胸腔内圧は陰圧で、肺はやや胸郭に引っ張られた状態となっています。
ドーム形の横隔膜を下にひっぱってみます(横隔膜を収縮させた状態にします)。すると、胸腔内圧はさらに低下するため、肺もさらに胸郭側に引っ張られ、それに合わせて肺内に外気が入り込み、肺が膨らみます。
横隔膜が弛緩すると(ドーム形に戻ると)、胸腔内圧は上昇します。しかし、これは元の陰圧の状態に戻るだけなので、陽圧になることはありません。胸腔内圧が上昇することで胸郭側に引っ張られていた肺は自らがもつ弾性力(風船のような、伸ばされると縮もうとする性質)で縮もうとし、肺内に入っていた空気が外に呼出されます。
ただし、これは正常な場合の呼吸運動です。
もし気胸など、胸膜に穴が開いてしまうようなことがあると、胸腔内圧は外気が入り込み、外気と同じ圧になってしまい、陰圧ではなくなってしまいます。
そうなると、横隔膜が弛緩しても、
横隔膜が収縮しても、肺は膨らむことができなくなります。
※この教材は、呼吸運動の仕組みが分かりやすい上に簡単に作れるのでおススメですよ。
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