呼吸の仕組み

肺は胸腔内に収まっていますが、胸腔の側壁は胸郭という骨格であり、その床は横隔膜です。
胸郭をつくる肋骨は後上方から前下方に向かうように位置しています。
肋骨の間には後上方から前下方に向かう外肋間筋とそれと交叉するように前上方から後下方に向かう内肋間筋があります。
外肋間筋が収縮すると、上下に並んだ肋骨間の距離が短くなるように働くので、肋骨は全体として前上方に引き上げられます。
また、内肋間筋が収縮すると、逆に肋骨は全体として後下方に引き下げられます。
一方、横隔膜は胸腔に向かってドーム状に突出しています。
横隔膜が収縮すると、ドーム状の部分の高さが低くなり、全体が引き下げられます。
ここで、胸腔という容器全体の内容積を考えてみると、まず外肋間筋が収縮すると、肋骨が引き上げられて、胸腔の前後の長さが増えるので、全体の容積は増加します。
同様に、横隔膜が収縮しても、ドーム状の部分が引き下げられるために、胸腔の容積は増加します。

横隔膜が収縮したり、外肋間筋が収縮したりして、胸腔の容積が増加すると、胸腔内は大気よりも圧が低くなってしまいます。
ところが、肺は気管支を通じて外部から空気が出入りできるので、圧の低い胸腔内にある肺の細胞に向かって、圧が大気圧よりも小さくなってしまい、胸腔の容積が小さくなるように、肋骨は下がっていき、横隔膜はドーム状に引っ張り上げられていきます。これが呼気になります。

このとき、内肋間筋が収縮して、強制的に肋骨を引き下げると、より強く、早く息を吐き出すことになります。

横隔膜が収縮すると腹圧が上昇して腹壁が持ち上がります。
この呼吸が腹式呼吸です。

また、深呼吸をして、思い切り空気を吸い込んだり、吐き出したりする場合には、内外肋間筋も働きます。
このときには、胸郭が拡大したり、縮小したりする呼吸が胸式呼吸です。

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