呼気

呼気（または呼気）は、生物から息が流れ出ることです。動物では、呼吸中に肺から気道を通って外部環境へ空気が移動することです。これは、肺の弾性特性と、胸郭を下げて胸郭の容量を減少させる内肋間筋によって起こります。呼気中に胸部横隔膜が弛緩すると、押し下げられていた組織が上方に上昇し、空気を排出するために肺に圧力をかけます。ろうそくの火を吹き消すときのような強制呼気中は、腹筋や内肋間筋などの呼気筋が腹圧と胸圧を発生させ、肺から空気を押し出します。

呼気の4%は二酸化炭素^[1]で、これはエネルギー生産時の細胞呼吸の老廃物で、 ATPとして蓄えられます。呼気は吸入と相補的な関係にあり、呼吸サイクルを構成しています。

人が体重を減らすと、その体重の大部分は二酸化炭素と水蒸気として吐き出されます。

呼気の主な目的は、人間のガス交換の老廃物である二酸化炭素を体から取り除くことです。空気は吸入によって肺に取り込まれます。肺胞での拡散により、肺毛細血管への_{酸素の交換と、肺毛細血管からの二酸化炭素}やその他のガスの除去が可能になり、呼気されます。肺が空気を排出するために、横隔膜が弛緩し、肺を押し上げます。その後、空気は気管を通り、喉頭と咽頭を通り、鼻腔と口腔に流れ、そこから体外に排出されます。^[2]呼気は吸入よりも時間がかかり、ガス交換を促進すると考えられています。神経系の一部は、人間の呼吸を調節するのに役立ちます。吐き出された空気は二酸化炭素だけではなく、他のガスの混合物も含まれています。人間の息には揮発性有機化合物（VOC）が含まれています。これらの化合物はメタノール、イソプレン、アセトン、エタノール、その他のアルコールで構成されています。呼気中の混合物にはケトン、水、その他の炭化水素も含まれています。^{[3] [4]}

通常の嗅覚は吸入段階で起こるのに対し、風味に対する嗅覚の寄与は呼気段階で起こる。 ^[5]

スパイロメトリーは肺機能の尺度です。全肺容量（TLC）、機能的残気量（FRC）、残気量（RV）、肺活量（VC）はすべてこの方法で検査できる値です。スパイロメトリーは、COPDや喘息などの呼吸器疾患の検出に役立ちますが、診断には役立ちません。シンプルで費用対効果の高いスクリーニング方法です。^[6]人の呼吸機能のさらなる評価は、1分時換気量、努力肺活量（FVC）、努力呼気量（FEV）を評価することで行うことができます。男性は女性よりも体格が大きい傾向があるため、これらの値は男性と女性で異なります。

TLC は、最大吸入後の肺に残る空気の最大量です。男性の平均 TLC は 6000 ml、女性では 4200 ml です。FRC は、通常の呼気後に肺に残る空気の量です。男性は平均約 2400 ml を残しますが、女性は約 1800 ml を保持します。RV は、強制呼気後に肺に残る空気の量です。男性の平均 RV は 1200 ml、女性は 1100 ml です。VC は、最大吸入後に吐き出せる空気の最大量です。男性は平均 4800 ml、女性は 3100 ml になる傾向があります。^{[引用が必要]}

喫煙者、喘息患者、COPD 患者は、気流能力が低下します。喘息患者や COPD 患者は、気道の炎症により呼気量が減少します。この炎症により気道が狭くなり、呼気量が減少します。炎症の原因は多数ありますが、その例としては、タバコの煙、アレルギー、天候、運動などの環境要因が挙げられます。喫煙者の場合、肺の弾力性が失われるため、十分に息を吐くことができません。肺に煙が入ると肺が硬くなり、弾力性が低下し、肺が通常どおりに膨張または収縮できなくなります。^[要出典]

死腔は、解剖学的要因と生理学的要因の 2 種類の要因によって決まります。生理学的要因には、肺塞栓症や喫煙など、灌流されていないが換気されている肺胞、慢性閉塞性肺疾患の患者における灌流に関連して引き起こされる肺胞の過度の換気、および「シャント死腔」があります。これは、左肺と右肺の間のミスで、静脈血中の高濃度の CO2 が動脈側に移動します。_[ ^7] 解剖学的要因は、気道、弁、呼吸器系のチューブのサイズです。^[7] 肺の生理学的死腔は、喫煙や病気などの要因によっても死腔の量に影響する可能性があります。死腔は、圧力の違いにより肺が機能するための重要な要素ですが、人体を妨げることもあります。^[要出典]

私たちが呼吸できる理由の 1 つは、肺の弾力性です。肺気腫でない人の肺の内表面は平均して通常 63 m2 で、約 5 リットルの空気を保持できます。^[8] 両方の肺を合わせると、テニスコートの半分と同じ表面積になります。肺気腫や結核などの病気は、肺の表面積と弾力性を低下させる可能性があります。肺の弾力性に影響を与えるもう 1 つの大きな要因は喫煙です。喫煙によって肺に残留物が残るためです。肺の弾力性は、さらに拡張するように訓練することができます。^[要出典]

脳による呼気の制御は、随意制御と不随意制御に分けられます。随意呼気中は、空気が肺に保持され、一定速度で放出されます。随意呼気の例としては、歌う、話す、運動する、楽器を演奏する、随意過呼吸などがあります。不随意呼吸には、代謝呼吸と行動呼吸が含まれます。^[要出典]

随意呼気の神経経路は複雑で、完全には解明されていません。しかし、いくつかの基本はわかっています。脳の大脳皮質内の運動皮質は、随意筋の運動を制御するため、随意呼吸を制御することが知られています。^[9]これは、皮質脊髄路または上行呼吸路と呼ばれます。^{[9] [10]}電気信号の経路は運動皮質で始まり、脊髄、そして呼吸筋に進みます。脊髄ニューロンは呼吸筋に直接接続しています。内肋骨と外肋骨の随意収縮と弛緩の開始は、一次運動皮質の上部で起こることが示されています。^[9]胸郭制御の位置の後方（一次運動皮質の上部内）には、横隔膜制御の中心があります。^[9]研究によると、脳内には随意呼気と関連している可能性のある他の多くの部位があります。一次運動野の下部は、特に制御された呼気に関与している可能性がある。^[9]自発呼吸中には補足運動野と運動前野の活動も見られる。これは、自発的な筋肉運動への集中と精神的準備によるものと考えられる。^[9]

自発的な呼気は、多くの種類の活動に不可欠です。音声呼吸（発声）は、日常的に使用される制御された呼気の一種です。発声は完全に呼気に依存しており、これは吸入しながら話そうとすることで確認できます。^[11] 肺からの空気の流れを利用して、持続時間、振幅、ピッチを制御できます。^[12]空気が吐き出されると、声門を通って流れ、振動を引き起こし、音が生成されます。声門の動きに応じて声のピッチが変わり、声門を通過する空気の強さによって声門で生成される音の音量が変わります。^[要出典]

不随意呼吸は延髄と脳橋内の呼吸中枢によって制御されています。延髄呼吸中枢は前部と後部に分けられます。それぞれ腹側呼吸群と背側呼吸群と呼ばれます。脳橋呼吸群は、呼吸調節中枢と無呼吸中枢の2つの部分で構成されています。^[10] これら4つの中枢はすべて脳幹にあり、不随意呼吸を制御するために連携して働いています。私たちの場合、腹側呼吸群（VRG）が不随意呼気を制御します。^[要出典]

不随意呼吸の神経経路は、延髄脊髄路と呼ばれます。これは下行呼吸経路とも呼ばれます。^[10] 「この経路は脊髄の腹側柱に沿って下降します。自律吸気のための下行路は外側に位置し、自律呼気のための下行路は腹側に位置しています。」^[13] 自律吸気は、橋呼吸中枢と両方の延髄呼吸中枢によって制御されます。私たちの場合、VRG は自律呼気を制御します。VRG からの信号は脊髄に沿っていくつかの神経に送られます。これらの神経には、肋間神経、横隔膜神経、および腹筋が含まれます。^[10] これらの神経は、それらが制御する特定の筋肉につながります。VRG から下降する延髄脊髄路により、呼吸中枢は筋肉の弛緩を制御し、呼気につながります。^{[引用が必要]}

あくびは非呼吸性ガス運動と考えられている。非呼吸性ガス運動は、呼吸を伴わない肺への空気の出入りの別のプロセスである。あくびは、通常の呼吸リズムを乱す傾向があり、伝染性もあると考えられている。^{[14]なぜあくびをするのかは不明である。あくびは体内の}_酸素と二酸化炭素 のレベルを調節する方法であると一般に信じられているが_、酸素と二酸化炭素_のレベルが異なる制御された環境で行われた研究により、その仮説は反証されている。なぜあくびをするのかについての具体的な説明はないが、脳を冷却するメカニズムとして息を吐くのだという説もある。動物実験はこの考えを裏付けており、人間もそれに関連している可能性がある。^[15]わかっていることは、あくびは肺のすべての肺胞を換気するということである。^[要出典]

体内のいくつかの受容体群は代謝呼吸を制御している。これらの受容体は呼吸中枢に信号を送り、吸入または呼気を開始する。末梢化学受容器は大動脈と頸動脈にある。これらは血中の酸素、二酸化炭素、H ⁺レベルの変化に反応し、橋と延髄に信号を送る。^[10] 肺の刺激受容体と伸張受容体は直接呼気を引き起こすことができる。どちらも異物を感知し、自発的な咳を促します。これらは化学的変化ではなく物理的変化を認識するため、機械受容器としても知られています。^[10] 延髄の中枢化学受容器はH ⁺の化学的変化も認識します。具体的には、髄質間質液と脳脊髄液内のpH変化を監視します。^[10]

BKSアイアンガーなどのヨガ行者は、ヨガの練習では鼻から吸って口から吐くのではなく、鼻から吸って鼻から吐くことを推奨しています。^{[16] [17] [18]}彼らは生徒たちに「鼻は呼吸するため、口は食べるため」だと教えています。^{[17] [19] [20] [16]}

• 吸入
• 強制鼻呼吸
• 口呼吸

• ネスター、ジェームズ（2020年）。『ブレス：失われた芸術の新しい科学』リバーヘッドブックス。ISBN 978-0735213616。

無料辞書のウィクショナリーで「呼気」 または「呼気」を調べてください。

• 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)における呼気
• Nosek, Thomas M. 「セクション 4/4ch2/s4ch2_14」。人間生理学の基礎。2016 年 3 月 24 日のオリジナルからアーカイブ。