横隔膜はどのようにして肺へ空気を取り込み、排出するのか

横隔膜は肺のすぐ下に位置するドーム状の筋肉で、呼吸のリズムに合わせて収縮と弛緩を繰り返します。胸腔の容積変化を通じて空気の流入・流出を制御する仕組みをご紹介します。

吸気（息を吸う）

1. 横隔膜の収縮：吸うと横隔膜が収縮し平坦になり、腹部方向へ下降します。これにより胸腔容積が増大します。

2. 胸腔容積の拡大：胸腔が広がると肺内部の圧力が外気圧より低くなります。

3. 空気の流入：圧力差により鼻または口から空気が肺へ吸い込まれ、酸素が供給されます。

呼気（息を吐く）

1. 横隔膜の弛緩：吸気後、横隔膜は元のドーム形に戻り上昇します。胸腔容積が縮小します。

2. 肺内圧の上昇：胸腔が縮むことで肺内圧が外気圧を上回ります。

3. 空気の排出：高まった圧力で鼻または口から二酸化炭素を含む空気が肺から押し出されます。

この収縮・弛緩のサイクルは生涯にわたって続き、酸素と二酸化炭素のガス交換を支えます。肋間筋など他の呼吸筋と協調して、効率的な呼吸が実現されます。