第11章：横隔膜とろっ骨 ── 呼吸のポンプ

肺に空気を入れるのはだれ？

前の章では、血液という赤い列車にいっしょに乗りました。赤血球（せっけっきゅう）は肺（はい）で酸素（さんそ）を受け取り、心臓（しんぞう）をかけぬけて、脳から足の指の先まで、体のすみずみへ酸素を運びました。帰り道には、同じ赤血球が、いらなくなったガスである二酸化炭素（にさんかたんそ）を肺までもどすのを手伝いました。そのおかげで、二酸化炭素を息といっしょに外へ出せるのです。

でも、列車が積みこめるのは、駅で待っているものだけです。もし肺の中の空気がずっと入れかわらなかったら、その空気の酸素はすぐに使い切られてしまいます。そして二酸化炭素は、だれも持っていかないごみのように、どんどんたまってしまいます。新しい空気が入ってきて、古い空気が出ていく。これを昼も夜も、何度も何度も、一生のあいだくり返さなければなりません。

そこで、なぞなぞです。肺はやわらかくて、ふかふかしています。小さな風船がたくさんつまった、大きなスポンジがふたつあるようなものです。肺には、自分で動くための強い筋肉がありません。自分をぎゅっと小さくしたり、ぷうっとふくらませたりはできないのです。それなら、肺に空気を入れたり出したりしているのは、いったい何でしょう。しかも、毎日2万回以上もです。

答えは、肺をぐるりと取りかこむ、筋肉と骨のチームです。まるで生きている機械のようです。チームでいちばん大切なメンバーは、横隔膜（おうかくまく）という筋肉です。その仲間が、ろっ骨と、ろっ骨のあいだにある小さな筋肉たちです。みんなで力を合わせて、呼吸のポンプになっています。この章では、このポンプがどう動くのか、ねむっているあいだも体がどうやって動かしつづけているのか、そしてポンプがばい菌やほこりからどうやって体を守っているのかを見ていきましょう。

横隔膜：肺の下にあるドーム

手を胸に当ててから、そのまま下へすべらせて、おなかのすぐ上にある、ろっ骨のいちばん下のふちまで動かしてみましょう。その手の下、体のずっと奥にかくれているのが横隔膜です。横隔膜は、うすくて広い筋肉のまくです。体の内がわを、前からうしろまで、右から左まで、ぴんとよこぎるように広がっています。名前をゆっくり言ってみましょう。「おう・かく・まく」。

横隔膜は、ドームのような形をしています。おわんを逆さまにふせたような形です。力がぬけているときは、ドームのまん中が胸のほうへもり上がっています。その上には、肺と心臓がのっています。下には、胃や肝臓（かんぞう）など、おなかの中のものがあります。つまり横隔膜は、胸にとっては床であり、おなかにとっては天井でもあるのです。

ほかの筋肉と同じように、横隔膜ができるおもな動きはひとつだけです。それは、ぎゅっとちぢむことです。筋肉がちぢんで短くなることを、科学者は「収縮（しゅうしゅく）する」とよびます。横隔膜が収縮すると、ドームが下に引っぱられて、平らに近くなります。トランポリンの面を、だれかがぴんと引っぱったような感じです。横隔膜がゆるむと、ドームはまた、もとの丸い形にもどります。

下へ、上へ、下へ、上へ。このかんたんな動きこそが、呼吸のいちばん大切なところです。横隔膜が平らになるたびに、胸の中の空間は上下にのびます。横隔膜がゆるむたびに、その空間はまた短くなります。このあとわかるように、この空間の大きさを変えるだけで、空気は体に出たり入ったりするのです。

横隔膜は、体の中でもとくによく働く筋肉のひとつです。うでの筋肉は、じっとすわっていれば休めます。足の筋肉は、横になれば休めます。でも横隔膜は、生まれたそのときから、毎日、毎晩、ずっと動きつづけています。うれしいことに、横隔膜はこういう、ゆっくりで休みのない仕事に向いたつくりになっています。坂道を長く走ったあとの足のように、くたくたにつかれることは、めったにありません。

ろっ骨：動くことのできるかご

今度は、指で胸の横をたどってみましょう。でこぼこが、はしごの段のように、上から下へならんでいるのがわかります。このでこぼこが、ろっ骨です。たいていの人には、ろっ骨が12組あります。左に12本、右に12本です。ろっ骨は、背中がわの背骨から、胸の前のまん中にある平らな骨、胸骨（きょうこつ）に向かって、ぐるりとカーブしています。

ろっ骨が集まって、胸のかご、「胸郭（きょうかく）」をつくっています。かごと聞くと、かたくて動かないものを思いうかべるかもしれません。でも、胸のかごはまったくちがいます。となりあうろっ骨のあいだには、うすい筋肉の層があります。これを肋間筋（ろっかんきん）といいます。肋間筋という名前は、そのまま「ろっ骨のあいだの筋肉」という意味です。この筋肉がちぢむと、ろっ骨は上へ、そして外がわへ持ち上がります。

どんなふうに動くのか、バケツの持ち手を思いうかべてみましょう。持ち手が下がっているときは、バケツの横にぴったりくっついています。持ち手を上げると、外がわへふくらむように回って、大きな輪になります。ろっ骨も、これににた動き方をします。筋肉に引っぱり上げられると、ろっ骨は横へ広がり、胸の前も少し前に出ます。胸は左右に広く、前後に深くなるのです。

胸のかごには、もうひとつ、同じくらい大切な仕事があります。それは、体を守るたてになることです。ろっ骨は、じょうぶでしなやかなさくのように、心臓と肺をぐるりと囲んでいます。走ったり、転んだり、遊んだりしてぶつかっても、やわらかい心臓や肺を守ってくれます。ろっ骨の多くは、軟骨（なんこつ）で胸骨とつながっています。軟骨は、鼻の先や耳の外がわの形をつくっているのと同じ、かたいけれど少ししなる材料です。軟骨があるおかげで、胸のかごは、おされても箱のようにかたくならず、少しだけしなることができます。

もうひとつ、うまくできているところがあります。肺の外がわと、胸のかべの内がわは、胸膜（きょうまく）という、うすくてなめらかなまくでおおわれています。この2まいのまくのあいだには、ほんの少しだけ、つるつるした液があります。この液のおかげで、肺は胸のかべとこすれずに、すべるように動けます。それに、この液は2まいのまくをぴったりくっつけてもいます。ぬれたガラスが2まい重なると、すべらせるのはかんたんでも、はがすのはむずかしいのと同じです。まくがくっついているので、肺は胸の動きにぴったりついていきます。床の上をついてくる、自分のかげのようにです。

息をすう、息をはく

これで、部品はわかりました。では、みんながどう力を合わせているのかを見てみましょう。空気はいつも、ぎゅっとおしこまれているところから、あまりおしこまれていないところへ動きます。このおしこむ力のことを、科学者は「圧力（あつりょく）」とよびます。ふくらませた風船の口から手をはなすと、中におしこまれていた空気が、部屋の中へいきおいよく飛び出しますね。呼吸のポンプは、このかんたんなきまりを、数秒ごとに一生使いつづけているのです。

息をすうとき、横隔膜は収縮して下がり、肋間筋がろっ骨を上へ、外へ持ち上げます。胸は、上下にも、左右にも、前後にも、どの向きにも大きくなります。胸のかべにくっついている肺も、広くなった空間をうめるようにのびます。すると、肺の中の空気は広がって、体の外の空気よりも、おしこまれる力が弱くなります。そこで外の空気が、鼻や口から気管（きかん）を通って肺の中へ流れこみます。中と外の圧力が同じになるまで、空気は入ってきます。

スポイトも、これとにたしくみで動きます。ゴムの部分をぎゅっとつまんでからはなすと、ゴムはもとの形にもどって中の空間が広がり、その空間をうめるように液体が管の中へすい上げられます。胸は、このゴムの部分のようなものです。横隔膜とろっ骨が胸を大きくするたびに、ふえた空間をうめるように空気がすいこまれるのです。

落ち着いているときの息をはく動きは、もっとかんたんです。横隔膜はただ力をぬいて、ふわりとドームの形にもどります。肋間筋も力をぬき、ろっ骨はもとの位置に下がります。肺そのものも、引っぱられた輪ゴムのようにのびちぢみするので、自分の力で小さくもどります。胸が小さくなると、中の空気がおされて、外へ流れ出ていきます。休んでいるときは、息をはくのにほとんど力はいりません。

強く息をふき出したいときには、体は力をつけ足します。おなかの筋肉がぎゅっとちぢんで、おなかの中のものを横隔膜のほうへおし上げます。同時に、べつの肋間筋がろっ骨を引き下げます。誕生日のケーキのろうそくをふき消すとき、シャボン玉をふくとき、広場の向こうにいる友だちに大きな声でよびかけるとき、笛やフルートをふくとき、この強いおしの力を使っています。せきをするときにも使います。せきについては、このあとまたお話しします。

今すぐ安全にためせることがあります。楽な姿勢ですわるか横になって、片手をおなかに、もう片方の手を胸に、そっと当ててみましょう。鼻からゆっくり息をすいます。おなかが、手をそっと外へおし返すのを感じますか。それは、横隔膜が下がって、おなかの中のものを少しずつよけさせているからです。今度はゆっくり息をはいて、おなかがへこんでいくのを感じてみましょう。今あなたが感じているのが、呼吸のポンプの働きです。

胸に当てた手は、おなかに当てた手ほど動かないことに気づいたかもしれません。落ち着いて息をしているときは、横隔膜がほとんどの仕事をしています。大きく速い息をするときには、肋間筋もずっと多く手伝うので、胸全体が持ち上がるのがわかります。どちらの息のしかたもふつうです。体は、そのときそのときにちょうどいい力の入れ方を、自分で選んでいるのです。

速い息、ゆっくりの息

静かにすわって、1分間に何回息をすうか数えてみましょう。時計は大人の人に見てもらいます。呼吸のことを考えると息のしかたが変わってしまうので、ちょっとむずかしいかもしれません。だから、いつもどおりに息をしてください。あなたくらいの年の子どもの多くは、休んでいるとき、1分間に15〜30回くらい息をします。たいていの大人は、それより少しゆっくりで、1分間におよそ12〜20回です。生まれたばかりの赤ちゃんは、ずっと速く、1分間に30〜60回くらい息をすることがよくあります。小さな体が、とても速く育っているからです。

息の速さは、決まっているわけではありません。校庭を走り回ったり、坂をのぼったり、速い音楽に合わせておどったりすると、息が速く、深くなるのがわかるでしょう。働いている筋肉が酸素を使い、二酸化炭素をたくさん出すので、呼吸のポンプはスピードを上げて、赤い列車のために駅の荷物を切らさないようにするのです。すわって休むと、息はまたゆっくり落ち着いていきます。

1回の息の大きさも変わります。静かな息では、横隔膜はほんの少し、指1本か2本分くらいしか下がりません。とても深い息では、その何倍も下まで下がることがあります。第8章で読んだように、大人が静かに1回息をすると、およそ半リットルの空気が動きます。思いきり深い息なら、その何倍もの空気を動かせます。

ときどき、ポンプが思いがけない動きをすることがあります。しゃっくりは、横隔膜がひとりでに、急にびくっとちぢんだときに起こります。空気がいきおいよく入りかけたかと思うと、ほんの一しゅんあとに、のどにある声帯（せいたい）がぱちんととじて、「ひっく」という音が出ます。しゃっくりはこまりものですが、たいていは心配のないもので、しばらくすると自然に止まります。

呼吸のポンプは、話したり、歌ったり、笑ったりするのにも役立っています。声は、肺から出てきた空気が、のどの声帯のそばを通りぬけて、声帯をふるわせることで生まれます。長い音を歌うときは、空気をゆっくり、一定に出していきます。笑うときは、横隔膜とおなかの筋肉が、小さなおしを何度もつづけてくり出します。あなたが話すことばは、どれも、息に乗って体の外へ出ていくのです。

脳幹：けっしてねむらない見はりばん

少しのあいだ、自分の呼吸のことを考えてみましょう。大きく息をすうことも、ゆっくり息をすることも、プールで顔を水につける前に数秒息を止めることも、自分で決められます。でもほとんどの時間、あなたは呼吸のことなどまったく考えていません。本を読みながら、お昼ごはんを食べながら、遊びながら、そして夜ぐっすりねむっているあいだもずっと、息をしています。では、あなたが気にしていないとき、呼吸の係をしているのはだれなのでしょう。

答えは、脳幹（のうかん）です。第3章と前の章にも出てきた、脳の一部です。脳幹は、脳のいちばん下にあって、脳と脊髄（せきずい）がつながるところにあります。脊髄とは、背骨の中を下へのびている、神経（しんけい）の長いたばのことです。脳幹は、考えなくても生きていけるようにするための仕事を、たくさん受け持っています。呼吸は、その中でもとくに大切な仕事のひとつです。

脳幹の中では、神経細胞（しんけいさいぼう）のグループが、決まったリズムで合図を送りつづけています。バンドでリズムをきざむドラムの人のようです。合図は神経を通って横隔膜と肋間筋にとどき、「今、ちぢんで」とつたえます。合図と合図のあいだには、筋肉は力をぬきます。ドン、で息をすう。お休み、で息をはく。このリズムは、何時間も、何年もつづいていきます。

脳幹は、ただリズムをきざむだけではありません。体の中の小さなセンサーからの知らせにも、耳をかたむけています。センサーのいくつかは脳幹そのものの中にあり、ほかのものは首の太い血管のそばや、心臓の近くにあります。センサーは血液をいつも調べていて、とくに、血液がどれくらい二酸化炭素を運んでいるかを見はっています。たとえば走っているときのように二酸化炭素がふえてくると、センサーが知らせを送り、脳幹はポンプに「もっと速く、もっと強く働いて」と命じます。

だから、だれも長いあいだ息を止めていることはできません。息を止めると、血液の中に二酸化炭素が少しずつたまっていきます。やがてセンサーが警報を鳴らし、脳幹がどんどん強い合図を送るので、どうしても息をせずにはいられなくなります。このしくみは、自分の「がまんしたい」という気持ちよりも強いのです。それでも、長く息を止める遊びは、よい遊びではありません。とくに水の中ではやめましょう。呼吸は、いつでも楽で、気持ちよくできるのがいちばんです。

脳幹は、一度も休まない見はりばんです。ねむっているあいだ、息はゆっくりで、そろったリズムになりますが、ひと晩じゅう止まることはありません。山の上を飛んでいる夢や、クジラといっしょに泳いでいる夢を見ているときでも、脳幹のドラムの人はリズムをきざみつづけ、横隔膜は空気を出し入れしつづけているのです。

ポンプはどうやって体を守るの？

ここまでで、肺を守るたくさんの見はりばんに出会ってきました。鼻の毛と粘液（ねんえき）、のどの扁桃（へんとう）、喉頭蓋（こうとうがい）、気管の中の小さな毛のエスカレーター、そして肺胞（はいほう）にいるおそうじ係の細胞です。呼吸のポンプは見はりばんには見えないかもしれません。でも、ほかの見はりばんの多くは、このポンプがなければ仕事ができないのです。

ひとつ目に、ポンプはせきやくしゃみに力をあたえます。第3章で学んだように、せきの前には、すばやく息をすいます。それから声帯がぎゅっととじて、おなかの筋肉とろっ骨のまわりの筋肉が強くしめつけ、胸の中の圧力を高めます。そして急に声帯が開くと、強い空気のかたまりが気管をいきおいよくかけ上がり、粘液やほこり、まよいこんだ食べもののかけらをいっしょに運び出します。じょうぶな呼吸のポンプがなかったら、この本の前のほうで読んだ「非常口」も、弱々しい小さな息にすぎなくなってしまうでしょう。

ふたつ目に、深い息は、肺をきれいに、広がったままにしておくのに役立ちます。とても静かな息を長いあいだつづけていると、肺の奥にある小さな空気のふくろのいくつかは、すみずみまでふくらまないことがあります。そこで、あなたは気づかないうちに、数分ごとに、いつもより少し大きな息、つまりため息をついています。ため息や、走ったり、笑ったり、遊んだりしたときの大きな息が、そうした静かなすみっこを、もう一度広げてくれるのです。大きな息は、小さな毛のエスカレーターが粘液を上へ運び出すのも助けます。体を動かすことが肺にとてもよいのは、このためでもあります。

3つ目に、ポンプは、体がばい菌と戦っているときに、働き方を合わせます。病気のとき、体は見えないところでいっしょうけんめい働いていて、いつもより多くの酸素が必要になることがよくあります。脳幹はそれに気づいて、息を少し速くすることがあります。このように呼吸のポンプは、友だちとかけっこをしているときも、ベッドで休んでいるときも、体が必要とするものに合わせて速さを変えるのです。もし息をするのが苦しかったり、つらかったりするように感じたら、すぐに大人の人に伝えることが大切です。

4つ目に、ポンプは鼻といっしょに働きます。鼻から落ち着いて息をすうと、空気はゆっくり進むので、肺にとどく前に、あたためられ、しめらされ、こされます。横隔膜がペースを決め、鼻がおそうじをするのです。昼も夜も、落ち着いて鼻で息をすることで、このふたつの見はりばんがチームとして働けます。

最後に、チームのメンバーならだれでもそうであるように、ポンプにも手入れが必要なことをおぼえておきましょう。すわるときも立つときも背すじをのばすと、横隔膜が動ける場所ができます。走ったり、泳いだり、のぼったり、おどったりすると、呼吸の筋肉は強くなります。そして、もし息をするのが苦しい、胸がしめつけられる、ゼーゼー音がするなど、今までになかった感じがしたら、大人の人に伝えましょう。そうすれば、その大人の人が心配に思ったときに、お医者さんに相談できます。

あなたがするひとつひとつの息は、小さなチームプレーです。脳幹が合図を出します。横隔膜が下へ引っぱり、ろっ骨が外へ広がります。肺がのびて、新しい空気がいきおいよく入ってきます。空気はすべての見はりばんのそばを通りぬけて、赤い列車が待っている小さな風船までとどきます。それからポンプが力をぬき、古い空気がまた外へ流れ出ていきます。次の章では、ばい菌がなんとか見はりばんをすりぬけてしまった日に何が起こるのか、そして体全体がどうやって力を合わせて戦うのかを見ていきましょう。

たいせつなことば

横隔膜（おうかくまく）：肺の下にある、ドームの形をした筋肉のまく。横隔膜がちぢんで平らになると、空気が肺に流れこみます。

収縮（しゅうしゅく）：筋肉がちぢんで短くなること。筋肉は収縮することで、体の部分を引っぱって動かします。

ろっ骨（ろっこつ）：胸をぐるりと囲んでいる、カーブした骨。集まって胸のかごをつくり、心臓と肺を守り、息をするときに動きます。

肋間筋（ろっかんきん）：ろっ骨とろっ骨のあいだにある、うすい筋肉。息をすうとき、ろっ骨を上へ、外へ持ち上げて、胸を大きくします。

胸膜（きょうまく）：それぞれの肺のまわりにある、うすくてなめらかな2まいのまく。あいだに少しだけつるつるした液があり、胸が動くとき、肺がなめらかにすべれるようにしています。

圧力（あつりょく）：空気や水が、どれくらい強くおしこまれているかということ。空気はいつも、圧力が高いところから低いところへ動きます。

呼吸数（こきゅうすう）：1分間にする息の回数。体を動かしているとふえ、休んでいるとへります。

脳幹（のうかん）：脳のいちばん下の部分で、脳と脊髄がつながるところ。考えなくても、呼吸や、生きるためのほかの仕事をつづけさせています。

しゃっくり：横隔膜が急にびくっとちぢみ、すぐあとに声帯がすばやくとじることで、「ひっく」という音が出ること。