しずかに すわって いる ときも、わたしたちは 1分に 10回 すこしから 20回ほど 息を して います［3］。1日は 1440分です。かけ算を すると、1日に 1万7千回から 2万5千回ぐらいに なります。計算けいさんは、自分で した めやすです。

でも、息を すう ときに がんばって いるのは、肺はいでは ありません。むねと おなかの あいだに ある 「横隔膜おうかくまく」と いう 筋肉きんにくが ちぢむと、ドームの 形が 平らに なって、むねの 中の ばしょが 広がります［1］。すると、広がった ところへ 空気が 入って きます。肺はいは、ひっぱられて ふくらむ ふくろなのです。

ふくろに たとえるなら、横隔膜おうかくまくが ひもを ひっぱって、口を ひらく ようなものです。ただし 本当は、肋骨ろっこつの あいだの 筋肉きんにくも いっしょに はたらいて います［2］。

では、ふくらんだ 肺はいの 中で、空気は どこへ 行くのでしょう。

息を吸うとき、主役は横隔膜です。胸とおなかを分ける筋肉で、ふだんは上へ盛り上がったドームの形をしています。これが縮むとドームが平らになり、胸の中の空間が広がって、空気が入ってきます［1］。肺そのものには自分で動く筋肉がなく、横隔膜と肋骨のあいだの筋肉（肋間筋）が胸の空間を広げた結果として、肺がふくらむ、と呼吸器の専門医は説明しています［2］。

たとえるなら、肺は、横隔膜に底を引かれて口が開く袋です。ただし本当は、肋間筋も一緒に働いていて、袋というより、スポンジのように中に細かい部屋が詰まっています。

この動きを、1日の回数に直してみます。健康な大人の安静時の呼吸数は、1分間に平均11.7回、軽い作業のときは17.1回という報告があります［3］。1日は1440分なので、これを掛けると、およそ1万7千回から2万5千回です（自分で計算した目安）。1回に出入りする空気は約500mLで、1分間では約8000mLになります［4］。

目いっぱい吸って、そのあと吐き出せる空気の量は肺活量と呼ばれ、日本人の成人の平均は、辞典によって2.5〜4Lほどの幅で書かれています［5］。年齢や身長で大きく変わります。この空気は、肺の中のどこへ行くのでしょうか。

肺は自分では動かない。吸気では、横隔膜が収縮して上方に凸のドームが扁平になり、その分だけ胸腔が広がって胸膜腔内の陰圧が増すため、空気が入る［1］。肺自身に筋肉がないという説明は呼吸器専門医の解説に拠るもので［2］、横隔膜と肋間筋が胸の容積を変え、肺はそれに従って広がる受け身の臓器、という整理になる。

この「受け身の動き」は、休みなく続く。健康な成人の安静時の呼吸数は平均11.7回/分（範囲10.1〜13.1）、軽労働時は平均17.1回/分と報告され［3］、1440分を掛けると約1.7万〜2.5万回/日になる（計算による目安）。別の教材は、1回換気量を約500 mL、呼吸数を15〜20回/分として、1分間に約8000 mLの空気を肺に取り込むとしている［4］。2つの資料で呼吸数の幅が違うのは、測った状況（安静か否か）が異なるためで、「1日2万回」はおおよその値にとどまる。

肺活量は、最大吸気のあとに吐き出せる空気の全量で、辞典（デジタル大辞泉）では日本人の成年男子の平均が3000〜4000 cm³、女子が2500〜3500 cm³、別の事典では男子4.5 L、女子3.0 Lと、資料で値が割れる［5］。年齢と身長で変わるので、一つの数字では語れない。

では、吸い込まれた約500 mLの空気は、肺のどこへ届くのか。

空気は、肺はいの おくの、とても 小さな 部屋に とどきます。この 部屋を 「はいほう」と いいます［6］。はいほうは、ほぼ まるい 形で、大きさは 0.1ミリから 0.2ミリほどです。1ミリの 長さに 5こから 10こ ならぶ 大きさです。

はいほうの まわりには、毛細血管もうさいけっかんという とても 細い 血管けっかんの あみが まきついて います。血液けつえきと 空気は、うすい かべを はさんで 向かい合います。かべの あつさは 平均へいきんで 約やく1マイクロメートル、つまり 1センチの 1万分の 1ほどです［7］。コピー用紙の あつさを 0.1ミリと すると、その 100分の 1ぐらいです（これも 自分で した 計算です）。

この かべを とおって、空気の 中の 酸素さんそが 血液けつえきへ、血液けつえきの 中の 二酸化炭素にさんかたんそが 空気の ほうへ 動きます。どちらも、こい ほうから うすい ほうへ ひとりでに 広がる 動きで、からだが 力を つかわなくても 起きます［3］。

こんなに 小さな 部屋は、いくつ あるのでしょう。

吸い込まれた空気は、気管から枝分かれした細い管を通って、行き止まりの小さな部屋にたどり着きます。これが肺胞です。ほぼ球の形で、直径は0.1〜0.2mmほど（資料によっては0.15〜0.3mm）。1mmの中に5〜10個ならぶ大きさです［6］。

肺胞のまわりを毛細血管の網が取り巻き、ここで血液と肺胞の空気とのあいだで気体の受け渡し（ガス交換）が起きます。空気と血液を隔てる距離は、平均で約1マイクロメートル（1cmの1万分の1）です［7］。肺胞を覆う細胞の層と、毛細血管の壁が、それぞれ細胞1個分の厚みしかないためです。コピー用紙の厚さを約0.1mmとすると、その約100分の1です（自分で計算した目安）。

この壁を、酸素と二酸化炭素は「拡散」で通り抜けます。濃いほうから薄いほうへ自然に広がる動きで、体がエネルギーを使って押し込んでいるわけではありません［3］。壁がこれほど薄いのは、拡散が働きやすい距離にするためだと考えられます。

では、そんな小さな部屋は、いくつあるのでしょうか。

気道を下った空気は、行き止まりの肺胞に達する。肺胞はほぼ球状で直径0.1〜0.2 mm（資料により0.15〜0.3 mm）、周囲を毛細血管の網が取り巻く［6］。ここで血液と肺胞気のガス交換が行われる。

交換が成り立つのは、障壁が薄いからだ。MSDマニュアルは、空気と血液を隔てる距離を平均約1マイクロメートル（1 cmの1/10000）とする。肺胞上皮細胞の層と毛細血管の内皮が、それぞれ細胞1個分の厚みしかないためである［7］。一方、日本大百科全書は、伸展した肺胞上皮細胞だけなら厚さ0.3マイクロメートル以下とする［6］。測っているものが違い（障壁全体か上皮細胞だけか）、矛盾ではない。コピー用紙を0.1 mmとすれば、障壁全体はその約1/100だ（計算による目安）。

移動の駆動力は分圧差である。肺胞気の酸素分圧は約100 mmHg、二酸化炭素分圧は約40 mmHgで、酸素は血液へ、二酸化炭素は肺胞へ拡散により動く［3］。そのため、体がエネルギーを使って押し込むわけではない。赤血球が肺の毛細血管を通る時間は、安静時で約0.75秒という教科書値があり、運動時にはさらに短くなる［13］。短い時間でも交換が済むのは、壁が薄く、接する面が広いからだと考えられる。

面が広い、とはどの程度か。その前提となる、肺胞の数から見る。

はいほうの 数は、じつは はっきり きまった 数では ありません。ある 本は 「約やく 3億おく」と 書き［6］、6人の 大人を くわしく しらべた 研究では、平均へいきん 約やく 4億おく 8000万でした。人によって 2億おく 7000万から 7億おく 9000万と、大きく ちがって いました［8］。ですから 「3億おくから 8億おくぐらい」と、はばを つけて おぼえて おくのが よさそうです。

この 小さな 部屋を ぜんぶ ひらいて ならべると、50 から 100 平方メートルに なると いわれます［6］。畳たたみ 1まいを 1.6 平方メートルぐらいと すると、30まいから 60まいです。これも 自分で した 計算です。

数が 多くて、しかも 小さいほど、血液けつえきと 空気が 向かい合う 広さを かせげます。小さな 部屋に 分かれて いる ことが、広さの ひみつなのです。

でも、ぬれた 小さな 部屋は、つぶれて しまわないのでしょうか。

肺胞の数は、実は資料によって違います。日本大百科全書は「約3億」とし［6］、成人6人の肺を調べた研究は、平均約4億8000万、人によって2億7400万〜7億9000万と推定しました［8］。6人という少ない人数の研究で、個人差も大きいため、「3億〜8億ほど」と幅をもたせて覚えるのが安全です。

これだけの小部屋の壁をすべて広げると、総表面積は50〜60㎡で、吸気で広がると約100㎡になる、と百科事典は述べます［6］。畳1枚を約1.6㎡として、50〜100㎡を割ると、およそ30〜60枚分です（自分で計算した目安）。

なぜ、肺は一つの大きな袋ではなく、細かい部屋の集まりなのでしょう。同じ体積でも、小さな部屋に分けるほど、壁の面積の合計が増えるからです。血液と空気が向かい合う面を広げるには、細かく分けるのが近道だと考えられます。

とはいえ、水でぬれた小さな部屋は、そのままではつぶれてしまいそうです。

肺胞の数は、資料ごとの幅が大きい。日本大百科全書は「約3億」［6］、Ochs らの研究（2004）は、成人6人の肺の推定で平均約4億8000万（範囲2億7400万〜7億9000万、変動係数37％）とした［8］。数は左右の肺の合計で、個人差と肺の大きさで大きく変わる。サンプルが6人なので、この平均を日本人の標準とは言えず、「3億〜8億ほど」と幅で書くのが妥当だ。

総表面積は、日本大百科全書で50〜60㎡、吸気で広がると約100㎡とされる［6］。畳1枚を約1.6㎡とすれば、50〜100㎡は約31〜63枚になる（計算による目安）。同じ資料は、肺胞毛細血管の面積を約300㎡ともいうが、これは血管側の面積で、肺胞表面積とは別の数字である。

50〜100㎡と幅があるのは、肺が広がっているか縮んでいるかで、表面積が変わるためだ。幅つきの数字は、幅つきのまま使うほうが誤解が少ない。

肺が細かい部屋の集合になっている理由は、同じ体積でも、小さく分けるほど壁の総面積が増えるからだ。そのため、拡散の面を広く取るには合理的な形といえる。ただし、ぬれた小部屋には別の問題がある。

はいほうの 中は、うすく ぬれて います。ぬれた ものの ひょうめんには、ちぢもうとする 表面張力ひょうめんちょうりょくが はたらくので、はいほうは つぶれやすいのです［9］。

そこで、はいほうの かべの 細胞さいぼうが、サーファクタントと いう ものを 出します。サーファクタントは、表面張力ひょうめんちょうりょくを 弱めて、小さな 部屋が つぶれにくい ように します［9］。

ところで、血液けつえきは、酸素さんそを もらったあと、どこへ 行くのでしょう。

肺胞の内側は、薄い水の膜でぬれています。ぬれた面には、縮もうとする力（表面張力）が働くため、肺胞はつぶれやすいとされます［9］。

それでも肺胞がつぶれないのは、Ⅱ型肺胞上皮細胞という細胞が、サーファクタント（界面活性物質）を出しているからです。サーファクタントは表面張力を下げる物質で、とくに小さい肺胞では密度が高くなり、つぶれにくくなる、と説明されています［9］。

つまり肺は、薄い壁、数億の小部屋、そしてつぶれにくくする物質という、3つの工夫がそろって、はじめてガス交換の場になります。酸素を受け取った血液は、このあとどこへ向かうのでしょうか。

肺胞の内面は液体の薄い層でぬれており、表面張力が肺胞を縮めようとするため、肺胞はつぶれやすい［9］。

これを防ぐのが、Ⅱ型肺胞上皮細胞が分泌するサーファクタント（界面活性物質）である。表面張力を下げ、とくに小さい肺胞では密度が高まって、効果が大きくなる［9］。未熟児の呼吸窮迫症候群にも関わる話だが、この記事の主題から外れるので、ここでは扱わない。

薄い壁（約1 μm）、数億の肺胞、サーファクタントは、どれも、肺がガス交換を行ううえで重要な要素だ。では、肺胞の壁を通りぬけた酸素は、血液の中でどう運ばれるのか。

からだじゅうから もどって きた 血液けつえきの ほとんどは、肺はいを とおってから、また からだじゅうへ おくられます［10］。肺はいは、血液けつえきの とおり道の 中に ある、酸素さんその 受けとり口です。

人の 血液けつえきの 中の 赤血球せっけっきゅうには、ヘモグロビンと いう 赤い ものが 入って います。鉄てつを ふくんで いて、酸素さんその 多い 肺はいで 酸素さんそを つかまえ、すくない ところで はなします［11］。

ところが、タコや エビ、カニの 血液けつえきでは、鉄てつでは なく 銅どうを ふくむ ヘモシアニンが 酸素さんそを はこびます。酸素さんそと むすびつくと、青く なるそうです［12］。タコ や エビには 肺はいは なく、えらで 受けとります。

おなじ しごとでも、はこぶ ものは 生きものに よって ちがうのです。

肺は、血液の通り道の途中にあります。全身から戻ってきた血液の大部分は、肺を通って酸素を受け取ってから、再び全身へ送り出されます［10］。体循環と肺循環は一続きにつながっている、ということです。

酸素を運ぶのは、赤血球に含まれるヘモグロビンです。鉄を含む「ヘム」とたんぱく質（グロビン）が結びついたもので、鉄に酸素がくっついたり離れたりします。酸素の多い肺では結びつき、少ない体の組織では放します［11］。

ところが、運ぶ金属は生きものによって違います。タコなどの軟体動物や、エビ・カニなどの甲殻類の血液では、銅を含むヘモシアニンが酸素を運びます。酸素と結びつくと、無色から青色に変わる、とされています［12］。いつも青いのではなく、酸素を受け取ったときの色です。タコやエビに肺はなく、受け取る場所はえらです。

肺は、人の体のなかで、酸素を血液に渡す入り口なのです。

肺は循環系の中で、体循環と直列につながる。全身から還流した静脈血の大部分は、肺で動脈血に変えられてから、全身へ送られる［10］。肺が受け持つ酸素の受け渡しを、全身から戻る血液のほとんどが通過するということだ。

運搬を担うのは、赤血球中のヘモグロビンである。鉄を含むヘムがグロビンと結合した色素たんぱく質で、鉄に酸素が可逆的に結合する。酸素分圧の高い肺では酸素を結び、低い組織では遊離する［11］。肺の役割は、血液を、酸素を結びやすい状態に置くことだ、と整理できる。

運搬色素は、動物群で異なる。軟体動物（タコなど）や甲殻類（エビ・カニ）の血液では、銅を含む色素たんぱく質ヘモシアニンが酸素を運び、酸素と結合すると無色から青色になる［12］。ただし、これらの動物に肺はなくえらで受け取るので、「血が青い」ことは肺の話ではなく、酸素の運び方の話である。また、青いのは酸素と結合した状態であり、常に青いとは限らない。

いすに すわって、りょう手を わきばらに そっと あてて みましょう。ゆっくり 息を すうと、おなかや むねが ふくらむのが 分かるはずです。ふくらませて いるのは、横隔膜おうかくまくなどの 筋肉きんにくです。

つぎに、時計を 見ながら、1分間 息を する 回数を かぞえます。しゃべらず、いつもの 速さで やります。その 回数に 1440を かけると、1日の 回数の めやすが 出ます。電卓でんたくを つかって かまいません。ほかの 人の 数と くらべても、ちがうのが ふつうです。

いすに座り、両手をわき腹にそっと当てて、息を吸ってみてください。手が外へ押されるのが分かります。広げているのは、横隔膜などの筋肉です。

次に、時計を見ながら、1分間の呼吸の数を数えます。話したり歩いたりしない状態で、いつもの速さで数えます。その数に1440を掛ければ、あなたの1日の呼吸の目安が出ます。本文の「平均11.7回/分」と比べて、近いか離れているかを見てください［3］。

もうひとつ。肺胞の数を、辞典や百科事典、図書館の本で調べて、書かれている数を比べてみましょう。「3億」「4億」「7〜8億」と、本によって違うはずです。その理由を、この記事の第3章から考えられます。

次の2つは、手元の道具だけで確かめられる。

• 座って1分間の呼吸数を数え、1440を掛ける。結果を、安静時平均11.7回/分（10.1〜13.1）と比べる［3］。数え方（話しながらか、歩いたあとか）で変わることも確かめる。
• 畳1枚の面積を、自分の家の畳の寸法を測って出し、50〜100㎡を割る［6］。畳の規格（江戸間・京間など）で枚数が変わる。

原典に当たるなら、Ochs らの論文（2004）の要旨で、肺胞数の推定法と、変動係数37％の意味を読める［8］。同じ「肺胞の数」でも、資料によって3億から7〜8億まで違うのは、数え方・対象人数・肺の大きさが違うためで、どの数字を採るかを自分で選ぶ必要がある。