3. 問題 ー) 2) 3)

人体機 能学演習 第 5回
1.演 習 目標
1)呼 吸気量 の各分画 について説 明 できる。
2)安 静時 の 呼吸数 、毎分換気 量 、毎分肺胞換気 量 について説 明できる。
3)呼 吸 の化 学 的調節 について説 明できる。
2.実 習
1)安 静時 の呼吸数 (回 /分 )の 測 定
胸郭や腹壁 の動きから、安静 時 1分 間の各 自の呼吸数 を測 定する。
2)息 こらえ時間 の測定
通 常 の 呼吸および 15秒 間 (1回 /秒 )の 過 換 気 の後 の′
こらえ時 間を測 定す る。
自、
呼吸条件 の違 い により、息 こらえ時 間 が異なることから、呼 吸 の化 学 的調節 につい
て考察する。
3.問 題
1)ス パ イロメー ター による呼吸気 量 の測 定 曲線 を描 き、呼吸気 量 の各 分画 (1回 換気
量 、予備 吸気 量 、予備 呼気 量 、肺 活 量)に 相 当す る部 分 にそれぞれ の名 称を記入
せ よ。
2)下 記 の肺 活 量 (VC)の 予測値 か ら、各 自の肺 活 量 の 予測値 を計 算 せ よ (1)、
また
式から肺 活 量 は年齢 、性別 、身長 に関係 することがわか る。
このことから、正 常 の肺活 量を決 定する3つ の 因子を推 定 せ よ(2)。
男性 VC(ml)=(27.63-0.H2× 年齢 )× 身長 (cm)
女性 VC(ml)=(21.78-0.101× 年齢 )× 身長 (cm)
3)1回 換気 量を 500ml、
死腔 を 150mlと し、各 自の安静 時 の 呼吸数 (回 /分 )か ら毎
分換気 量 (1)お よび 毎分肺胞換気量 (2)を 計算 せよ。
21
参 考
吸
Ⅳ
1_概
RespiratiOn
要
肺 の 機 能 llカ ス交換 に あ るのて ,各 種 の 肺 疾 患に よ り、この 機 構 の と こか が 障害 され ると ,肺
気 量 ,換 気 量 に 変化 が あ らわれ る。 従 って ,肺 機 能障 害 の 141質 ,程 度 ,機 構 を 知 るに は 各種 の 呼
吸機 能検 査を行 な う必 要 があ る。 この うち臨床 的 に よ く用 い られ ,簡 便 で 重要 な意 義を もつ もの
か ,レ スヒ ロ メー ター を 用 い た 換灸t機 能検 査 で あ る。
こ こで は レ ス ピロメー ター を 用 い ,肺 気 量 の 各 分 画 お よび 換負t量 を 測定 す る ことに よ り ,肺 の
カ ス交 換機 能 に つい て 考察 する。
測定 器 具 等
レ ス ヒ 曰メー ター ,ノ ー ズ ク リッ プ ,マ ウ ス ヒー ス
11)ベ ネディク トー ロス型 レス ピ ロ メー ターの構造 と原理
図 IV-1は ベ ネデ ィク トー ロス (B enedict―
Roth)型 の レスピロメー ターの構造であ る。 この 装
置 は内 筒 (ベ ル bell)の と,水 を貯えた筒 ① か らな ってい る。 内筒 には ゴム 管 Dが 接続 され , そ
の 他 端は マ ウス ピース を介 して被 験者 の 回
吸気積 算
腔 につ なが る。 鼻 を ノーズ ク リップで閉 じ
ると ,被 験者 の 呼吸 はす べ てこの 開鎖回路
マ ウ スピ ー ス
内で 行われ る。そ孵
:被 験者 の 呼吸 に伴
って内筒 は 上下す る。 内筒 は滑車③ を介 し
て記録 ペ ン④ と結 び 付 い てい る。
記録紙 は電 動 キ モ グラ フ◎上 に貼 って あ
チ ャート ロ ー ル差し
り,一 定 の 時間 (速 度 H,M)で 回転す る。
したが って吸気 は上 向 き,呼 気 は 下向 き に
記 録 され ,図 Ⅳ -3の よ う な呼 吸曲線 (ス
パ イ ログ ラム )が 描 か れ る。
この 型の ベ ルの 容量 は 13.5′
,横 断 面積
は414c`で あ るので ,記 録 紙上 の
l nllllの
動
きは 41.4記 の ガ スの 出入 りに 相 当す る。
また記 録紙上 の 縦線 の 間隔 (301BIll)は 速
図 Ⅳ ‐1
ベ ネデ ィク トー ロス 型 レス ピ ロ メー ター
度 H(30mD/sec)と M(180111m/min)の と
( 13.5′
き , それ ぞれ 1秒 間 と10秒 間 に 相 当す る。
)
22
ベンチ0ク ラフペ ン、
⊃は ベルの動きを 1/10に 縮小 して,吸 息 の際 に持 ち上 げ られ ,呼 息 の 際 に は
動かないので,任 意の時間の換気量の累計を示す。ベ ンチロクラフペ ンを1壬 意の位置に動かす要領は図
-2を
参 照 す る こ と。
Aの 部 分 を つ まん で 矢 印 の 方 向 に ひ
っば り左 右 に 回 せ は 吸 気 積 算 用 ベ ン
ー
の 位 置 を 自由 に 変 え られ る。
〃
￨￨ヽ
1
1卜
吸気積算用 ベ ンチ ロクラフベ ン○
に接続 した鎖
3.実
車
^ヽ
ベ ルに接続 した鎖
図 Ⅳ -2
消
普通 の 呼吸 気記録用 ペ ンの に
接 続 した鎖
ベ ンチ ログラフペ ンの移動操作
施 方 法
(1)記 録紙を
｀
巻きとり円筒、 ○ にセロテー プで 貼 り ,ス イッチ① を 180
mm/min(M)に
入 れ ,円
滑 に 記録紙が 巻 きとれ ることを確認 した 後 ,ス イ ッチを 切 る。
(2)マ
ウスピース取 り付金具の コック⑪ を回 してベ ル内の 空気 と外 界 と通 す る よ う に す る。 ベルを
数回上下 して 内部 の 空 気 と室内 空気 を入れ 換え た 後 ,ベ ルを 約 2/3持 ち上 げ た 位 置 に保 ち
,
コ ックを回 して ,ベ ルの内部と外 界 とを遮断す る。
{3)被 験者 に坐位 または立位で な るべ く楽な姿勢を と らせ る。 マ ウ ス ピー スの 外 側を 歯と唇 の 間 に
正 し くくわえさせて ,ノ ー ズ ク リッ プで 鼻を抑え ,日 で 換気 を 行 なわせ る。 (マ ウ ス ピー スは 切
れ 目 の 入 った方 を 上 傾1に す る。)
(4)被 験者の呼吸が平 静 に な るの を 待 って ,コ
ッ クを切 り換え ,ベ ルの 中 の ガ ス を呼 吸 させ る と 同
時 に スイッチを入れ て記 録紙を 巻き取 らせ る。
(5)数 回安静換気を行 なわせ 1呼吸 基準 位が 安定 した ことを 確 か め る。
16)安 静換気 に続 いて ,そ のま ま徐々に 最大 限 まで 呼 出 を行 なわ せ る。 呼 出 の 終 わ るのを 待 って 安
静換 気 に もどらせる。
(7)ス パ イログラムの上で 安静呼気位が ほぼ もとの 呼吸 基準 に 復 す るの を 待 って 最大 限 まで 深吸 気
を行 なわせ る。
(8)深 吸気位 に達 した ら,記 録紙 の ス ピー ドを30mm/sec(H)に
上 げ る。 続 い て で きるだ け 速 や か
に一 気 に 最大 呼出位 まで 呼出 を行なわせ る。記 録紙 の スピー ドを 再び 180mrn/min(M)に 落 と
す。
(9)ベ ンチ ログラフベ ンを動か して ,ス パ ィログラムの しゃまにな らない位 置にす る。
40
立位 で 安静換気を行 なわせ ,ベ ンチ ログラフペ ンで 描記 させ るが ,ベ ンが 記録 紙 線 にか か るわ ず
か 前 (数 秒前 )か ら次 の 縦線 まで (lo秒 間 )被 験 者 に 最大 換気 を行 なわせ る。 この 場合 の 1回 換
23
1/3∼ 1/2,換
気回 数 は 10秒 間 に 12∼ 17日 を 標準 とす る。
(11)ベ ンチ ロ ク ラフペ ンか次 の縦線 にかか るまで ,す なわ ち ,10秒 F。3最 大 換 気 を 行 なわ せ た 後
,
レ
と被験 者との 回路 を 遮 断 し ,被 験 者 は マ ウ ス ピー
ひ安静換気 に もとらせ ,コ ンクを回 してべ ′
再 々
気量 は肺 活 量 の
/― ズ クリ ノプを (ま すす。マ ウス ピースは水洗後, 消毒 174入 りの ポ リお けに 浸けてお く。
12
レ内 の 温度を読み記録す る。
ス イ ッチを切 り,レ スピロメー ターに 付 い て い る温 度 計で べ ′
oo
技験者の 年令 ,4男 ￨,身 長 ,体 重 を記録す る。
以上 スパ イ ログラムの記録 は図
-3の 左か ら右 に向かって示 され る。
努力肺活 量
最大 吸 気 位
1回 換 気 量
基 準位
機
有L
的
残
気
最大 呼気 位
量
図 IV-3
4.計
スパ イログラム記録順序 (左 → 右)
算 方 法
(1)ス パ イ ロ グ ラムの 計算
13.5′ の ベ ネディクトー ロス 型 レ ス ビ ロ メー タ ー に お い て は ,ベ ルが l
41.4記 の 空気の 出入 りlr_相 当す る。 すなわ ち , スバ
.イ
潔 (そ の と きの 温度 で )に 相 当 す る。 したが って h
V=力
ロ グラムに お いて
mm上 下 す る こ と は
lmmの 高 さの 差 は 41.4
mmの 差 が み られ た と き は
,
×41.4記
の 空気 の 出入 りが あ った こ とに な る。 肺生 f甲 学 にお いて 肺 気 量分 画 ,換 気 諸 量 は 37℃ 1水 蒸気
´ 飽 和状 態 で大 伎t圧 の 下 で の 容 積 (BTPs:body
temperature,ambient pressure, Saturated
with water vapor)と して 表 わす 約束 に な ってい るの で ,こ の 値 に 換算 しな けれ ばな らな い 。
温 度 t℃ ,大 気圧 Pm m Hg,そ の ときの飽 和水蒸気圧 PH20
mmHgと
す れ は ,呼 気 は ほぼ 水 蒸
￨￨"に よ り
11状 態 に あ るとみ なす こ とがで き るか ら “Boyle Charlesの 法 員
気で飽不
V=力
刈か 現 半 ×―
とな る。 たた し,470は 37℃ にお け る飽 不
:]水 蒸気圧で あ る。
=謂
,
―
さ らに ,こ の場合 の大気圧 Pを 760mmHgと して 計算 して も,そ の た め に 生 す る誤 差 は問 題
24
に な らな い は と小 さい。 したか って
∨
…
範器 ―×
場キ ユ
H×
こす るた湖 こ上 力 いの
×
は れ か しめ 各嗣
肝
牲
デ
絆
こ とが で き る。 これ を BTPS「 actOrと い い 表 Ⅳ -1に 示 した。
を帥
樽
こつ い て 求 め る
結 局 ,肺 気 量 の 各分 画は ,次 式 か ら計 算 され る。
V三 カ×414×
BTPs factOr(記
)
12}肺 活 量 (VC)の 予測値 の計算
肺 活 量は イ
li令 ,141別 ,身 長 に 関 係 す るの で ,測 定 して 得 られ た そ の 値 その もの を評 価 す るよ
りは ,そ れ を 健康 予測値 に 対す る百分比 と して 表現 す べ きで あ る。 ル漬1値 を 算出 す るた め の 計
算式 は い ろ い ろ 報告 され て い るが ,一 般 に Baldw inら の 計 算式か 用 い られ て い る。
VC(6)〔
=(27.63-0.H2×
VC(♀ )(櫂 〕 =(21.78-0.101×
rlz〕
たた し,Htは 身長
表
IV-l ATPSか
一℃
P Hp llull Hg
2
70
75
80
86
92
98
105
3
11.2
6
7
8
9
0
l
C
BTPs faCtOr
174
168
164
159
153
149
143
138
5
120
128
6
13.6
7
9
145
155
165
07
0
17.5
02
1
187
196
4
8
133
28
23
18
13
)× Ht
年令 )× Ht
(cm)
の換 算 の た め の 係 数
Ａ 一℃
Ａ
B
ら BTPsへ
`11令
B
(BTPS factOr)
C
PHρ lnlllHg BTPs faCtOr
22
23
24
25
26
27
28
29
30
19 8
21 1
22 4
23.8
25.2
26.7
28.3
30.0
31 8
.091
31
32
33.7
35,7
039
33
34
35
36
37
37.7
39 9
42 2
44.6
47.0
026
25
.085
.080
,075
,068
,063
,057
.051
045
032
020
014
007
000
￨`l T秒 量 お よ ひ T秒 率 の 計算
最 大 吸 気 位 か らで き るた け 、速 や か に 呼 出 させ た と き の 肺 活 量 を 努 力 肺 活 量 と い い 、 この 際
に 特 定 の 時 間 T秒 間 に 呼 出 し うる量 を T秒 量 と い う。 また T秒 量 の 努 力 肺 活 量 に 対 す る百 分 率
を T秒 率 と呼 ぶ 。
T秒 率 =
T秒 量
× 10()(%)
努力肺 活量
05秒 .l秒 ,3秒 率 を 求 め る 。正 常 値 は それ それ 58∼
11' 最 大 換 気 量
(MVV)の
66%、
8()∼ 85t/0、
97∼
991も
で あ る。
計算
最 大 換 気 量 は 1分 間 に 呼 吸 で き る空 気 の 最 大 量 で あ り 、肺 、 胸 部 の フ イ ゴ運 動 を 行 う能 力 の
指 標 と な る。 これ ￨ま 、 ベ ンチ ロ ク ラ フ ベ ンの 記録 か ら算 出 す る。
ベ ンチ ロ ク ラ フペ ンは 、 ベ ル の 動 きを 1/10に して 積 算 して お り 、また 10秒 間 の 換 気 量 (‖ の を
測定 した の で 、最 大 換気 量 は 次 式 か ら計 算 され る。
MVV=
h X41 4X10X6XBTPS factor
(′ /min)
100()
15' 最 大 換 気 量 (MVV)の 予 測 値 の 計 算
下 記 の 計 算 式 に よ って 求 め られ る。
MVV8(′ /min)=(86.5-0522×
MVV♀ (′ /min)=(71.3-0.473×
年 令 )× 体 表 面 積
(llf)
年 令 )× 体 表 面 積 (ボ )
ただ し、体表面積 は図 Ⅳ ‐4に 従 つて求 める。
26
″
。.
H1'17■ 5郡
:2∞
費
:
郵
Hl
[悸
翌
lll
巨
卜
:
‖
蒙
llヵ
計
Ⅲ
夢
:::
i::」
L71
16三
三
1減
1150
豪I(5
夢HO
151
三]
lヽ
0
llЮ
￨∵
ぃ
1
暮
‐
060580・ 58■
図Ⅳ
巨1
[:;
65
巨∬
:H'
ill
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1・
[Ю
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潤
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五
J 「バ
濡
二
許
身 長
卜l(o
11
Iliコ
:蹴
]濯
-90
:
■ 35
.(
ヒ
k`
-4
体表面積
[Ю
L!5
体 重
体表面積 の 求 め方
身長 (cm)ぉ よび体 重 (k9)に 定規を合わせて中 奇 の
スケ ールの 交わるところが体表面積 (ピ )と なる。
5.実 験 結 果 の ま と め
(1)被 験 者 の デ ー タ,お
6.考
よび 潰1定 結果を次 ベ ー ジの 表 に ま とめ る。
察
(1)各 測定値 と予測 値な らびに正常 値 との比較 を行 うことに各自の換気機能につ いて考察せよ。
7.参 考練 習問題
(1)呼 吸運 動の 調節機序につい て述べ よ。
(2)ボ ー ア効果につい て述べ よ。
{3)呼 吸 によ る血液 pHの 調節 機序 につい て述べ よ。
27
IV
呼
吸
実習年 月 日
班
氏
長 齢 度
身 年 温
学生番号
名
Cm
kg
体重
m
体 表 面積
'C
BTPS factOr
(1)各 分画の肺気量
ベ ネデ ィク ト・ ロス
①
一 回換気量 輛1)
電子
(TV)(ml)
② 予備吸気量 輛1)
(IRV)(ml)
③ 最大吸気量 (ml)
(IC)(ml)
④ 予備呼気量 (ml)
(ERV)(ml)
⑤ 肺
(VC)(ml)
活
量 輛1)
(2)肺 活量 の予測値 お よび予測値 に対す る実測値 の百分率
予測値 (ml):
百分率
:(実 測値 /予 測値 )x100(%)
(3)時 間肺 活 量
ベ ネデ ィク ト・ ロス
電子
②
l秒 量 (ml)
l秒 率 (%)
FEVl.0%
③
努力肺活量 (ml)
FVC(ml)
①
(4)最 大換気量 (MVVl(1/分
FEVl.0(ml)
)
電子 レス ピロメ ー タ ー
(5)最 大換気量の予測値および予測値 に対する実測値 の百分率
予測値 (1/分 ):
百分率
:(実 測値/予 測値 )x100(%)
X
28
人体機 能学演習 第 5回
演習年 月 日 平成
年
月
実習結果 :1安 静 時 の呼吸数 :
日 学 生番 号
氏名
回 /分
2′ 日、
こらえ時 間 :通 常呼 吸後 :
___秒 、
過換気 後 :
秒
考察 :過 換気 による息こらえ時間 の変化 の機構 につ いて考察せ よ。
問題 1ス パ イロメー ター による肺気 量 の測 定 曲線を描 き、肺 気 量 の各分 画 (1回 換気 量 、予
備 吸気量 、予備 呼気 量 、肺活量 )に 相 当する部 分 にそれ らの名 称 を記 入せ よ。
問題 2下 記 の肺活量 (VC)の 予測値から、各 自の肺活量の予測値を計算せよ(1)、 また式
から肺活量は年令 、性別、身長に関係することがわかる。このことから肺活量を決定
する3つ の因子を推定せよ(2)。
男性 VC(ml)=(27.63-0.H2x年 齢)x身 長(cm)
女性 VC(ml)=(21.78-0.101x年 齢)x身 長(cm)
(1)
(2)
問題 31回 換気量を 500ml、 死腔 を 150mlと し、各 自の安静 時 の 呼吸数 (回 /分 )か ら毎 分
換気量 (1)お よび 毎分肺胞換気量 (2)を 計算 せ よ。
(1)
(2)
[質 問、意 見など]