理科ラボ

実験道具 / 中学2年 生物

肺のはたらき(呼吸運動と肺胞)

息を吸ったりはいたりして、横隔膜と肺の動きを見よう。肺胞では、酸素と二酸化炭素が血液との間でどのように交換されるかも確かめられます。

使い方

3ステップ
  1. 呼吸する「吸う」「吐く」を押すと、横隔膜と肺が動きます。「自動モード」にすると、くり返し呼吸します。
  2. 肺胞を見る下の図は肺胞の一部です。赤い粒が酸素、青い粒が二酸化炭素で、壁の下が毛細血管です。
  3. 表面積を変える「肺胞のヒダ構造を表示」にチェックを入れると、表面積が大きくなります。交換の回数と効率をくらべます。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

🫁 肺のはたらき
状態:呼気(吐き終わり)
肺の容積:0%
横隔膜:上(ドーム状)
「吸う」を押すと横隔膜が下がって平らになり、肺(楕円)がふくらんで 空気が肺の中に入って溜まっていきます。

「吐く」を押すと横隔膜が上がってドーム状に戻り、肺の中に溜まっていた 空気がそのまま外へ出ていきます。
下のパネルでは「吸う」で酸素🔴が肺胞に入り、壁に触れると血液側へ移動して 右へ流れます(矢印→は血流)。流れた分だけ左から二酸化炭素🔵が入ってきて、 壁に触れると空気側へ。ヒダ(表面積)が多いほど交換が活発になります。
呼吸運動:横隔膜と肺の動き(肺に入った空気はそのまま溜まります)
表面積(相対値):1.0 交換回数:0 回 効率(回/秒):0.0

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、吐き終わった状態にもどります。

ミッション 1

息を吸う

息を吸いきって、横隔膜と肺の変化を見る。

  1. 「吸う」を押そう。
  2. 横隔膜はどう動いた?
  3. 肺の容積はどう変わった?

見るところ横隔膜の動きと、肺のふくらみ方。

やってみたら開こう:わかること

息を吸うときは、横隔膜が下がり、ろっ骨が上がって胸の中の空間が広がる。そのため肺がふくらみ、空気が入ってくる。肺には筋肉がないので、自分でふくらんだり縮んだりはできない。

ミッション 2

息をはく

吸いきったあと、息をはききる。

  1. 「吸う」で吸いきろう。
  2. 「吐く」を押そう。
  3. 横隔膜と肺はどうなった?

見るところはくときの横隔膜の動き。

やってみたら開こう:わかること

息をはくときは、横隔膜が上がり、ろっ骨が下がって胸の中の空間がせまくなる。そのため肺が縮み、空気が外へ出ていく。

ミッション 3

肺胞での気体の交換

呼吸を続けて、肺胞で酸素と二酸化炭素がどう移るかを見る。

  1. 「自動モード」を押そう。
  2. 赤い粒(酸素)は、肺胞からどこへ移る?
  3. 青い粒(二酸化炭素)は、どこからどこへ移る?

見るところ酸素と二酸化炭素の移る向き。

やってみたら開こう:わかること

肺胞では、空気中の酸素が毛細血管の血液にとりこまれ、血液中の二酸化炭素が肺胞の中に出される。二酸化炭素は息をはくときに体の外へ出ていく。

ミッション 4

肺胞がたくさんあるわけ

ヒダ構造(表面積が大きい)のあり・なしで、交換の効率をくらべる。

  1. 「自動モード」で呼吸を続け、「効率」の数字を見よう。
  2. 「肺胞のヒダ構造を表示」にチェックを入れよう。
  3. 効率はどう変わった?

見るところ表面積と、交換の効率の関係。

やってみたら開こう:わかること

肺は小さな肺胞がたくさん集まってできているので、空気にふれる表面積がとても大きい。そのため、酸素と二酸化炭素の交換を効率よく行える。

この道具でわかること

吸うときはくとき
横隔膜下がる上がる
ろっ骨上がる下がる
肺ふくらむ縮む
肺胞酸素を血液へとりこむ二酸化炭素を外へ出す

肺には筋肉がありません。横隔膜とろっ骨の間の筋肉のはたらきで、胸の中の空間の広さが変わり、肺がふくらんだり縮んだりします。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。