肺胞と組織でのガス交換Gas Exchange in the Alveoli and Tissues

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 肺胞のまわりの毛細血管を流れるとき、血液の色は暗い赤から鮮やかな赤に変わると思いますか、それとも逆だと思いますか。体の組織ではどうでしょう。As blood flows through the capillaries around the alveoli, do you think it changes from dark red to bright red, or the other way? What about in the body tissues?💡 血液の赤さは、血液中の酸素の多さと関係があります。肺胞と組織の細胞のどちらに酸素が多いかを考えましょう。How red the blood looks is related to how much oxygen it carries. Think about which has more oxygen: the alveoli or the tissue cells.
2. 運動をすると、組織から出ていく静脈血の中の酸素はどうなると思いますか。During exercise, what do you think happens to the oxygen in the venous blood leaving the tissues?💡 運動中の筋肉などの細胞は、酸素をどのくらい使うでしょうか。How much oxygen do cells such as working muscles use during exercise?

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態（「活動レベル」安静 20%、「血流速度」×1.0）で、左の「肺胞（肺の毛細血管）」と右の「体の組織（組織の毛細血管）」を見比べ、「入口：静脈血」「出口：動脈血」などのラベルと、赤血球の色が流れにそって変わる様子を観察する。In the starting state ("Activity level" Rest 20%, "Blood flow speed" ×1.0), compare the left panel "Alveoli (lung capillaries)" with the right panel "Body tissue (tissue capillaries)". Look at labels such as "In: venous blood" and "Out: arterial blood" and watch how the color of the red blood cells changes along the flow.
2. 青い粒（酸素O₂）と紫の粒（二酸化炭素CO₂）の矢印の向きを、肺胞側と組織側でそれぞれ確かめる（各パネル下の「O₂：肺胞→血液　CO₂：血液→肺胞」などの表示も読む）。Check the arrow directions of the blue particles (Oxygen O₂) and purple particles (Carbon dioxide CO₂) on the lung side and on the tissue side (also read the text under each panel, such as "O₂: alveoli → blood CO₂: blood → alveoli").
3. 「活動レベル」スライダーを 0%（安静）から 100%（運動）まで動かし、下の表示「呼吸数」「血流」「O₂消費」「動脈血O₂」「静脈血O₂」の変化を記録する。Move the "Activity level" slider from 0% (Rest) to 100% (Exercise) and record how "Breathing", "Blood flow", "O₂ use", "Arterial O₂" and "Venous O₂" change in the readouts below.
4. 「活動レベル」を 20% に戻し、「血流速度」を ×0.5 と ×2.0 にして、「静脈血O₂」がどう変わるかを比べる。Set "Activity level" back to 20% and compare "Venous O₂" with "Blood flow speed" at ×0.5 and at ×2.0.

3確かめようCheck

1. 肺胞側と組織側で、血液の色はそれぞれどう変わりましたか。How did the blood color change on the lung side and on the tissue side?→ 肺胞側では入口の暗い赤（静脈血）から出口の鮮やかな赤（動脈血）に、組織側では入口の鮮やかな赤（動脈血）から出口の暗い赤（静脈血）に変わった。On the lung side it changed from dark red at the inlet (venous blood) to bright red at the outlet (arterial blood); on the tissue side it changed from bright red at the inlet (arterial blood) to dark red at the outlet (venous blood).
2. 肺胞と組織で、O₂ と CO₂ はそれぞれどちら向きに移動していましたか。Which way did O₂ and CO₂ move in the alveoli and in the tissues?→ 肺胞では O₂ は肺胞→血液、CO₂ は血液→肺胞。組織では O₂ は血液→細胞、CO₂ は細胞→血液。どちらも濃度の高いほうから低いほうへ移動していた。In the alveoli, O₂ moved alveoli → blood and CO₂ moved blood → alveoli. In the tissues, O₂ moved blood → cells and CO₂ moved cells → blood. In every case the gas moved from higher to lower concentration.
3. 「活動レベル」を安静（0%）から運動（100%）にすると、表示の数値はどう変わりましたか。When you moved "Activity level" from Rest (0%) to Exercise (100%), how did the readouts change?→ 呼吸数は約 15 → 40 回/分、血流は ×1.0 → ×2.0、O₂消費は約 38 → 142 に増えた。動脈血O₂ は約 95% のままだが、静脈血O₂ は約 57% → 25% に下がった。Breathing rose from about 15 to 40 /min, blood flow from ×1.0 to ×2.0, and O₂ use from about 38 to 142. Arterial O₂ stayed about 95%, but venous O₂ fell from about 57% to 25%.
4. 肺胞に入ってくる血液は、動脈血と静脈血のどちらでしたか。Was the blood entering the alveoli arterial blood or venous blood?→ 静脈血（「入口：静脈血」）。全身から戻った酸素の少ない血液が肺胞で酸素を受け取り、動脈血になって出ていく。Venous blood ("In: venous blood"). Oxygen-poor blood returning from the body picks up oxygen in the alveoli and leaves as arterial blood.

4考えようThink further

1. 運動すると静脈血の酸素が少なくなるのに、動脈血の酸素はほとんど減らないのはなぜですか。Why does venous blood carry less oxygen during exercise, while arterial blood hardly loses any?→ 運動中は細胞が酸素を多く使うので組織の酸素濃度が下がり、濃度差が大きくなって血液からより多くの酸素が拡散する。一方、呼吸数が増えて肺胞にはいつも酸素の多い空気が入るので、肺胞を通った血液はほぼ酸素で満たされる。During exercise cells use more oxygen, so the oxygen concentration in the tissue drops, the concentration difference grows, and more oxygen diffuses out of the blood. Meanwhile, faster breathing keeps bringing oxygen-rich air into the alveoli, so blood leaving the alveoli is almost fully loaded with oxygen.
2. 「血流速度」だけを ×2.0 に上げると静脈血O₂ が上がった（約 64%）のはなぜでしょうか。Why did venous O₂ go up (to about 64%) when only "Blood flow speed" was raised to ×2.0?→ 血液が速く流れると、1つの赤血球が組織の毛細血管を通る時間が短くなり、その間に拡散で出ていく酸素が少なくなるから。その代わり、流れる血液の量が多いので組織全体へ届く酸素（O₂消費）は増えている。When blood flows faster, each red blood cell spends less time in the tissue capillaries, so less oxygen diffuses out of it along the way. But because more blood passes through, the total oxygen delivered to the tissue (O₂ use) still increases.

よくある誤解Common misconceptions

• 「静脈血は酸素がまったくない」——静脈血にも酸素は残っている（安静時でこのモデルでは約 50%）。酸素が少ないだけである。"Venous blood has no oxygen at all" — venous blood still contains oxygen (about 50% at rest in this model); it just has less.
• 「肺の動脈には動脈血が流れる」——肺に入る血液は静脈血で、肺胞で酸素を受け取って動脈血になる。動脈・静脈は血管の向き、動脈血・静脈血は酸素の量による呼び方である。"Arterial blood flows in the artery to the lungs" — blood entering the lungs is venous blood and becomes arterial blood in the alveoli. Artery/vein names refer to the vessel's direction; arterial/venous blood refers to how much oxygen it carries.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)