気圧と人体への影響について

質問

飛行機に乗っていると、耳がキーンとなります。海で３ｍももぐるとキーンとなります。気圧が変わると耳に影響があるようです。
私が知りたいことは、高圧下、または減圧下での人体への影響です。別にそんな状況になるとは考えにくいですが、たとえば、息をすることが可能な状態で、そういう気圧下にいた場合、死んでしまいますか。
息ができると言うことは、体にかかる気圧と同じ圧力の空気を吸っていなければならないように思いますが。
宇宙服、潜水服を着ていれば人は死なないのは知っていますが、どういう原理なんでしょうか。そういう服の中は常圧に保たれているのでしょうか。それとも外部の圧力に合うようになっているんでしょうか。
ロシアの潜水艦で事故にあった人は体がつぶれちゃってしまったんでしょうか。
宇宙に放り出されると、目ん玉が飛び出すんでしょうか。
興味本位の質問で申し訳ありませんが、少し教えてください。

回答No.6

Ai_Nyai

液体、固体、気体のうち、圧力の変化で液体と固体はほとんど容積が変わりません。しかし、気体は圧力が高くなると容積が減少し、逆に低くなると増加します。人間の体のほとんどは液体と固体で出来ておりますから、大部分は圧力の変化に伴って膨らんだり縮んだりはしません。ところが、体の部分によっては気体を含む所があります。そうです、耳の中の外耳と内耳、鼻や口喉、気管、肺などの空間です。これらの空間は空気（気体）で満たされていますから、圧力の変化に伴って体積が増減するはずです。しかし、鼻、外耳、口、喉、気管、肺は構造的に外とつながっているので、外と同じ圧力になり体積は変わらないのです。ところが、中耳や副鼻腔では話が違います。中耳は耳管という細い管でのどの奥から外とつながっています。副鼻腔は鼻の奥でつながっています。これらの空間は外の緩慢な気圧変化で耳管などを介して外の空気を入れたり中の空気を出したりして、うまく圧平衡をとれますが、急激な変化にはついていけません。したがって、飛行機が高度を変化させたときや、列車がトンネルに入ったときに耳に違和感や痛みを感じます。例えば外の気圧が高くなったとき中耳の圧力は外より低いことになります。したがって、中耳空間が外の圧力に押されて潰れそうになるのです。その時鼓膜が押されて違和感や痛みを感じます。最悪の時は鼓膜が持ちこたえられなくなって破れてしまいます。外の気圧が低くなったときは逆に内耳空間が膨らもうとします。したがって、鼓膜が内から外に押され違和感を感じます。水面下１０ｍの圧力では気体による空間を持つもの（例えば風船）は大凡半分の体積になります。中耳や副鼻腔が外と圧平衡をとれなかったら、鼓膜が破れたり、圧平衡を取るためにそれらの空間は血液や粘液等の浸出液で満たされます。再び水面に上昇すると、潜ったときと逆の現象が起こります。すなわち閉じこめられていた空気が膨張して貯まった血液などの浸出液が副鼻腔から鼻腔内にあふれでてきますし、中耳では浸出液がせき止められて耳管から排出出来なかった場合、鼓膜が破れるでしょう。肺は口や鼻を介して外とつながっていますが、喉や口の所で息ごらえをしていたらどうなるでしょう。水深１０ｍの所から水面に上昇したとすると、肺は大凡倍に膨らみますから一杯に息を吸っていた場合は肺が破けてしまいます。漏れた空気は心臓などを圧迫したり、下手をすると血管内に入り脳血栓を起こして即死に近いことになります。宇宙空間に放り出されたときもこれのひどい状態になるのでしょうか？実際に放り出された人を見たことがないので判りません。
それから、気体（空気）は液体（血液など）に溶け込みます。圧力が高くなると更に溶け込みます。次に圧力を下げると溶け込んだ空気が、溶けていられなくなって出てきます。つまり、血液の中に泡が出来ます。このあわが都合の悪いところに詰まると血流障害を起こして、いわゆる潜水病を引き起こします。骨髄内などに泡が生じるとかなり時間が経ってから障害が出ます。脳内にひっかかると割と速い時期に障害が出るようです。宇宙空間ではゼロ気圧ですから血液に溶け込んだ空気が泡となって、コーラの泡のように血管内に発生するのでしょうか？これも見たことがないので判りません。
通常の生活の元で起こることに対する対策としては飛行機などで高いところに上昇したときの耳の違和感は首を違和感のない側に傾けて（延ばす感じで）あごを前に突き出すように動かしたり、つばを飲み込む。逆に下降して外圧が高くなったときも同じようなことをし、それでも良くならなければ加えて鼻をつまんでふんとやってみる。副鼻腔の方は飛行機内の圧変化程度では症状が出ることはないと思いますが、鼻を摘んで息を吸ったり吐いたりして、鼻腔内の圧を変化させてみると良くなるかも知れません。鼻腔と副鼻腔は通常大きく通じているので問題ないですが、風邪をひいていたり、蓄膿症になっていたり、アレルギーの時は粘膜が腫れて閉じていることがあります。この時は違和感等があるかも知れません。頭が重く感じたり痛くなったりします。耳管も同様の理由で閉じ気味になっているときがあります。飛行機に乗ることはともかく、ダイビングは止めた方がいいでしょう。
飛行機に乗られたりするときは飴をなめたり、ガムを噛むことであごを動かしたり、つばを飲み込んだりする動作につながるので試して下さい。幼児には良い対策かも知れません。乳児にはオッパイを飲ませ続ける。ちょっとはずかしいですね。
ダイビングの話ですが、マスクスクイズというのがあります。潜ったとき水中メガネ（マスク）内の圧平衡がとれなくて、空間を縮めて圧平行をとるために顔がマスク内に吸い出されてきます。目が飛び出ていたくなるので、すぐに判るのですが、緊張していると判らないままダイビングを終えて、皮膚の内出血、眼球の内出血（白目が血走る）を起こします。マスクの痕が一週間はきえません。対策は違和感を感じたら鼻から息をマスク内にふんと出してやればいいんです。逆に上昇するときはマスク内の圧が外より高くなりますが、この時は勝手に空気が外に漏れてくれるので問題ないです。
ロシアの原潜の事故はお気の毒です。水深１００ｍですか。素潜りの達人でも水面まで上がることは無理でしょうね。艦内が一気圧に近いとして、外に出れば水深１００ｍの水圧が一気に襲ってきます。肺がぺしゃんこ、鼓膜が破れ、副鼻腔などは鼻や頬の骨ごと押しつぶされ、気絶しておぼれ死ぬんでしょうね。与圧室で一旦圧平衡をとり、上昇のための浮き袋（気球みたいに下が開いてる奴）をつけて、上昇すればどうでしょうか。もしかしたら助かるかも知れません。その時は口を少し開いて気道を開けておく（うーあーとか声を出しながら）と肺の破裂は防げるでしょう。しかし、鼓膜はやられるだろうな（鼓膜に穴を開けて液体で満たしておけばいいかも）。後は運を天に任せて一気に緊急浮上。
あまりお役に立てず、すいません

お礼

ありがとうございました。飛行機でくれる飴はそういう意味もあったんでしょうか？