肺での酸素と二酸化炭素の交換速度を上げる方法を知りたいです。

肺での酸素と二酸化炭素の交換速度を上げる方法を知りたいです。

一番は、赤血球を増やすことです。(運動が効果的です。)

具体的に知りたいことは、酸素分子をフィルタリングして血液内に取り入れ、二酸化炭素を血中から排出する肺胞壁のメカニズムです。

単純に交換速度の速さは、肺胞内と肺外の酸素濃度の差に比例するのでしょうか？

赤血球は酸素分圧に応じて結合しますので、酸素分圧が高い方が良いです。

酸素分圧を高めるには、吐く際になるべく多くの空気を吐ききることが重要です。

それには、深呼吸が効果的です。

成人男子の人間の肺の容積は約4000ccあるにも関わらず、普通の呼吸では、空気(成分:酸素21％、窒素79％、少量の炭酸ガス)をそのうち500ccしか摂取されていない。しかし、深呼吸のときでは約3500ccの空気が肺に出入りします。

また、供試機呼吸では横隔膜を使わないので、空気を吐ききることは難しいので、ぜひとも腹式呼吸で深呼吸を行ってください。

だとすると、体温の高い人は、その分平衡までに達する時間が短くなり、酸素摂取に有利なのでしょうか？

体温に関しては、人間の体温の違いは大きくても2度程度の違いなので大きな影響はありません。(分圧に関係する温度は絶対温度なので、35度と37度では、308度と310度で計算するのでほとんど影響はないと考えていいです。それに、35度と37度では代謝が大きく変わってくるので必要酸素量も異なり、そちらの影響の方が大きいと考えられます。)

"呼"と"吸"に費やす時間はどの程度が最適なのでしょうか？（おそらく肺活量に依存するとは思うのですが？）

どうも目的によって、変えるのが良いようです。

気功の世界では、補法と瀉法という概念があります。「補法」とは気を補うことで、「瀉法」は余分な気を散らしたり取り除いたりすることです。

気功の呼吸法の瀉法と言われる呼吸法で呼気時間を吸気時間より短くする、また、補法と言われる呼吸法で呼気時間を吸気時間より長くするようです。

以下論文より転載。

http://ci.nii.ac.jp/naid/110001091825/

本研究は、三調と言われる気功の三つの要素(調身、調息、調心)の内の調息に焦点を当てるものである。人は呼吸(吸気と呼気)の時間を意識的に制御すると、安静状態に較べて酸素濃度(SpO_2)、呼気中の酸素O_2、二酸化炭素(CO_2)、血圧(PPG)、心電図(ECG)等に生理変化が認められる。このことから、気功の呼吸法の瀉法と言われる呼吸法で呼気時間を吸気時間より短くする意義、また、補法と言われる呼吸法で呼気時間を吸気時間より長くする意義を知ることが出来た。本研究のもう一つの目的は、約2千年の歴史を経て現代も実践されている六字訣気功法の理論を検証することである。制御呼吸(吸気時間5秒-呼気時間15秒と吸気時間15-呼気時間5)の順腹式呼吸(吸気時に腹部を膨らませ、呼気時に腹部を凹ませる)の生理データから六字訣気功法の生理作用を検討した結果、次のことが判った: 1.吸気時間5秒-呼気時間15秒の場合:安静状態に較べて呼吸中の抹消酸素濃度(SpO_2)が増加し、呼気中の酸素O_2が減少し、二酸化炭素(CO_2)が増加した。呼吸後の安静時には、血圧差の分散度が減少するが、心電図の心拍数とR点電位のには明確な変化が見られなかった。 2.吸気時間15秒-、呼気時間5秒の場合:安静状態に較べて呼吸中の抹消血中酸素濃度(SpO_2)が増加し、呼気中の酸素(O_2)が増加し、二酸化炭素(CO_2)が減少し、呼吸後の安静時には血圧差と心拍数には明確な変化が見られなかったが、R点電位が増加する傾向が見られた。