38AM86｜第38回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

5

この問題のポイント

この問題では、血管壁の粘弾性、非線形性、異方性が問われています。

血管は、単純なゴム管ではありません。
血管壁には、エラスチン、コラーゲン、平滑筋などが含まれ、複雑な力学特性を示します。

正しい小項目は、ｄ、ｅです。

解説

血管壁は、生体軟組織として次のような性質を示します。

• 非線形性
• 粘弾性
• ヒステリシス
• 異方性
• クリープ
• 応力緩和

低い圧力範囲では、主にエラスチンが伸展に関与します。
エラスチンは比較的よく伸び、弾性率が小さい成分です。

圧力や伸展が大きくなると、コラーゲン線維が引き伸ばされ、血管壁は急に硬くなります。
コラーゲンはエラスチンより弾性率が大きく、血管の過伸展を防ぐ役割があります。

問題文の小項目を確認します。

ａ．変形挙動は線形である。
誤りです。血管の応力－ひずみ関係は、一般に非線形です。伸び始めは柔らかく、伸展が大きくなると硬くなる性質を示します。

ｂ．ヒステリシスをもたない。
誤りです。血管は粘弾性体であり、負荷時と除荷時で応力－ひずみ経路が一致しません。したがってヒステリシスを示します。

ｃ．力学的等方性を示す。
誤りです。血管壁は、円周方向、長軸方向、径方向で構造や線維配向が異なるため、力学的には異方性を示します。

ｄ．エラスチンはコラーゲンよりも弾性率が小さい。
正しいです。エラスチンは柔らかく伸びやすい成分で、コラーゲンは硬く強い成分です。したがって、エラスチンの弾性率はコラーゲンより小さいです。

ｅ．応力を負荷するとクリープ現象が生じる。
正しいです。血管は粘弾性体なので、一定応力を加え続けると時間とともにひずみが増加するクリープ現象を示します。

ひっかけポイント
血管は「線形・等方性・ヒステリシスなし」の材料ではありません。
生体軟組織では、非線形性、粘弾性、異方性をセットで押さえます。

選択肢の確認

1．誤り。
選択肢1は ａ、ｂ の組合せです。血管の変形挙動は非線形であり、ヒステリシスも示します。

2．誤り。
選択肢2は ａ、ｅ の組合せです。ｅは正しいですが、ａが誤りです。血管の変形挙動は線形ではありません。

3．誤り。
選択肢3は ｂ、ｃ の組合せです。血管はヒステリシスを示し、力学的にも異方性を示します。

4．誤り。
選択肢4は ｃ、ｄ の組合せです。ｄは正しいですが、ｃが誤りです。血管は等方性ではなく異方性を示します。

5．正しい。
選択肢5は ｄ、ｅ の組合せです。エラスチンはコラーゲンより弾性率が小さく、血管は粘弾性体としてクリープ現象を示します。

覚えるポイント

• 血管の変形挙動は、一般に非線形です。
• 血管は粘弾性体であり、ヒステリシスを示します。
• 血管壁は線維配向があるため、異方性を示します。
• エラスチンは柔らかく、コラーゲンは硬い成分です。
• 一定応力を加えると、時間とともにひずみが増えるクリープ現象が生じます。