39AM36｜第39回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

4

この問題のポイント

この問題では、除細動器内部コンデンサに蓄えられるエネルギーから、充電電圧を求めます。

使う式は、コンデンサに蓄えられるエネルギーです。

• E = 1/2 × C × V^2

ここで、E はエネルギー、C は静電容量、V は充電電圧です。

解説

除細動器では、内部のコンデンサに電気エネルギーを蓄え、短時間で患者へ放電します。

内部損失がない条件なので、設定エネルギー 300 J はコンデンサに蓄えられたエネルギーとして考えます。

計算の流れ

使う公式は次の通りです。

• E = 1/2 × C × V^2

求めたいのは V なので、式を変形します。

• V^2 = 2E / C
• V = √(2E / C)

単位変換

静電容量を F に直します。

• 150 μF = 150 × 10^-6 F
• 150 × 10^-6 F = 1.50 × 10^-4 F

代入

• E = 300 J
• C = 150 × 10^-6 F

式に代入します。

• V^2 = 2 × 300 / 150 × 10^-6
• V^2 = 600 / 150 × 10^-6
• V^2 = 4.0 × 10^6

したがって、

• V = √(4.0 × 10^6)
• V = 2.0 × 10^3
• V = 2,000 V

よって、除細動に用いる充電電圧は 2,000 V です。

ひっかけポイント
1/2 を忘れると 1,414 V を選びやすくなります。コンデンサのエネルギー式は必ず E = 1/2 × C × V^2 と覚えます。

安全管理上のポイント
除細動器は高電圧・大エネルギーを扱う治療機器です。点検時は出力エネルギー、充電時間、放電動作、電極・パッド、バッテリー状態を確認します。

選択肢の確認

1．誤り。
141 V では、150 μF のコンデンサに 300 J を蓄えるには電圧が低すぎます。

2．誤り。
200 V では、必要なエネルギーに対して電圧が不足します。計算結果は 2,000 V です。

3．誤り。
1,414 V は、エネルギー式の 1/2 を考慮しない場合に出やすい値です。正しくは E = 1/2 × C × V^2 を用います。

4．正しい。
計算すると、V = 2,000 V となります。したがって、この選択肢が正答です。

5．誤り。
14,142 V は大きすぎます。μF から F への単位変換と、平方根の計算を確認します。

覚えるポイント

• コンデンサのエネルギーは E = 1/2 × C × V^2 です。
• μF は 10^-6 F に変換します。
• 除細動器はコンデンサに蓄えたエネルギーを放電します。
• 1/2 を忘れると誤答しやすくなります。
• 計算問題では、公式、単位変換、代入、平方根の順に確認します。