45PM25｜第45回 第2種ME技術実力検定試験 過去問

正答

4

この問題のポイント

この問題では、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸光特性、光の波長と周波数の関係が問われています。

図では、次の順に確認します。

• 横軸：光の波長［nm］。右ほど波長が長い。
• 縦軸：log（吸光係数）。上ほど光を吸収しやすい。
• 2本の曲線の交点：酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸光係数が等しい波長。

第2種MEでは、パルスオキシメータの原理と関連して、ヘモグロビンの吸光特性を押さえることが大切です。

解説

吸光係数は、物質がどれだけ光を吸収しやすいかを表す量です。
吸光係数が大きいほど光は吸収されやすく、体内を透過しにくくなります。

酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンは、波長によって光の吸収のしかたが異なります。

• 赤色光付近では、脱酸素化ヘモグロビンの吸収が大きい。
• 近赤外光付近では、酸素化ヘモグロビンの吸収が相対的に大きい。
• この吸収の違いを利用する代表的な装置がパルスオキシメータである。

図の2本の曲線が交わる波長では、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸光係数が等しくなります。
このような波長を等吸収点といいます。

ヘモグロビンの等吸収点は、およそ800 nm付近にあります。
したがって、図中の波長 x はおよそ 800 nm と判断できます。

また、光の周波数 f と波長 λ には、次の関係があります。

f = c / λ

ここで、c は光の速さです。
つまり、波長が長いほど周波数は低くなります。

ひっかけポイント
縦軸は透過率ではなく、**log（吸光係数）**です。
上に行くほど透過しやすいのではなく、上に行くほど吸収されやすいことを示します。

選択肢の確認

1．波長 y の光の周波数は波長 x の光の周波数よりも高い。
誤り。
図では、y は x より右側にあります。横軸は右ほど波長が長いので、波長 y は波長 x より長い波長です。
光の周波数は f = c / λ で表されるため、波長が長いほど周波数は低くなります。したがって、波長 y の光の周波数は、波長 x の光の周波数より低くなります。

2．縦軸は上ほど光の透過率が高いことを示す。
誤り。
縦軸は log（吸光係数）です。吸光係数が大きいほど光を吸収しやすく、透過しにくくなります。
そのため、上ほど透過率が高いという読み方は逆です。

3．曲線 A は酸素化ヘモグロビンを表す。
誤り。
図では、曲線 A は短波長側、特に赤色光付近で吸収が大きく、800 nm 付近より長波長側では曲線 B より低くなっています。
この特徴は、脱酸素化ヘモグロビンの吸光特性に対応します。酸素化ヘモグロビンは、近赤外光側で相対的に吸収が大きくなるため、曲線 B と考えます。

4．波長 x はおよそ 800 nm である。
正しい。
波長 x は、2本の曲線が交わる付近を示しています。ここでは、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸光係数がほぼ等しくなります。
この等吸収点はおよそ 800 nm 付近であるため、記述は正しいです。

5．波長 y の光は可視光である。
誤り。
可視光はおよそ 400〜700 nm、広く見積もってもおよそ 380〜780 nm 程度の範囲です。
図では、y は x より右側、つまり 800 nm より長い波長側にあります。したがって、波長 y の光は近赤外光の領域であり、可視光ではありません。

覚えるポイント

• 吸光係数は、光の吸収されやすさを表す。
• 吸光係数が大きいほど、光は透過しにくい。
• 光の周波数は波長に反比例する。
• 波長が長いほど、周波数は低い。
• 酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸光係数が等しい波長を等吸収点という。
• ヘモグロビンの等吸収点は、およそ800 nm付近である。
• パルスオキシメータでは、赤色光と近赤外光に対するヘモグロビンの吸光差を利用する。