第72回臨床検査技師国試【医用工学概論】全選択肢の正誤理由と解説まとめ

正答：5

【解説】「バイ」の意味を理解する

医用工学の半導体分野からの出題です。バイポーラの「バイ（Bi）」は、バイリンガル（2カ国語）などと同じく「2つの」という意味です。マイナスの電気を持つ「自由電子」と、プラスの電気を持つ「正孔（ホール）」の2種類両方が電気を運ぶ役割（キャリア）を果たすため、この名前がついています。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（MOS型はFET）
  MOS型とはMOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）のことであり、FET（電界効果トランジスタ）の一種です。バイポーラトランジスタにはMOS型は存在しません。
• 2．誤り（端子はE、B、C）
  バイポーラトランジスタの3つの端子名は、エミッタ（E）、ベース（B）、コレクタ（C）です。ゲート（G）、ソース（S）、ドレイン（D）という端子名を持つのはFETです。
• 3．誤り（pn接合面は2つ）
  p型とn型の半導体を「p-n-p」または「n-p-n」のように3層に接合しているため、pn接合面は2つあります。
• 4．誤り（電流制御型）
  バイポーラトランジスタは、ベース端子に流す「電流」によって全体の電流をコントロールする電流制御型の素子です。FETは「電圧制御型」です。
• 5．正しい（電子と正孔）
  上記の通り、自由電子と正孔の両方が関与します。一方、FETでは、電子または正孔のいずれか一方のみが電流の担い手（多数キャリア）となるため、「ユニポーラ（単極）」トランジスタと呼ばれます。

さい

FETの端子名「ゲート」も、文字通り水の通り道の「門（ゲート）」の役割です。名前の意味がわかると半導体も少し親しみやすくなります！

正答：4

【解説】データを一元管理するDBMS

臨床検査システム（LIS：Laboratory Information System）には、毎日膨大な量の患者情報や検査結果が送られてきます。これらの大量のデータを重複なく整理し、必要な時に一瞬で検索・抽出・更新できるように管理する裏方のシステムを「データベース管理システム（DBMS）」と呼びます。ここで注意したいのは、データベース（DB）はデータそのものを保存する場所であり、DBMSはそのデータベースの作成・検索・更新・削除・アクセス制御などを効率よく管理するソフトウェアであるという違いです。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（ウェブブラウザ）
  インターネット上のWebサイトを閲覧するためのソフトウェアです（Google Chrome、Safariなど）。
• 2．誤り（オフィススイート）
  文書作成や表計算など、事務作業に必要な複数のソフトをひとまとめにした製品群です（Microsoft Office、LibreOfficeなど）。
• 3．誤り（オペレーティングシステム）
  ハードウェア資源（CPU・メモリ・ストレージなど）を管理し、アプリケーションが動作する基盤となる基本ソフトウェア（OS）です（Windows、macOS、Linuxなど）。
• 4．正しい（データベース管理システム）
  DBMS（Database Management System）のことです。データベースの作成・検索・更新・削除・アクセス制御などを効率よく管理するソフトウェアであり、LISの中核をなす仕組みです。
• 5．誤り（プログラミング言語）
  人間がコンピュータに「どう動いてほしいか」を指示するための専用の言葉です（C言語、Pythonなど）。

さい

こうした基礎的なIT用語がよく出題されます。私たちが普段スマホやPCで使っているソフトウェアがどの分類に当てはまるのか、日常と結びつけておくと覚えやすいです！

正答：4

【解説】電圧利得（ゲイン）の計算式

医用工学（電子回路）において、増幅器が入力信号の電圧を何倍にしたかを表す指標を「電圧利得（ゲイン）」と呼び、単位にはデシベル（dB）を用います。
入力電圧に対する出力電圧の比率（増幅率）をA_v（A_v = V_out / V_in）としたとき、電圧利得Gを求める公式は以下の通りです。

G[dB] = 20 log₁₀ A_v

電圧利得の計算において「20」を掛けるのは、電力が電圧の2乗に比例するためです。今回の問題では、信号を1000倍（10³倍）にしているため、公式のA_vに1000を代入して計算します。

G = 20 log₁₀(1000)
G = 20 log₁₀(10³)
G = 20 × 3
G = 60 dB

よって、正解は60になります。

さい

国試では「10倍＝20 dB」「100倍＝40 dB」「1000倍＝60 dB」「2倍≒6 dB」の4つを暗記しておくと、計算問題のほとんどに対応できます。

正答：5

【解説】図記号のパーツを分解して読み解く

医用工学におけるME機器の安全基準（JIS T 0601-1）からの出題です。図記号はそのまま丸暗記するのではなく、パーツごとの意味を知っておくとパズル感覚で確実に解くことができます。

【各選択肢の図記号と正誤理由】

• 1．誤り（保護接地）
  丸の中にアース（接地）のマークが描かれています。機器の金属外装などを接地（アース）するための端子を示します。
• 2．誤り（クラスⅡ機器）
  四角形が二重になっているマークです。基礎絶縁に加えて付加絶縁を施した「二重絶縁構造（アース接続が不要）」を持つ機器を示します。
• 3．誤り（注意喚起）
  逆三角形にビックリマークは、一般的に注意喚起や警告などを表します。ME機器特有の装着部分類の記号ではありません。
• 4．誤り（BF形装着部）
  四角形（F：Floating：フローティング）の中に人体（B：Body）が描かれたBF形装着部です。心臓へ直接適用することはできず、心臓以外の体表・体内へ適用されます。
• 5．正しい（耐除細動形CF形装着部）
  四角形（F）の中に心臓（C：Cardiac）が描かれ、さらに両脇にパドル（除細動器の電極）のマークが付いています。心臓へ直接適用できるCF形装着部であり、除細動時の高電圧パルスに耐えられる「耐除細動形CF形装着部」を示します。

さい

この図記号問題は、知っていれば解けるボーナス問題です。

正答：2

【解説】減衰係数＝超音波の「通りにくさ」

超音波が物質（媒質）の中を進むとき、エネルギーが熱に変わって吸収されたり、散乱したりして次第に弱まっていきます。これを「減衰」と呼び、その弱まりやすさの度合いを示す数値を「吸収（減衰）係数」と言います。係数が大きいほど超音波は早く弱まってしまい、奥まで届きにくくなります。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（筋肉：1.3〜3.3 dB/cm/MHz）
  軟部組織の中では比較的減衰しやすい方ですが、空気に比べればはるかに小さい値です。
• 2．正しい（空気：約10〜12 dB/cm/MHz）
  空気では生体との音響インピーダンス差が極めて大きいため、超音波の大部分が境界面で反射され、さらに媒質内でも減衰が非常に大きく、深部へ伝搬しにくくなります。
• 3．誤り（血液：0.18 dB/cm/MHz）
  液体成分に近く、散乱が少ないため超音波がよく通ります。
• 4．誤り（脂肪：0.63 dB/cm/MHz）
  筋肉よりも減衰が少なく、超音波が通りやすい組織です。
• 5．誤り（水：0.0022 dB/cm/MHz）
  水は超音波の吸収・散乱が非常に少なく、減衰係数が極めて小さいため、選択肢の中で超音波が最もよく伝搬します。

さい

尿がパンパンに溜まった膀胱（中身はほぼ水）などをエコーで見ると、超音波が減衰せずに突き抜けるため、その後方にある組織が不自然に明るく光って見えます。これを「後方エコー増強」と呼び、水が最も減衰しにくい証拠になります。

正答：2

【解説】体に流れる電流の大きさと危険性

医療安全やME機器の取り扱いにおいて、電撃（感電）による生体反応の基準値は必須知識です。皮膚表面から電気が流れる「マクロショック」の場合、電流が大きくなるにつれて人体に重大な影響を及ぼします。
（ただし、接触時間や電流経路、交流・直流の違いによって生体反応は変化します）。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（0.1 mA）
  皮膚表面から流れるマクロショックとしては、人間は何も感じない安全なレベルです。しかし、心臓に直接流れる「ミクロショック」の場合は、心室細動を誘発する危険な値となります。
• 2．正しい（1 mA：最小感知電流）
  人間が「ピリピリする」と辛うじて電気を感じ始める限界の電流値です。
• 3．誤り（10 mA：離脱不能電流付近）
  筋肉が強く収縮（痙攣）し、自力で漏電部分から手を離すことができなくなる限界の電流（10〜20 mA）です。
• 4．誤り（100 mA：心室細動電流）
  心臓の拍動リズムが崩れ、致命的な不整脈である「心室細動」を引き起こす極めて危険な電流値です。
• 5．誤り（1,000 mA = 1 A）
  呼吸停止、重度の熱傷、心停止など極めて重篤な障害を引き起こす危険があります。

さい

この「10倍の法則」を知っているだけで、この手の問題は楽勝です。

正答：3

【解説】あらかじめ設定されたルールで守る「防火壁」

電子カルテや検査データなどの機微な個人情報（要配慮個人情報）を扱う病院内のネットワーク（院内LAN）は、インターネットなどの外部ネットワークからのサイバー攻撃や不正アクセスから厳重に守られなければなりません。この境界線に設置され、あらかじめ設定されたルールに従って通信を許可・遮断する防御システムが「ファイアーウォール（防火壁）」です。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（スイッチ）
  スイッチ（スイッチングハブ）は、OSI参照モデルのデータリンク層（第2層）で動作し、宛先MACアドレスを見てデータを適切なポートだけに送る中継機器です。
• 2．誤り（ハブ）
  複数の機器を接続する集線装置です。スイッチとは異なり、受信したデータを全てのポートへ送信（ブロードキャスト）します。
• 3．正しい（ファイアーウォール）
  上記の通り、外部ネットワークと内部ネットワークの間に設置され、ルールに従って不正な通信を遮断する防御システムです。
• 4．誤り（ブリッジ）
  2つのLANセグメントを接続し、MACアドレスをもとに必要なフレームだけを転送する中継機器です。
• 5．誤り（ルーター）
  OSI参照モデルのネットワーク層（第3層）で動作し、IPアドレスをもとに異なるネットワーク間の通信経路（ルーティング）を決定する機器です。病院LANとインターネットを接続する際にも使用されます。

さい

最近の病院では、ランサムウェア（身代金要求型ウイルス）によるサイバー攻撃で電子カルテが停止する事件が多発しています。

正答：2

【解説】DICOMとHL7の厳密な区別

医療情報システムにおいて、HL7とDICOMはどちらも医療連携に欠かせない国際標準規格ですが、国家試験ではそれぞれの役割の違いが区別されて出題されます。医療情報システム間で文字情報をやり取りする標準規約を問う場合は、HL7を選択するのが適切です。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（医用画像と付随情報の規格）
  DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）は、医用画像とその付随情報（患者情報・撮影条件など）を保存・通信するための国際規格です。DICOMも医療情報システムで利用される重要な標準規格ですが、システム間の文字情報交換の主たる規約を問う本問では誤りとなります。
• 2．正しい（医療情報の規格）
  HL7（Health Level Seven）は、患者基本情報、検査オーダー、検査結果、処方情報など、医療システム間で文字情報を交換するための国際標準規約です。
• 3．誤り（静止画像）
  JPEGは、一般的な静止画像ファイルの圧縮形式であり、医療特有の標準通信規約ではありません。
• 4．誤り（音声）
  MP3は、一般的な音声データファイルの圧縮形式です。
• 5．誤り（電子文書）
  PDFは、端末やOSに依存せずにレイアウトを保持したまま閲覧・印刷できる一般的な文書ファイル形式です。

さい

文字はHL7、画像とその付随データはDICOMと役割が分かれています。

正答：2

【解説】自ら電気を生み出す「圧電効果」

トランスデューサ（変換器）とは、ある種類のエネルギーを別の種類のエネルギーへ変換する素子です。MEでは、温度・圧力・光・振動などを電気信号へ変換するものを指すことが多いです。
この中で「圧電素子（ピエゾ素子）」は、圧電正効果により、機械的な力や振動を加えると電荷（電圧）が発生するという特殊な性質を持っています。
超音波プローブでは、圧電素子が送信時には電気から超音波（逆圧電効果）、受信時には超音波から電気（圧電正効果）という双方向の変換を行います。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（光 → 抵抗変化）
  CdS（硫化カドミウムセル）は、光が当たると電気抵抗値が下がる性質を利用した光センサーです。
• 2．正しい（振動・圧力 → 起電力）
  上記の通り、圧電素子は振動を起電力に変換します。エコー検査に使う超音波プローブの先端（振動子）に入っている超重要パーツです。
• 3．誤り（温度 → 抵抗変化）
  サーミスタは、温度が変わると電気抵抗値が変化するセンサーです。電子体温計の先端に入っています。
• 4．誤り（ひずみ・力 → 抵抗変化）
  ストレインゲージ（ひずみゲージ）は、引っ張られたり縮んだりすることで電気抵抗値が変わるセンサーです。観血的血圧計などに使われます。
• 5．誤り（光 → 電流変化）
  フォトトランジスタは、光が当たることでベース電流に相当する作用が生じ、光に応じたコレクタ電流を増幅する半導体素子です。

さい

超音波検査でプローブを落としてはいけない理由は、中にこの「圧電素子（クリスタル）」が入っていて、衝撃で割れてしまうからです。

正答：4

【解説】毒性ガスを抜く「エアレーション」

酸化エチレンガス（EOG）滅菌は、熱に弱いプラスチック製品やゴム製品などを低温（40〜60℃）で滅菌できる非常に優れた方法です。しかし、EOGには毒性、刺激性、変異原性、発がん性があるため、残留ガスを十分除去する必要があります。そのため、滅菌終了後に医療機器の素材の内部に吸着・残留したEOGを、空気で置換・揮散させ、安全な濃度まで低下させる「エアレーション（空気洗浄・曝気）」という工程が絶対に欠かせません。数時間〜数日（器材や装置によって異なる）に及ぶ長時間のエアレーションが必要です。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（昇温）
  滅菌器内の温度を、EOG滅菌の適正温度まで上げる工程です。
• 2．誤り（乾燥）
  滅菌前の乾燥は器材表面の水分を除去し、適切な滅菌条件を整えるために行います。
• 3．誤り（インターロック）
  工程ではなく「安全機構（装置）」のことです。扉が確実に閉まっていないと作動しなかったり、ガスが抜けるまで扉が開かないようにするシステム的な制限を指します。
• 4．正しい（エアレーション）
  上記の通り、残留したEOGを空気で置換・揮散させ、安全な濃度まで低下させる必須の工程です。
• 5．誤り（プレコンディショニング）
  ガスを注入する前段階で、器材の温度・湿度を調整し、EOGが十分作用できる環境を整える前処理工程です。

さい

このエアレーションの時間が長いことがEOG滅菌のネックですが、チューブ類など細長くて複雑な器材にもガスがしっかり浸透するため、今でも現場で大活躍しています！

正答：2

【解説】遠心力は回転数の「2乗」に比例する

検査機器学からの出題です。遠心分離機における遠心力Fは、以下の公式で表されます。

F = m r ω²
（m：物体の質量、r：回転半径、ω：角速度）

毎分回転数n（rpm）を用いると、角速度ωは ω = 2πn / 60 と表せるため、遠心力Fは回転数nの2乗に比例するという関係が成り立ちます。したがって、回転数を2倍にすると、遠心力は2² = 4倍になります。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り
  回転数にそのまま比例（1乗に比例）すると誤認した場合の数値です。
• 2．正しい
  上記の通り、遠心力は回転数の2乗に比例するため4倍となります。
• 3．誤り
  回転数の3乗に比例すると誤認した場合の数値です。
• 4．誤り
  回転数の4乗に比例すると誤認した場合の数値です。
• 5．誤り
  回転数の5乗に比例すると誤認した場合の数値です。

さい

同じ遠心力（RCF）でも、ロータ半径が異なれば必要な回転数（rpm）は変わります。

正答：4、5

【解説】ISMバンド（2.4GHz帯）を利用する機器

電子レンジは、約2.4GHz（2.45GHz付近）のマイクロ波を照射して食品の水分を振動させ、その摩擦熱で加熱する仕組みです。この2.4GHz帯は「ISMバンド（産業・科学・医療用バンド）」と呼ばれています。ISMバンドは産業・科学・医療用途のために割り当てられた周波数帯であり、一定の技術基準を満たした無線設備（Wi-FiやBluetoothなど）が免許不要で利用できるよう開放されています。そのため、私たちの身近にある多くの無線通信機器がこの同じ周波数帯を共有して利用しています。

【各選択肢の解説と正誤理由】

• 1．誤り（GPSは1.2〜1.5GHz帯）
  GPS（全地球測位システム）は、人工衛星から送信される1.2GHz帯や1.5GHz帯のマイクロ波を利用しています。
• 2．誤り（AM波はkHz帯）
  AMラジオは、中波（MF）と呼ばれる535kHz〜1605kHzの低い周波数帯を利用しています。障害物を回り込む性質があり、広範囲に電波が届きます。
• 3．誤り（FM波はMHz帯）
  FMラジオは、超短波（VHF）と呼ばれる76MHz〜95MHzの周波数帯を利用しています。AM波より高音質ですが、直進性が高く障害物にやや弱いです。
• 4．正しい（Wi-Fiは2.4GHz帯など）
  無線LAN（Wi-Fi）の主要な規格は2.4GHz帯を使用しています（他に5GHz帯や6GHz帯なども利用されます）。
• 5．正しい（Bluetoothは2.4GHz帯）
  ワイヤレスイヤホンなどに使われるBluetoothも2.4GHz帯を使用しています。干渉を防ぐため、周波数を細かく高速で切り替えるホッピング方式を採用しています。

さい

もし電子レンジを使っていてWi-Fiが遅くなる場合は、Wi-Fiルーターの設定を「5GHz帯」に切り替えると干渉を受けずにサクサク通信できるようになりますよ！