39PM81｜第39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、粘弾性に特有の現象を選びます。

粘弾性とは、材料が弾性体の性質と粘性体の性質をあわせもつことです。生体軟組織、血管、皮膚、腱、軟骨などの力学的性質を理解するうえで重要です。

粘弾性で代表的に出題される現象は、応力緩和とクリープです。

解説

弾性体では、力を加えると変形し、力を取り除くと元に戻ります。

粘性体では、力を加えると時間とともに流れるように変形します。

生体組織の多くは、この2つの性質をあわせもつため、変形や応力が時間依存性を示します。

小項目を確認します。

• ａ．降伏
  誤りです。降伏は、材料が弾性変形から塑性変形へ移る現象です。粘弾性特有の現象としては扱いません。

• ｂ．破断
  誤りです。破断は、材料が限界を超えて切断・破壊される現象です。粘弾性が原因で生じる代表現象ではありません。

• ｃ．応力集中
  誤りです。応力集中は、形状の不連続部や切欠きなどに応力が集中する現象です。粘弾性特有の時間依存現象ではありません。

• ｄ．応力緩和
  正しいです。一定のひずみを保つと、時間とともに応力が低下する現象です。粘弾性材料の代表的な性質です。

• ｅ．クリープ
  正しいです。一定の応力を加え続けると、時間とともにひずみが増加する現象です。これも粘弾性材料の代表的な性質です。

したがって、粘弾性が原因で生じる現象は ｄ、ｅ であり、選択肢5が正答です。

ひっかけポイント
応力緩和とクリープは、どちらも「時間とともに変化する」現象です。粘弾性では、力や変形を加えた瞬間だけでなく、その後の時間変化を見ることが重要です。

選択肢の確認

1．誤り。
選択肢1は ａ、ｂ の組合せです。降伏と破断は、材料の塑性変形や破壊に関係する現象であり、粘弾性特有の代表現象ではありません。

2．誤り。
選択肢2は ａ、ｅ の組合せです。ｅのクリープは正しいですが、ａの降伏が不適切です。

3．誤り。
選択肢3は ｂ、ｃ の組合せです。破断と応力集中は、粘弾性が原因で生じる代表現象ではありません。

4．誤り。
選択肢4は ｃ、ｄ の組合せです。ｄの応力緩和は正しいですが、ｃの応力集中が不適切です。

5．正しい。
選択肢5は ｄ、ｅ の組合せです。応力緩和とクリープはいずれも粘弾性材料で生じる代表的な時間依存現象です。

覚えるポイント

• 粘弾性は、弾性と粘性をあわせもつ性質です。
• 応力緩和は、一定ひずみで応力が時間とともに低下する現象です。
• クリープは、一定応力でひずみが時間とともに増加する現象です。
• 生体軟組織、血管、皮膚、軟骨などは粘弾性を示します。
• 「時間依存性」が出てきたら、粘弾性を考えます。