69AM100｜第69回 臨床検査技師国家試験 過去問

正答

1．サーミスタ、2．ストレインゲージ

この問題のポイント

各トランスデューサが温度・ひずみ・光・磁界を、抵抗、電圧、電流のどの電気量へ変換するかを見分ける問題です。

解説

トランスデューサは、温度、圧力、変位、光、磁界などの物理量を、測定しやすい電気信号へ変換する素子です。サーミスタは温度に対して電気抵抗が大きく変化する半導体抵抗素子です。多くの医用温度センサで用いるNTCサーミスタでは、温度が上がると抵抗が低下します。抵抗をブリッジ回路や分圧回路で電圧へ変換して温度を求めます。ストレインゲージは金属箔や半導体の細い抵抗体を測定対象へ貼り、対象が伸び縮みすると長さと断面積などが変わって電気抵抗が変化することを利用します。圧力、荷重、変位を測るセンサの構成要素となり、微小な抵抗変化はWheatstoneブリッジで検出します。したがって、物理量変化が抵抗変化として現れるのは1と2です。熱電対は異なる金属の接点間温度差によりSeebeck効果で起電力を生じます。フォトダイオードは入射光によって光電流が変わり、ホール素子は電流と直交する磁界に応じてホール電圧を発生します。「最終的に計器で電圧として読む」ことと、「素子の一次変換量が抵抗である」ことを区別します。

選択肢の確認

1．サーミスタ：正しい。温度変化によって半導体の電気抵抗が変わります。
2．ストレインゲージ：正しい。機械的ひずみにより抵抗体の長さ・断面積などが変化し、電気抵抗が変わります。
3．熱電対：誤り。異種金属接点の温度差をSeebeck効果による熱起電力へ変換します。
4．フォトダイオード：誤り。光エネルギーに応じた電流、または回路上の電圧を出力する光電変換素子です。
5．ホール素子：誤り。磁束密度をホール効果による電圧へ変換します。

覚えるポイント

• サーミスタは温度、ストレインゲージはひずみを抵抗変化へ変換する。
• 熱電対は温度差を起電力、フォトダイオードは光を電流へ変換する。
• 微小抵抗変化の測定にはWheatstoneブリッジがよく用いられる。