酸素解離の表から求めた放出量に血流量の比をかけて、安静時と運動時の単位時間あたりの酸素放出量を比べたり、母体と胎児のヘモグロビンの表を組み合わせて胎盤・胎児組織での酸素の受け渡しの割合を求めたりできる
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酸素解離の表から読み取った「血液が組織で手放す酸素の量」に、その組織を流れる血液の量をかけると、組織が単位時間に受け取る酸素の量が求められます。これを使うと、安静時と運動時で筋肉に届く酸素が何倍になるかを比べたり、胎盤で母体の血液から胎児の血液へ酸素がどれだけ受け渡されるかを求めたりできます。酸素解離曲線の読み取りと、心拍出量・血流量の計算を組み合わせる技能です。
血液中のヘモグロビンの量が一定なら、血液 100 mL が運べる酸素の最大量（すべてのヘモグロビンが酸素ヘモグロビンになったときの量）は決まっています。肺胞で酸素ヘモグロビンが 、組織で になるなら、血液 100 mL が組織で放出する酸素の量は、最大量の です。つまり血液の一定量あたりの放出量は、割合の差 に比例します。
組織が 1 分間に受け取る酸素の量は、「血液の一定量あたりの放出量」に「1 分間にその組織を流れる血液の量」をかけたものです。運動時は、筋肉の酸素分圧が下がり二酸化炭素分圧が上がるので が小さくなって 1 回の通過で手放す酸素が増えるうえに、心拍出量が増え筋肉への血流量も増えます。この 2 つの効果がかけ算で効くので、筋肉への酸素の供給は大きく増えます。
胎盤でも考え方は同じです。母体のヘモグロビンが胎盤で放出した酸素を、胎児のヘモグロビンが受け取ります。胎児のヘモグロビンは同じ酸素分圧でも母体のものより酸素と結合しやすいので、母体の表と胎児の表で、胎盤の酸素分圧での割合を別々に読み取って比べます。
表から、比べたい場面それぞれについて、肺胞（または酸素を受け取る場所）での酸素ヘモグロビンの割合 と、組織（または酸素を手放す場所）での割合 を読み取る（二酸化炭素分圧の条件にも注意する）
血液の一定量あたりの放出量に比例する量として、割合の差 （％）を求める。問題に血液 100 mL あたりの最大酸素量 mL があれば、放出量は mL
それぞれの場面の血流量（安静時を 1 としたときの倍率、または毎分拍出量×器官に流れる割合）を求める
単位時間あたりの放出量 を場面ごとに計算する
問われた順に割り算して比を求める（例: 運動時 ÷ 安静時）
ヒトの酸素ヘモグロビンの割合が、次の表のようになっているとする。
| 場所・状態 | 酸素ヘモグロビンの割合（%） |
|---|---|
| 肺胞（安静時・運動時とも） | 95 |
| 安静時の筋肉 | 75 |
| 運動時の筋肉 | 35 |
運動時に筋肉を流れる血液の量（1 分間あたり）は、安静時の 4 倍になるものとする。血液中のヘモグロビンの濃度は安静時と運動時で変わらないものとして、運動時に筋肉が 1 分間に受け取る酸素の量は、安静時の何倍か求めよ。
手順1: 安静時は , 、運動時は , である。
手順2: 血液の一定量あたりの放出量に比例する割合の差は、安静時 、運動時 （%）。
手順3: 血流量は安静時を 1 とすると運動時は 4。
手順4: 1 分間あたりの放出量に比例する量は、安静時 、運動時 。
手順5: 。よって運動時は安静時の 12 倍である。
答え:
前提の技能の「放出した割合」 をそのまま放出量として比べてしまう誤り。放出量そのものは割合の差 に比例する。肺胞での割合 が場面によって違うときは、 で比べると結果がずれる。
割合の差だけで比べ、血流量の変化をかけ忘れる誤り（例: 倍）。単位時間あたりの量は なので、 倍とする。
割合の差と血流量の倍率を足してしまう誤り（例: 倍）。2 つの効果はかけ算で効くので 倍が正しい。
胎盤の問題で、胎児の血液の割合を母体の表から読んでしまう誤り。胎児のヘモグロビンは同じ酸素分圧でも割合が高いので、母体が手放す量は母体の表、胎児が受け取る量は胎児の表から、それぞれ読み取る。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
ヒトの血液について、二酸化炭素分圧が 、、 のそれぞれの条件で、酸素分圧と、全ヘモグロビンのうち酸素ヘモグロビンになっているものの割合（%）との関係を調べた。結果は次の表のようになった。
| 酸素分圧 (mmHg) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 二酸化炭素分圧 40 mmHg | 10 | 32 | 57 | 75 | 85 | 90 | 95 | 98 |
| 二酸化炭素分圧 55 mmHg | 7 | 25 | 48 | 66 | 78 | 85 | 92 | 96 |
| 二酸化炭素分圧 70 mmHg | 5 | 18 | 38 | 56 | 70 | 79 | 89 | 94 |
ある人のからだの各部位について、酸素分圧と二酸化炭素分圧が次のようであったとする。
| 部位 | 酸素分圧 (mmHg) | 二酸化炭素分圧 (mmHg) |
|---|---|---|
| 肺胞 | 100 | 40 |
| 安静時の筋肉 | 40 | 55 |
| 運動時の筋肉 | 20 | 70 |
また、運動時に筋肉を流れる血液の量（単位時間あたり）は、安静時の 倍であった。
単位時間あたりに筋肉で血液から放出される酸素の量は、運動時には安静時の何倍か。整数で答えよ。
ただし、血液は肺胞を通過するときに肺胞と同じ条件になり、筋肉を通過するときにその筋肉と同じ条件になるものとする。血液中のヘモグロビンの濃度は安静時と運動時で変わらないものとする。酸素はすべて酸素ヘモグロビンとして運ばれるものとし、血しょうに溶けている酸素は考えないものとする。
激しい運動をしているあるヒトについて、全身の酸素消費量と血液の酸素の運搬を調べたところ、次の表のような結果が得られた。
| 測定項目 | 値 |
|---|---|
| 全身の酸素消費量 | 毎分 2700 mL |
| 動脈血（左心室から送り出される血液）の酸素飽和度 | 97 % |
| 静脈血（全身から右心房にもどる血液）の酸素飽和度 | 22 % |
| 心拍数 | 毎分 150 回 |
| 全血液量 | 5.4 L |
ここで酸素飽和度とは、全ヘモグロビンのうち酸素ヘモグロビンになっているものの割合である。この人の血液 100 mL 中のヘモグロビンがすべて酸素ヘモグロビンになると、20 mL の酸素を運ぶことができる。
次の前提のもとで考える。
- 測定中は状態が一定に保たれており、全身で消費される酸素はすべて、左心室から送り出された血液中のヘモグロビンが組織で放出したものである。
- 血しょうに溶けている酸素は無視する。
- 左心室が 1 回の拍動で送り出す血液の量（1 回拍出量）は、どの拍動でも同じである。
このとき、全血液量に等しい量の血液が左心室から送り出されるまでに、心臓は何回拍動するか。整数で答えよ。
ヒトの胎児は、胎盤で母体の血液から酸素を受け取る。母体の血液（成人のヘモグロビン）と胎児の血液（胎児のヘモグロビン）について、酸素分圧と、全ヘモグロビンのうち酸素ヘモグロビンになっているものの割合（%）との関係を調べたところ、次の表のようになった。
| 酸素分圧 (mmHg) | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 母体の血液 (%) | 10 | 30 | 48 | 66 | 86 | 93 | 96 |
| 胎児の血液 (%) | 20 | 45 | 75 | 86 | 95 | 98 | 99 |
母体の動脈血は酸素分圧 100 mmHg で胎盤に入る。胎盤では、母体の動脈血中の酸素ヘモグロビンのうち 50% が酸素を放出し、母体の血液は胎盤の酸素分圧と等しい酸素分圧になって胎盤を出る。胎児の血液も、胎盤の酸素分圧と等しい酸素分圧になって胎盤を出る。その後、胎児の血液は胎児の組織を通過し、酸素分圧 20 mmHg になる。
胎盤を出た時点の胎児の血液中の酸素ヘモグロビンのうち、胎児の組織で酸素を放出したものの割合は何 % か。整数で答えよ。ただし、胎盤と胎児の組織とで二酸化炭素分圧などの条件の違いによる影響は無視でき、どこでも表の関係がそのまま成り立つものとする。