心臓の動く回数が二倍になれば、一分間に送り出す血液も必ず二倍になるのでしょうか。答えを決めるには、一回あたりの量も必要です。回数だけが表にあると、量の情報まで分かったつもりになりがちです。中学入試では、体の仕組みの説明と掛け算の単位をつなげて考えましょう。
このページでは、一方の心室が一回に送り出す量と、その回数から血液量を求める模型を使います。医学的な正常値を覚える記事ではありません。例題の数値は計算のために設定したもので、健康状態を判断する基準としては使いません。
一回量を、回数分だけ集める
一回に50mL送り出し、一分間に80回動くとしたら、50mLが80回分です。50×80＝4000mL、つまり一分間に4Lとなります。単位も「mL／回」と「回／分」を組み合わせると「mL／分」になります。回数と体積を足す式ではありません。
一回量という言葉が難しければ、一杯50mLのひしゃくを80回使う模型を思い浮かべてください。一杯の量が違えば、同じ回数でも運んだ総量は変わります。ただし心臓がひしゃくと同じ構造という意味ではなく、計算上の量と回数の関係を比べています。
左右を足して二倍にしない
心臓の右側は肺へ、左側は全身へ血液を送ります。二つは独立した袋から別々の血液を出し続けているのではなく、循環の途中でつながっています。長い時間の平均では、左右を通る量がほぼ釣り合って循環が保たれます。
「全身へ送る量」を求める問題で、左右の心室があるからと二倍にすると、同じ循環の流れを二重に数えてしまいます。問題が左心室の一回量を与えているのか、別の測り方なのかを先に確認します。全身へ出る矢印に求める量を書き込むと、数える場所が固定されます。
例題1：短い時間の回数から一分間へ
ある模型では、心臓は15秒間に18回動き、一回に60mLの血液を全身へ送ります。一分間に送る量は何Lですか。この一分間は同じ割合で動くものとします。
答え・解説： 一分は15秒の4倍なので、18×4＝72回です。60×72＝4320mL、1000で割って4.32Lになります。18回をそのまま使った1080mLは、15秒間の量です。答えの期間を「一分間」と書けば、最初の換算の必要性を確認できます。
実際に数えた短時間の回数を伸ばすときは、同じペースとみなす仮定が入ります。運動直後のように回数が変わり続ける場面で、一つの短い区間だけから長時間の総量を正確に求められるとは限りません。例題では条件を明記して、その問題だけを解いています。
例題2：回数が増えても、体積はどうなる？
状態Aでは一分間に70回、一回70mLを送りました。状態Bでは一分間に100回、一回50mLを送りました。一分間の量を比べ、BがAより何mL多いか求めましょう。
答え・解説： Aは70×70＝4900mL、Bは100×50＝5000mLです。差は100mLで、回数が大きく増えた割に総量の差は小さい結果になります。心拍数だけを比べた100対70は、血液量の比ではありません。二つの条件を掛けてから比較します。
この表から、Bの方が健康、Aの方が優れていると判断することはできません。問題にあるのは回数と量だけです。測定時の条件や個人差を無視して、計算結果から医学的な結論へ飛ばないようにします。
血液全体が入れ替わる時間とは別
一分間に送る量と、体内にある血液の総量が同じ数字になっても、すべての血液が一斉に一周したとはいえません。体内には長さや流れ方の異なる経路があります。体積を割った値は模型としての目安であり、個々の血液が同じ時間で巡る証明にはなりません。
問題で「全血液が均等に循環すると考える」と条件を与えられた場合には、その範囲で割り算できます。入試の理科では、現実を丸ごと計算するのでなく、指定された模型で何が求められるかを見極めます。式を立てる前に、回数の期間、一回量、どちら側の出口かという三点をそろえてください。
表から一回量を逆算する問題なら、一分間の体積を一分間の回数で割ります。仮に毎分3600mL、毎分60回なら一回60mLです。ここで体積をLのまま割った0.06はL／回の値で、mLに直せば60になります。小数点の位置だけを覚えるのではなく、答えの単位を先に欄へ書いておくと、千倍の取り違えを防げます。