スターシリーズ・中学生ウインドカーを作ろう担当者：協力学生：場所：小林正明芦原幸治、大村佳苗、高森雅祥工学部 32 号館 2F 概要風の力の講義では、風車の効率や理想的な風車を紹介し風の力について考えて頂いた。講義の後、発泡スチロールや竹串など身近にあるモノを使って風上に向かって走行するウインドカーを製作しました。ウインドカーの製作では、どのようにすれば早く走行できるか創意工夫しながら製作していきました。自分で工夫した事によって結果が変わることに実感して頂きました。第 1 回 Science Lab スターシリーズ参加中学生と実施担当者 - 5 - 学習内容生産工程（１）実習に関する講義構想 “モノづくり”における“モノ”とは何を表しているのだろうか？モノづくりのモノとは、有形無形を問わ設計ず人が作り出す全てが“モノ”である。自動車や飛行機などを造る製造はモノづくりであるが、小説や音楽など試作もモノづくりである。このように、人類はモノづくりの評価歴史でもある。産業界においてもモノづくりは大変重要である。製品または作品は、 “構想” 、 “設計” 、 “試作” 、 “評製作価”などの課程を経て製作されている。 “構想”、 “設計”、 “試作”、“評価”などの課程はそれぞれ独立しているものではなく密接に関係している。それぞれの課程において最も大切なのが“創造すること”、“工夫すること”である。「モノづくりにおいて“創造すること”、“工夫すること”がどれだけ楽しいのか」をこの短い講義と実習によって紹介した。子どもたちがモノづくりの楽しさを経験するのは玩具などの遊びからである。しかし、現在の玩具の多くはどれもハイテク化されたものやキット化されたものが多くモノづくりを楽しむことは困難である。理科離れ（工作離れ）の背景には子どもたちの遊び方や玩具に問題があると言われている。理系離れ（工作離れ）を減速させるためには、モノづくりの楽しさを体験的に学習する機会を増やすことが最も重要なことといえる。本講座では、風の力だけで風上に向かって進むウインドカーの仕組みを学習しどのように工夫すれば効率よく走らせることが出来るのかの一例を紹介した。講義終了後には、生徒たちが工夫したウインドカーの競争を行った。参加した生徒たちからモノづくりの楽しさと創意工夫することの重要性を実感したとの感想が得られた。抗力風推進力 ●ウインドカーが進む条件推進力＞車体の空気抵抗＋車輪の転がり抵抗推進力＝風力×プロペラの効率×車輪の効率 ×動力伝達効率図1 ウインドカーが走行する原理写真 1 - 6 - 風の力に関する講義の様子（２）ウインドカーの作製実習ウインドカーは風の力だけで風の抵抗に逆らって風上に進んでいく車である。風の力だけで風上に進んでいくため風の力とは何か？について実験を行い説明した。また、風の力を推進力に変換するための風車の種類や特徴について紹介した。カッターナイフやはさみを使用し車体を製作した。車の車体には加工が容易なスチレンボードを使用した。そのほかの材料もストローや竹串など身近な材料を使用した。風車の形は各自でデザインし製作した。丸い羽の風車三角羽の風車２枚の風車図2 ウインドカーの風車の種類製作したウインドカーは、前部にある風車で風の力を風車の軸の回転運動に変換する。風車軸の回転運動をプーリーを用いて車輪の回転へ変換する。車輪が回転することによってウインドカーは風上に向かって進んでいく。各自で製作したウインドカーを扇風機を使用して実際に走行させ製作したウインドカーを評価した。評価の結果をもとに、より早く進むウインドカーを製作していった。参加した生徒から、「風の力について理解できた」「風車の種類によって回転する速度が変わることが理解できた」「いろいろ自分で工夫することが楽しかった」などの感想を得ることができた。図3 製作するウインドカー図4 - 7 - ウインドカー制作中感想 ◆中学生スターシリーズの感想・自分で作ったプロペラが回ってよかったです。・ウィンドカーが風で動く仕組みを楽しく勉強することができてよかったです。・自分で作れて楽しかったです。・ウィンドカーを作ってレースをしておもしろかったです。 ◆担当者の感想（小林正明）今回の講義では、モノづくりの楽しさを体験してもらうためにウインドカーの製作を行いました。ウインドカーは簡単な仕組みですが風車を工夫することで性能が大きく変わってきます。モノづくりの大切さは、ただ単に製作するだけでなく創意工夫することであることを伝えました。モノづくりが単なる工作だけで終わることなく、 “創造すること” 、 “工夫すること”の楽しさを体験してもらい工学への興味を抱かせる活動を続けていきたいと思っている。 - 8 - スターシリーズ・高校生エネルギー資源と省エネ担当者：協力学生：場所：占部逸正、佐川宏幸楠見洋平、久保佳央工学部 3 号館 1F エネルギー系実習室概要エネルギー資源と省エネに関する講義で、省エネルギー技術による環境改善の提案、発光ダイオードがエネルギーの効率的な利用例であることなどを紹介し、省エネルギーに関する人類の夢への挑戦について説明した。講義の後、発光ダイオード、スピーカー、マイコンを用いた電子回路作製の実習を行った。実習では、マイコンから発光ダイオードへの電流の流れを考えながら作製し、完成品の発光ダイオードの美しさやメロディを楽しむことができた。第 1 回 Science Lab スターシリーズ参加高校生と実施担当者 - 9 - 学習内容（１）実習に関する講義人間活動の拡大人類のもの作りの歴史を概観することで、人は自然に働きかけて学びこれに新たな挑戦を行なう存在であることが分かる。身の周りに生じ ○蓄積された知識 ○高められた技術る環境問題は、こうした人類の活動そのものの在り方を問うもので、人間活動による廃棄物と資源やエネルギー活用の問題と大きくかかわる問題である。地球環境問題は極めて深刻な現状 ○環境負荷の観点から生活、生産技術などの改善 ○エネルギー供給システムの再構築にあるが、こういった状況を克服し、持続可能な発展の方向を見出すのもまた人類に課せられ持続可能な発展た究極の課題である。しかし、地球規模での環境問題を解決するために、また新たな資源とエネルギーを必要とする。そして、その必要量は以前にも増して膨大な量となる危険性がある。この人類のジレンマに解決の糸口を見つけることは可能なのか？この短い講義ではその糸口こそ、集積された人類の知識と高められた技術の発展の仕方にあること、そしてその発展の方向はこれからを生きようとする若者が必然的に担うことを紹介した。電子・電気、情報・通信などの技術は、社会生活の便利さを実現するもので、それ自身が省エネの効果を有するものである。しかし、技術は、使い方によっては善にも悪にも変りうる性格のものである。理系（物理）離れの背景には、もの作りを軽視する社会的風潮と技術の進歩に対する否定的な見方が共存していると言われている。理系離れを減速させるためには、生産や生活の中で技術がどのような役割をはたしているのかを体験的に学習する機会を増やすことが最も重要なことといえる。本講座では、照明の歴史と LED 利用の現状、LED の仕組とコンピュータ制御による応用範囲の拡大などについて紹介した。講義終了後には、出席した生徒より、環境問題を資源、エネルギー問題として捉えることは重要で、省エネルギーに科学技術の果たす役割が大きいとの感想が得られた。図1 LED の外観と発光の原理写真 1 - 10 - 省エネに関する講義の様子（２）光とメロディを楽しむ電子回路の作製実習近年、省エネルギーで長寿命の発光ダイオードが照明など身近なところで多く使用されている。白熱電球と比べ、発光ダイオードは温度上昇が小さく、電力消費量が小さいことを紹介した。材料が揃っているかどうかを確認しながら、ダイオードの極性や、抵抗値の読み方などを説明した。光とメロディの制御はマイコンで行なっているが、時間の都合上、電子回路部品の配線のみを行なった。図2 マイコンによる電子部品制御図3 発光ダイオードの電流イメージ部品を接続する基板には、扱いが容易で手軽なブレッドボードを使用した。ブレッドボードにマイコンやジャンパー線を差込み、スイッチを取り付けた。抵抗は金属線の部分をニッパーで切断して長さを調整した。途中、電流が流れるイメージを確認しながら作業を行なった。抵抗、発光ダイオード、スピーカー、電池ボックスを取り付けて電子回路の作製を完了した。完成品は 9 本の発光ダイオードが美しく点灯し、10 曲以上のメロディを楽しむことが出来る。左側のスイッチは、押すたびに光の点滅パターンが変わる。点滅パターンは 4 種類プログラムしてあり好きなパターンを選べる。右側のスイッチは、好みの曲まで早送りするためにあり、押すたびに次の曲の先頭に移動する。図4 完成した電子回路写真 2 実習の材料に関する説明の様子今回の実習で、工作の過程を楽しむことができ、「自分の力で完成できた」「なんとなく仕組みが分かった」「（完成品の）音と光の点滅がとても面白かった」などの感想を得ることができた。 - 11 - （３）高校生からよせられた質問質問：他にもいろいろ考えて欲しいです回答：今回の実習についてご満足頂けた結果、「その他にも実習して楽しい電子回路や、省エネルギー装置として実現されている物が知りたい」という質問と判断して、私たちが考え出したものではありませんが、いくつかお答え致します。・小サイズ（20cm 程度）の車をリモコンで操作する回路とプログラム作成・ラインの上を走行する小サイズの車の作成（回路とプログラム）・ハンドルを回すことで充電する省エネルギーライトの作成など若い柔軟性や創造性を活かして、自分自身で新しく面白い装置を考えてみて下さい。未来を便利で快適にするのは、新しいものを生み出す技術力と創造性と思います。Science Lab は素晴らしい実習ですので、ぜひ第 2 回目以降も参加して技術力や創造性を伸ばして下さい。（回答：占部逸正、佐川宏幸） - 12 - 感想 ◆高校生スターシリーズの感想・難しかったけど音楽や光が点滅するのはとても面白かったです。・初めの講義が長かったです。・楽しかったので次回がとても楽しみです。・１つずつ順番に図を使って説明していただいたのでわかりやすかったです。なんとなく仕組みがわかりおもしろかったです。・初めはローズシリーズの方が面白そうだなぁと思っていたけどこのシリーズもとても面白かったです。とても小さいのにいろいろなことができてすごいなぁと思いました。2 回目も参加したいです。・実際に作れて楽しかったです。・地球温暖化にはCO 2 だけではなくて、エネルギーも関係していることがわかってよかったです。・作る時詳しく説明してくれたことや、できているか見に来てくれたことがうれしかったです。・楽しく自分の力で完成させることができたのでよかったです。・自分で作り、遊ぶことができたことがおもしろかったです。 ◆担当者の感想（占部逸正、佐川宏幸）今回の講義では、人類が自然や社会に働きかけて生きてきた歴史を簡単に紹介し、生きるための工夫が技術の発展であり、新たな夢への挑戦が省エネ技術にあることを理解して欲しいとのメッセージを送ったつもりである。もの作りに比べ、関心はそれほど高くないが、もの作りを単なる楽しさに終わらせるのではなく、生徒の学習や日常生活と結びつけるために、様々な観点から技術の重要性や今日的意義を伝えて行きたいと思っている。（占部逸正）ブレッドボードに電子部品を差し込む作業は、ほとんどの高校生が初めての体験だと思います。実習中、うまく差し込むコツをつかんで手早く作業できる高校生もたくさんいましたが、コツをつかむのに時間のかかった高校生もいました。うまくコツをつかむためのアドバイスを考えて、全員が快適に作業できるようにすることが今後の課題と思います。全員が真剣に工作に取り組み、工学分野の楽しさを感じて頂けたと思います。（佐川宏幸） - 13 - - 14 - ローズシリーズ・中学生アサリの浄化能力を調べてみよう担当者：協力学生：場所：北口博隆、高村克美、山岸幸正、藤井啓子高橋淑瑛、西澤安也佳、村田真保生命工学部 16 号館 1F 学生実験室Ⅱ 概要干潟にすむ生物とそのつながり、そして干潟の持つ浄化機能について紹介した後、干潟にすむ生物の代表であるアサリの水の浄化能力を簡単な実験によって確認してもらった。また、アサリとサザエの解剖を行なって二枚貝と巻貝の体の構造の違いを観察して頂いた。これらの体験が、生物のもつ不思議な機能や仕組みに興味を持つきっかけになることを期待している。第 1 回 Science Lab ローズシリーズ参加中学生と実施担当者 - 15 - 学習内容（１）干潟の機能干潟は、1 日に 2 回干上がったり水没したりを繰り返す平らな砂泥地のことで、波の影響を受けにくい穏やかな入り江や湾内で、砂や泥を運んでくる河川が流れ込む場所に多く発達する。干潟は、地形的な特色により「前浜干潟」、「河口干潟」、「潟湖干潟」も 3 つに分類される。瀬戸内海の干潟は、大部分が前浜干潟と河口干潟である。干潟には、アサリなどの二枚貝や、ウミニナ、アラムシロガイ、ツメタガイなどの巻貝が住んでいる。また、カニ類やアナジャコなど、砂にもぐって生活する生き物もいる。砂の中にはゴカイの仲間が、潮溜まりにはハゼ類などの魚も見られる。そして、シギ類やチドリ類といった鳥も集まってくる。また、肉眼では観察できない細菌や植物プランクトンなどの微生物もたくさん住んでいる。さらには、カブトガニやアオギス、ハマグリなど、最近では希少になってしまった生物たちの生活の場でもある。このように、干潟はその沖にある藻場とともに、沿岸の様々な生物の生育場所としてとても重要な場所で、これらの場所を「海のゆりかご」ということもある。干潟は陸上から多くの栄養分が運ばれてくるうえに浅くて光がよく降り注ぎ、一次生産が活発に行われるため、多くの生物にとって生産や生息に重要な場所であるばかりでなく、流れ込んできた栄養分を浄化するという重要な機能を持っている。干潟に流れ込んだ有機物は、アサリなど、餌をろ過して食べる生き物や底泥を漉して食べるゴカイなどによって利用される。また、干潟は干出によって酸素が十分に供給されるため、バクテリアによって活発に有機物が分解される。そして、有機物が分解されて生じる無機態のリンや窒素などの栄養塩は、植物プランクトンによって取り込まれて再び有機物になる。それらをアサリなどの濾過食者が食べ、成長したアサリなどを人間や鳥などが採取することで、干潟から有機物が取り除かれる。干潟の浄化機能を経済効果の面から考えてみても、とても大きなものだという調査結果もある。愛知県三河湾での研究によると、約 1000 ヘクタールの干潟は人口 10 万人の都市の下水処理場に匹敵する水質浄化能力があると試算されている。単純に比較することはできないが、上記の結果から試算すると、瀬戸内海で戦後失われた 3500 ヘクタールの干潟は建設費 3500 億円の浄化施設に相当することになる。実験に先立ってこのような内容を紹介し、干潟やそこに住む生物の重要性について考えていただいた。有機物・栄養塩人間鳥類細菌植物プランクトン二枚貝 (アサリなど) 多毛類 (ゴカイなど) 動物プランクトン図1 魚類干潟の食物連鎖の模式図写真 1 - 16 - 干潟についての説明（２）アサリの浄化能力を確認する実験アサリは、入水管から水中の懸濁物を取り込み、えらで餌とそうでないものを選別する。餌として取り込まれたものは消化管へ送られ、そうでないものは粘液で固めて出水管を通して排泄される。この過程によって水中の懸濁物は取り除かれる。この浄化能力を確認するための実験を行なった。米のとぎ汁で濁らせた海水をビーカーに入れ、一つのビーカ写真 2 実験に用いたアサリーには生きたアサリを、もう一つには死んだアサリを入れた。何も入れない陰性対照も用意し、15 分毎にそれぞれのビーカーから試験水の一部をピペットで採り、分光光度計で波長 500 nm における吸光度を測定した。吸光度の変化をグラフにあらわして、各ビーカーにおける濁りの減少を図で表現した。参加者は意欲的に実験に取り組んでいて、終了時にはわかりやすく面白かったという感想が聞かれた。写真 3 実験の準備写真 4 分光光度計による測定（３）アサリとサザエの解剖（２）の実験の間に、二枚貝であるアサリと巻貝のサザエの体の仕組みの違いを確認するために、解剖を行なった。餌のとり方によって口の形が違うことなど実物を見せながら写真 6 説明すると、興味を持ってじっくり観察を行なっていた。写真 5 学生によるアサリの構造の説明 - 17 - 解剖したサザエ（４）中学生からよせられた質問質問：米ぬかに関してテレビでやっていたのですが、東京湾の土に米ぬかを入れる(？)とヘドロができるというのですが、なぜなのですか？回答：ヘドロは有機物を多く含む泥のことですが、一般には有機汚濁が進んだ（いわゆるキタナイ）海の底にある黒くてやわらかい卵の腐ったようなにおいのする泥のことを指します。米ぬかも有機物ですから、それを海底の砂と混ぜると有機汚濁が進んだ海底を再現することになりますから、ほうっておくとヘドロが出来ると思います。有機物がたくさんあると海の底にヘドロが出来るのはなぜかを簡単に紹介します。有機物は細菌によって分解されていきますが、そのときに酸素が使われます。そして，酸素がなくなると普通の細菌は有機物を分解できなくなってしまいます。そうすると、酸素がなくても有機物を分解できる細菌が活躍します。このような細菌は、有機物を分解するときに硫化水素という物質をつくります。これが卵の腐ったようなにおいの原因です。また水中には鉄などの金属が少し溶けているのですが、硫化水素が金属とくっつくと黒くなるので泥が黒くなるのです。（回答：北口博隆） - 18 - 感想 ◆中学生ローズシリーズの感想・少しわからないところもあったけど、全体を通してとても楽しかったです。良い経験ができました。・最初は大学見学で十分楽しくて「もういいや」と思ったけれど、実験しているととても楽しくて夢中になりました。大学の先生や学生さんと一緒に実験することはとても興味深く、またやってみたいと思いました。・アサリだけじゃなく、サザエの中とかと比較して説明してくれたので、軟体動物のしくみについて、すごく分かりました。・実際に感じたりできて、文章だけで勉強するよりも理解しやすいので参加して良かったです。・全部、普段はできない事ができたので楽しかったです。・普段できないことが大学の器具を使ってできたのでおもしろかったです。・身近なアサリを、パワーポイントなどを使って分かりやすく説明してくれた上に、色々な器具を使えたので、とても面白かったです。・分からないときにスタッフの方がやって来てくれて、分かりすいように説明してくれたことが良かったです。 - 19 - ◆担当者の感想（北口博隆、高村克美、山岸幸正）今回の実験を通して，生物のもつ力と不思議に興味を持ってもらえればと思って内容を考えました。また，実験の中で「対照」をつくることや，結果を客観的にかつわかりやすく表現するにはどうすればよいか,といったことにも気付いてもらえればと思っていました。参加してくれた学生たちは，みんな積極的に取り組んでくれ，感想でも「わかりやすかった」という声が聞かれてとてもうれしく思いました。今後も，理科，そして生物に興味を持ちつづけてくれると良いなと思います。（北口博隆）参加者たちは，とても熱心に実験に参加してくれたと思います。生き物の体の仕組みにも，とても興味を持ってくれて,「なぜ」という好奇心にあふれていたと思います。ただ，時間がやや短くて，詳しく説明し切れなかったところが残念でした。（高村克美）普段なにげなく食べているアサリという貝が，海の中でどのように暮らしていて，海の生態系の中でどのような役割を果たしているのかについて知ってもらい，さらに自然界の生物や環境は互いに関わり合いながら成り立っていることを感じてもらう機会になったならいいなと思います。これからも学生のみなさんがなぜだろう，どうしてだろうという好奇心を持って生き物をみていって欲しいなと思います。（山岸幸正） - 20 - ローズシリーズ・高校生化学実験「発色する化学」担当者：協力学生：場所：町支臣成、日比野俐、藤岡晴人、岸田早由利東修平石原裕介、佐藤智美、平田康二郎薬学部 31 号館 1F 学生実習室概要実験の基本操作である「ピペットを使って試薬を移す」、「試験管を振り混ぜる」、そして「視覚的に化学反応を観察する」といった点を体験してもらう。そこで、今回化学反応が起こると光を発する「ルミノール反応」「生物発光・ホタルの光」および「サイリューム」などの化学発光実験を通して、化学の楽しさを知ってもらう。さらに、その原理を応用したものが実際に我々の身の回りで使われていることを知り、化学への興味を深めてもらう。第 1 回 Science Lab ローズシリーズ参加高校生と実施担当者 - 21 - 学習内容化学発光とは（１）実習に関する講義化学発光には、2 つのタイプがある。その 2 物質が基底状態から励起状態になり、再び基底状態にもどるときエネルギーを光の形で放出する。これを化学発光という。励起状態になるには ☞光のエネルギーを吸収したとき ☞化学反応によって励起状態の物質（励起分子）を生じる種類の基本的原理について講義した（図 1）。 1 つは、物質が化学反応により、基底状態か光高エネルギー光化学反応緑分子ら励起状態になり、再び基底状態に戻るとき低エネルギー赤分子（励起状態）にそのエネルギーを光として放出するタイプ。赤分子（基底状態）一般的な化学反応は高エネルギーもう 1 つは、同様に励起した状態から、元に緑分子戻るとき別の物質にそのエネルギーを与え、低エネルギー青分子発光に発展しない化学反応その物質が光を放出するタイプがあることを説明した（図 2）。図1 化学発光基本原理化学発光には、２つのタイプがある (1)反応で生成した励起分子が直接光を放出する場合(タイプ１) 光高エネルギー緑分子低エネルギー赤分子（励起状態）赤分子（基底状態）発光に発展する化学反応（赤分子が光を放出する） (2)反応で生成した励起分子が、余分なエネルギーをいったん他の物質に渡して、エネルギーをもらった分子（新しい励起分子）が光を放出する場合(タイプ２) 光高エネルギー緑分子青分子低エネルギー赤分子（励起状態）赤分子（基底状態）紫分子（励起状態）紫分子（基底状態）発光に発展する化学反応写真 1 図2 実習講義風景化学発光の種類その説明のあと、今回実際に行う「ルミノール反応」「生物発光・ホタルの光」および「サイリューム」の実験を安全に行うための注意と器具の基本的な扱い方の説明指導を行った（写真 2）。写真 2 - 22 - 大学生から器具の扱い方の説明を受ける（２）化学発光の実験ルミノール反応は、まず各グループで 2 種類の試薬を調製することから、始まった（写真 3）。早速、ピペットを使って、各自がそれぞれの試薬を試験管で混合し、いよいよ、そこへ血液に見立てたヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム水溶液を滴下し、化学発光の原理を写真 3 ルミノール試薬を調製する（溶媒を量る・固体を量る）確認してもらった（写真 4）。次いで、疑似体験として、事件現場の鑑識官になったつもりで血液成分を染み込ませた布等を用い、ルミノール反応を体験した（写真 5）。写真 4 試験管内での化学発光の準備中写真 5 事件現場を発見できるか？次に、生物発光として、ホタルの光が代表的なものとして知られている（図 3）。これは、ホタルのおしりのところでルシフェリンという物質と ATP (アデノシン三リン酸)が酵素(ルシフェラーゼ)の作用で化学反応を引き起こし、別の物質に変化する過程で光を発する。この現象を各自が試験管内で再現、観察した。ルミノールの青白い光と違い、黄色く非常に明るい光を発していた。その実験の後、日頃直接目にすることはないが、市場に出回る食品の安全を確保するために、乳製品等の微生物による汚染の有無を測定する ATP 法がこの原理を応用し開発され実用化されていることなどを解説した（図 4）。 N NH2 O O N2 N NH2 O 酸化剤従来の食品衛生検査法は、培養の操作を含むため、数日間から1週間程度の日数がかかり、検査期間の短縮化が求められてきた。ホタルの発光酵素ルシフェラーゼを用い、すべての生物にエネルギー物質として含まれるATP (アデノシン三リン酸)を微生物や汚れの指標として測定するATP法が開発された。 NH2 O O ON ルシフェラーゼの発光原理とその応用 H2O2 N NH (タイプ１) O O NaOH NH O * O O O O h + NH2 O NH2 O 基底状態励起状態 HO N N S S luciferase N N O2 COOAMP luciferase N N S S O S S H ATP, Mg2+ COOH O O O O CO2 HO N S S firefly oxyluciferin 図3 O O h N N S S O* dianion タイプ 1 の化学発光 104 103 102 101 10-17 10-16 10-15 10-14 10-13 10-12 ATP(mol/assay) O N N S S 現在では、乳製品、果汁、缶飲料、PETボトル飲料などの微生物検査が可能となっている。結婚式場で・・・ firefly luciferin N 105 ATPの検量線(RLU:Relative Light Units) 生物発光（化学発光）ーホタルー(タイプ１) H 106 発光量(RLU) O ルミノール反応 O* monoanion - 23 - 図4 化学発光の応用第 3 の実験は、お祭りの夜店などで、売られているサイリューム（ケミカルライト）の化学発光を試験管の中で再現してみた。この場合、タイプ 2 の化学発光であり、シュウ酸ジエステルと過酸化水素の化学反応によって得られるエネルギーを別の物質である fluorescence (FL)に与え、その物質が励起状態から基底状態に戻る時に蛍光を発するというものである（図 5）。よって、添加する FL によって化学発光の色が異なるため、用意した 3 種類の FL から各自 1 つを選び何色の蛍光を発色するのか実験してもらった。黄色、オレンジ色や水色の鮮やかな蛍光を発し、とても綺麗な色が観察できた（写真 6）。その後、この原理を応用して、覚せい剤等の微量検出法などが開発されつつあることも解説した。以上のように、簡単な操作ではあったが、「ピペットを使って試薬を移す」、「試薬を試験管内で混ぜる」、「試験管を温めて化学反応を促進させる」などの基本操作をすべての学生に体験してもらい、この実習を無事終了することができた。シュウ酸ジエステルを用いた化学発光 (タイプ２) Cl Cl Cl O C C O Cl + H2O2 Cl O Cl Cl Cl Cl Cl Cl C O O + Cl HO Cl O C C O O FL* O C Cl OH O Cl OH O O Cl + FL Cl OH + 2CO2 + FL* Cl FL + h Fluorescence FL CH2CH3 CH3CH2 N CH2CH3 O N CH2CH3 C OH perylene Cl O naphthacene rhodamine B 図5 タイプ 2 の化学発光 - 24 - 写真 6 化学発光を観察中感想 ◆高校生ローズシリーズの感想・とても楽しかったです。学校では出来ないようなことが体験できて良かったです。・光ったときとかたくさん驚きがあった。難しい単語は多かったけど実験とかすごく楽しかったです。・全然経験したことのない実験で楽しかったです。・すごく楽しかったし、今まで以上に科学に興味をもちました。・普段の理科の授業で使わないような薬品を使って実験できたので良かったです。・一つ一つわかりやすく教えて頂いたのでとても楽しくできました。・学校ではやらないような実験ができてよかったです。きれいな発光をしていて素敵でした。・はじめて使用するものばかりで、少しとまどったりしたけど、A と B をまぜた液に C をまぜると反応して色がかわったりしていてなかなか体験できないコトができ、楽しかったと思います。・思ったより分かりやすくて、大学も綺麗で本当に楽しかったです。2 回目以降も参加して頑張りたいです。・今回は、 ”色”という事で、色々実験させて頂きました。もっと地味な事しかしないのかなぁ、と思ってましたが、全然違いました。とっても楽しかったです。これからの化学、生物の授業が楽しくなりそうです。・各自１人１人が出来る作業があってよかったです。・学校の授業では出来ないような実験をできたので楽しかったです。・発光がきれいでした。・身近な物に利用されている発光の仕組みについて分かっておもしろかったです。・ルミノール反応で 3 種のそれぞれの発色がきれいでした。・先生の説明がわかりやすくて、快調に実験が進みとても楽しかったです。・全て初めての体験だったので全てよかったです。・高校にはないたくさんの物質を見たり使ったり出来たので楽しかったです。・最初に見た青色に感激しました。 - 25 - ◆担当者の感想（町支臣成）原理を説明するときには、なぜそうなるのかを示すために難しい化学構造式を出さなければならなかったが、極力それには触れず、試験管の中で試薬と試薬を混ぜたときに起こる変化、それによる驚きを体感してもらうことで化学の面白さを知ってもらえればということから、内容的には多いのではとも思ったが「ルミノール反応」「生物発光・ホタルの光」「サイリューム」の 3 つの化学発光の実習を行った。実験を通して、化学反応が起こり色々な光を発する度に、学生からの歓声を聞くことができ、今回の化学実験は概ね成功したのではないかという感触を得た。この実験を通して、さらに化学へ興味を持ってもらえるきっかけになったのではと思った。 - 26 -