(57)【要約】      （修正有）【課題】多面体の連結孔に対するボンドの嵌合および嵌合解除を容易化し、さらにその嵌合状態を安定的に保持可能にすることができる分子模型を提供する。【解決手段】連結孔１５と嵌合子２１との嵌合長を、嵌合子２１における大径部２１ｂと小径部２１ａの平均の３倍以上とし、連結孔１５を底部に向かって小径部１５ａおよび大径部１５ｂの順に大小２段に形成する。一端に原子である球を有するボンド２０の他端をこれの先端に向かって外径が小径部２１ａおよび大径部２１ｂの順に形成し、連結孔１５とボンド２０との嵌合状態において、連結孔１５とボンド２０との隙間を３μｍ以下とし、連結孔の小径部および大径部には、軌道板の端部に先端に向かって外径が小径部および大径部の順に形成された嵌合子を連結可能にする。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原子が粒子であるとの仮定に基づき、原子であるプラトンの正多面体やアルキメデスの多面体の複数面に垂直方向に連結孔が形成され、該連結孔に対しもう一方の原子である球を一端に有するボンドを連結することで、原子と原子の化学接続関係を表現するための合成樹脂製の分子模型であって、
前記連結孔と前記ボンドの端部に形成された嵌合子との嵌合長が、該嵌合子における大径部と小径部の平均の３倍以上であり、
前記連結孔はこの連結孔の底部に向かって小径部および大径部の順に大小２段に形成されるとともに、
前記嵌合子は前記ボンドの先端に向かって外径が小径部および大径部の順に大小２段に形成され、
前記連結孔に対する前記ボンドの前記連結状態において、前記連結孔とボンドとの隙間が３μｍ以下であり、
さらに、前記連結孔の小径部および大径部には、軌道板の端部に先端に向かって外径が小径部および大径部の順に大小２段に形成された嵌合子が連結可能であることを特徴とする分子模型。
【請求項２】
原子が粒子であるとの仮定に基づき、原子と原子とを結びつける分子模型であって、
前記粒子としての球の外周には、内径が小径部および大径部の大小２段となる連結孔を有する第１のアーム軸と、外周に小径部および大径部の大小２段となる嵌合子を有する第２のアーム軸と、が一体に設けられてアームブロックが形成され、
前記アームブロックの前記連結孔に対し、そのアームブロックに隣接する他のアームブロックの前記嵌合子が連結されることを特徴とする分子模型。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、化学教材等として利用するための分子模型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、知られているように、分子模型には数種の種類があり、その１つに球−棒状の分子模型がある。この分子模型は、複数の球（多面体を含む）に原子価角に合わせて連結孔をあけ、球の中心間の距離が原子間距離に対応するように棒状のボンド（原子間杆）の両端を上記の連結孔に挿し込んで、各球を連結したものである。
【０００３】
この分子模型は、有機化合物や無機化合物の分子構造や結晶構造を立体的に、その原子価角および原子間距離を正確に表現することができる。例えば、図６および図７に示すように、この分子模型は多角面原子表現体（アルキメデスの多面体）１０１として構成され、図７および図８に示すように、例えば１４面体で形成される。すなわち、この１４面体では立方体の８つの頂角を切り落して三角面を形成し、該三角形が該立方体の稜線の中央部で交わる１４面体とされる。この多角面原子表現体１０１には、原子種類の原子価角に対応することができるように、各面にはこれらの各面に対し直交する方向に連結孔１０２が穿設または形成されている。
【０００４】
また、分子模型は、前記連結孔１０２に、先端部１０３ａ、１０３ａが挿入（嵌入）接続されて原子間の距離を表現する、図９に示すようなボンド（原子間杆）１０３を有する。このボンド１０３と多角面原子表現体１０１との組み合わせにより、分子模型が構成される。なお、多角面原子表現体１０１は必要に応じて着色され、他の原子などとの識別を容易にしている。また、水素のように原子価１のものについては、図１０および図１１に示すように、先端に球１０４があるボンド１０５が用いられて、それぞれエチルアルコール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）およびフェノール（Ｃ６Ｈ５ＯＨ）が表現される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３９００号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の分子模型にあっては、炭素を表す多角面原子表現体１０１の表面に形成された連結孔１０２に対して、水素を表す球１０４を一端に有するボンド１０３の他端１０３ａを挿入（圧入）することによって、炭素を表す多角面原子表現体１０１および水素原子を互いに連結可能にしているが、その挿入圧力が不十分である場合や外力を受けて前記挿入による嵌合状態（嵌合力）が緩むことがある。この場合には、前記連結孔１０２内からボンド１０３の端部１０３ａが簡単に脱抜してしまい、所期の分子構造を安定的に保持できなくなり、その分子構造の学習効果が低減するといった問題が生じる。
【０００７】
本考案は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、多面体の連結孔に対するボンドの嵌合および嵌合解除を容易化するとともに、その嵌合状態を安定的に保持することができる分子模型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、本考案に係る分子模型は、原子が粒子であるとの仮定に基づき、原子であるプラトンの正多面体やアルキメデスの多面体の複数面に垂直方向に連結孔が形成され、該連結孔に対しもう一方の原子である球を一端に有するボンドを連結することで、原子と原子の化学接続関係を表現するための合成樹脂製の分子模型であって、この分子模型の嵌合方式は前記連結孔と前記ボンドの端部に形成された嵌合子との嵌合長が、該嵌合子における大径部と小径部の平均の３倍以上であり、前記連結孔はこの連結孔の底部に向かって小径部および大径部の順に大小２段に形成されるとともに、前記嵌合子は前記ボンドの先端に向かって外径が小径部および大径部の順に大小２段に形成され、前記連結孔に対する前記ボンドの前記連結状態において、前記連結孔とボンドとの隙間が３μｍ以下であり、さらに、前記連結孔の小径部および大径部には、軌道板の端部に先端に向かって外径が小径部および大径部の順に大小２段に形成された嵌合子が連結可能であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、連結孔の小径部と大径部の中心線間のずれおよびボンドの小径部と大径部の中心線間のずれをさらに小さく抑えることができ、従って連結孔に対するボンドの嵌合および嵌合解除をスムースかつ容易に行えるとともに、その連結孔に対するボンドの嵌合状態を安定保持することができる。
【００１０】
この場合において、前記連結孔と嵌合子との嵌合長が、嵌合部分の径の３倍以上とすることで、前記連結孔に対する嵌合子の嵌合強度を、その嵌合長ｌ５の増加分高めることができる。また、軌道板の軸部の前記連結孔に対する前記圧入（嵌合）保持によって、分子軌道を表現でき、π結合の生成やウッドワード・ホフマン則の説明に利用できる。
【００１１】
また、原子としての球の外周に、内径が小径部および大径部の大小２段となる連結孔を有する第１のアーム軸と、外周に小径部および大径部の大小２段となる嵌合子を有する第２のアーム軸と、が一体に設けられたアームブロックを設けて、そのアームブロックの前記連結孔に対し、そのアームブロックに隣接する他のアームブロックの前記嵌合子を連結することで、たんぱく質や核酸などの複雑な分子構造を簡単に表現することができる。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、多面体の連結孔に対するボンドの嵌合および嵌合解除を容易化でき、さらにその嵌合状態を安定的に保持することができる。
【００１３】
以上、本考案について簡潔に説明した。更に、本考案を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の実施形態による分子模型の多面体を示す斜視図である。
【図２】図１に示す多面体の連結孔とボンドとの連結構造を一部破断して示す正面図である。
【図３】図２に示す連結孔とボンドの嵌合子との連結構造を拡大し、一部破断して示す正面図である。
【図４】本考案の実施形態によるたんぱく質の分子模型を構成するアームブロックの斜視図である。
【図５】本考案の実施形態による多面体に軌道板を取り付けた状態の斜視図である。
【図６】従来の原子表現体を示す正面図である。
【図７】図６に示す原子表現体の断面図である。
【図８】従来のボンド（原子間杆）を示す正面図である。
【図９】エチルアルコールの分子模型を示す斜視図である。
【図１０】フェノールの分子模型を示す斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、本考案の実施形態にかかる分子模型を、図１乃至図６を参照して具体的に説明する。
【００１６】
本考案の実施形態による分子模型は、原子が粒子であるとの仮定に基づき、原子であるプラトンの正多面体やアルキメデスの多面体の複数面に垂直方向に連結孔が形成され、この連結孔に対しもう一方の原子のブロック（球）を先端に有するボンドの他端を嵌合することで、原子と原子の化学接続関係を表現するものである。図１（ａ）〜（ｄ）は、一方の原子である前記分子模型の多面体、すなわち１４面体１１、２０面体１２、２６面体１３、３２面体１４であり、これらは合成樹脂によって成型され、従って僅かな弾性を有し、必要に応じて黒色や赤色に着色されている。
【００１７】
図１（ａ）に示す１４面体１１は、立方体の８つの頂角を切り落して三角面を形成し、該三角面が前記立方体の稜線の中央部で交わる形態をなす。図１（ｂ）に示す２０面体１２は、１４面体１１の各面を上にしたとき中央の６本の稜線部を切り落して平坦な面を形成することにより得られ、図１（ｃ）に示す２６面体１３は、１４面体１１の稜線部を切り落して１２個の平坦面を形成することにより得られる。また、図１（ｄ）に示す３２面体１４は、角を直角に切り落して三角形の面を作り、稜線の中央部で交わらせることによって得られる。
【００１８】
これらの多面体１１〜１４はそれぞれの多角面に連結孔１５〜１８が形成（場合により穿設）されている。図１（ａ）に示す多面体１１について述べると、この多面体１１の多角面（複数の面）の中央部には、各面に直交する方向に所定深さの前記連結孔１５が設けられている。この連結孔１５は、図２および図３に示すように、底部に向かって小径部１５ａおよび大径部１５ｂの順に２段に亘って形成された円柱状の孔である。この多面体１１以外の他の多面体１２〜１４についても、前記同様の連結孔１６〜１８がそれぞれの多角面に形成されている。
【００１９】
図２は、他方の粒子を表現するブロック（球）１９を一端に有する前記ボンド２０を示す。このボンド２０も硬質の合成樹脂によって成型され、例えば白色に着色されている。このボンド２０は全長に亘って略同一径の丸棒状をなし、ブロック（球）１９が取り付けられる側とは反対側の端部に、このボンド２０の先端に向かって小径部２１ａおよび大径部２１ｂの順に２段に亘って連続する嵌合子２１が形成されている。なお、原子（粒子）と原子（粒子）を結び付ける長さは、１億分の１ｃｍを１Åとした場合に、１Åを１ｉｎ（インチ）、２ｉｎ、３ｉｎのような換算値（インチ単位）のサイズで表現することも可能である。
【００２０】
分子構造の表現のために、多面体１１に設けられている前記連結孔１５にはボンド２０の嵌合子２１が前述のように挿し込まれて、さらに圧入されるが、これらが合成樹脂によって成型されているため、その圧入状態において多面体１１との間で弾性力を及ぼし合う関係にある。従って、前記圧入や圧入解除をスムースかつ軽快にしながらも、嵌合子２１が連結孔１５の内周面に摩擦接触して適度の嵌合力（保持力）を得ることができる。また、嵌合子２１は連結孔１５内で摺動回動可能に摩擦接触しており、多面体１１とボンド２０との組み付け時の圧入をスムースに行える。組み付け後は、前述のように相互の連結状態が安定保持され、分子模型が簡単に壊れるのを回避できる。
【００２１】
嵌合子２１の連結孔１５に対する挿入、圧入および脱抜をスムースにし、その圧入状態（嵌合状態）を安定保持可能にするために、これらの連結孔１５と嵌合子２１との隙間を３μｍ以下とする。これにより、連結孔１５の小径部１５ａの中心線ｌ１と大径部１５ｂの中心線ｌ２とのずれδ１と、前記嵌合子２１の小径部２１ａの中心線ｌ３と大径部２１ｂの中心線ｌ４とのずれδ２とを共に小さく抑えることと合わせて、嵌合子２１の連結孔１５に対する挿入、圧入（嵌合）の操作をスムースに行ことができ、さらにその圧入状態を安定的に保持することができる。これにより多面体１１とボンド２０との連結状態が安定保持され、外力を受けてその連結部分がガタついたり、連結が不用意に解除されたりすることを回避できる。
【００２２】
また、連結孔１５と嵌合子２１との嵌合長ｌ５を、図３に示すように嵌合子２１における大径部２１ｂと小径部２１ａの径の平均の３倍以上とする。これにより連結孔１５に対する嵌合子２１の嵌合強度が、その嵌合長ｌ５の増加分に応じた摩擦抵抗の増大によって高まり、連結状態が更に安定化することとなる。なお、連結孔１７と嵌合子１８との嵌合強度の安定化と共に、これらの嵌合部の強度、主に嵌合子２１の折損に対する強度を保つために、これらの素材（合成樹脂）に弾性を付与することが望ましい。
【００２３】
このため多面体１１の素材である合成樹脂に対するゴムの添加量を調整する。多面体１１の素材はＡＢＳ樹脂が一般に使われるが、これに添加されるブタジエンゴムの添加量を調整すればよい。このブタジエンゴムの添加量は、連結孔１５に対する嵌合子２１の挿入および脱抜操作の円滑化を妨げない量に配慮される。
【００２４】
分子模型のうち、たんぱく質や核酸を表現する分子模型では、その構成が複雑であって、多数の多面体や球どうしをボンド２０で連結する方法では、分子模型の全体が大きくなってしまう。このため、１Åを１／３ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍのような換算値の小型サイズ（ｃｍ単位）として、図４に示すようなアームブロック２２（２２Ａ，２２Ｂ）どうしを繋ぎ合わせる方法を採る。
【００２５】
前記たんぱく質は固有の立体構造を持ち、多数のアミノ酸がペプチド結合で鎖状に繋がった高分子化合物であり、たんぱく質の骨格であるポリペプチド鎖には方向がある（Ｎ末端とＣ末端）。たんぱく質は前記固有の立体構造を持ち、１次〜４次の階層構造に分けて把握される。このたんぱく質は、図４に示すように、１つの球２３を中心にして、その球２３の周面に２本の第１のアーム軸２４Ａおよび２本の第２のアーム軸２４Ｂを一体に有する。そして、一方のアームブロック２２Ａのそのアーム軸２４Ａ、２４Ｂ端に対し、他方のアームブロック２２Ｂの球２３の周面に前記同様にして一体に設けられた他のアーム軸２４Ａ、２４Ｂ端を連結（接続）した分子模型によってたんぱく質を表現することができる。なお、前記４本のアーム軸２４Ａ、２４Ｂの長さは、たんぱく質の種類等に応じて均一または異なるものを選んで連結される。
【００２６】
そして、このような蛋白質の分子構造の分子模型では、隣り合うアームブロック２２Ａ、２２Ｂのうち一方のアームブロック２２Ａのアーム軸２４Ａには、図３の多面体１１に形成された連結孔１５と同様の連結孔２５が設けられ、これに連結される他方アームブロック２２Ｂのアーム軸２４端には、図３に示したボンド２０端の嵌合子２１と同様の嵌合子２６が突設されている。これによりアームブロック２２Ａ，２２Ｂの連結孔２５および嵌合子２６どうしの前記圧入（嵌合）操作および圧入解除の操作がスムースに行えると共に、その圧入状態を相互の摩擦抵抗によって安定的に維持することができる。
【００２７】
前記ような連結孔１５に対する嵌合子２１の嵌合構造は、多面体１１の連結孔１５に対して、図５に示すような軌道板２５端の嵌合子（図示しない。図２に示した嵌合子２１と同様のもの）を挿入、圧入（嵌合）する場合にも、そのまま採用できる。これにより軌道板２５の多面体１１に対する装着を容易、迅速かつスムースに行うことができ、さらにその圧入状態を安定的に保持することができる。なお、この軌道板２５には多面体やボンド２０などとは異なる着色を施すことで、これらの識別を容易化できる。
【００２８】
以上のように、本実施形態の分子模型は、プラトンの正多面体やアルキメデスの多面体１１〜１４の複数面に垂直方向に連結孔１５〜１８が形成され、連結孔に対しもう一方の粒子のブロック１９を有するボンド２０の他端を嵌合することで、原子と原子の化学接続関係を表現するものであって、前記連結孔１５と前記ボンドの端部に形成された嵌合子２１との嵌合長が、該嵌合子２１における大径部の径の３倍以上であり、前記連結孔１５〜１８はこの連結孔１５〜１８の底部に向って小径部および大径部の順に大小２段に形成したものとし、前記嵌合子２１をこれの先端に向かって外径が小径部２１ａおよび大径部２１ｂの順に大小２段に形成し、前記連結孔１５に対するボンド２０の前記嵌合状態において、前記連結孔１５とボンド２０との隙間を３μｍ以下とした構成である。これにより、連結孔１５の小径部１５ａと大径部１５ｂの中心線間のずれおよびボンド２０の小径部２１ａと大径部２１ｂの中心線間のずれをさらに小さく抑えることにより、隙間を３μｍもしくは３μｍ以下に抑えることができ、従って連結孔１５に対するボンドの２０の嵌合および嵌合解除をスムースかつ容易に行えるようにするとともに、その嵌合状態を容易に脱抜しないように安定保持することができる。
【００２９】
この場合において、前記連結孔１５の小径部１５ａおよび大径部１５ｂに、軌道板２５の端部に外径が小径部および大径部の順に大小２段に形成された嵌合子を、前記と同様にして連結することで、分子軌道を表現することができる。
【００３０】
また、連結孔１５と嵌合子２１との嵌合長を、該嵌合子２１における嵌合部分の３倍以上とすることで、前記連結孔１５に対する嵌合子２１の嵌合強度を、その嵌合長ｌ５の増加分高めることができる。
【００３１】
また、図４において、前記粒子としての球２３の外周に、内径が小径部および大径部の大小２段となる連結孔２５を有する第１のアーム軸２４Ａと、外周に小径部および大径部の大小２段となる嵌合子２６を有する第２のアーム軸２４Ｂと、が一体に設けられてアームブロック２２Ａ、２２Ｂが形成され、前記アームブロック２２Ａ、２２Ｂの前記連結孔２５に対し、そのアームブロック２２Ａ，２２Ｂのそれぞれに隣接する他のアームブロック２２Ｂ、２２Ａの前記嵌合子２６を連結することで、たんぱく質などの複雑な分子構造を簡単に表現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本考案の分子模型は多面体の連結孔に対するボンドの嵌合および嵌合解除を容易に理解できるとともに、その嵌合状態を安定的に保持することができるという効果を有し、化学教材等として利用するための分子模型等に有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１１〜１４…多面体
１５〜１８…連結孔
１９…ブロック（球）  
２０…ボンド
２１…嵌合子
２２…アームブロック
２３…球
２４…アーム軸
２５…連結孔
２６…嵌合子
２７…軌道板
【図１】
0003166906.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003166906.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月24日(2011.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原子が粒子であるとの仮定に基づき、原子であるプラトンの正多面体やアルキメデスの多面体の複数面に垂直方向に連結孔が形成され、該連結孔に対しもう一方の原子である球を一端に有するボンドを連結することで、原子と原子の化学接続関係を表現するための合成樹脂製の分子模型であって、
前記連結孔と前記ボンドの端部に形成された嵌合子との嵌合長が、該嵌合子における大径部と小径部の平均の３倍以上であり、
前記連結孔はこの連結孔の底部に向かって小径部および大径部の順に大小２段に形成されるとともに、
前記嵌合子は前記ボンドの先端に向かって外径が小径部および大径部の順に大小２段に形成され、
前記連結孔に対する前記ボンドの前記連結状態において、前記連結孔とボンドとの隙間が３μｍ以下であり、
さらに、前記連結孔の小径部および大径部には、軌道板の端部に先端に向かって外径が小径部および大径部の順に大小２段に形成された嵌合子が連結可能であることを特徴とする分子模型。
【請求項２】
原子が粒子であるとの仮定に基づき、原子と原子とを結びつける分子模型であって、
前記粒子としての球の外周には、内径が小径部および大径部の大小２段となる連結孔を有する第１のアーム軸と、外周に小径部および大径部の大小２段となる嵌合子を有する第２のアーム軸と、が一体に設けられてアームブロックが形成され、
前記アームブロックの前記連結孔に対し、そのアームブロックに隣接する他のアームブロックの前記嵌合子が連結されることを特徴とする請求項１記載の分子模型。