特集 2

からだの ふしぎ を工作で体験

ぼくはボロット くん︒生まれたばかりのロボットだ︒

からだもうまく動かせないし︑こんなに大きな目がついているのに︑正面しか見えないんだ︒

人間のまね をすれば︑ぼくもいろんなことができるようになるのかな？

お医者さんのフジタ先生 に聞いてみよう︒﹁人 間 の か ら だ は とって も 複 雑︒で も その中には︑小学校の理科で習うしくみも隠されているんだよ︒身近にあるものを使って実験してみようか﹂

先生といっしょに︑からだの中にあるしくみと不思議 を見つけに行こう︒

本特集は小学生から大人まで楽しんでいただけます︒工作だけではもの足りない人︑もっと知りたくなった人は︑﹁さらに実験＆考えてみよう！﹂を読んでどんどん進んでいってください︒﹁フジタ先生から﹂には︑実験と私たちのからだや病気が実際にどのようにかかわっ只木 良枝ているかを考えるヒントがあります︒

取材・文

月刊 海外子女教育 2021.817フジタ先生
ボロットくん© ＫＯＴＯ人間は︑目から多くの情報を得ろうと︵じょうご︶のようなもの

さて︑目玉は︑眼窩と呼ばれる

https://www.clinicaldesignchiba-u.com/ 教育 /
大学院 / 筋肉の動き /私たちがからだを動ている︒友だちが向こうから歩いの中に入っている︒そこには何本用意 するもの

かせるのは筋肉のおかてくるのが見えたら﹁こんにちは﹂もの筋肉がついていて︑その筋肉

18

月刊 海外子女教育 2021.8

げ︒たとえば︑脳が﹁腕を上げよう﹂と考えて︑するとその命令を神経﹁ 動 け ﹂ と 命 令 を 出 す︒
が腕の筋肉に伝える︒
そこで筋肉の中にある小さな小さなタンパク質が収縮して筋肉を動筋肉の中にあるタンかす︒
パク質が力を合わせて動く様子は︑まるでマスゲームや群舞のようにリズミカル︒筋肉がどうやって伸びたり縮と手を振るし︑何かが飛んできたが入れ物の形に添って動き︑収縮右を向いて︑左を向いて︒
いろんなものを見たいなあ︒

んだりするかは︑リンらとっさに避ける︒状況を判断しすることによって目玉をスムーズ

がんかク先の動画を見てね︒て素早く行動するためには︑目もに動かしている︒

変えることができるんだ︒

うよ︒てこも滑車も︑力の方向をみだ︒小学校と中学校の理科で習

これは︑てこと滑車というしく素早く︑スムーズに上下左右に動かさないといけないよね︒
目玉のしくみの前に︑筋肉の話をしよう︒人間のからだはどうやって動くか知っているかな︒＜動画リンク＞筋肉が動くしくみ（アニメーション）［ 設計図 ］

動く目玉 をつくろうつくりかた❶ろうとのふちに近いところに穴を開ける。
❷ボールにひとみを描き入れる。
❸ひとみを北極になるように置き、赤道部分に設計図のとおりにシールを貼っていく。
❹シールの位置に同じ色の毛糸をセロハンテープで貼りつけていく。まず、上直筋、外側直筋、下直筋、内側直筋を縦（南北方向）に貼りつける。次に、上斜筋と下斜筋を横（東西方向）に貼りつける。
❺上直筋と下直筋、外側直筋と内側直筋の端をそれぞれ軽く結んでおく。
❻上斜筋をろうとのふちの穴に通して、ろうとの外に出す。
❼結んである上直筋と下直筋、外側直筋と内側直筋と、横向きについている下斜筋もいっしょに、ろうとの下の穴に通す。

ためしてみよう
鏡に目玉を映して、毛糸（筋）を引っ張ってみよう。
最初は毛糸（筋）を１本ずつ動かしてみて、次に複数の毛糸ケガをした人や病気の人から

フジタ 先生に、お医者さんが、顔の前（筋）をいっしょに引っ張ってみよう。

どの毛糸（筋）を引っ張ったら、目玉がどんな方向に動くかな。のは、工作で取りつけた６れほどたくさんの筋肉がついているのか、理由を考えてみよう。

き伸ばされるのでしょうか。

何が眼球の変形の原因にな

その対策が立てられるかもっているのかがわかると、

目 の 動 き は、 プ ロ グ ラ ム で コ ン ト ロ ー ル す る こ と が で き るしれません。

●目玉の模型に、サーボモーターをつけてみよう。

どんな力が働いて眼球が引本の筋肉が必要だ。上ています。眼球の形を変えくなっていることがわかっ

近視の眼球は、前後に長です。

があるのかを調べているのどの筋を動かす神経に問題

んが目を動かせない場合、医者の指示どおりに患者さもしれませんね。あれは、マなどで見たことがあるかとがあります。テレビドラください」とテストするこかして「指の動きを追ってに指を立てて上下左右に動上目づかいや横目は、毛糸（筋）をどう引っ張ればよいのかな。

●なぜ目には筋肉が６本あるのだ

目玉を動かすことができる。

人形のように、片手でスムーズにという動きが同時にできる。操りっ張られるときは片方がゆるむてみよう。そうすると、片方が引と外側直筋を、それぞれ結びつけの端に上直筋と下直筋、内側直筋

短い割りばしを２本用意して、そしたらいいかな？

●もっと簡単に動かすにはどうさらに実験＆考えてみよう

る力を与えることができる

ろう？
目玉を上下左右に動かすには、最低4のはず。ところが人間の目には 本も筋肉がついている。動物

下左右に対称的に配置するとしても、筋肉は本の筋肉だけ。どの筋肉に＜動画リンク＞片手で動く目玉

本あれば十分3の中には、 本の筋肉を持つものもいるそうだよ。どうしてそ6よ。モーターに毛糸（筋）を接続して、プログラミングどおりに動かしてみよう。

月刊 海外子女教育 2021.8

19https://www.clinicaldesignchiba-u.com/教育/実験室/目の動き/
https://youtu.be/L9VAT7UN4_M7

図2

腱鞘

腕や脚がつっぱったままでは動けないよ︒
曲げたり伸ばしたりしたいな︒

骨と筋肉

曲がる 指 をつくろう
図1

図３のように近道をしようとして︑その力が腱に伝わり︑左側の骨がいている︒つまり︑筋肉が縮むとか動かない︒けれども︑肩や脚のげ伸ばしのように１つの方向にしがあったね︒腕や指の滑車は︑曲ここにも︑てこと滑車のしくみ用意するもの

3 ～ 5cm

手や足には骨がある︒その骨がつまり︑腱鞘は滑車の役割を果たして力の方向を変える働きをし引っ張られて︑関節が曲がるといつけ根のようにぐるぐる回す部分ているんだ︒

うわけ︒関節面がてこの支点︑筋には︑いろいろな方向に動く滑車

20

月刊 海外子女教育 2021.8

接続されて曲がるところが関節で︑ 皮膚を破ってしまう︒
それを動かすのも筋肉だ︒
けん

筋肉の両端に腱があり︑関節を肉の腱が次の骨についている部分

またいでとなりの骨に固くくっつが力点となって左側の骨を動かす

親指は２つ︑そのほかの指は自分の手を観察してみよう︒

がある︒

関節をさらに拡大してみよう︒

んだ︵図１参照︶︒

３つの骨がつながっていて︑けんしょう

腱は︑腱鞘で骨に添うように固定て動きをためしてみよう︒

曲げることができる︒工作しされている︵図２参照︶︒
もし腱鞘がなかったら︑筋肉が腱鞘の役割

縮むときに︑腱が関節から離れて

図３［ 設計図★new］ 指の工作 設計図

つくりかたは指を曲げたとき……でも、これで役割をしている。

腱をそれぞれの骨に添わせる腱鞘のから指を手のひら方向に曲げるタコ糸

その中に①③のタの上に貼りつけて、ことなく、骨を動腱は骨から離れる

まとめて動かすことによって、指をスムーズに動かしています。実験のように、つける場所を少しずらしてみよう。

ません。しかし、けがで筋るということは、普通はしあるいは③と④だけ引っ張

タコ糸（腱）を①と②だけ、手のひらに近いところ、骨の真ん中、肉の一部の腱が切れたり、神経が切れたりすると、うまく動かなくなります。

ストロー（腱鞘）を留めたセロハンテープを部分的に外して、曲げやすさの違いを調べてみてください。の骨……。それぞれタコ糸（腱）を鞘の固定が悪くなった状態

根本側（手のひら側）の腱引っ張ってみると、動きはどのよう腱が切れたときは手術でつなぎなおします。しかし①と②を同時に引っ張ったときと①引き込まれてしまい、手術が縮んで腱が手のひら側に受傷から時間がたつと筋肉だけを引っ張ったときの指の動きやく切ったときは、なるべくが困難になります。指を深に、また④だけの場合も比較してみ早く病院に行きましょう。

しょに引っ張るとどうなるかな？

よう。さらに、①②③④全部をいっすさはどう違うかな。③と④を同時えてみよう。

●タコ糸（腱）の引っ張りかたを変に変わるかな。

が、いわゆる「ばね指」です。

指先側の骨、手のひら側の骨、両方みよう。

●ストローの貼りつけ場所を変えての動きかたはどう変わるかな。

ないといけないかな。そのときの指（腱）をどれぐらいの力で引っ張ら場所では、指を動かすためにタコ糸指先に近いところ……。それぞれの●タコ糸（腱）を三角柱（骨）に貼りさらに実験＆考えてみよう

抗の違いを比べてみよう。ていないときの、指を曲げる際の抵されているときと、うまく固定されフジタ 先生に、 タ コ 糸（ 腱 ）（ 腱 ）を 屈 筋 腱、 ま っ す ぐ に 伸 ば す

コ糸を通す。

ないタコ糸はどれかな？

かすことができた

人間は、いくつかの腱をストロー（腱鞘）がしっかりと固定❶ 工作用紙を設計図のように切っが骨から遠く離れちゅうせつて、皮膚を突き破まっせつこつて折り、大・中・小３つの三角柱きせつこつってしまう。そう、をつくる。小は末節骨、中は中節こつ骨、大は基節骨になる。
タ コ 糸（ 腱 ）が 骨に添って動くようにするために、腱タコ糸（腱）を伸筋腱と呼ぶ。

それぞれのタコ糸テープで貼ったところがてこの支点、ね。ストローが、腱鞘なしの指工作
腱鞘つきの指工作❷ 末 節 骨（ 小 ） の 三 角 柱 の 先 に は爪をつける
面だけをセロ鞘が必要だね。

❸ ３つの三角柱のハンテープでつなぐ。つないだ面工作を続けよう。

ためしてみよう２が手のひら側になる。
❹ 指の手のひら側の末節骨（小）の①、中節骨（中）の③の位置に、それぞれ１本ずつタコ糸をつける。
❺ 指の爪側（山の部分）の末節骨（小）の②、中節骨（中）の④の位置に、それぞれ１本ずつタコ糸をつける。

ストローの折れ曲がるところを切っそれぞれのタコ糸を引っ張ってみよ（腱）を引っ張っためしてみよう１う。どのタコ糸を引くと指のどの部てみよう。これでてセロハンテープ引いても曲がらタコ糸がついているところが力点、分が曲がるかな？

指先側が作用点になる。

月刊 海外子女教育 2021.8

211

腸の模型

用意するもの人工腸液

・﹁胃の模型﹂で用意した人口腸液を水に砂糖をの割合で溶かしてつくる＞

腸の模型

つくりかた❷ 細長いビニール袋に ㎝おきハンテー プでしっかり閉じる。

❶ 細長いビニール袋の口をセロ＞

ゅっと押し込む。
何回押し込むとまじるかを数えてみよう。

＜をそれぞれの袋ＡとＢでまじりかたに違いがあるかな？

30
ml

もの両端をくくって輪にする。にひもをテープで張りつけ、ひ具を７～８㎝間隔で取りつけ、❸ワイヤーネットにつり下げ金ひもをつり下げる。重りとして、ひもの下にクリップをつける。

22

月刊 海外子女教育 2021.8＜に注ぐ。

まざらないように静かに注ぐ。

ポイトなどを使って人工腸液と❸ 牛乳をそれぞれの袋に、ス❷ 人工腸液枚はそのまま（Ｂ）。

ためしてみよう・小さめのビニール袋２枚と牛乳を用意する

つくりかた●下から親指と人差し指で押し込む

ＡとＢのそれぞれの袋の下の中＜胃の模型＞❶ ビニール袋の１枚の下隅２カ・水100mlに砂糖を100gの割合で溶かす
・観察しやすいように食紅や絵の具で色をつける。かなり濃い目の方が観察しやすい

央部を、下から指でつかんでぎ＜人工腸液＞

所 を 丸 結 び す る（ Ａ ）。 も う １

ぼくはロボットだけど︑やっぱりおいしいものも食べたいよ︒

口から食べたものは︑どうやってからだの中を運ばれていくのだ

ろう︒胃や腸の中では︑どんなことが起こっているのだろう︒

水に砂糖をたくさん溶かして比重の重い水溶液をつくり︑牛乳とまじり合う様子を観察してみよう︒
ぜんどう

胃や腸の内部で︑蠕動︵筋肉が伸縮を繰り返し内容物を送り出す運動︶や分節運動︵腸管がくびれて内容物をまぜ合わせる運動︶がどのように起こっているかな︒

30g

10

●ビニール袋 A の下の角を結ぶ50ml★修正あ差し替え
★修正あり

胃の模型
用意 するもの50ml

胃 と 腸 の動きを知ろう❹ 袋の口を絞り、上端に小さな切れ込みを入れて、人工腸液を注ぐ。
を、２層に分端まで行ったら逆方向にやってみよと牛乳を袋の端まで移動させる。

端から順番に外して戻し、人工腸液

ワイヤーネットにつり下げたひもをためしてみよう

かれるように静かに注ぎ入れる。

❺❹ の上に牛乳30mlう。何回操作したら人工腸液と牛乳がまざるかな？

https://www.clinicaldesignchiba-u.com/ 教育 / 実験室 /胃と腸の動き /https://youtu.be/jpwVd1TVQ00●砂糖水は何に使えるかな？。

●腸の収縮が伝わる様子をシミュレ

考えてみよう。

物質に反応しない。この性質を使うとができる。また砂糖はほとんどのよ。動画のリンク先から見てみよう。

ウェブサイトにヒントが書いてあるャレンジしてみよう。フジタ先生の興味がある人はプログラミングにチーションしよう。

砂糖は水によく溶けるので、さまざと、液体の中の成分を比重の違いにまな比重の水溶液を簡単につくるこ

よって分離することができる。たとていないところもありますが、移えば、どんなことに利用できるかな。

フジタ 先生動するときの抵抗、物を加熱した

どたくさんの分野で大切な動きで一にまざった物質をつくる方法なり冷やしたりするときの効率、均から液体（溶媒）に何か（溶質）を溶るために分節運動という緊縮拡張

腸の中では、内容物をかきまぜ運動が起こっています。たとえばすので、いろいろ考えてみましょう。
からだの中では、ぐるぐるかきまストッキングにボールを入れて絞かすときに、実験ではぐるぐるかぜることはできません。そこで蠕って送ることで、腸の輪状筋が収き回すと早くまざります。しかし

動 に よ っ て 乱 流（ 渦 巻 き ）を 発 生

固体を絞り出すというよりも、収縮して腸の内容物を押し出す様子縮によって気体と液体がまじったさせているのです。胃袋の模型を２液のまざる様子を目を凝らし

腸の中身に圧力の差がつくりださ

指で押してみると、意外に早く、てよく観察すると、小さな渦巻きれ、発生した乱流によって効率的が再現できます。しかし腸の内容をたくさん発見できます。渦巻はに撹拌され、消化吸収が進むと考物は液体であることが多いので、少し移動して消え、また別の場所えた方がよいのではないかと思いよくまざることが実感できると思にできます。リズムがあるようでいます。

比重が大きく違うことが重要なんだ。

ないような動きです。渦巻の詳します。

りかたを観察したいので、水溶液のこの実験では、２つの水溶液のまざ子をじっくり観察できない。

砂糖水のかわりに、市販の栄養ドリ

いメカニズムは、まだよくわかっ

かくはん

ンクも人工腸液として使えるよ。そに牛乳とまざってしまって、その様うだろう。たとえば水を使うとすぐったけれど、それ以外のものではど人工腸液をつくるために砂糖水を使●どうして砂糖水を使うのかな？

さらに実験＆考えてみよう＜動画リンク＞腸の動画
れはどうしてだろう？

月刊 海外子女教育 2021.8

2320mlロボットの夢はやっぱり２足歩行︒
好きなところに歩いていきたいな︒

２本の足を交互に動かして前に進むのはとても不安定な動きだよね︒でもとても小さなエネルギーで︑でこぼこの地面や階段を移動することができる︒

糸の先に結んだ重りをつり下げてゆらゆら

歩行に隠されているのは︑振り子のしくみだ︒

させると︑重りは行って帰ってを同じリズムしんどうしで繰り返す︒このとき︑糸を持っている指先を支点︑重りを振動子と呼ぶ︒振り子は振れている間︑振れ幅︵振幅︶にかかわらず一定の時間で振れる︵振動周期︶と小学校で習ったよね︒この振り子のしくみを使って︑ボロットくんを歩かせてあげよう︒

歩 いてみようつくりかた

用意 するもの❶アルミ皿を4つに切る。
❷ペンやビンの底などで押しつぶして平らにする。
❸２枚重ねて、中心から縁に向かって2回折り込む。

アルミ皿を1/4 に切る❹縁のカーブの部分をビニールテープでくるむ。
❺縁がなるべくまっすぐになるように整える。

２枚重ねる❻カーブの部分を下にして、上の中央部分を丸穴クリップではさむ（足の完成）。

上から1/3 のところで折る❼丸棒の中央と、左右1.5cm のところにそれぞれ印をつける。
❽ビニールチューブを幅1cm 幅

上から2/3 のところで折る程度に４個カットする。
❾❽を❼の印に合わせて取りつけ、ストッパーにする。

弧になっている部分にビニールテープを貼る❿足をはさんでいるクリップを丸棒の左右から差し込んで取りつける。
⓫クリップがスムーズに動くように、少し隙間をあけ［ 完成写真］てストッパーをつける。
⓬単４電池を丸棒の両端にビニールテープで止める。

⓭ボロットくんの顔を厚紙に描き、切り抜いて棒の中央に貼る。
⓮カラーボードを縦長に置き、短辺の端から14㎝くらいのところに印をつける。
⓯⓮の印に合わせて牛乳パックを１辺だけ貼りつける。

月刊 海外子女教育 2021.8

24

ためしてみよう
カラーボードを、牛乳パックを取りさらに実験＆考えてみよう

髪が左右に振り子のように揺れる。

●自分の歩行を分析してみよう。

見できるかな。調べてみよう。

スマートフォンのアプリを使うと、何のためにそうなるのか考えてみよ●ボロットくんが斜面を歩くときに、 う。ボロットくんでも同じことが起脚だけでなく、ほかのところにも振これはフーリエ変換という解析手法いくつもの周期の波が出てくるよ。

振り子には、ぶら下げ式の単振り子、 みよう。重力加速度の記録を取ると位置データ、速度データ、加速度デり子は隠れている。何度も歩かせて支点と振動子の上下関係がさかさまを記録して、そのデータを解析してで、大学の授業で扱うよ。

人間は歩くとき、足底を支点です。

は、身のまわりのどんなところで発どの種類がある。それぞれの振り子てみよう。

ータが測定できる。自分の歩く様子

斜面の上にボロットくんを載せて、みて、よく観察してみよう。３つ以になった倒立振り子、回転振り子な●ほかにどんな振り子があるか考え

足を軽くつつくと、振り子の動きで、上見つけられるかな。

振り子になっているのはどこかな。 こっているかな？

ボロットくんがトコトコと歩きだす。
●ポニーテールの人の歩く後ろ姿をつけた面を下にしてテーブルに置き、斜面の角度を変えてみたり、足を大ポニーテールの人が歩くと、束ねた観察してみよう。

きくしたり、重りを増やしたり減ら

https://www.clinicaldesignchiba-u.com/ 教育 / 実験室 / 歩行 /https://youtu.be/L4MrJTjLfTQしたりしてみよう。動きがどのよう

フジタ 先生からとした倒立振り子がからだを前へ進めます。ハトは歩くときに頭さと手の長さは違います。逆振と習います。でも人間の脚の長す。つまり足を支点とした倒立こに残って頭を前へ突き出しまの足を前へ出すときからだはそ

振り子は、支点から振動子のり子での足からからだの重心ま振り子と、頭を支点とした振り子

前へ進むときには頭を引き、次での距離も違います。つまり人の真ん中にからだが振動子としを 前 後 に 振 ります が、から だ が間が歩くときは、周期の違う多てあるかのように歩いています。

中心までの距離で周期が決まる

くの振り子を、同じ周期で揺らどうしてこのような歩きかた

ださい。

な解説があるので探してみてくになるのでしょうか。いろいろすことでバランスを取っているのです。
動物が歩く様子を、振り子として観察するととても面白いの

月刊 海外子女教育 2021.8

25に変わるかな？

＜動画リンク＞歩行模型

フジタ先生からのメッセージ
ふ じ た し ん す け

フジタ先生こと藤田伸輔先生
プロフィール

えがちですが︑全部つながっている生物︑てこや滑車は物理と分けて考を養ってほしいと思います︒人体はれずに自分が得た知識をつなげる力る時間を取って︑教科の枠にとらわっていないでしょうか︒もっと考えのを覚えることが中心になってしま

理科という科目は︑受験対策でもれば︑自分でどんどん先に進んでいいからとかと言わずに︑興味さえあ小学生だからとか学校で習っていな大学院レベルの解析だって可能です︒

格的なプログラミング言語を使ったつくることもできます︒さらに︑本ーをつけて実際に動く歩行モデルをシミュレーションできます︒モータ

子どもを対象にしたワークショッ

けます︒
科学の奥は︑いくらでもあります︒のです︒

では︑小学生から高校生
プ CSL2050
までがまじったチームが︑人口統計
たとえば足の動きを考えてみましょもっとも大切なことだと思います︒

社会を支える子どもたちにとって︑ようにしてほしい︒それが︑将来のたはできないかなと︑つねに考える

うしてこうなるのかな︑別のやりかく︑その先を考えてみてほしい︒ど答だけを知って満足するのではな

方箋をつくってくれます︒

カッションして︑素晴しい未来の処

いきいきと取り組み︑活発にディスプロジェクトに小学生から高校生がものなのですが︑毎回︑正解のない大学生向けの授業をアレンジしたレゼンします︒

それらを駆使した解決策を考えてプや人工知能︵ＡＩ︶について学び︑解決に役立ちそうなプログラミング会を予測して社会課題を抽出︑課題う︒振り子の原理は小学校で習いまhttps://www.clinicaldesignchiba-u.com/ 教育 / こどもhttps://youtu.be/dQNJLKd_fko

をもとに二〇五〇年の少子高齢化社＜動画リンク＞

す︒もう少し複雑な動きは︑計算でCSL2050（Child Scientists Laboratory 2050）の紹介動画

教授
臨床疫学
千葉大学予防医学センター

どまらず、医療システムや地域医療に関する積極的なコンサルテ

医療と社会とのかかわりが研究テーマ。大学・大学院教育にとィングと情報発信を行っている。子ども向けの科学教育プロジェ
クトとして「CSL2050」を主宰し、2050年に社会の中心を担う子どもたちが少子高齢化社会の処方箋を考えるワークショップを開催中。2021年夏はオンラインにて開催。問い合わせ・聴講の申し込みはウェブサイトまで。

千葉大学予防医学センター 臨床疫学
藤田伸輔の個人ホームページ
実験室 からだの仕組み
https://www.clinicaldesignchiba-u.
com/ 教育 / 実験室

26

月刊 海外子女教育 2021.8