JEMEA Bulletin Vol.4 No.1 (2018.6)

研究トピックス
電子レンジ de サイエンす！
電子レンジの仕組みとマイクロ波サイエンス
Reinventing science by microwave technology

1. はじめにお茶の水女子大学理学部化学科 森 義仁
〒112-861 東京都文京区大塚 2-1-1,
e-mail: mori.yoshihito@ocha.ac.jp

2017 年 3 月 13 日に京都大学東京オフィス大会議室が科学の様相を新しく作りかえる可能性についての期

Ｂにおいて第 5 回電磁波エネルギー応用セミナー（マ待 を 述 べ た (Reinventing science by microwave

イクロ波科学 基礎と応用）が、渉外活動ワーキング

technology)。その可能性の一つは、柳田祥三氏・松村グループにより開催された。そこで提供された４つの竹子氏が述べているように(1,2)、マイクロ波技術は予話題の一つが、演題「電子レンジ de サイエンす！」で想外にわたしたちの日常生活に存在する技術であり、ある。この演題はワーキンググループ部会長の松村竹マイクロ波技術の特徴が国連の達成目標でもある「持子氏を中心とする、マイクロ波技術を社会に広く周知続可能な開発目標(SDGs)」と共通点をもっている、こさせようとして長く続けられてきた活動のキャンペーとからマイクロ技術応用が SDGs に貢献することがあン標語でもある。著者も現在ワーキンググループのメる。本稿では 3 月 13 日の話に加え、その後の展開も加味して渉外活動のさらなる構想をご紹介したい。
２. 理科実験サークルの盛り上がり
著者は 2003 年より学生の理科実験サークルの顧問兼マネージャーを務めている(3)。ここ数年、大学生による理科実験サークルの活動が熱く、特に、経済活動も行い社会的企業の様相を呈する東京大学サイエンスコミュニケーションサークル(CAST)の存在は大きい(4)。毎年夏には日本科学未来館で学生の大学間連合体主催の理科実験イベント「サイエンスリンク」が行われている(5)。自治体主催の科学イベントにも学生サークルの進出が目立ってきている(6)。このような大学生

図１ マイクロ波技術と持続可能性社会の活動は、政府による高校での理科実験推進事業によ（転載 柳田・松村、化学を変えるマイクロ波熱触媒）

り、大学に新たなタイプの人材が登場していることが原因と思われる。その理科実験における新しいスタインバーであるが、この標語と副題である「電子レンジ

ルの一つは、複合的である日常の出来事から、その複の仕組みとマイクロ波サイエンス」をもとに、マイク合系のコアとなっている原理に注目し、その原理をうロ波の発生と制御を解説した。マイクロ波技術の基礎

まく利用して、自由で新しい実験のデザインに繋げてと応用を伝えようとしたのではなく、マイクロ波技術いるところである。

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３. 自由な研究

ル、マシュマロアイスとマイクロ波の選択加熱をうま

中等教育の現場にも研究活動が浸透し、自由な研究く利用した実験も行っている(13)。出来上がった科について教育学者を中心に議論されている(7)。著者ら学・技術から出発するのではなく、それらが一体どのの理科実験のサークルの相談役である立花太郎氏の言よう にして分か ってきたの かに注目し た著書が葉を借りると、「自身の内部から自然に出てくるものを

H.Schneider 氏の「科学のたのしい発想法」であり(14)、つかめ」となる(8)。そのような期待は日常の出来事のこの発想を、マイクロ波技術に関心を持つための物語注意深い観察による。その有力な現場の一つはキッチ作りに利用できると思われる。

ンであろう。古くは 1891 年、科学者レイリー卿が雑５. 広く使われるマイクロ波技術

誌ネイチャー編集部に推薦したポッケルス嬢の実験報

マイクロ波技術は広く使われている。粒子加速器を告は、まさに、キッチンから生まれたサイエンスの一開発する研究者に聞くと、技術は、真空管と磁石とマ例である(9)。自由な研究をする場合、全く新しいことイクロ波の３つだと言う。粒子加速器の開発者はマイを始めることは必ずしも必要ではない。これまで接点クロ波のエキスパートである(15)。電子レンジは身近の無かったもの同士が社会的要請でコラボをすることなマイクロ波装置として登場する。P.Barham 氏の「料に期待されている、企業の開発研究はよい例となる。

理のわざを科学する」(16), P.J.Bentley 氏の「家庭の例えば繊維会社のシート製造技術で二次元通信アンテ科学」(17)、S.Perkowitz 氏の「泡のサイエンス」(18)

ナを作り、それを元に情報技術企業が電波による個体

では、選択加熱技術として登場する。加熱は染色や調識別を商品の在庫管理に応用すると言うものだ(10)。

理には欠かすことのできない工程であり、生活科学のたとえ個人ベースであっても既存のもの同士のコラボ分野ではマイクロ波加熱の研究は自然と行われてきた。

や日常的な出来事への異なる角度からの観察は、自由

昨年の日本調理科学会の記念講演の一つに「加熱調理で新しい研究をもたらす。

研究の視点から」があり、そこでは、「その調理法がな

４. マイクロ波技術実験のアイデア

ぜ美味しくかつ安全であるかの説明責任が問われる時

著者は学生とともに 2005 年前後に松村氏が科学博代となっている」「今後、工学的手法を取り入れて定量物館新宿分館と東京都杉並区施設で実施したマイクロ化・最適化し」と述べられており(19)、関連する国際波技術の実験企画に参加し関心を持ち、2014 年に本会誌 Journal of Food Engineering には電子レンジ内ま会員となるまで、学生サークルと共にマイクロ波を使たは食材における電磁界解析の報告を容易に見つけるった理科実験イベントを行ってきた。身近なマイクロことができる。

波装置である電子レンジはだれでもが触れる機会のあ

６. インターネットとサイエンス
確かにマイクロ波技術の中でも加熱への応用は広く、るキッチンツールであり、思い浮かぶアイデアを試すことが容易である。お手本も 2000 年代前半には柳田その利用場所も研究室から台所と多様であり、多様な氏祥三氏・松村氏により用意されていた。一つは両氏「文化」の中で使われている。
「文化」が異なったもの

による著書「化学を変えるマイクロ波熱触媒」(1)、も同士のコラボは新しいものを生むと言われる。
「新しいう一つは、松村氏らによる科学雑誌「化学と教育」のビジネスを展開したいときは MBA スクールに行くので2004 年 52 巻 5 号から 2005 年 53 巻 7 号に渡る 12 回はなく美術学校に行け」と聞いた(20)。多様な「文化」の連載「マイクロ波化学入門」である(2)。これらの記に存在するマイクロ波技術利用には、コラボを通じて事は、国内の科学技術情報プラットフォーム J-STAGE

新しいものを作り出す潜在性があると言えよう。そのから得ることができる(11)。
本会会員の加藤俊作氏は広ために職業研究者であろうと、アマチュア研究者であく情報収集と工夫を凝らした多様な公開実験を行ってろうと、コラボによる異なるもの同士の出会いには予きた。加藤氏は藍の染色制御にマイクロ波を使う学術想外の発展の可能性がある。それにも関わらず「コラ研究(12)をもとに公開実験を考案・実施している。まボ」が多いとは言えない。また、理科実験サークルがた、ガラスアクセサリー、グリセリン石鹸、キャラメマイクロ波実験を手掛けることも少ない。何かうまい15

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仕掛けがあるとよいのかもしれない。その一つの候補

比較的近い研究領域内で関心が持たれることを期待しとして、インターネットのフェイスブック、ツイッタて、そのキーワードを設定することが多く、内容的にー、インスタグラムなどの SNS（ソーシャルネットワ「遠い」分野の研究者が近づいてくることは期待し難ークサービス）がある。これら SNS は、ブログ、ユーい。一方、インスタグラム上には#nail によりネイルア

チューブなどが一対多の関係であるのに対して、一対ーティストが、#flower によりフラワーアレンジャーが一の関係を作ると言われている(21)。最近、あるインスアクセスしてくる。両者はここで使われている混合物

タグラムユーザ Paperchromatographics がその多量の分離の方法原理には関心はなく、作りだされる模様に実験データをインスタグラム上で公開し予想外のコラ関心があると思われる。つまり、同じ実験データに異ボを展開していることに出会い、関心を持ち調査したなる関心を持って人が出会う状況を作りだされている。

(22)。

このインスタグラムユーザの活動は開始後まだ１年経

図２は混合物を分離する分析方法であるペーパーク過していない。今後、どのような新しい展開を見せる

ロマトグラフィーの分析結果で、a は分離前に混合物のかを見守りたい。

（黒インク）を黒点として紙片の下端近くに染み込ませたもので、次いで下端から上方に向かい水を吸収させると、混合物はそれぞれの構成物質に応じた速度で上昇する。その結果、b のようにいくつかの構成物質に分離されている。さらに、混合物を点ではなく、円形の紙に“輪”として、いくつかのインク（図２c 中赤(RD)、橙(OG)、ピンク(PK)、黄緑(LG)）を染み込ませる（図２c）。この紙の中央から周辺に向かい水を吸い込ませると、図２f のような分離模様となる。

図３ インスタグラムトップページ
７. オープンサイエンス革命
先に、インスタグラム上でのデータを共有する例を見たが、マイクロ波技術応用の場面においても有効なインターネットの使い方を考えるために参考となる研ab

究者の動きがある。M.Nielsen 氏が提唱する、オープン

図２ ペーパークロマトグラフィー

サイエンスまたはオンラインコラボレーションである(23)。約 300 年前、科学者はその業績を公開することはこのインスタグラムユーザーは、図２f のようなデーなかったと言われる。そして 18 世紀になると、データタを取得して、図３のようにインスタグラムページ上を論文としてまとめ、雑誌に公表し、その時はじめてに配置した。SNS では、学術論文の検索用のキーワー

データは多くの人の目にさらされる。これが第一次オドに匹敵するのが、ハッシュ(#)タグ機能である。このープンサイエンス革命と位置付けられている(23)。現在、ユーザは#nail、#flower を指定している（図３）。この公表が紙媒体から電子版へと移行しつつあるものの、ようなタグは随時更新できるところが、学術論文とはデータを公表する手続きのスタイルとしては本質的に異なる。学術論文では、そのキーワードは専門分野に約 300 年間維持されている。一方、Nielsen の提唱す16JEMEA Bulletin Vol.4 No.1 (2018.6)

るオープンサイエンスまたはオンラインコラボレーシするであろう(25)。

ョンは、現在のインターネットの性能を活かして、よ参考文献

り多くの研究者または実験者がデータを直ちにインタ(1) 柳田祥三・松村竹子、化学を変えるマイクロ波熱触ーネット上で公開して集積する。このことによりこれ

媒、Neo Book (2004).

までにない新しい発見と成果が期待される。ただ、検(2) 松村竹子ら、マイクロ波化学入門、化学と教育、討すべき課題も残っており議論されている(23)。たとえ52(5), 345(2004) ～ 53(7), 413 (2005).

ば、従来の論文審査がないためにデータの検証をどう(3) http://www.geocities.jp/jacalin/env/.

するか、または研究者のデータ提供への貢献度をどの(4) https://ut-cast.net/.

ように保障するかである。

(5) http://sc-link.net/.
(6) http://www.fushigi.metro.tokyo.jp/.

このようなオープン化はデータだけではなく、すでに装置においても実現されつつある(24)。近年の３Ｄプ(7) ＮＰＯ法人 お茶の水教師の第三の学び研究会.

リンターの価格低下は、その設計のオープン化による。

(8) 立花太郎氏との私信.

それまで高価であった３Ｄプリンターで何を作っても(9) Rayleigh, Nature 43, 437 (1891).

希少価値があったが、価格低下によりこれまでとは異(10) https://www.teijin.co.jp/focus/recopick/info/.

なり、「何をするのか」が問題になってきた。つまり、(11) https://www.jstage.jst.go.jp/.

高価であった時には一部の研究者にしか手に入らなか(12) 牛田智・川崎充代、日本家政学会誌 52(1), 75

ったものが、より多くの研究者が容易に手にすること(2001).

ができるようになったのである。この状況は一見過当(13) 加藤俊作氏との私信.

競争を発生させているように見えるが、そうではなく、(14) H.Schneider、科学のたのしい発想法、現代教養文より多くの研究者が参加することにより、多くのアイ

庫 (1983).

デアが集まり、結果的に３Ｄプリンター活用の範囲が(15) 冨家和雄、光のスピードに迫る、裳華房 (1990).

広がったのである。これこそが、オープン化すること(16) P. Barham、料理のわざを科学する、丸善 (2003).

によりもたらされる効果なのである。

(17) P. J. Bentley、家庭の科学、新潮文どの庫 (2014).

８. 東京電子レンジ倶楽部(18) S. Perkowitz、泡のサイエンス、紀伊國屋 (2001).
(19) 酒井昇、加熱調理研究の視点から、日本調理学会

サイエンスを取り囲む環境がオープン化する動きの中で、マイクロ波技術応用、特に、電子レンジの場合

平成 29 年度大会研究発表要旨集、p15.には、その基本的な電気回路は公開されている。従っ(20) InstagramUser WAMeetsJazz との私信.てそのために、電子レンジの基本機能だけでは差別化(21) Instagram User Chromatographics との私信.

ができず、重さや温度を測定し加熱に帰還させる制御(22)

機能が近年顕著である。その一方でデータのオープン

experimental data with people”, Nat. Sci. Rep化にはまだ取り組む余地が残っており、多くの研究

Ochanomizu Univ. 68(1,2), 1 (2018).

者・調理を含む実験者が参加するプラットフォームの(23) M. Nielsen、オープンサイエンス革命、紀伊國屋構築を試して見たい。その名前を東京電子レンジ倶楽(2012).

部とした。従来の論文公表のためのデータを載せるこ(24) J.M.Pearce, Open-source lab, Elsevier (2014).とは必ずしも必要ではなく、調理をする中で、または(25) 森義仁・松村竹子、第 11 回日本電磁波エネルギー実験上で観察した、ちょっとしたデータなど、本来は応用学会シンポジウム (2017).

学術論文に載らないようなデータを集積して行くわけである。このような知の集積化によりマイクロ波技術応用において新たな発見がなされることを期待する。
そこでは職業研究者とアマチュア研究者の境界は融解

17Y.

Mori,

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