令和４年度

市立札幌開成中等教育学校

５年次課題研究「コズモサイエンス」研究要旨
１ 生分解性プラスチックの可能性
２ 世界一やさしいグミ
３ 水害時の家屋における被害とその解決策としての洗濯洗剤の開発
４ 不可食部で作る 最強の野菜スープ
５ SS 結合を用いたパーマにおける毛髪に優しい薬剤とは
６ 魚の長期保存を身近なもので実現させる
７ 根粒菌の有効活用〜マメは地球を救う？〜
８ 菌床栽培に適したリサイクル培地の研究
９ おくすり溶けたね
10 次世代を担うクリーンエネルギー、色素増感太陽電池の実用化に向けて
11 ホエイタンパク質から作るプラスチックの実用化に向けて
12 環境に優しい日焼け止めを作ろう
13 HM ペクチンの利用によるミルクゼリーの新たな食感の開発
14 水素社会実現のための水電解効率化
15 酵母、乳酸菌の活動と pH との関係性について
16 二重天井を用いて体育館を暖まりやすくする
17 色と温度の関係について
18 安いエフェクターを作ろう！
19 植込み型左心室補助人工心臓使用時のドライブライン感染症予防に関する研究
20 山から近い避難場所の安全性の検証
21 物体の形状と固有振動数の関係
22 子ども食堂普及のためのアプリ開発
22‘ 研修医配属問題で要素間の関係性を考慮したマッチングアルゴリズムの作成・実装
23 視覚の刺激に対する手足の反応速度
24 海洋プラスチックの再利用
25 愛着障害になる子供を減らすために
26 みかんの皮から生分解性マスクを作る
27 牛乳でプラスチック問題は解決できる！？
28 インフォグラフィックは情報伝達において有効な手段なのか
29 曲が与える感情の分析
30 単語帳と４択アプリの単語暗記効率の比較

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
生分解性プラスチックの可能性
1班抄録(Abstract)
生分解性プラスチックの効率的な作成について研究した。そこでデンプンから乳酸にする過程
でデンプンの種類によって乳酸の生成量が変化するかどうか調査した。デンプンとして使用したのは身近にある片栗粉やコーンスターチ、白玉粉などの粉末である。結果白玉粉の使用時が最も乳酸の生成量が多く、その理由としてデンプンを構成するアミロースとアミロペクチンのうち白玉粉の原料である餅米にとりわけ多く含まれていることが関係していると考えた。
1.研究の背景と目的
地球温暖化は化石燃料の燃焼から発生するCO2が最大の原因となっている。そのため、CO2の排出が少ない植物のでんぷんから作られるバイオプラスチックの製造について研究するため、予備実験ではバイオプラスチックの生成を一通り行い、本実験ではでんぷんの種類による乳酸の生成量についての実験を行った。
2.方法
3種類の発酵液を使用し中和滴定を行い、作成された乳酸の量を調査する。
(1)片栗粉、コーンスターチ、もち米ををそれぞれ40g水を120g、グルコアミラーゼを入れ50度で5時間攪拌し嫌気的条件下で3日間発酵を行う(2)0.1mol/LのNaOHを滴下しそれぞれ中和にかかるまでの滴下量を調べる
3.結果
3日間の期間暗室発酵の段階をすすめ、その後中和滴定を表1行った。結果は表1の通りとなる。

中和時の水酸化ナトリウム滴下量

4.考察

試料

1回目

2回目

ロース」と「アミロペクチン」の２つの分子によって成り立っ

片栗粉

0.5ml

0.5ml

ている。デンプンの種類ごとの含有量の違いに注目すると、コーンスターチ

0.6ml

0.3ml

白玉(もち米)

0.9ml

1.1ml

でんぷんの最も小さい単位である「グルコース」は「アミ「アミロペクチン」の含有量が多いほど乳酸生産量が多いという比例関係にあることがわかった。
5.結論
今回の研究は、最も生成効率のよいでんぷんの原料を特定できたことが大きな成果として挙げられるだろう。ポリ乳酸の生成に予想以上の期間を要してしまった為、土壌に埋めて実際に生分解性の性能を検証するという当初の目標は達成できなかった。しかし、軌道修正をして乳酸生成までの過程で比較する事で、効率的に様々な種類のでんぷんを検証出来た。
この研究は、将来的な生分解性プラスチックの大量生産に繋がる事が見込まれるだろう。
6.参考文献・独立行政法人(n.d.).植物が創り出す―さまざまな「でん粉」の性質.https://www.alic.go.jp/
joho-d/joho07̲000047.html.2023年2月13日閲覧
・Chem-Station(n.d.).バイオマスの化学〜生分解性プラスチック編〜.https://www.chem-

station.com/yukitopics/baiomas.htm.2023年2月13日閲覧
・江森 皓亮ら(n.d.).ポリ乳酸の合成.http://www.hst.titech.ac.jp/~meb/2009/
PolyLacAcid.pdf.2023年2月13日閲覧
7.キーワード
・生分解性プラスチック

・ポリ乳酸

・アミロペクチン・もち米

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
世界一やさしいグミ
2班
抄録
病気の有無に関わらず誰もが同じ美味しさを感じられるグミをテーマに、ゲル化剤の配合や栄養バランスの調整に関する研究を行った。

1.研究の背景と目的
難病指定されている表皮水疱症患者のための口内刺激が少ないチョコレートの存在を知り、病気の有無に関わらず誰もが同じ美味しさを感じることができるような食品を目指して、刺激や栄養価・アレルギーに配慮したグミを
作成する。

2.方法
①ペクチンと寒天、アガーの割合を変えたグミを作り、消化酵素を用いて口内を再現したビー
カー内で溶けやすさを比較する。(図1)②1日に必要な栄養成分を全て含み、味のついたグミを作る。
⑴用意した4種類のジュースの中で最もpHが中性に近いみかんジュースを使い、不足している栄養を補うために椎茸、昆布、大豆を粉末にし加える。
⑵ぶどう味に変更し、栄養を補うために木耳、昆布、きなこなどを加える。
⑶きなこの味をベースにし、牛乳と豆乳2種類のグミを作り、栄養を補うためにバター、ごま、昆布だしなどを加える。

3.結果①アガーは凝固しなかったため寒天とペクチンの割合を変えて行った
結果、差は僅かであったがペクチン:寒天＝7:3が最も溶けやすかった。
(図2)②⑴グミが上手く固まらなかった。
⑵みかんの時に比べて固まったが、きな粉の味が強いうえ従来のグミのような弾力はなかった。
⑶グミが上手く固まらなかった。ペーストのような質感とピーナッツバ
ターの味で、きなこグミとは言えないものであった。

4.考察①ペクチンと溶解温度は20度前後、寒天の溶解温度は70度前後であり、割合として7:3が口内の温度(37℃と定義)に最も適していたと考えられる。
②⑴ペクチンは高糖度、pH3.5〜4.0条件下で凝固する性質をもち、刺激に考慮してpHが中性に近いものを選択したのは不適切だったといえる。そのため4種類のジュースに最もpHが低く、糖度が高いぶどう味に変更し、さらに酸性状態を作るレモン汁を加えて再度グミ作成した。
⑵栄養を考慮した結果、味の調和が取れなくなった。きな粉が多くの栄養を含み、栄養を賄うのに適した食材だと考え、きな粉を味の中心にして味を変更することとした。
⑶固まらなかった原因として、ペクチンの固まる条件であるpHと糖度への考慮不足がいえる。しかし、条件と味・栄養を両立させるのは難しいと考え、研究の方向性を見直した結果「ゼラチンを使って栄養をとれるグミを作る」に方向転換した。

5.結論
グミにおける最も口溶けが良くなるペクチンと寒天の割合は7:3である。

6.参考文献andew. 世界一やさしいチョコレート. https://andew.co.jp. 参照2023年2月13日

7.キーワード
グミ、難病、ペクチン、pH

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
水害時の家屋における被害とその解決策としての洗濯洗剤の開発
3班
抄録(Abstract)
水害被害が増大する現代の日本において、家での被災は多く発生する。一条工務店の研究[※1]を参考に、家の被害の実験や、家の泥被害に対処するための洗剤について考察・実験を行った。
1.研究の背景と目的
古くは1954年の洞爺丸台風から、2020年7月の令和2年豪雨による球磨川氾濫まで、日本では数多くの豪雨災
害が発生してきた。これらの災害は地球温暖化によって、頻度が増加している[※2]。その被害は増大しており、特に家屋の被害が深刻化している。そういった水害の被害にどのような諸課題があり、それをどのように解決できるかを検証した。
2.方法
水害によって流れる構造物（本研究では障害物と呼称）の家屋の衝突数が、街の構造によってどの程度変わるかを、スチレンボードを用いた街モデルに水を流すことで実験を行った。また、泥を遠心分離・濾過することで特徴づけし、それを元にコロイドを用いた洗剤や、持ち運びに適した紙石鹸・プリン石鹸の考案・実験を行った。
3.結果
街モデルの実験の結果を図1、作成した洗剤による結果を図2、3に示す。

4.考察
障害物の実験を通じ、街として水害に向き合う上で道幅の広さを始めとした構造の重要性を考察する事ができた。一方で、多角的な視点から水害を分析できていなかった点で課題が残る。また、洗剤については、泥に固有にどの成分が有効かといった詳細な分析をすることはできなかった。
5.結論
水害について研究していく中で、被災者を取り巻く諸課題、特に家屋・洗濯の課題に重点的に取り組み、そこでまちづくりの視点に立った実験の考案・計画を行う事ができた。結果として実際に有用かについては議論が残るが、水害時の知見を深める上で魅力的な研究であったと思う。
6.参考文献・一条工務店(N.D.)耐水害住宅. https://www.ichijo.co.jp/lp/taisuigai/
最終閲覧日2023/02/13[※1]・気象庁(N.D.)特集

激甚化する豪雨災害から命と暮らしを守るために.

https://www.jma.go.jp/jma/kishou/books/hakusho/2020/index1.html .最終閲覧日2023/02/11[※2]7.キーワード

災害、氾濫、洗剤、街モデル

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
不可食部で作る 最強の野菜スープ
4班
抄録(Abstract)
世界中で栄養失調や飢餓に見舞われる人々に適した、簡単に栄養を補うことができるスープの作成に取り組んだ。本研究では、栄養素のうちビタミンCに着目し、酸化還元滴定という実験方法で私たちが作成したスープに含まれるビタミンC量の測定を行った。そして、乾燥野菜の不可食部から1日に必要なビタミンC量の8分の1を摂取することができる最強の野菜スープを作ることができた。

1.研究の背景と目的
私たちは世界中で栄養失調や飢餓に苦しむ人が多くいる現況に関心を持ち、その問題を解決すべく「不可食部で作る 最強の野菜スープ」というテーマで研究を行った。また、それらの人に不足している栄養素のビタミンを補うだけでなく、フードロス削減にも繋がる、「栄養」「低コスト」「味」の3観点を満たしたスープを作り、そのレシピを発信することが目的である。

2.方法（1）野菜スープの作成
100gの不可食部を出し袋に入れ、1Lの水と30分鍋で煮込み、酒・塩・コンソメで味を整えた。使用した野菜は、人参・大根・玉ねぎ・じゃがいもの皮である。
（2）ビタミンC（アスコルビン酸）量の測定「酸化還元滴定」
アスコルビン酸はヨウ素によって酸化される。よって、ヨウ素溶液にうがい薬を使用し、アスコルビン酸の濃度を知りたいスープを滴下液としてうがい薬の色の変化を見た。

3.結果
生野菜の不可食部よりも乾燥野菜の不可食部を使って作成したスープの方がビタミンC量が多く含まれ、乾燥野菜の不可食部を使用したスープに含まれるビタミンC量は約13gであることが分
かった。

4.考察
人間は体内でビタミンCを作り出すことができず、1日の推奨
摂取量は100mgと定められている。よって、作成したスープ一杯に含まれているビタミンC量はその8分の1に当たり、栄養価の高いスープであると考えられる。今後は不可食部の具材一つ一つの栄養素を測定し、スープに使用する材料の比率と量を研究していきたい。また、非営利団体ADIMAさんご協力のもと、このレシピをアフリカのブルキナファソに発信する準備を進めていきたい。

5.結論
この研究から私たちは1日に必要なビタミンC量の8分の1を摂取することができる最強の野菜スープを作ることができた。また、これは私たちがターゲットに設定した栄養不足や飢餓に苦しむ人に適したスープになったと考える。

6.参考文献厚生労働省(2020).2020年版食事摂取基準 ビタミン(水溶性ビタミン).
https://www.mhlw.go.jp/content/10904750/000586563.pdf(2023.2.13閲覧)

7.キーワード
飢餓・ビタミン・健康

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
SS結合を用いたパーマにおける毛髪に優しい薬剤とは
5班
抄録(Abstract)
毛髪を構成するSS結合の性質を利用して行われるパーマネントウェーブには、深刻なヘアダ
メージを防げないという課題点がある。今回の研究では、異なる薬剤を使用してパーマを行い、毛髪のダメージ具合を観察することで、最も髪に優しい薬剤を選定した。
1.研究の背景と目的
パーマや縮毛矯正をすると髪が痛み、ブリーチができなくなる等、ヘアアレンジを十分に楽しむことができない。
そのため、パーマをかけても自由にヘアアレンジを楽しめるような髪に優しい酸化剤及び還元剤を探し出すことに至った。仮説は「酸化還元反応において、酸性、塩基性の強さにダメージが比例する」である。

2.方法
メンバーの毛髪をサンプリングし、チオグリコール酸アンモニウム、システアミン、亜硫酸ナトリウム、臭素酸ナトリ
ウム、過酸化水素の5種類の薬剤を用いてパーマを行う。また薬剤は濃度1%に希釈し、pHを測定する。
1 毛髪(パーマ済)を電子顕微鏡でダメージを観察する
2 毛髪(パーマ済)に重りをつけダメージを測定する

3.結果
［結果1］
酸化剤：pHが9.4である過酸化水素に比べてphが8.3である臭素酸ナトリウムの方が激しい損傷が見られた。
還元剤：pHの値が大きな薬品ほど激しい損傷が見られた。
［結果2］
pHの値が大きな薬品ほど、重りをつけた時千切れるまでに毛髪が伸長する様子が確認された。薬品のpHと千切れた時の重りの重さには0.98の強い正の相関があった。

4.考察
5種の薬剤の中でも塩基性であればあるほど、毛髪のダメージは大きかった。これは、毛髪が弱酸性であるためであると考察する。薬剤がこの弱酸性から離れると、SS結合が分離・結合する際に強い酸化還元反応が起こり、タンパク質にダメージを与えてしまうのであろう。ただし、毛髪に優しい薬剤であるほどパーマネントウエーブが強固にかからないというデメリットはあるのではないか。
5.結論
毛髪の性質に近い弱酸性のパーマ剤が、毛髪へのダメージは少ない。
6.参考文献髪と頭皮の基礎理論. (n.d.). DEMI. https://www.demi.nicca.co.jp/salonsupport/beauty.html (2023/2/13閲覧)
髪を用いたタンパク質の変性. (n.d.).岐阜県学校間総合ネット.
https://school.gifu-net.ed.jp/ena-hs/ssh/H23ssh/sc2/21135.pdf(2023/2/13閲覧)

7.キーワード
縮毛矯正 毛髪 SS結合

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
魚の長期保存を身近なもので実現させる
6班
抄録(Abstract)
本研究は、災害時の簡易的な魚の防腐を目的として、身近な食材を使用して魚の長期保存を実現する。実験は、マグロに身近な酵素成分を持つ食材である、ヨーグルト・チーズ・納豆・味噌・レモンを作用させ、マグロが腐敗するまでの期間とそれらの酵素との関係を研究した。その結果、レモンに漬けたマグロが最も腐敗しづらかったため、レモンに含まれる酵素成分が長期保存に有効であると推測できる。

1.研究の背景と目的
魚は腐りやすく、保存期間が他の食材と比較しても極めて短い。魚の腐敗を少しでも抑制するためには、冷凍や冷蔵が有効な手段として一般的に根付いている。しかし、自然災害等で停電が起こった際には、家庭用冷蔵庫、冷凍庫等が使用できなくなり、魚の腐敗が進んでしまう。胆振東部地震で冷蔵庫のなまものを積極的に調理して食した経験がある人もいるのではないだろうか。そのような災害時に、家に常備しているものを低コストかつ短時間で、効率的に防腐できる保存方法を考案する。

2.方法
物品 : ガーゼ6枚、マグロ6切、ヨーグルト10mg、チーズ10mg、納豆10mg、味噌10mg、レモン汁10mg
方法：①食品10mgをすり鉢ですり潰してペースト状にし、50mlの純水に溶かす②食品を溶かした溶液に、ガーゼに染み込ませる③医療用ガーゼでマグロを包み、防湿庫へ入れ、常温で放置する。この時対照実験用に普通のマグロも入れる④毎日放課後に匂いや見た目、感触などを調査し、どのタイミングで腐敗したかの結果をまとめる

3.結果
対照実験で用いたマグロは、3日目で多少の腐敗臭が現れた。ヨーグルトを施したマグロは、1、2日目は変化しなかったが、3日目で黄色味が増し、最終的に黄緑色に変化した。匂いの変化はなかった。チーズを施したマグロは、ヨーグルトの時と同様に3日目で黄緑色に変化した。ヨーグルトと異なる点で、激しい腐敗臭が現れた。納豆を施したマグロは、2日目に白色に変化
し、3日目に激しい腐敗臭が現れた。味噌を施したマグロは、2日目には味噌の影響もあるのか紫色に変化した。この見た目の変化が腐敗なのかは判別できなかった。最後まで匂いはなかった。レモン汁を施したマグロは、2日目から白色に変化し、脂が分解されたのか、枯れた見た目になった。最後まで、匂いは目立たなかった。

4.考察
レモンに含まれるビタミンCや酵素が防腐に効果的な影響を与えていることが推測される。実際、レモンには、L-アスコル
ビン酸が多量に含まれており、L-アスコルビン酸の強い還元作用によりマグロの酸化を防止している。加えて、褐変、変色、風味の劣化などを防止する効果があるため、防腐の他にも栄養強化にも繋がると考えられる。
また、菌や酵素を複合する実験や、複合菌がどのような効果を与えるのかを今後研究していきたいと考えている。

5.結論
我々の研究はまだ結論を出せる段階ではなく、コズモサイエンスの研究としての要求をまだ満たしていない。仮説と研究の因果関係が緩く、結論を出すことができない状況である。故に今後は、仮説の見直しや仮説と結論との関係を明確化し、結果を裏付ける調査活動を展開していかなくてはならない。

6.参考文献
水産物需給の動向(n,d,). 第3節 我が国の水産物の需給・消費をめぐる動き.
https://www.jfa.maff.go.jp/j/kikaku/wpaper/H28/attach/pdf/index-13.pdf(参照日2月20日)

7.キーワード
酵素、発酵、災害

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
根粒菌の有効活用〜マメは地球を救う？〜
7班
抄録(Abstract)
本研究では、環境問題の解決を目的に窒素固定機能を持つ根粒菌の研究を進めている。研究1では、土壌中の窒素栄養分によってマメ科植物の根粒形成数が変わることが検証された。研究2では、土壌中の窒素栄養分の割合が根粒形成にどのような影響を与えるのかを調査する。

1.研究の背景と目的
農業で使用される化学窒素肥料は高温高圧の条件下で製造されるため、その過程で多くの温室効果ガスを排出してしまう。本研究では肥料の使用量を減らし、植物を栽培できれば環境問題の解決に貢献できると考え、根粒菌に着目した。根粒菌は、土壌細菌の一種でマメ科植物の根に感染し根粒を形成する。根粒菌は窒素固定機能を持ち、空気中や土壌中の窒素を栄養へと変換する働きがあるため、マメ科植物は窒素分が少ない土壌でも栽培が可能である。そこで本研究では根粒菌と肥料を効果的に組み合わせることで、化学窒素肥料の使用を減らし環境問題に貢献することを目的とした。

2.方法【研究1】エダマメを3種の土壌(①肥料無しの土 ②P、Kを含む土 ③N、P、Kを含む土)で育て、土壌に含まれる栄養成分が根粒の形成数にどのような影響を与えるかを調査した。
【研究2】与える尿素肥料の量が異なる5種類の土壌でミヤコグサを栽培し、土壌における窒素栄養分の割合がマメ科植物の根粒形成と植物の成長具合にどのように影響するのかを調査する。

3.結果
研究1では、③の土壌、①の土壌、②の土壌の順で根粒の形成数が少なかった。特に、③の土壌で育てた植物の根にはほとんど根粒が見られなかった。なお、研究2は実施中である。

4.考察
研究1の結果から、土壌中の窒素栄養分によってマメ科植物の根粒形成数が異なることが検証された。これはマメ科植物が土壌中の窒素栄養量に応じて根粒形成を制御する機能を持っているためだと考えられる。だが研究1では正確なデータが収集できなかったため、研究2では研究1の反省を活かしつつ、窒素栄養の量が根粒形成にどのように影響するのか調査する。

5.結論
土壌中の窒素栄養分の量がマメ科植物の根粒の形成数を左右する。

6.参考文献秋田県立大学(n.d.).「根粒菌(こんりゅうきん)ってすごい！！」-秋田県立大学. 秋田県立大学.
https://www.akita-pu.ac.jp/oshirase/oshirase2007/505(2023/02/13 参照)
農業・食品産業技術総合研究機構 生物機能利用研究部門よりミヤコグサの種子を提供して頂いた。

7.キーワード マメ科植物 根粒 肥料

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
菌床栽培に適したリサイクル培地の研究

8班
抄録(Abstract)
きのこの菌床栽培は本来専用の培地で行われるが、家庭で出る廃棄物を利用したリサイクル培地を用いて菌床栽培を試みる。本研究では紙、雑草、生ごみを用いてリサイクル培地を作成し、キノコを栽培した。その結果、オートクレー
ブで殺菌した雑草培地のみ菌床が蔓延したが、子実体の発生には至らなかった。
1.研究の背景と目的
本研究では菌類であるキノコに焦点を当て、おがくずを日常的に廃棄されている紙などのゴミで代用することでコスト削減+資源の再利用を可能にするのではないかと考えた。そのため上記のことが可能であるかどうかを実際に菌床栽培の発生の手順を踏み、明らかにしようとした。
2.方法
2.1.実験1(1)雑草、紙、生ごみ(コーヒーかす)をそれぞれ米糠と3:1程度の割合で混ぜ、ガラス瓶に詰めて密閉する。各2個ずつオートクレーブ、石灰水、圧力鍋で殺菌する。(2)清潔なスプーンでシイタケ種菌を接種する。(3)温度と湿度を一定に保って密閉状態で2〜4週間程度保管する。(4)菌床の蔓延後、培地全体を水につける発生操作を行う。
2.2.実験2(1)雑草、紙のみで実験1と同様実験を行った。
3.結果
3.1.実験1
実験1の結果、表1のような結果となった。オートクレーブと圧力鍋を用いた殺菌を施した雑草のビンのみで菌糸が蔓延したものの、キノコの発生には至らなかった。実験2は、表2のような結果となった。

4.考察
実験1では菌糸が十分に蔓延せず、満足な菌床が発達しなかったため発生操作まで至らなかったが、実験2では菌床が発達したことから培地として適しているのは雑草、殺菌方法として適しているものはオートクレーブである。きのこが発生しなかった原因としては湿度や温度管理の曖昧な点、発生操作が遅い点が挙げられる。
5.結論
本研究はおがくずの代わりに雑草などの廃棄物を用いて培地を作成しその培地からキノコを発生させることに関して、発生手順のどこまで成功したか、成功しなかった原因となる手順は何であったのかを考察し、廃棄物を用いた培地
からキノコを発生させることの可能性を高めるものだった。
6.引用文献https://www.rinya.maff.go.jp/tohoku/sidou/attach/pdf/h28_happyoushuu-22.pdf
https://www.hro.or.jp/list/forest/research/fpri/dayori/0411/2.htm
7.キーワード きのこ,菌種栽培,SDGs,廃棄物

SSHコズモサイエンス課題研究2022
おくすり溶けたね
９班
抄録(Abstract)
仕様書に書かれている薬の飲み⽅とは違う飲み⽅をするとどのような影響があるのかを調べるために、4種類の薬を飲み合わせ・温度・濃度の3つの観点から実際の消化の流れを意識して溶かし観察した。結果、指定の飲み⽅以外で飲むと、常温の⽔200mLで薬を飲む場合と違った状態が得られることが分かった。

⒈研究の背景と⽬的
⽇本製薬⼯業協会「処⽅薬の情報とイメージ」より、処⽅薬の誤使⽤経験率は63％ということがわかった。特に⽔以外の飲み物で飲んだという⼈は19%いた。薬と飲み物の組み合わせによっては薬の効き⽬を弱くさせたり、強い副作⽤を引き起こしたりする危険性があるという。しかし実際、私たちも正しい飲み⽅を⽇常⽣活で意識することは少ないため、正しい知識が必要だと考えた。そこで、なぜ正しく飲まなければならないのかを明確にすることを⽬的として本実験を⾏った。

⒉⽅法⑴飲み物を⼊れたビーカーに１回分の薬を⼊れた。
⑵すぐに⼈⼯唾液を2mL⼊れた。
⑶10秒後、⼈⼯胃液を50mL⼊れた。
⑷2時間後、⼈⼯腸液を50mL⼊れた。
⑸温度を40℃に設定したウォーターバス内で定期的にかき混ぜながら、10分おきに様⼦を観察した。

⒊結果
飲み物…飲み物によって溶け⽅に違いがあることが分かった(表1)。
温度…基本は温度が⾼い⽅がよく溶けることが分かった。
濃度…⽔の量が多い⽅がよく溶けることが分かった。

⒋考察⑴飲み物はファイチ(貧⾎改善薬)と緑茶の組み合わせだと薬の鉄分と緑茶のタンニンが反応してタンニン鉄ができるな
ど薬の性質が変わってしまうことがある。
⑵温度はバファリン(⾵邪薬)など、⼀部の薬は温度が⾼すぎると反応しにくくなるため、25℃〜50℃の⽅が適していると考えられる。
⑶濃度は⾼い⽅がよく溶けるが、コーラック(便秘薬)など腸で溶けるはずの薬が胃で溶けてしまい本来の効果が出ない可能性がある。

5.結論・今後の展望
これらのことから、コップ⼀杯ほど(約200mL)の常温の⽔かぬるま湯で飲む以外の服⽤⽅法では、薬の本来の効果を発揮することができないと考えた。
この研究を踏まえて、今回あまり細部まで明確にできなかった体への影響や、成分の変化などをより詳しく研究したい。また、正しい知識を伝える効果的な⽅法も同時に調査してみたい。

⒌参考⽂献
⽇本製薬⼯業協会(n.d.). (2) 処⽅薬の誤使⽤経験 [ 問7 ]. https://www.jpma.or.jp/news_room/issue/survey/index.html(参照 2022, 10, 24 )
福⽥和弘・新居佳孝・吉本亮⼦(n.d.). 徳島県⽴⼯業技術センター. 酵素を⽤いた鶏⾁加⼯品の⾷感改変とその機能性. (参照 2022, 10, 24 )⒍キーワード
薬

飲み合わせ

体内再現

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
次世代を担うクリーンエネルギー、色素増感太陽電池の実用化に向けて10班
抄録
光を吸収し発電する太陽電池において、太陽光を最もよく吸収する黒の色素をつけることで発電効率を高める研究を行った。実験の結果、視覚的な色と光の吸収効率は関係せず、その色素に含まれる成分、またその電位が関わっていることがわかった。
1.研究の背景と目的
地球温暖化の抑制に向けて、二酸化炭素を排出しない再生可能エネルギーである太陽光発電が注目を集めている。太陽電池の一種である色素増感太陽電池は、コストや生産性の面で優れているが、発電効率は他種の太陽電池に及ばない。そのため、本研究では色素増感太陽電池の高効率化を目的として研究を行った。
2.方法
竹炭、のり、墨汁などの視覚的に黒色の色素、青食紅、しそ、ブルーベリーなどの視覚的に青色の色素、それぞれに酸化チタン電極を浸して色素を吸着させる。この電極を用いた色素増感太陽電池を太陽光に当て、どの色素が最も高い電圧となるかを調査した。また、同じ日付、時間帯、場所で行うことで太陽光の条件を統一した。
3.結果
右図・グラフの実験結果が得られた。
また表から分かることとして、視覚的な色と発生電圧に相関はなく、色素の種類としてアントシアニンを用いたとき高い電圧の発生が確認できた。また、色素に炭素を用いたとき、電圧は発生しなかった。
4.考察・結論
色素増感太陽電池は、各部分を構成する物質の電位(電気的位置エネルギー)の差によって電子が移動して発電する。視覚的な色と発生電圧の関係性について無関係であった理由は、色素の電位が色に依存しない、物質自体に固有のものであったためと考えられる。さらに、アントシアニンは電位が高くなる構造を持っていたと推測される。また、炭素で発電できなかった理由は、色素に用いる炭素と電極として働く炭素の電位差がなく、電子が移動することができなかったためだと考察した。
結論として、色素の呈する色と発生電圧は無関係であることが分かった。
5.参考文献中国総合研究・さくらサイエンスセンター国(n.d.). 色素増感型太陽電池の研究現状及び展望 SciencePortal China. ©Japan Science andTechnology Agency. 科学技術振興機構.https://spc.jst.go.jp/hottopics/1104materials_science/r1104_meng.html (参照 2022,5,2)
桒原彰太(2017). 色素増感太陽電池の光電変換メカニズム. 化学と教育(pp. 68-69). https://doi.org/10.20665/kakyoshi.65.2_68
山中良亮(2010,2). 技術解説 色素増感太陽電池. シャープ技報(100). (pp. 32-35). シャープ研究開発本部.
https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/3515551
宮坂力(2011,12). 色素増感太陽電池の開発 : 現状と課題. 日本写真学会誌74巻6号. (pp. 260-266). 日本写真学会.
https://iss.ndl.go.jp/books/R100000002-I000000018514-00
荒川裕則(2004,12,10). 高性能色素増感太陽電池の要素技術. 応用物理73巻12号. (pp. 1519-1524). 公益社団法人応用物理学会.
https://doi.org/10.11470/oubutsu.73.12_1519
加藤隆二・古部昭弘・荒川裕則(2004,5). 色素増感太陽電池における表面科学 : 光励起色素から半導体光電極への電子注入過程. 日本表面科学会
誌. 25(5). (pp. 272-278). 日本表面科学会. https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/8327498?tocOpened=1

6.キーワード
色素、太陽光発電、カーボンニュートラル

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
ホエイタンパク質から作るプラスチックの実用化に向けて
11班
抄録(Abstract)
牛乳に含まれるホエイタンパク質を原料とした生分解性プラスチックである「ホエイプラスチック」の実用化を目的に、「ホエイプラスチックの強度は、特定の物質の操作により調整できる。」を仮説として実験を行い、定量的に強度を測定した。結果として、特定の物質の添加により強度が調整可能であることが示唆された。今後は実用化に向けてより正確な強度の測定・分析を行う見込みである。
1. 研究の背景と目的
近年プラスチックゴミ問題が深刻化しており、生分解性プラスチックが注目されている。そして、ホエイが乳製品製造時に大量に廃棄されていることを知り、ホエイタンパク質を原材料とするプラスチックについて研究を行った。本研究では、既成・新規の物質添加による強度の変化を定量的に測定し、実用化に向けた強度の調節を可能にすることを目的とする。
2. 方法〈概要〉純水は粉末重量比55%の量、ホルマリン濃度6%とし、各添加物は粉末状ホエイタンパク質と共に投入した。添加物とホエイタンパク質の合計量は20gとし、完成後に強度測定を行った。
〈強度測定〉モース硬度計及び万力を利用し、モース硬度及び圧縮強度を測定した。圧縮強度は、万力が行う仕事とプラスチックを圧縮する仕事を同値として、プラスチック破壊時に掛けられた力を計算し、断面積で除することで算出した。
3. 結果・考察〈ホルマリン〉ホルムアルデヒドがアミノ酸の側鎖に作用しメチレン結合を形成したことで、濃度6％で最も強度が向上した。一方、ホルムアルデヒドは単体で結合する性質があり、濃度が6%以上で強度が低下す
ることが分かった。
〈炭酸カルシウム〉炭酸カルシウムがフィラーとして働くことで、外圧への耐久性向上が見られた。
〈ガラスパウダー〉ガラスパウダーは引張強度や弾性力に優れる性質がある一方で、耐衝撃性が極端に弱く、プラスチックの強度の向上は見られなかった。
〈木屑〉木屑の繊維補強効果により曲げ強度や曲げ剛性が向上し、プラスチックの強度の向上が見られた。
4. 結論
現段階の成果として、ホルマリン濃度や添加物の量により強度が調整可能であることが示唆された。一方課題として、プラスチック生成時のヒビ割れが挙げられる。今後は、一般的な調理鍋の利用や冷却速度の抑制を通じてこの課題を解決した上で、実用化に向けてより正確な強度の測定・分析を行う見込みである。
5. 参考文献[1] 加藤礼一 (1955)「カゼインプラスチックス」『高分子』4巻1号 p.26-30,40. 高分子学会.
https://www.jstage.jst.go.jp/article/kobunshi1952/4/1/4̲1̲26/̲pdf/-char/ja[2] 雪印乳業株式会社. 青山浩ら. ホエー蛋白質を原料とするプラスチックスおよびその製造方法. 特開平8-253687.
平成8年10月1日https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1800/PU/JPH08-253687/56404CE642B9D278CF5F3AE112DF9409E5FEDBB94EB52D49366ED16BBFD3F23C/11/ja

6. キーワード

生分解性プラスチック

環境問題

実用化

SSHコズモサイエンス課題研究 2022

環境に優しい日焼け止めを作ろう
12班

抄録(Abstract)
海洋環境に悪影響を与えている紫外線吸収剤の代わりに食料廃棄物から抽出した光合成色素を利用した日焼け止めを作成するための研究を行った。光合成色素が含まれている植物性色素を抽出し、分光光度計を用いて紫外線吸収効果があるのか検証した。その後、市販の日焼け止めと効果を比較するためにSPF値を算出した。その結果、植物性色素には有意な紫外線吸収効果が見られ、植物色素から作成した日焼け止めは効果があることが示された。
1.研究の背景と目的
2021年1月にハワイで「海水浴をする際に有害性が指摘される成分を含んだ日焼け止めの使用、販売を禁止する」という法案が施行された。日焼け止めには紫外線吸収剤としてオキシベンゾンやオクチノキサート-3という成分が含まれているが、これらの成分は海洋生物やサンゴ礁に悪影響を及ぼしている。そこで私たちはフラボノイド、クロロフィル、カロテノイドなどの光合成色素が持つ紫外線吸収効果に着目し、植物食料廃棄物から抽出した光合成色素で紫外線吸収剤を代替することを目的として研究を行なった。「植物から抽出した光合成色素には紫外線吸収効果が認められ、それを紫外線吸収剤として用いた日焼け止めには紫外線防止効果がある」という仮説を立て実験を進めた。
2.方法⑴植物をお湯でふやかしエタノールに浸し光合成色素をエタノール抽出する(2)抽出した色素液体をろ過する(3)緑茶と紅茶はspeed10 1200rpmで遠心分離をかけてからフィルターで純液体にする(4)抽出試料の成分比を一定にするため水溶媒とエタノール溶媒を1:1にする(5)200〜500nmにおいて分光光度計にかける(6)透過率と太陽光の放射強度(AS/NZS 4399:1996)、CIE参照紅斑作用スペクトル(CIE J.6: 17-22,1987)を用いることでSPF近似値を計算し、最小持続型即時黒化作用スペクトルを使用することでPA近似値を求めた
3.結果
今回の実験の結果として、植物色素から作成した日焼け止めには市販されている日焼け止めと同等以上の効
果があることが示された。
4.考察
実験の結果から、特にフラボノイド系の色素には有意な紫外線吸収効果が見られた。この理由としては、赤系色素のフラボノイド(アントシアニン)
類は、紫外線に加えクロロフィル吸収可視領域の太陽光強度も下げるためであると考えられる。
5.結論
植物由来の光合成色素に紫外線吸収効果を認め、これを用いて作成した日焼け止めにも紫外線吸収効果が認められた。したがって仮説は各
SPF近似値によって支持された。

6.参考文献環境省 平成１７年度オゾン層等の監視結果に関する年次報告書（https://www.env.go.jp/earth/report/h18-03/3-II.pdf 2023年1月30日閲覧）
日本分光 SPF/PA値評価システムによる日焼け防止化粧品の評価（https://www.jasco.co.jp/jpn/technique/applicationdata/UV/130-UV-0041.html 2023年1月23日閲覧）
7.キーワード
紫外線吸収剤 光合成色素 食料廃棄物 海洋汚染

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
HMペクチンの利用によるミルクゼリーの新たな食感の開発
13班
抄録(Abstract)
この研究の目的は、ミルクゼリー作成において従来使われるLMペクチンではなく、HMペクチンを用いることによる新たな食感の開発である。実験の結果、HMペクチンとLMペクチンを併用したものとHMペクチンのみを用いたゼリーのゲル化に成功した。Texture Profile Analysisによるこれらのゼリーの測定から、併用したゼリーは従来のLMペクチンミルクゼリーに比べ弾性、付着性、ガム性、咀嚼性が変化し、HMペクチンのみのゼリーは弾性、付着性、咀嚼性、回復性が大きく増加、凝集性が減少したことが判明した。

1.研究の背景と目的

ミルクゼリーをペクチンで作成する場合、酸性条件で高濃度のスクロースによりゲル化するHMペクチンではな
く、カルシウムイオンでゲル化するLMペクチンが用いられる1)。しかし団野(2011)は、高濃度スクロース存在下ではCaCl2でもHMペクチンはゲル化し、このゲル化はLMペクチンのゲル化構造と異なり、HMペクチンのゲル化構造と同じであると考えられるとしている3)。ここから、HMペクチンを利用した新たな物性のミルクゼリーの作成を
この研究の目的とした。

2.方法(1) ミルクゼリーを作成する。HMペクチンのみを用いたゼリー、HMペクチンとCaCl2を用いたゼリー、LMペクチンとHMペクチンの両方を用いたゼリーを作成し、それぞれある1つの物質の添加量を操作する。
(2) 図1のようにプランジャーを用いてミルクゼリーを測定し、TPA曲線を作成する。

3.結果

ゲル化に成功したものは、HMペクチンのみを用いたゼリー、LMペクチンとHM
ペクチンを併用したゼリーであった。
TPA曲線よりHMペクチンのみを用いたゼリーにおいては、弾性、付着性、咀嚼性、回復性が大きく増加している。LMペクチンとの併用においては、HMペクチンの添加によって弾性が減少、凝集性・ガム性・付着性が増加している。

4.考察

結果より、HMペクチンのみのゼリーはなめらかなTPA曲線（図2）を描いたが、併用したゼリーは力を加えたときにゲル構造の破壊を表すような凹凸のあるTPA曲線（図3）になり、ここからLMペクチンとHMペクチンにおける網目構造の違いが考えられる。またゲル化したゼリーはそれぞれ異なる食感の要素を持つため、LMペク
チンとHMペクチンの添加量やその割合を変えることで多様な食感を作り出せる可能性がある。
HMペクチンとLMペクチンを併用したミルクゼリーのゲル化構造について、二つの可能性が考えられる。一つ目は、HMペクチンのLMペクチンと同じカルシウムイ
オンを架橋としたゲル化をした可能性である。架橋の部分が多くなったために、切ったとき断面が崩れなかったと考える。二つ目はIPNゲルの構造になった可能性で、HMペクチンとLMペクチンを併用したために、異種架橋ポリマーが相互に絡み合って多重網目構造を形成したと考える。

5.結論
この結果から、HMペクチンの添加によりミルクゼリーの食感を制御できることがわかる。このことは、より官能的に好まれる食感を作り出すことや高齢者でも安全に楽しめる食感の開発につながると考える。
6.参考文献(1) Kawabata, A., Sawayama, S., Nagashima, N., & Uchimura, Y. (1981). Utilization of Low Methoxyl
Pectin for Milk Jelly Comparison of Physical Properties and Sensory Characteristics with Pectin,
Agar-Agar and Corn Starch MilkJellies. Journal of home economics, 33(12), 633- 643(2) Aoki, T. (1998). Milk and Calcium. Chemistry and Education, 46(9), 558-561(3) Danno, G. (2011). The mixture of pectin and sucrose is gelatinized not only by an acid but also by
ionized calcium. J. Osaka Aoyama University, 4, 77-81(4) Friedman, H. M., Whitney, J. E., & Szczeniak, A. S. (1962). The Texturometer— A New Instrument
for Objective Texture Measurement. Journal of FOOD SCIENCE, 28(4), 390-39

7.キーワード HMペクチン/LMペクチン/Texture Profile Analysis/物理的な美味しさ

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
水素社会実現のための水電解効率化
14班
抄録(Abstract)

NaOH水溶液の電気分解における、水素発生量の効率を高める条件を探求した。ファラデーの電気分解の法
則から、水素発生量は電流と時間によって定められるという理論がある。これに基づきつつ、水電解に関わる３つの条件(電極、電流、水溶液の体積)を変化させて電源装置を用いた電気分解の実験を行い、水素発生量を計測した。結果として電流、水溶液の体積のそれぞれについてより大きいほど電解効率が高まることが明らかになった。

1.研究の背景と目的
再生可能エネルギーの中でも運搬、貯蔵が可能、燃料電池としての発電、燃料自体としても利用が可能という点で注目されている水素エネルギーだが、その実用化の段階においては水素の発生効率という点で課題がある。私たちは学校で行った水の電気分解の実験を応用し、条件を変化させることで水素の発生効率を調査、最適な方法を検討した。大規模設備での水素製造を想定して、電流と溶液の体積が大きいほど効率が高まるという仮説を立てた。

2.方法

実験ではNaOH水溶液の電気分解を行い、従属変数を陰極での水素発生量(mL)として実験を行った。基本
実験として、電気分解を行う時間２４０秒、流す電流１A、溶液の体積６０mL、電極に炭素棒を用いたNaOH水溶液の電気分解実験を行った。独立変数を(1) 水溶液の体積 (2) 電流の大きさ としてそれぞれの値で３回実験を行い、平均値を求めた。

3.結果

水素発生量の、誤差/測定値 を相対誤差と定めた。相対誤差の絶対値が小さいことは効率が高いことを意味する。図１は(1)の実験結果であり、水溶液の体積が大きいほど相対誤差が右肩上がりとなり、効率が高まると明らかになった。図２は(2)の実験結果であり、同様に電流が大きいほど相対誤差が右肩上がるとなる、つまり小さく
なった。

4.考察
(1) 溶液の体積が大きいほど反応に関わる電子が増えるため、電極から電子のやり取りの効率が高まり、発生量は理論値に近い値が得られるのではないか。
(2) 電極や回路には一定の抵抗が存在するが、より大きな電流ではそれらの水素発生量への影響が相対的に小さくなるため、理論値に近い値を得たと考えられる。

5.結論
ファラデー電気分解の法則では変数とならない値に着目して独立変数とすることで、発生量との相関関係があると明らかにでき、電流が大きく水溶液の体積が大きいと水素発生の効率が高まることを示せた。したがって実用段階においてはこの条件を満たす大規模な設備であるとより高効率での水素製造が可能である。しかし最新の研究では効率を測るために電圧、特に水素過電圧に着目している。今後の研究では、溶液の濃度や温度などの条件、さらに電圧と電流の関係に着目することで応用的な理論を導くことができると考えている。

6.参考文献太田健一郎,美濃島春樹(2003)水電解の材料開発と展望 水電解による水素製造,Electrochemistry,71,274-278

7.キーワード
水電解、電解効率、水素社会

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
「酵母、乳酸菌の活動とpHとの関係性について」
G15
抄録(Abstract)
本実験では、酵母と乳酸菌の活動におけるpHの関係について研究した。まず酵母について、pH(pH4,5)の溶液中での酵母の発酵速度とpHの間にはどのような関係があるのかを研究した結果、pH5の溶液での発酵がもっとも早くなり、pHが減少すればするほど速度が遅くなることが判明した。乳酸菌については、「乳酸菌は本当に胃酸に負けないのか」という研究テーマのもと乳酸菌を胃酸のpH(pH1,2)で培養し、pH6-7で培養した乳酸菌とのコロニーの数や乳酸菌の活性について比較した。その結果、pH1,2でも乳酸菌が培養されていたがコロニー数が大幅に減少していたことが判明した。

１．研究の背景と目的
1.1 酵母微生物の活動が活発化する環境のpHを「最適pH」という。酵母の最適pHは文献において4〜6のように範囲で示され詳細な値については謎な部分が多く、またpHと発酵速度の関係性にも興味を持った。我々はそれらの解明を目的としている。
1.2 乳酸菌
整腸作用があり、乳酸菌を生きたまま腸に届けることができるヨーグルトが増えているが、本当に乳酸菌が腸まで届いてはたらいているのか疑問に思った。また、乳酸菌は強酸性下でどのような活性を示すのかを観察することを目的としている。

2.方法

2.1 酵母発酵で発生する二酸化炭素が溶け込むことによるpH降下を発酵の度合いとして実験を行う。
ⅰ. 濃度5%の酵母水溶液、濃度5%のスクロース溶液、pH4,5,6,7で調節した塩酸を用意する。
ⅱ. これらを滅菌済みのシャーレに5mlずつ入れて、恒温器に入れる。
ⅲ. 恒温器内では、シャーレにpH測定器を試験管立て等を用いて立てかけて測定させ、pHの変化を観察する。
2.2 乳酸菌
ⅰ.乳酸菌を寒天培地に接種して3日間培養し、形成されたコロニーを白金耳で接種する。
ⅱ.これを塩酸を用いてｐHの値を調整した溶液に２時間程度浸す。2時間浸す理由としては、胃の中に入った食べ物が胃に滞在する時間が平均２〜３時間であるからである。
ⅲ.その後、溶液に浸した乳酸菌を寒天培地に接種して35度で3日間培養する。乳酸菌を溶液に浸す前と浸した後での乳酸菌のコロニー数とを比較する。

3.結果
3.1 酵母
以下のグラフは左からｐH＝4,5,6,7の実験の結果である。各グラフの回帰直線の傾きを求めてみると、-0.0001、-0.0002、-0.0008、-o.0012となった。これより、ｐHが中性に近づくほど発酵のスピードが早くなっていた。

3.2 乳酸菌
実験の結果、右の表のようになった。強酸性条件下でも一部の乳酸菌
株ではコロニーを形成しており、顕微鏡で乳酸菌を観察できた。また強酸性条件下ではコロニーを形成したものの、コロニー数は減り活性が失われていた。

4.考察・結論
4.1 酵母
ｐHが中性に近づくほど発酵のスピードが速くなるため、酵母にとって溶液のｐHが中性にあることが最適である。またその原因は、ｐHの値から水素イオンには発酵を阻害する効果があるためではないか。また疑問点として、酵母菌の発酵が終了するpHの上限と下限があり、それを解明するとともに、より数理的なpHと発酵速度の関係を調査したい。
4.2 乳酸菌
強酸性条件下でも乳酸菌シロタ株、NY1301株、ビフィズス菌BB536株、LB81株はコロニーを形成していたことから、胃酸に負けずに腸へ届けることができると言える。しかし、強酸性条件下ではコロニー数が大幅に減少したため胃酸のpHが高い時の耐性が低いと考えられる。乳酸菌を効率よく腸に届けるために胃酸の影響を暖和し、弱酸性または中性にするための最も適した方法を研究したい。

5.参考文献「食品からの乳酸菌の分離・簡易同定に関する捜査」(鈴木 チセ)
http://fmric.or.jp/ffd/ffmanual/100755_suzukic.pdf (2023/2/13)「乳酸菌についての研究」(n.d.)
https://docsplayer.net/173119492-4d-f736f-f-d2093fb8e5f8bdb82c982c282a282c482cc8ca48b862e6
46f63.html(2023/2/13)
6.キーワード
酵母 乳酸菌 pH

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
二重天井を用いて体育館を暖まりやすくする

16班

抄録(Abstract)
避難場所として利用される体育館の寒さを改善し、暖まりやすくするための二重屋根の構造を考案する。使用する構造の物理的強度、素材、形状、重さなどを検討する。その後、選ばれた素材の保温性、強度、吸音性などを実験を行い分析し、実用できると考えられるものを決定する。

1.研究の背景と目的
過去の冬季の震災において、避難所が寒いという声が不満点に多かった。そのため、これらの不満を容易かつ低コストで解消するための方法を検討した。体育館が寒い原因は天井が高いため空気の循環が進まず、全体が暖まりにくい点にあると考えた。そこで体育館を二重天井を用いて物理的に上下に区切ることで、暖まりやすさを改善しようと試みた。

2.方法
殆どの種類の布は、重量による物理的負荷が過度になったので、実験に使用する素材は最も軽量であるポリプロピレン（以下PP）を設定した。また、多目的を覆う面積分の布の実験を行った。
「保温性」…布で覆ったお湯を入れたビーカーと、覆っていないお湯を入れたビーカーを用意し、この2種類のビーカーの温度の低下を計測する。
「物理的強度」…PPがどの程度の重さにまで耐えることができるのかを計測する。スタンドを用いて張り、その上に重りを加え、ちぎれた重さを測定する。

3.結果
耐久性:横43㎝、縦135㎝の布で4.75kgまで持った。
保温性:実験の結果をグラフ(x軸時間s、y軸温度℃)をとった。右の布無しの方は傾き-0.04となり、左の布ありは傾き-0.025となったので、傾きが小さい方が温度が減少しにくいといえる。

4.考察
結果からPP性の布は保温性はあると言えるため、PPを二重天井の材料として使用した場合、期待通りの効果が見込めると考えられる。今後の研究の指針としては、実用化に向けた布の設置方法の検討と布の強度の複雑な計算(断面積あたりの許容値など)が挙げられる。

5.結論
今回の研究は二重天井を実際に行う上での基礎研究となった。具体的には二重天井を行った際のメリットを提示できた。保温性に関しては避難所の運営に役立てる。一方で、二重天井を設けた際の空
気中の二酸化炭素濃度の増加による気質の変化等などの研究は不十分である。

6.参考文献膜天井 太陽工業株式会社 (2022年9月23日参照)
https://www.taiyokogyo.co.jp/architecture/ceiling.html
各種物質の性質： 非金属固体の性質 八光電気 (2022年10月5日参照)
https://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/h01010.htm

7.キーワード
二重天井:膜天井:ポリプロピレン

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
色と温度の関係について
17班
抄録(Abstract)
本研究の目的は、物質の受け取る熱放射を色の観点から研究し、建築材料等に適する色を定める事である。
具体的には、色の輻射率を測る実験と、実際に光を当てた時の温度変化について定量的な値をとる実験の二つを行いその性質を求めた。結果として、色を色相・彩度・明度の三つの値で定義するとき、明度が温度と関係する事が分かった。

1.研究の背景と目的

昨今の地球温暖化やヒートアイランド現象により都市部における気温上昇が社会問題となりつつある。 このような環境問題に対して、室温が上がりにくい建築物を作る事が、一つのアプローチになるのではないかと考える。そして太陽光による熱放射を受け取らない素材の条件として、色を変化させる事で温度を調整する事を考えた。
ここから、色の三要素である色相・彩度・明度と熱放射を受けた時の温度との関係について調べることを本研究の目的とした。

2.方法-実験1
必要な器具：電球60W スタンド3台 色紙各色1枚 熱電対 記録用媒体 タイマー
実験手順：
①色紙を２つのスタンドで張った状態で挟み、色紙の手前5cmの距離に電球を設置する。
②反対側にスタンドで挟んだ熱電対を設置し、検温部が色紙に触れるようにする。
③最初の温度を記録し、電球を点灯した後、30秒ごとに温度を記録し、6分まで測る。
④①〜③を色紙の色を変えて繰り返す。
-実験2
必要な器具:スタンド3台 熱電対 色紙各色一枚 放射温度計
手順①色紙を２つのスタンドで張った状態で挟む。
②スタンドで挟んだ熱電対を設置し、検温部が色紙に触れるようにする。
③放射温度計で輻射率を変えながら色紙の温度を測定し、熱電対と等しい温度を測定した時の輻射率を記録する。
④①〜③を色紙の色を変えて繰り返す。

3.結果

結果は図1のようになり色の三要素のうち温度と相関があるのは明度であった事がわかった。

4.考察
色の三要素を光の波で解釈すれば、色相は光の波長で、明度は光の振幅である。そのため光の振幅が増せばその光の強さに作用するため温度との相関があると考えられる。

5.結論

本研究では、色の明度が温度と関係する事がわかった。この結果は、例えば建築の世界においてその壁材の色の明度を変える事で室温を温かく、あるいは涼しく作るように活かすなど、実生活においても活用できる知見が得られた。

6.参考文献

三根晴雄.1959.物体色と熱吸収の関係についての研究.
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjh1946/14/8/14_8_960/_pdf/-char/ja .2023/2/13最終参照

7.キーワード 色、温度、明度、輻射率

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
安いエフェクターを作ろう！
18班
抄録(Abstract)
本研究では、市販のエフェクターが高価であるという課題点から、既存エフェクターと性能の差が小さく、安価にエフェクターを製作することを目的として研究を行う。実験では、歪んだ音がどのような波形であるかを調べ、倍音との関係を理解した。よって、作成するエフェクターで再現する歪みの条件がノコギリ型の波形であることがわかった。結果としては、低い費用でその条件を満たす、実用的なエフェクターを自作することは可能だった。

1.研究の背景と目的
エレクトリックギター（以下ギターとする）を演奏する際に、ギターからアンプに入力された音の信号に変化を加える『エフェクター』という装置を使う。一般的なエフェクターの値段は一台につき数千円以上であり、コスト面の課
題を解決したエフェクターを制作することが本研究の目的である。自作したエフェクターと市販エフェクターで比較し、性能に大きな差のない、実用的なエフェクターを制作することができれば、目標は達成されたとする。

2.方法
〈実験①〉
市販エフェクターを踏襲したギターアンプシュミレーターに440Hzの音源を入力し、出力された音の波形を観察することで、市販エフェクターの波形を調査する。
〈実験②〉
実験1より、エフェクターの性能は、倍音によって左右されると定義した。そこから、既存エフェクターの倍音(ノコギリ型)の波形と自作したエフェクターの倍音の波形を調べ、比較することによって自作エフェクターの性能と既存エフェクターの性能の差を明らかにする。

3.結果
〈実験①〉
ギターアンプシュミレーターの波形を確認したところ倍音が多く含まれているノコギリ型の波形であることがわかった。
〈実験②〉
制作したエフェクターにかかったコストは材料費の324円であった。自作エフェクターの波形はノコギリ型であることがわかった。

4.考察
実験①より、実用的な歪みエフェクターの波形がノコギリ型であるとわかった。また、実験②より自作エフェクターの波形がノコギリ型であったので、市販のエフェクターの歪みと性質が似た
エフェクターを製作できたと言える。

5.結論
エフェクターの性能は倍音によって左右され、市販のエフェクターに比べ安価にそれなりに実用的なものが製作できたといえる。

6.参考文献なし

7.キーワード
エフェクター / 倍音 / 波形

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
植込み型左心室補助人工心臓使用時のドライブライン感染症予防に関する研究
１９班
抄録(Abstract)
本研究は、昨年から植込み型左心室補助人工心臓(以下VAD)に関する調査を行っており、その際、VADのドライブライン皮膚貫通部感染症(以下DLI)に興味を持った。そこで、貫通部と固定部間における弛度と患者の肉体の関係性を調査し、その関係を公式化することを目標として研究を行った。
研究の結果、DLの最適なたるみ量(弛度)は体型によらず、固定であるとわかった。
1.研究の背景と目的
ドライブライン(以下DL)は体外装置と接続することでVADに電力供給を行う。VAD利用者は、
常時DLが皮膚を貫通した状態にあり、貫通部に外力がかかることで癒着が剥離、貫通部からの出血・滲出により皮膚常在菌が繁殖するため、細菌感染が発生する。VAD装着手術による免疫力の低下などが影響し、DLIに感染した場合は重篤な症状に陥る可能性が非常に高い。
貫通部にかかる外力を最大限軽減できる、最適なDLの固定方法を提案するため、体外に出たDLを側腹部上で固定する際の固定部と貫通部間における弛度と距離の関係性について研究・考察する。
2.方法
ワイヤレス力加速度センサを被験者の腹部(臍部と重なる直線上に)に固定し、管の一端を接続した固定パッドを被験者の下前腸骨棘上部(側腹部)に貼付し、管の他端をセンサのフック部に繋ぐ。腹部に管を這わせ、弛みが生じないように長さを調節し、その状態のまま一定のテンポで腰部を捻る運動を繰り返し行い、運動によってセンサに働いた力を記録する。
3.結果
各被験者ごとにセンサに働く左右それぞれ4回の管の張力の値を得、グラフを作成した。
4.考察
本研究では、2点間を結ぶ管をカテナリー曲線を用いて表せることに着目し、弛度計算を行なって、弛度と平均張力をグラフに表した。グラフが累乗関数で表されることがわかり、定量的に最適点を算出するためにy=xの直線の上下でグラフを2つに区切り、それぞれの範囲で最小二乗法によって2本の近似直線を導出し、それらの直線の交点を最適弛度点とした。最適弛度と体重、身長、腹囲の関係をそれぞれ散布図に表した。その結果、最適弛度は、体重、身長、腹囲に関わらず、0.00〜0.02mの間に収束した。また、腹囲と弛度0の曲線長の関係を調べたところ、強い相関関係があった。弛度に関しては大きいほうがかかるストレスが少ないため、運動量が少ない時には最高弛度、運動量が多い時には最低弛度で曲線長を固定することでDLIリスク軽減に繋がる。
5.結論
DLの最適弛度は、体重、身長、腹囲によらず、0〜2cmであり、弛度0の状態における曲線長は腹囲によって固定できる。
6.参考文献第52回日本人工臓器学会大会 教育講演『植込型補助人工心臓の現況と近未来』
https://www.jsao.org/files/magazine/44_1/44_07.pdf(2023年2月13日閲覧)
OPEO 折川技術士事務所『カテナリー曲線』
https://opeo.jp/library/onepoint/calc/func_curve_cat/(2023年2月13日閲覧)

7.キーワード 補助人工心臓 ドライブライン感染症

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
山から近い避難場所の安全性の検証
20班
抄録(Abstract)
本研究では、ハザードマップで土石流の指定範囲はどこまでの被害を想定しているのかを知り、実験結果を踏まえ今後の生活に活かせる部分は何かを考察した。

1.研究の背景と目的
ここ数年の間、記録的豪雨の日に土砂災害が起きる事例が多発している。中でも、熱海の伊豆山で起きた土砂災害では死者が出た。過去に札幌市内で土砂災害が起きていることから札幌市やその近郊で死者のでる規模のものが起きるのではないかと考察する。そこでハザードマップで土石流の指定範囲となっている場所の検証と確認、避難場所の安全性を明らかにしようとした。ハザードマップ作成
において、勾配が2°以上のものが土砂災害を発生させるおそれがあると判断している。

2.方法
独立変数を流路の勾配、従属変数を土砂濃度とする。まず、粒径が約2〜3mm程度の砂を、約3mの流路に敷き詰めて、上流からポンプで水を流す。そして、流路の下でバケツを構えて、1秒間土砂と水を回収する。勾配を2°から20°の範囲で変えながら、土砂濃度の変化を見る。

3.結果
各勾配における土砂濃度を図1のように表した。この結果から勾配が下がるほど土砂濃度が減
少し、傾斜が2°ではほとんどの土砂が堆積することを確認できた。

4.考察
このような実験の結果となった理由としては、勾配が下がっていくとともに流量が減少し、水の流れが持つ侵食効果が薄れていったためであると考えた。ハザードマップの結果は正しいが、土砂流としての面積は確保されていないため、十分に安全とは言えない。今後は粒径の違うより多くのパターンを検証するとともに、物理式を使った考察もしていきたい。

5.結論
現在公表されているハザードマップの警戒区域に入らない場合でも、被害に遭う想定をすることの必要性を提示できた。

6.参考文献静岡新聞社編集局TEAM NEXT・石岡美来, (2021.12.26), あなたの静岡新聞, 回顧2021① 熱海土石流, https://www.at-s.com/news/shittoko/1000624.html, (参照2023.2.6)

7.キーワード 自然災害 土砂災害 ハザードマップ 避難場所 安全性

SSHコズモサイエンス課題研究2022
物体の形状と固有振動数の関係
21班
妙録「固有振動数」は建築学において非常に重要なパラメーターとなっている。例えば、地震の振動数と、建物を構成する壁の振動数が一致すると、共振を起こし、崩壊するとされている。本実験では、体積、質量、素材、表面積を統一し、表面の形状のみを変更した物体を3つ用意した。これらの物質を落下させ、周波数成分を分析をすることで固有振動数が明らかになることから、実際に図2のような物質を落下させ、周波数をサンプリングした。その結果、全ての物質は2500Hz付近の周波数成分が優位に検出された。同時に中心部分に穴が空いている物質を落下させた際のスペクトルは5500Hz付近が検出されていることが分かった。
1、研究の背景と目的
物体の固有振動数はその物体の長さの2乗に反比例する。一般的に、物体の長さが1m、5mといった際の固有振動数は建築工学において先行研究が数多く存在し、応用されている。一方、物体の長さが1mm程度の微小な値の場合、先述の理由から固有振動数の値が膨大になり、研究が進んでいない。そこで、今回の研究では、物体の長さが1mm程度の微小な場合の物体について、それぞれの物質を落下させる際のスペクトルを観察し、その特徴を明らかにする。実験で用いた物体については右図2を参照してください。
2, 方法(1)3Dプリンターを使用して、穴の空いていない円盤・小さな穴の空いた円盤・大きな穴の空いた円盤の3種類の円盤を作成する。円盤は表面積・体積・密度が一定になるようにする。また、円盤を落下させる土台も作成する。(図2)これは、振動が伝わる部分を制限し、立式しやすくするためである。
(2)土台をたこ糸で空中に吊るし、円盤を一定の高さから落下させる。その時に発生

図1, サンプリング結果する音を録音する。(図3)(3)録音したものをフーリエ変換し、周波数の解析する。
3, 結果
今回の実験で得られた音データを周波数成分ごとに表示すると図1のようになる。図1から、穴空きモデル、穴なしモデルともに2300Hz〜2600Hz、の周波数帯が大きく

図2, 作成した円盤検出された。同時に中心部分に穴が空いている物質を落下させた際のスペクトルは5500Hz付近が検出された。
4, 考察
今回の研究では穴が空いている物体は空いていない物体に比べて、高周波数帯のスペクトルが大きくなっていたことがわかる。この原因としては、中心部分に伝わる振動が比較した物質によって異なったことだろう。しかし、どのようなプロセスで振動が伝わるか解明できなかったため、明らかにしていきたい。

図3, 実験の様子

5, 参考文献(1)秋庭義明ら他86名(2005年5月出版) . 機械工学便覧 α3 材料力学 . 日本機会学会(2)初澤毅・岡村泰雄(1998) . 微細はりの振動特性評価によるシリコン酸化膜のヤング率推定 . 計測自動制御学会論文集 Vol.34, No.6, 479/482(3)祖父江信夫・水上清志(1993) . 実大構造用木材のヤング係数予測因子としての縦共振固有振動数 . 「材 料 」(J. Soc. Mat. Sci., Japan), Vol.42, No.473, pp. 121-125,(4)佛性尚道(1997) . 熱可塑性ガラス繊維強化プラスチックの展望 . FRP特集号
6, キーワード
固有振動数 フーリエ変換

材料力学

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
子ども食堂普及のためのアプリ開発
22班
抄録(Abstract)
子ども食堂の普及を目的としたWebアプリ、「みつけるダイニング」を制作した。このアプリで各食堂の情報を掲載することで、食堂に行くハードルが下がり、食堂の利用者増加が期待される。

1.研究の背景と目的
現在、地域社会における交流の場が著しく減少し、住民の連携感が失われている。この問題が起こった原因は、長期のデフレ経済や、モータリゼーションの進展などを背景として、中心市街地が寂れてしまったことである。かつて地域住民の共通の交流の場になっていた中心市街地の商店街は、大型ショッピングセンターの進出などにより、その数が大幅に減少した。(注1)私たちは、この社会問題に対して、子ども食堂を普及するためのアプリを制作し、地域住民の新たなコミュニケーションの場を築くという方法で、解決を目指した。

2.方法⑴外部交流に参加し、詳細な構想を完成させる。主な交流活動は以下の通りである。
15件の子ども食堂へのメールアンケート、子ども食堂運営者や支援事業者の参加する交流会への参
加、ソフトバンクの広報担当者との会談、アプリ甲子園への出場と審査員からのフィードバック、
HBCラジオへの出演(パーソナリティと意見交換)⑵Webアプリのプロトタイプを作る。
アプリのプロトタイプは、アプリの動作や実現にはどのような機能や仕様が必要かを明確にするために作るものであり、サーバー内での処理やアプリの機能を除いた見た目の動作を設計する。今回の研究のメイン活動。
⑶NPO団体に提言する。
特定非営利活動法人全国こども食堂支援センター・むすびえ広報担当者、北海道子ども食堂ネット
ワークの代表者への提言を行った。

3.結果 制作はできた。
4.考察
今後は実際にアプリを実社会で使ってもらえるようにする取り組みが必要である。そのため、研究の発展は、⑴GIGAスクール構想への対応、⑵実証実験を通したパフォーマンスの改善、⑶NPO法人の方との協力、⑷アプリの機能の拡張を想定している。

5.結論
子ども食堂の普及に取り組む上で、食堂利用時の利便性の向上という観点から、今回の研究とその成果物(アプリ)は効果的である。

6.参考文献Vue.js - The Progressive JavaScript Framework | Vue.js. https://ja.vuejs.org/ (参照 2023,02,15)(2022,12,24).
Bootstrap · The most popular HTML, CSS, and JS library in the world.. https://getbootstrap.com/ (参照 2023,02,15)
株式会社オロ. シングルページアプリケーション（SPA）の導入メリット＆デメリット .
https://www.oro.com/ja/technology/001/ (参照 2023,02,15)
サーバーサイドレンダリング (SSR) | Vue.js. https://ja.vuejs.org/guide/scaling-up/ssr.html (参照 2023,02,16)(注1)先行研究
東京商工会議所(2004.12.16)．地域社会（コミュニティ）再生とその方向性～「健康なまちづくり」から「健康な日本」へ～．
https://www.tokyo-cci.or.jp/page.jsp?id=5411．(参照 2023,02,15)

7.キーワード 子ども食堂、プログラミング、アプリ甲子園

SSHコズモサイエンス課題研究 2023
研修医配属問題で要素間の関係性を考慮したマッチングアルゴリズムの作成・実装
22’班
抄録(Abstract)
研修医配属問題(注)において、要素とグループ間の選好だけではなく同じグループにマッチングする要素間の選好も考慮するという問題設定を考えた。その上で、この問題を効率的に解くアルゴリズ
ムを考え、そのアルゴリズムを実際にc言語で実装して、小規模事例について実験を行った。実験からこの問題設定に解が存在しない事例があることや、私たちが考えたアルゴリズムではループにはまって解が出力できない事例があることがわかった。
(注)研修医配属問題…病院に研修医を配属するように、一つのグループ(場所)に対し複数の要素(人)をマッチングさせる問題のこと

1.研究の背景と目的
従来の研修医配属問題では、要素とグループ間の選好のみが考慮される。しかし、実世界のある種のマッチングにおいては、人は配属先の場所よりも同じ配属先となった人を気にすることがある。そこで、本研究ではより実世界に即したマッチング手法を考えるために、要素とグループ間だけでな
く、 要素間の選好も考慮した問題について考察した。

2.方法
従来の研修医配属問題の条件に加えて、各要素に対して絶対に同じグループになってはいけない要
素を一つ設定し、安定マッチングを探すという問題について考察した。従来法であるGale-Shapley*

アルゴリズム を一部改良して、本問題設定における安定マッチングを見つけるアルゴリズムの作成を試みた。また、そのアルゴリズムをc言語で実装し、8人を3・3・2の３つのグループに分けるという小規模事例について、安定性や実行時間についての実験を行った。

3.結果
実験によって私たちのアルゴリズムではループにはまってしまう事例があることがわかった。また、ループにはまった事例の一部では解が存在しないことがわかった。一方で、ループにはまらなかった事例については実験で必ず安定マッチングを出力できていた。また、ループにはまらなかった
場合にこのアルゴリズムが出力する結果が常に安定性を満たすことを理論的にも証明した。

4.考察
現時点ではアルゴリズムの複雑さが問題である。アルゴリズムが複雑なことで計算量の増加やループにはまる可能性が増えると考えられるため、新しい方式としてグラフ理論を用いた新たなアルゴリ
ズムについて現在検討している。また、今回は小規模な事例のみで検証したため、大規模な事例でも同じように安定マッチングを出力できるかを検証していきたい。

5.結論
本研究では、それぞれの人に嫌いな人を一人設定した場合の一対多マッチングにおいて、総当たり法よりもかなり効率が良く、かつ安定マッチングを高確率で求めるアルゴリズムを作成することができた。また、私たちの問題設定では解が存在しない事例が存在することがわかった。

6.参考文献*吉田暁子（2004）．研修医配属問題に対するGale-Shapleyアルゴリズムの実装と実際的計算量に対する考察．http://coconut.sys.eng.shizuoka.ac.jp/ando/thesis/yoshida.pdf（参照2023，1，10）

7.キーワード
安定結婚問題 マッチング問題 Gale-Shapley法 グラフ理論

SSHコズモサイエンス課題研究

視覚の刺激に対する手足の反応速度
23班
抄録
自動車のブレーキは、基本的に足で作動させる。急ブレーキをかける時、足より手の方がよりはやくかけられるのなら、事故の確率を減らせるのではないかと考えた。手と足の反応速度を実験装置を作成し、それぞれの反応速度を計測した結果、視覚の刺激に対する反応速度は足より手の方が速いことがわかった。
1.研究の背景と目的
今日我々が使用している自動車は足でブレーキを操作している。そのためリスクを減らせるかは目で見てから足が反応するまでの時間に依存するのだが、仮に手の方が足よりも視覚刺激からの反応速度が速いのならば、手でブレーキを操作する方がより事故が減らせるのではないかと考えた。今回は手と足の反応速度の差異について検証する。
2.方法(1)iPadの画面のみが見えるようにした実験装置を覗いてもらい、画面を変える操作を見られないようにする。
(2)画面の色が切り替わった瞬間に、手ならば机を叩く動作を、足ならばつま先を下ろす動作を行う。
(3)(2)の様子をiPadのカメラに収め、ウゴトルでiPadの画面の色が切り替わったコマから被験者の手、及び足が動き出したコマまでの時間を小数点第二位まで測定する。
図1
3.結果
計測したデータの正規分布(点線が手、黒線が足)表1得られた実験データの平均と標準偏差
平均(秒)

標準偏差(秒)

手での反応速度

0.18

0.036

足での反応速度

0.23

0.049

(人)

fi

求めた結果について、対応のあるt検定を行い、99%の信頼が得られた。
(秒)
4.考察、結論
実験結果から足で反応する時間より、手で反応する時間の方が短いことが分かった。手で反応する方が反応を要する時間が短いことが支持された要因として考えられることとして、手は足に比べて技巧的な動きを要求されることが多い
ため、ニューロンの伝達速度が成長とともに速くなることが考えられる。
5.参考文献
猪飼道夫ら(n.d.)全身反応時間の研究とその応用.https://www.japan-sports.or.jp/Portals/
0/data/supoken/doc/studiesreports/1960̲1970/S3809.pdf(2023.01.30参照)
二見晋平ら(2010)「実世界上の身体性を拡張するためのe-Sports Learning システムの提案」情報処理学会報告
https://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/ej/?
action=repository̲action̲common̲download&item̲id=68285&item̲no=1&attribute̲id=1& le̲no=1 (2023.01.30参照)
6.キーワード 反応速度、データサイエンス、ブレーキ

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
海洋プラスチックの再利用
24班
抄録(Abstract)
回収された海洋プラスチックはほとんどが焼却埋め立て処分されている。より持続可能な社会のためには回収することをゴールとせず、その再利用方法を確立して社会に循環させていくべきだ。再利用のために、私たちは種類の異なる海洋プラスチックを混合し、タイル化したものを作成した。そして、さらに再利用の幅を広げるためにプラス
チックの微粉末を用いてフィルム化の実験を行った。

1.研究の背景と目的
海洋プラスチックは不安定要素の多さから安定した生産の難易度が高まることや分別の手間から作業コストが増大すること、プラスチックの品質が劣化していることから明瞭な研究が困難なことがわかった(※1)。私たちはこの海
洋プラスチックの新しい再利用法を確立し、海洋プラスチック問題の解決に向けてアプローチしていきたいと考えた。具体的には、海洋プラスチックをフィルムやタイルに加工し、それを応用することで買い物袋や床材など幅広い分野で活用できるだろう。

2.方法
タイル化するために数種類のプラスチックの混合と融解を行った。海岸で拾ったプラスチックゴミを0.5cm以下の大きさまで細かくし、混合と融解を行った。融解は、アイロン、ホットマグネチックスターラー、マッフル炉 、ガスバーナーの4種の方法で行った。フィルムの作成はポリビニルアルコール(PVA)水溶液をホットマグネチックスター
ラーで100℃程度に熱し、プラスチック微粉末を加えて攪拌した。水分が蒸発し粘度が増してきたところでステンレ
ス板に伸ばし乾燥させた。

3.結果
通常のプラスチックと大差ない強度があるタイルを作成することができた。その理由として、熱可塑性樹脂や断熱性の高い樹脂を混合して作成したことが挙げられる。また、フィルムの作成はプラスチック微粉末が混ざりきらず、
耐久性のないものとなってしまった。

4.考察
種類の異なるプラスチックを混合し、タイル化できたことからフィルムの作成ではプラスチック微粉末がPVAと化学合成するという仮説が立証されなかったため耐久性のないものになってしまった。この原因の一つとして、実験時にプラスチックを十分に微粉末化できていなかったことが考えられる。今後、これ以外の不備についても検討する必要がある。

5.結論
種類の異なる海洋プラスチックを混合することで強度に問題のないタイルを作成することができた。一方で、フィルム化するにはプラスチックを十分に微粉末化する技術が必要であり、まだまだ課題が残されている。

6.参考文献※1 環境省(n.d.).プラスチックを取り巻く国内外の状況.環境省.
https://www.env.go.jp/council/03recycle/y0312-05/s1.pdf(参照2022,7,6)

7.キーワード
海洋プラスチック、再利用、まちづくり、環境教育

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
愛着障害になる子供を減らすために
25班
抄録(Abstract)
親が子供との時間を確保できないことによって子供のが愛着障害になることを防ぐ。「愛着スタイ
ル診断テスト」と親の仕事時間のアンケートから、愛着スタイルと親の仕事時間の相関性を調査した。また、仕事をしている親がより子供といる時間を増やすための対策を考え、成果物を作成した。
1.研究の背景と目的
子供に対して愛着が十分に形成されず、愛着障害を引き起こす子供がいる。愛着障害になった
子供は心が不安定になったり、社会に馴染めなかったりする。しかし、愛着障害の子供に対するケ
アや予防は多くの人に知られていない。そのため、私たちの研究で愛着障害の原因を明らかにし、対策を考案する。
2.方法(1)「愛着」、「愛着障害」の定義を本などの文献を参考に定める。
(2)本校の7,8期生にGeorgeと Kaplan とMainが考案したAdult Attachment Interviewを簡易的にアンケートにした「愛着スタイル診断テスト」と仕事時間のアンケートを実施し、愛着スタイルと親の仕事
時間の相関性を調査する。
(3)(2)の結果から、愛着障害の問題点を明らかにする。
(4)愛着障害の子供を減らすための対策を考案し、その考案をまとめたリーフレットを作成する。
3.結果(1)「愛着スタイル診断テスト」と仕事時間のアンケート
父または母のどちらかが仕事をしていた人の中で安定型は62.96%で、共働きの人の中で安定型は54.76%だった。
(2)愛着障害の子供を減らすための対策働いている親と子供の時間を増やすために、企業主導型保育所を作ることを考案した。また、企業向けの企業主導型保育所に関するリーフレットを作成した。
4.考察「愛着スタイル診断テスト」から、親と子供が一緒にいる時間が長い方が愛着が形成されると考えられる。そのため、共働き家庭の子供は片働き家庭の子供より、愛着障害の傾向が見られやすい。今後の展開としては、共働き家庭の親が子供といる時間を増やすための方法を提案する。
5.結論
親と子供が一緒にいる時間が長い方が愛着が形成される。そのため、共働き家庭の親が子供といる時間を長くする必要がある。
6.参考文献WEL-KIDS PRESS(2021.3.25).企業主導型保育所とは?特徴やメリット・デメリットをわかりやすく解
説. https://www.wel-kids.com/press/childcare-ict/pros-and-cons-of-company-led-nursery-school/ 参
照2023,2,12.
岡田尊司(2014).愛着障害 子ども時代を引きずる人々.光文社.
キーワード 愛着、愛着障害、企業主導型保育所

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
みかんの皮から生分解性マスクを作る
26班
抄録(Abstract)
コロナ禍によるプラスチックごみの増加と、マスクの海洋流出によって深刻な海洋環境の悪化が見られる。コロナの感染拡大予防と、海洋環境の保護の両立を実現するため、水や土に自然と還る生分解性マスクを作成する。
特に、みかんの皮に含まれるペクチン、セルロース等の物質の性質を用い、みかんの皮から生分解性マスクを製作する方法の開発を目指す。
1.研究の背景と目的
近年のコロナ禍によって、世界中でプラスチック使用量が急増した。日本では各家庭からのプラスチックゴミが4.1%増加し、タイでは1日あたりのプラスチックゴミ排出量が60%以上増加した。それによる海洋環境の悪化は各国で社会問題となっており、早急な解決が求められている。特に、不織布マスクの海への流出が深刻で、年に15億6000万枚ものマスクが未処理で流出されているという現状がある。誰でも簡単に生分解性マスクを作り、使えるレシピを開発することで、海洋環境の保護とコロナの感染拡大予防の両立を図りたい。
2.方法
生分解性マスクのレシピ開発にあたり、野菜や果物の生ゴミから作られたSonnet155というバックから着想を得た。食物繊維の一種であるペクチンを加熱すると繊維布状になるという性質と、同じく食物繊維であるセルロースの短い繊維を利用し、果物や野菜の非可食部から布状のものを作る実験を行った。これらの成分を多く含む材料
としてみかんの皮を選択した。みかんの皮と水を3:4で混ぜてミキサーにかけ、その液体を濾し、成分を含む液体を抽出する。それを加熱し水分を飛ばすことで、布状に成形される。
3.結果試行を繰り返し、みかんの皮から布状のシートを作ることができた。また、成形して生分解性の凧糸と合わせ、マスクを作ることができた。
4.考察
生分解性のマスクを製作することができたが、製作が非常に難しいことや、製作段階で加熱に多くのエネルギーを要すること、およそ2週間ほどしか保存が効かないことなどから、さらなる改善が必要であると感じた。改善策として、ミキサーの段階で混ぜる水を天草から抽出したエキスに置き換える実験を試行中である。これにより、短時間の冷却で固めることができ、製作も容易になると考えられる。
5.結論
果物の非可食部から、生分解性のマスクを作ることができた。さらに製作方法に改善を重ね、幅広い野菜や果物での作成が可能になれば、各家庭でマスクを作り、使い、自然に還すということが可能になる。また、海に流れ出るマスクが生分解性マスクに変われば、海洋環境への悪影響を防ぐことができるため、今後も研究を続けていきたい。
6.参考文献ELEMINIST（2021.05.17）．ベルリン発の生分解可能なバッグ「Sonnet155」 製品寿命を紙袋ほどに設定した合理的な理由．https://eleminist.com/article/1404．（参照 2022.10.14）
日本財団ジャーナル（2021.06.01）．【増え続ける海洋ごみ】マスクや手袋、「コロナごみ」が海を脅かす。経済学者・原田禎夫さんに聞く、海を守るためにできること．https://www.nippon-foundation.or.jp/journal/2021/57945．
（参照 2022.10.14）
7.キーワード 海洋環境 プラスチックごみ マスク サステナビリティ

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
牛乳でプラスチック問題は解決できる！？
27班
抄録(Abstract)
牛乳の中には「カゼイン」と呼ばれるタンパク質が含まれており、ここに酸を加えることでプラスチックのように固くなる。この仕組みを応用し、本研究ではプラスチックスプーンの代替になるスプーンを製作する。主に耐水性、強度の2つの観点から、より良いスプーンを製作するために、どのような工夫ができるかを探究する。
1.研究の背景と目的
近年、自然分解されないプラスチックの微細化が進み、回収が困難になってしまうマイクロプラスチック問題が問題視されている。また、近年プラスチックの代替として紙製品が導入されているが、紙製品を作るために森林が伐採されている背景がある。調査の段階で、牛乳を利用してプラスチック代替品を製作できることを知り、牛乳を活用
し、より良いプラスチック代替品を作ることを目的に研究を始めた。先行研究をもとに牛乳とレモン汁のみでカゼイ
ンプラスチックの作成を行ったところ、耐水性に問題があったことから、新たにオリーブオイル・はちみつ・寒天を加え、耐水性・強度を検証することにした。
2.方法【先行実験】牛乳にレモン汁を加えて熱し、カゼインを取り出して、電子レンジで乾燥させる。取り出したカゼインにオリーブオイル、ハチミツ、寒天をそれぞれ加えた。
【実験1】（1）カゼインプラスチックを20℃、40℃、60℃、80℃の湯に2分間浸す。
（2）入水前後の重さを測り吸水量を比較する。
【実験2】（1）スタンドで棒状カゼインプラスチックを挟みタコ糸で25gの重りを吊る。
（2）30秒ごとに25gの重りを増やし、折れる重さを比較する。
3.結果【実験1】実験1の結果は表1のようになった。
【実験2】4種のカゼインプラスチックを比較したところ、おれてしまった時の重りの重さは、既存のカゼインプラスチックで平均258g、オリーブオイルで平均167g、ハチミツで平均100g、寒天で平均567gとなった。
4.考察・結論
この結果から耐水性の面ではオリーブオイル、強度の面では寒天が最適だということがわかった。オリーブオイルの油分により、油の水を弾く効果によって吸収力が低くなったと考えられる。一方で寒天は物質を固める効果がある
ため、物質間で密着した結果、強度が高いと考えられる。牛乳から作成することができる生分解性プラスチックは、マイクロプラスチック問題解決の一助となるのではないか。
6.参考文献一関工業高等専門学校(n.d.)「カゼインプラスチック」
https://www.ichinoseki.ac.jp/che-site/sosei/hei27/hei27-01.html （2023年2月13日参照）
7.キーワード 「カゼイン」「牛乳」「プラスチック」

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
インフォグラフィックは情報伝達において有効な手段なのか
28班
抄録(Abstract)
この研究では情報伝達における、インフォグラフィックの有用性の解明を目的とする。文章のみの資料とインフォグラフィックを用いた資料で比較し、情報定着度を数値化する実験を行う。最終的に、情報の概要伝達という点ではインフォグラフィックを用いた資料は文章のみの資料と比べて有用と結論づけた。

1.研究の背景と目的
大企業、個人事業主を問わず広報活動は事業の成功の鍵を握っている。広告の役割を研究する中で「伝える」ことに着目し「インフォグラフィック※1」を知った。インフォグラフィックは広報活動において事業者に支持されているが、その有用性を示す研究は存在していなかった。有用性を明示することで、より効果のある広告方法を探る。本研究では色などのデザインによる情報伝達への影響は考慮しない。なお、実験対象者を図1のように分けることで、対象の知識量に応じて異なるアプローチをとる広告の手法を再現した。※1 図や表、イラストなどを用いることによって情報を視覚的・直感的に分かりやすく伝える方法の一つ。（注1）2.方法(1)図1の条件ごとに実験対象者を6群に分け、事前資料を読む。
(2)二種類の本資料を条件通りに配布し、読む。
(3)本資料に関する情報定着度を測るテストを行い、正答率を条件ごとに比較する。

3.結果
方法(3)で行ったテストについて、図2は問3、図3は問7の正答率を比較したものである。問3では概ねG群の方が正答率が高い。しかし問7ではT群の方が正答率が高い。また全体を通して、T3群は最も正答率が高い。

4.考察
問3ではインフォグラフィックの強みであるイラスト情報が有効に働いた。一方、図4に関する設問である問7はインフォグラフィックの特徴が裏目に出た。回
答者にとって「砂糖は6ユーロ」という文字情報は、本資料中のグラフが伝える価格の順番や差に比べて、目に入りにくかったと考えられる。
総じて、インフォグラフィックは情報の全体像を伝えることに対して有効に作用した。しかし、数値などの細かな情報は全体像に比べて目立たなくなってしまった。今後は、本研究では無視したデザインによる影響を含めた、インフォグラ
フィックの有用性と広告の関係について研究したい。

5.結果
インフォグラフィックは「情報の概要を伝達する」場面で有効に作用する。

6.参考文献(注1)シナジーマーケティング株式会社(n.d.).「インフォグラフィック」とは？ | マーケティング用語集.
https://www.synergy-marketing.co.jp/glossary/infographic/ (参照 2023,2,27)
Jason Lankow(2013).ビジュアル・ストーリーテリング: インフォグラフィックが切り拓くビジネスコミュニケーションの未来.ビー・エヌ・エヌ新社.
森岡毅(2016).確率思考の戦力論.角川書店.
いまい(2021,12,16).インフォグラフィックの作り方と活用メリット、動画事例を紹介.SUNGROVE.
https://www.sungrove.co.jp/infographics/ (参照 2023,2,13)

7.キーワード
インフォグラフィック、伝達、広告

SSHコズモサイエンス課題研究 2022
曲が与える感情の分析
29班
抄録(Abstract)
現代社会において音楽を聴く機会や手段は多様化し、無意識的にインスピレーションを受けているが、そのインスピ
レーションになんらかの傾向はあるのだろうか。その疑問を解決するために音楽と感情の関連性について調査をする。曲をポジティブな曲とネガティブな曲の2種類に分類し、音域、歌詞、bpm、コードの4つの観点からそれぞれの曲の特徴を調べ、それらの特徴を活用して最終的には楽曲を作成し、公表する。
1.研究の背景と目的
先行研究により、音楽には様々な人体への影響があると分かった。よって、自分が求めているような影響を与えてくれる曲を探すマニュアルを作れば日常生活に活用できるのではないかと思い、本研究を始めた。
2.方法①曲をポジティブとネガティブの2つに分ける。(インターネットを活用)②ポジティブな曲とネガティブな曲を構成する要素を調査して一般化する。
例)・歌詞 ・音域 ・コード ・bpm③調査したことを基に曲を作成する。
④ポジティブなメロディとネガティブなメロディ、ポジティブな歌詞とネガティブな歌詞をそれぞれ組み合わせて対照実験を行い、調査の信憑性を実験する。
(ネガティブなメロディーにポジティブな歌詞を入れたり、ポジティブなメロディーにネガティブな歌詞を入れる。)⑤歌詞の調査方法については、Web上のツールを用いて単語単位でポジティブ、ネガティブの総数から分析す
る。
3.結果
ポジティブ
音域:最高音が高く広い。
bpm:相関は見られない。
歌詞:ポジティブな単語の総数と相関がなかった。
コード:長三和音を多用しているのは共通だが、短三和音や減三和音を曲にインパクトを与えるために使う場合があった。
サビへの入り方として、順次進行で音を上向させることで盛り上がりを表現していた

ネガティブ
音域:最高音が低く狭い。
bpm:相関は見られない。
歌詞:ネガティブな単語の総数と相関が見られた。
コード:短三和音を多用していた。曲にインパクトを与える手法として、第五音の下方変異などを用いているケースが見られた。サビへの入り方として、順次進行で音を下降させる方法以外にも、コードをほとんど変化させず鳴らす音を増やす場合があった。
楽曲はまだ作成中のため、結果のデータなし。

4.考察
音域が広いことで音の高低差が大きくなりメリハリのある明るい曲になると考えられる。明暗のメロディの速さが変わっても影響はない。明るい曲での暗い歌詞を使うのは後半で明るくするためであると考えられる。コードは長和
音、短和音以外に盛り上がりの多さが明るさに影響しているだろう。

5.結論 実験2の結果が出次第記載
6.参考文献Plutchik’s Wheel of Emotions: Exploring the Emotion Wheel
https://www.6seconds.org/2022/03/13/plutchik-wheel-emotions/
https://iuhw.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=996&item_no=1&attribute_id=20&file_no=3
参照日:2023年5月16日

7.キーワード
音楽 感情

SSHコズモサイエンス課題研究 2022

単語帳と４択アプリの単語暗記効率の比較
30班
抄録(Abstract)
本研究は単語の暗記を目的とした本（以下単語帳）と四肢択一問題を出題するアプリケーション（以下4択アプリ）の単語暗記効率を比較し、どちらが優れているかを決定したものである。高校2年生の被験者21名に単語帳を用いて短時間で馴染みのない単語をおおまかに暗記させ、直後にテストを行なった。次に、被験者を単語帳と4択アプリを用いるグ
ループに分け、短い暗記時間の後に再度テストを行った。両者の2度目の暗記時間の前後に行ったテストの結果を比べると、点数の上昇幅は単語帳を用いたグループの方が大きかった。ここから、私たちは単語の短期記憶においては4択
アプリよりも単語帳が効率的だと結論づけた。また、長期記憶に関する実験は進行中である。
1.研究の背景と目的
スマホの普及率の高まりに応じて、学習面でもスマホを利用する人が増えている。英単語などの言語を暗記する際に、4つの選択肢の中から1つを選ぶ形式のアプリケーションを使用する人が多いが、これは役に立つのだろうか。現時点で単語帳と4択アプリを比べる研究がほぼないことからこれをテーマにした。
2.方法
短期記憶実験においては、無作為に選出した被験者を同じ人数で単語帳チームと4択アプリチームの二つに分けた。
そして、両グループ5分間単語帳で暗記したあと、2分30秒でテストを実施し、その後それぞれのグループの方法で5分間暗記した。そして最後にもう一度テストを同じ時間に行う。長期記憶実験においては、被験者が単語帳で出題するインドネシア語を暗記した後、被験者を単語帳チームと4択アプリチームに分け、5日おきにそれぞれの手段で制限
時間内で暗記し、5回暗記した後にテストを行う。
3.結果（１）図１より、単語帳の点数の上昇幅は４択アプリの点数の上昇幅よりも大きく、２回目の点数で単語帳の点数が４択アプリの点数を上回った。
（２）長期記憶実験の結果は未実施のため、結果の提示は不可。
4.考察
短期記憶実験において、単語帳の方が４択アプリの単語暗記効率を上回った原因の解明には至っていないが、単位時間あたりの視覚認識量が単語帳の方が多いことが一因ではないか。
また、長期記憶実験に関しては、まだ実験が成立していないため将来の展望とする。
5.結論
短期記憶実験においては、単語帳の方が四択アプリより単語暗記効率が優れている。
6.参考文献Kacetl, J., & Klímová ,B.(2019). Use of Smartphone Applications in English Language Learning—A Challenge for Foreign Language Education. Education Sciences, 9(3),179.
https://doi.org/10.3390/educsci9030179
Kuimova, M., Burleig, D., Uzunboylu, H., & Bazhenov, R.(2018). Positive Effects of Mobile Learning on Foreign Language Learning. TEM Journal, 7, 837-841.
https://doi.org/10.18421/TEM74-22
Rezaei, A., Mai, N., & Pesaranghader, A.(2013). Effectiveness of Using English Vocabulary Mobile Applications on ESL's Learning Performance.
https://doi.org/10.1109/ICICM.2013.27
Leis, A.,Tohei, A., & Cooke, S.（2015）. Smartphone Assisted Language Learning and Autonomy. International Journal of Computer-Assisted Language Learning and Teaching, 5,75-88.
https://doi.org/10.4018/IJCALLT.2015070105

7.キーワード

短期記憶 長期記憶 4択アプリ 単語帳