Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

学びを変えるオープンソースなもの作り
藏田耕作
オープンソースバイオウェアプロジェクト
九州大学 大学院工学研究院 機械工学部門

バックグラウンド
専門：生体工学，生体熱工学

力学刺激で骨粗鬆症を予防

1

電気パルスでがん治療

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

弱い電界でがん治療

細胞にはいつも力が働いている
血圧

圧縮力
流体せん断

せん断
引張り

血管壁
2

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

膝関節

細胞に伸展刺激を与えるオリジナル装置- シリコン容器に細胞を播いて引っ張る．
- ステッピングモーターとボールネジを使う．

3

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

市販製品
Flexcell system
Dr. A.J. Banes
1985年開発

Strex system
Dr. K. Naruse
1997年開発

4

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

市販製品
Flexcell system
Dr. A.J. Banes
1985年開発

100万円〜1000万円
Strex system
Dr. K. Naruse
1997年開発

5

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
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オープンソースな細胞伸展システム

モールド伸展ユニット
コントローラー6

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
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シリコン容器オープンソースな細胞伸展システム
イラストレーターで部材設計加工に用いるのはレーザーカッターだけ

7

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オープンソースな細胞伸展システム

8

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オープンソースな細胞伸展システム

ホゾをホゾ穴に差し込むだけで組み立てられる．

9

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オープンソースな細胞伸展システム

10

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Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

オープンソースな細胞伸展システム
タッチパネルRaspberry Pi
Easy Driver
11

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オープンソースな細胞伸展システム

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Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

オープンソースな細胞伸展システム
Raspberry Pi上のRaspbian OSで動くソフトを開発．

動作モード:正弦波，矩形波，三角波
設定項目:
変位量，周期，繰り返し数
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Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

オープンソースな細胞伸展システム

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動きの追従性

Ref. K. Kurata et al., HardwareX, 201915

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目標とする変位からのずれ

Ref. K. Kurata et al., HardwareX, 201916

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

変位とひずみの関係(x 1, y 1)

(x 2, y 2)

(x 3, y 3)

Ref. K. Kurata et al., HardwareX, 201917

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Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

オープンソース
サイズ

A4用紙半分程度

培養面積9 cm2ひずみ量

正弦波，矩形波，三角波
0~5%

周波数

0 ~ 2 Hz価格

~ ¥ 45,000波形

Open-Source Bioware Project
https://bioware.sakura.ne.jp/
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DIY Bio
自作PCR装置

Ref. http://biohacker.jp/c/BH79.html
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ITとバイオの類似性「バイオパンク」
マーカス・ウォールセン

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ITとバイオの類似性

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バイオ技術教育ハードウェア（バイオウェア）(1) 生徒が自分で製作できる→ 原理の理解が深まる(2) すべて無償公開→ 加工図面や製作手順をダウンロード(3) 改変可能→ 大きさ，形を変えられる→ より優れた教材に進化していく
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アンケートの実施
全国2,000校の高等学校で生物科目を担当している教諭「生物教育における教材利用についての全国アンケート」ご協力のお願い

アンケート・回答用紙（質問数８問，目安 5 分）

Q1．先生の生物授業では，1 学級当たりどの程度，観察や実験を行っていますか？

拝啓 盛夏の候，ますますご清祥のこととお慶び申し上げます．

いずれか 1 つをチェック✓してください．

この度，私たちは高校生物教育にかかわる教材について全国アンケートを実施する運び○ほぼ毎時間となりました．このアンケートは，文部科学省 科学研究費助成事業に採択されました研究の評価」を進めるための調査です．
高校で生物教育に携わっておられる先生方のご意見を集め，「だれでも作れる，だれでも○月 1〜3 回○年に数回以下Q2．先生が授業中に観察や実験を行うにあたり，障害となっていることは何ですか？
当てはまるものすべてをチェック✓してください．

使える」無償のオープンソース教材を開発することを目的としています．ご協力ください□設備・備品の不足ますよう心からお願い申し上げます．

□消耗品の不足□準備・片付け時間の不足

敬具□授業時間の不足□生徒数が多すぎる(4) 生態と環境□生徒の授業態度の問題□実験室の不足2018 年 7 月□その他（研究代表 九州大学大学院工学研究院 准教授 藏田耕作
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・○週 1〜2 回○数か月に 1〜2 回

課題「バイオイノベーションマインドを育むオープンソース・バイオ技術教材の開発とそ）当てはまるものすべてをチェック✓してください．
□市販品をそのまま■調査の対象

□市販品を改造□オリジナルを自作

全国の高校から 2,000 校を選び，生物をご担当の先生に依頼しています．
Q４．どのような学習分野で観察や実験を行っていますか？

■調査の方法

また，具体的にどのような教材をお使いですか？

アンケート・回答用紙にご回答していただき，返信用封筒でご返送ください．切手を貼る必要はありません．2 週間程度を目安にご返送いただけましたら幸いです．

学習内容■回答の取り扱い(1) 生命現象と物質

アンケートの回答は無記名で結構です．将来，調査結果を公表する場合には統計的な数字となります．どの高校の先生がどのように回答したかは絶対に分かりません．
■研究成果のフィードバック
みなさまの声を集めて開発した教材はホームページで無償公開いたします．どなたでもダウンロードしてご利用いただけます．こちらのウェブサイトで公開していく予定です．
http://bioware.sakura.ne.jp/

当てはまるものにチェック

細胞と分子□

イ

代謝

□

ウ

遺伝情報の発現□エ(1)に関する探求活動

イ

生態系

□

ウ(4)に関する探求活動□

具体的にどのような教材をお使いですか？

ア

生物の進化の仕組み

□

イ

生物の系統

□

ウ(5)に関する探求活動□

学習内容自由に記述(1) 生命現象と物質

教材があれば使ってみたい当てはまるものにチェック

ア

細胞と分子□

イ代謝□□(1)に関する探求活動□動物の発生□(2) 生殖と発生

ウ

植物の発生

□

エ(2)に関する探求活動

□ア

有性生殖

□

イ

動物の発生

□

ウ

植物の発生

□

エ(2)に関する探求活動

動物の反応と行動□

九州大学大学院工学研究院 機械工学部門 准教授 藏田耕作

イ

植物の環境応答□〒819-0395 福岡市西区元岡 744

ウ(3)に関する探求活動

□

自由に記述

自由に記述

E-mail：kurata@mech.kyushu-u.ac.jp
(3) 生物の環境応答
裏面へ続く動物の反応と行動□

植物の環境応答□ウ(3)に関する探求活動□

学びを変えるオープンソースなもの作り, 藏田耕作
Tsukuba Mini Maker Faire，2020年2月15日

当てはまるものにチェックア

個体群と生物群集

□

イ

生態系

□ウ(4)に関する探求活動□
当てはまるものにチェックア

生物の進化の仕組み□

イ

生物の系統□ウ(5)に関する探求活動□○積極的に利用したい○ある程度利用したい○ほとんど利用したくない○全く利用したくない

Q７．先生がご自身で製作したいと考えているけれども，技術的な問題から製作を諦めている教材のアイデアはありますか？ いずれか 1 つをチェック✓してください．
○あるＱ5­１○ない

Q７­１
それはどのような教材ですか？ 差し障りがなければ教えて下さい．ご一緒に製作どのような教材があればいいと思ができるかもしれません．ご希望の場合は，回答用紙の最後の欄に連絡先をご記入下いますか？

さい．

自由に記述

（）

Q8．先生について教えて下さい．調査結果を公表する場合には統計的な数字となります．どの高校の先生がどのように回答したかは絶対に分かりません．
高校の所在都道府県 （自由に記述）

高校の種別 （ 国立 ・ 公立 ・ 私立 ）教職経験 （ 5 年未満 ・ 5 年以上〜10 年未満 ・ 10 年以上〜20 年未満
20 年以上〜30 年未満 ・ 30 年以上 ）□当てはまるものにチェックイ(5) 生物の進化と系統

当てはまるものにチェックア(4) 生態と環境

23

Ｑ5

遺伝情報の発現当てはまるものにチェック

自由に記述があればいいと思いますか？

エイイトに掲載されたら，利用したいと思いますか？ いずれか 1 つをチェック✓してQ５．どのような学習分野の教材があれば使ってみたいですか？ また，どのような教材□当てはまるものにチェック

Q６．生徒や教員が自分で設計図をダウンロードして製作できる教材（無償）がウェブサください．

当てはまるものにチェック

ウ

有性生殖

ア

Tel：092-802-3124

Ｑ4­１

□

□ア

(3) 生物の環境応答調査に関するお問い合わせ先観察や実験を行っているア(2) 生殖と発生「オープンソース バイオウェア プロジェクト」

Ｑ４

個体群と生物群集(5) 生物の進化と系統

Q3．先生は観察や実験を行う際に，どのような教材を使っていますか？

自由に記述当てはまるものにチェック

ア・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

自由に記述「だれでも作れる，だれでも使える」無償のオープンソース教材の開発にご興味をお持ちの方で，先生の教材アイデアをこの取り組みの中で形にしたいとお考えでしたら，ぜひご自由に記述

連絡先を教えてください．こちらからご連絡させていただきたいです．
高校名
ご連絡先メールアドレス

自由に記述

ご協力ありがとうございます．


ご氏名

結果

高校種別

無回答4校
（0.5%）

教職経験年数国立10校（1.3%）

私立
無回答

30年〜
（20.8%）

私立242校（30.4%）
公立539校（67.8%）

n = 795
24

無回答
国立
公立
（0.9%）

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20〜30年（21.5%）〜5年（11.2%）
5〜10年（20.0%）
10〜20年（25.7%）

n = 795

結果 1学級あたりどの程度，観察や実験を行っているか？（高校種別）

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結果 観察や実験の障害になっていることは？

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結果 どのような教材を使っているか？

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結果 どのような学習分野で観察や実験を行っているか？

28

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結果 どのような学習分野の教材があれば使ってみたいか？

29

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結果

どのような学習分野の教材があれば使ってみたいか？
8R9)
((N)

(PD0(135()))
647C0)
647(135(1350AA)

647(42)()()((((0KH Coderにて解析
30

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結果

どのような学習分野の教材があれば使ってみたいか？

共起ネットワークKH Coderにて解析
31

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結果

どのような学習分野の教材があれば使ってみたいか？

共起ネットワーク(1) 生命現象と物質(1) 生命現象と物質(3) 生物の環境応答(2) 生殖と発生
KH Coderにて解析
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結果 自分で設計図をダウンロードして製作できる教材がウェブサイトに掲載されたら，利用してみたいか？ （高校種別）

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オープンソース生物教育教材（バイオウェア）

スライドグラス収納ボックス
分光光度計

チューブラック

メダカ観察ケース
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まとめ
オープンソース
バイオウェアプロジェクト(1) 生徒が自分で製作できる(2) すべて無償公開(3) 改変可能
自分で作れる．
自分で学べる．
Open-Source Bioware Project
https://bioware.sakura.ne.jp/
本研究はJSPS科研費JP17K18652（挑戦的研究（萌芽））の助成を受けたものです．
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