科学館員の独り言

イベントに向けた改作いろいろ（６）－『風力モーターカー』

未来人 — 2009-05-10T18:54:32+09:00

水陸両用の風力モーターカー＆ハイドロプレーンです。今回の改作は、モーターと乾電池ホルダーの台を発泡スチロールのブロックにして部品を減らしたことと、タイヤを市販の発泡スチロール丸棒（直径4cm×高さ2cm）に変更して手間を省いたことです。タイヤを市販品に代えたため、タイヤとしての回転性能が向上しました。また、このタイヤは、水上ではフロートの役割をするので、高さ（厚さ）が2倍になって浮力が増したことにもなります。

以前のブログで、風力用のプロペラは、扇風機と同じ向きに風を送るのに適した形状になっているので、プロペラは進行方向の逆向き（後ろ向き）に付ける、と書きました。今回も、子どもたちに同じことを言いかけて、プロペラをよく見ると、プロペラにはひねりが無くなっていて、ただの板状に変っていました。これならば空気力学的には向きはどちらでも同じです。プロペラにひねりが無いと推進効率は悪くなるはずなので、一種の改悪ですが、多分、顕著な差はないのでしょう。

実は、事前指導の際に、子どもたちから宿題をもらいました。陸上走行では直進するのに、水上航行では曲がるので、曲がりを補正する方法はないか、というものです。普通の船ならば、舵がその役目をしますが、ハイドロプレーンは浅底なので舵がありません。一般には、プロペラの向きを変えることで、方向を変えているようです。しかし、発泡スチロールの台なので、可動式にすると、台がすぐにダメになります。発泡スチロールには、釘やネジが利きません。結局、モーターを固定する際に、両面テープを貼り直してモーター（＝プロペラ）の向きを変えることで、お茶を濁しました。この方法でも直進性の補正はできますが、本格的な方向柁にはなっていません。その後、いろいろと考えて、磁石を使う方法を思いつきました。

やや大きめの角型磁石で鉄心付きが最適です。100円ショップで中型のマグネットハンガーを買ってきて、磁石を取り外し、発泡スチロールの台に両面テープで固定しました。モーターは、磁石に強力に吸い付きます。モーターの向きは左右に45度程度には振ることができるので、方向柁として十分に機能します。
　
こんな簡単なことなら、すぐにでも気が付きそうに思いますが、そのときは気が付きませんでした。プラス100円ならばイベントでも実現は可能だったので、今さらですが残念に思っています。

*［風力モーターカー］改作テキスト「hydrocar.pdf」をダウンロード

イベントに向けた改作いろいろ（５）－『ホバークラフト』

未来人 — 2009-05-09T18:47:46+09:00

テキスト集では、発泡スチロールの容器の中に、小さい発泡スチロール容器を2重にしていました。これは空気の圧力を高めるためかと思われますが、今回は適当な容器が手に入らなかったので、試しに小さい方の容器を省略してみたところ、とくに問題がなさそうだったので、本番でも省略することにしました。1個ならばカップ麺を買ってきて、その容器を捨てずに使えば済むことですが、イベントではこの方法では数を揃えるのが大変です。科学館でも、リサイクル工作の場合には、地下のごみ集積所からペットボトルなどを拾ってくることもありました。家庭での工作と科学館やイベントでの工作は、このように事情が違います。逆に言えば、科学館やイベントでのテキストの通りに工作をしようと思うと、素材や部品の購入が難しいこともあります。科学館やイベントでは、大量の素材や部品を効率よく準備する必要があり、教材の卸から量をまとめて買うこともできるからです。

　
イベントでは、モーターはマブチモーターのFA-130を使用しましたが、単三乾電池2本では、やっと浮ぶ程度でした。バランスが悪かったり、容器の縁が平面的でなかったりすると、押しても滑るようには進みません。そこで、モーターをトルクの大きなミニ四駆用のアトミックチューンモーターに代え、電池を初期電圧が1.7Vと高いオキシライド電池に代えてみたところ、滑るように進んで、壁に当たると方向を変えるようになりました。なお、性能の向上を兼ねて、容器は発泡スチロールのドンブリから、浅めのプラスチックボウル（商品名：クックライトボウル、直径15cm、容量475ml）に変更しています。

プロペラもいろいろと試してみましたが、模型飛行機用のプロペラが最も強力でした。ただし、模型飛行機用のプロペラは15cmが最小なので、ホバークラフトでは両端を切断して10cm程度まで短くする必要があります。そのため、本来の性能は出ませんが、それでも風力用の9cmのプロペラよりは、はるかに強力です。

ホバークラフトの工作自体はそれほど難しくはありません。しかし、動作させると、本体が回転します。これはプロペラが回転することの反作用なのですが、子どもたちには、「浮き上がっている証拠だ」といって納得してもらいました。本体の回転を止めるためには、プロペラを2重反転式にする必要がありますが、一般に風力用のプロペラは左ネジになっていて、逆ネジのプロペラは市販されていません。また、同軸反転にするには特別な伝達系を作らなければならないという問題もあります。そこで、もっと簡単で本体全体が回転しないホバークラフトに挑戦してみました。

ホバークラフトのプロペラは左ネジなので、通常はモーターを逆接続にし、左回転させて空気を前方に送るようにします。プロペラは下向きに取り付けるので、下向きの気流によって全体が浮き上がることになります。さて、同じプロペラを逆回転させたらどうなるでしょうか。空気を吸い込むのだから、容器が地面に吸い付くような気がしますが、そうはなりません。逆に、浮き上がるのです。それは、やってみると分かります。なぜ浮き上がるかというと、確かに気流は上向きなのですが、気流は容器に当たって下向きに反転します。その気流で全体が浮き上がることになります。部分的には上向きと下向きの気流が混在するのでしょうが、トータルでは下向きの気流が勝るようです。一説には、容器の形状やプロペラの取り付け高さなどによっては、下向きの気流でも中央部に上向きの気流が生じて、浮き上がらないこともあるそうです。その場合は、遮断のための整流板を入れる必要があります。

イベントの後で、プロペラの正転と逆転を組み合わせて反作用を打ち消した、ダブルのホバークラフトを試作してみました。ホバークラフトを2個用意して、一方は正転、他方は逆転とし、2個を板で接続しただけですが、一応、バランスを考えて、電池を共用にしたうえ、正転側の容器だけに載せてみました。大きな角型のトレー1個にモーターを正転・逆転の2個搭載したモデルでも試してみましたが、気流の吹き出しが不均一になるためか、あまり具合が良くありません。容器の形状は円形の方が良いようです。

*［ホバークラフト］改作テキスト「aircar.pdf」をダウンロード

イベントに向けた改作いろいろ（４）－『ライトブーメラン』

未来人 — 2009-05-08T20:00:30+09:00

これは、作りやすさを優先させた改作です。ハサミがやっと使える程度の幼児でも作ることができるというのが「ライトブーメラン」の触れ込みですが、テキスト集の原図には難点がありました。「ライトブーメラン」では、15cm×1.5cmの単翼を2枚切り抜くのですが、原図では単翼2枚が真ん中でつながっているので、中央を直線で切り離す必要があります。これが大人にも結構難しい。学童用のハサミは刃が短いということもあって、なかなか真っ直ぐには切れません。ブーメランの場合は、2枚の単翼が同じ形状で、かつ同じ大きさであることが望ましいのですが、原図では同じになりにくいという欠点があったのです。その後は、2枚の単翼の間を空けて、まず、2枚を切り離し、その後、それぞれをきれいに切り抜くように改良してあります。

また、2枚の単翼を中央で十文字に結合するのに、一番簡単なのはホッチキスで止める方法ですが、針が刺さると危険だ、という指摘もあって、科学館では両面テープを使用していました。糊付けでも構わないのですが、糊付けの場合は乾くまで待つ必要があるほか、濡れるので、紙が伸びたり、縮んだりして、歪みが出る欠点もあります。両面テープは簡単なのですが、子どもたちにやらせてみると、結構、大変です。まず、適当な長さに切る、という指示がダメです。必ず、これでいいか、と聞いてくるのでかえって手間がかかります。かといって、何センチくらい、という指示では、ものさしできちんと計りだすので、これも時間がかかります。その上、両面テープは、一人1個宛というわけにはいかない事情も、混乱に輪を掛けます。

結局、今回は徹底して簡素化するために、15cm×1.5cmの単翼を全数、カッターで切り出し、さらに一方の単翼の中央には、1.5cm×1.5cmに切った両面テープを貼り付けておくという事前加工をしました。工作は、両面テープの剥離紙をはがして、2枚の単翼を十文字に張り合わせるだけで、1分もかかりません。実際は、うまく飛ばすのが難しいので、慣れるまで時間が掛かることと、慣れてしまうと飛ばすのが楽しいので、いくらでも時間は使えます。そうは言っても、張り合わせるだけの工作では手持ち無沙汰なので、名前を書くついでに、クレヨンで適当に模様を描いてもらうことにしました。それでオリジナル・グッズに変身です。イベント会場は、大きなホールだったので、ブーメランを飛ばすのには好適でした。何しろ簡単で、しかも厚紙があればよいので、極めて安くできる上に、すぐに補充も可能です。「ライトブーメラン」は、イベントでの、いわゆる「（刺身の）ツマ」に最適ではないでしょうか。

*［ライトブーメラン］改作テキスト「boocardr.pdf」をダウンロード

イベントに向けた改作いろいろ（３）－『ソーラー扇風機』

未来人 — 2009-05-07T19:03:41+09:00

太陽電池でモーターとファンを回す扇風機ですが、太陽電池用のモーターを使えば、難しいことはありません。問題は、太陽電池が高価なので、割高な太陽電池用モーターを使わずに済ませたいという懐具合でした。太陽電池のカタログには、性能が最大1.7V、450mAで、普通のマブチモーター(RE-140)でも使用可能と書いてあります。手持ちの製品を電気スタンドで試してみると、大丈夫なようでしたが、事前の技術指導ではてこずりました。用意した実験用の照明は、照射面積は大きいのですが、全体に暗すぎてモーターが回転しないのです。しかし、窓際に持っていって、太陽電池を直射日光にかざすとモーターは回ります。その後のテストでも60W程度の電球では、ぎりぎりの性能だったようです。家庭でソーラー扇風機を作る場合は、迷わず太陽電池用のモーター(RF-500TBなど)を使うことをお勧めします。これならば、60Wの電気スタンドでも十分、扇風機が回ります。

また、テキスト集で使用した支柱のサイズの角材が手に入らなかったので、同程度の丸棒に代えてみました。そのため、テキスト集では支柱に取り付けていたスイッチと太陽電池の支持金具が取り付かなくなり、スイッチと支持金具は台に固定することにしました。配線はハンダ付けが望ましいのですが、工具が揃わないため、リード線をよじって接続することにしました。ハンダ付けをしないと解体が容易になるので、部品の再使用や転用に有利という理由もあります。しかし、これも、事前の技術指導の際に、スイッチの部分は細かすぎて、よじって接続するのが難しいと分かり、スイッチ部分だけは事前加工でハンダ付けするように変更しました。また、モーターを取り付ける小さい板も、直接、釘打ちをすると板が割れやすかったので、事前加工で下穴を開けておくことにしました。スイッチも、テキスト集では角材を添えて、木ネジで固定していましたが、今回は、1分硬化型のエポキシ樹脂接着剤で台に直接固定する方法に代え、部材と工具を省略して工程を簡素化しました。実は、これらの改造は手間を省くのが主眼で、必ずしも改良ではありません。家庭で作る場合は、テキスト集の方が正統な作り方と思います。

なお、このソーラー扇風機は、太陽電池と乾電池をスイッチで切り替えて使用できるようになっていますが、乾電池の部分をLEDで置き換えると、太陽光発電によるエネルギー利用（扇風機）と、風力発電によるエネルギー利用（照明）の両方の機能を持った自由工作になります。そういう発展もおもしろいと思います。

*［ソーラー扇風機］改作テキスト「solarfan.pdf」をダウンロード

イベントに向けた改作いろいろ（２）－『ミニライト』

未来人 — 2009-05-06T22:53:41+09:00

テキスト集では特別なキットを利用していて、このキットは市販されていません。そこで、今回は、ケースをスチロール板で自作することにしました。心得があれば誰でも作れるはずですが、小さいものなので、設計図どおりにハサミで切って、寸法どおりに折り曲げて完成させるのは、子どもには難しいと考えました。そこで、スチロール板の切断と、折り線のケガキは事前加工としました。LED（発光ダイオード）の接続は、テキスト集と同じホッチキス止めです。テキスト集では、ケースは開閉ができる箱でしたが、それでは工作が難しくなるので、両面テープで張り合わせるようにして簡素化しました。その代わり、リチウム電池の交換は（原則として）できません。アルミテープは、キッチンテープでは表面が樹脂加工されていて導電性がないため、使用できません。今回は、日曜大工店などで、建材用に市販されているアルミテープを使用しました。しかし、建材用のアルミテープは結構高いので、大量に作るのでなければ不経済です。少数ならば、家庭用のアルミフォイルを両面テープで裏打ちしても代用できます。

注意点は、アルミテープとLEDのリード線のショート（短絡）を防ぐことと、LEDの極性を間違えないこと、です。LEDの極性の見分け方は3通りあって、リード線を切る前であれば、短い方のリード線がカソード（－）、リード線を切ってしまって長さが分からないときは、電極の大きい方、または、LED下部に切り欠きのある側が、カソード（－）です。カソードはリチウム電池のマイナス極に接続するようにします。分からないときは、LED単独でリチウム電池につないでみるとよいでしょう。

点灯しなければ極性を逆にし、点灯する向きに接続すればOKです。なお、リチウム電池は、CR2032が指定されていますが、直径20mmであれば、CR2016でも構いません。ただし、容量が小さくても値段は安くならないようです。また、LEDの正統な使い方としては、保護抵抗を直列に入れますが、ミニライトでは省略しています。

さて、ミニライトで、LEDを、赤、緑、青と3種類用意すれば、3原色による加法混色の実験ができます。オリジナルでは、専用の筒を使用していましたが、白紙を用意して、ミニライトで照らすようにすれば、混色の実験ができます。ただし、色の濃淡（光の強弱）は白紙からの距離で加減します。なお、LEDの構造によっては、色の強さにムラができるので、均一になりにくいものもあります。実際、3原色の加法混色で白色を実現するのは、相当に難しいものです。

今回は、工作教室の本旨ではありませんが、工程に油性マーカーによる「お絵かき」を加えました。製作品がオリジナル・グッズになる楽しみと、誰が作ったものかを分かるようにするためです。

*［ミニライト］改作テキスト「minilite.pdf」をダウンロード

イベントに向けた改作いろいろ（１）－子どもが主役

未来人 — 2009-05-05T17:50:13+09:00

昨年(2008年)の暮れに、科学館で実施した実験教室や工作教室のテーマを活用したイベントがありました。とくに興味深いのは、小学生や中学生が実験教室・工作教室の「先生」になって、小学生や中学生を教えるという試みです。地元の教育委員会が主催して、小学校や中学校の先生方が支援をする形ですが、実験教室・工作教室の講師役そのものは児童・生徒がチームで当たります。学校が中心のイベントは過去にもあったとのことですが、これまでは学校の先生方がイベントの講師役で、児童・生徒は参加する側でした。今回は、チームで担当するとは言え、児童・生徒自身が講師役を勤めるというのが新機軸で、当初から、我々、裏方も大いに面食らった次第です。

イベントでのテーマ自体は、児童・生徒が科学館で実施したテーマの中からやりたいものを選んできて、所要時間や難易度を考慮しながら、主催者側と相談して決めたものです。結局、主として時間の都合で、比較的、易しい工作が選ばれています。以下で取り上げる改作に関連するテーマには、ミニライト（小5）、ソーラー扇風機（小5,6）、ライトブーメラン（小6）、ホバークラフト（小6）、風力モーターカー（中2）などがありました。

裏方の役割は、技術指導と教材の準備です。一応、実施の経験があるテーマですが、すべて熟練した講師が指導しています。子どもたちが先生となって実施したテーマは一つもありません。子どもたちが教えるとなると、熟練した講師が指導するのとは訳が違います。通常、工作が中心の教室では、道具の使い方も指導対象です。「ものづくり」の文化を重視する立場から、基本的なスキルを身につけることを通して、「ものづくり」に親しんでほしい、と考えています。そこで、スタッフを十分に配置して、安全に気を配りながら、カッターやハンダごてといった、ケガや火傷の可能性がある道具の指導にも取り組んできました。しかし、今回は、講師役の子どもたちも、他を指導できるほどのスキルがありません。さらに、支援のスタッフも少数です。そこで、必要に応じて原案を見直し、工具の使用を最小限に止めることにしました。また、従来の経験から見て失敗しやすい工程も除きました。その分、事前加工の範囲が拡大して、我々、裏方が苦労することになりました。そのほか、テーマの中には、入手できない部品が使用されているものもあったので、代替品に代えたものもあります。

以上のような事情で、改作は、部材・部品の変更や省略、工程の簡素化などが中心で、夏休みの自由工作にもお勧めです。また、改作に加え、子どもたちのチャレンジに応えて、後日、性能の向上や拡張を図ったものも掲載しました。もともとは科学館の実験教室として実施したテーマで、教室では科学的な解説や実験も併せて実施しましたが、今回は時間が短縮されたので、工作自体が主目的になりました。科学館のテキスト集は、
http://www.atomin.go.jp/atomin/data/pdf/book_src/exp_text.pdf
で、閲覧・ダウンロードできます。

工作「DNA模型」（５）

未来人 — 2009-04-06T18:35:42+09:00

製作に必要な工具は、細工鋸、ピンバイス、ドリル刃（φ3.0とφ1.8）、カッター、カッテイング・マットなど。積み木風に、彩色はポスターカラー（三菱鉛筆製ポスカ）で、塗装は水性のつやだしニスにしました。塗装にはハケも要ります。同じ形状の部品や工程が多くあるので、冶具を自作した方がよいでしょう。下の写真は、今回使用した切断用の冶具です。

製作上の注意点は、木材の場合、年輪があるので、年輪の硬い部分の加工は難しく、往々にして孔あけの精度が悪くなることです。ボール盤を使用しても、ドリル刃が細い場合はたわみで曲がってしまうので、事情は変りません。年輪の幅くらいのズレは仕方がないと割り切ります。それで不都合がある場合は、作り直すしかありません。また、ハンド･ドリルで垂直に孔をあけるのは困難なので、試作品では、比較的硬い木材にボール盤で孔をあけておいた冶具を使用して、孔加工をしました。冶具が木材なので、徐々に孔が拡がって精度は低下しますが、ないよりはマシに仕上がります。

構造上、上からの力には比較的耐えますが、上に引っ張ると、竹ヒゴが抜けてしまい、バラバラになります。そのため、展示用には、ケースか、支柱が必要になります。試作品では、台に2本のステンレス被覆鋼管を立て、それに横棒を渡して、らせん構造の上端部を横棒にタイラップで固定しました。

添付ファイルは、DNA模型の組立図と木工作の部品図です。その他の部品としては、1段（2ユニット）に付き、直径3mm×28mmの竹ヒゴが6本、直径1.8mm×45mmの竹ヒゴが、A-T対では2本、C-G対では3本必要になります。

添付ファイル：
＊組立図（DNAview.pdf）「DNAview.PDF」をダウンロード
＊部品図（DNAparts.pdf）「DNAparts.PDF」をダウンロード

工作「DNA模型」（４）

未来人 — 2009-04-05T18:30:21+09:00

二重らせん構造にするためには、一方のらせん構造の1段目の底部にある結合孔と、他のらせん構造の対応する結合孔との間隔を、
(9.51-0.7)×10×2÷9.51=18.5(cm)
にします。（なお、試作品ではこの間隔を20cmにしたので、試作品の部品寸法は比例的に大きくなっています。）また、この模型では、実際のDNAには存在する、メジャー・グルーブとマイナー・グルーブを表現できます。メジャー･グルーブとマイナー･グルーブができるのは、要するにらせん構造の位相のズレなので、上に述べた結合孔を、直径18.5cmの円周上で、大円以外に設定すれば、それを表現することができますが、この模型では、変形の余裕が水素結合部分にしかないので、せいぜい1塩基対分の位相差(36度)が表現できる程度です。その場合、メジャー･グルーブとマイナー･グルーブの間隔の差は、3.4cm程度となります。

さて、DNA模型と言うからには、塩基対を表す何らかの表現が必要です。試作品では、各塩基の頭文字を、ポスターカラーで手描きしました。文字に意味があるので、黒一色でも構いませんが、多色の方が親しみやすいので、色分けをしてあります。アデニン(A)は赤、チミン(T)は緑、シトシン（C）は黄、グアニン(G)は青、ついでに、糖(D)は橙、リン酸エステル基（P）は白で表記し、全体をクリア・ニスで仕上げたので、積み木のような柔らかな印象にできあがりました。塩基対の並びに特別なルールはないので、文字の並びは何でも構わない訳ですが、何か、面白い並びはないかと考えて、A,T,G,Cの組み合わせでできる英単語を探して、TACTAGAGACT（つまり、TACT,(T)AG,GAG,ACT）の11文字としてみました。この文字の並びは、mRNAに転写されたコドンとしては、AUGAUCUCUGAとなっていて、開始コドンのAUGで始まり、終止コドンの一つであるUGAで終わる形になっています。塩基対の反対側は、当然、対応から、ATGATCTCTGADとなります。

模型の組立て方は、らせん構造を構成する菱形部品と、塩基（＋糖の一部）の部分を構成する長方形部品同士を竹ヒゴ2本で結合しておいて、最初に、台にあけた結合孔に竹ヒゴ（ここだけは、直径3mm×長さ2cm）を挿し込んで、各1段目を結合した後に、水素結合を構成する竹ヒゴを挿し込んで1段目を完成させ、下から順に積み上げていきます。らせん構造から鎖状構造にするには、らせん構造を完成させた後、上から順に水素結合を構成する竹ヒゴを外していけば直鎖的に変形できます。その後、菱形部品を結合している竹ヒゴを外して、全てを分解することも、再組立てすることも可能です。今回は、らせん構造に最小限必要な11段にしましたが、このままでらせん構造1.5回転の16段程度は可能と思われます。

工作「DNA模型」（３）

未来人 — 2009-04-04T18:34:46+09:00

らせん構造の線分となる部品は、側面から見ると、高さが3.4cmで、尖った方の稜の成す角度が28.8度の菱形をしています。幅3cmの板材を使用すると、菱形の各辺の長さは、
3.4cm÷tan(28.8度)=6.18cm
となります。この菱形の上辺と下辺を水平に保持し、板材の外側面同士が成す正10角形が直径20cmの円に内接するためには、厚さ1.4cmの板材の中心線上で結合するとして、菱形の上辺、下辺とも、鈍角側から結合点までの距離は、平面図上で、外接円の中心より正10角形の各辺に下した垂線の長さ、
10cm×cos(36度/2)=9.51cm
と、この垂線の長さから板厚(1.4cm)の中心線までの距離0.7cmを減じて三角形の相似則を適用し、
(9.51-0.7)×(6.18/2)÷9.51=2.86(cm)
と求められます。

しかし、このままでは、菱形の鋭角側が交差して外接円の外側に突き出てしまうので、平面図的に正10角形となるように、交差部分を切断します。そのためには、上辺、下辺とも、鈍角側から、6.18/2=3.09(cm)の位置を起点に、平面図上で36度の角度で、垂直に切り落とすことになります。その際、らせん構造が右巻きであることを考慮して、菱形の上辺を右側、下辺を左側とした場合に、左右とも、手前側に切断面を見るようにします。

塩基（＋糖の一部）の部分の板材の長さは、水素結合の長さを、30nm×1000000=3cmとして、正10角形の辺に下した垂線の長さから、水素結合の半長3/2cmとらせん構造の部分の板厚1.4cmを減じた、
9.51-1.4-3/2=6.61(cm)
となります。今回は、糖の大きさや向きは考慮しないので、らせん構造を構成する菱形部品の中央部に水平方向に1cm間隔で、直径3mmの貫通孔を2個用意し、塩基（＋糖の一部）を構成する部品には、対応する深さ1.4cmの孔を2個、板厚の中心線に沿って、1cm間隔で用意して、直径3mm×長さ2.8cmに切断した竹ヒゴを挿し込んで結合することによって、塩基が水平に保持されるようにしました。
この部分は接着剤で固定しても構いませんが、竹ヒゴで結合した方が丈夫にできます。

塩基（＋糖の一部）を構成する部品の水素結合側には、塩基対の種類に応じて、アデニン(A)－チミン(T)対には2本、シトシン(C)－グアニン(G)対には3本の竹ヒゴで結合するように、直径1.8mm×深さ1cmの孔を、それぞれ、2個と3個を、各1cm間隔で用意し、直径1.8mm×長さ4.5cmに切断した竹ヒゴで結合するようにします。

工作「DNA模型」（２）

未来人 — 2009-04-03T20:21:02+09:00

入手しやすく、加工も容易な素材と言えば、まず、木材でしょう。手づくりの素材としては、アクリルなどのプラスチックは高価であり、発泡スチロールは安価でも、丈夫さに欠けます。また、今回は、DNAからmRNA（メッセンジャーRNA）への転写を意識して、2重らせん構造から鎖状構造への展開が可能なように配慮しました。その結果、木材部品同士の結合には竹ヒゴを差し込むだけにして、分解・組立てや、構造の展開が可能になっています。

まず、らせん（ヘリックス）構造は、平面図的には、円に内接する正10角形とします。つまり、主として製作の都合から、らせん構造を等しい長さの10本の線分がつながった立体として近似することにしました。外接円の直径を20cmし、らせん構造の1回転の高さを34cmとすれば、この模型の倍率は、ちょうど100万倍となります。らせん構造の1回転には塩基対が10対あって、平面図的には、隣り合う塩基対の成す角度が36度となることから、平面図上での正10角形の1辺の長さは、
10cm×sin(36度/2)×2=6.18cm
となります。さらに、塩基対同士の面間隔が、34nm×1000000=3.4cmであることから、らせん構造を構成する線分が水平面と成す角度は、
arctan(3.4/6.18)=28.8(度)
となります。

木材は、幅30mm、厚さ14mmの板材です。試作品では、長方形の断面ではなく、長方形の角が丸くなったエゾマツの板材を使っています。塩基の構造は平板的なのが、その理由です。らせん構造も丸棒ではなく、同じ板材で統一します。丸棒は板材よりも高価で、平面部がないために加工や結合も面倒になります。板材の角が丸い場合は、丸棒に近い印象になる利点もあります。ただし、以下の説明では、便宜上、長方形断面の板材で説明します。結合部材は、直径3mmと1.8mmの、2種類の竹ヒゴを使います。直径3mmの竹ヒゴは、構造部分の結合に使い、直径1.8mmの竹ヒゴは、塩基対の水素結合を表現するものです。台には、直径200mm以上で厚さ9mm以上の木製または合板製円板を使用します。