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令和3年度 研究概要 (第1部門)

NPS2021101
題  目 画鋲の有効的な利用方法について
研究者 金子 健人
概  要 私たちは、画鋲が抜けることが不便に感じた。なぜならそれによりポスターが外れたり、怪我をしたりするからだ。そこで、学校などで広く利用されている2重画鋲の有効な利用方法を確立することを目的とした。本研究では、画鋲に分銅を取り付け瞬間的に抜けるように調整することで最大固定力を測定した。すると刺さっている長さが長くなるほど最大固定力が増加していることが分かった。画鋲が固定されているのはコルクと画鋲の間の摩擦によるものだとするならば、接触面積が摩擦に影響しているといえる。形状が変形しやすいものについては実際の接触面積が変化するので、接触面積が摩擦に影響するようだ。私たちはこれを、画鋲に角度をつけることで利用できると考えた。実際に角度を付けたもので先ほどの実験を行うと最大固定力が増加しており、画鋲の最大固定力を向上させるには画鋲に角度をつけて利用することが有効だと分かった。
NPS2021102
題  目 高校生による動物細胞培養への挑戦 〜長野県のSDG s 達成へ向けて〜
研究者 東海大学付属諏訪高等学校 科学部(顧問)両角 紀子
概  要 甘酒は「飲む点滴」と呼ばれ葉酸や必須アミノ酸を多く含む。そこで地元の甘酒を利用して筋細胞培養を行い、畜産業由来の温室効果ガス排出削減に貢献したいと考えた。まずC2C12マウス筋細胞をCO?濃度5%, 37℃で1日培養し、2%と5%の甘酒の上清を分化培地に加え、筋細胞分化を誘導した。またミオシン重鎖(MHC)の免疫染色を行い、視野あたりの細胞数、MHC陽性細胞率、筋管形成率を比較した。2%対照培地では細胞数は減少したが、MHC陽性細胞率と筋管形成率には変化がなかった。一方、2%甘酒培地では細胞数は増加したが、MHC陽性細胞率と筋管形成率は減少したので、細胞の増殖は促進されたが分化した細胞が死んだ可能性がある。5%対照培地では細胞数は増加し、MHC陽性細胞率と筋管形成率は低くなった。一方、5%甘酒培地では細胞数は減少したが、MHC陽性細胞率と筋管形成率は増加した。以上より甘酒は筋細胞の増殖分化を促進すると考えられる。
NPS2021103
題  目 自給自足で飲める水を作ろう 〜緩速ろ過による水質の改善〜
研究者 東海大学付属諏訪高等学校 理数科生物班(顧問)天笠 洋
概  要 安全な水の供給は世界の問題であり日本でも災害時、水の問題が起きている。身近な材料を使い災害時で電気などのエネルギーが使えない時でも河川の水を使い誰もが安全な水が飲めるようになればと思い研究を行った。実験方法は、学校の脇を流れる農業用水を、ホースを用いてサイフォンの原理で砂利濾過と砂濾過(濾過速度20cm/h)を行い、濾過水と原水に対し、水質や細菌数を検査した。水質は日数の経過とともに濾過水の値が改善された。細菌検査ではケイソウ類と思われる糸状の藻類が繁殖するにつれ、水中の細菌数は減少した。砂層の表層及び砂の深度2cm以内でタルケイソウやアオミドロなどの藻類及び、ワムシやゾウリムシなどの原生生物が安定して繁殖することで水質が改善された。藻類による無機塩類の消費や原生動物による細菌類の捕食が水質改善に働いたと考えられる。
NPS2021104
題  目 バジル・ルビーバジルのアントシアニンおよびクロロフィル量と光の関係の研究
研究者 長野県上伊那農業高等学校 植物栽培グループ(生徒代表)前沢 奏子
概  要 【実験内容概要】スイートバジルとルビーバジルを水耕で室内栽培しLEDライト照明118μmol/m2・sの明るさで照射時間の長さの違いによる成分(SPAD値、硝酸、糖度、アントシアニン、タンパク質含量)を調べ比較する。また、屋外で土壌栽培し同じくスイートバジルとルビーバジルをネット遮光区と日光区に分け、比較する。【結果および考察】(1)スイートバジルのSPAD値は、屋内LEDライトを照射したもののほうが屋外よりも高かった。屋内LEDライトでは照射時間が長いほうがSPAD値は高かった。一方、ルビーバジルでは屋外、屋内ともSPAD値は差がなく、屋内の照射時間の長さが違っても差が見られなかった。(2)硝酸イオンはスイートバジル、ルビーバジルとも光の当たる時間が長いほど少なく、植物がタンパク質をつくるため吸収したと考えられる。(3)ルビーバジルのアントシアニンは屋内栽培では照射時間が長いほどアントシアニンの量が多かった。屋外栽培と屋内栽培を比較すると屋外のほうがアントシアニンは6〜10倍程度多く生成された。(4)粗タンパク質は、スイートバジルでは光の影響が少なかったが、ルビーバジルではLEDライト8時間区が少なく光の影響を受けやすいことが分かった。
NPS2021105
題  目 里山における鹿の食物調査およびプラスティック類の汚染度の確認
研究者 長野県上伊那農業高等学校 畜産班(生徒体表)中原 葉南
概  要 高校の近隣の里山に多く出没する鹿の胃の中を調べ、鹿の食性を観察することで鹿の好きな植物を調査する。また、鹿の胃の中にあるプラスチック含有量を調査する。結果は今年度2頭しか実施できなかったものの、季節によって食べている植物の種類や摂取量が変化することが分かった。また鹿はイネ科植物を好んで食べていることがわかった。9月の内容物と11月の内容物を比べると9月は内容物が緑色だったのに対し、11月の内容物は茶色になっていた。これは11月では落ち葉の含有率が高く、茶色になったと考えられる。9月、11月の個体の胃の内容物にはともにプラスチックゴミを含んでおらず、伊那谷の自然環境はプラスチックゴミが少なく多種多様な植物が生息していると考えられた。今後も畜産班の後輩にお願いし、継続して調査を続けたい。
NPS2021106
題  目 物体の固有振動数に関する数理的考察と物体の強度との関連性
研究者 長野県屋代高等学校 理数科数学研究班(顧問)蟻川 修史
概  要 私たちは、「物体の固有振動数に関する数理的考察と物体の強度との関連性」というテーマを設定して、1年間研究を行ってきました。まず最初に音波による振動数について調査しました。楽器は、テナーサックス、ユーフォニアムなどを使用し、楽器から発生する振動数の音波の波形を調べました。次に、物体の固有振動数に関して調査しました。ワイングラスや学校で使用されるチョーク、砂糖、寒天ゼリーなどの固有振動数を波形から調べました。多くの実験を重ねる中で音波のグラフ化に挑むとともに、最終的には音波が物体に与える影響に関して調査分析を行いました。チョークなどの物体が破壊されるときに発生する音の波形と同じ振動数、波形の音波をスマートフォンにより作成し、音波の振動が物体に及ぼす影響に関して、調査分析を行いました。結果として、様々な「音」により物体が少なからず影響を受けているという事実が判明しました。
NPS2021107
題  目 ハリガネムシの生態と活用
研究者 原 如美
概  要 本研究では、ハリガネムシの走行性の実証と、ハリガネムシの生態に関して調査を行った。事前学習で、感染カマキリ(ハリガネムシに寄生されたカマキリ)は八月下旬から九月上旬に出現する事がわかったが、今年は例年と比べ雨が多く、川の水位が上昇し、感染カマキリが流されてしまっていたことが明らかになった。感染カマキリは、非感染カマキリに比べて、水平偏光側を選択する確率が高まっていたこと、感染カマキリの水平偏光への選択性は、光強度が2000ルクス以上で特に高い傾向がみられたことなどから、感染カマキリの走光性が実証された。感染カマキリを様々な液体にいれ、ハリガネムシが出現するかどうかを調べると、刺激のある液体ではハリガネムシは姿を現さなかったこと、ハリガネムシは姿を現さなかったことからハリガネムシは、宿主の体内において、自らに害のある液体かどうかを判断しているということがわかった。

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