Si-Po　(心臓模型 )

目的:
Si-Poは人の心臓やポンプのメカニズム（特に弁の働き）を説明する際に利用することができる。
また、心臓の拍動と手首で感じることのできる脈との関係を説明する際に有効である。

対象:
小学校　第６学年
中学校　第2学年

カテゴリー:
生物
ものづくり

作り方:
必要な部品は以下の通り（Fig.1参照）
(1) シリコーンチューブ (外径: 16mm, 内径: 12mm, 長さ:90mm) ...1 本
(2) シリコーンチューブ (外径: 13mm, 内径:9mm, 長さ:7mm) ...2 本
(3) シリコーンチューブ (外径: 9mm, 内径: 5mm, 長さ: 15mm) ...2 本
(4) シリコーンチューブ (外径: 5mm, 内径: 3mm, 長さ: 35mm) ...2 本
(5) シリコーンロッド (外径: 4 mm, 長さ:20-30mm )　 ...1 本


弁付チューブの作り方
Fig.2に示すように、シリコーンロッド(5)をシリコーンチューブ(4)に3～4mm程度挿入し、飛び出ている部分を切り取る。その後、Fig.3に示すようにシリコンロッドで封じられた部分の近くに切り込みを入れる。


Fig.4に示すように、弁付チューブをシリコーンチューブ(3)に差し込む。
シリコンチューブ(1)にシリコンチューブ(2)を挿入し、さらに弁付チューブを差し込んだチューブ(3)を挿入する。このとき、２つの弁付チューブが同じ向きになるように挿入すること。



使い方
Si-Poの側面を握りつぶすと、Si-Poの中に入っていた水が上の弁を押し開けて外に流れ出る。次に手を緩めると、下の弁が開き、下部から水をポンプの中に吸い上げる。実際に操作することで、児童・生徒は弁の働きについて理解を深めることができる。（Fig.6参照）



Si-Poを心室とし、そこに心房と血管に相当するシリコンゴムチューブ（下記参照）をつなぐとFig.7のように「１心房１心室」の魚類の心臓ができる。
(7) 心房用シリコーンチューブ (外径:10mm, 内径:8mm, 長さ:100mm)
(8) 血管用シリコーンチューブ (外径:9mm, 内径:7mm, 長さ:500mm)

水を入れた水槽の中でループの一部を外し、チューブ(7)がつぶれた状態で、心室・心房・血管部分を水で満たし、再びループにする。心室にあたるチューブ(1)を握りつぶすと心房にあたるチューブ(7)が膨らみ、逆にチューブ(1)から手を放すと心房にあたるチューブ(7)がつぶれる様子を確認できる。また、心室部分を握ったり離したりしながら血管部分を軽く握ると、「脈動」を感じることができる。（Fig.8参照)



応用
さらにもう一組の心房と心室を用いて、Fig.9のような「２心房２心室」の心臓モデルを作ることもできる。心臓の絵の上に、このモデルを張り付けて心臓の仕組みや血液の流れを説明した後、心臓の絵からモデルをはがし展開すると、一つの大きなループの中に２つのポンプが直列に入っていることを確認できる。



株式会社ナリカより「心臓モデル作成キット Si-Po(シーポ)」として販売されています。
http://www.rika.com/product/prod_detail1.php?catalog_no=M60-4522



REFERENCES(文献)
Masahiro KAMATA and Ryoko YAMAGISHI, "Development and Educational Practice of Heart Models Made of Silicon Rubber Tubes", Journal of Science Education in Japan, 33, pp. 90-97、 2009

Masahiro Kamata and Ryoko Yamagishi, “Plastic pump models the heart”, Physics Education 43, pp.245-247, 2008