盲学校の児童・生徒のための化学反応観察装置の開発

盲学校の理科の実験の中で,化学反応のように視覚による観察が求められる現象を学習し理解させるのは非常に困難である.現在,色の変化をともなう化学反応の観察には,感光器と呼ばれる器具が使われているが,これは元々日常生活上の用途に開発された器具で,理科の実験のように繊細なセンシングを要する場面では使い勝手が悪く,また検出は光の明暗のみで色を識別することができないため教具としては不十分である.本研究では,視覚の代行感覚として触覚と聴覚を利用し,化学反応にともなう現象(色の変化,濁り,沈殿)を検知し,結果を手指で判読できる機能を有する低コストで簡便な装置を開発した.・指針と色相表示盤の位置関係を手探りで認識し,色を判別するマイコン制御方式の装置である.・市販のガラス試験管の中での反応を観察するのに適した仕様である.・白色LEDによる照明を備え,試料を透過する光を対向するカラーセンサーで3原色に分離して測定する.・色相の提示には,標準的な表色系であるマンセル色相環で規定する色ラベルと触知ピンを用いる.・ステッピングモーターの静止トルクを利用した回転指針で,検出した色に最も近い色ラベルを指し示す.試験では,中学校・理科第1分野の単元「水溶液の性質」の課題であるブロモチモールブルー(BTB)溶液の酸-塩基反応を取り上げ,pH標準液を試料とする反応を観察の対象とした.結果,3種類の試料について,目視観察による判定に対応した妥当な色相ラベルを指針が指し示すことを確認した.また,指針と触知ピンの形状,サイズ,配置を最適化し,事前のトレーニング無しでも読み取ることを可能にした.現在市販されている視覚障害者向けの色彩判別装置は,衣類など固体の表面色を反射により検出するもので液体には使用できないため,本装置はこの点を補完できる実用的な装置と言える.

盲学校の理科の実験の中で,化学反応のように視覚による観察が求められる現象を学習し理解させるのは非常に困難である.現在,色の変化をともなう化学反応の観察には,感光器と呼ばれる器具が使われているが,これは元々日常生活上の用途に開発された器具で,理科の実験のように繊細なセンシングを要する場面では使い勝手が悪く,また検出は光の明暗のみで色を識別することができないため教具としては不十分である.本研究では,視覚の代行感覚として触覚と聴覚を利用し,化学反応にともなう現象(色の変化,濁り,沈殿)を検知し,結果を手指で判読できる機能を有する低コストで簡便な装置を開発した.・指針と色相表示盤の位置関係を手探りで認識し,色を判別するマイコン制御方式の装置である.・市販のガラス試験管の中での反応を観察するのに適した仕様である.・白色LEDによる照明を備え,試料を透過する光を対向するカラーセンサーで3原色に分離して測定する.・色相の提示には,標準的な表色系であるマンセル色相環で規定する色ラベルと触知ピンを用いる.・ステッピングモーターの静止トルクを利用した回転指針で,検出した色に最も近い色ラベルを指し示す.試験では,中学校・理科第1分野の単元「水溶液の性質」の課題であるブロモチモールブルー(BTB)溶液の酸-塩基反応を取り上げ,pH標準液を試料とする反応を観察の対象とした.結果,3種類の試料について,目視観察による判定に対応した妥当な色相ラベルを指針が指し示すことを確認した.また,指針と触知ピンの形状,サイズ,配置を最適化し,事前のトレーニング無しでも読み取ることを可能にした.現在市販されている視覚障害者向けの色彩判別装置は,衣類など固体の表面色を反射により検出するもので液体には使用できないため,本装置はこの点を補完できる実用的な装置と言える.