microbit-science-summer-2025

作品名（仮）

「スライム心筋シート ～磁力とプログラムによる鼓動表現～」

構造構成

🔹 全体構成図（平面型作品）

┌───────────────────────────────────────────────────┐
│   透明シート上にスライムを配置（心臓型）              │
│   ↓                                                │
│ [磁石内蔵モーター] ──── micro:bit ──── 磁力センサー  │
│                        ↑                           │
│                   LED・音などの出力                 │
└────────────────────────────────────────────────────┘

🛠 材料・機器リスト

名称	用途	備考
砂鉄スライム	心筋を模した拍動素材	粘度調整が重要（流れすぎないように）
micro:bit v2	制御装置	モーター・センサー・LEDを統合制御
モーター（ギア付きDC）	磁石を回転・振動	拍動周期の制御に使用
ネオジム磁石	磁力でスライムを動かす	モーター上に固定するタイプ推奨
QMC5883L（磁力センサー）	拍動の反応検知	I2C接続／スライムの磁力変化を読み取る
LED（赤）	拍動と同期して光る	生命感の演出に使える
透明PETシート（A4程度）	スライムを敷く心臓形容器	心臓の形にカット＆保護材として使う
配線材・電池ボックス	電源供給と接続	micro:bitと各部品をつなぐ

🧠 制御プログラム概要（micro:bit）

# 擬似コード例（MakeCodeでも可）
loop:
    read magnetic field from QMC5883L
    if field strength ↑:
        increase motor speed
        blink LED faster
    elif field strength ↓:
        slow motor speed
        dim LED
    wait fixed interval

• 拍動の強さに応じてモーター回転数とLEDの点灯間隔を変化
• 「鼓動が速い／遅い」を視覚・物理・音で表現

🎯 実装ステップ

• PETシートを心臓型に切り抜き、砂鉄スライムを敷く
• モーターに磁石を固定し、シートの下に配置
• 磁力センサーをスライムの反応位置にセット
• micro:bitと各部品を配線し、電源を確保
• プログラムで拍動の制御をテスト・調整
• 解説書に原理・実験結果・工夫点を記載

🔍 審査観点への対応

観点	対応内容
着想が新しいか	医療技術の「心筋シート」を模型として応用
創意工夫が盛り込まれているか	磁力 × プログラム制御 × 感覚的な表現の融合
研究努力が積まれているか	スライムの粘度調整・磁場強度実験・周期検証を試行錯誤で実施
学習したことを発展させているか	生物・物理・電子工作の複合学習の成果を形にしている

🪛 1. 回路構成案（基本設計）

🧩 接続概要図（シンプル構成）

           ┌─────────────┐
           │ micro:bit v2│
           └────┬────┬────┘
                │    │
       ┌────────┘    └────────┐
       ▼                     ▼
  サーボモーター        QMC5883L磁力センサー
       │                     │
     磁石（回転）       砂鉄スライムの磁力変化を検知
       │
     シートの下に配置

• micro:bit v2の3V電源・GND・ピン0〜2を利用
• サーボモーターはPin0で制御、センサーはI2C（SCL/SDA）接続
• LEDや音を出したい場合はPin1やPin2を追加使用できます

2. モーター選定：どれを使う？

モーター種類	特徴	メリット	留意点
小型DCモーター	回転速度が高い	シンプルな動きで磁力変化を作れる	回転制御は難しい（ON/OFFのみ）
ギア付きDCモーター	トルクが強く安定	低速回転で拍動っぽさ◎	モータードライバICが必要になる
サーボモーター（推奨）	角度制御が可能	微細な動きで“拍動リズム”再現	PWM制御が必要（micro:bit対応）

→ 今回は、サーボモーター（SG90など）がおすすめです。 一定の周期で“角度”を変えることで、磁石を回転／揺らしてスライムに鼓動を与えることができます！

🔋 電源まわり（電池ボックス）

• micro:bitとモーターを同じ電源にすると電圧低下する場合があります → micro:bit用（単4×2）＋ モーター用（単4×2または外部5V）で分けると安定

🔍 プログラム制御（例）

# MakeCode形式（擬似コード）
on start:
    set servo to 0°

forever:
    if magnetic field ↑:
        servo angle = 45°
        LED ON
    else:
        servo angle = 10°
        LED OFF
    wait 500 ms

→ 拍動をゆっくり or 早くするパラメータは、センサーの値や手動入力で調整可能！

💡 次にできること

• 📈 モーターの位置や磁石の方向の最適化実験
• 🧪 スライムの粘度・形状のパターン別反応比較
• 🔧 回路をブレッドボードか小型ユニットにまとめて整理
• 📄 解説書に「なぜこのモーターと回路を選んだのか」を図付きで明記

3. 容器デザイン：「心筋シート型心臓」

🎨 1. 外形・構造概要

┌──────────────────────────────────────┐
│  半透明PETシートを心臓形に切り抜く      │
│  砂鉄スライムを中央に配置               │
│  シート下にモーター＋磁石ユニット配置    │
│  micro:bit＋LEDは周囲に固定            │
└───────────────────────────────────────┘

🛠 素材選定

部品	目的	工夫ポイント
PETシート（0.5～1mm）	容器のベース／拍動が見える	曲げやすくて加工しやすい、磁力が伝わりやすい
シリコンシート（代替可）	柔軟性の高いベース	心臓っぽい質感を再現、接着しやすい
フチの補強（段ボール／厚紙）	構造強度UP、安全対策	“拍動枠”を作ることで形状を維持できる
マウント台／スタンド	展示用／モーターユニットの収納	100均小物ケースやスタイロフォーム等もOK

心臓形のカットイメージ

• 上部：左右の心房部を丸く表現
• 下部：心室部を丸く下向きに広げる形
• 中央：くびれを付けて、拍動のリズムが出やすい構造に

🧪 スライム配置の工夫

• 中心部に厚みを持たせることで、拍動の動きを強調
• 縁側に広げすぎないようにスポンジやフチ止めで誘導
• 透明シートの下に白紙／赤紙を敷くことで、心臓の立体感UP

💡 演出＆視覚効果のアイデア

工夫	内容
LED（赤）	拍動に合わせて“鼓動する”ように光る。周囲の静かな演出に◎
心音（ブザー）	“トン・トン”と周期的に鳴らすことで生命感を強調（希望があれば追加）
ラベル・解説シート	心筋／磁力／拍動の説明を書いて、来場者にわかりやすく