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導電率計、 ｐＨメーター 1 ) 、 ＯＲＰ電極、 イオン選択性電極 2 ) 、 バイオセンサー 3 ) 、 免疫センサー 4 ) 、 グルコースセンサー 5 ) 、 ガスセンサー など、 イオンの移動や界面電位を利用した電気化学センサーを、「現代の電気化学」からひとつ選びましょう。
どんな 量を、どんな 量に変換しているか、その過程を調べて議論してみましょう。 また、量を情報にするときにどんな数値にしているか、調べてみましょう。 また、その応用例についても紹介しましょう。
グルコースセンサーを選んだ。
グルコースセンサーは、量としてグルコースの 物質量を測定する。 原理は、グルコースセンサーは、酵素あるいはヘキサシアノ鉄酸イオンなどのメディエーター 6 ) を使って 酸素の４電子還元触媒電流を測定するものである。 よって物質量を 電流に変換していると言える。 さらに 電流は、電流センサーによって 電圧に変換され、 ＡＤ変換 によって数値情報として表示される。 原理的には、グルコースセンサーは、グルコースを燃料とした燃料電池の起電力を利用したセンサーとも言える。
このグルコースセンサーを使うことで血液中の血糖値を測ることができる。 糖尿病患者になくてはならないセンサーとなっている。
商品 原理 原理| 🧪 化学 | ⚡ 電力 | 💪 力学 | 🌟 光 | 🔥 熱 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 🧪 化学 （ G ） | 化学反応 |
👨🏫
二酸化炭素センサー
湿度センサー
|
◇ 鉄砲 （ 火薬） | 👨🏫 化学発光 | 👨🏫 燃焼 バーナー ◇ 暖炉 ◇ 燃料 |
|
⚡電力
eV, FE |
◇ 蓄電池 （電解） | 変電、 インバータ |
👨🏫
モーター
8
)
🔊スピーカー |
◇ ＬＥＤ |
👨🏫
ヒーター
電気炉
Q=I2R |
| 💪 力学 （pV） | ◇ 高圧合成 |
👨🏫
発電機
🎤マイク |
リンク、カム | ◇応力発光 | 👨🏫 ヒートポンプ pV=nRT |
| 🌟 光（hν） | ◇ 光合成 銀塩写真 フォトレジスト |
👨🏫
太陽電池 イメージセンサー |
◇蛍光 | 👨🏫 ◇ 電子レンジ | |
| 🔥 熱（RT, kB T） | ◇ 加熱合成 | 👨🏫 熱電変換 温度センサー |
👨🏫
🚂
熱機関
pV=nRT |
◇
白熱電球
（ 黒体放射） |
| 世界 | 感覚 | 物理量 | 方式 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 認知世界 | 視覚（目） | 光 | フォトダイオード | 長さ、 角度、形状、寸法、面積、体積、 色 、 文字 |
| 聴覚（耳） | 音 | マイク | ||
| 触覚（皮膚） | 温度 | サーミスタ * 、熱電対 | 温度計 | |
| 圧力 | 圧力センサー | 圧力計 | ||
| 嗅覚（鼻） | ガス | ガスセンサー | ||
| 味覚（舌） | 化学物質 濃度 | ｐＨセンサー | ||
| 固有受容覚（筋肉） 11 ) | 重さ | 電子天秤 12 ) 13 ) | 重量、質量 | |
| 前庭覚（三半規管） | 加速度センサー | |||
| 非認知世界 | 超音波 | チタン酸バリウム振動子 | ||
| 電気 | 電流センサー | 回路計 | ||
| 磁気 | ホール素子 | |||
| 赤外線 | 焦電型赤外線センサ |
具体的には、光や温度といった物理量を電気信号に変換します。 15 )
例えば、サーミスタの電気抵抗は温度によって変化するので、サーミスタにわずかな電流を流して、 その両端の電圧を ボルテージフォロアで出力すれば、 温度に比例した電圧が得られます。これを ＡＤ変換で 数値 にできます。
センサー センサーで 測定した 量 は、 ＡＤ変換で 数値 データとしてコンピュータで 演算、記憶、記録できます。
プロセスオートメーションでは、センサーで計測し、 コントローラで 制御し、アクチュエータで操作します。
連続的な 量の大きさをいくつかの区間に区分し、各区間内を同一の値とみなすことを量子化と言う。 ・・・ 量子化誤差 が生じる。 量子化誤差は、実際の アナログ信号と変換時に丸められた近似的デジタル信号との差のことである。
16 )
第三次産業革命は、 デジタルコンピュータとＡＤ変換といっていいでしょう。 量を 測定し、 デジタルコンピュータで 記録可能なデータにするには、ＡＤ変換が必須です。ＡＤ変換の分解能は確度を支配します。
センサー で電圧に変換した光や音を、デジタル情報に変換します。 たとえばマイクで電圧に変換し、 ＡＤ変換で、デジタル情報にすれば、音声を ＣＤやフラッシュメモリにデジタル 記録 できます。
ワークショップを楽しみましょう 17 ) 。 グループ人数は、5〜6名とします。 4名以下にならず、7名を超えないようにしてください。
初対面の場合は、自己紹介をしましょう。 雑談をして、アイスブレイクしましょう。
リーダー（司会進行）を決めてください。 そのほかのメンバーの 役割（記録係、資料作成係、プレゼンター（ 登壇者））を決めてください。
グループ名を決めてください。
記録係は、試験答案用紙表面の最上部に、授業科目名、グループ名を記入してください。 メンバーは、記録係に従い、役割、学籍番号、氏名を直筆署名してください。 その際、 筆頭著者を登壇者の氏名の前に〇をつけてください。
討論を開始したら、記録係は討論の内容（議事）を試験答案用紙裏面に記録してください。
討論がまとまったら、資料作成係は、試験答案用紙表面に グラフィカルアブストラクト に表現してください。 グラフィカルアブストラクトは、板書しやすいように作図してください。 図は独立した著作物とみなされます。 図を描いた人は、図の下部に著作権のクレジット表示（©2025,氏名）を直筆署名してください。
学生証を配置し、役割、学籍番号、氏名を直筆署名して 答案用紙全体をを撮影してください。 撮影の際は、図の著作者の許諾をとってください。 撮影した画像は平常の学習成果物として、期末の 成績評価申請書の 平常点の申請に使います。 画像がない場合、平常点の申請はできません。 演題、グループ名、共著者名がわかるように撮影し、各回ごとの復習として画像をWebClassにアップロードしておくと便利です。
登壇者は、プレゼンテーションのイメージをしましょう 18 ) 。 メラビアンの法則を意識して、 非言語表現も工夫しましょう 19 ) 。
グループ名が指名された後で、じゃんけんなどで登壇者を決めるのは、授業進行の妨げとなりますので、 必ず、討論前に 登壇者を決めてください。
記名だけして、討論に参加しない場合、不正行為として扱うことがありますので、必ず討論に参加してください。 自分から参加できなそうな人には、積極的に声がけをお願いします。
無作為抽出で指名します。 指名された方が所属するグループで決めた登壇者に、 プレゼンテーションしてもらいます 20 ) 。
プレゼンテーションは、必ずグラフィカルアブストラクトを板書しながら、行ってください。 無言でお尻を聴衆に向けたまま、板書だけする時間をとることは避けてください。
質疑応答の際も、無作為抽出で指名しますので、指名された方が所属するグループのプレゼンターが質問、コメント、アドバイスをしてください。 ディベートとしての反対意見は、大歓迎です。
*平常演習の配点は、授業1回ごとに、一律加点です。 平常演習には、ワークショップ、意見交換、発表、質疑応答など授業時間内の学習活動を含みます。 そのほかに授業時間外の0.5時間の学習活動を含みます。 平常点は、学期末に WebClass の 成績評価申請書 に申告していただき集計します。
授業時間外の活動の一助としてWebClassへの提出を推奨します。〆切は講義後１週間です。 ただし平常点の加点は、授業時間内の学習活動も含みます。 WebClass への提出のみでの、平常点の申告はご遠慮ください。
WebClass への平常演習提出は、推奨しますが、必須ではありません。 提出されていなくとも、 成績評価申請書 に、各回の授業時間以外の0.5時間の取り組みが申告されれば十分です。未提出だからと心配することはありません。
成績評価申請書 では、それぞれの授業で何を学び身につけたかを申告してもらいます。 WebClass に提出したかどうかより、身につけることを優先してください。 授業で取り上げたトピックや、グループワークの意見交換の内容は、期末までノート 21 ) などに記録しておくことを推奨します。 逆に授業に参加していないのに、WebClassの出席や提出だけの場合は不正行為として扱うことがあります。 平常の取り組みだけで、「到達目標を最低限達成している。成績区分：C」となります。 評点が60点に満たない場合は、不合格となります。 欠席した場合、課外報告書へ取り組むことで挽回してください。 出席が60%に満たない場合、課外報告書を提出しても、単位認定できません。
