カエルバッテリー

カエル電池は、多数の死んだカエル（または生きているカエルの場合もある）から構成される電気化学電池で、直列に接続された電池のセルを形成します。これはバイオ電池の一種です。電気に関する初期の科学的調査や学術的デモンストレーションで使用されました。

この電池の原理は、筋肉が損傷したときに筋肉に生じる傷害電位ですが、18 世紀と 19 世紀にはこのことが十分に理解されていませんでした。この電位は、カエルの筋肉の解剖によって偶然に生じたものです。

カエル電池は、さまざまな動物から作ることができるバイオ電池の一種です。この種類の例の総称は、筋電池です。

最初の有名なカエル電池は1845 年にカルロ・マテウチによって作られましたが、それ以前にも他の電池は作られていました。マテウチは他の動物から電池も作り、ジョバンニ・アルディーニは牛の頭から電池を作りました。

電気研究の初期には、電流を検出する一般的な方法はカエルの足の検流計を使うことでした。研究者は、検流計に足を入れる準備として、生きたカエルを手元に置いていました。そのため、カエルは他の実験に使用するのに便利な材料でした。カエルは小さく、扱いやすく、足は特に電流に敏感で、この役割を担う他の動物候補よりも長く反応し続けました。^[1]

電池の組み立てには、カエルの腿を使うのが一般的だった。カエルの脚はまず皮を剥がされ、次に下腿は膝関節で切断され、廃棄された。この手順で筋肉を傷つけると、結果が損なわれる。次に腿の筋肉を横に二つに切り、半分の腿を二つ作る。円錐形の下の部分だけが残される。半分の腿は、ニスを塗った木の絶縁体の上に、一方の内側の表面がもう一方の外側の表面と接触するように並べられ、外側の表面の円錐形の端は切断面の空洞に押し込まれる。積み重ねた端は、木に沈めた水の入ったカップに置かれ、電池の端子となった。^{[2] [3]}

内側表面を外側表面に接続する配置は、筋肉内に電流が内側から外側へ継続的に流れるという誤った理論に基づいていました。現在では、大腿部の半分が最も大きな筋肉損傷を受けていたため、電気を生成するのに成功していることがわかっています。損傷による電位上昇のこの効果は、境界電位または損傷電位として知られています。^[4]

他の構造も使用できます。たとえば、後ろ足全体を坐骨神経を露出させて使用し、1匹のカエルの神経を次のカエルの足に接続することができます。カエル全体を使用することもできます。大腿筋を準備するのは時間がかかりますが、ほとんどの実験者はより良い結果が得られるため、これを好みました。^[5]

最初のカエル電池は、 1790年代にエウゼビオ・ヴァッリが10匹のカエルをつなげて作った。ヴァッリは自分の研究結果の全てを理解するのに苦労した。彼はルイージ・ガルヴァーニに従い、動物電気（ガルバニック電気）は金属間電気（ボルタ電気）とは異なる現象であると信じ、その存在を否定さえした。 アレッサンドロ・ボルタの理論は、動物材料を一切使用せずにボルタ電池を組み立てることに成功したことで正しいことが証明された。ヴァッリはこの論争で自分が間違った側にいることに気づき、証拠があるにもかかわらず意見を変えることを拒否したため、彼の研究はやや後進的になり、彼のカエル電池はほとんど知られておらず、文書化も不十分である。^[6]

レオポルド・ノビリは1818年にカエルの足からカエル電池を作り、これを「カエルの塊」と呼んだ。彼はこれを使って動物の電気を研究したが、彼の実験はボルタによって強く批判された。ボルタは電気の本当の源は外部回路の異種金属であると主張した。ボルタによれば、カエル​​の中の液体は単に電解質を提供しただけだった。^[7]

最初の有名なカエル電池はカルロ・マテウチによって作られたもので、マイケル・ファラデーが1845年に彼に代わって王立協会に提出した論文で説明されています。後に、ゴールディング・バードの人気のある医学生向け物理学の教科書『自然哲学の原理』にも掲載されました。マテウチは12～14匹のカエルの半腿を積み重ねて電池を作りました。半腿電池の理論は間違っていましたが、それでもマテウチのカエル電池はヨウ化カリウムを分解するのに十分なパワーがありました。マテウチはこの装置で、可能な限り完全に生物材料から回路を構築し、動物の電気の存在を証明することで、ボルタのノビリに対する批判に対処することを目指しました。マテウチはまた、真空、さまざまなガス、毒物がカエル電池に与える影響を研究し、多くの場合、物質が生きた動物にとって有毒または致命的であっても、その動作は影響を受けないと結論付けました。^[8]

カエルは、電池の部品として強制的に使われた唯一の生き物ではありませんでした。1803年、ジョヴァンニ・アルディーニは、殺したばかりの牛の頭から電気を得られることを実証しました。牛の舌と耳の間に接続したカエルの検流計は、実験者自身の体を通して回路が完成したときに反応を示しました。アルディーニが2つまたは3つの頭を一緒にして電池にすると、より大きな反応が得られました。その後、1840年代に、マテウチはウナギ電池、ハト電池、ウサギ電池も作りました。さらに、彼は生きたハトの胸に作った傷を次のハトの体に接続することで、生きたハトから電池を作りました。マテウチは、この設計は、生きたカエルの既存の電池に基づいていると述べています。^{[2] [9]}

• バード、ゴールディング『自然哲学の要素』ロンドン：ジョン・チャーチル、1848年。
• バード『電気とガルバニズムに関するゴールディング講義』ロンドン：ロングマン、ブラウン、グリーン、ロングマンズ、1849年。
• クラーク、エドウィン、ジャシナ、LS『19世紀の神経科学的概念の起源』カリフォルニア大学出版局、1992年ISBN  0-520-07879-9。
• クラーク、エドウィン、オマリー、チャールズ・ドナルド『人間の脳と脊髄：古代から20世紀までの文献で解説された歴史的研究』ノーマン出版、1996年ISBN 0-930405-25-0。 
• ヘルマン、ハル『医学界の偉大な確執』、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、2001年ISBN 0-471-34757-4 
• マテウッチ、カルロ「筋状の潮流」哲学論文集、pp. 283–295、1845年。
• マテウチ、カルロ「マテウチの生物に関する講義」、アメリカ科学芸術ジャーナル、シリーズ2、第5巻、pp.390-398、1848年5月。
• Kipnis, Nahum 「理論の変更: ボルタの接触電気の場合」、Nuova Voltiana、vol.5 (2003)、143 ～ 162 ページ、パヴィア大学、2003 ISBN 88-203-3273-6。 
• ラター、ジョン『人間の電気』、JW パーカー アンド サン、1854 年。
• Valli, Eusobio; Moorcroft W. (訳)、動物の電気に関する実験とその生理学への応用、ロンドン: J. Johnson 向けに印刷、1793 OCLC  14847798。