(57)【要約】【課題】安価で、環境負荷が小さく、先端技術を手軽に楽しむのに好適な科学現象の評価装置、及び科学現象の評価方法を提供する。【解決手段】板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の複数の長溝が形成されている基板１２と、基板の表面に密着配置されることで複数の微細な流路を形成する覆い板２２とよりなる。第１の流路１４Ａ及び第２の流路１６Ａの一端が合流点１８で合流し、第１第２の流路の他端が、開口を有する容積５〜５０００ｍｍ3 の液溜め部２４、２６と連通しており、第３の流路２０Ａの一端が合流点に連通し、他端が開口を有する容積５〜１５０００ｍｍ3 の第３液溜め部２８と連通している。基板と覆い板とを密着させた状態で第１第２液溜め部が第３液溜め部より上位置になるように立設し、第１第２液溜め部に液体を入れた際に、この液体が流路を経て第３液溜め部に流下し、流下状態が視覚により認識可能となっている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の複数の長溝が形成されている基板と、
該基板の表面に密着配置され、前記長溝を覆うことにより該基板に複数の微細な流路を形成する覆い板とを備え、
複数の前記流路の一端が、一箇所の合流点で合流するとともに、複数の前記流路の他端が、それぞれ開口を有し容積５〜１５０００ｍｍ3 の液溜め部と連通しており、
前記基板と覆い板とを密着させた状態で１以上の前記液溜め部が他の液溜め部より上位置になるように立設し、該液溜め部に液体を入れた際に、該液体が前記流路内を流下するとともに、該液体が前記流路内を流下する状態が視覚により認識可能となっていることを特徴とする科学現象の評価装置。
【請求項２】
板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の複数の長溝が形成されている基板と、
該基板の表面に密着配置され、前記長溝を覆うことにより該基板に複数の微細な流路を形成する覆い板とを備え、
略同一長さの２本の前記流路である第１の流路及び第２の流路の一端が一箇所の合流点で合流するとともに、
前記第１の流路の他端が、開口を有する容積５〜５０００ｍｍ3 の第１液溜め部と連通しており、
前記第２の流路の他端が、開口を有する容積５〜５０００ｍｍ3 の第２液溜め部と連通しており、
１本の前記流路である第３の流路の一端が前記合流点に連通するとともに、該第３の流路の他端が、開口を有する容積１０〜１５０００ｍｍ3 の第３液溜め部と連通しており、
前記基板と覆い板とを密着させた状態で前記第１液溜め部と第２液溜め部が前記第３液溜め部より上位置になるように立設し、該第１液溜め部に第１の液体を入れ、該第２液溜め部に第２の液体を入れた際に、該第１の液体及び第２の液体が前記流路を経て前記第３液溜め部に流下するとともに、該第１の液体及び第２の液体が前記流路内を流下する状態が視覚により認識可能となっていることを特徴とする科学現象の評価装置。
【請求項３】
前記基板及び／又は覆い板が透明である請求項１又は２に記載の科学現象の評価装置。
【請求項４】
前記基板及び／又は覆い板が樹脂材よりなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の科学現象の評価装置。
【請求項５】
前記液溜め部の１以上に封止手段が着脱可能となっている請求項１〜４のいずれか１項に記載の科学現象の評価装置。
【請求項６】
前記流路にダミー液が充填されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の科学現象の評価装置。
【請求項７】
前記請求項５又は６に記載の科学現象の評価装置を使用した科学現象の評価方法であって、
前記基板と覆い板とを密着させた状態で前記第１液溜め部と第２液溜め部の前記開口が上向きになるように立設し、
前記第３液溜め部を前記封止手段により封止し、
前記第１液溜め部に第１の液体を入れ、前記第２液溜め部に第２の液体を入れ、
前記第３液溜め部より前記封止手段を取り外し、該第３液溜め部内を大気圧に解放することにより、前記流路内に前記第１の液体及び第２の液体を流下させ、該第１の液体及び第２の液体の流下する状態を視覚により認識することを特徴とする科学現象の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は科学現象の評価装置、及びその装置を使用した科学現象の評価方法に係り、特に、安価で、環境負荷が小さく、先端技術を手軽に楽しむのに好適な科学現象の評価装置、及びその装置を使用した科学現象の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学現象の評価装置や理科実験教材については、これまでに各種の構成のものが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
たとえば、特許文献１は、空気中の水蒸気や容器に入れた水や水蒸気を冷却又は凍結せしめることにより、水の温度変化による自然現象を観察できるようにした理科教材であり、小型で構造が簡単であり、水の温度変化による各種の自然現象を忠実に再現することが可能であるとされている。
【０００４】
また、教育用途の化学実験装置としては、学習研究社等より、『科学と学習  実験キットシリーズ』、『大人の科学地球環境分析キット』等の実験キットが発売されている。このような実験キットは、数百円から３千円程度の比較的安い価格で販売されており、子供たちに夢を与えたり、ユーザーに実験の楽しみを与えたりする実験キットであり、好評を博している。
【０００５】
ところが、従来のこの種の科学現象の評価装置として、特許文献１に記載のようなものは、構成が比較的複雑で、安価に提供するのは困難であり、クラスの生徒全員が購入するのは不適である。
【０００６】
一方、構成が比較的単純な実験キットは、比較的安い価格のものが多く、クラスの生徒全員が購入して使用するのに適しているものの、仕上がり精度の点で不十分なものが多く、その分、薬品など使用量が多く、クラスの生徒全員が使用した場合には、たとえば廃液処理等の点で環境負荷となり、望ましくない。
【０００７】
また、従来の実験キットによって体験できる実験内容は、古典的な科学実験法であり、先端技術を手軽に楽しむことができるものは、非常に限られている。
【０００８】
このような事情に鑑みて、安価で、環境負荷が小さく、先端技術を手軽に楽しむのに好適な科学現象の評価装置として、本発明者らは、板状体の表面に断面積が微小な長溝が形成されている基板と、この基板の表面に密着配置され、長溝を覆うことにより基板に微細な流路を形成する覆い板とよりなり、流路内の科学現象が視覚により認識可能となっている構成のものが有望と考えている。
【特許文献１】特開２０００−２４２１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような評価装置の流路内に液体を流動させる方法に工夫を要するという問題点が生じている。すなわち、送液方法としては、ポンプ等を使用した加圧又は減圧が一般的であり、高精度で長時間の運転が可能であるが、ポンプ等はサイズが大きく、高価なため、クラスの生徒全員が購入できる学校用の教材としては不向きである。
【００１０】
一方、安価で簡便なポンプ手段として、注射器のようなものが採用できるが、このように微細な流路内に液体を流動させるのに、個人差が出やすく、実験キットとして好ましくない。すなわち、注射器等を使用した場合、力加減により流量の大きな差を生じ易く、定量性に欠ける。
【００１１】
更に、加熱や冷却による気体の体積変化を利用した送液方法が考えられ、これによれば、流量の大きな差を生じにくく、定量性に欠けることはない。しかし、このような送液方法では、短時間で実験が終了してしまい、科学現象の評価装置として好ましくはない。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、安価で、環境負荷が小さく、先端技術を手軽に楽しむのに好適な科学現象の評価装置、及びその装置を使用した科学現象の評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記目的を達成するために、板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の複数の長溝が形成されている基板と、該基板の表面に密着配置され、前記長溝を覆うことにより該基板に複数の微細な流路を形成する覆い板とを備え、複数の前記流路の一端が、一箇所の合流点で合流するとともに、複数の前記流路の他端が、それぞれ開口を有し容積５〜１５０００ｍｍ3 の液溜め部と連通しており、前記基板と覆い板とを密着させた状態で１以上の前記液溜め部が他の液溜め部より上位置になるように立設し、該液溜め部に液体を入れた際に、該液体が前記流路内を流下するとともに、該液体が前記流路内を流下する状態が視覚により認識可能となっていることを特徴とする科学現象の評価装置を提供する。
【００１４】
本発明によれば、この評価装置には、断面積が１ｍｍ2 以下の微細な複数の流路が形成されており、これら流路の一端が一箇所の合流点で合流しており、更に１以上の高位置にある液溜め部に液体を入れた際に、重力によりこの液体が流路内を流下するようになっているので、分子の拡散現象等の科学現象を定性的に観察することができる。また、先端技術、たとえば、この微細な流路内で生じる液体の拡散現象、液体の伝熱現象、液体の混合現象、液体の化学反応（たとえば、酸アルカリ反応、加水分解反応、等）、等の各種の現象を体験するのに十分な精度が得られ、薬品などの使用量が少なく環境負荷が小さい。したがって、このような科学現象の評価装置は理科実験教材としてふさわしい。
【００１５】
特に、ポンプ等を使用した加圧又は減圧による送液方法ではなく、重力（液体のヘッド差）を利用できるので、個人差が出にくく、構成が単純で、価格が安く、手軽であり、更に、比較的長時間に亘って科学現象を観察できる。
【００１６】
なお、微細な流路の断面積としては、１ｍｍ2 以下が好ましく、０．００２５〜０．６４ｍｍ2 がより好ましく、０．０１〜０．２５ｍｍ2 が最も好ましい。
【００１７】
また、「液溜め部」とあるが、通常は空洞状となっており、この評価装置を操作する際に、ここに薬品等が供給されるものである。
【００１８】
また、本発明は、板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の複数の長溝が形成されている基板と、該基板の表面に密着配置され、前記長溝を覆うことにより該基板に複数の微細な流路を形成する覆い板とを備え、略同一長さの２本の前記流路である第１の流路及び第２の流路の一端が一箇所の合流点で合流するとともに、前記第１の流路の他端が、開口を有する容積５〜５０００ｍｍ3 の第１液溜め部と連通しており、前記第２の流路の他端が、開口を有する容積５〜５０００ｍｍ3 の第２液溜め部と連通しており、１本の前記流路である第３の流路の一端が前記合流点に連通するとともに、該第３の流路の他端が、開口を有する容積５〜１５０００ｍｍ3 の第３液溜め部と連通しており、前記基板と覆い板とを密着させた状態で前記第１液溜め部と第２液溜め部が前記第３液溜め部より上位置になるように立設し、該第１液溜め部に第１の液体を入れ、該第２液溜め部に第２の液体を入れた際に、該第１の液体及び第２の液体が前記流路を経て前記第３液溜め部に流下するとともに、該第１の液体及び第２の液体が前記流路内を流下する状態が視覚により認識可能となっていることを特徴とする科学現象の評価装置を提供する。
【００１９】
本発明によれば、この評価装置には、断面積が１ｍｍ2 以下の微細な３本の流路が形成されており、これら流路の一端が一箇所の合流点で合流しており、更に第１液溜め部に第１の液体を入れ、該第２液溜め部に第２の液体を入れた際に、重力によりこれらの液体が流路内を流下するようになっているので、分子の拡散現象等の科学現象を定性的に観察することができる。また、先端技術を体験するのに十分な精度が得られ、薬品などの使用量が少なく環境負荷が小さい。したがって、このような科学現象の評価装置は理科実験教材としてふさわしい。
【００２０】
特に、ポンプ等を使用した加圧又は減圧による送液方法ではなく、重力（液体のヘッド差）を利用できるので、個人差が出にくく、構成が単純で、価格が安く、手軽であり、更に、比較的長時間に亘って科学現象を観察できる。
【００２１】
本発明において、前記基板及び／又は覆い板が透明であることが好ましい。また、本発明において、前記基板及び／又は覆い板が樹脂材よりなることが好ましい。基板及び／又は覆い板が透明であれば、流路内の科学現象が視覚により認識でき、また、基板及び／又は覆い板が樹脂材よりなるのであれば、評価装置を安価に提供できる。
【００２２】
また、本発明において、前記液溜め部の１以上に封止手段が着脱可能となっていることが好ましい。このように、液溜め部に封止手段が着脱可能となっていれば各種の実験が容易に行える。すなわち、実験開始前に液溜め部に液体を入れた際に、重力によりこれらの液体が流路内を流下してしまうと、実験開始のタイミングがコントロールしにくいが、液溜め部に封止手段を装着することにより、液体の流下を阻止でき、液溜め部の封止手段を外すことにより、液体の流下を開始させることができる。
【００２３】
また、本発明において、前記流路にダミー液が充填されていることが好ましい。このように、流路にダミー液が充填されていれば、実験用の液体の流下の際に気泡等の混入を効果的に防止することができる。なお、流路の断面積が小さいことより、流路の内壁とダミー液との表面張力の作用により、ダミー液が流路内より流下することはない。
【００２４】
また、本発明は、前記科学現象の評価装置を使用した科学現象の評価方法であって、前記基板と覆い板とを密着させた状態で前記第１液溜め部と第２液溜め部の前記開口が上向きになるように立設し、前記第３液溜め部を前記封止手段により封止し、前記第１液溜め部に第１の液体を入れ、前記第２液溜め部に第２の液体を入れ、前記第３液溜め部より前記封止手段を取り外し、該第３液溜め部内を大気圧に解放することにより、前記流路内に前記第１の液体及び第２の液体を流下させ、該第１の液体及び第２の液体の流下する状態を視覚により認識することを特徴とする科学現象の評価方法を提供する。
【００２５】
本発明によれば、第３液溜め部を封止手段により封止し、次いで、第１液溜め部と第２液溜め部に液体を入れ、その後、第３液溜め部より前記封止手段を取り外し、第３液溜め部内を大気圧に解放することにより、流路内に液体を流下させる。したがって、実験開始のタイミングが容易にコントロールできる。
【００２６】
なお、基板と覆い板とを密着させた状態で「立設し」とは、一般的には、基板と覆い板とを略鉛直状態に維持することを意味するが、本発明においては、基板と覆い板とを鉛直軸から所定角度傾斜させた状態に維持することをも含む。このような状態であっても、液溜め部に液体を入れた際に、重力によりこの液体が流路内を流下する作用を果たすからである。
【００２７】
また、科学現象とは、上記の微細な流路内で生じる液体の各種化学現象、物理現象等であり、液体の拡散現象、液体の伝熱現象、液体の混合現象、液体の化学反応（たとえば、酸アルカリ反応、加水分解反応、等）、等各種の現象を含むものである。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、この評価装置には、断面積が１ｍｍ2 以下の微細な複数の流路が形成されており、これら流路の一端が一箇所の合流点で合流しており、更に、１以上の高位置にある液溜め部に液体を入れた際に、重力によりこの液体が流路内を流下するようになっているので、分子の拡散現象等の科学現象を定性的に観察することができる。また、先端技術を体験するのに十分な精度が得られ、薬品などの使用量が少なく環境負荷が小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面に従って、本発明に係る科学現象の評価装置、及びその装置を使用した科学現象の評価方法の好ましい実施の形態（第１の実施形態）について詳説する。図１は、本発明に係る科学現象の評価装置である理科実験教材１０の構成を説明する平面図である。図２及び図３は、図１の部分拡大断面図であり、図２は、第１液溜め部２４（図１の左上部点線内）近傍を示し、図３は、第３液溜め部２８（図１の右下部点線内）近傍を示す。
【００３０】
すなわち、理科実験教材１０は、板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の長溝（１４、１６及び２０）が形成されている基板１２と、この基板１２の表面に密着配置され、長溝を覆うことにより基板１２に微細な流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）を形成する透明な覆い板２２とより構成される。
【００３１】
上記の長溝（１４、１６及び２０）により形成される微細な流路は、合流点１８で合流する略同一長さの第１の流路１４Ａ及び第２の流路１６Ａと、この第１の流路１４Ａ及び第２の流路１６Ａと更に合流点１８で合流する第３の流路２０Ａよりなる。
【００３２】
また、第１の流路１４Ａの他端は、基板１２に形成された半割円柱状空洞部である第１液溜め部２４と連通しており、第２の流路１６Ａの他端は、基板１２に形成された半割円柱状空洞部である第２液溜め部２６と連通しており、第３の流路２０Ａの他端は、基板１２に形成された円盤状空洞部である第３液溜め部２８と連通している。
【００３３】
第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６は、基板１２の端部（左短辺近傍）に形成されているので、それぞれ開口２４Ａ、２６Ａを有する。
【００３４】
第３液溜め部２８は、基板１２の右方に形成されており、密閉空間となっているが、基板１２の端部（上長辺）に連通する断面が半円状の長溝２８Ａが基板１２に形成されており、この長溝２８Ａが貫通孔となり、第３液溜め部２８の開口となる。
【００３５】
第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６の容積は、５〜５０００ｍｍ3 であることが好ましく、第３液溜め部２８の容積は、１０〜１５０００ｍｍ3 であることが好ましい。このような容積にすることにより、マイクロなチャンネルの中で起こる各現象のコントロールが容易に行える。
【００３６】
基板１２及び覆い板２２の平面サイズは、特に制限はないが、学校で使用する理科実験教材１０の性質上より、携帯できるサイズ、たとえば、８０×５０ｍｍとすることができる。基板１２及び覆い板２２の厚さも、特に制限はないが、強度、経済性等より、たとえば、それぞれ５ｍｍ程度とすることができる。
【００３７】
基板１２の材質としては、特に制限はないが、後述する製造方法を容易にする点より、樹脂材料、より具体的には、ポリ・ジメチル・スルホキシド（ＰＤＭＳ）、ポリ・メチル・メタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、紫外線硬化樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）等が好ましく使用できる。
【００３８】
基板１２の表面に形成する長溝（１４、１６及び２０）の断面積としては、既述のように、１ｍｍ2 以下が好ましく、０．００２５〜０．６４ｍｍ2 がより好ましく、０．０１〜０．２５ｍｍ2 が最も好ましい。この長溝（１４、１６及び２０）の断面形状は、特に制限はなく、矩形（正方形、長方形）、台形、Ｖ形、半円形等、各種の形状が採用できるが、後述する製造方法を容易にする点より、矩形（正方形、長方形）が好ましい。
【００３９】
覆い板２２の材質としては、特に制限はないが、流路内の科学現象を視覚により認識可能とすることより、透明であることが好ましい。このような材料として、各種樹脂板、より具体的には、ポリジメチルスルホキシド（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、紫外線硬化樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）等、各種樹脂膜、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等、各種ガラス（ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス等）が採用できる。
【００４０】
この覆い板２２は、表面及び裏面が平坦な平板であるのが一般的であるが、微細な流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）に対応する表面を蒲鉾状の凸レンズ状に形成して、拡大した状態で観察ができるような構成とすることも可能である。
【００４１】
なお、覆い板２２が不透明であり、基板１２を透明とする構成も採用できる。
【００４２】
基板１２の表面（長溝が形成される面）及び覆い板２２の裏面（基板１２に密着する面）は、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）の形成、及び液漏れの防止等の点より、十分な平坦性を確保できていることが好ましい。
【００４３】
次に、基板１２の形成方法について説明する。先ず、基板１２の長溝（１４、１６及び２０）の反転形状が表面に形成されている反転型板を準備する。この反転型板の表面には、更に第１液溜め部２４、第２液溜め部２６、第３液溜め部２８、及び長溝２８Ａの反転形状を形成しておく必要がある。この反転型板の製造方法としては、マシニングセンタ等による機械加工、放電加工、超音波加工、フォトエッチング加工等、公知の各種加工方法が採用できる。
【００４４】
次いで、この反転型板の表面に剥離剤を塗布する。この剥離剤としては、基板１２となる樹脂材の種類、加工条件（温度等）等に応じて適宜のものが採用できる。
【００４５】
次いで、反転型板の表面に樹脂材を塗布し、この樹脂材を硬化させる。樹脂材が、たとえば紫外線硬化樹脂である場合には、塗布後の樹脂材に紫外線を照射して硬化させる。樹脂材が、たとえばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のような熱可塑性樹脂である場合には、反転型板の表面に樹脂材を当ててホットプレス機により熱転写成形を行う。
【００４６】
そして、硬化後の樹脂材を反転型板より剥離する。
【００４７】
このような方法によれば、長溝が精度よく、かつ、安価に形成でき、評価装置を安価にできる。
【００４８】
次に、本発明に係る理科実験教材１０の使用方法について説明する。理科実験教材１０としては、以下の１）〜１０）の部材をセットとして提供する必要がある。
【００４９】
１）反転型板
２）基板１２用の樹脂材
３）基板１２形成用の型枠
（基板１２の形成時に樹脂を流し込むときに型枠として使用する。）
４）覆い板２２
５）サンプル液用スポイト
（テスト目的に応じて、必要なサンプル液（試薬）を、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６に供給するために使用する。薬品ごとに専用でも、１つを洗浄して使いまわしても構わない。）
６）封止用テープ（封止手段）
（第３液溜め部を封止する封止手段となる。サンプル液をピペットで第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６に供給する前に、第３液溜め部２８を封止すべく、長溝２８Ａの開口に蓋をするためのものである。）
７）ケーシング
（本実験セットを組み上げた時、覆い板２２と基板１２との間よりの液漏れを防いだり、覆い板２２等の破損を防止したりする目的で、このケーシングを取り付ける。なお、このケーシングには実験目的に沿った各種機能、たとえば、流路を観察しやすくするための拡大鏡等の取り付けも可能である。）
８）試験用サンプル液（試薬）
（本科学実験を行うためのテスト試薬として目的に合った必要な薬品を試薬容器に入れて供給する。サンプル液としては、たとえば、色素、又は、顔料などに代表される着色性液体と水など透明液体とが挙げられる。）
９）実験解説書
（本セットで行う実験の目的、現象の説明、応用用途など、このセットで学習できる事象の解説書を必要に応じて添付する。）
１０）実験方法手順書
なお、本セットは、生徒に基板１２を手作りさせるためのセットであるが、この基板１２の手作りを省略する場合には、１）〜３）に代えて、完成した基板１２を入れればよい。
【００５０】
このセットを使用した実験の詳細については、以下に詳述する。図４は、実験方法を示す図であり、理科実験教材１０の斜視図である。なお、本実験セットのケーシングの図示は、省略してある。
【００５１】
先ず、理科実験教材１０を実験テーブル５０の上に、第１液溜め部２４と第２液溜め部２６の開口２４Ａ、２６Ａが上向きになるように立設する。この際、理科実験教材１０の転倒を防げるような転倒防止部材（図示略）を併用することが好ましい。また、本実験セットのケーシングに転倒防止機能を持たせることも好ましい。
【００５２】
次いで、本実験セットの封止用テープを使用し、第３液溜め部２８を封止すべく、長溝２８Ａの開口に蓋をする（不図示）。
【００５３】
次いで、本実験セットのサンプル液用スポイトを使用し、第１液溜め部２４に第１の液体３４を入れ、第２液溜め部２６に第２の液体３６を入れる。この第１の液体３４及び第２の液体３６としては、テスト目的に応じて、必要なサンプル液（試薬）が選択される。なお、この状態では、第３液溜め部２８が封止された状態にあり、第１の液体３４及び第２の液体３６の流下は起こっていない。
【００５４】
実験の開始は、長溝２８Ａの開口の蓋となっている本実験セットの封止用テープを剥離することにより行われる。これにより、第３液溜め部２８の封止状態が解除され、第３液溜め部２８の内部が大気圧に解放される。その結果、第１の流路１４Ａ内を第１の液体３４が流下し、第２の流路１６Ａ内を第２の液体３６が流下し、合流点１８において第１の液体３４と第２の液体３６とが合流し、第３の流路２０Ａを流下して第３液溜め部２８内に溜まる。図４は、この状態を示している。
【００５５】
その際、第１の流路１４Ａ内を流下している第１の液体３４、第２の流路１６Ａ内を流下している第２の液体３６、合流点１８において合流している第１の液体３４及び第２の液体３６、第３の流路２０Ａを流下している合流後の第１の液体３４及び第２の液体３６の各状態が視覚により認識できる。
【００５６】
以上に説明した手順により、図４に示されるように、サンプル液である第１の液体３４及び第２の液体３６が第３液溜め部２８に溜まっていく。そして、第１液溜め部２４内の第１の液体３４、又は、第２液溜め部２６内の第２の液体３６のいずれかがなくなった時点で実験が終了する。この間、サンプル液である第１の液体３４と第２の液体３６とが合流点１８で合流する様が観察できる。
【００５７】
そして、実験の開始から実験の終了（第１液溜め部２４内の第１の液体３４、又は、第２液溜め部２６内の第２の液体３６のいずれかがなくなる）までの時間は、比較的長時間であり、この間、何らかの操作を加えることなく、相当の長時間に亘って科学現象を観察することができる。
【００５８】
特に、第１液溜め部２４と第２液溜め部２６に供給するサンプル液である第１の液体３４と第２の液体３６との色を違えておくことにより、第１の液体３４と第２の液体３６とが合流点１８で合流する様が観察しやすい。たとえば、第１液溜め部２４に着色した第１の液体３４を供給し、第２液溜め部２６に無色透明な第２の液体３６を供給する態様である。
【００５９】
実験者は、このようにして流れる第１の液体３４と第２の液体３６との合流点１８以降の第３の流路２０Ａを観察することにより、マイクロチャンネル内を流れる着色液側から色素、又は、顔料など着色性分子が透明液中に向かって拡散して行く現象を確認することができる。
【００６０】
また、第１液溜め部２４と第２液溜め部２６に供給する第１の液体３４と第２の液体３６との色を違えておくのみならず、粘度を違えておくことにより、第１の液体３４と第２の液体３６とが合流点１８で合流する様が異なって観察できる。
【００６１】
なお、これらの現象をより観察しやすくするために、虫眼鏡、拡大鏡などを使用することもできる。また、既述のように、第３の流路２０Ａの部分の覆い板２２に拡大鏡機能（レンズ機能）を持たせることもできる。
【００６２】
以上に説明した理科実験教材１０によれば、マイクロな世界での科学実験を子供たちに楽しく夢を持って行って貰うために、重要な部分をできるだけ簡素化して、安価にでき、かつ、実験は高精度に行える。
【００６３】
特に、化学反応の元になる分子の拡散現象等を定性的に観察する場合、実験精度を向上させるために、複数の液が少なくとも同じ条件で流路内を流れることが非常に重要であるが、この要求に十分に答えられる。すなわち、非常に簡便、安価な手段で比較的精度よい実験が可能である。また、マイクロな世界での実験のため、色素、又は、顔料などに代表される化学薬品の使用量も非常に少なくて済み、環境負荷が大幅に軽減できる。
【００６４】
次に、図５によって、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、既述の第１の実施形態と同一、類似の部材については、同様の符号を附し、その説明を省略する。
【００６５】
本実施形態においては、第１実施形態と相違し、実験の開始前に予め流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内にダミー液３８が充填されている。このように、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内にダミー液３８が充填されていれば、実験用の液体の流下の際に気泡等の混入を効果的に防止することができる。
【００６６】
なお、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）の断面積が小さいことより、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）の内壁とダミー液３８との表面張力の作用により、ダミー液３８が流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内より流下することはない。
【００６７】
次に、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内へのダミー液３８の充填手順について説明する。先ず、本実験セットのサンプル液用スポイトを使用し、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６にダミー液３８を入れる。
【００６８】
この際、液入れ前に、第１実施形態と同様に、本実験セットの封止用テープを使用し、第３液溜め部２８を封止すべく、長溝２８Ａの開口に蓋をしておいてもよいし、第３液溜め部２８を封止しなくてもよい。すなわち、ダミー液３８は１種類であり、第１の流路１４Ａ及び第２の流路１６Ａのいずれかに先にダミー液３８が流下しても、ダミー液３８の充填に影響ないからである。
【００６９】
第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６にダミー液３８を入れることにより、（更には、長溝２８Ａの開口の封止用テープを剥離することにより）、第１の流路１４Ａ及び第２の流路１６Ａ、次いで第３の流路２０Ａを経てダミー液３８が第３液溜め部２８に溜まっていく。
【００７０】
次いで、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内にダミー液３８が充填され、気泡等の欠陥がないことを確認した後、理科実験教材１０を傾斜させて、第１液溜め部２４、第２液溜め部２６及び第３液溜め部２８に溜まっているダミー液３８を排出する。
【００７１】
これにより、図５に示されるように、実験の開始前に予め流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内にダミー液３８が充填されている状態となる。
【００７２】
なお、既述したように、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）の断面積が小さいことより、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）の内壁とダミー液３８との表面張力の作用により、ダミー液３８が流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内より流下することはない。
【００７３】
以降の実験手順は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。この際、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内にダミー液３８が充填されているので、実験用の液体（第１の液体３４及び第２の液体３６）の流下の際に気泡等の混入を効果的に防止することができる。
【００７４】
本実施形態に使用するダミー液３８としては、特に制限はなく、各種の液体が採用できるが、たとえば、蒸留水、純水が採用できる。また、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内にダミー液３８が充填されていることが視覚で認識できるように、ダミー液３８に着色する態様も好ましく採用できる。この際、この着色は、実験用の液体（第１の液体３４及び第２の液体３６）と異ならせることが好ましい。
【００７５】
また、図５に示される実験前の状態から、実験の開始までに長時間を要する場合、たとえば、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）内にダミー液３８が充填された状態の理科実験教材１０として販売される場合には、ダミー液３８の蒸発を防ぐべく、封止用テープを使用し、開口２４Ａ、２６Ａ及び長溝２８Ａの開口に蓋をしておくことが好ましい。
【００７６】
次に、図６によって、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、既述の第１の実施形態と同一、類似の部材については、同様の符号を附し、その説明を省略する。
【００７７】
本実施形態においては、第１実施形態と相違し、第１の流路１４Ａ及び第２の流路１６Ａが直線状に形成されている。そして、流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）の全体でＹ字状を呈するようになっている。また、理科実験教材１０が立設された状態で左方に傾斜するように、理科実験教材１０の下に楔状の土台５２が挿入されている。
【００７８】
以上の構成により、第１の流路１４Ａの鉛直軸に対する傾斜角度θ１と、第２の流路１６Ａの鉛直軸に対する傾斜角度θ２とが異なるようになっている。これにより、第１の流路１４Ａ内を流下する第１の液体３４と、第２の流路１６Ａ内を流下する第２の液体３６との流量の比率を制御することができる。
【００７９】
以降の実験手順は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００８０】
以上、本発明に係る科学現象の評価装置、及びその装置を使用した科学現象の評価方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００８１】
たとえば、本実施形態では、２種類のサンプル液（第１の液体３４及び第２の液体３６）が合流点１８で合流し、色素、又は、顔料など着色性分子が透明液中に向かって拡散して行く現象を観察できる実験教材の例を説明したが、これ以外の各種の実験教材としても適用できる。
【００８２】
また、本実施形態では、流路と液溜め部を３組設ける構成としたが、４組以上設ける構成も採用できる。
【００８３】
また、第１及び第２の実施形態では、理科実験教材１０が垂直に立設されており、第３の実施形態では、理科実験教材１０が左方に傾斜するように立設されているが、これ以外の立設状態をも採用できる。たとえば、理科実験教材１０が前方に、又は後方に傾斜するように立設されてもよい。要は、重力の作用によりサンプル液が流下する状態が視覚により認識可能になっていればよい。
【００８４】
更に、サンプル液（試薬）を液溜め部（２４、２６）に供給するために、サンプル液用スポイトが使用されているが、これに代えて、同様の機能を有する注射器、マイクロシリンジ等を使用することもできる。理科実験教材としては、一般的には、安価なスポイトを使用するのが望ましいが、テスト目的に応じては、上記のように同様の機能を有するものが好ましいこともある。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る科学現象の評価装置の構成を説明する平面図
【図２】図１の部分拡大断面図
【図３】図１の部分拡大断面図
【図４】実験方法を示す斜視図
【図５】本発明の第２実施形態を説明する斜視図
【図６】本発明の第３実施形態を説明する斜視図
【符号の説明】
【００８６】
１０…理科実験教材、１２…基板、１４、１６、２０…長溝、１４Ａ…第１の流路、１６Ａ…第２の流路、１８…合流点、２０Ａ…第３の流路、２２…覆い板、２４…第１液溜め部、２６…第２液溜め部、２８…第３液溜め部、３４…第１の液体、３６…第２の液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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