(57)【要約】【課題】各種の液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりして、液体に生じる反応（たとえば、晶析反応）を観察することができ、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方法及び装置を提供する。【解決手段】板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の長溝１４が形成されている基板１２と、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１４Ａを形成する覆い板２２とを備え、流路に相対する部分の覆い板及び／又は基板に温度制御手段を密着できる形状とし、流路内の科学現象を視覚により認識可能とする。【選択図】  図１
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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微細な流路を形成する覆い板とを備え、
前記流路に相対する部分の前記覆い板及び／又は前記基板に温度制御手段が密着できる形状となっており、
前記流路内の科学現象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微細な流路を形成する覆い板とを備え、
前記覆い板が、中央に矩形の孔を有する枠状部材である覆い板本体と、平面サイズが前記矩形の孔と略同一サイズであり、厚さが前記覆い板本体未満であり、前記覆い板本体の前記矩形の孔に嵌合される透明板とよりなり、
前記流路内の科学現象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】
前記流路に相対する部分の前記覆い板及び／又は前記基板に温度制御手段が密着できる形状となっている請求項２に記載の科学現象の評価装置。
【請求項４】
前記透明板が、平面サイズで１５×１５ｍｍ以上かつ８０×３０ｍｍ以下であり、板厚で０．０５〜１．５ｍｍのガラス板である請求項２又は３に記載の科学現象の評価装置。
【請求項５】
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を使用した科学現象の評価方法であって、
前記流路内に液体を流通させるとともに、前記流路に相対する部分の前記覆い板及び／又は前記基板に温度制御手段を密着させて、前記液体の温度を制御し、
前記液体の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方法及び装置に係り、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方法及び装置に関する。
【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】
このような科学現象の評価として、各種の液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりして、液体に生じる反応（たとえば、晶析反応）を観察することが挙げられる。
【００１０】
しかしながら、ビーカー等を使用してこのような液体の急速な加熱や、急速な冷却を行うことは、冷蔵庫等の大きな装置を必要とする。また、体積が大きい分、全量を均一に冷却するのは難しい。また、使用する液体の量も多く環境負荷が大きく、安価に先端技術を手軽に楽しむのには適していない。更に、ビーカー等を使用した液体の観察に顕微鏡を使用する場合、作業が非常に煩雑となる。
【００１１】
一方、上記の本発明者らの考える科学現象の評価装置は、基板に微細な流路を形成するものであり、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である。ところが、この評価装置では、液体の急速な加熱や、急速な冷却を行うという課題が解決されていないので、現状での導入に難があった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、各種の液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりして、液体に生じる反応（たとえば、晶析反応）を観察することができ、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方法及び装置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微細な流路を形成する覆い板とを備え、前記流路に相対する部分の前記覆い板及び／又は前記基板に温度制御手段が密着できる形状となっており、前記流路内の科学現象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、基板に微細な流路が形成されるとともに、流路に相対する部分の覆い板及び／又は基板に温度制御手段が密着できる形状となっているので、流路内の各種の液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりして、液体に生じる反応（たとえば、晶析反応）を観察することができ、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である。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】
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。
【００１６】
また、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微細な流路を形成する覆い板とを備え、前記覆い板が、中央に矩形の孔を有する枠状部材である覆い板本体と、平面サイズが前記矩形の孔と略同一サイズであり、厚さが前記覆い板本体未満であり、前記覆い板本体の前記矩形の孔に嵌合される透明板とよりなり、前記流路内の科学現象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。
【００１７】
本発明によれば、基板に微細な流路が形成されるとともに、覆い板が、枠状部材である覆い板本体と、覆い板本体の枠内に嵌合される覆い板より薄い透明板とよりなるので、液体に生じる反応（たとえば、晶析反応）を観察することができ、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である。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。
【００１８】
本発明において、前記流路に相対する部分の前記覆い板及び／又は前記基板に温度制御手段が密着できる形状となっていることが好ましい。このような構成により、流路内の各種の液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりして、液体に生じる反応（たとえば、晶析反応）を観察することができる。
【００１９】
すなわち、液体に生じる反応を観察するには、基板又は覆い板が透明であり、流路が観察できることが好ましい。ところが、基板には長溝が形成されるので、透明度を良好とするのは難しい。
【００２０】
一方、覆い板に透明な板状部材を採用することは困難ではない。ところが、基板と略同一サイズで、このサイズでの剛性を維持するには、所定の板厚（たとえば、３〜５ｍｍ）を要する。また、入手が容易で比較的安価な覆い板としては、樹脂材（たとえば、ポリ塩化ビニル、アクリル（ＰＭＭＡ）等）が一般的であるが、流路からの液のリークを防止できる平坦度や、顕微鏡で観察する際の光学的性能等の点で問題が多い。更に、樹脂材は熱伝達率が低く、液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりするのに不適である。
【００２１】
これに対し、ガラス板であれば、流路からの液のリークを防止できる平坦度や、顕微鏡で観察する際の光学的性能等の点で問題ない。また、ガラス板は熱伝達率が高く、液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりするのに適している。ところが、基板と略同一サイズ覆い板にガラス板を使用するのは、コストが高いうえに、取り扱い安全性等の問題が多い。
【００２２】
上記の各種問題点を解決できる構成は、覆い板が、中央に矩形の孔を有する枠状部材である覆い板本体と、平面サイズが矩形の孔と略同一サイズであり、厚さが覆い板未満であり、覆い板本体の矩形の孔に嵌合される透明板（ガラス板）とよりなる組み合わせである。
【００２３】
本発明において、前記透明板が、平面サイズで１５×１５ｍｍ以上かつ８０×３０ｍｍ以下であり、板厚で０．０５〜１．５ｍｍのガラス板であることが好ましい。光学顕微鏡用のスライドグラスは、平面サイズが７６×２６ｍｍであり、板厚が１．０〜１．３ｍｍが一般的なサイズであり、カバーグラスは、平面サイズが１８×１８ｍｍ〜６０×２５ｍｍであり、板厚で０．１２〜０．１７ｍｍが一般的なサイズであり、いずれも比較的安価であるうえ、入手が容易であり、このような透明板としてふさわしい。
【００２４】
なお、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】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、流路内の各種の液体を急速に加熱したり、急速に冷却したりして、液体に生じる反応（たとえば、晶析反応）を観察することができる。その結果、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が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に従って、本発明に係る科学現象の評価方法及び装置の好ましい実施の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の部分拡大断面図等であり、図２は、第１液溜め部２４（図１の左上部点線内）を示し、図３は、第２液溜め部２８（図１の右下部点線内）を示す。
【００２７】
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が形成されている基板１２と、この基板１２の表面に密着固定され、長溝を覆うことにより基板１２に微細な流路１４Ａを形成する透明な覆い板２２とより構成される。
【００２８】
覆い板２２は、中央に矩形の孔２３を有する枠状部材である覆い板本体２２Ａと、平面サイズが矩形の孔２３と略同一サイズであり、厚さが覆い板本体２２Ａ未満であり、覆い板本体２２Ａの矩形の孔２３に嵌合される透明板２２Ｂとよりなる。
【００２９】
上記の長溝１４により形成される微細な流路１４Ａは、透明板２２Ｂと相対する部分において、平面視でジグザグのクランク形状となっている。この流路１４Ａの一端は、覆い板２２に形成された円柱状空洞部である第１液溜め部２４と連通しており、流路１４Ａの他端は、基板１２に形成された円柱状空洞部である第２液溜め部２８と連通している。
【００３０】
更に、覆い板２２の第２液溜め部２８に相対する部分には、第２液溜め部２８と外気とが連通可能な貫通孔３０が形成されている
第１液溜め部２４及び第２液溜め部２８の容積は、５〜５０００ｍｍ3 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。
【００３１】
基板１２及び覆い板本体２２Ａ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及び覆い板本体２２Ａ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。
【００３２】
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。
【００３３】
基板１２の表面に形成する長溝１４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。
【００３４】
覆い板本体２２Ａ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）等が採用できる。
【００３５】
この覆い板本体２２Ａ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。
【００３６】
なお、覆い板本体２２Ａが不透明であり、基板１２を透明とする構成も採用できる。
【００３７】
基板１２の表面（長溝が形成される面）及び覆い板本体２２Ａの裏面（基板１２に密着する面）は、流路１４Ａの形成、及び液漏れの防止等の点より、充分な平坦性を確保できていることが好ましい。
【００３８】
覆い板本体２２Ａに形成される矩形の孔２３のサイズは、これに嵌合される透明板２２Ｂより若干大きく形成することが好ましい。
【００３９】
透明板２２Ｂとしては、光学顕微鏡用の市販のスライドグラス又はカバーグラスが好ましく採用できる。このようなガラス板は、いずれも比較的安価であるうえ、入手が容易であり、透明板２２Ｂとしてふさわしい。
【００４０】
光学顕微鏡用のスライドグラスは、平面サイズが７６×２６ｍｍであり、板厚が１．０〜１．３ｍｍが一般的なサイズであり、カバーグラスは、平面サイズが１８×１８ｍｍ〜６０×２５ｍｍであり、板厚で０．１２〜０．１７ｍｍが一般的なサイズである。したがって、使用する透明板２２Ｂの平面サイズに対応するように、覆い板本体２２Ａの矩形の孔２３のサイズを決定する必要がある。
【００４１】
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２液溜め部２８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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
そして、硬化後の樹脂材を反転型板より剥離する。
【００４５】
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。
【００４６】
次に、基板１２と覆い板本体２２Ａとの密着固定方法について説明する。
【００４７】
最初に、基板１２と覆い板本体２２Ａとを洗浄する。洗浄方法としては、洗浄機による自動洗浄、手洗浄等、公知の各種洗浄方法が採用できる。
【００４８】
次いで、乾燥工程を実施する。この工程においては、公知の各種装置が適用できるが、たとえば、真空オーブンが好ましく使用できる。このような真空オーブン内において、基板１２及び覆い板本体２２Ａを治具等を使用して直立させる保持状態とすることが、真空オーブンの内容積の利用効率からも、基板１２及び覆い板本体２２Ａの乾燥状態の点からも好ましい。
【００４９】
乾燥工程に続き、積層工程を実施する。この積層工程において、基板１２と覆い板本体２２Ａとを積層する。この作業は、クリーンベンチやクリーンルーム内において、クラス１００以下の清浄度のもとで行うことが、理科実験教材１０の品質の点で好ましい。
【００５０】
積層工程に続き、密着工程を実施する。この密着工程において使用する装置（設備）としては、基板１２と覆い板本体２２Ａとの積層体を、これらのガラス転移点Ｔｇ以上の温度に加熱しながら、加圧して密着固定させることができれば、公知の各種装置（設備）、たとえばホットプレス機が使用できる。
【００５１】
ここでは、簡便な設備として、オーブンと錘（デッドウェイト）を使用した構成により説明する。
【００５２】
密着工程において、先ず、基板１２と覆い板本体２２Ａとの積層体の上下面に定盤を当て、この定盤で積層体をサンドイッチする。
【００５３】
定盤でサンドイッチした積層体を、オーブン内の棚（積層体を載置する部分）に載置した後、この上に錘（デッドウェイト）を載置する。
【００５４】
密着工程において重要なことは、雰囲気温度を高く設定し過ぎたり、処理時間を長く設定し過ぎたりして、長溝の断面形状を損うことがないように管理することであり、雰囲気温度を低く設定し過ぎたり、処理時間を短く設定し過ぎたりして、基板１２と覆い板本体２２Ａとを密着固定できない（液漏れを生じたり、密着面に気泡が残存したりする）ことがないように管理することである。
【００５５】
次に、透明板２２Ｂの基板１２への固定方法について説明する。この固定には、各種接着剤による固定方法が一般的である。これに使用される接着剤として、特に制限はないが、シアノアクリレート系の接着剤（たとえば、商品名：アロンアルファ）が好ましく採用できる。このようなシアノアクリレート系の接着剤は、瞬間的に硬化し、粘度が低く、また必要量が微小であることより、流路１４Ａの形状を良好にできる点でも、流路１４Ａからの液のリークを防止できる点でも好ましい。
【００５６】
このようなシアノアクリレート系の接着剤を使用する際には、先ず、接着剤を覆い板本体２２Ａの孔２３内の露出した基板１２の表面の長溝１４より外れた位置の数箇所に点状に塗布する。次いで、透明板２２Ｂを覆い板本体２２Ａの孔２３内に落し込む。この際、孔２３の内壁部が透明板２２Ｂのガイドとなる。そして、落し込みにより、透明板２２Ｂの自重及び接着剤のキャピラリー作用（毛管現象）により、透明板２２Ｂは基板１２の表面に密着固定される。
【００５７】
なお、この後で、必要に応じて、覆い板本体２２Ａの孔２３と透明板２２Ｂの周縁部との間にシーリング材（たとえば、シリコーン系のシーリング材）を充填し、流路１４Ａからの液のリークを防止する手段も採用できる。
【００５８】
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）〜７）の部材（必要に応じて８）も）をセットとして提供する必要がある。
【００５９】
１）基板１２と覆い板２２（覆い板本体２２Ａ及び透明板２２Ｂ）との密着積層体
２）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）。
【００６０】
３）サンプル液出入り口封止用テープ
（サンプル液供給用ホールである第１液溜め部２４の蓋となる。サンプル液をピペットで第１液溜め部２４に供給後、蓋をするためのものである。また、第２液溜め部２８の蓋として使用することもできる）。
【００６１】
４）針
（サンプル液を供給する場合、又は、回収する場合、液体が送受液される時に液体の変動分の空気を第１液溜め部２４に入れるため、必要に応じてテープに孔を開けるためのものである）。
【００６２】
５）送液手段
（第１液溜め部２４にテープで蓋をした状態で、この第１液溜め部２４及び第２液溜め部２８に熱を加えると（指先をテープに当て、体温で加熱等すると）、この第１液溜め部２４内の液体、及び／又は、気体が体積膨張する。この現象を利用した送液方法である。
【００６３】
第１液溜め部２４内をポンプの原理を利用した方法で加圧して、内部の液体を送り出す方法、などが可能である。
【００６４】
この場合、前述４）の針を用いて、第２液溜め部２８にテープが貼られている場合には、これに小さな孔を開ける。
【００６５】
また、第２液溜め部２８側をポンプなどを用いて減圧したり、第２液溜め部２８上に氷塊を置き、第２液溜め部２８内部の気体を収縮させて減圧したりすることにより、第１液溜め部２４内にあるサンプル液を流路１４Ａに入れる場合には、第１液溜め部２４テープ蓋に前述４）の針を用いて小さな孔を開けることにより送液を可能にする）。
【００６６】
６）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、飽和溶液の冷却方法により結晶のタイプが異なるアミノ酸やグリシンの溶液、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が挙げられる）。
【００６７】
７）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）。
【００６８】
８）接着剤（及びシーリング材）
基板１２と覆い板２２（覆い板本体２２Ａ及び透明板２２Ｂ）との密着積層体を提供せず、実験の際に基板１２と覆い板本体２２Ａ及び透明板２２Ｂとを組み立てる場合に使用する。
【００６９】
次に、このセットを使用した実験の詳細について詳述する。
【００７０】
図４及び図５は、実験方法の手順を示す断面図である。このうち、図４は、第１液溜め部２４における時系列的な手順を示す。一方、図５（ａ）は、第１液溜め部２４にサンプル液を供給した実験開始の状態を示し、図５（ｂ）は、第２液溜め部２８にサンプル液が到達した状態を示す。
【００７１】
図４（ａ）に示されるように、サンプル液用スポイト３２により第１液溜め部２４に所定量のサンプル液３４を供給する。このサンプル液３４は、図４（ｂ）及び図５（ａ）に示されるように、第１液溜め部２４内の流路１４Ａと連通する部分を塞ぐように供給される。
【００７２】
次いで、図４（ｃ）に示されるように、サンプル液出入り口封止用のテープ３６により第１液溜め部２４に蓋をする。このテープ３６は、片面（図では下面）に粘着材がコートされているものであり、これにより、第１液溜め部２４が外気と遮断される。
【００７３】
次いで、図４（ｄ）に示されるように、テープ３６の上に指先３８を接触させる。これにより、第１液溜め部２４に送液手段が形成される。この送液手段は、指先３８でテープ３６を押して下方に撓ませ、第１液溜め部２４の容積を減少させることにより、サンプル液３４を流路１４Ａに送り込むことによりなされる。
【００７４】
また、図４（ｄ）に示される同様の構成において、サンプル液３４が体温よりも低温である場合に、指先３８の熱により第１液溜め部２４内の気体を体積膨張させ、サンプル液３４を流路１４Ａに送り込むことによりなされるのであってもよい。
【００７５】
以上に説明した送液手段により、図５（ｂ）に示されるように、サンプル液３４が第２液溜め部２８に到達する。これと同時に、透明板２２Ｂの上に温度制御手段を載せて、この温度制御手段を透明板２２Ｂと密着させる。これにより、流路１４Ａ内のサンプル液３４の温度が極めて短時間で温度制御手段の温度に接近する。
【００７６】
なお、サンプル液３４を冷却する場合の温度制御手段としては、たとえば、氷やドライアイスが使用でき、サンプル液３４を加熱する場合の温度制御手段としては、たとえば、オーブンで予め所定温度に加熱しておいた金属ブロックが使用できる。
【００７７】
そして、透明板２２Ｂ上の温度制御手段の載っていない位置より、流路１４Ａ内のサンプル液３４の挙動を観察する。なお、顕微鏡によりサンプル液３４の挙動を観察する場合に、温度制御手段が対物レンズと干渉する場合には、温度制御手段を透明板２２Ｂの上でずらすか、除去するのが好ましい。また、温度制御手段を基板１２の下面に当接させながら流路１４Ａ内のサンプル液３４の挙動を観察することもできる。
【００７８】
実験者は、このようにして、流路１４Ａ内のサンプル液３４の挙動を観察することにより、マイクロチャンネル内の各種科学現象（たとえば、晶析反応）を確認することができる。
【００７９】
好ましくは、これらの現象を観察しやすくするために、光学顕微鏡を使用することができる。その際、理科実験教材１０が手頃なサイズ（たとえば、８０×５０ｍｍ）であるので、顕微鏡の試料ステージにセットするのに不具合はない。また、透明板２２Ｂがスライドグラス又はカバーグラスであるので、焦点合わせの際に対物レンズが透明板２２Ｂと干渉する不具合もない。
【００８０】
なお、これらの現象をより観察するのに、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、流路１４Ａの部分の覆い板本体２２Ａに拡大鏡機能（レンズ機能）を持たせることもできる。
【００８１】
次に、本発明に係る科学現象の評価方法及び装置の他の実施の形態について説明する。図６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。なお、図１の理科実験教材１０と同一、類似の部材については、同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
この理科実験教材１０’においては、覆い板本体２２Ａに矩形の孔２３が２箇所設けられており、この矩形の孔２３に透明板２２Ｂが嵌合されるように構成されている。この矩形の孔２３が２箇所設けられていることにより、たとえば、第１の（左側の）透明板２２Ｂの上にサンプル液３４を冷却する場合の温度制御手段を載せ、冷却されたサンプル液３４の状態を下流の観察ゾーン６Ａ（図示の長円部）で観察し、第２の（右側の）透明板２２Ｂの上にサンプル液３４を加熱する場合の温度制御手段を載せ、加熱されたサンプル液３４の状態を下流の観察ゾーン６Ｂ（図示の長円部）で観察できる。
【００８３】
以上に説明した理科実験教材１０、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。
【００８４】
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。
【００８５】
以上、本発明に係る科学現象の評価方法及び装置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。
【００８６】
たとえば、本実施形態において、基板１２と覆い板本体２２Ａとが熱圧着により密着固定される方法が採用されているが、これ以外の方法（たとえば、接着剤による接着）をも採用できる。特に、本実施形態の構成は、透明板２２Ｂと基板１２とで被観察部の流路１４Ａの形状が確保できるので、基板１２と覆い板本体２２Ａとの密着固定が簡略化されても不具合は生じにくい。
【００８７】
また、本実施形態において、覆い板２２を覆い板本体２２Ａと透明板２２Ｂとで構成しているが、覆い板２２を１枚の透明板としてもよい。実験内容によっては、このような簡易な構成でも充分な観察ができ、また、安価に製造できる。
【実施例】
【００８８】
図１に示される理科実験教材１０を使用して、晶析で結晶を作る実験を行った。実験のねらいとしては、１）固体の溶解度の温度依存性を自分の目で見て理解する、２）冷却方法による結晶形態の差は何が原因か考えてみる（液体中での分子の動きを考える）であり、高校生向けの実験を想定している。
【００８９】
実験に使用するものとして、ガスバーナー、ビーカー、温度計、注射器（スポイト、ピペットでもよい）、アミノ酸（グリシン）、氷（又はドライアイス）、顕微鏡、シャーレ等が必要である。
【００９０】
実験操作を以下に示す。
【００９１】
１）ビーカーに水を入れ、所定の温度（６０°Ｃ程度）まで加熱し、液温度が一定になるようにする。
【００９２】
２）グリシンをビーカーの中に溶けきらなくなるまで入れて、充分に攪拌する（グリシンの溶解度は、予め調べておいて見当をつけておくとよい）。
【００９３】
３）飽和溶液を第１液溜め部２４に入れる分だけ取り出し、すばやく第１液溜め部２４に入れ、流路１４Ａに送液を始める。送液は第１液溜め部２４にテープ３６を貼り、指先３８による加圧で行う。
【００９４】
４）ビーカーから飽和溶液を注射器で取り出した後、バーナーの火を消す。
【００９５】
５）流路１４Ａに送液を始めたら、すみやかに透明板２２Ｂの上に氷を載せる。
【００９６】
６）第２液溜め部２８から液を回収し、顕微鏡で観察する。
【００９７】
実験のポイントは、１）グリシンの飽和溶液を確実につくれるか否か（しっかり攪拌して充分に溶かすこと）、２）流路１４Ａと自然冷却で得られた結晶を注意深く観察し、記録しておくこと、である。実験での注意点は、送液時は指で加圧するので、やけどしないように充分に注意することである。
【００９８】
実験の他のねらいとしては、層流場おける化学反応が、従来のマクロ場と比較してその特徴を生かすことにより、従来のビーカー等に代表される化学反応に対して大きなメリットがあることを体験し、自らその効果を学習し、マイクロ化学を学習することである。
【００９９】
次に、本実験の結果について述べる。
【０１００】
結晶多形現象が知られているアミノ酸の飽和溶液を用いて晶析を行うと、飽和溶液の冷却方法により結晶のタイプが異なることとなる。マクロ空間では急速冷却するのは容易ではないと思われるが、マイクロ空間を利用すればその熱伝導の良さから比較的簡単な装置で急速冷却ができると期待されている。
【０１０１】
更に、この晶析でのポイントは、得られる結晶形態の違いがＸ線回折を用いずに顕微鏡
でも充分に確認ができると報告されていることである。実験ではアミノ酸にグリシンを用い、マイクロ空間における急速冷却とマクロ空間の自然冷却で得られる結晶形態が異なることが確認されている（化学工学論文集  ２００４年  第３０巻  第２号  Ｐ１７７〜１７９参照）。
【０１０２】
グリシンの結晶形態は、急冷すると結晶の形状、大きさが揃い、自然冷却すると結晶の形状、大きさは不均一になる。
【０１０３】
本発明の理科実験教材１０を用いた場合、ビーカーで急冷した場合と比較して、サイズ・結晶形状の均一な結晶が形成できた。図７の写真はこの状態を示すものである。このうち、（Ａ）は、理科実験教材１０を用いて急冷したものであり、（Ｂ）は、ビーカーにより急冷したものであり、（Ｃ）は、ビーカーにより自然放冷したものであり、これらを比較することにより、各結晶形状の差が理解できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【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の部分拡大断面図等
【図４】実験方法の手順を示す断面図
【図５】実験方法の手順を示す断面図
【図６】本発明に係る科学現象の評価装置の他の構成を説明する平面図
【図７】グリシンの結晶形態を示す顕微鏡写真
【符号の説明】
【０１０５】
１０、１０’…理科実験教材、１２…基板、１４…長溝、１４Ａ…流路、２２…覆い板、２２Ａ…覆い板本体、２２Ｂ…透明板、２３…矩形の孔、２４…第１液溜め部、２８…第２液溜め部、３０…貫通孔、３２…サンプル液用スポイト、３４…サンプル液、３６…テープ、３８…指先
【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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【図７】
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