(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拡散速度測定実験装置を提供する【解決手段】第１液溜め部２８と、該第１液溜め部２８を中心とした周りに複数形成された第２液溜め部３０〜４４とがそれぞれの流路１２Ａ〜２６Ａで放射状に連通され、該それぞれの流路１２Ａ〜２６Ａは断面積が１ｍｍ2 以下の微細流路であって且つそれぞれに異なる断面積を有すると共に、それぞれの流路１２Ａ〜２６Ａ内の科学現象が視覚によって認識可能となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液溜め部と、該第１液溜め部を中心とした周りに複数形成された第２液溜め部とがそれぞれの流路で放射状に連通され、該それぞれの流路は断面積が１ｍｍ2 以下の微細流路であって且つそれぞれに異なる断面積を有すると共に、前記それぞれの流路内の科学現象が視覚によって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】
前記それぞれの流路の流路長さは等しいと共に、それぞれの流路の断面積は一定比率で異なるように設定されていることを特徴とする請求項１の科学現象の評価装置。
【請求項３】
前記それぞれの流路に沿って拡散距離を示す目盛りが表示されていることを特徴とする請求項１又は２の科学現象の評価装置。
【請求項４】
前記評価装置は、
放射状に延びた複数本の長溝、前記第１液溜め部及び前記第２の液溜め部が形成されている基板と、
前記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放射状の流路を形成する覆い板とを備え、
前記基板及び／又は覆い板が透明であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１の科学現象の評価装置。
【請求項５】
前記覆い板には、前記第１液溜め部及び前記第２液溜め部と外気とが連通可能な貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の科学現象の評価装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の科学現象の評価装置が物質の拡散速度を測定するための携帯式の実験装置であることを特徴とする拡散速度測定実験装置。
【請求項７】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の科学現象の評価装置の製造方法、又は前記請求項６に記載の拡散速度測定実験装置の製造方法であって、
前記基板の長溝の反転形状が表面に形成されている反転型板の表面に樹脂材を塗布し、該樹脂材を硬化させ、硬化後の該樹脂材を前記反転型板より剥離することにより前記基板を形成することを特徴とする科学現象の評価装置の製造方法、又は拡散速度測定実験装置の製造方法。
【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、拡散速度測定実験装置、及びその製造方法に係り、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、拡散速度測定実験装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
理科の実験教材のような科学現象の評価装置については、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。
【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】
【０００５】
しかしながら、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。特に、最近はマイクロテクノロジーやナノテクノロジーの先端技術が脚光をあびており、微細な流路であるマイクロチャンネルの中で起きる物質の拡散現象を手軽に観察することのできる実験教材が要望されている。更には、マイクロチャンネルの中で起きる物質の拡散速度を手軽に持ち運びして測定できれば便利である。
【０００８】
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、特に拡散現象を伴う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、拡散速度測定実験装置及びその製造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】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために、第１液溜め部と、該第１液溜め部を中心とした周りに複数形成された第２液溜め部とがそれぞれの流路で放射状に連通され、該それぞれの流路は断面積が１ｍｍ2 以下の微細流路であって且つそれぞれに異なる断面積を有すると共に、前記それぞれの流路内の科学現象が視覚によって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。
【００１０】
本発明によれば、拡散現象の連続層として使用する連続層用液体を第１液溜め部に注入して、それぞれの流路を介して第２液溜め部まで流すことにより、放射状に形成された複数の流路に連続層用液体を満たす。次に、拡散現象の拡散物質として使用する拡散実験用試薬、例えば着色液を第１液溜め部に所定量注入する。これにより、拡散実験用試薬は拡散現象のみで第１液溜め部から第２液溜め部に拡散していく。このとき、放射状に形成されたそれぞれの流路の断面積が異なるので、拡散実験用試薬はそれぞれの流路を異なった速度で拡散する。これにより、安価な装置でマイクロチャンネルの中で起きる物質の拡散現象や拡散の速度を手軽に観察したり測定したりすることができる。また、本発明の評価装置は、単に拡散現象を観察するだけでなく、液体中を物質が拡散することによって生じる各種の先端技術、たとえば液体の伝熱現象、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）等の各種の現象を評価することができる。
【００１１】
ここで、「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。
【００１２】
また、この評価装置において、放射状に形成されたそれぞれの流路は断面積が１ｍｍ2 以下の微細な流路であるので、先端技術を体験するのに十分な精度が得られ、連続層用液体や拡散実験用試薬の使用量が少なく環境負荷が小さい。
【００１３】
本発明においては、それぞれの流路の流路長さは等しいと共に、それぞれの流路の断面積は一定比率で異なるように設定されていることが好ましい。これにより、それぞれの流路の容積も一定比率で異なるように設定される。これは、拡散速度を定量化する際に、それぞれの流路の容積が関係してくるためで、容積を一定比率で異なるように設定することで拡散速度の定量化が容易になる。このように、本発明の場合には、放射状に形成されたそれぞれの流路は異なる断面積を有しているが、それぞれの流路の中で最大の断面積を有する流路を基準として、他の流路の断面積が一定比率で小さくなるようにする。この場合、最大の断面積を有する流路の断面積は、上記の通り１ｍｍ2 以下であり、０．００２５〜０．６４ｍｍ2 の範囲がより好ましく、０．０１〜０．２５ｍｍ2 の範囲が特に好ましい。また、第１液溜め部及び第２液溜め部の容積としては５〜５０００ｍｍ3 の範囲が好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、それぞれの流路に沿って拡散距離を示す目盛りが表示されていることが好ましい。これにより、断面積の異なるそれぞれの流路中を物質が拡散した拡散距離が一目で分かるからである。
【００１５】
また、本発明の評価装置は、放射状に延びた複数本の長溝、前記第１液溜め部及び前記第２の液溜め部が形成されている基板と、前記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本の放射状の流路を形成する覆い板とを備え、前記基板及び／又は覆い板が透明であることが好ましい。このように、基板と覆い板とで評価装置を構成すれば製作が容易であると共に、基板及び／又は覆い板が透明であれば、放射状の流路内の科学現象が視覚により認識できる。
【００１６】
また、覆い板には、第１液溜め部及び第２液溜め部と外気とが連通可能な貫通孔が形成されていることが好ましい。このように、第１液溜め部及び第２液溜め部と外気とが連通可能な貫通孔が形成されていれば、放射状の流路への液体の導入口や空気抜き口として使用することができると共に、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を容易に行える。
【００１７】
本発明の請求項６は前記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１項に記載の科学現象の評価装置が物質の拡散速度を測定するための携帯式の実験装置であることを特徴とする拡散速度測定実験装置を提供する。
【００１８】
請求項１〜５の何れか１の構造の評価装置は、拡散速度測定実験装置として有効に利用することができるからである。
【００１９】
本発明の請求項７は前記目的を達成するために、前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の科学現象の評価装置の製造方法、又は前記請求項６に記載の拡散速度測定実験装置の製造方法であって、前記基板の長溝の反転形状が表面に形成されている反転型板の表面に樹脂材を塗布し、該樹脂材を硬化させ、硬化後の該樹脂材を前記反転型板より剥離することにより前記基板を形成することを特徴とする科学現象の評価装置の製造方法、又は拡散速度測定実験装置の製造方法を提供する。
【００２０】
請求項７によれば、長溝の反転形状が表面に形成されている反転型板を使用して転写成形により基板を形成するので、精度よく、かつ、安価に基板が提供でき、評価装置を安価にできる。ここで、「反転型板の表面に樹脂材を塗布し、該樹脂材を硬化させ、」とあるが、反転型板の表面に樹脂材を当て、ホットプレス等により長溝の形状を樹脂材の表面に転写形成する等の方法も、同一技術思想に基づくものであり、本発明の均等範囲であると言える。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、安価で、環境負荷が小さく、先端技術を手軽に楽しむことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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、拡散速度測定実験装置、及びその製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２３】
図１（Ａ）は、本発明に係る科学現象の評価装置の好ましい態様として拡散速度測定実験装置の構成を説明する平面図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ線に沿った断面図である。
【００２４】
拡散速度測定実験装置１０は、主として、放射状に延びた複数本（図１では８本）の長溝１２〜２６、第１液溜め部２８、及び複数の第２の液溜め部３０〜４４が形成されている基板４６と、基板４６の表面に密着配置され、長溝１２〜２６を覆うことにより該基板４６に放射状の流路１２Ａ〜２６Ａを形成する覆い板４８とで構成されている。尚、以下の説明では、放射状に形成された複数本の流路１２Ａ〜２６Ａとして８本の流路の例で説明するが、８本に限定されるものではなく、３本以上あればよい。
【００２５】
すなわち、第１液溜め部２８から放射状に８本の流路１２Ａ〜２６Ａが延び、それぞれの流路１２Ａ〜２６Ａが第２液溜め部３０〜４４に接続され、これにより８本の流路１２Ａ〜２６Ａから成る放射状流路５０が形成される。この８本の流路１２Ａ〜２６Ａは断面積が１ｍｍ2 以下の微細流路であって且つそれぞれに異なる断面積を有している。この場合、8 本の流路１２Ａ〜２６Ａは、流路長さが等しいと共に、８本の流路１２Ａ〜２６Ａの断面積は一定比率で異なるように設定されていることが好ましい。例えば、８本の流路１２Ａ〜２６Ａの流路長は２０ｍｍ〜４０ｍｍに形成され、断面積は１ｍｍ2 、０．９ｍｍ2 、０．８ｍｍ2 、０．７ｍｍ2 、０．６ｍｍ2 、０．５ｍｍ2 、０．４ｍｍ2 、０．３ｍｍ2 のように、０、１ｍｍ2 きざみで異なって形成される。即ち、断面積が最大の流路の断面積に対して、他の７本の流路の断面積は１０％の一定比率で小さくなる。断面積が最大の流路の断面積は１ｍｍ2 以下であればよく、一定比率で小さくなる断面積の比率も１０％以外でもよい。また、第１液溜め部２８及び第２液溜め部３０〜４４の容積としては、５〜５０００ｍｍ3 の範囲が好ましい。
【００２６】
更に、覆い板４８の第１液溜め部２８に相対する部分には外気と連通可能な第１の貫通孔５２が形成されると共に、覆い板４８の各第２液溜め部３０〜４４に相対する部分にも外気に連通可能な複数の第２の貫通孔５４〜６８が形成される。第１の貫通孔５２は、拡散現象の連続層として使用する連続層用液体７０（図２参照）を第１液溜め部２８に導入するための導入孔として使用することができると共に、第２の貫通孔５４〜６８は、第１液溜め部２８に注入した連続層用液体７０を各流路１２Ａ〜２６Ａに満たす際に流路１２Ａ〜２６Ａの空気を抜く空気抜き孔として使用することができる。また、覆い板４８の表面には、各流路１２Ａ〜２６Ａに沿って目盛り７２、７２…が表示されている。目盛り７２は覆い板４８の表面に刻設してもよく、あるいは覆い板４８の表面に、目盛り７２が表示されたスケールを貼り着けるようにしてもよい。
【００２７】
拡散速度測定実験装置１０を製作する基板４６及び覆い板４８の平面サイズは、特に制限はないが、学校で使用する拡散速度測定実験装置１０の性質上より、携帯できるサイズ、たとえば、１００×１００ｍｍとすることができる。基板４６及び覆い板４８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。
【００２８】
基板４６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、熱硬化性樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）等が好ましく使用できる。
【００２９】
基板４６に形成する長溝１２〜２６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。
【００３０】
覆い板４８の材質としては、特に制限はないが、放射状の流路１２Ａ〜２６Ａ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。
【００３１】
この覆い板４８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、微細な放射状の流路１２Ａ〜２６Ａ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。
【００３２】
なお、覆い板４８が不透明であり、基板４６を透明とする構成も採用できる。
【００３３】
基板４６の表面（長溝が形成される面）及び覆い板４８の裏面（基板４６に密着する面）は、放射状流路５０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。
【００３４】
次に、基板４６の形成方法について説明する。先ず、基板４６の長溝１２〜２６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２８及び第２液溜め部３０〜４４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。
【００３５】
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４６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。
【００３６】
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。
【００３７】
そして、硬化後の樹脂材を反転型板より剥離する。
【００３８】
このような方法によれば、長溝１２〜２６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。
【００３９】
次に、本発明に係る拡散速度測定実験装置１０の使用方法について説明する。拡散速度測定実験装置１０としては、以下の１）〜１２）の部材をセットとして提供する必要がある。
【００４０】
１）反転型板
２）基板４６用の樹脂材
３）基板４６形成用の型枠
（基板４６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４８
５）液体用の注射器
（テスト目的に応じて、必要な液体を、第１液溜め部２８に注入するために使用する。注入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。）学校教材で安価、安全などを考えると注射器に限らず液体を液溜め部に供給できればよく、スポイトなどの注入器具を使用することができるが、以下の説明では注射器の例で説明する。
【００４１】
６）第１の貫通孔５２の封止用テープ
（薬品類等の供給用ホールである第１液溜め部２８の蓋となる。薬品類を第１液溜め部２８に供給後、蓋をするためのものである。また、第２液溜め部３０〜４４の蓋としても使用することもできる。）
７）針
（封止用テープに空気抜きの孔を開けるためのものである。）
８）ケーシング
（本実験セットを組み上げた時、覆い板４８と基板４６との間よりの液漏れを防いだり、覆い板４８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。）
９）送液手段
注射器やスポイト等のようにポンプの原理を利用して送液する手段の他に、第１液溜め部２８の液体及び／又は気体の体積膨張を利用した送液手段を使用することもできる。この体積膨張による送液手段とは、第１液溜め部２８に前記の封止用テープで蓋をした状態で、この第１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２８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。
【００４２】
１０）拡散速度を測定する際の薬品
拡散現象の連続層として使用する連続層用液体７０や拡散物質として使用する拡散実験用試薬７４（図２参照）である。
【００４３】
１１）実験解説書
本セットで行う拡散速度測定の目的、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。
【００４４】
１２）実験方法手順書
なお、本セットは、生徒に基板４６を手作りさせるためのセットであるが、この基板４６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４６を入れればよい。
【００４５】
次に、この拡散速度測定実験装置１０のセットを使用した拡散速度測定実験の詳細について説明する。
【００４６】
図２の（Ａ）〜（Ｅ）は実験方法の手順を示す概念的な断面図である。
【００４７】
図２（Ａ）に示されるように、注射器７６の注入口を第１の貫通孔５２に接続する。そして図２（Ｂ）に示されるように、注射器７６を使用して、拡散現象の連続層として使用する連続層用液体７０を第１液溜め部２８に注入して、放射状に形成された各流路１２Ａ〜２６Ａに連続層用液体７０を満たす。
【００４８】
この連続層用液体７０の注入において、先ず、第１液溜め部２８の上の第１の貫通孔５２の入口レベルまで連続層用液体７０を注入して第１液溜め部２８及び第１の貫通孔５２からエアを除去する。次に、注射器７６を第１の貫通路５２から一旦取り除いて注射器７６の注入口が第１の貫通路５２の入口にぴったりフィットするようにセットし、注射器７６内の連続層用液体７０を再び注入する。これにより、注射器７６の圧力で断面積の大きな流路から順番に連続層用液体７０が流れていき第２液溜め部３０〜４４に溜まる。この場合、第２液溜め部３０〜４４から外気に連通する第２の貫通孔５４〜６８は開口しておくか、第２の貫通孔５４〜６８の入口に封止用テープを貼ってある場合には、封止用テープに針で空気抜き孔を開けておく。この注入作業を８本分の流路１２Ａ〜２６Ａについて行って、放射状に形成された全ての流路１２Ａ〜２６Ａに連続層用液体７０が満たされたら、注射器７６を第１の貫通孔５２から外す。
【００４９】
次に、図２（Ｃ）に示されるように、注射器７６の注入口に針７７を着け、第１の貫通孔５２及び第１液溜め部２８に溜まっている連続層用液体７０を、各流路１２Ａ〜２６Ａにエアが入らない液面レベルまで抜き取る。これは次に注入する拡散実験用試薬７４の注入スペースを確保するためであり、図２（Ｃ）では第１の貫通孔５２のみの連続層用液体７０を抜き取った図で示してあるが、第１液溜め部２８の途中まで抜き取ってもよい。
【００５０】
そして、図２（Ｄ）に示されるように、別の注射器７８を用いて第１液溜め部２８に、所定量（例えば１ｃｃ）の拡散実験用試薬７４を注入する。尚、図２（Ｄ）では図２（Ｃ）に対応させて第１の貫通孔５２が満たされるまで拡散実験用試薬７４を注入した図で示してある。
【００５１】
これにより、図２（Ｅ）に示されるように、拡散実験用試薬７４が各流路１２Ａ〜２６Ａを拡散していく。第１液溜め部２８この拡散実験用試薬７４は、着色性のもの（染料、顔料、その他着色液）が好ましい。また、拡散実験用試薬７４が着色性でない場合、例えば酸、アルカリなどの拡散速度を測定する場合には、各流路１２Ａ〜２６Ａ内に注入する連続層用液体７０に予めｐＨ指示薬を添加しておき、酸又はアルカリの拡散によって色の変化が確認できるようにするとよい。そして、拡散実験用試薬７４を注入した時点でタイマーを起動し、流路容積が最小の流路（断面積が最小の流路と同じ）の拡散が流路先端まで到達した時間を測定する。また、そのタイミングでその他の流路内での拡散がどこまで進んだかを、各流路１２Ａ〜２６Ａに沿って表示した目盛りで拡散距離を測定する。このようにして得られたデータに基づいて、各流路容積、第１液溜め部の容積、拡散実験用試薬７４の注入量等から各流路を拡散する拡散速度を割り出す。
【００５２】
尚、図１〜図２では、第１液溜め部２８から第２液溜め部３０〜４４への連続層用液体７０の送液を注射器７６のポンプ原理を利用した方法で行うようにしたが、次の図３の（Ａ）〜（Ｄ）のように第１液溜め部２８の内の液体及び／又は気体が体積膨張することを利用して行ってもよい。尚、図３は、第１液溜め部２８を覆い板４８に形成して第１の貫通孔５２を省略した図で示してある。このように、第１液溜め部２８の内の液体及び／又は気体が体積膨張することを利用して送液する場合には、第１液溜め部の容積は、上記した５〜５０００ｍｍ3 の範囲を１００〜５０００ｍｍ3 の範囲にして大きめに形成することが好ましい。
【００５３】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、第１液溜め部２８に例えば注射器７６で連続層用液体７０を注入する。次に、図３（Ｃ）に示されるように、封止用テープ８０により第１液溜め部２８の表面を封止して第１液溜め部２８に蓋をする。この封止用テープ８０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２８が外気と遮断される。次に、図３（Ｄ）に示されるように、封止用テープ８０の上に指先８２を接触させる。これにより、第１液溜め部２８に送液手段が形成される。この送液手段は、指先８２の熱により第１液溜め部２８内の液体及び／又は気体が体積膨張し、連続層用液体７０を放射状の流路１２Ａ〜２６Ａを介して第２液溜め部３０〜４４に送り込むことによりなされる。
【００５４】
また、図３（Ｄ）に示される同様の構成において、この送液手段が、指先８２で封止用テープ８０を押して下方に撓ませ、第１液溜め部２８の容積を減少させることにより、連続層用液体７０を放射状の流路に送り込むことによりなされるのであってもよい。
【００５５】
尚、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、放射状の流路１２Ａ〜２６Ａの部分の覆い板４８に拡大鏡機能（レンズ機能）を持たせることもできる。
【００５６】
以上に説明した拡散速度測定実験装置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。また、携帯可能な小さな装置で拡散速度を測定することができる。また、極めて小量の試薬類で拡散速度測定実験を行うことができ、試験終了後の廃液、ゴミ等が少なく環境負荷を軽減できる。更には、放射状の流路１２Ａ〜２６Ａはマイクロオーダーの微細流路であり、マイクロ・ナノテクノロジーを用いた試験装置を体験することができる。
【００５７】
尚、本実施の形態では、科学現象の評価装置の一例として、拡散速度測定実験装置１０の例で説明したが、拡散速度の測定のみに限定されるものではなく、液体中を物質が拡散することによって生じる各種化学現象や物理現象、例えば液体の伝熱現象、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）等の各種の現象を評価することができる。
【００５８】
また、放射状の流路１２Ａ〜２６Ａ、第１液溜め部２８及び第２液溜め部３０〜４４を基板４６に形成し、第１の貫通孔５２及び第２の貫通孔５４〜６８を覆い板４８に形成したが、これ以外の態様、たとえば、図３で示したように、第１液溜め部２８を覆い板４８に形成したりすることも可能である。
【００５９】
更に、液体を液溜め部４２に供給したり引き抜いたりするために、注射器７６、７８を使用したが、上述したように注射器に代えて、同様の機能を有するスポイト、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、拡散速度測定実験のように、液体の液溜め部４２への供給量や引き抜き量を精度良く行いたい等のように、テスト目的に応じては、上記のように注射器を使用することが好ましいこともある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る拡散速度測定実験装置の構成を説明する平面図及び概念的断面図
【図２】拡散速度測定の手順を示す概念的断面図
【図３】連続層用液体を液体及び／又は気体が体積膨張を利用して第１液溜め部から第２液溜め部に送液する場合の説明図
【符号の説明】
【００６１】
１０…拡散速度測定実験装置、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６…長溝、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、１８Ａ、２０Ａ、２２Ａ、２４Ａ、２６Ａ…放射状に形成された各流路、２８…第１液溜め部、３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４…第２液溜め部、４６…基板、４８…覆い板、５０…放射状流路、５２…第１の貫通孔、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８…第２の貫通孔、７０…連続層用液体、７２…目盛り、７４…拡散実験用試薬、７６、７８…注射器、７７…針、８０…封止用テープ、８２…指
【図１】
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【図２】
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【図３】
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