(57)【要約】【課題】不活性且つ不溶性の制御用流体をバルブとして用いるシンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。これにより、分析装置やマイクロチップの小型化が可能となる。【解決手段】  等価直径が１ｍｍ以下であるマイクロ流路１４Ａ、１６Ａを備えたマイクロデバイス１０の流体制御方法であって、マイクロ流路１４Ａ、１６Ａ内を流れる流体の流れを遮るように流体に対して不活性且つ不溶性の制御用流体を出没させることにより、マイクロ流路１４Ａ、１６Ａ内の流体の流通を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
等価直径が１ｍｍ以下であるマイクロ流路を備えたマイクロデバイスの流体制御方法であって、前記マイクロ流路内を流れる流体の流れを遮るように前記流体に対して不活性且つ不溶性の制御用流体を出没させることにより、前記マイクロ流路内の流体の流通を制御することを特徴とするマイクロデバイスの流体制御方法。
【請求項２】
前記制御用流体が、液体又は気体であることを特徴とする請求項１のマイクロデバイスの流体制御方法。
【請求項３】
前記制御用流体が、液体及び気体の２相からなることを特徴とする請求項１のマイクロデバイスの流体制御方法。
【請求項４】
前記制御用流体を供給する制御用流体流路から、前記液体又は前記気体のうちの一方のみを前記マイクロ流路に出没させると共に、該出没させる一方の前記制御用流体のサイズを、前記制御用流体流路の長手方向において０．１ｍｍ〜２ｍｍとすることを特徴とする請求項３のマイクロデバイスの流体制御方法。
【請求項５】
前記制御用流体流路の断面積が前記マイクロ流路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項４のマイクロデバイスの流体制御方法。
【請求項６】
前記制御用流体流路の前記マイクロ流路に対する合流角が、９０°以下であることを特徴とする請求項４又は５のマイクロデバイスの流体制御方法。
【請求項７】
等価直径が１ｍｍ以下であるマイクロ流路と、
前記マイクロ流路に合流して前記マイクロ流路内を流れる流体の流れを遮るように前記流体に対して不活性且つ不溶性の制御用流体を出没させるための制御用流体流路と、
を備えたことを特徴とするマイクロデバイスの流体制御機構。
【請求項８】
前記制御用流体流路の断面積が前記マイクロ流路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項７のマイクロデバイスの流体制御機構。
【請求項９】
前記制御用流体流路の内壁面と前記マイクロ流路内を流れる流体との界面張力が、前記マイクロ流路の内壁面と前記マイクロ流路内を流れる流体との界面張力よりも高くなるように、前記制御用流体流路の内壁面及び／又は前記マイクロ流路の内壁面を処理することを特徴とする請求項７又は８のマイクロデバイスの流体制御機構。
【請求項１０】
前記制御用流体流路の前記マイクロ流路に対する合流角が、９０°以下であることを特徴とする請求項７〜９の何れか１のマイクロデバイスの流体制御機構。
【請求項１１】
複数種類の原料流体をそれぞれのマイクロ流路を通して、等価直径が１ｍｍ以下である１本の流路に合流させて反応操作又は単位操作を行う科学現象の評価装置であって、
請求項７〜１０の何れか１のマイクロデバイスの流体制御機構を備えると共に、前記流路内の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロデバイスの流体制御方法及び機構、並びにそれを用いた科学現象の評価装置に係り、特に、物質の製造や各種化学反応等に用いられるマイクロリアクターや、分析、検査、化学実験、生物実験等に用いられるマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロリアクターやマイクロチップ等の微細流路を利用した装置は、数多く研究や開発がなされている。しかし、上記のようなマイクロデバイスにおいて、流体を制御するためのバルブや継ぎ手等の機構については、まだ標準仕様となり得るものは定まっていない。
【０００３】
マイクロデバイスの流体制御方法やその機構については、これまでに各種の構成のものが提案されている。一般的に、マイクロ空間に用いられるバルブ機構としては、マクロ系と同様に、１）流路を機械的に切り替える方法、２）流路を物で隔てる方法、があり、マイクロ系特有の方法としては、３）流路の幅を変える等の表面張力を利用する方法等がある（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１では、第１の流路を有する第１の部材と、第１の部材に隣接して第１の流路に連通可能な第２の流路を有する第２の部材と、を備え、第１の部材と第２の部材とを相対的に移動させることで、第１の流路と第２の流路とを連通させたり遮断させたりするバルブ装置が提案されている（上記１）のパターン）。
【０００５】
また、特許文献２では、メンブレンの変位を利用したバルブ機構が提案されている。このバルブ機構は、第１、第２のマイクロ流路と弁座を備えた第１の部材と、メンブレンの変位を収容する収容部を備えた第２の部材と、これらの第１、第２の部材間に配されたメンブレンと、を備えている。これによれば、メンブレンが変位して弁座に着座したり離隔したりすることで、マイクロ流路内のバルブ機構を発現するとされている（上記２）のパターン）。
【０００６】
また、特許文献３では、主流路よりも流路断面積を小さくし、且つ疎水化した流路をバルブとして用いるパッシブバルブ機構が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−８３５１０号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９１９号公報
【特許文献３】特開２００５−１１４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記１）のような方法では、装置の構造が複雑化し、装置も大型化するといった問題があり、微細流路を有するマイクロデバイスの流体制御機構には適さない。また、上記２）のような方法では、流路を隔てる物の隙間から液体が染み出したり、構造が劣化したりするといった問題がある。また、上記３）のような表面張力を利用した方法では、流路が既に濡れていたり、圧力の変動により液が濡れたりし、精度良くバルブ機構を制御することが困難であった。
【０００８】
図１５及び１６は、Ｙ字型の微細な流路８で２液を混合又は反応させる従来のマイクロ科学装置１の一例であり、サンプル液供給口近傍を拡大した平面図である。図１５に示されるように、サンプル液Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ供給口４、６に供給すると、送液開始前にサンプル液Ｌ１、Ｌ２同士がヘッド差や拡散により混合するという問題があった。また、サンプル液Ｌ１、Ｌ２の送液停止時においても、図１６（ａ）から図１６（ｂ）に示されるように、サンプル液Ｌ１の供給量が多い供給口４からサンプル液Ｌ２の供給量が少ない供給口６へ逆流する等の問題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、シンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができるマイクロデバイスの流体制御方法及び機構、並びにそれを用いた科学現象の評価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】
【００１０】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、等価直径が１ｍｍ以下であるマイクロ流路を備えたマイクロデバイスの流体制御方法であって、前記マイクロ流路内を流れる流体の流れを遮るように前記流体に対して不活性且つ不溶性の制御用流体を出没させることにより、前記マイクロ流路内の流体の流通を制御することを特徴とするマイクロデバイスの流体制御方法を提供する。
【００１１】
請求項１によれば、マイクロ流路内を流れる流体の流れを遮るように、該流体に対して不活性且つ不溶性の制御用流体を出没させることにより、マイクロ流路内の流体の流通を制御する。これにより、シンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。また、密閉系で上記制御用流体を用いるので、漏れや構造の劣化等の問題が生じにくい。
【００１２】
請求項２は請求項１において、前記制御用流体が、液体又は気体であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２において、制御用流体として気体を用いた場合、マイクロ流路内を流れる液体との界面張力の差が最大となり、バルブとしての機能を発現し易い。また、マイクロ流路内の流れが脈動している場合、制御用流体として非圧縮性の液体を用いると、マイクロ流路内の流れにおいて脈動を増幅させることがなく、好ましい。
【００１４】
請求項３は請求項１において、前記制御用流体が、液体及び気体の２相からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の具体的な例としては、液体中に気泡を保持させ、液体を加圧することにより気泡をマイクロ流路に出没させる方法等が含まれる。
【００１６】
請求項４は請求項３において、前記制御用流体を供給する制御用流体流路から、前記液体又は前記気体のうちの一方のみを前記マイクロ流路に出没させると共に、該出没させる一方の前記制御用流体のサイズを、前記制御用流体流路の長手方向において０．１ｍｍ〜２ｍｍとすることを特徴とする。
【００１７】
請求項３によれば、マイクロ流路内に制御用流体を出没させやすくなる。また、上記制御用流体のサイズが、制御用流体流路の長手方向においてマイクロ流路の幅（約０．３ｍｍ）〜１ｍｍであることがより好ましい。
【００１８】
ここで、制御用流体流路とは、マイクロ流路内を流れる流体の流れを遮るようにマイクロ流路内に制御用流体を出没させるための手段であり、例えば、単なる流路だけでなく、マイクロ流路内の一部に設けられた注入口を介して注射器から気泡等を注入する手段等も含まれる。また、制御用流体をマイクロ流路内に出没させるとは、制御用流体流路から制御用流体をマイクロ流路内に移動させてマイクロ流路内の流体の流れを完全に遮断する場合だけでなく、マイクロ流路内における制御用流体の保持状態を調節して流量を調整する場合も含まれる。
【００１９】
また、制御用流体としては、マイクロ流路内を流通する流体と同一又はマイクロ流路内の流体と反応せず且つ溶解しない流体であることが好ましい。例えば、制御用液体としては、水やシリコーンオイル、フッ素系不活性液（住友スリーエム製フロリナート等）等を使用でき、制御用気体としては、空気やアルゴン等を使用できる。
【００２０】
請求項５は請求項４において、前記制御用流体流路の断面積が前記マイクロ流路の断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２１】
請求項５によれば、制御用流体流路の断面積がマイクロ流路の断面積よりも大きいので、制御用流体をマイクロ流路内に出没させやすくなる。
【００２２】
請求項６は請求項４又は５において、前記制御用流体流路の前記マイクロ流路に対する合流角が、９０°以下であることを特徴とする。
【００２３】
請求項６によれば、制御用流体流路のマイクロ流路に対する合流角が、９０°以下であるので、制御用流体をマイクロ流路内に出没させやすくなる。なお、制御用流体流路のマイクロ流路に対する合流角が、６０°以下であることがより好ましい。
【００２４】
本発明の請求項７は前記目的を達成するために、等価直径が１ｍｍ以下であるマイクロ流路と、前記マイクロ流路に合流して前記マイクロ流路内を流れる流体の流れを遮るように前記流体に対して不活性且つ不溶性の制御用流体を出没させるための制御用流体流路と、を備えたことを特徴とするマイクロデバイスの流体制御機構を提供する。
【００２５】
本発明によれば、等価直径が１ｍｍ以下であるマイクロ流路と、マイクロ流路に合流してマイクロ流路内を流れる流体の流れを遮るように制御用流体を出没させるための制御用流体流路と、を備えている。これにより、マイクロ流路内に制御用流体を出没させることができるので、シンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。
【００２６】
請求項８は請求項７において、前記制御用流体流路の断面積が前記マイクロ流路の断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２７】
請求項８によれば、制御用流路の断面積がマイクロ流路の断面積よりも大きいので、制御用流体をマイクロ流路内に出没させ易くすることができる。
【００２８】
請求項９は請求項７又は８において、前記制御用流体流路の内壁面と前記マイクロ流路内を流れる流体との界面張力が、前記マイクロ流路の内壁面と前記マイクロ流路内を流れる流体との界面張力よりも高くなるように、前記制御用流体流路の内壁面及び／又は前記マイクロ流路の内壁面を処理することを特徴とする。
【００２９】
請求項９によれば、マイクロ流路内を流れる流体が制御用流体流路に流れ込んだり、制御用流体がマイクロ流路内に混入したりすることを抑制することができる。したがって、マイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。ここで、マイクロ流路内を流れる流体が親水性液体であり、制御用流体が疎水性液体である場合、制御用流体流路内を疎水化処理し、マイクロ流路内を親水化処理することが好ましい。ここで、疎水化処理としては、室温での水の接触角が約９０°以上であることが好ましく、親水化処理としては、室温での水の接触角が約４０°以下であることが好ましい。
【００３０】
請求項１０は請求項７〜９の何れか１において、前記制御用流体流路の前記マイクロ流路に対する合流角が、９０°以下であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０によれば、制御用流体流路のマイクロ流路に対する合流角が９０°以下であるので、制御用流体を分裂させること無く制御用流体流路からマイクロ流路内へ移動させることができる。なお、制御用流体流路のマイクロ流路に対する合流角が、６０°以下であることがより好ましい。
【００３２】
本発明の請求項１１は前記目的を達成するために、複数種類の原料流体をそれぞれのマイクロ流路を通して、等価直径が１ｍｍ以下である１本の流路に合流させて反応操作又は単位操作を行う科学現象の評価装置であって、請求項７〜１０の何れか１のマイクロデバイスの流体制御機構を備えると共に、前記流路内の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。
【００３３】
本発明によれば、科学現象の評価装置が、請求項７〜１０の何れか１のマイクロデバイスの流体制御機構を備えると共に、前記流路内の現象が視覚により認識可能となっている。したがって、科学現象の評価装置をシンプルに構成でき、且つ流体の流通を精度良く制御することができる。また、科学現象の評価装置は、主に、教育用、観賞用の化学実験装置や、分析・検査キット等に適用できる。ここで、科学現象の評価装置が、ガラスやアクリル樹脂等の透明な部材で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、不活性且つ不溶性の制御用流体をバルブとして用いるシンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。これにより、分析装置やマイクロチップの小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付図面に従って、本発明に係るマイクロデバイスの流体制御方法及び機構、並びにそれを用いた科学現象の評価装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００３６】
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。
【００３７】
すなわち、理科実験教材１０は、主に、板状体の表面に断面積が１ｍｍ２以下の長溝（１４、１６、及び２０）と、長溝１４、１６にそれぞれ合流する溝１５、１７と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、上記の長溝を覆うことにより基板１２に微細な流路（第１、第２及び第３の流路１４Ａ、１６Ａ、及び２０Ａ）及び制御用流体流路１５Ａ、１７Ａとが形成されている透明な覆い板２２とより構成される。
【００３８】
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。
【００３９】
また、第１の流路１４Ａの他端は、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、第２の流路１６Ａの他端は、覆い板２２に形成された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に形成された円柱状空洞部である第３液溜め部２８と連通している。更に、覆い板２２の第３液溜め部２８に相対する部分には、第３液溜め部２８と外気とが連通可能な貫通孔２９が形成されている。
【００４０】
第１液溜め部２４、第２液溜め部２６及び第３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。
【００４１】
制御用流体流路１５Ａ、１７Ａは、合流点１８の上流側において、上記の第１の流路１４Ａ、第２の流路１６Ａ内のサンプル液の流通を制御するための流体制御機構を構成するものであり、その詳細については後述する。
【００４２】
基板１２及び覆い板本体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、例えば、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、例えば、それぞれ５ｍｍ程度とすることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
覆い板２２の材質としては、特に制限はないが、流路内の色彩変化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。
【００４６】
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（第１、第２及び第３の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。
【００４７】
また、微細な流路（第１、第２及び第３の流路１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）に対応する表面を別の透明板に構成して、温度調整手段等が密着できるような形状にすることも可能である。また、上記の透明板としては、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。なお、サンプル液を冷却する場合の温度制御手段としては、たとえば、水、氷、ドライアイス、アイスノン等が使用でき、サンプル液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や、カイロ、各種保温剤等、が使用できる。
【００４８】
なお、覆い板２２が不透明とし、基板１２を透明とする構成や、覆い板２２及び基板１２を透明とする構成も採用できる。
【００４９】
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。
【００５０】
次に、本発明に係る流体制御機構４０の構成の第一実施形態について説明する。図４は、本発明に係る流体制御機構４０の構成を説明する平面図であり、制御用流体流路１５Ａ近傍を拡大した平面図である。
【００５１】
流体制御機構４０は、主に、一端が第１の流路１４Ａに合流する制御用流体流路１５Ａを備えている。制御用流体流路１５Ａは、第１の流路１４Ａ内に、不活性且つ不溶性の制御用流体（以下、まとめて「制御用流体」という）を出没させて第１の流路１４Ａ内のサンプル液の流通を制御するために制御用流体を移動させる流路である。同様に、制御用流体流路１７Ａは、第２の流路１６Ａ内に制御用流体を出没させて第２の流路１６Ａ内のサンプル液の流通を制御するために制御用流体を移動させる流路である（図１参照）。
【００５２】
上記制御用流体流路１５Ａは、第１の流路１４Ａ内に制御用流体を移動させやすい角度、例えば、図４に示されるように、流路１４Ａに対して合流角θが鋭角となるように形成されることが好ましい。合流角θとしては、９０°以下であることが好ましく、６０°以下であることがより好ましい。これにより、制御用流体流路１５Ａ内における制御用流体の操作がしやすくなる。
【００５３】
制御用流体流路１５Ａの他端は、覆い板２２に形成された円柱状空洞部である第４液溜め部２５と連通しており、制御用流体流路１７Ａの他端は、覆い板２２に形成された円柱状空洞部である第５液溜め部２７と連通している（図１参照）。
【００５４】
第４液溜め部２５及び第５液溜め部２７の容積は、５〜５０００ｍｍ３であることが好ましい。
【００５５】
基板１２の表面に形成する溝１５及び１７の断面積（幅、深さ）としては、長溝１４及び１６に制御用流体を移動させやすいサイズであること、すなわち、制御用流体の移動抵抗を小さくすることが好ましく、長溝１４及び１６よりも大きいことがより好ましい。
【００５６】
この制御用流体の移動抵抗を低減させるための手段としては、上記の他、制御用流体を流通させる制御用流体流路１５Ａ、１７Ａ内には、制御用流体との界面張力が低くなるような処理を施し、制御用流体を流通させない流路内（例えば、流路１４Ａ、１６Ａ、及び２０Ａ等）には、制御用流体との界面張力が高くなるような処理を施すことが好ましい。
【００５７】
例えば、制御用流体が疎水性であり、原料流体が親水性である場合、制御用流体流路１５Ａ、１７Ａの内壁面を疎水化することができる。このような疎水化処理としては、フッ素系撥水処理剤（例えば、ノベックＥＧＣ−１７２０（住友スリーエム社製）、ＨＩＲＥＣ１５５０（ＮＴＴアドバンステクノロジ製））、シランカップリング剤（例えば、ＫＢＭ３１０３Ｃ（信越化学製））等を用いることができる。なお、制御用流体流路１５Ａ及び１７Ａの内壁面の室温（約２０℃）での接触角が９０°以上の範囲であることが好ましい。これにより、制御用流体流路１５Ａ及び１７Ａ内で制御用流体の移動抵抗を小さくできる。
【００５８】
また、第１、第２の流路１４Ａ、１６Ａ及び第３の流路２０Ａの内壁面を親水化することができる。このような親水化処理としては、親水化リンス剤（例えば、Ｒ−０１２５（日本油脂製））等を用いることができる。また、流路１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａの内壁面の室温（約２０℃）での接触角が４０°以下の範囲であることが好ましい。
【００５９】
この溝１５及び１７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。また、流体制御機構４０を構成する部材の材質等は、前述の基板１２及び覆い板２２と同様である。
【００６０】
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３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、レーザー加工等、公知の各種加工方法が採用できる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
そして、硬化後の樹脂材を反転型板より剥離する。
【００６４】
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。
【００６５】
次に、基板１２と覆い板２２との密着固定方法について説明する。
【００６６】
最初に、基板１２と覆い板２２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。
【００６７】
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２２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２２の乾燥状態の点からも好ましい。
【００６８】
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２２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。
【００６９】
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２２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。
【００７０】
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。
【００７１】
密着工程において、先ず、基板１２と覆い板２２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。
【００７２】
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。
【００７３】
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２２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。
【００７４】
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。
【００７５】
理科実験教材１０としては、以下の１）〜６）の部材（必要に応じて７）も）を用意する必要がある。
【００７６】
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３２
（テスト目的に応じて、必要なサンプル液を、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。サンプル液、駆動液ごとに専用でも、１つを洗浄して使いまわしても構わない）。
【００７７】
３）サンプル液出入り口封止用のテープ３６
（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や第２液溜め部２６に供給後、蓋をするためのものである。また、第３液溜め部２８、第４液溜め部２５、第５液溜め部２７の蓋として使用することもできる）。
【００７８】
４）針
（サンプル液を供給又は回収する場合、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及び第２液溜め部２６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）。
【００７９】
５）送液手段
（第１液溜め部２４及び第２液溜め部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２６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。その他、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６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。
【００８０】
この場合、前述４）の針を用いて、第３液溜め部２８にテープ３６が貼られている場合には、これに小さな孔を開ける。
【００８１】
また、第３液溜め部２８側を、ポンプ等を用いて減圧したり、第３液溜め部２８上に氷塊を置き、第３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及び第２液溜め部２６内にあるサンプル液を第１、第２の流路１４Ａ、１６Ａに入れる場合には、第１液溜め部２４テープ蓋及び第２液溜め部２６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）。サンプル液の送液中は、制御用流体が第１、第２の流路１４Ａ、１６Ａに流れ込まないように、第４液溜め部２５や第５液溜め部２７をテープ３６で密閉する必要がある。また、制御用流体を減圧する場合、急激に減圧しないように注意する必要がある。
【００８２】
６）サンプル液及び駆動液
（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。第１液溜め部２４や第２液溜め部２６に供給するサンプル液Ｌ１、Ｌ２としては、例えば、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。また、第４液溜め部２５や第５液溜め部２７に供給する駆動液Ｌ３としては、水等のサンプル液Ｌ１、Ｌ２に対して不活性な液やサンプル液Ｌ１、Ｌ２と同じ液体等が挙げられる。）
７）接着剤又はねじ（及びシーリング材）
基板１２と覆い板２２との密着積層体を提供せず、実験の際に基板１２と覆い板２２とを接着剤で密着固定、又はねじで締め付け固定して組み立てる場合に使用する。
【００８３】
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。
【００８４】
図５及び図６は、サンプル液の送液方法の手順を示す断面図である。このうち、図５は、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６における時系列的な手順を示す。図６（ａ）は、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６にサンプル液を供給した状態を示し、図６（ｂ）は、第３液溜め部２８にサンプル液の先頭部分が到達した状態を示す。
【００８５】
なお、以下の操作は第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６において同じであるため、主に、第１液溜め部２４の操作について説明し、第２液溜め部２６の操作については説明を省略する。
【００８６】
先ず、図５（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Ｌ１を供給する。このサンプル液Ｌ１は、図５（ｂ）に示されるように、第１液溜め部２４内の第１の流路１４Ａと連通する部分を塞ぐように供給される。
【００８７】
次いで、図５（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。
【００８８】
次いで、図５（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Ｌ１を第１の流路１４Ａに送り込むことによりなされる。
【００８９】
また、図５（ｄ）に示される同様の構成において、サンプル液Ｌ１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Ｌ１を第１の流路１４Ａに送り込むことによりなされるのであってもよい。
【００９０】
以上に説明した送液手段により、図６（ｂ）に示されるように、サンプル液Ｌ１の先頭部分が第３液溜め部２８に到達し、実験開始前の状態になる。
【００９１】
そして、図１の第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６より、同時にサンプル液Ｌ１を第１、第２の流路１４Ａ及び流路１６Ａに送り込むことにより、サンプル液Ｌ１、Ｌ２が合流点１８で合流する様が観察できる。
【００９２】
実験者は、このようにして流れるサンプル液Ｌ１、Ｌ２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の各種科学現象を確認することができる。
【００９３】
次に、この理科実験教材１０における流体制御機構４０の作用について説明する。本実施形態では、既述した不活性且つ不溶性の制御用流体が、液体と気体の２相からなり、液体を加圧することにより気泡を第１の流路１４Ａ、及び第２の流路１６Ａに出没させて流通制御を行う例について説明するが、これに限定されるものではない。
【００９４】
図７は、第４液溜め部２５（又は第５液溜め部２７）における本発明に係る流体制御方法の手順を示す断面図である。図８は、図７の手順に伴う流体制御機構４０の作用を示す平面図である。
【００９５】
以下、第４液溜め部２５と第５液溜め部２７における操作は同じであるため、主に、第４液溜め部２５における操作について説明し、第５液溜め部２７における操作については説明を省略する。
【００９６】
先ず、駆動液Ｌ３を第４液溜め部２５より制御用流体流路１５Ａ内に所定量供給し、それぞれ第４液溜め部２５を封止用のテープ３６で蓋をしておく。駆動液Ｌ３の供給量は、制御用流体流路１５Ａの第１の流路１４Ａとの合流部側の端部に、気泡（制御用気体）を形成させるように空気を残す程度とすることが好ましい。
【００９７】
また、気泡の形成方法としては、上記の方法に限定されることはなく、例えば、制御用流体流路１５Ａ内に図示しない気泡注入口が設けられている場合、駆動液Ｌ３を制御用流体流路１５Ａ内に行き渡る程度に供給した後、気泡注入口から注射器等により気体を注入することにより、気泡を形成してもよい。
【００９８】
図８（ａ）に示されるように、気泡３０のサイズＬｂが、制御用流体流路１５Ａの長手方向において０．１ｍｍ未満であると、第１の流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１を有効に遮断しにくく、気泡３０のサイズＬｂが、制御用流体流路１５Ａの長手方向において２ｍｍを超えると、気泡自体が分裂して各流路に流れやすくなり、好ましくない。
【００９９】
したがって、気泡３０のサイズＬｂは、制御用流体流路１５Ａの長手方向において１ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましく、第１の流路１４Ａと同じ幅（約０．３ｍｍ）〜１ｍｍであることがより好ましい。これにより、流路１４Ａ内の液漏れや気泡の分裂等の不具合を生じにくく、バルブとしての機能を有効に発揮しやすくなる。
【０１００】
上記の如く制御用流体流路１５Ａ内に気泡を含んだ駆動液Ｌ３（制御用液体）を満たした状態で、図７（ａ）から図７（ｂ）に示されるように、第４液溜め部２５において、指先３８でテープ３６を押して下方に撓ませて加圧する（矢印１方向）。このとき、第４液溜め部２５の容積を減少させることにより、駆動液Ｌ３を加圧し、押し出す。
【０１０１】
このとき、図８（ａ）から図８（ｂ）へ示されるように、気泡３０が駆動液Ｌ３により制御用流体流路１５Ａ内から第１の流路１４Ａ内に向かって押し出される。これにより、気泡３０が第１の流路１４Ａ内に出没し、第１の流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１の流通を遮断することができる。
【０１０２】
上記と同様の作用は、第５液溜め部２７において、指先３８でテープ３６を押して下方に撓ませて加圧することによっても得られる（矢印１方向）。
【０１０３】
また、第１の流路１４Ａ、第２の流路１６Ａ、及び第３の流路２０Ａ内へサンプル液Ｌ１、Ｌ２の送液を開始する時は、図７（ｂ）から図７（ａ）に示されるように、第４液溜め部２５において、テープ３６を押して下方に撓ませていた指先３８を離し、除圧する（矢印２方向）。第４液溜め部２５の容積が元に戻ることにより、駆動液Ｌ３が第４液溜め部２５側へ戻される。
【０１０４】
このとき、図８（ｂ）から図８（ａ）へ示されるように、気泡３０が、駆動液Ｌ３に伴い第１の流路１４Ａ内から制御用流体流路１５Ａ内へ戻される。この結果、第１の流路１４Ａ内をサンプル液Ｌ１が流通するようになる。
【０１０５】
図７の操作を必要に応じて繰り返すことにより、第１の流路１４Ａ内にサンプル液Ｌ１を流通させたり、流通を遮断させたりすることができる。
【０１０６】
例えば、図５に示される送液方法の手順においては、第１液溜め部２４及び第２溜め部２６にサンプル液Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ供給する前に、気泡３０を、それぞれ第１の流路１４Ａ及び第２の流路１６Ａに出没させておくことが好ましい。
【０１０７】
また、送液を終了したい場合、第１液溜め部２４及び第２溜め部２６へのサンプル液Ｌ１、Ｌ２の供給をそれぞれ停止する前に、気泡３０を第１の流路１４Ａ及び１６Ａ内に出没させることが好ましい。
【０１０８】
これにより、送液を停止している際に、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６のヘッド差や拡散等によりサンプル液Ｌ１、Ｌ２が相互に混合したり、サンプル液Ｌ１、Ｌ２が逆流して第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６内で混合したりすることを抑制できる。
【０１０９】
上記の制御用流体流路１５Ａ内の駆動液を加圧させて流動させる方法として、ポンプの原理（例えば、ダイヤフラム）を有する送液手段やシリンジ等により駆動液を流動させる方法等も採用できる。
【０１１０】
また、気泡の一部を流路１４Ａ及び１６Ａ内に保持させることで、流路１４Ａ及び１６Ａ内に流通させるサンプル液Ｌ１の流速や圧力を制御する方法も採用できる。
【０１１１】
以上に説明した本実施形態の流体制御機構４０によれば、不活性且つ不溶性の制御用流体をバルブとして用いるシンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。これにより、分析装置やマイクロチップの小型化が可能となる。また、複雑な機械的構造がないため、劣化や故障を抑制し、大量に製作できるので、低コスト化できる。
【０１１２】
次に、本発明に係る流体制御機構４０の第二実施形態について説明する。
【０１１３】
図９は、本発明に係る流体制御機構４０’の構成を説明する平面図である。なお、図４の流体制御機構４０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。
【０１１４】
流体制御機構４０’は、図４の制御用流体流路１５Ａを、第１の流路１４ＡにＶ字型に接するように合流する制御用流体流路１５’Ａとしたこと以外は、ほぼ同様に構成されている。
【０１１５】
流路１５’Ａの一端は、図４に示されるのと同様に、第４液溜め部２５’と連通している。この第４液溜め部２５’から駆動液Ｌ３を制御用流体流路１５’Ａ内に供給することで、気泡３０を形成することができる。
【０１１６】
図１０は、流体制御機構４０’の作用を説明する平面図である。以下、不活性流体の一例として、第一実施形態と同様に、不活性流体が液体と気体の２相からなり、液体を加圧することにより気泡を第１の流路１４Ａ、及び第２の流路１６Ａに出没させて流通制御を行う例について説明するが、これに限定されるものではない。
【０１１７】
図７の矢印１方向の操作を行うことにより、図１０（ａ）から図１０（ｂ）に示されるように、流路１５’Ａ内の気泡３０が駆動液Ｌ３により、第１の流路１４Ａとの合流点に向かって押し出される。これにより、気泡３０が第１の流路１４Ａ内に出没し、第１の流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１の流通を遮断することができる。
【０１１８】
また、図７の矢印２方向の操作を行うことにより、図１０（ｂ）から図１０（ａ）に示されるように、第１の流路１４Ａ内に出没していた気泡３０は、駆動液Ｌ３とともに流路１５’Ａ内へ戻される。これにより、気泡３０が第１の流路１４Ａ内から押し出されて、第１の流路１４Ａ内をサンプル液Ｌ１が流通するようになる。
【０１１９】
なお、本実施形態において、気泡の形成方法、気泡の長さ方向のサイズ、制御用流体流路１５Ａ’幅（断面積）のサイズ、制御用流体流路１５Ａ’内における気泡の移動方法等は、前述の第一実施形態と同様である。
【０１２０】
本実施形態では、気泡３０の一部分を第４液溜め部２５’から加圧して第１の流路１４Ａ内に出没させる例について説明したが、制御用流体流路１５Ａ’の両端に第４液溜め部２５’、２５’を設け、両端から２つの気泡３０、３０を移動させて第１の流路１４Ａ内に出没させることも可能である。また、気泡３０を第１の流路１４Ａ内に出没させた状態で、第１の流路１４Ａに流通させるサンプル液Ｌ１の流速や圧力等を制御して流体の流通を制御することも可能である。
【０１２１】
以上に説明した本実施形態のマイクロデバイスの流体制御機構及び方法、並びにそれを用いた科学現象の評価装置によれば、シンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。また、気泡で流路内の開閉を制御するので、漏れや構造の劣化を抑制できる。
【０１２２】
次に、本発明に係る流体制御機構４０の第三実施形態について説明する。
【０１２３】
図１１は、本発明に係る流体制御機構４０’’の構成を説明する平面図である。なお、図４の流体制御機構４０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。
【０１２４】
流体制御機構４０’’は、図４の制御用流体流路１５Ａを、第１の流路１４Ａに接するように合流する曲線の制御用流体流路１５’’Ａとしたこと以外は、ほぼ同様に構成されている。このような構成により、気泡をより操作しやすくなる。
【０１２５】
ここで、曲線の制御用流体流路１５’’Ａの曲率半径は、５ｍｍ以上であることが好ましい。流路１５’’Ａの一端は、図４に示されるのと同様に、第４液溜め部２５’’と連通している。この第４液溜め部２５’’から第１の流路１４Ａ内を流通するサンプル液Ｌ１と同じ液を制御用流体流路１５’’Ａ内に供給することで、気泡３０を形成することができる。
【０１２６】
図１２は、流体制御機構４０’’の作用を説明する平面図である。以下、制御用流体の一例として、第一実施形態と同様に、液相と気相の２相からなり、液体を加圧することにより気泡を第１の流路１４Ａ、及び第２の流路１６Ａに出没させて流通制御を行う例について説明するが、これに限定されるものではない。
【０１２７】
制御用流体流路１５’’Ａ内に気泡を含んだ駆動液Ｌ３を満たした状態で、図７の矢印１方向の操作を行うことにより、図１２（ａ）から図１２（ｂ）へ示されるように、気泡３０（制御用気体）が駆動液Ｌ３（制御用液体）により制御用流体流路１５’’Ａから第１の流路１４Ａ内に向かって押し出される。これにより、気泡３０が第１の流路１４Ａ内に出没し、第１の流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１の流通を遮断することができる。
【０１２８】
上記と同様の作用は、図示しない制御用流体流路１７’’Ａと第２の流路１６Ａとの合流点近傍においても、第５液溜め部２７’’の蓋であるテープ３６上から指３８で加圧することにより得られる。
【０１２９】
また、図７の矢印２方向の操作を行うことにより、図１２（ｂ）から図１２（ａ）へ示されるように、気泡３０が駆動液Ｌ３に伴い、第１の流路１４Ａ内から制御用流体流路１５Ａ’’内へ戻される。この結果、第１の流路１４Ａ内をサンプル液Ｌ１が流通するようになる。
【０１３０】
このように、図７の操作を必要に応じて繰り返すことにより、第１の流路１４Ａ内にサンプル液Ｌ１を流通させたり、流通を遮断させたりすることができる。
【０１３１】
本実施形態では、指３８による駆動液Ｌ３を加圧、除圧を繰り返すことで、気泡３０を流路１５Ａ’’内で往復移動させる例を示したが、一方向の加圧を段階的に変えていくことで、気泡３０を一方向に移動させてもよい。
【０１３２】
また、本実施形態では、制御用流体流路１５’’Ａ内の液と第１の流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１とが連通するので、制御用流体流路１５’’Ａ内における駆動液Ｌ３は、第１の流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１と同じものを使用することが好ましい。
【０１３３】
本実施形態において、気泡の形成方法、気泡の長さ方向のサイズ、制御用流体流路１５Ａ’’幅（断面積）のサイズ、制御用流体流路１５Ａ’’内における気泡の移動方法等は、前述の第一実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１３４】
以上に説明した本実施形態のマイクロデバイスの流体制御機構及び方法、並びにそれを用いた科学現象の評価装置によれば、シンプルな構成で、且つ等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を流れる流体の流通を精度良く制御することができる。また、気泡で流路内の開閉を制御するので、漏れや構造の劣化を抑制できる。
【０１３５】
以上、本発明に係るマイクロデバイスの流体制御機構及び方法の第一〜三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。
【０１３６】
例えば、各実施形態の理科実験教材１０において、気泡を移動させるための駆動液Ｌ３や移動手段は、実験者が簡易的に作製可能な構成としたが、あらかじめ駆動液Ｌ３や気泡３０が内包された密閉構造としてもよい。
【０１３７】
また、各実施形態の理科実験教材１０において、基板１２と覆い板２２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（例えば、接着剤による接着、ねじで四隅を固定する方法等）をも採用できる。
【０１３８】
また、各実施形態において、制御用流体としての気泡３０で流路１４Ａ、１６Ａ内のサンプル液Ｌ１、Ｌ２の流通を遮断又は流通させる（バルブ機能を発現させる）例を説明したが、気泡３０の保持具合を調節することで、流路１４Ａ、１６Ａ内に流通させるサンプル液Ｌ１、Ｌ２の流量等を調節することも可能である。
【０１３９】
本発明は、教育用の化学実験装置だけでなく、各種分析・検査キットや観賞物、玩具等にも適用することができる。
【実施例】
【０１４０】
次に、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。図１に示される理科実験教材１０を使用して、サンプル液Ｌ１の流通を制御する試験を行った。
【０１４１】
（実施例１）
図４の流体制御機構４０において、流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１の流通を制御する試験を行った。アクリル板にドリル加工により、流路幅が０．３ｍｍの第１の流路１４と、流路幅が０．９ｍｍである流路１５Ａとを形成した。なお、サンプル液Ｌ１としては、着色水を使用し、空気泡（制御用気体）を制御用流体流路１５Ａ内で移動させるための駆動液Ｌ３（制御用液体）としては、水を使用した。
【０１４２】
図７（ａ）から図７（ｂ）に示されるように、第４液溜め部２５において、指先３８でテープ３６を押して下方に撓ませて加圧した結果（矢印１方向）、サンプル液Ｌ１を流通させる第１の流路１４Ａ内に空気泡を出没させることができた（図１３（ａ）→図１３（ｂ）の写真図参照）。これにより、第１の流路１４Ａ内におけるサンプル液Ｌ１の流通を精度よく遮断することができた。
【０１４３】
次いで、図７（ｂ）から図７（ａ）に示されるように、第４液溜め部２５において、テープ３６を押して下方に撓ませていた指先３８を離し、除圧した結果（矢印２方向）、流路１４Ａ内に出没させていた空気泡を除くことができた（図１３（ｂ）→図１３（ａ）の写真図参照）。これにより、流路１４Ａ内において、サンプル液Ｌ１を流通させることができた。
【０１４４】
（実施例２）
図１１の流体制御機構４０’’において、流路１４Ａ内のサンプル液Ｌ１の流通を制御する試験を行った。アクリル板にドリル加工により、流路幅が０．３ｍｍの第１の流路１４Ａと、流路幅が０．６ｍｍである制御用流体流路１５Ａ’’とを形成した。なお、サンプル液Ｌ１は実施例１と同じものを使用し、空気泡を制御用流体流路１５Ａ’’内で移動させるための駆動液Ｌ３はサンプル液Ｌ１と同じものを使用した。
【０１４５】
図７（ａ）から図７（ｂ）に示されるように、第４液溜め部２５において、指先３８でテープ３６を押して下方に撓ませて加圧した結果（矢印１方向）、サンプル液Ｌ１を流通させる第１の流路１４Ａ内に空気泡を出没させることができた（図１４（ａ）→図１４（ｂ）の写真図参照）。これにより、第１の流路１４Ａ内におけるサンプル液Ｌ１の流通を精度よく遮断することができた。
【０１４６】
次いで、図７（ｂ）から図７（ａ）に示されるように、第４液溜め部２５において、テープ３６を押して下方に撓ませていた指先３８を離し、除圧した結果（矢印２方向）、第１の流路１４Ａ内に保持させていた空気泡を除くことができた（図１４（ｂ）→図１４（ａ）の写真図参照）。これにより、第１の流路１４Ａ内において、サンプル液Ｌ１を流通させることができた。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明に係る第一実施形態の理科実験教材の構成を説明する平面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】図１の部分拡大断面図等である。
【図４】図１の流体制御機構の構成を説明する平面図である。
【図５】送液方法の手順を示す断面図である。
【図６】送液方法の手順を示す断面図である。
【図７】本発明に係る流体制御方法の手順を示す断面図である。
【図８】図７の作用を説明する平面図である。
【図９】本発明に係る第二実施形態の流体制御機構を説明する平面図である。
【図１０】図９の作用を説明する平面図である。
【図１１】本発明に係る第三実施形態の流体制御機構を説明する平面図である。
【図１２】図１１の作用を説明する平面図である。
【図１３】実施例１の写真図である。
【図１４】実施例２の写真図である。
【図１５】従来のマイクロ科学装置の送液部近傍を説明する平面図である。
【図１６】従来のマイクロ科学装置の送液部近傍を説明する平面図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…理科実験教材（マイクロデバイス）、１２…基板、１４、１６、２０…長溝、１５、１７…溝（制御用流体用）、１４Ａ、１６Ａ、２０Ａ…流路、１５Ａ、１５’Ａ、１５’’Ａ、１７Ａ、１７’Ａ、１７’’Ａ…制御用流体流路、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、２５、２５’Ａ、２５’’Ａ…第４液溜め部、２７…第５液溜め部、２９…貫通孔、３０…気泡、３２…サンプル液用スポイト、３６…テープ、３８…指先、４０、４０’、４０’’…流体制御機構、１…従来のマイクロ科学装置、４、６…供給口、８…微細な流路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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