JP2006018224A - Method for experiment using scientific phenomenon evaluation apparatus, and scientific phenomenon evaluation apparatus - Google Patents

Method for experiment using scientific phenomenon evaluation apparatus, and scientific phenomenon evaluation apparatus Download PDF

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JP2006018224A JP2005084564A JP2005084564A JP2006018224A JP 2006018224 A JP2006018224 A JP 2006018224A JP 2005084564 A JP2005084564 A JP 2005084564A JP 2005084564 A JP2005084564 A JP 2005084564A JP 2006018224 A JP2006018224 A JP 2006018224A
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友秀 上山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus which evaluates a scientific phenomenon by feeding a liquid to minute channels, is inexpensive, is small in environmental load, and enables a user to enjoy advanced technology, and to avoid experimental failure due to air bubble clogging inside minute channels. <P>SOLUTION: A preparatory step of removing air from the inside of the minute channels 14A, 16A and 20A in advance is performed by causing an inactive dummy liquid 35 which does not react with an experimental liquid 34 for performing an experiment to flow vigorously into and fill the minute channels 14A, 16A and 20A before the commencement of an experiment with the experimental liquid 34. When the air inside the minute channels is not completely removed by the preparatory step of one time and the air bubbles of the dummy liquid are seen, the preparatory step is repeated until the air bubbles do not exist any more in the dummy liquid. Next, the experimental liquid 34 is supplied to the reservoirs 24 and 26 on the inlet side and the dummy liquid 35 filling the minute channels 14A and 16A and 20A is caused to flow toward the reservoir 28 on the outlet side by a liquid feed means, by which the experiment is started. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は科学現象評価装置の実験方法、及び科学現象評価装置に係り、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装置、及びその装置で失敗しないように実験する実験方法に関する。   The present invention relates to an experiment method of a scientific phenomenon evaluation apparatus and a scientific phenomenon evaluation apparatus, and in particular, an evaluation apparatus for a scientific phenomenon that is inexpensive, has a low environmental load, and is suitable for easily enjoying advanced technology, and the apparatus fails. The present invention relates to an experimental method for performing experiments.

科学現象評価装置の一例である例えば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。)。   For example, scientific experiment teaching materials, which are examples of scientific phenomenon evaluation apparatuses, have been proposed in various configurations (see Patent Document 1).

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。   For example, Patent Document 1 is a science teaching material that allows natural phenomena due to temperature changes of water to be observed by cooling or freezing water vapor in water, water in a container, or water vapor, and is small and simple in structure. It is said that it is possible to faithfully reproduce various natural phenomena due to temperature changes in water.

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。   In addition, as a chemical experiment equipment for education, experimental kits such as “Science and Learning Experiment Kit Series” and “Adult Science Global Environment Analysis Kit” have been released by Gakken. Such an experimental kit is sold at a relatively low price of about several hundred yen to 3,000 yen. It is an experimental kit that gives children dreams and gives users enjoyment of experiments. Expo.

ところが、従来のこの種の科学現象評価装置として、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。   However, as a conventional scientific phenomenon evaluation apparatus of this type, the one described in Patent Document 1 has a relatively complicated configuration and is difficult to provide at a low cost. Unsuitable.

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。   On the other hand, many experimental kits with a relatively simple structure are relatively inexpensive and suitable for all students in the class to purchase and use, but many are insufficient in terms of accuracy. For this reason, the amount of chemicals used is large, and if all students in the class use it, it is not desirable because it causes an environmental load in terms of waste liquid treatment, for example.

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。   Moreover, the experimental contents that can be experienced with the conventional experimental kit are classical scientific experimental methods, and those that can easily enjoy advanced technology are very limited.

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。
特開2000−242162号公報
In view of such circumstances, as a scientific phenomenon evaluation apparatus that is inexpensive, has a low environmental load, and is suitable for easily enjoying advanced technology, the present inventors have a long groove with a small cross-sectional area on the surface of a plate-like body. And a cover plate that is placed in close contact with the surface of the substrate and covers the long groove to form a fine channel on the substrate, so that scientific phenomena in the channel can be visually recognized. I think that the configuration is promising.
JP 2000-242162 A

しかしながら、このような微細流路に液体を送液することで科学現象を評価する装置の場合、液体を送液するときに、微細流路の途中に気泡が詰まることがある。気泡詰まりがあると、送液する液体が乱れて定常状態を得ることが難しいために、科学現象を正しく評価できないという問題がある。更に、微細流路に気泡が詰まることによる実験の失敗は、実験に要する時間、実験に使用する実験液などの無駄につながる。特に、微細流路に表面張力の大きな実験液を流すときに、微細流路内に気泡が詰まり易く、詰まった気泡は非常に取り除くことが難しい。   However, in the case of an apparatus that evaluates a scientific phenomenon by sending a liquid to such a fine flow path, bubbles may be clogged in the middle of the fine flow path when the liquid is sent. If there is clogging of bubbles, the liquid to be fed is disturbed and it is difficult to obtain a steady state, so that there is a problem that scientific phenomena cannot be evaluated correctly. Furthermore, the failure of the experiment due to the clogging of bubbles in the fine channel leads to the waste of the time required for the experiment and the experimental liquid used in the experiment. In particular, when an experimental liquid having a large surface tension is allowed to flow through the fine channel, bubbles are likely to be clogged in the fine channel, and the clogged bubbles are very difficult to remove.

このように、微細流路に液体を送液することで科学現象を評価する装置は、使用する上で気泡の詰まりが問題とされることが多く、この問題を簡便な方法で解決することが望まれている。特に、小学生等の低年齢の生徒を対象として理科実験を行う場合には、微細流路に気泡を発生させずに送液することは非常に難しく、誰が実験しても気泡の詰まりを発生させないで理科実験を行えるようにすることは、この種の科学現象評価装置の普及にとって極めて重要である。   As described above, the device that evaluates the scientific phenomenon by sending the liquid to the fine channel is often considered to be clogged with bubbles when used, and this problem can be solved by a simple method. It is desired. In particular, when conducting scientific experiments for younger students such as elementary school students, it is very difficult to send liquids without generating bubbles in the microchannel, and no one will cause clogging of bubbles. It is extremely important for the spread of this kind of scientific phenomenon evaluation device to be able to conduct science experiments.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、微細流路に液体を送液することで科学現象を評価する装置であって、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と共に、微細流路内の気泡詰まりによる実験の失敗をなくすことのできる科学現象評価装置の実験方法及び、科学現象評価装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is an apparatus that evaluates a scientific phenomenon by sending a liquid to a fine channel, is inexpensive, has a low environmental load, and easily enjoys advanced technology. Another object of the present invention is to provide an experimental method of a scientific phenomenon evaluation apparatus and a scientific phenomenon evaluation apparatus that can eliminate the failure of an experiment due to bubble clogging in a fine channel.

本発明の請求項1は、前記目的を達成するために、入口側と出口側とを構成する2つ以上の液溜め部を断面積が1mm2 以下の微細流路で連通させて成る科学現象評価装置の実験方法において、実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液を前記微細流路に流して満たすことにより前記微細流路内の空気を予め除去する少なくとも1回の前準備工程と、前記入口側の液溜め部に実験液を供給するとともに、前記微細流路に満たされているダミー液を送液手段によって出口側の液溜め部に流動させることにより、前記実験液を微細流路に送り込む実験工程と、から成ることを特徴とする科学現象評価装置の実験方法を提供する。 According to a first aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a scientific phenomenon in which two or more liquid reservoirs constituting the inlet side and the outlet side are communicated with each other through a fine channel having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less. In the experiment method of the evaluation apparatus, at least one pre-preparation step of previously removing air in the fine flow path by filling the fine flow path with an inert dummy liquid that does not react with the experimental liquid to be tested And supplying the experimental liquid to the liquid reservoir part on the inlet side, and flowing the dummy liquid filled in the fine flow path to the liquid reservoir part on the outlet side by the liquid feeding means. There is provided an experimental method of a scientific phenomenon evaluation apparatus characterized by comprising an experimental step of feeding into a flow path.

請求項1によれば、失敗のない確実な実験ができるようにするために、実験液で実験を開始する前に、実験液とは反応しない不活性なダミー液、例えば水を微細流路に勢いよく流し、微細流路内をダミー液で満たすことにより、微細流路内の空気を除去する前準備工程を行う。1回の前準備工程で微細流路内の空気が抜けきらずにダミー液中に気泡が見られる場合には、ダミー液中に気泡が存在しなくなるまで繰り返す。次に、入口側の液溜め部に実験液を供給するとともに、微細流路に満たされているダミー液を送液手段によって出口側の液溜め部に流動させることにより、実験液を微細流路に送り込み、実験を開始する。これにより、入口側の液溜め部に供給された実験液は、予め微細流路に満たされたダミー液の出口側への流動に連続して微細流路内に送り込まれるので、実験中に実験液に空気が混入することがなく、気泡詰まりによる実験の失敗を防止できる。また、ダミー液としては、上記したように水を使用できる場合が多いので、本発明の実験方法によるコストアップも無視できる。   According to claim 1, in order to perform a reliable experiment without failure, before starting the experiment with the experimental liquid, an inert dummy liquid that does not react with the experimental liquid, such as water, is supplied to the fine channel. A preparatory step for removing air in the fine flow path is performed by flowing vigorously and filling the fine flow path with the dummy liquid. If bubbles are observed in the dummy liquid without the air in the fine flow path being exhausted in one pre-preparation step, the process is repeated until there are no more bubbles in the dummy liquid. Next, the experimental liquid is supplied to the liquid reservoir part on the inlet side, and the dummy liquid filled in the fine flow path is caused to flow to the liquid reservoir part on the outlet side by the liquid feeding means, thereby allowing the experimental liquid to flow into the fine flow path. And start the experiment. As a result, the experimental liquid supplied to the liquid reservoir on the inlet side is fed into the fine flow path continuously with the flow of the dummy liquid previously filled in the fine flow path to the outlet side. Air does not enter the liquid, and failure of the experiment due to bubble clogging can be prevented. As the dummy liquid, water can often be used as described above, so that the cost increase due to the experimental method of the present invention can be ignored.

本発明の請求項2は、前記目的を達成するために、入口側と出口側とを構成する2つ以上の液溜め部を断面積が1mm2 以下の微細流路で連通させて成る科学現象評価装置の実験方法において、実験を行う実験液を前記微細流路に流して満たすことにより前記微細流路内の空気を予め除去する少なくとも1回の前準備工程と、前記入口側の液溜め部に更に実験液を供給するとともに、前記微細流路に満たされている実験液を移送手段によって出口側の液溜め部に流動させることにより、前記供給した実験液を微細流路に送り込む実験工程と、から成ることを特徴とする科学現象評価装置の実験方法を提供する。 According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a scientific phenomenon in which two or more liquid reservoirs constituting the inlet side and the outlet side are communicated with each other through a fine channel having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less. In the experiment method of the evaluation apparatus, at least one pre-preparation step of previously removing the air in the fine flow path by filling the fine flow path with the experimental liquid to be tested, and the liquid reservoir on the inlet side An experimental step of supplying the experimental liquid to the fine flow path by further supplying the experimental liquid to the fine flow path and causing the experimental liquid filled in the fine flow path to flow to the liquid reservoir on the outlet side by the transfer means; An experimental method of a scientific phenomenon evaluation apparatus comprising:

請求項2は、実験液そのものを微細流路内の空気を除去するダミー液として使用するものであり、水等のダミー液を使用する場合に比べれば実験液の無駄使いになるが、前準備工程は通常1回で済むので、微細流路内の気泡詰まりにより実験を何回も失敗するよりかは実験液を節約することができる。   Claim 2 uses the experimental liquid itself as a dummy liquid for removing the air in the fine flow path, which is a waste of the experimental liquid as compared with the case where a dummy liquid such as water is used. Since the process is usually performed only once, it is possible to save the experimental solution rather than failing the experiment many times due to the clogging of bubbles in the fine channel.

請求項3は請求項1又は2において、前記前準備工程と前記実験工程との間に、出口側の液溜め部の液を先細状の吸い取り材で吸い取ることにより、入口側の液溜め部の液面レベルを下げる吸取り工程を設けることを特徴とする。   A third aspect of the present invention is the method according to the first or second aspect, wherein the liquid in the outlet side of the liquid reservoir is sucked with a tapered suction material between the pre-preparation step and the experimental step. A sucking step for lowering the liquid level is provided.

前準備工程を行うことによって、実験液を供給する入口側の液溜め部にもダミー液が溜まるので、実験液を入口側の液溜め部に供給するには、入口側の液溜め部の液面を下げる必要がある。この場合、ダミー液を微細流路に満たしたまま、入口側の液溜め部の液面を下げる必要がある。   By performing the pre-preparation step, the dummy liquid also accumulates in the inlet side liquid reservoir that supplies the experimental liquid. Therefore, in order to supply the experimental liquid to the inlet side liquid reservoir, the liquid in the inlet side liquid reservoir is used. It is necessary to lower the surface. In this case, it is necessary to lower the liquid level of the liquid reservoir on the inlet side while the dummy liquid is filled in the fine flow path.

請求項3によれば、出口側の液溜め部から吸い取り材で吸い取る吸引力で微細流路内の液が満たされたまま出口側に流動するので、入口側の液溜め部の液面が下がる。この吸い取りにおいて、先細状の吸い取り材で液を吸い取ることにより、液を極微量ずつ吸い取ることができるので、微細流路内の液まで吸い取ることがない。従って、微細流路内に空気が混入することがない。この場合、吸い取り材を液に浸すときに空気が液に混入したとしても、出口側の液溜め部であり、実験液を微細流路に送り込んで実験を開始したときに、気泡は出口側に排出されるので問題ない。吸い取り材としては、ティッシュなどの紙を縒って先端部を細くした紙縒りを好適に使用することができる。   According to the third aspect, since the liquid in the fine channel flows to the outlet side by the suction force sucked by the sucking material from the liquid reservoir part on the outlet side, the liquid level of the liquid reservoir part on the inlet side is lowered. . In this sucking, the liquid can be sucked in a very small amount by sucking the liquid with a tapered sucking material, and therefore the liquid in the fine channel is not sucked. Therefore, air does not enter the fine flow path. In this case, even if air is mixed into the liquid when the absorbent material is immersed in the liquid, it is a liquid reservoir on the outlet side, and when the experiment liquid is sent to the fine flow path and the experiment is started, the bubbles are on the outlet side. As it is discharged, there is no problem. As the blotting material, it is possible to suitably use a paper scoop having a thin tip with a tissue or the like.

本発明の請求項4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、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容積5〜5000mm3 の液溜め部と連通しており、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とともに、複数の前記流路には実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液が気泡が存在しない状態で充填されていることを特徴とする科学現象評価装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a long groove having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less is formed on the surface of the plate-like body, and the long groove is disposed in close contact with the surface of the substrate. A cover plate that forms a fine flow path on the substrate by covering, and one end of the plurality of flow paths merges at one merge point, and the other end of the plurality of flow paths has a volume of 5 respectively. It communicates with a liquid reservoir of ˜5000 mm 3 , the scientific phenomenon in the flow path can be visually recognized, and the plurality of flow paths are inert and do not react with the experimental liquid for the experiment. Provided is a scientific phenomenon evaluation apparatus in which a dummy liquid is filled in a state where no bubbles exist.

請求項4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、更に複数の流路には実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液が気泡が存在しない状態で充填されている。従って、実験液で実験を行うために微細流路に実験液を流すときに、微細流路に予め満たされたダミー液を実験液で追い出すようになる。これにより、微細流路内の気泡詰まりによる実験の失敗をしないように、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。特に、小学生等の低年齢の生徒を対象として理科実験を行う場合には、微細流路に気泡を発生させずに送液することは非常に難しい。しかし、本発明のように、予め微細流路に気泡が存在しない科学現象評価装置を使用すれば、小学生でも実験を失敗せずに行うことができる。 According to claim 4, in this evaluation device, a plurality of fine flow paths having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less are formed, and one ends of these flow paths are merged at one merge point, The plurality of flow paths are filled with an inert dummy liquid that does not react with the experimental liquid in which the experiment is performed in a state where no bubbles are present. Therefore, when the experimental liquid is caused to flow through the fine flow path in order to perform an experiment with the experimental liquid, the dummy liquid prefilled in the fine flow path is expelled with the experimental liquid. Thereby, it is possible to qualitatively observe a scientific phenomenon such as a molecular diffusion phenomenon so as not to fail the experiment due to bubble clogging in the fine channel. In particular, when a science experiment is performed for a young student such as an elementary school student, it is very difficult to send liquid without generating bubbles in a fine channel. However, if a scientific phenomenon evaluation apparatus in which bubbles do not exist in the fine channel in advance is used as in the present invention, even elementary school students can perform experiments without failure.

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。尚、実験液を微細流路に流すための送液方法としては、ポンプ等を使用した加圧又は減圧による送液方法を使用できる。   Also, advanced technology, for example, liquid diffusion phenomenon, liquid heat transfer phenomenon, liquid mixing phenomenon, liquid chemical reaction (for example, acid-alkali reaction, hydrolysis reaction, etc.), etc. occurring in this fine channel, etc. With sufficient accuracy to experience the various phenomena, the amount of chemicals used is small and the environmental impact is small. Therefore, such a scientific phenomenon evaluation device is suitable as a science experiment teaching material. In addition, as a liquid feeding method for flowing the experimental liquid through the fine channel, a liquid feeding method by pressurization or decompression using a pump or the like can be used.

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。 As the cross-sectional area of the fine flow path, preferably 1 mm 2 or less, more preferably 0.0025~0.64mm 2, 0.01~0.25mm 2 being most preferred.

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。   Moreover, although it is a "liquid storage part", it is usually a hollow shape, and chemicals etc. are supplied here when operating this evaluation apparatus.

本発明の請求項5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、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の流路の他端が容積5〜5000mm3 の第3液溜め部と連通しており、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とともに、複数の前記流路には実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液が気泡が存在しない状態で充填され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。 According to a fifth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a long groove having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less is formed on the surface of the plate-like body, and the long groove is disposed in close contact with the surface of the substrate. A cover plate that forms a fine flow path on the substrate by covering the first flow path and the one end of the second flow path, which are the two flow paths having substantially the same length. together meet at a point, the other end of the first flow path is in communication with first reservoir volume 5 to 5000 mm 3, the other end of the second flow path volume 5 to 5000 mm 3 One end of a third flow path, which is one of the flow paths, communicates with the confluence, and the other end of the third flow path has a volume of 5 to 5000 mm 3 . The third fluid reservoir communicates with a scientific phenomenon in the flow path, and the plurality of flow paths can be visually recognized. Provides a scientific phenomena evaluation device, characterized in that it is filled in a state where an inactive dummy liquid which does not react with the experimental liquid conducting the experiment is not present air bubbles.

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、更に複数の流路には実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液が気泡が存在しない状態で充填されている。これにより、微細流路内の気泡詰まりによる実験の失敗をしないように、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。 According to the present invention, this evaluation apparatus is formed with three fine flow paths having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less, and one ends of these flow paths are joined at one merge point. The plurality of flow paths are filled with an inert dummy liquid that does not react with the experimental liquid in which the experiment is performed in a state where no bubbles are present. Thereby, it is possible to qualitatively observe a scientific phenomenon such as a molecular diffusion phenomenon so as not to fail the experiment due to bubble clogging in the fine channel. In addition, sufficient accuracy to experience advanced technology is obtained, and the amount of chemicals used is small and the environmental burden is small. Therefore, such a scientific phenomenon evaluation device is suitable as a science experiment teaching material.

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。   Scientific phenomena are various chemical phenomena and physical phenomena of liquids that occur in the above-mentioned fine flow paths. Liquid diffusion phenomena, liquid heat transfer phenomena, liquid mixing phenomena, liquid chemical reactions (for example, , Acid-alkali reaction, hydrolysis reaction, etc.).

請求項6は請求項4又は5において、前記複数の液溜め部の口を栓により着脱自在に封止し、前記流路に前記ダミー液が充填された状態で販売されることを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is characterized in that in the fourth or fifth aspect, the plurality of liquid reservoir portions are detachably sealed with stoppers, and are sold in a state where the flow path is filled with the dummy liquid. .

このように、科学現象評価装置の複数の液溜め部の口を栓により着脱自在に封止し、流路にダミー液が充填された状態で販売すれば、購入して実験する実験者は、実験に先立って流路の空気抜きを行う必要がない。これにより、実験者が小学生のように低年齢の者であっても流路における気泡の詰まりが原因で実験を失敗することがない。   Thus, if the mouth of the plurality of liquid reservoirs of the scientific phenomenon evaluation apparatus is detachably sealed with a stopper and sold in a state where the flow path is filled with the dummy liquid, the experimenter who purchases and experiments There is no need to vent the flow path prior to the experiment. Thereby, even if the experimenter is a young person such as an elementary school student, the experiment does not fail due to the clogging of bubbles in the flow path.

請求項7は請求項6において、前記栓はテープで前記覆い板に固定されていることを特徴とする。   A seventh aspect is characterized in that, in the sixth aspect, the stopper is fixed to the cover plate with a tape.

このように、液溜め部の口を封止する栓をテープで覆い板に固定しておけば、販売途中で栓が外れてダミー液が漏れてしまうことを防止できる。   In this way, if the stopper that seals the mouth of the liquid reservoir is covered with the tape and fixed to the plate, it is possible to prevent the dummy liquid from leaking due to the stopper being removed during the sale.

請求項8は請求項6において、前記栓と前記液溜め部の口とはネジ構造によって固定されていることを特徴とする。   An eighth aspect is characterized in that, in the sixth aspect, the stopper and the mouth of the liquid reservoir are fixed by a screw structure.

このように、液溜め部の口を封止する栓と液溜め部の口とはネジ構造によって固定しておけば、販売途中で栓が外れてダミー液が漏れてしまうことを防止できる。   Thus, if the stopper for sealing the mouth of the liquid reservoir and the mouth of the liquid reservoir are fixed by a screw structure, it is possible to prevent the dummy liquid from leaking due to the stopper being removed during the sale.

請求項9は請求項6〜8の何れか1において、前記ダミー液は予め脱泡処理された、純水、エタノール、及び純水とエタノールとの混合液の何れかであることを特徴とする。   A ninth aspect of the present invention provides the method according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the dummy liquid is any one of pure water, ethanol, and a mixed liquid of pure water and ethanol that have been degassed in advance. .

ダミー液に必要な性質として、気泡が存在しないこと、実験液と反応しないこと、販売されて使用されるまでに腐敗しないこと、及び実験液との置換性が高いことの要件が重要であり、予め脱泡処理された、純水、エタノール、及び純水とエタノールとの混合液の何れかであれば、これらの要件を満足する。尚、滅菌処理した純水やエタノールを使用すれば更によい。   The required properties of the dummy solution are the absence of bubbles, the fact that it does not react with the test solution, that it does not rot before being sold and used, and the requirement that it is highly replaceable with the test solution. Any of pure water, ethanol, and a mixed solution of pure water and ethanol that have been degassed in advance satisfies these requirements. It is better to use sterilized pure water or ethanol.

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と共に、微細流路内の気泡詰まりによる実験の失敗をなくすことのできる。   As described above, according to the present invention, it is inexpensive, has a small environmental load, and can easily enjoy advanced technologies, and can eliminate the failure of experiments due to clogging of bubbles in the fine flow path.

以下、添付図面に従って、本発明に係る科学現象評価装置の実験方法、及び科学現象評価装置の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a scientific phenomenon evaluation apparatus experimental method and a scientific phenomenon evaluation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明に係る科学現象評価装置の実験方法を行う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)を示し、図3は、第3液溜め部28(図1の右下部点線内)を示す。   FIG. 1 is a plan view for explaining the configuration of a science experiment teaching material 10 which is an apparatus for performing an experiment method of a scientific phenomenon evaluation apparatus according to the present invention. 2 and 3 are partially enlarged cross-sectional views of FIG. 1. FIG. 2 shows the first liquid reservoir 24 (inside the upper left dotted line in FIG. 1), and FIG. 3 shows the third liquid reservoir 28 ( (In the lower right dotted line in FIG. 1).

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。 That is, the science experiment teaching material 10 is disposed in close contact with the substrate 12 having a long groove (14, 16 and 20) having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less on the surface of the plate-like body, and the long groove is formed on the surface of the substrate 12. A transparent cover plate 22 that forms fine channels (14A, 16A, and 20A) in the substrate 12 by covering the substrate 12 is formed.

上記の長溝(14、16及び20)により形成される微細流路(14A、16A及び20A)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。   The fine flow paths (14A, 16A, and 20A) formed by the long grooves (14, 16, and 20) are substantially the same length of the first flow path 14A and the second flow path 16A that merge at the merge point 18. And a first flow path 14A and a second flow path 16A, and a third flow path 20A that merges at a merge point 18.

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28Aと、覆い板22の同一箇所に形成された円柱状空洞部28Bよりなる第3液溜め部28と連通している。   The other end of the first flow path 14A communicates with the first liquid reservoir 24, which is a cylindrical cavity formed in the cover plate 22, and the other end of the second flow path 16A is covered. The other end of the third flow path 20A is connected to the cylindrical cavity portion 28A formed in the substrate 12 and the cover plate, and communicates with the second liquid reservoir portion 26 which is a cylindrical cavity portion formed in the plate 22. 22 communicates with a third liquid reservoir 28 formed of a cylindrical cavity 28B formed at the same location.

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、10〜10000mm3 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。 The volume of the first liquid reservoir 24 and the second reservoir 26 is preferably 5 to 5000 mm 3, the volume of the third liquid reservoir 28 is preferably 10~10000Mm 3. By using such a volume, each phenomenon occurring in the micro channel can be easily controlled.

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。   The planar sizes of the substrate 12 and the cover plate 22 are not particularly limited, but may be a portable size, for example, 80 × 50 mm due to the nature of the science experiment teaching material 10 used in school. The thicknesses of the substrate 12 and the cover plate 22 are not particularly limited, but can be set to about 5 mm, for example, in view of strength, economy, and the like.

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。   Although there is no restriction | limiting in particular as a material of the board | substrate 12, From the point which makes the manufacturing method mentioned later easy, more specifically, it is a resin material, More specifically, poly dimethyl sulfoxide (PDMS), poly methyl methacrylate (PMMA). ), Polyvinyl chloride (PVC), ultraviolet curable resin, polycarbonate (PC) and the like can be preferably used.

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。 The cross-sectional area of the elongated groove is formed on the surface of the substrate 12 (14, 16 and 20), as described above, preferably 1 mm 2 or less, more preferably 0.0025~0.64mm 2, 0.01~0 .25 mm 2 is most preferred. The cross-sectional shape of the long grooves (14, 16 and 20) is not particularly limited, and various shapes such as a rectangle (square, rectangle), a trapezoid, a V shape, and a semicircle can be adopted.

覆い板22の材質としては、特に制限はないが、微細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。   The material of the cover plate 22 is not particularly limited, but it is preferable that the cover plate 22 be transparent so that scientific phenomena in the fine channel can be visually recognized. As such materials, various resin plates, more specifically, various resins such as polydimethyl sulfoxide (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), ultraviolet curable resin, polycarbonate (PC), etc. Various types of glass (soda lime glass, borosilicate glass, etc.) such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and triacetyl cellulose (TAC) can be used.

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。   The cover plate 22 is generally a flat plate with a flat front surface and back surface, but the surface corresponding to the fine flow path (14A, 16A and 20A) is formed into a bowl-like convex lens shape and enlarged. It is also possible to adopt a configuration that allows observation in a state.

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。   A configuration in which the cover plate 22 is opaque and the substrate 12 is transparent can also be employed.

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、微細流路(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。   The front surface of the substrate 12 (the surface on which the long groove is formed) and the back surface of the cover plate 22 (the surface that is in close contact with the substrate 12) are formed from the viewpoints of forming fine flow paths (14A, 16A, and 20A) and preventing liquid leakage. It is preferable that sufficient flatness can be ensured.

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、更に円柱状空洞部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。   Next, a method for forming the substrate 12 will be described. First, an inversion mold plate is prepared in which the inversion shape of the long grooves (14, 16 and 20) of the substrate 12 is formed on the surface. On the surface of the reversal mold plate, it is necessary to form a reversal shape of the cylindrical hollow portion 28A. As a manufacturing method of the reversal mold plate, various known processing methods such as machining by a machining center or the like, electrical discharge machining, ultrasonic machining, photoetching machining, etc. can be adopted.

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。   Next, a release agent is applied to the surface of the reversal template. As this release agent, an appropriate one can be adopted according to the type of the resin material to be the substrate 12, processing conditions (temperature, etc.), and the like.

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。   Next, a resin material is applied to the surface of the inversion mold plate, and the resin material is cured. When the resin material is, for example, an ultraviolet curable resin, the resin material after application is irradiated with ultraviolet rays and cured. When the resin material is a thermoplastic resin such as polyvinyl chloride (PVC), for example, the resin material is applied to the surface of the reversal mold plate, and thermal transfer molding is performed by a hot press machine.

そして、硬化後の樹脂材を反転型板より剥離する。   And the resin material after hardening is peeled from an inversion type | mold board.

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。   According to such a method, the long groove can be formed accurately and inexpensively, and the evaluation apparatus can be inexpensively formed.

次に、本発明に係る理科実験教材10の実験方法について説明する。   Next, the experiment method of the science experiment teaching material 10 according to the present invention will be described.

先ず、理科実験教材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。   First, as the science experiment teaching material 10, it is necessary to provide the following members 1) to 12) as a set.

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)実験液用スポイト
(テスト目的に応じて、必要な実験液(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)実験液出入り口封止用テープ
(実験液供給用ホールである第1液溜め部24及び第2液溜め部26の蓋となる。実験液をピペットで第1液溜め部24及び第2液溜め部26に供給後、蓋をするためのものである。)
7)針
(実験液を供給する場合、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。)
8)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、微細流路(14A、16A及び20A)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
(第1液溜め部24及び第2液溜め部26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及び第2液溜め部26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。
1) Inverted mold plate 2) Resin material for substrate 12 3) Form frame for forming substrate 12 (Used as a mold frame when pouring resin when forming substrate 12)
4) Cover plate 22
5) Dropper for experimental liquid (Used to supply necessary experimental liquid (reagent) to the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 26 according to the test purpose. You can wash one and use it again.)
6) Test liquid inlet / outlet sealing tape (covers the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 26 which are holes for supplying the experimental liquid. Pipette the experimental liquid into the first liquid reservoir 24 and the second liquid. (To supply the reservoir 26 and then cover it.)
7) Needle (When supplying the experimental liquid, in order to put air corresponding to the fluctuation of the liquid into the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 26 when the liquid is sent and received, a hole is formed in the tape as necessary. It is for opening.)
8) Casing (When this experimental set is assembled, this casing is attached for the purpose of preventing liquid leakage between the cover plate 22 and the substrate 12 and preventing damage to the cover plate 22 and the like. The casing can be attached with various functions according to the purpose of the experiment, for example, a magnifying glass for facilitating observation of the fine flow paths (14A, 16A and 20A).
9) Liquid feeding means (When the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 26 are covered with tape and heat is applied to the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 24 (the fingertip is And the liquid and / or gas in the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 26 are volume-expanded.

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。)
10)試験用実験液(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。実験液としては、たとえば、色素、又は、染料や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。)
11)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。)
12)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。
A method in which the inside of the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 26 is pressurized by a method using the principle of a pump and the liquid inside is sent out is possible. )
10) Test liquid (reagent) for testing
(A necessary chemical suitable for the purpose as a test reagent for conducting this scientific experiment is supplied in a reagent container. Examples of the experimental liquid include coloring liquids such as dyes or dyes and pigments. And transparent liquids such as water.)
11) Experiment explanation (Attachment of explanations of events that can be learned with this set, such as the purpose of the experiment conducted in this set, explanation of phenomena, and application uses, if necessary.)
12) Experimental method procedure manual This set is for making the students hand-made the board 12, but when the board 12 is not hand-made, the board is a completed board instead of 1) to 3). 12 should be inserted.

上記の理科実験教材10を用いた本発明の実験方法は、前準備工程と、吸取り工程と、実験工程との3工程によって構成される。   The experiment method of the present invention using the above-described science experiment teaching material 10 includes three steps including a pre-preparation step, a sucking step, and an experiment step.

前準備工程では、図4に示すように、実験を行う実験液34(図6参照)とは反応しない不活性なダミー液35を微細流路(14A、16A及び20A)に流して満たすことにより微細流路(14A、16A及び20A)内の空気を予め除去する操作を少なくとも1回行う。即ち、図4(c)に示すように、口径の大きな出口側の第3液溜め部28に、実験に用いる実験液34(例えば染料)に対して不活性であり相溶性のあるダミー液35(例えば水)を供給し、第3液溜め部28の上から指38で強く加圧することで、図4(b)に示すようにダミー液35を勢い良く入口側の第1及び第2液溜め部24、26に向かって流し(矢印参照)、微細流路(14A、16A及び20A)内をダミー液35で満たす(図4(a)、(c))。これにより、微細流路(14A、16A及び20A)内の空気が除去されるが、満たされたダミー液35中に気泡が見られるようであれば、空気が完全に抜けきっていないので、気泡がなくなるまで、前準備工程を繰り返す。これにより、実験を開始する前の微細流路(14A、16A及び20A)から完全に空気を抜くことができる。また、実験液34を微細流路(14A、16A及び20A)に送液する前に、微細流路(14A、16A及び20A)内をダミー液35で満たしておけば、微細流路(14A、16A及び20A)の壁面の濡れ性が向上するので、実験途中で不本意で混入した気泡が詰まり難くなる。   In the pre-preparation step, as shown in FIG. 4, an inert dummy liquid 35 that does not react with the experimental liquid 34 (see FIG. 6) in which the experiment is performed is flowed and filled in the fine flow paths (14A, 16A, and 20A). The operation of previously removing the air in the fine channel (14A, 16A and 20A) is performed at least once. That is, as shown in FIG. 4C, a dummy liquid 35 that is inert and compatible with the experimental liquid 34 (for example, dye) used in the experiment in the third liquid reservoir 28 on the outlet side having a large diameter. (For example, water) is supplied, and the dummy liquid 35 is vigorously pressed by the finger 38 from above the third liquid reservoir 28 to vigorously push the dummy liquid 35 as shown in FIG. 4B. Flow toward the reservoirs 24 and 26 (see arrows), and fill the microchannels (14A, 16A, and 20A) with the dummy liquid 35 (FIGS. 4A and 4C). As a result, air in the fine flow path (14A, 16A, and 20A) is removed. However, if air bubbles are seen in the filled dummy liquid 35, air is not completely removed. Repeat the preparatory process until there is no more. Thereby, air can be completely extracted from the fine channel (14A, 16A, and 20A) before starting the experiment. Further, before the experimental liquid 34 is fed to the fine flow path (14A, 16A and 20A), if the fine flow path (14A, 16A and 20A) is filled with the dummy liquid 35, the fine flow path (14A, Since the wettability of the wall surfaces 16A and 20A) is improved, bubbles that are unintentionally mixed during the experiment are less likely to be clogged.

次に、吸取り工程を行う。この吸取り工程は、前準備工程を行うことによって、実験液34を供給する入口側の第1及び第2液溜め部24、26にもダミー液35が溜まるので、実験液34を供給するために第1及び第2液溜め部24、26の液面を下げる必要があるためである。この場合、ダミー液35を微細流路(14A、16A及び20A)に満たしたまま、即ち空気が微細流路(14A、16A及び20A)に混入しないように第1及び第2液溜め部24、26の液面を下げる必要がある。このことから、吸取り工程では、図5(c)に示すように、紙縒り37の細く縒った先端部37Aを、流路20Aに付かないように出口側の第3液溜め部28に浸して、ダミー液35を紙縒りで吸い取ることにより、ダミー液35を極微量ずつ吸い取る。これにより、図5(b)に示すように、紙縒り37の吸い取り力で微細流路(14A、16A及び20A)内のダミー液35が満たされたまま出口側に流動(矢印参照)するので入口側の第1及び第2液溜め部24、26の液面を図5(a)のように下げることができる。この場合、万が一吸い取り操作の際に空気がダミー液35に混入しても、出口側の液溜め部28であり、実験液34を微細流路(14A、16A及び20A)に送り込んで実験を開始したときに、気泡は出口側の第3液溜め部28から排出されるので問題ない。従って、紙縒り37を使って入口側の第1及び第2液溜め部24、26からダミー液35を吸い取っても空気が混入しないようにできる場合には、そのようにしてもよい。尚、入口側の第1及び第2液溜め部24、26に注入口がピッタリ嵌まる注射器(図示せず)を使用して実験液34を注入できる場合には、吸取り工程を特に設けなくてもよい。   Next, a blotting process is performed. In this sucking process, the dummy liquid 35 is also accumulated in the first and second liquid reservoirs 24 and 26 on the inlet side for supplying the experimental liquid 34 by performing the preparatory process. This is because the liquid levels of the first and second liquid reservoirs 24 and 26 need to be lowered. In this case, the first and second liquid reservoirs 24, so that the dummy liquid 35 is filled in the fine flow paths (14A, 16A, and 20A), that is, air is not mixed into the fine flow paths (14A, 16A, and 20A). It is necessary to lower the liquid level of 26. From this, in the sucking process, as shown in FIG. 5C, the narrow end portion 37A of the paper roll 37 is immersed in the third liquid reservoir 28 on the outlet side so as not to be attached to the flow path 20A. Then, the dummy liquid 35 is sucked out by a paper cutter, so that the dummy liquid 35 is sucked out in a very small amount. As a result, as shown in FIG. 5B, the suction force of the paper cutter 37 flows (see the arrow) to the outlet side while the dummy liquid 35 in the fine flow path (14A, 16A and 20A) is filled. The liquid level of the first and second liquid reservoirs 24 and 26 on the side can be lowered as shown in FIG. In this case, even if air is mixed into the dummy liquid 35 during the sucking operation, the experiment is started by feeding the experimental liquid 34 into the fine flow path (14A, 16A and 20A) at the outlet side liquid reservoir 28. In this case, there is no problem because the bubbles are discharged from the third liquid reservoir 28 on the outlet side. Accordingly, if the dummy liquid 35 can be sucked from the first and second liquid reservoirs 24 and 26 on the inlet side using the paper cutter 37, the air may not be mixed. In the case where the experimental liquid 34 can be injected using a syringe (not shown) in which the injection port fits perfectly in the first and second liquid reservoirs 24 and 26 on the inlet side, a suction process is not particularly provided. Also good.

次に、実験工程を行う。即ち、図6(a)、(b)に示されるように、実験液用スポイト32により第1液溜め部24(又は第2液溜め部26)に所定量の実験液34を供給する。この場合、微細流路(14A、16A及び20A)にはダミー液35が満たされている。   Next, an experimental process is performed. That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, a predetermined amount of the experimental liquid 34 is supplied to the first liquid reservoir 24 (or the second liquid reservoir 26) by the experimental liquid dropper 32. In this case, the dummy liquid 35 is filled in the fine flow paths (14A, 16A, and 20A).

次いで、図6(c)に示されるように、実験液出入り口封止用のテープ36により第1液溜め部24(又は第2液溜め部26)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(又は第2液溜め部26)が外気と遮断される。   Next, as shown in FIG. 6C, the first liquid reservoir 24 (or the second liquid reservoir 26) is covered with the test liquid inlet / outlet sealing tape 36. The tape 36 is coated on one side (the lower side in the figure) with an adhesive, and thereby the first liquid reservoir 24 (or the second liquid reservoir 26) is blocked from outside air.

次いで、図6(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(又は第2液溜め部26)に送液手段が形成される。この送液手段は、既述したように、指先38の熱により第1液溜め部24(又は第2液溜め部26)内の気体が体積膨張し、実験液34を流路14A(又は16A)に送り込むことによりなされる加圧式の送液手段である。また、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(又は第2液溜め部26)の容積を減少させることにより、実験液34を流路14A(又は16A)に送り込むことによりなされる加圧式の送液手段であってもよい。更には、第3液溜め部28内の空間を減圧することによる吸引力で入口側の第1及び第2液溜め部24、26に供給した実験液34を流路14A(又は16A)に吸い込む減圧式の送液手段でもよい。   Next, as shown in FIG. 6D, the fingertip 38 is brought into contact with the tape 36. Thereby, a liquid feeding means is formed in the first liquid reservoir 24 (or the second liquid reservoir 26). As described above, in the liquid feeding means, the gas in the first liquid reservoir 24 (or the second liquid reservoir 26) is volume-expanded by the heat of the fingertip 38, and the experimental liquid 34 is passed through the flow path 14A (or 16A). ) Is a pressurizing type liquid feeding means. Also, the test liquid 34 is fed into the flow path 14A (or 16A) by pushing the tape 36 with the fingertip 38 and bending it downward to reduce the volume of the first liquid reservoir 24 (or the second liquid reservoir 26). It may be a pressurization type liquid feeding means. Furthermore, the experimental liquid 34 supplied to the first and second liquid reservoirs 24 and 26 on the inlet side is sucked into the flow path 14A (or 16A) by the suction force generated by reducing the space in the third liquid reservoir 28. A decompression type liquid feeding means may be used.

送液手段が加圧式の場合には、実験液34は、予め微細流路(14A、16A及び20A)に満たされているダミー液35を微細流路(14A、16A及び20A)からところてん式に出口側に押し出すようにして、微細流路(14A、16A及び20A)に送り込まれる。また、送液手段が減圧式の場合には、実験液34は、予め微細流路(14A、16A及び20A)に満たされているダミー液35の出口側への流動に誘引されて、ダミー液の流動に連続して微細流路(14A、16A及び20A)内に導かれる。従って、実験中に、実験液34に空気が混入することがない。これにより、実験液34を微細流路(14A、16A及び20A)に送り込んで実験を開始したときに、実験液中に空気が混入して気泡が形成されたり、微細流路(14A、16A及び20A)の壁面に気泡が残存したりしないようにできる。   When the liquid feeding means is a pressurization type, the experimental liquid 34 is obtained by applying the dummy liquid 35 previously filled in the fine flow path (14A, 16A and 20A) from the fine flow path (14A, 16A and 20A). It pushes out to the exit side and is sent into the fine flow path (14A, 16A and 20A). In addition, when the liquid feeding means is a decompression type, the experimental liquid 34 is attracted by the flow of the dummy liquid 35 filled in the fine flow paths (14A, 16A and 20A) to the outlet side in advance, and the dummy liquid The liquid is guided into the fine flow path (14A, 16A and 20A) continuously. Therefore, air does not enter the experimental liquid 34 during the experiment. As a result, when the experiment liquid 34 is fed into the fine flow path (14A, 16A and 20A) and the experiment is started, air is mixed into the test liquid to form bubbles, or the fine flow paths (14A, 16A and It is possible to prevent bubbles from remaining on the wall surface of 20A).

従って、送液する実験液34の流れが気泡詰まりにより乱れることがなく、定常状態を得ることができるので、実験を失敗することなく、科学現象を正しく評価することができる。   Accordingly, the flow of the experimental liquid 34 to be fed is not disturbed by the clogging of the bubbles, and a steady state can be obtained. Therefore, the scientific phenomenon can be correctly evaluated without failing the experiment.

また、理科実験教材10は上述したように、生徒に手作りさせるためのセットであるが、完成品として販売することもできる。このように完成品として販売する理科実験教材10は、微細流路(14A、16A及び20A)に、実験を行う実験液34とは反応しない不活性なダミー液35を気泡が存在しない状態で予め充填されているようにするとよい。この場合、3つの液溜め部24、26、28にもダミー液35を満たした状態でテープ等により蓋をしておけば、実験を行うまでの間に空気が混入することがない。そして、実験を行うときにテープを剥がして上記した吸取り工程から開始すればよい。これにより、小学生のような低年齢の生徒であっても、気泡詰まりによる実験の失敗を確実になくすことができる本発明の科学現象評価装置を提供することができる。   Further, as described above, the science experiment teaching material 10 is a set for hand-made by a student, but can also be sold as a finished product. In this way, the science experiment teaching material 10 sold as a finished product is preliminarily provided with an inert dummy liquid 35 that does not react with the experimental liquid 34 in which the experiment is performed in a fine flow path (14A, 16A, and 20A) in the absence of bubbles. It should be filled. In this case, if the three liquid reservoirs 24, 26 and 28 are also covered with a tape or the like in a state where the dummy liquid 35 is filled, air will not be mixed in until the experiment is performed. Then, when performing the experiment, the tape may be peeled off and the above-described blotting process may be started. Accordingly, it is possible to provide the scientific phenomenon evaluation apparatus of the present invention that can surely eliminate the failure of the experiment due to bubble clogging even for younger students such as elementary school students.

なお、科学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、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。   In order to make it easier to observe scientific phenomena, a magnifying glass or a magnifying glass can be used. Further, as described above, the cover plate 22 in the portion of the flow path 20A can have a magnifying glass function (lens function).

以上は、理科実験教材10として、入口側に2つの液溜め部24、26を設け、出口側に1つの液溜め部28を設けた場合であるが、多流路を有する理科実験教材10の場合には、本発明の実験方法は特に有効である。   The above is a case where the two liquid reservoirs 24 and 26 are provided on the inlet side and the one liquid reservoir 28 is provided on the outlet side as the science experiment teaching material 10. In some cases, the experimental method of the present invention is particularly effective.

図7は、多流路を有する理科実験教材10の一例であり、入口側に形成された5つの液溜め部40、42、44、46、48から延びた各流路50、52、54、56、58が合流部18において1本の流路20Aに合流して第3液溜め部28に至る構成である。このような多流路を有する理科実験教材10を、出口側の液溜め部28の減圧により送液する場合には、合流部18前で気泡ができ易い。これは減圧したときに多数の流路50〜58のうちの一つの流路に実験液34が開通すると、開通した流路は抵抗が低くなり、気泡のある流路部分の抵抗が高くなるためである。この気泡を取り除くためには、この抵抗に打ち勝つだけの減圧が必要になる。一般的には小さな気泡であっても流路に対する相対的な比率は大きく、送液の流れを乱す原因となる。このように、微細流路に一度気泡が詰まってしまうと、これを取り除くために入口側の液溜め部40、42、44、46、48から大流量で加圧送液するか、出口側の液溜め部28を減圧して大きな吸引力を得て大流量で減圧送液するかが必要であり、実験液34の多量な無駄になる。   FIG. 7 is an example of the science experiment teaching material 10 having multiple flow paths, and the flow paths 50, 52, 54, extending from the five liquid reservoirs 40, 42, 44, 46, 48 formed on the inlet side. In the merging portion 18, 56 and 58 merge into one flow path 20 </ b> A and reach the third liquid reservoir 28. When the science experiment teaching material 10 having such multi-channels is sent by the pressure reduction of the liquid reservoir 28 on the outlet side, bubbles are easily formed in front of the junction 18. This is because when the test liquid 34 is opened in one of the many channels 50 to 58 when the pressure is reduced, the opened channel has a low resistance, and the resistance of the channel portion having bubbles is increased. It is. In order to remove the bubbles, it is necessary to reduce the pressure to overcome this resistance. In general, even a small bubble has a large relative ratio with respect to the flow path, which causes a disturbance in the flow of liquid. In this way, once bubbles are clogged in the fine flow path, in order to remove this, liquid is supplied under pressure from the liquid reservoirs 40, 42, 44, 46, 48 on the inlet side at a large flow rate or liquid on the outlet side. It is necessary to depressurize the reservoir 28 to obtain a large suction force and to supply the liquid under reduced pressure at a large flow rate, and a large amount of the experimental liquid 34 is wasted.

このような、多流路の理科実験教材10において、前処理工程で微細流路50〜58及び20Aにダミー液35が満たされたときに、仮に流路50に気泡が残存した場合、5つの液溜め部40〜48のうちの液溜め部40と出口側の液溜め部28の2つの液溜め部40、20のみを開放し、残りの4つの液溜め部42〜48は蓋をして密閉する。この状態で、出口側の液溜め部28からダミー液35を微細流路20Aに流し込むことにより、流路50に残存した気泡を確実に除去することができる。また、複数の流路、例えば流路50、54、58に気泡が残存した場合には、全ての液溜め部40〜48及び28を開放しておき、出口側の液溜め部28から入口側の複数の液溜め部40〜48に向かって大流量のダミー液35を勢いよく流すことによって、複数の流路に残存した気泡を一気に除去することができる。尚、吸取り工程及び実験工程の操作は少流路であれ多流路であれ同じである。   In such a multi-channel science experiment teaching material 10, when the dummy liquid 35 is filled in the fine channels 50 to 58 and 20A in the pre-processing step, Of the liquid reservoirs 40 to 48, only the two liquid reservoirs 40 and 20 of the liquid reservoir 40 and the outlet liquid reservoir 28 are opened, and the remaining four liquid reservoirs 42 to 48 are covered. Seal. In this state, the bubbles remaining in the flow path 50 can be reliably removed by pouring the dummy liquid 35 from the liquid reservoir 28 on the outlet side into the fine flow path 20A. Further, when bubbles remain in a plurality of flow paths, for example, the flow paths 50, 54, 58, all the liquid reservoirs 40 to 48 and 28 are opened, and the liquid reservoir 28 on the outlet side is opened to the inlet side. By flowing a large flow of the dummy liquid 35 toward the plurality of liquid reservoirs 40 to 48 vigorously, bubbles remaining in the plurality of flow paths can be removed at once. The operation of the suction process and the experimental process is the same regardless of whether the flow path is small or multi-flow path.

また、図1及び図7の何れの装置の場合にも、微細流路に表面張力の大きな実験液34を流すときに、微細流路内に気泡が詰まり易く、詰まった気泡は非常に取り除くことが難しいことから、微細流路内の壁面に実験液34との親和性を向上させるための特殊処理をすることも一つの方法である。しかし、微細流路内の壁面に特殊処理することは、技術的には可能であるが、処理に時間とコストがかかる。これに対し、上述した微細流路にダミー液を満たす方法であれば、極めて簡便且つ安価に行うことができ、より好ましい。   1 and FIG. 7, when the experimental liquid 34 having a large surface tension is allowed to flow through the fine flow path, bubbles are easily clogged in the fine flow path, and the clogged air bubbles must be removed very much. Therefore, it is one method to perform a special treatment for improving the affinity with the experimental liquid 34 on the wall surface in the fine channel. However, it is technically possible to specially process the wall surface in the fine flow path, but the processing takes time and cost. On the other hand, if it is the method of filling the dummy liquid in the microchannel mentioned above, it can carry out very simply and cheaply, and is more preferable.

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生徒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。   According to the science experiment teaching material 10 described above, in order to have students carry out science experiments in the micro world with fun and dreams, the important parts can be simplified as much as possible, and can be made inexpensive. Can be performed with high accuracy.

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、複数の実験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。   In particular, when qualitatively observing the diffusion phenomenon of molecules that cause chemical reactions, it is very important that multiple experimental solutions flow in the flow path under at least the same conditions in order to improve experimental accuracy. However, this request is fully answered. That is, a relatively accurate experiment can be performed with a very simple and inexpensive means. In addition, because of experiments in the micro world, the amount of chemicals represented by dyes or pigments is very small, and the environmental burden can be greatly reduced.

以上、本発明に係る科学現象の評価装置、理科実験教材、及びその製造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。   As mentioned above, although the embodiment of the scientific phenomenon evaluation apparatus, the science experiment teaching material, and the manufacturing method thereof according to the present invention has been described, the present invention is not limited to the above embodiment, and various aspects can be adopted.

また、本実施形態では、第1液溜め部24及び第2液溜め部26を覆い板22に形成し、第3液溜め部28を基板12及び覆い板22に形成しているが、これ以外の態様、たとえば、全ての液溜め部を基板12及び覆い板22に形成する態様も採用できる。   In the present embodiment, the first liquid reservoir 24 and the second liquid reservoir 26 are formed on the cover plate 22, and the third liquid reservoir 28 is formed on the substrate 12 and the cover plate 22. For example, an embodiment in which all the liquid reservoirs are formed on the substrate 12 and the cover plate 22 can also be adopted.

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、あるいは図7のような構成も採用できる。   In the present embodiment, three sets of flow paths and liquid reservoirs are provided. However, a configuration in which four or more sets are provided may be used, or a configuration as shown in FIG. 7 may be used.

更に、実験液(試薬)を液溜め部(24、26等)に供給するために、実験液用スポイト32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。   Further, in order to supply the experimental liquid (reagent) to the liquid reservoir (24, 26, etc.), the experimental liquid dropper 32 is used, but instead of this, a syringe having the same function, a micro syringe, etc. Can also be used. In general, it is desirable to use an inexpensive dropper as a science experiment teaching material, but depending on the purpose of the test, it may be preferable to have a similar function as described above.

次に、上記の理科実験教材10を販売するための販売形態について説明する。   Next, a sales form for selling the science experiment teaching material 10 will be described.

図8に示すように、理科実験教材10は、微細流路(14A、16A及び20A)及び第1〜第3の液溜め部(24、26、28)に気泡を含まないダミー液35が充填され、第1〜第3の液溜め部(24、26、28)の口が栓60によって着脱自在に封止された状態で販売される。この場合、販売途中で栓60が外れてダミー液35が漏れてしまうことがないように、栓60はテープ62で覆い板22に固定されていることが好ましい。この場合、使用するテープ62は、糊残りのない剥離性の高いテープを使用することが好ましい。使用する栓60としては、第1〜第3の液溜め部(24、26、28)の口を密封できるようにゴム栓、コルク栓のように弾性を有する材質の栓が好ましい。   As shown in FIG. 8, the science experiment teaching material 10 is filled with a dummy liquid 35 that does not contain bubbles in the fine flow paths (14A, 16A, and 20A) and the first to third liquid reservoirs (24, 26, 28). The mouths of the first to third liquid reservoirs (24, 26, 28) are sold in a state where they are detachably sealed by the stopper 60. In this case, it is preferable that the stopper 60 is fixed to the cover plate 22 with the tape 62 so that the stopper 60 does not come off during sales and the dummy liquid 35 does not leak. In this case, as the tape 62 to be used, it is preferable to use a tape having high adhesiveness and no adhesive residue. The plug 60 to be used is preferably a plug made of an elastic material such as a rubber plug or a cork plug so that the mouths of the first to third liquid reservoirs (24, 26, 28) can be sealed.

また、図9に示すように、栓60の下部外周に雄ネジを刻設し、第1〜第3の液溜め部(24、26、28)の口の内周に雌ネジを刻設し、栓60と口とをネジ構造61で固定するようにしてもよい。尚、栓60の外周と口の内周に刻設するネジは雄と雌を逆にしてもよい。このようにネジ構造61で固定すれば、テープ62を使用しないことも可能である。この場合の栓60の材質としては、ネジを刻設できるように、覆い板22と同じ材質のものを使用することが好ましい。   Further, as shown in FIG. 9, a male screw is engraved on the lower outer periphery of the stopper 60, and an internal screw is engraved on the inner periphery of the mouths of the first to third liquid reservoirs (24, 26, 28). The plug 60 and the mouth may be fixed with a screw structure 61. The screw engraved on the outer periphery of the stopper 60 and the inner periphery of the mouth may be reversed between male and female. Thus, if it fixes with the screw structure 61, it is also possible not to use the tape 62. FIG. In this case, the material of the plug 60 is preferably the same material as that of the cover plate 22 so that screws can be engraved.

また、理科実験教材10全体をシュリンクフィルムで包んだ後、熱でシュリンクさせることで理科実験教材10全体をラップしてもよく、パラフィルムのような密封フィルムで理科実験教材10全体をラップしてもよい。   In addition, after wrapping the entire science experiment teaching material 10 with a shrink film, the entire science experiment teaching material 10 may be wrapped by heat shrinking, or the entire science experiment teaching material 10 may be wrapped with a sealing film such as parafilm. Also good.

ダミー液35としては、気泡が存在しないこと、実験液と反応しないこと、販売されて使用されるまでに腐敗しないこと、及び実験液との置換性が高いことの要件が重要であり、予め脱泡処理された、純水、エタノール、及び純水とエタノールとの混合液の何れかであれば、これらの要件を満足する。尚、滅菌処理した純水やエタノールを使用すれば更によい。   The requirements for the dummy liquid 35 are that there are no bubbles, that it does not react with the experimental liquid, that it does not rot before being sold and used, and that it is highly replaceable with the experimental liquid. Any one of pure water, ethanol, and a mixed solution of pure water and ethanol that has been subjected to foam treatment satisfies these requirements. It is better to use sterilized pure water or ethanol.

また、ダミー液35を微細流路(14A、16A及び20A)に充填させる前には、本発明の実験方法の前準備工程で説明した微細流路(14A、16A及び20A)の空気抜きを少なくとも1回実施する必要がある。   In addition, before filling the dummy liquid 35 into the fine flow path (14A, 16A, and 20A), at least one air vent of the fine flow path (14A, 16A, and 20A) described in the preparatory step of the experimental method of the present invention is performed. It is necessary to carry out once.

このように、理科実験教材10の複数の液溜め部(24、26、28)の口を栓60により着脱自在に封止し、流路(14A、16A及び20A)にダミー液35が充填された状態で販売すれば、購入して実験する実験者は、上述した前準備工程により流路(14A、16A及び20A)の空気抜きを行う必要がない。これにより、実験者が小学生のように低年齢の者であっても流路(14A、16A及び20A)における気泡の詰まりが原因で実験を失敗することがない。また、実験に先立って流路(14A、16A及び20A)の空気抜きを行う必要がないので、理科実験教材10の使用に際して煩わしさがない。   As described above, the mouths of the plurality of liquid reservoirs (24, 26, 28) of the science experiment teaching material 10 are detachably sealed by the stopper 60, and the dummy liquid 35 is filled in the flow paths (14A, 16A, and 20A). If it is sold in the state, the experimenter who purchases and conducts the experiment need not perform air venting of the flow paths (14A, 16A and 20A) by the pre-preparation process described above. This prevents the experiment from failing due to clogging of air bubbles in the flow paths (14A, 16A and 20A) even if the experimenter is a younger person such as an elementary school student. In addition, since it is not necessary to vent the flow paths (14A, 16A, and 20A) prior to the experiment, there is no trouble in using the science experiment teaching material 10.

本発明の科学現象評価装置の実験方法に使用する装置構成を説明する平面図The top view explaining the apparatus structure used for the experiment method of the scientific phenomenon evaluation apparatus of this invention 図1の部分拡大断面Partially enlarged cross section of FIG. 図1の部分拡大断面図Partial enlarged sectional view of FIG. 本発明の実験方法の手順のうち前準備工程を示す断面図Sectional drawing which shows a pre-preparation process among the procedures of the experimental method of this invention 本発明の実験方法の手順のうち吸取り工程を示す断面図Sectional drawing which shows the blotting process among the procedures of the experimental method of this invention 本発明の実験方法の手順のうち実験工程を示す断面図Sectional drawing which shows an experimental process among the procedures of the experimental method of this invention 多流路を有する科学現象評価装置の一例を説明する平面図Plan view for explaining an example of a scientific phenomenon evaluation apparatus having multiple flow paths 本発明の科学現象評価装置の一例である理科実験教材の販売形態について説明する説明図Explanatory drawing explaining the sales form of the science experiment teaching material which is an example of the scientific phenomenon evaluation apparatus of this invention 本発明の科学現象評価装置の一例である理科実験教材の販売形態において、栓と液溜め部の口とをネジ構造で固定した場合の説明図Explanatory drawing when the stopper and the mouth of the liquid reservoir are fixed with a screw structure in the sales form of the science experiment teaching material which is an example of the scientific phenomenon evaluation apparatus of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

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、32…実験液用スポイト、34…実験液、35…ダミー液、36…テープ、37…紙縒り、38…指、60…栓、61…ネジ構造、62…テープ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Science experiment teaching material, 12 ... Board | substrate, 14, 16, 20 ... Long groove, 14A ... 1st flow path, 16A ... 2nd flow path, 18 ... Confluence, 20A ... 3rd flow path, 22 ... Cover Plate 24, first liquid reservoir 26, second liquid reservoir 28, third liquid reservoir 32, experimental liquid dropper 34, experimental liquid, 35 dummy liquid, 36 tape, 37 38 ... finger, 60 ... plug, 61 ... screw structure, 62 ... tape

Claims (9)

入口側と出口側とを構成する2つ以上の液溜め部を断面積が1mm2 以下の微細流路で連通させて成る科学現象評価装置の実験方法において、
実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液を前記微細流路に流して満たすことにより前記微細流路内の空気を予め除去する少なくとも1回の前準備工程と、
前記入口側の液溜め部に実験液を供給するとともに、前記微細流路に満たされているダミー液を送液手段によって出口側の液溜め部に流動させることにより、前記実験液を微細流路に送り込む実験工程と、から成ることを特徴とする科学現象評価装置を用いた実験方法。
In the experiment method of the scientific phenomenon evaluation apparatus, in which two or more liquid reservoirs constituting the inlet side and the outlet side are communicated with each other through a fine channel having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less.
At least one pre-preparation step of preliminarily removing the air in the fine flow path by filling the fine flow path with an inert dummy liquid that does not react with the experimental liquid to be tested;
The experimental liquid is supplied to the inlet-side liquid reservoir, and the dummy liquid filled in the fine flow path is caused to flow to the outlet-side liquid reservoir by the liquid feeding means, whereby the experimental liquid is supplied to the fine flow path. An experimental method using a scientific phenomenon evaluation apparatus characterized by comprising an experimental process sent to
入口側と出口側とを構成する2つ以上の液溜め部を断面積が1mm2 以下の微細流路で連通させて成る科学現象評価装置の実験方法において、
実験を行う実験液を前記微細流路に流して満たすことにより前記微細流路内の空気を予め除去する少なくとも1回の前準備工程と、
前記入口側の液溜め部に更に実験液を供給するとともに、前記微細流路に満たされている実験液を移送手段によって出口側の液溜め部に流動させることにより、前記供給した実験液を微細流路に送り込む実験工程と、から成ることを特徴とする科学現象評価装置を用いた実験方法。
In the experiment method of the scientific phenomenon evaluation apparatus, in which two or more liquid reservoirs constituting the inlet side and the outlet side are communicated with each other through a fine channel having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less.
At least one pre-preparation step of preliminarily removing the air in the fine channel by flowing and filling the experimental fluid to be conducted in the fine channel;
The experimental liquid is further supplied to the liquid reservoir on the inlet side, and the experimental liquid filled in the fine flow path is made to flow to the liquid reservoir on the outlet side by the transfer means, thereby finely supplying the supplied experimental liquid. An experimental method using a scientific phenomenon evaluation apparatus, characterized by comprising an experimental process for feeding into a flow path.
前記前準備工程と前記実験工程との間に、出口側の液溜め部の液を先細状の吸い取り材で吸い取ることにより、入口側の液溜め部の液面レベルを下げる吸取り工程を設けることを特徴とする請求項1又は2の科学現象評価装置を用いた実験方法。   Between the pre-preparation step and the experimental step, a sucking step for lowering the liquid level of the liquid reservoir portion on the inlet side by sucking the liquid in the liquid reservoir portion on the outlet side with a tapered suction material is provided. An experimental method using the scientific phenomenon evaluation apparatus according to claim 1 or 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、
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容積5〜5000mm3 の液溜め部と連通しており、
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とともに、複数の前記流路には実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液が気泡が存在しない状態で充填されていることを特徴とする科学現象評価装置。
A substrate in which a long groove having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less is formed on the surface of the plate-like body;
A cover plate arranged in close contact with the surface of the substrate and forming a fine flow path in the substrate by covering the long groove;
One end of the plurality of flow paths merges at a single merge point, and the other end of the plurality of flow paths communicates with a liquid reservoir having a volume of 5 to 5000 mm 3 , respectively.
Scientific phenomena in the flow path can be visually recognized, and the plurality of flow paths are filled with an inert dummy liquid that does not react with the experimental liquid in which the experiment is performed in the absence of bubbles. Scientific phenomenon evaluation device.
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、
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の流路の他端が容積5〜5000mm3 の第3液溜め部と連通しており、
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とともに、複数の前記流路には実験を行う実験液とは反応しない不活性なダミー液が気泡が存在しない状態で充填されていることを特徴とする科学現象評価装置。
A substrate in which a long groove having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less is formed on the surface of the plate-like body;
A cover plate arranged in close contact with the surface of the substrate and forming a fine flow path in the substrate by covering the long groove;
One end of the first flow path and the second flow path, which are the two flow paths of substantially the same length, merge at one merge point,
The other end of the first flow path communicates with a first liquid reservoir having a volume of 5 to 5000 mm 3 ;
The other end of the second flow path communicates with a second liquid reservoir having a volume of 5 to 5000 mm 3 ;
One end of a third flow path, which is one of the flow paths, communicates with the confluence, and the other end of the third flow path communicates with a third liquid reservoir having a volume of 5 to 5000 mm 3 . ,
Scientific phenomena in the flow path can be visually recognized, and the plurality of flow paths are filled with an inert dummy liquid that does not react with the experimental liquid in which the experiment is performed in the absence of bubbles. Scientific phenomenon evaluation device.
前記複数の液溜め部の口を栓により着脱自在に封止し、前記流路に前記ダミー液が充填された状態で販売されることを特徴とする請求項4又は5の科学現象評価装置。   6. The scientific phenomenon evaluation apparatus according to claim 4 or 5, wherein the plurality of liquid reservoir ports are detachably sealed with stoppers and the flow path is filled with the dummy liquid. 前記栓はテープで前記覆い板に固定されていることを特徴とする請求項6の科学現象評価装置。   The scientific phenomenon evaluation apparatus according to claim 6, wherein the stopper is fixed to the cover plate with a tape. 前記栓と前記液溜め部の口とはネジ構造によって固定されていることを特徴とする請求項6の科学現象評価装置。   7. The scientific phenomenon evaluation apparatus according to claim 6, wherein the stopper and the mouth of the liquid reservoir are fixed by a screw structure. 前記ダミー液は予め脱泡処理された、純水、エタノール、及び純水とエタノールとの混合液の何れかであることを特徴とする請求項6〜8の何れか1の科学現象評価装置。
The scientific phenomenon evaluation apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the dummy liquid is any one of pure water, ethanol, and a mixed liquid of pure water and ethanol that have been degassed in advance.
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