JP2005234390A - Evaluation apparatus for scientific phenomenon and teaching material for science experiment, and method for manufacturing same - Google Patents
Evaluation apparatus for scientific phenomenon and teaching material for science experiment, and method for manufacturing same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005234390A JP2005234390A JP2004045319A JP2004045319A JP2005234390A JP 2005234390 A JP2005234390 A JP 2005234390A JP 2004045319 A JP2004045319 A JP 2004045319A JP 2004045319 A JP2004045319 A JP 2004045319A JP 2005234390 A JP2005234390 A JP 2005234390A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid reservoir
- flow path
- substrate
- evaluation apparatus
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Instructional Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は科学現象の評価装置、理科実験教材、及びその製造方法に係り、特に、安価で、環境負荷が小さく、先端技術を手軽に楽しむのに好適な科学現象の評価装置、理科実験教材、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a scientific phenomenon evaluation device, a science experiment teaching material, and a manufacturing method thereof, and in particular, a scientific phenomenon evaluation device, a science experiment teaching material, which is inexpensive, has a low environmental burden, and is suitable for easily enjoying advanced technology, And a manufacturing method thereof.
科学現象の評価装置や理科実験教材については、これまでに各種の構成のものが提案されている（特許文献１参照。）。 Various scientific phenomena evaluation devices and science experiment teaching materials have been proposed so far (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。
しかしながら、従来のこの種の科学現象の評価装置として、特許文献１に記載のようなものは、構成が比較的複雑で、安価に提供するのは困難であり、クラスの生徒全員が購入するのは不適である。 However, as a conventional evaluation apparatus for this kind of scientific phenomenon, the one described in Patent Document 1 has a relatively complicated structure and is difficult to provide at low cost, and all students in the class purchase it. Is 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. If the amount of chemicals used is large and used by all students in the class, it is not desirable because, for example, waste liquid treatment is an environmental burden.
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.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、安価で、環境負荷が小さく、先端技術を手軽に楽しむのに好適な科学現象の評価装置、理科実験教材、及びその製造方法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 provides a scientific phenomenon evaluation apparatus, a science experiment teaching material, and a manufacturing method thereof that are inexpensive, have a low environmental load, and are suitable for easily enjoying advanced technologies. For the purpose.
本発明は、前記目的を達成するために、板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の長溝が形成されている基板と、該基板の表面に密着配置され、前記長溝を覆うことにより該基板に微細な流路を形成する覆い板とを備え、前記流路内の科学現象が視覚により認識可能となっていることを特徴とする科学現象の評価装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate in which a long groove having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less is formed on the surface of a plate-like body, and is disposed in close contact with the surface of the substrate and covers the long groove. There is provided a scientific phenomenon evaluation apparatus comprising a cover plate that forms a fine flow path on a substrate, wherein the scientific phenomenon in the flow path can be visually recognized.
本発明によれば、この評価装置には、断面積が１ｍｍ2 以下の微細な流路が形成されているので、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。 According to the present invention, since this evaluation apparatus is formed with a fine flow path having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less, the state of the art, for example, a liquid diffusion phenomenon occurring in the fine flow path, Sufficient accuracy to experience various phenomena such as heat transfer phenomenon, liquid mixing phenomenon, liquid chemical reaction (for example, acid-alkali reaction, hydrolysis reaction, etc.) Less environmental impact. Therefore, such a scientific phenomenon evaluation device is suitable as a science experiment teaching material.
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.
本発明において、前記基板及び／又は覆い板が透明であることが好ましい。また、本発明において、前記基板及び／又は覆い板が樹脂材よりなることが好ましい。基板及び／又は覆い板が透明であれば、流路内の科学現象が視覚により認識でき、また、基板及び／又は覆い板が樹脂材よりなるのであれば、評価装置を安価に提供できる。 In the present invention, the substrate and / or the cover plate is preferably transparent. Moreover, in this invention, it is preferable that the said board | substrate and / or a cover board consist of resin materials. If the substrate and / or the cover plate are transparent, a scientific phenomenon in the flow path can be visually recognized, and if the substrate and / or the cover plate is made of a resin material, the evaluation apparatus can be provided at a low cost.
また、本発明において、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いることが好ましい。このように、複数の流路の一端が、一箇所の合流点で合流しており、流路の他端が液溜め部と連通していることにより、各種の実験が可能となる。 Further, in the present invention, one end of the plurality of flow paths merges at one 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 . Is preferred. As described above, one end of the plurality of flow paths merges at one merge point, and the other end of the flow paths communicates with the liquid reservoir, thereby allowing various experiments.
なお、「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。 In addition, although it has a "liquid reservoir part", it is usually a hollow shape, and chemicals etc. are supplied here when operating this evaluation apparatus.
また、本発明において、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いることが好ましい。 In the present invention, the first channel and the one end of the second channel, which are the two channels having substantially the same length, merge at one merge point, and the first channel The other end communicates with a first liquid reservoir having a volume of 5 to 5000 mm 3 , and the other end of the second flow path communicates with a second liquid reservoir having a volume of 5 to 5000 mm 3 . It is preferable that one end of the third flow path, which is the flow path, 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 . .
このように、３本の流路と３個の液溜め部よりなる構成とすれば、マイクロなチャンネルの中で起こる拡散現象等を簡便な方法で確認でき、先端技術を手軽に楽しむのに好適である。 In this way, if the structure is composed of three flow paths and three liquid reservoirs, it is possible to check diffusion phenomena, etc. occurring in a micro channel by a simple method, and it is suitable for enjoying advanced technologies easily. It is.
また、本発明において、前記覆い板には、前記第１液溜め部、第２液溜め部及び第３液溜め部の１以上と外気とが連通可能な貫通孔が形成されていることが好ましい。このように、液溜め部と外気とが連通していれば、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。 In the present invention, the cover plate is preferably formed with a through-hole through which one or more of the first liquid reservoir, the second liquid reservoir, and the third liquid reservoir can communicate with the outside air. . As described above, if the liquid reservoir and the outside air communicate with each other, each phenomenon occurring in the micro channel can be easily controlled.
また、本発明は、前記の科学現象の評価装置又は理科実験教材の製造方法であって、前記基板の長溝の反転形状が表面に形成されている反転型板の表面に樹脂材を塗布し、該樹脂材を硬化させ、硬化後の該樹脂材を前記反転型板より剥離することにより前記基板を形成することを特徴とする科学現象の評価装置の製造方法又は理科実験教材の製造方法を提供する。 Further, the present invention is a method of manufacturing the scientific phenomenon evaluation apparatus or science experiment teaching material, wherein a resin material is applied to the surface of the reversal mold plate on which the reversal shape of the long groove of the substrate is formed, A method for producing a scientific phenomenon evaluation apparatus or a method for producing a science experiment teaching material, characterized in that the resin material is cured and the substrate is formed by peeling the cured resin material from the inverted mold. To do.
本発明によれば、長溝の反転形状が表面に形成されている反転型板を使用して転写成形により基板を形成するので、精度よく、かつ、安価に基板が提供でき、評価装置を安価にできる。ここで、「反転型板の表面に樹脂材を塗布し、該樹脂材を硬化させ、」とあるが、反転型板の表面に樹脂材を当て、ホットプレス等により長溝の形状を樹脂材の表面に転写形成する等の方法も、同一技術思想に基づくものであり、本発明の均等範囲であると言える。 According to the present invention, since the substrate is formed by transfer molding using the reversal mold plate on which the inverted shape of the long groove is formed on the surface, the substrate can be provided accurately and inexpensively, and the evaluation apparatus can be inexpensively provided. it can. Here, “the resin material is applied to the surface of the reversal mold plate and the resin material is cured,” but the resin material is applied to the surface of the reversal mold plate and the shape of the long groove is changed by the hot press or the like. The method of transferring and forming on the surface is also based on the same technical idea and can be said to be within the equivalent scope of the present invention.
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.).
以上説明したように、本発明によれば、この評価装置には、断面積が１ｍｍ2 以下の微細な流路が形成されているので、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。 As described above, according to the present invention, the evaluation device is formed with a fine flow path having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less, so that sufficient accuracy to experience advanced technology can be obtained. The amount of chemicals used is small and the environmental impact is small.
以下、添付図面に従って、本発明に係る科学現象の評価装置、理科実験教材、及びその製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。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３液溜め部２８（図１の右下部点線内）を示す。
Hereinafter, preferred embodiments of a scientific phenomenon evaluation apparatus, a science experiment teaching material, and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view for explaining the configuration of a science experiment teaching
すなわち、理科実験教材１０は、板状体の表面に断面積が１ｍｍ2 以下の長溝（１４、１６及び２０）が形成されている基板１２と、この基板１２の表面に密着配置され、長溝を覆うことにより基板１２に微細な流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）を形成する透明な覆い板２２とより構成される。
That is, the science experiment teaching
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。
The fine flow path formed by the long grooves (14, 16 and 20) includes a
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。
The other end of the
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３０が形成されている
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。
Furthermore, a through-
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
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 |
基板１２の表面に形成する長溝（１４、１６及び２０）の断面積としては、既述のように、１ｍｍ2 以下が好ましく、０．００２５〜０．６４ｍｍ2 がより好ましく、０．０１〜０．２５ｍｍ2 が最も好ましい。この長溝（１４、１６及び２０）の断面形状は、特に制限はなく、矩形（正方形、長方形）、台形、Ｖ形、半円形等、各種の形状が採用できるが、後述する製造方法を容易にする点より、矩形（正方形、長方形）が好ましい。 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), trapezoid, V shape, and semicircle can be adopted. From the point to do, a rectangle (square, rectangle) is preferable.
覆い板２２の材質としては、特に制限はないが、流路内の科学現象を視覚により認識可能とすることより、透明であることが好ましい。このような材料として、各種樹脂板、より具体的には、ポリジメチルスルホキシド（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、紫外線硬化樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）等、各種樹脂膜、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等、各種ガラス（ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス等）が採用できる。
The material of the
この覆い板２２は、表面及び裏面が平坦な平板であるのが一般的であるが、微細な流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）に対応する表面を蒲鉾状の凸レンズ状に形成して、拡大した状態で観察ができるような構成とすることも可能である。
The
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
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。 The 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 the flow paths (14A, 16A, and 20A) and preventing liquid leakage. It is preferable to ensure sufficient flatness.
次に、基板１２の形成方法について説明する。先ず、基板１２の長溝（１４、１６及び２０）の反転形状が表面に形成されている反転型板を準備する。この反転型板の表面には、更に第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、公知の各種加工方法が採用できる。
Next, a method for forming the
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
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の使用方法について説明する。理科実験教材１０としては、以下の１）〜１２）の部材をセットとして提供する必要がある。
Next, a method for using the science
１）反転型板
２）基板１２用の樹脂材
３）基板１２形成用の型枠
（基板１２の形成時に樹脂を流し込むときに型枠として使用する。）
４）覆い板２２
５）サンプル液用スポイト
（テスト目的に応じて、必要なサンプル液（試薬）を、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６に供給するために使用する。薬品ごとに専用でも、１つを洗浄して使いまわしても構わない。）
６）サンプル液出入り口封止用テープ
（サンプル液供給用ホールである第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６の蓋となる。サンプル液をピペットで第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６に供給後、蓋をするためのものである。また、第３液溜め部２８の蓋として使用することもできる。）
７）針
（サンプル液を供給する場合、又は、回収する場合、液体が送受液される時に液体の変動分の空気を第１液溜め部２４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、流路を観察しやすくするための拡大鏡等の取り付けも可能である。）
９）送液手段
（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２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
4)
5) Dropper for sample liquid (Used to supply necessary sample liquid (reagent) to the first
6) Sample liquid inlet / outlet sealing tape (covers the first
7) Needle (When supplying or recovering the sample liquid, it is necessary to supply the air corresponding to the fluctuation of the liquid into the first
8) Casing (When this experimental set is assembled, this casing is attached for the purpose of preventing liquid leakage between the
9) Liquid feeding means (When the first
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。
A method in which the inside of the first
この場合、前述７）の針を用いて、第３液溜め部２８にテープが貼られている場合には、これに小さな孔を開ける。
In this case, when the tape is affixed to the third
また、第３液溜め部２８側をポンプなど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流路（１４Ａ、１６Ａ及び２０Ａ）に入れる場合には、第１液溜め部２４及び第２液溜め部のテープ蓋に前述７）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。）
１０）試験用サンプル液（試薬）
（本科学実験を行うためのテスト試薬として目的に合った必要な薬品を試薬容器に入れて供給する。サンプル液としては、たとえば、色素、又は、顔料などに代表される着色性液体と水など透明液体とが挙げられる。）
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。
Further, the third
10) Test sample solution (reagent)
(A necessary chemical suitable for the purpose as a test reagent for conducting this scientific experiment is supplied in a reagent container. Sample liquids include, for example, coloring liquids such as pigments or pigments, and water. And a clear liquid.)
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
このセットを使用した実験の詳細については、以下に詳述する。図４及び図５は、実験方法の手順を示す断面図である。このうち、図４は、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６における時系列的な手順を示す。一方、図５（ａ）は、第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６にサンプル液を供給した実験開始の状態を示し、図５（ｂ）は、第３液溜め部２８にサンプル液が到達した実験終了の状態を示す。
Details of experiments using this set are detailed below. 4 and 5 are cross-sectional views showing the procedure of the experimental method. Among these, FIG. 4 shows a time-series procedure in the first
図４（ａ）に示されるように、サンプル液用スポイト３２により第１液溜め部２４（又は第２液溜め部２６）に所定量のサンプル液３４を供給する。このサンプル液３４は、図４（ｂ）及び図５（ａ）に示されるように、第１液溜め部２４（又は第２液溜め部２６）内の流路１４Ａ（又は１６Ａ）と連通する部分を塞ぐように供給される。
As shown in FIG. 4A, a predetermined amount of
次いで、図４（ｃ）に示されるように、サンプル液出入り口封止用のテープ３６により第１液溜め部２４（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. 4C, the first liquid reservoir 24 (or the second liquid reservoir 26) is covered with a sample liquid inlet /
次いで、図４（ｄ）に示されるように、テープ３６の上に指先３８を接触させる。これにより、第１液溜め部２４（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、サンプル液３４を流路１４Ａ（又は１６Ａ）に送り込むことによりなされる。
Next, as shown in FIG. 4D, the
また、図４（ｄ）に示される同様の構成において、この送液手段が、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、サンプル液３４を流路１４Ａ（又は１６Ａ）に送り込むことによりなされるのであってもよい。
Further, in the same configuration shown in FIG. 4 (d), this liquid feeding means pushes the
以上に説明した送液手段により、図５（ｂ）に示されるように、サンプル液３４が第３液溜め部２８に到達し、実験が終了する。この際、図１の第１液溜め部２４及び第２液溜め部２６より、それぞれ送液手段により、同時にサンプル液３４を流路１４Ａ及び流路１６Ａに送り込むことにより、サンプル液３４が合流点１８で合流する様が観察できる。
As shown in FIG. 5B, the liquid feeding means described above causes the
特に、第１液溜め部２４と第２液溜め部２６に供給するサンプル液３４の色を違えておくことにより、サンプル液３４が合流点１８で合流する様が観察しやすい。たとえば、第１液溜め部２４に着色したサンプル液３４を供給し、第２液溜め部２６に無色透明なサンプル液３４を供給する態様である。
In particular, the
実験者は、このようにして流れるサンプル液３４の合流点１８以降の流路２０Ａを観察することにより、マイクロチャンネル内を流れる着色液側から色素、又は、顔料など着色性分子が透明液中に向かって拡散して行く現象を確認することができる。
The experimenter observes the
また、第１液溜め部２４と第２液溜め部２６に供給するサンプル液３４の色を違えておくのみならず、粘度を違えておくことにより、サンプル液３４が合流点１８で合流する様が異なって観察できる。
Further, not only the color of the
なお、これらの現象をより観察しやすくするために、虫眼鏡、拡大鏡などを使用することもできる。また、既述のように、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 these phenomena, a magnifying glass, a magnifying glass, or the like can be used. Further, as described above, the
以上に説明した理科実験教材１０によれば、マイクロな世界での科学実験を子供たちに楽しく夢を持って行って貰うために、重要な部分をできるだけ簡素化して、安価にでき、かつ、実験は高精度に行える。
According to the science
特に、化学反応の元になる分子の拡散現象等を定性的に観察する場合、実験精度を向上させるために、複数の液が少なくとも同じ条件で流路内を流れることが非常に重要であるが、この要求に十分に答えられる。すなわち、非常に簡便、安価な手段で比較的精度よい実験が可能である。また、マイクロな世界での実験のため、色素、又は、顔料などに代表される化学薬品の使用量も非常に少なくて済み、環境負荷が大幅に軽減できる。 In particular, when qualitatively observing the diffusion phenomenon of molecules that cause chemical reactions, it is very important that a plurality of liquids flow in the flow path at least under the same conditions in order to improve the experimental accuracy. Can fully answer this request. 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.
たとえば、本実施形態では、２種類のサンプル液３４が合流点１８で合流し、色素、又は、顔料など着色性分子が透明液中に向かって拡散して行く現象を観察できる実験教材の例を説明したが、これ以外の各種の実験教材としても適用できる。
For example, in this embodiment, an example of an experimental teaching material capable of observing a phenomenon in which two types of
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、全ての液溜め部を覆い板２２に形成する態様も採用できる。
In the present embodiment, the first
また、本実施形態では、流路と液溜め部を３組設ける構成としたが、４組以上設ける構成も採用できる。 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 can also be employed.
更に、サンプル液（試薬）を液溜め部（２４、２６等）に供給するために、サンプル液用スポイト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。
Furthermore, in order to supply the sample liquid (reagent) to the liquid reservoir (24, 26, etc.), the
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、３０…貫通孔、３２…サンプル液用スポイト、３４…サンプル液、３６…テープ、３８…指先
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該基板の表面に密着配置され、前記長溝を覆うことにより該基板に微細な流路を形成する覆い板とを備え、
前記流路内の科学現象が視覚により認識可能となっていることを特徴とする科学現象の評価装置。 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 that is arranged in close contact with the surface of the substrate and forms a fine flow path in the substrate by covering the long groove;
An apparatus for evaluating a scientific phenomenon, wherein the scientific phenomenon in the flow path can be visually recognized.
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いる請求項１〜４のいずれか１項に記載の科学現象の評価装置。 One end of the first flow path and the second flow path, which are the two flow paths having 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 . The scientific phenomenon evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記基板の長溝の反転形状が表面に形成されている反転型板の表面に樹脂材を塗布し、該樹脂材を硬化させ、硬化後の該樹脂材を前記反転型板より剥離することにより前記基板を形成することを特徴とする科学現象の評価装置の製造方法又は理科実験教材の製造方法。 A method for manufacturing the scientific phenomenon evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 6, or a method for manufacturing a science experiment teaching material according to claim 7,
Applying a resin material to the surface of the inversion mold plate having the inverted shape of the long groove of the substrate formed on the surface, curing the resin material, and peeling the cured resin material from the inversion mold plate A method of manufacturing a scientific phenomenon evaluation apparatus or a method of manufacturing science experiment teaching materials characterized by forming a substrate.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004045319A JP2005234390A (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Evaluation apparatus for scientific phenomenon and teaching material for science experiment, and method for manufacturing same |
| EP05003528A EP1566784A1 (en) | 2004-02-20 | 2005-02-18 | Evaluation apparatus of scientific phenomena, educational tool for scientific experiments and method of manufacturing the same |
| US11/061,744 US7316569B2 (en) | 2004-02-20 | 2005-02-22 | Evaluation apparatus of scientific phenomena, educational tool for scientific experiments and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004045319A JP2005234390A (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Evaluation apparatus for scientific phenomenon and teaching material for science experiment, and method for manufacturing same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005234390A true JP2005234390A (en) | 2005-09-02 |
Family
ID=35017385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004045319A Pending JP2005234390A (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Evaluation apparatus for scientific phenomenon and teaching material for science experiment, and method for manufacturing same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005234390A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100879736B1 (en) | 2007-11-19 | 2009-01-20 | 노종우 | An ion diffusion experiment equipment |
-
2004
- 2004-02-20 JP JP2004045319A patent/JP2005234390A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100879736B1 (en) | 2007-11-19 | 2009-01-20 | 노종우 | An ion diffusion experiment equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7353693B2 (en) | Evaluation apparatus for scientific phenomena and evaluation method for scientific phenomena using the same | |
| US7406858B2 (en) | Scientific phenomena evaluation device, diffusion velocity measurement experimental device, and manufacturing method of the device | |
| US7344378B2 (en) | Scientific phenomena evaluation device, educational tool for scientific experiments and manufacturing method of the device and tool | |
| Rackus et al. | “Learning on a chip:” Microfluidics for formal and informal science education | |
| US20070071640A1 (en) | Scientific phenomenon evaluation device, pH measurement experimental device and manufacturing method of the device | |
| JP2007268486A (en) | Method and mechanism for controlling fluid in micro device, and apparatus for evaluating scientific phenomenon using the same | |
| US7316569B2 (en) | Evaluation apparatus of scientific phenomena, educational tool for scientific experiments and method of manufacturing the same | |
| JP2005234390A (en) | Evaluation apparatus for scientific phenomenon and teaching material for science experiment, and method for manufacturing same | |
| JP4392554B2 (en) | Scientific phenomenon evaluation device, science experiment teaching material, and manufacturing method thereof | |
| EP1610282A1 (en) | Method for experiment using scientific phenomenon evaluation apparatus, and scientific phenomenon evaluation apparatus | |
| JP2005234389A (en) | Evaluation apparatus for scientific phenomenon and teaching material for science experiment, and method for manufacturing same | |
| KR101053772B1 (en) | Forming module for manufacturing microfluidic chip mold, method for manufacturing microfluidic chip mold using the same and microfluidic chip mold manufactured by the same | |
| JP2005345610A (en) | Scientific phenomenon evaluating device and scientific phenomenon evaluating method using the device | |
| EP1862990A1 (en) | Method of experiment with apparatus for evaluating scientific phenomenon and apparatus for evaluating scientific phenomenon | |
| CN206293074U (en) | A kind of langbobier law teaching microchip | |
| CN106563516A (en) | Preparation method of microchip for teaching | |
| JP4482929B2 (en) | Manufacturing method of scientific phenomenon evaluation device | |
| CN206441437U (en) | A kind of microchip imparted knowledge to students for TLC | |
| JP2006018224A (en) | Method for experiment using scientific phenomenon evaluation apparatus, and scientific phenomenon evaluation apparatus | |
| Owens | Modular LEGO brick microfluidics | |
| Wang et al. | One-step approach to fabricating polydimethylsiloxane microfluidic channels of different geometric sections by sequential wet etching processes | |
| JP2007093949A (en) | Drawing device | |
| Ucar | Development & Characterization of Multifunctional Microfluidic Materials | |
| Rogers et al. | Embossed Foil Microfluidics for the Classroom |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060413 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090414 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090916 |