マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物
【課題】マイクロスケール実験に安全かつ安定して使用できるマイクロスケール実験部材を提供する。
【解決手段】マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物である。
【解決手段】マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のシリンジやスポイトに代えてマイクロスケール実験に安全かつ簡便に使用しうるマイクロスケール実験用部材に関し、より詳細には、水を電気分解して２：１の体積比の水素と酸素とを発生させる実験に好適に使用できるマイクロスケール実験用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来に比して実験スケールを１／１０〜１／１００程度に縮小し、使う薬品を少なくして実験する「マイクロスケール実験」が、環境に配慮するグリーンケミストリーの考えに基づいて、日本の教育現場に普及しつつある。
【０００３】
このようなマイクロスケール実験として、（１）金属および金属イオンの反応、（２）酸と塩基の実験：酸性とアルカリ性、酸塩基指示薬、中和、塩の加水分解、緩衝溶液、（３）電池：ボルタ、ダニエル、鉛蓄電池、燃料電池、（４）塩化銅水溶液をはじめとするいろいろな電解質水溶液の電気分解、（５）酸化還元反応：金属のイオン化傾向、（６）化学平衡の実験、（７）化学反応の反応速度の実験、（８）水の電気分解の実験、（９）爆鳴気の実験などを例示することができる。
【０００４】
水の電気分解で例示すれば、従来は、Ｈ型電気分解装置やホフマン型電気分解装置を使用し、電解質溶液である硫酸ナトリウム水溶液を使用していたが、電解質水溶液の使用量が大量であること、液だめとコックを同時操作することが難しいこと、装置などが高価であることなどの問題があった。
【０００５】
しかしながら、例えばマイクロスケール実験では、図１３に示すように、マルチウェルプレート（２００）の１つのウェル（２０１）に硫酸ナトリウム水溶液（２０３）を２ｍｌ入れ、先端を５ｍｍ残して切断した２本のポリスポイト（２１０'）にそれぞれマチバリ（２２０）を挿入し、ポリスポイトに硫酸ナトリウム水溶液を満たして前記ウェル（２０１）に立て、前記マチバリ（２２０）を電極として電源装置につなぎ約５分間、直流電圧を印加して行うことができる（非特許文献１）。マチバリ（２２０）に直流電圧を印加すると、約１０分間の電気分解によって発生する気体の体積比、水素:酸素＝２：１を観察することができる。この際、ＵＳＢハブを利用した電源装置による電圧値は約５Ｖ、電流値は約１０〜１１ｍＡ、実験に必要な硫酸ナトリウム水溶液量は、約１０ｍｌである。従来の水の電気分解実験に比べ、電解質水溶液量が非常に少量であり、短時間で実験結果を得られる利点もある。
【０００６】
このように、マイクロスケール実験によれば、実験時間の短縮と準備作業や後片付け作業の軽減することができる。また、マイクロスケール実験によれば、同一のマルチウェルプレートを使用して多種類の実験を行うことができる。更に、装置も小型であるため生徒が各人で実験でき、実験の体験により理解をより深め、各人の問題解決能力や創造力を育成することもできる。同時に、環境への配慮を考える力も身につけることが出来る。
【０００７】
このようなマイクロスケール実験では、例えば、３×４にウェルが配列された市販の細胞培養用マルチプレートを使用することができ、マルチウェルプレートは、底面積が大きいため、少量の試薬を使用する実験でも高い実験操作の安定性を確保しうる。図１４に、このようなマイクロスケール実験に使用しうるマルチウェルプレート（１０）を示す。図１４（ａ）はその平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。図１４では、底面部（１１）に、中空柱状のウェル（１５）が３×４で配列され、底面部には、これに垂設される側壁部（１６）が底面部の全周にわたって形成されている態様を示す。このようなマルチウェルプレート（１０）は、中空柱状であればよく、柱状は円柱に限定されるものではなく、各ウェル（１５）のサイズもマイクロスケール実験に好適に使用できるよう、内容量が０．５〜１０ｍｌとなるようにその高さや面積が選択され、ウェルの配列も３×４に限定されるものでなく、マイクロスケール実験に応じて適宜選択される。また、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）において、底面部（１１）に側壁部（１６）が形成されていないものであってもよい。この態様であれば、たとえば気体が発生する実験など、ウェル（１５）内での変色や沈殿、気泡の発生などがウェル（１５）の側面から容易に観察できるからである。
【０００８】
図１５は、このような細胞培養用マルチプレートにより上記マイクロスケール実験を行っている状態を示す説明図である。硫酸ナトリウム水溶液を収納したウェル（Ｅ）に、２本のポリスポイト（２１０'）が挿入され、各ポリスポイトに配設されたマチバリ（２２０）が電極となり、この電極にクリップコードを介して電源装置の陽極、陰極が連設されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】坂東 舞他３名、簡単にできる水の電気分解実験、マイクロスケール実験の応用、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｎａｔｓｃｉ．ｋｙｏｋｙｏ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／〜ｒｉｇａｋｕ／ｆｏｒｕｍ／７ｇｏｕ／ｂａｎｄｏ７ｇｏｕ３５−３９．ｐｄｆ＃ｓｅａｒｃｈ＝’マイクロスケール実験’＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１５に示す水の電気分解実験では、特定のウェル（Ｅ）に立てた２本のスポイト（２１０'）に挿入したマチバリにクリップコードを連設させるため、スポイトの直立が困難となり、また重量のあるクリップコードによってスポイトが回転するなどその位置が不安定で、これらを両手で押える必要がある。マイクロスケール実験は、生徒が各人で実験できる利点があるが、生徒の両手がふさがっては実験の安全性、確実性が損なわれる場合がある。一方、特定の支持具を配備すれば、マイクロスケール実験キットが大掛かりなものとなる。
【００１１】
そこで、このようなマイクロスケール実験器具として、前記マルチウェルプレートの上部を被覆する蓋部を設け、その蓋部にマイクロスケール実験に使用する部材を支持しうる貫通孔を形成したものがある。これを図１６に例示する。図１６（ａ）は、このような蓋部（２０）の平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、蓋部（２０）は、天面部（２１）と側面部（２３）とからなり、天面部（２１）には、少なくも１つのウェル（１５）と対向する位置に、マイクロスケール実験に使用する部材を支持しうる貫通孔（２５）が形成されている。このような蓋部を使用すれば、両手で部材を把持することなく安定化しうる。なお、同図に示す蓋部（２０）には、前記貫通孔（２５）の外周に、環状突出部（２７）が形成されている。環状突出部（２７）により、各ウェルとの境界部を形成したり、ウェル（１５）の上端部と嵌合させて蓋部（２０）のガタツキを抑え、また環状突出部（２７）によってウェル内の液密を確保し、溶液の蒸発などを防止することができる。便宜のため、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）に、図１６に示す蓋部（２０）を被覆したマイクロスケール実験器具の横断面図を図１７に示す。図１７に示す蓋部（２０）には、蓋部（２０）の前記ウェル（１５）に対応し、かつ前記ウェル（１５）の上端部の外側に環状突出部（２７）が形成されている。貫通孔（１５）は、前記環状突出部（２７）の内側に形成されている。なお、前記環状突出部（２７）の形成は任意であり、蓋部（２０）の内側に存在しなくてもよい。また、前記蓋部（２０）に形成する貫通孔（２５）の形状は、マイクロスケール実験部材を容易に支持しうるものであれば、特に限定はない。マイクロスケール実験では、ウェル（１５）に試薬やマイクロスケール実験部材を投入して使用するため、本願明細書では、マルチウェルプレートのウェル（１５）と、そのウェル（１５）に対向する蓋部（２０）の環状突出部（２７）とを同じ符号で示す。図１８に、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）のウェル（１５）と図１６に示す蓋部（２０）の環状突出部（２７）との符号を対応させ、さらに、各環状突出部（２７）に形成された貫通孔に番号を付した説明図を示す。以降、ウェル（Ａ）に対応する環状突出部を環状突出部（Ａ）と称し、前記環状突出部（Ａ）の内側に形成される貫通孔（２５）を、貫通孔（ａ１）、貫通孔（ａ２）、貫通孔（ａ３）などで特定して説明する。
【００１２】
上記マイクロスケール実験器具を使用すれば、例えば、図１８のウェル（Ｅ）に硫酸ナトリウム水溶液などの電解質溶液を収納し、ウェル（Ｅ）の上部を環状突出部（Ｅ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）に形成された２つの中円形の貫通孔（ｅ１）および貫通孔（ｅ２）からそれぞれポリスポイト（２１０'）を挿入することができる。このような使用例の平面図を図１９に示し、その部分横断面図を図２０（ａ）に、使用された蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）の内側に形成された貫通孔の平面図を図２０（ｂ）に示す。図２０（ａ）に示すように、環状突出部（Ｅ）に形成された２つの中円形の貫通孔（ｅ１）および貫通孔（ｅ２）によってポリスポイト（２１０'）がそれぞれ直立に支持されるため、実験者が実験器具を把持することなく、安定してマイクロスケール実験を行うことができる。ついで、硫酸ナトリウム水溶液に浸漬する前記スポイト（２１０'）の先端から硫酸ナトリウム水溶液を吸引し、それぞれのスポイト（２１０'）にマチバリ（２２０）を挿入し、クリップコードと電極とを連結すれば水が電気分解され酸素ガスと水素ガスとを発生する。これにより、一方のスポイト（２１０'）内に酸素ガスが、他のスポイト（２１０'）内に酸素ガスが集積され、その割合は、水素：酸素＝２:１となる。
【００１３】
また、上記スポイト（２１０'）に代えて図２１に示す三方活栓付きのシリンジを使用することもできる。シリンジのフランジ部を硫酸ナトリウム水溶液に浸漬し、シリンジの上部に連設した三方活栓から吸引することで容易に、シリンジ内に硫酸ナトリウム水溶液を導入することができる。また、シリンジは透明性に優れ、かつメモリが正確であり、より正確な実験を行うことができる。このようなシリンジを使用した態様の横断面図を図２２に示す。
【００１４】
しかしながら、従来のシリンジをマイクロスケール実験に使用する場合、蓋部（２０）の使用により、実験者が実験器具を把持することなく安定してマイクロスケール実験を行うことができる点で優れるが、シリンジの下端部に形成されたフランジは蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）を通過することができない。このため、図２２に示す態様とするには、硫酸ナトリウム水溶液が充填されたマルチウェルプレートにシリンジを挿入し、次いで、シリンジの頂部からを貫通孔（ｅ１、ｅ２）を貫通させてマルチウェルプレートの上部に蓋部（２０）を被覆する必要があり、操作が煩雑となる。
【００１５】
また、シリンジは剛性に優れるため、電極として使用するマチバリを挿入することが容易でなく、針先が曲がったりして特に小学生では極めて困難であり、教諭の介在が要求され、生徒各人が実験できる利点を十分に発揮することができない。
【００１６】
更に、前記マチバリには、クリップコードを介して電源と接続させるが、陰極マチバリと陽極マチバリを把持する蓑虫クリップやワニクチクリップはシリンジに比して重量があるため、シリンジが回転してクリップ同士が接触して短絡する場合がある。また、シリンジの回転に伴ってシリンジ表面に形成されたメモリも回転し、ガス量の測定が容易でない。従って、内容量の判断を正確に行うことができ、かつ操作が安全かつ容易な実験部材の開発が望まれる。
【００１７】
上記現状に鑑み、本発明は、マイクロスケール実験に使用する実験部材であって、水の電気分解によって発生する２種類の気体の発生量を安全かつ簡便に測定しうるマイクロスケール実験用部材を提供することを目的とする。
【００１８】
また本発明は、上記マイクロスケール実験用部材を含むマイクロスケール実験キットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、マルチウェルプレートとその上面を被覆する蓋部を使用するマイクロスケール実験、特に、このような実験器具を使用した水の電気分解実験を詳細に検討した結果、発生する酸素量と水素量とを測定する実験部材として筒状本体部の中央近傍に鍔部を形成した鍔付き筒状物を使用すれば、前記鍔部によって前記蓋部に安定して筒状物を固定させることができること、前記筒状物に電極挿入用の薄層部を形成すれば、電極の挿入位置を指定することで電極どうしの接触を回避できることなどを見出し、本発明を完成させた。
【００２０】
すなわち本発明は、マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物を提供するものである。
【００２１】
また本発明は、前記筒状本体部には、内容量を示すメモリと電極挿入用の薄層部とが形成されていることを特徴とする、上記マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物を提供するものである。
【００２２】
更に、前記マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物が収納された、マイクロスケール実験キットを提供するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、マルチウェルプレートの上部に形成した蓋部に前記鍔部を載置することで筒状物を安定して固定することができるため、失敗なくマイクロスケール実験を行うことができる。
【００２４】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、電極挿入用の薄層部を形成したためマチバリなどの電極を小さな力で挿入することができ、しかも薄層部によって電極位置を固定できるため、電極どうしの接触による短絡を防止でき、生徒が各人で簡便にマイクロスケール実験を行うことができる。
【００２５】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、筒状物にメモリが形成されているため、発生するガス量の測定を容易に行うことができる。しかも、鍔部によって回転が防止されるため、メモリの判読も容易に行うことができる。
【００２６】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、マチバリなどの電極挿入位置が固定されているため、実験装置の統一化、規格化、標準化が可能となり、より均一なマイクロスケール実験が可能となる。このため、例えば、２本の鍔付き筒状物を使用して発生ガス量比を評価する場合には、鍔付き筒状物に収集したガス量の高さから容易にガス比を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の鍔付き筒状物の好適な態様の一例であり、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図であり、図１（ｄ）は底面図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図１に示す本発明の鍔付き筒状物の記薄層部（１１６）の断面図であり、図３(ａ)はＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、図２１に示すシリンジに代えて本発明の鍔付き筒状物（１００）を使用した際の状態を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）は、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に鍔付き筒状物（１００）を、鍔部（１２０）の長尺方向を平行して直立させた場合の平面図である。また図５（ｂ）は、鍔付き筒状物（１００）の鍔部（１２０）に窪み（１２１）が形成される態様を説明する平面図である。
【図６】図６は、本発明の鍔付き筒状物の平面図（ａ）、正面図（ｂ）、底面図（ｃ）であり、図１に示す態様の鍔部（１２０）を９０°回転させて胴体部（１１５）に連接させる態様を説明する図である。
【図７】図７は、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図６に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図を示す。
【図８】図８は、本発明の鍔付き筒状物の平面図（ａ）、正面図（ｂ）、底面図（ｃ）である。鍔部（１２０）が一部が短径となった変形円である。
【図９】図９（ａ）は、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図８に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図である。また図９（ｂ）は、鍔付き筒状物（１００）の鍔部（１２０）に窪み（１２３）が形成される態様を説明する平面図である。
【図１０】図１０は、図９(ｂ)に示す鍔部（１２０）窪み（１２３）を有する鍔付き筒状物（１００）を、蓋部のウェル（Ｅ）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に装着した際の側面図である。
【図１１】図１１は、図８に示す本発明の鍔付き筒状物の薄層部（１１６）の断面図であり、図１１(ａ)はＡ−Ａ線断面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】本発明のマイクロスケール実験キットの斜視図である。
【図１３】従来の、マルチウェルプレートの一つのウェルを使用して、水の電気分解を行う方法を説明する説明図であり、ウェルに２本のポリスポイトが倒れて挿入される態様を説明する横断面図である。
【図１４】図１４は、マイクロスケール実験器具を構成するマルチウェルプレートを説明する図であり、図１４（ａ）は、底面部に中空柱状のウェルが形成されたマルチウェルプレートの平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。底面部に垂設する側壁が底面部の全周にわたって形成されている。
【図１５】従来のマルチウェルプレートを使用した水の電気分解方法の平面図である。
【図１６】図１６は、マイクロスケール実験器具を構成する蓋部を説明する図であり、図１６（ａ）は、蓋部の平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。
【図１７】図１７は、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）に、図１６に示す蓋部（２０）を被覆した態様の横断面図である。
【図１８】図１８は、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）のウェル（１５）と図１６に示す蓋部（２０）の環状突出部（２７）との符号を対応させ、さらに、各環状突出部（２７）に形成された貫通孔の番号を説明する図である。
【図１９】図１９は、図１８のウェル（Ｅ）に硫酸ナトリウム水溶液などの電解質溶液を収納し、ウェル（Ｅ）の上部を環状突出部（Ｅ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）に形成された２つの中円形の貫通孔（ｅ１）および貫通孔（ｅ２）からそれぞれポリスポイト（２１０'）を挿入する態様を説明する図である。
【図２０】図２０（ａ）は、図１９の部分横断面図であり、使用された蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）の内側に形成された貫通孔の平面図を図２０（ｂ）に示す。
【図２１】従来の、三方活栓付きのシリンジの側面図である。
【図２２】図２０のスポイト（２１０'）に代えて図２１に示す三方活栓付きのシリンジを使用した態様の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の第一は、マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物である。マイクロスケール実験は、前記図１８に例示するような所定形状の貫通孔が形成された蓋部（２０）を脱着自在に配設するマルチウェルプレート（１０）を使用することが簡便であり、このような蓋部（２０）を使用する前記マイクロスケール実験器具において、本発明の鍔付き筒状物を説明する。なお、便宜のため、図１８に示すように、ウェル（Ｅ）に対応する環状突出部を環状突出部（Ｅ）と称し、前記環状突出部（Ｅ）の内側に形成される貫通孔（２５）を、貫通孔（ｅ１）、貫通孔（ｅ２）などと特定して、以下に説明する。
（１）鍔付き筒状物
本発明の鍔付き筒状物は、マイクロスケール実験に使用する実験部材であって、例えば、水の電気分解に使用する従来のシリンジやスポイトに代えて使用しうるものである。従来のシリンジを使用する場合について説明する。図２２から明らかなように、マルチウェルプレート（１０）の上面に所定形状の貫通孔が形成された蓋部（２０）を装着するマイクロスケール実験に従来のシリンジを使用する場合には、シリンジの端部に形成されたフランジが前記蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入できないため、マルチウェルプレート（１０）に蓋部（２０）を被覆して、シリンジを挿入することができず、操作が煩雑であった。しかしながら、本発明によれば、蓋部（２０）をマルチウェルプレートに被覆してから蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に筒状物の下端から挿入できる。このため、長尺のシリンジ上部を貫通孔（ｅ１、ｅ２）に通す必要がなく、簡便にマイクロスケール実験を行うことができる。また、鍔部を蓋部（２０）の上面に載置することで長尺の鍔付き筒状物を安定して直立させることができる。本発明の鍔付き筒状物の好適な態様の一例を図１に示し、詳細に説明する。
本発明の鍔付き筒状物は、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする。更に、前記筒状本体部には、内容量を示すメモリと電極挿入用の薄層部とが形成されていてもよい。
【００２９】
図１（ａ）は、本発明の鍔付き筒状物の平面図、図１（ｂ）は、前記鍔付き筒状物の正面図、図１（ｃ）は、前記鍔付き筒状物の側面図であり、図１（ｄ）は、前記鍔付き筒状物の底面図である。
【００３０】
本発明の鍔付き筒状物（１００）は、図１（ｂ）に示すように、筒状本体部（１１０）と鍔部（１２０）とからなり、前記筒状本体部（１１０）の両端は開放端となっている。図２２に示すように、一端を硫酸ナトリウム水溶液などに挿入し、他の一端に三方活栓を接続すれば、前記三方活栓から吸引することで筒状本体部（１１０）内に硫酸ナトリウム水溶液を導入することができる。従って、鍔付き筒状物の一端開放部は、三方活栓が接続しうる三方活栓接続部（１１１）を有することが好ましい。なお、三方活栓とは例示であり、例えば三方活栓に代えてゴムチューブを連結しても同様に筒状本体部（１１０）内に他の内容物を導入し、クリップなどで把持することができる。従って、前記三方活栓接続部（１１１）は、三方活栓に限定されるものではなく他の実験部材を接続させるものであってもよい。
【００３１】
また、他の一端開放部は、上記蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入しうるサイズおよび形状の、貫通孔挿入部（１１７）となっている。なお、貫通孔挿入部（１１７）の端部の外周のサイズは、使用する蓋部(２０)に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）の形状に対応させて、適宜選択することができるが、前記貫通孔挿入部（１１７）の端部の外周は、前記蓋部(２０)の内周より小径である。
【００３２】
また、筒状本体部（１１０）の胴体部（１１５）は、筒状であれば、円筒状、角筒状などであってもよい。更に、全長に亘り略同径の筒状であってもよく、前記三方活栓接続部（１１１）から貫通孔挿入部（１１７）に向かって、テーパーが形成されるものであってもよい。更に、前記貫通孔挿入部（１１７）も、胴体部（１１５）から貫通孔挿入部（１１７）の端部に向かって広がるテーパーが形成されるものであってもよい。本発明の鍔付き筒状物は、内容量に対応するメモリ（１１３）が形成されていることが好ましい。水の電気分解などで発生するガスを捕集した場合、捕集したガス量を測定するためである。図１（ｂ）、図１（ｃ）では、前記メモリ（１１３）は、胴体部（１１５）の上端から開始されかつ正面部にのみ形成されているが、三方活栓接続部（１１１）を含めてメモリ（１１３）を形成してもよく、また、正面部に限定されず全周にメモリ（１１３）が形成されるものであってもよい。全周にメモリ(１２３)が形成される場合には、本発明の鍔付き筒状物がいずれの方向に直立する場合でも、その観察が容易だからである。なお、前記メモリ（１１３）は、鍔付き筒状物（１００）の表面に彫刻によって形成されるものであってもよく、印刷によって形成されるものであってもよい。更に、印刷されたメモリラベルを貼ってもよい。
【００３３】
また、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、胴体部（１１５）には、薄層部（１１６）が形成されていることが好ましい。薄層部（１１６）を介してマチバリなどの電極を容易に挿入することができるからである。図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図を図２に示す。前記薄層部（１１６）の最も薄い部分の厚さ（ｄ）は、約０．１〜０．８ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．５ｍｍである。この範囲であれば、マチバリなどの電極の挿入が容易であり、かつ発生したガスの遺漏を防止できる。また、図３に、前記薄層部（１１６）の断面図を示すが、図３(ａ)、図３（ｂ）に示すように、薄層部（１１６）は、その中心を最薄層とする均一な傾斜のすり鉢状であってもよい。なお、図３(ａ)は本発明の鍔付き筒状物（１００）の長手方向の断面図であり、図３(ｂ)は本発明の鍔付き筒状物（１００）の幅方向の断面図である。前記薄層部(１１６)を構成する図３（ａ）、図３（ｂ）に示す傾斜角（θａ）および傾斜角（θｂ）は、同一でも異なっていてもよく、好ましくは３０〜６０°である。上記範囲であれば、マチバリなどの電極の挿入の方向づけを容易に行うことができるからである。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）では、傾斜角（θａ）および傾斜角（θｂ）はそれぞれ左右対称である態様を示す。
【００３４】
本発明の鍔付き筒状物は、鍔部（１２０）を有することを特徴とする。前記鍔部（１２０）は、前記筒状本体部（１１０）の中央部と下端部との間、より具体的には、前記胴体部（１１５）の貫通孔挿入部（１１７）側端部に形成されている。筒状本体部（１１０）の下端にある貫通孔挿入部（１１７）をマイクロスケール実験器具を構成する蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入すると、前記鍔部（１２０）の下面と前記蓋部（２０）の上面とが接触して、前記筒状物（１００）を蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に安定して直立させることができる。
【００３５】
前記鍔部（１２０）の形状は、鍔付き筒状物（１００）を前記蓋部（２０）に安定に直立しうる形状であれば、特に制限はない。従って、円形、長楕円形、方形などのいずれであってもよい。しかしながら、例えば図１(ａ)、図１（ｄ）に示すように、略長楕円形であることが好ましい。図２１に示すシリンジに代えて本発明の鍔付き筒状物（１００）を使用した際の状態を図４に示す。図２２と相違して、鍔部（１２０）が蓋部（２０）の上面に接触し、鍔付き筒状物（１００）を安定に直立させることができる。
【００３６】
また、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に上記鍔付き筒状物（１００）を、鍔部（１２０）の長尺方向を平行して直立させた場合の平面図を図５（ａ）の実線で示す。鍔部（１２０）の長径によって蓋部（２０）の上面に安定して鍔付き筒状物（１００）を載置することができ、かつ鍔部（１２０）の長手方向が平行する際に前記鍔部（１２０）の短径と短径とが接触するため前記鍔付き筒状物（１００）の回転が防止され、薄層部（１１６）の向きが固定される。なお、前記薄層部（１１６）に挿入されるマチバチなどの電極は、２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の中心を結ぶ線と直交し、かつ相互に対向して挿入することができる。これにより、マチバリなどの電極位置が接近しないように固定され、鍔付き筒状物（１００）が回転することで発生する電極間の短絡を簡便に防止することができる。
【００３７】
なお、本発明の鍔付き筒状物（１００）は、短径どうしを接触させる配置に限定されず、図５（ａ）の一点斜線で示すように、鍔付き筒状物（１００）の背面部を対向して貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入してもよい。この態様であれば、薄層部（１１６）が２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の中心を結ぶ線上に背中合わせに配置されるためマチバリなどの電極の挿入が容易であり、かつ前記電極の挿入方向が対向するためその接近をより確実に防止することができる。なお、このような使用を可能とするため、前記鍔部（１２０）の長径の突出幅（ｗ１）は、蓋部（２０）に設けた２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の外周間（ｗ２）未満とすることが好ましい。蓋部（１２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に鍔付き筒状物を直立させた場合に、一方の鍔付き筒状物の直立を妨げることがない。更に、鍔部（１２０）の長尺側の端部は、図５（ｂ）に示すように、中央部（１２１）に窪みが形成されるものであってもよい。このような窪み（１２１）と他の鍔付き筒状物（１００）の胴体部（１１５）の外周との嵌合により鍔付き筒状物（１００）の回転を確実に防止することができる。
本発明における鍔部（１２０）の形状は、上記に限定されるものではない。例えば、略楕円形の鍔部（１２０）であっても、図１に示す態様の鍔部（１２０）を９０°回転させて胴体部（１１５）に連接させる態様であってもよい。これを図６に示す。図１との相違は、胴体部（１１５）と鍔部（１２０）の回転方向のみである。また、図７に、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図６に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図を示す。前記図５（ａ）の実線で示す鍔部（１２０）と相違して、図７では、薄層部（１１６）が２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の中心を結ぶ線上に背中合わせに形成され、電極どうしの接触による短絡をより効果的に回避することができる。なお、２つの鍔部（１２０）の短径と短径とが接触するため、直立する鍔付き筒状物（１００）の自由回転が防止され安定する。
【００３８】
更に、図８に示すように、鍔部（１２０）は変形したものであってもよい。図８(ａ)はこのような変形鍔部（１２０）を有する鍔付き筒状物の平面図、図８（ｂ）は正面図、図８(ｃ)は底面図である。図８で示す鍔付き筒状物の鍔部（１２０）は、一部が短径となった変形円であり、前記短径が鍔付き筒状物の正面側となるように配設される態様を示す。また、図９に、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図８に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図を実線で示す。前記図７と同様に、薄層部（１１６）が２つの貫通孔の中心を結ぶ線上に背中合わせに形成されている。また、２つの鍔部（１２０）の短径と短径とが接触するため、直立する鍔付き筒状物（１００）の自由回転が防止され安定し、電極どうしの接触による短絡を防止することができる。なお、鍔部（１２０）の長径は、蓋部（１２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に鍔付き筒状物を直立させた場合、一方の鍔付き筒状物の直立を妨げるものであってはならない。このような使用を可能とするため、前記鍔部（１２０）の長径の突出幅（ｗ３）は、蓋部（２０）に設けた２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の外周間（ｗ２）未満とすることが好ましい。更に、鍔部（１２０）の長尺側の端部は、図９（ｂ）に示すように、中央部に窪み（１２３）が形成されるものであってもよい。このような窪み（１２３）と他の鍔付き筒状物（１００）の胴体部（１１５）または貫通孔挿入部（１１７）の外周との嵌合により鍔付き筒状物（１００）の回転を確実に防止することができる。この態様を図１０に示す。図１０は、図９（ｂ）に示す中央に窪み（１３３）が形成される鍔部（１２０）を有する鍔付き筒状物（α、β）の２本をウェル（Ｅ）に形成した貫通孔（ｅ１）、貫通孔（ｅ２）にそれぞれ装着した状態の側面図である。２つの鍔付き筒状物（１００）の鍔部（１２０）の窪み（１２３）が対向するように貫通孔（ｅ１）と貫通孔（ｅ２）とに挿入されると、鍔付き筒状物（α）の鍔部（１２０）の窪み（１２３）が、鍔付き筒状物（β）の胴体部（１１５）と嵌合し、鍔付き筒状物（β）の鍔部（１２０）の窪み（１２３）が、鍔付き筒状物（α）の貫通孔挿入部（１１７）と嵌合してする。２つの鍔部（１２０）は、鍔付き筒状物（α）の鍔部（１２０）の下面が、鍔付き筒状物（β）の鍔部（１２０）の上面と接触するため段差を生じるが、相互の胴体部（１１５）または貫通孔挿入部（１１７）と窪み（１２３）とが嵌合するため、安定して直立することができる。なお、前記図５（ｂ）の鍔部（１２０）も同様である。
【００３９】
更に、本発明の鍔付き筒状物において、前記薄層部（１１６）は、図３の態様に限定されるものではなく、図８（ｂ）に示すように、端部が太くなるしずく状であってもよい。図１１に薄層部（１１６）の断面図を示す。図１１（ａ）は、このような薄層部（１１６）のＡ−Ａ線断面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線縦断面図である。本発明の鍔付き筒状物（１００）を、貫通孔挿入部（１１７）を下に向けて直立させた際の水平線に対し、前記薄層部の貫通孔挿入部（１１７）側の傾斜角（θ１）と三方活栓接続部（１１１）側の傾斜角（θ２）とを異ならせている。前記傾斜角（θ１）は、５０〜８５°であることが好ましく、一方傾斜角（θ２）は３〜１０°であることが好ましい。図１１（ａ）に示すように、縦方向の一方になだらかな傾斜角（θ１）を形成させ、マチバリなどの電極をこの傾斜に沿って挿入することができる。なお、このような薄層部（１１６）の形状は、図８に示す鍔付き筒状物に限定して形成されるものではなく、図１、図６などの鍔付き筒状物において形成されるものであってもよい。
（４）蓋部の貫通孔
前記したように、蓋部（２０）に形成する貫通孔（２５）の形状は、マイクロスケール実験部材を容易に支持しうるものであれば、特に限定はない。図１８に示す貫通孔で例示すれば、環状突出部の内側に線状の貫通孔が少なくとも２つ形成された環状突出部（Ａ）を有する蓋部（２０）を使用して、ボルタ電池の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ａ）に希硫酸をいれ、ウェル（Ａ）の上部を環状突出部（Ａ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、環状突出部（Ａ）に形成された線状の貫通孔（ａ２）から亜鉛板（２４０）を挿入し、環状突出部（Ａ）に形成された線状の貫通孔（ａ４）から銅板（２５０）を挿入する。電圧計で前記亜鉛板（２４０）と銅板（２５０）とをつなぎ、電圧を測定することができる。なお、メロディをつなぐと音をならすことができる。
【００４０】
また、環状突出部の内側に線状の貫通孔が少なくとも２つ形成された環状突出部（Ｂ）、環状突出部（Ｃ）とを有する蓋部（２０）を使用して、ろ紙片の塩橋を使用したダニエル電池の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｂ）に硫酸銅溶液と銅板（２５０）とを入れ、ウェル（Ｃ）に硫酸亜鉛溶液と亜鉛板（２４０）を入れ、ウェル（Ｂ）、ウェル（Ｃ）の上部を環状突出部（Ｂ）、環状突出部（Ｃ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｂ）に形成された線状の貫通孔（ｂ２）から銅板（２５０）を挿入し、環状突出部（Ｃ）に形成された線状の貫通孔（ｃ４）から亜鉛板（２４０）を挿入し、環状突出部（Ｂ）や環状突出部（Ｃ）の内側に形成された線状の貫通孔（ｂ４、ｃ２）から、ウェル（Ｂ）、ウェル（Ｃ）をまたぐ様にろ紙の塩橋（２６０）を挿入する。
【００４１】
また、環状突出部の内側に小円形の貫通孔が２つと、線状の貫通孔が少なくとも１つ形成された環状突出部（Ｄ）を有する蓋部（２０）を使用して、指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｄ）に硫酸ナトリウム水溶液とフェノールフタレインをいれ、ウェル（Ｄ）の上部を環状突出部（Ｄ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、環状突出部（Ｄ）に形成された小円形の貫通孔（ｄ１）、貫通孔（ｄ５）に鉛筆の芯などからなる電極（２７０）をそれぞれ挿入し、線状の貫通孔（ｄ３）からろ紙（２８０）を挿入して前記電極（２７０）を仕切り、前記電極（２７０）に電流電圧を印加する。硫酸ナトリウムが電気分解され、ろ紙で仕切った一方の電極側に水酸化ナトリウムが生成されると、フェノールフタレインによる赤色を観察することができる。
【００４２】
また、環状突出部の内側に小円形の貫通孔が形成された環状突出部（Ｆ）と、環状突出部の内側に大円形の貫通孔が形成された環状突出部（Ｈ）とを有する蓋部（２０）を使用して、爆鳴気と呼ばれる燃焼実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｆ）に洗剤液を入れ、ウェル（Ｆ）、ウェル（Ｈ）の上部を環状突出部（Ｆ）、環状突出部（Ｈ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｈ）に形成された大円形の貫通孔（ｈ）からウェル（Ｈ）にポリスポイト（２１０'）を挿入し、ポリスポイト（２１０'）の先端を環状突出部（Ｆ）の貫通孔（ｆ２）から洗剤液を入れたウェル（Ｆ）に導入して、実験をすることができる。電極に直流電圧を印加し、ウェル（Ｆ）に溜まった気体を洗剤液の泡に閉じ込め、この泡に点火すればよい。
【００４３】
更に、環状突出部の内側に弧状の貫通孔と線状の貫通孔とが形成された環状突出部（Ｇ）を有する蓋部（２０）を使用して、半透膜を使用するダニエル電池の実験を行うことができる。図１８に示すウェル（Ｇ）に硫酸銅水溶液をいれ、ウェル（Ｇ）の上部を環状突出部（Ｇ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｇ）に形成された弧状の貫通孔（ｇ２）からウェル（Ｇ）に亜鉛板（２４０）が挿入された前記半透膜（２３０）を挿入し、線状の貫通孔（ｇ１）に銅板（２５０）を挿入する。
【００４４】
また、環状突出部の内側に中円形の貫通孔が２つと、線状の貫通孔が１つ形成された環状突出部（Ｉ）を有する蓋部（２０）を使用して、指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｉ）に硫酸ナトリウム水溶液とフェノールフタレインをいれ、ウェル（Ｉ）の上部を環状突出部（Ｉ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、環状突出部（Ｉ）に形成された中円形の貫通孔（ｉ１）、貫通孔（ｉ３）に炭素棒などからなる電極（２７０）をそれぞれ挿入し、線状の貫通孔（ｉ２）からろ紙（２８０）を挿入し、前記電極に電流を流す。硫酸ナトリウムが電気分解され、水酸化ナトリウムが生成されると、フェノールフタレインによる赤色を観察することができる。
【００４５】
また、環状突出部の内側に２つの中円形の貫通孔が形成された環状突出部（Ｊ）が形成された蓋部を使用して塩化銅水溶液の電気分解の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｊ）に塩化銅水溶液を入れ、ウェル（Ｊ）の上部を環状突出部（Ｊ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｊ）に形成された中円形の貫通孔（ｊ１）、貫通孔（ｊ３）からウェル（Ｊ）に電極（２７０）を挿入して、電極を固定することができる。
（５）製造方法
本発明の鍔付き筒状物は、射出成形などの型抜き成形で製造することができる。
【００４６】
本発明の鍔付き筒状物を構成する部材としては、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂やポリアミド系樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ＡＳなどの透明樹脂を例示することができる。
【００４７】
なお、メモリ（１１３）や薄層部（１１６）を金型に形成することで、簡便に成形することができる。
（６）マイクロスケール実験キット
本発明の第二は、前記マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物が収納された、マイクロスケール実験キットである。
【００４８】
マイクロスケール実験は、各学年に適した実験を構成することができ、前記した水の電気分解と爆鳴気、ダニエル電池、塩化銅水溶液の電気分解の他にも指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験などが例示できる。本発明では、このようなマイクロスケール実験に使用する部材として上記鍔付き筒状物（１００）を収納し、および他の実験部材や試薬、前記マルチウェルプレートと蓋部を収納し、マイクロスケール実験キットとすることができる。
【００４９】
マイクロスケール化学の実験例として、水の電気分解実験および爆鳴気として、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、ポリピペット、ステンレス待ち針、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどの電解質、石鹸水を使用する。また、体積比に関する実験としては、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、注射器Ａ、注射器Ｂ、ステンレス針、ゴム管、三方活栓、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどの電解質を使用する。また、ダニエル電池に関する実験として、前記マイクロスケール実験器具、亜鉛板、銅板、半透膜、硫酸銅水溶液、硫酸亜鉛水溶液、電圧計、メロディを使用する。また、鉛蓄電池に関する実験として、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、鉛板、硫酸、電圧計、メロディを使用する。また、ボルタ電池に関する実験として、前記マイクロスケール実験器具、亜鉛板、銅板、硫酸、電圧計、メロディを使用する。また、指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験として、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、炭素棒、硫酸ナトリウム、ＢＴＢ、フェノールフタレイン溶液を使用する。本発明の好適なマイクロスケール実験キットの斜視図を、図１２に示す。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、従来のマイクロスケール実験に使用するマルチウェルプレートとして、ウェルの上部に所定形状の貫通孔が形成された蓋部を装着してマイクロスケール実験器具とすることができ、安価に安全性と操作性に優れるマイクロスケール実験キットを調製することができ、有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１０・・・マルチウェルプレート、
１１・・・マルチウェルプレートの底面部、
１５・・・中空柱状のウェル、
１６・・・マルチウェルプレートの側壁部、
２０・・・マルチウェルプレートに装着しうる蓋部、
２１・・・蓋部の天面部、
２３・・・蓋部の側面部、
２５・・・蓋部の貫通孔、
２７・・・蓋部の環状突出部、
１００・・・本発明の鍔付き筒状物、
１１０・・・本発明の鍔付き筒状物の筒状本体部、
１１１・・・筒状本体部のの三方活栓接続部、
１１３・・・筒状本体部に形成したメモリ
１１５・・・筒状本体部の胴体部、
１１６・・・筒状本体部に形成した薄層部、
１１７・・・筒状本体部の貫通孔挿入部、
１２０・・・本発明の鍔付き筒状物の鍔部、
１２１，１２３・・・本発明の鍔付き筒状物の窪み、
２００・・・マルチウェルプレート、
２０１・・・ウェル、
２０３・・・硫酸ナトリウム水溶液、
２１０・・・鍔付き筒状物
２１０'・・・ポリスポイト、
２２０・・・マチバリ，
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のシリンジやスポイトに代えてマイクロスケール実験に安全かつ簡便に使用しうるマイクロスケール実験用部材に関し、より詳細には、水を電気分解して２：１の体積比の水素と酸素とを発生させる実験に好適に使用できるマイクロスケール実験用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来に比して実験スケールを１／１０〜１／１００程度に縮小し、使う薬品を少なくして実験する「マイクロスケール実験」が、環境に配慮するグリーンケミストリーの考えに基づいて、日本の教育現場に普及しつつある。
【０００３】
このようなマイクロスケール実験として、（１）金属および金属イオンの反応、（２）酸と塩基の実験：酸性とアルカリ性、酸塩基指示薬、中和、塩の加水分解、緩衝溶液、（３）電池：ボルタ、ダニエル、鉛蓄電池、燃料電池、（４）塩化銅水溶液をはじめとするいろいろな電解質水溶液の電気分解、（５）酸化還元反応：金属のイオン化傾向、（６）化学平衡の実験、（７）化学反応の反応速度の実験、（８）水の電気分解の実験、（９）爆鳴気の実験などを例示することができる。
【０００４】
水の電気分解で例示すれば、従来は、Ｈ型電気分解装置やホフマン型電気分解装置を使用し、電解質溶液である硫酸ナトリウム水溶液を使用していたが、電解質水溶液の使用量が大量であること、液だめとコックを同時操作することが難しいこと、装置などが高価であることなどの問題があった。
【０００５】
しかしながら、例えばマイクロスケール実験では、図１３に示すように、マルチウェルプレート（２００）の１つのウェル（２０１）に硫酸ナトリウム水溶液（２０３）を２ｍｌ入れ、先端を５ｍｍ残して切断した２本のポリスポイト（２１０'）にそれぞれマチバリ（２２０）を挿入し、ポリスポイトに硫酸ナトリウム水溶液を満たして前記ウェル（２０１）に立て、前記マチバリ（２２０）を電極として電源装置につなぎ約５分間、直流電圧を印加して行うことができる（非特許文献１）。マチバリ（２２０）に直流電圧を印加すると、約１０分間の電気分解によって発生する気体の体積比、水素:酸素＝２：１を観察することができる。この際、ＵＳＢハブを利用した電源装置による電圧値は約５Ｖ、電流値は約１０〜１１ｍＡ、実験に必要な硫酸ナトリウム水溶液量は、約１０ｍｌである。従来の水の電気分解実験に比べ、電解質水溶液量が非常に少量であり、短時間で実験結果を得られる利点もある。
【０００６】
このように、マイクロスケール実験によれば、実験時間の短縮と準備作業や後片付け作業の軽減することができる。また、マイクロスケール実験によれば、同一のマルチウェルプレートを使用して多種類の実験を行うことができる。更に、装置も小型であるため生徒が各人で実験でき、実験の体験により理解をより深め、各人の問題解決能力や創造力を育成することもできる。同時に、環境への配慮を考える力も身につけることが出来る。
【０００７】
このようなマイクロスケール実験では、例えば、３×４にウェルが配列された市販の細胞培養用マルチプレートを使用することができ、マルチウェルプレートは、底面積が大きいため、少量の試薬を使用する実験でも高い実験操作の安定性を確保しうる。図１４に、このようなマイクロスケール実験に使用しうるマルチウェルプレート（１０）を示す。図１４（ａ）はその平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。図１４では、底面部（１１）に、中空柱状のウェル（１５）が３×４で配列され、底面部には、これに垂設される側壁部（１６）が底面部の全周にわたって形成されている態様を示す。このようなマルチウェルプレート（１０）は、中空柱状であればよく、柱状は円柱に限定されるものではなく、各ウェル（１５）のサイズもマイクロスケール実験に好適に使用できるよう、内容量が０．５〜１０ｍｌとなるようにその高さや面積が選択され、ウェルの配列も３×４に限定されるものでなく、マイクロスケール実験に応じて適宜選択される。また、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）において、底面部（１１）に側壁部（１６）が形成されていないものであってもよい。この態様であれば、たとえば気体が発生する実験など、ウェル（１５）内での変色や沈殿、気泡の発生などがウェル（１５）の側面から容易に観察できるからである。
【０００８】
図１５は、このような細胞培養用マルチプレートにより上記マイクロスケール実験を行っている状態を示す説明図である。硫酸ナトリウム水溶液を収納したウェル（Ｅ）に、２本のポリスポイト（２１０'）が挿入され、各ポリスポイトに配設されたマチバリ（２２０）が電極となり、この電極にクリップコードを介して電源装置の陽極、陰極が連設されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】坂東 舞他３名、簡単にできる水の電気分解実験、マイクロスケール実験の応用、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｎａｔｓｃｉ．ｋｙｏｋｙｏ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／〜ｒｉｇａｋｕ／ｆｏｒｕｍ／７ｇｏｕ／ｂａｎｄｏ７ｇｏｕ３５−３９．ｐｄｆ＃ｓｅａｒｃｈ＝’マイクロスケール実験’＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１５に示す水の電気分解実験では、特定のウェル（Ｅ）に立てた２本のスポイト（２１０'）に挿入したマチバリにクリップコードを連設させるため、スポイトの直立が困難となり、また重量のあるクリップコードによってスポイトが回転するなどその位置が不安定で、これらを両手で押える必要がある。マイクロスケール実験は、生徒が各人で実験できる利点があるが、生徒の両手がふさがっては実験の安全性、確実性が損なわれる場合がある。一方、特定の支持具を配備すれば、マイクロスケール実験キットが大掛かりなものとなる。
【００１１】
そこで、このようなマイクロスケール実験器具として、前記マルチウェルプレートの上部を被覆する蓋部を設け、その蓋部にマイクロスケール実験に使用する部材を支持しうる貫通孔を形成したものがある。これを図１６に例示する。図１６（ａ）は、このような蓋部（２０）の平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、蓋部（２０）は、天面部（２１）と側面部（２３）とからなり、天面部（２１）には、少なくも１つのウェル（１５）と対向する位置に、マイクロスケール実験に使用する部材を支持しうる貫通孔（２５）が形成されている。このような蓋部を使用すれば、両手で部材を把持することなく安定化しうる。なお、同図に示す蓋部（２０）には、前記貫通孔（２５）の外周に、環状突出部（２７）が形成されている。環状突出部（２７）により、各ウェルとの境界部を形成したり、ウェル（１５）の上端部と嵌合させて蓋部（２０）のガタツキを抑え、また環状突出部（２７）によってウェル内の液密を確保し、溶液の蒸発などを防止することができる。便宜のため、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）に、図１６に示す蓋部（２０）を被覆したマイクロスケール実験器具の横断面図を図１７に示す。図１７に示す蓋部（２０）には、蓋部（２０）の前記ウェル（１５）に対応し、かつ前記ウェル（１５）の上端部の外側に環状突出部（２７）が形成されている。貫通孔（１５）は、前記環状突出部（２７）の内側に形成されている。なお、前記環状突出部（２７）の形成は任意であり、蓋部（２０）の内側に存在しなくてもよい。また、前記蓋部（２０）に形成する貫通孔（２５）の形状は、マイクロスケール実験部材を容易に支持しうるものであれば、特に限定はない。マイクロスケール実験では、ウェル（１５）に試薬やマイクロスケール実験部材を投入して使用するため、本願明細書では、マルチウェルプレートのウェル（１５）と、そのウェル（１５）に対向する蓋部（２０）の環状突出部（２７）とを同じ符号で示す。図１８に、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）のウェル（１５）と図１６に示す蓋部（２０）の環状突出部（２７）との符号を対応させ、さらに、各環状突出部（２７）に形成された貫通孔に番号を付した説明図を示す。以降、ウェル（Ａ）に対応する環状突出部を環状突出部（Ａ）と称し、前記環状突出部（Ａ）の内側に形成される貫通孔（２５）を、貫通孔（ａ１）、貫通孔（ａ２）、貫通孔（ａ３）などで特定して説明する。
【００１２】
上記マイクロスケール実験器具を使用すれば、例えば、図１８のウェル（Ｅ）に硫酸ナトリウム水溶液などの電解質溶液を収納し、ウェル（Ｅ）の上部を環状突出部（Ｅ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）に形成された２つの中円形の貫通孔（ｅ１）および貫通孔（ｅ２）からそれぞれポリスポイト（２１０'）を挿入することができる。このような使用例の平面図を図１９に示し、その部分横断面図を図２０（ａ）に、使用された蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）の内側に形成された貫通孔の平面図を図２０（ｂ）に示す。図２０（ａ）に示すように、環状突出部（Ｅ）に形成された２つの中円形の貫通孔（ｅ１）および貫通孔（ｅ２）によってポリスポイト（２１０'）がそれぞれ直立に支持されるため、実験者が実験器具を把持することなく、安定してマイクロスケール実験を行うことができる。ついで、硫酸ナトリウム水溶液に浸漬する前記スポイト（２１０'）の先端から硫酸ナトリウム水溶液を吸引し、それぞれのスポイト（２１０'）にマチバリ（２２０）を挿入し、クリップコードと電極とを連結すれば水が電気分解され酸素ガスと水素ガスとを発生する。これにより、一方のスポイト（２１０'）内に酸素ガスが、他のスポイト（２１０'）内に酸素ガスが集積され、その割合は、水素：酸素＝２:１となる。
【００１３】
また、上記スポイト（２１０'）に代えて図２１に示す三方活栓付きのシリンジを使用することもできる。シリンジのフランジ部を硫酸ナトリウム水溶液に浸漬し、シリンジの上部に連設した三方活栓から吸引することで容易に、シリンジ内に硫酸ナトリウム水溶液を導入することができる。また、シリンジは透明性に優れ、かつメモリが正確であり、より正確な実験を行うことができる。このようなシリンジを使用した態様の横断面図を図２２に示す。
【００１４】
しかしながら、従来のシリンジをマイクロスケール実験に使用する場合、蓋部（２０）の使用により、実験者が実験器具を把持することなく安定してマイクロスケール実験を行うことができる点で優れるが、シリンジの下端部に形成されたフランジは蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）を通過することができない。このため、図２２に示す態様とするには、硫酸ナトリウム水溶液が充填されたマルチウェルプレートにシリンジを挿入し、次いで、シリンジの頂部からを貫通孔（ｅ１、ｅ２）を貫通させてマルチウェルプレートの上部に蓋部（２０）を被覆する必要があり、操作が煩雑となる。
【００１５】
また、シリンジは剛性に優れるため、電極として使用するマチバリを挿入することが容易でなく、針先が曲がったりして特に小学生では極めて困難であり、教諭の介在が要求され、生徒各人が実験できる利点を十分に発揮することができない。
【００１６】
更に、前記マチバリには、クリップコードを介して電源と接続させるが、陰極マチバリと陽極マチバリを把持する蓑虫クリップやワニクチクリップはシリンジに比して重量があるため、シリンジが回転してクリップ同士が接触して短絡する場合がある。また、シリンジの回転に伴ってシリンジ表面に形成されたメモリも回転し、ガス量の測定が容易でない。従って、内容量の判断を正確に行うことができ、かつ操作が安全かつ容易な実験部材の開発が望まれる。
【００１７】
上記現状に鑑み、本発明は、マイクロスケール実験に使用する実験部材であって、水の電気分解によって発生する２種類の気体の発生量を安全かつ簡便に測定しうるマイクロスケール実験用部材を提供することを目的とする。
【００１８】
また本発明は、上記マイクロスケール実験用部材を含むマイクロスケール実験キットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、マルチウェルプレートとその上面を被覆する蓋部を使用するマイクロスケール実験、特に、このような実験器具を使用した水の電気分解実験を詳細に検討した結果、発生する酸素量と水素量とを測定する実験部材として筒状本体部の中央近傍に鍔部を形成した鍔付き筒状物を使用すれば、前記鍔部によって前記蓋部に安定して筒状物を固定させることができること、前記筒状物に電極挿入用の薄層部を形成すれば、電極の挿入位置を指定することで電極どうしの接触を回避できることなどを見出し、本発明を完成させた。
【００２０】
すなわち本発明は、マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物を提供するものである。
【００２１】
また本発明は、前記筒状本体部には、内容量を示すメモリと電極挿入用の薄層部とが形成されていることを特徴とする、上記マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物を提供するものである。
【００２２】
更に、前記マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物が収納された、マイクロスケール実験キットを提供するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、マルチウェルプレートの上部に形成した蓋部に前記鍔部を載置することで筒状物を安定して固定することができるため、失敗なくマイクロスケール実験を行うことができる。
【００２４】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、電極挿入用の薄層部を形成したためマチバリなどの電極を小さな力で挿入することができ、しかも薄層部によって電極位置を固定できるため、電極どうしの接触による短絡を防止でき、生徒が各人で簡便にマイクロスケール実験を行うことができる。
【００２５】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、筒状物にメモリが形成されているため、発生するガス量の測定を容易に行うことができる。しかも、鍔部によって回転が防止されるため、メモリの判読も容易に行うことができる。
【００２６】
本発明のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物によれば、マチバリなどの電極挿入位置が固定されているため、実験装置の統一化、規格化、標準化が可能となり、より均一なマイクロスケール実験が可能となる。このため、例えば、２本の鍔付き筒状物を使用して発生ガス量比を評価する場合には、鍔付き筒状物に収集したガス量の高さから容易にガス比を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の鍔付き筒状物の好適な態様の一例であり、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図であり、図１（ｄ）は底面図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図１に示す本発明の鍔付き筒状物の記薄層部（１１６）の断面図であり、図３(ａ)はＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、図２１に示すシリンジに代えて本発明の鍔付き筒状物（１００）を使用した際の状態を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）は、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に鍔付き筒状物（１００）を、鍔部（１２０）の長尺方向を平行して直立させた場合の平面図である。また図５（ｂ）は、鍔付き筒状物（１００）の鍔部（１２０）に窪み（１２１）が形成される態様を説明する平面図である。
【図６】図６は、本発明の鍔付き筒状物の平面図（ａ）、正面図（ｂ）、底面図（ｃ）であり、図１に示す態様の鍔部（１２０）を９０°回転させて胴体部（１１５）に連接させる態様を説明する図である。
【図７】図７は、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図６に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図を示す。
【図８】図８は、本発明の鍔付き筒状物の平面図（ａ）、正面図（ｂ）、底面図（ｃ）である。鍔部（１２０）が一部が短径となった変形円である。
【図９】図９（ａ）は、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図８に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図である。また図９（ｂ）は、鍔付き筒状物（１００）の鍔部（１２０）に窪み（１２３）が形成される態様を説明する平面図である。
【図１０】図１０は、図９(ｂ)に示す鍔部（１２０）窪み（１２３）を有する鍔付き筒状物（１００）を、蓋部のウェル（Ｅ）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に装着した際の側面図である。
【図１１】図１１は、図８に示す本発明の鍔付き筒状物の薄層部（１１６）の断面図であり、図１１(ａ)はＡ−Ａ線断面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】本発明のマイクロスケール実験キットの斜視図である。
【図１３】従来の、マルチウェルプレートの一つのウェルを使用して、水の電気分解を行う方法を説明する説明図であり、ウェルに２本のポリスポイトが倒れて挿入される態様を説明する横断面図である。
【図１４】図１４は、マイクロスケール実験器具を構成するマルチウェルプレートを説明する図であり、図１４（ａ）は、底面部に中空柱状のウェルが形成されたマルチウェルプレートの平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。底面部に垂設する側壁が底面部の全周にわたって形成されている。
【図１５】従来のマルチウェルプレートを使用した水の電気分解方法の平面図である。
【図１６】図１６は、マイクロスケール実験器具を構成する蓋部を説明する図であり、図１６（ａ）は、蓋部の平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＸ−Ｘ'線の横断面図である。
【図１７】図１７は、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）に、図１６に示す蓋部（２０）を被覆した態様の横断面図である。
【図１８】図１８は、図１４に示すマルチウェルプレート（１０）のウェル（１５）と図１６に示す蓋部（２０）の環状突出部（２７）との符号を対応させ、さらに、各環状突出部（２７）に形成された貫通孔の番号を説明する図である。
【図１９】図１９は、図１８のウェル（Ｅ）に硫酸ナトリウム水溶液などの電解質溶液を収納し、ウェル（Ｅ）の上部を環状突出部（Ｅ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）に形成された２つの中円形の貫通孔（ｅ１）および貫通孔（ｅ２）からそれぞれポリスポイト（２１０'）を挿入する態様を説明する図である。
【図２０】図２０（ａ）は、図１９の部分横断面図であり、使用された蓋部（２０）の環状突出部（Ｅ）の内側に形成された貫通孔の平面図を図２０（ｂ）に示す。
【図２１】従来の、三方活栓付きのシリンジの側面図である。
【図２２】図２０のスポイト（２１０'）に代えて図２１に示す三方活栓付きのシリンジを使用した態様の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の第一は、マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物である。マイクロスケール実験は、前記図１８に例示するような所定形状の貫通孔が形成された蓋部（２０）を脱着自在に配設するマルチウェルプレート（１０）を使用することが簡便であり、このような蓋部（２０）を使用する前記マイクロスケール実験器具において、本発明の鍔付き筒状物を説明する。なお、便宜のため、図１８に示すように、ウェル（Ｅ）に対応する環状突出部を環状突出部（Ｅ）と称し、前記環状突出部（Ｅ）の内側に形成される貫通孔（２５）を、貫通孔（ｅ１）、貫通孔（ｅ２）などと特定して、以下に説明する。
（１）鍔付き筒状物
本発明の鍔付き筒状物は、マイクロスケール実験に使用する実験部材であって、例えば、水の電気分解に使用する従来のシリンジやスポイトに代えて使用しうるものである。従来のシリンジを使用する場合について説明する。図２２から明らかなように、マルチウェルプレート（１０）の上面に所定形状の貫通孔が形成された蓋部（２０）を装着するマイクロスケール実験に従来のシリンジを使用する場合には、シリンジの端部に形成されたフランジが前記蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入できないため、マルチウェルプレート（１０）に蓋部（２０）を被覆して、シリンジを挿入することができず、操作が煩雑であった。しかしながら、本発明によれば、蓋部（２０）をマルチウェルプレートに被覆してから蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に筒状物の下端から挿入できる。このため、長尺のシリンジ上部を貫通孔（ｅ１、ｅ２）に通す必要がなく、簡便にマイクロスケール実験を行うことができる。また、鍔部を蓋部（２０）の上面に載置することで長尺の鍔付き筒状物を安定して直立させることができる。本発明の鍔付き筒状物の好適な態様の一例を図１に示し、詳細に説明する。
本発明の鍔付き筒状物は、両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする。更に、前記筒状本体部には、内容量を示すメモリと電極挿入用の薄層部とが形成されていてもよい。
【００２９】
図１（ａ）は、本発明の鍔付き筒状物の平面図、図１（ｂ）は、前記鍔付き筒状物の正面図、図１（ｃ）は、前記鍔付き筒状物の側面図であり、図１（ｄ）は、前記鍔付き筒状物の底面図である。
【００３０】
本発明の鍔付き筒状物（１００）は、図１（ｂ）に示すように、筒状本体部（１１０）と鍔部（１２０）とからなり、前記筒状本体部（１１０）の両端は開放端となっている。図２２に示すように、一端を硫酸ナトリウム水溶液などに挿入し、他の一端に三方活栓を接続すれば、前記三方活栓から吸引することで筒状本体部（１１０）内に硫酸ナトリウム水溶液を導入することができる。従って、鍔付き筒状物の一端開放部は、三方活栓が接続しうる三方活栓接続部（１１１）を有することが好ましい。なお、三方活栓とは例示であり、例えば三方活栓に代えてゴムチューブを連結しても同様に筒状本体部（１１０）内に他の内容物を導入し、クリップなどで把持することができる。従って、前記三方活栓接続部（１１１）は、三方活栓に限定されるものではなく他の実験部材を接続させるものであってもよい。
【００３１】
また、他の一端開放部は、上記蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入しうるサイズおよび形状の、貫通孔挿入部（１１７）となっている。なお、貫通孔挿入部（１１７）の端部の外周のサイズは、使用する蓋部(２０)に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）の形状に対応させて、適宜選択することができるが、前記貫通孔挿入部（１１７）の端部の外周は、前記蓋部(２０)の内周より小径である。
【００３２】
また、筒状本体部（１１０）の胴体部（１１５）は、筒状であれば、円筒状、角筒状などであってもよい。更に、全長に亘り略同径の筒状であってもよく、前記三方活栓接続部（１１１）から貫通孔挿入部（１１７）に向かって、テーパーが形成されるものであってもよい。更に、前記貫通孔挿入部（１１７）も、胴体部（１１５）から貫通孔挿入部（１１７）の端部に向かって広がるテーパーが形成されるものであってもよい。本発明の鍔付き筒状物は、内容量に対応するメモリ（１１３）が形成されていることが好ましい。水の電気分解などで発生するガスを捕集した場合、捕集したガス量を測定するためである。図１（ｂ）、図１（ｃ）では、前記メモリ（１１３）は、胴体部（１１５）の上端から開始されかつ正面部にのみ形成されているが、三方活栓接続部（１１１）を含めてメモリ（１１３）を形成してもよく、また、正面部に限定されず全周にメモリ（１１３）が形成されるものであってもよい。全周にメモリ(１２３)が形成される場合には、本発明の鍔付き筒状物がいずれの方向に直立する場合でも、その観察が容易だからである。なお、前記メモリ（１１３）は、鍔付き筒状物（１００）の表面に彫刻によって形成されるものであってもよく、印刷によって形成されるものであってもよい。更に、印刷されたメモリラベルを貼ってもよい。
【００３３】
また、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、胴体部（１１５）には、薄層部（１１６）が形成されていることが好ましい。薄層部（１１６）を介してマチバリなどの電極を容易に挿入することができるからである。図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図を図２に示す。前記薄層部（１１６）の最も薄い部分の厚さ（ｄ）は、約０．１〜０．８ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．５ｍｍである。この範囲であれば、マチバリなどの電極の挿入が容易であり、かつ発生したガスの遺漏を防止できる。また、図３に、前記薄層部（１１６）の断面図を示すが、図３(ａ)、図３（ｂ）に示すように、薄層部（１１６）は、その中心を最薄層とする均一な傾斜のすり鉢状であってもよい。なお、図３(ａ)は本発明の鍔付き筒状物（１００）の長手方向の断面図であり、図３(ｂ)は本発明の鍔付き筒状物（１００）の幅方向の断面図である。前記薄層部(１１６)を構成する図３（ａ）、図３（ｂ）に示す傾斜角（θａ）および傾斜角（θｂ）は、同一でも異なっていてもよく、好ましくは３０〜６０°である。上記範囲であれば、マチバリなどの電極の挿入の方向づけを容易に行うことができるからである。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）では、傾斜角（θａ）および傾斜角（θｂ）はそれぞれ左右対称である態様を示す。
【００３４】
本発明の鍔付き筒状物は、鍔部（１２０）を有することを特徴とする。前記鍔部（１２０）は、前記筒状本体部（１１０）の中央部と下端部との間、より具体的には、前記胴体部（１１５）の貫通孔挿入部（１１７）側端部に形成されている。筒状本体部（１１０）の下端にある貫通孔挿入部（１１７）をマイクロスケール実験器具を構成する蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入すると、前記鍔部（１２０）の下面と前記蓋部（２０）の上面とが接触して、前記筒状物（１００）を蓋部（２０）の貫通孔（ｅ１、ｅ２）に安定して直立させることができる。
【００３５】
前記鍔部（１２０）の形状は、鍔付き筒状物（１００）を前記蓋部（２０）に安定に直立しうる形状であれば、特に制限はない。従って、円形、長楕円形、方形などのいずれであってもよい。しかしながら、例えば図１(ａ)、図１（ｄ）に示すように、略長楕円形であることが好ましい。図２１に示すシリンジに代えて本発明の鍔付き筒状物（１００）を使用した際の状態を図４に示す。図２２と相違して、鍔部（１２０）が蓋部（２０）の上面に接触し、鍔付き筒状物（１００）を安定に直立させることができる。
【００３６】
また、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に上記鍔付き筒状物（１００）を、鍔部（１２０）の長尺方向を平行して直立させた場合の平面図を図５（ａ）の実線で示す。鍔部（１２０）の長径によって蓋部（２０）の上面に安定して鍔付き筒状物（１００）を載置することができ、かつ鍔部（１２０）の長手方向が平行する際に前記鍔部（１２０）の短径と短径とが接触するため前記鍔付き筒状物（１００）の回転が防止され、薄層部（１１６）の向きが固定される。なお、前記薄層部（１１６）に挿入されるマチバチなどの電極は、２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の中心を結ぶ線と直交し、かつ相互に対向して挿入することができる。これにより、マチバリなどの電極位置が接近しないように固定され、鍔付き筒状物（１００）が回転することで発生する電極間の短絡を簡便に防止することができる。
【００３７】
なお、本発明の鍔付き筒状物（１００）は、短径どうしを接触させる配置に限定されず、図５（ａ）の一点斜線で示すように、鍔付き筒状物（１００）の背面部を対向して貫通孔（ｅ１、ｅ２）に挿入してもよい。この態様であれば、薄層部（１１６）が２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の中心を結ぶ線上に背中合わせに配置されるためマチバリなどの電極の挿入が容易であり、かつ前記電極の挿入方向が対向するためその接近をより確実に防止することができる。なお、このような使用を可能とするため、前記鍔部（１２０）の長径の突出幅（ｗ１）は、蓋部（２０）に設けた２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の外周間（ｗ２）未満とすることが好ましい。蓋部（１２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に鍔付き筒状物を直立させた場合に、一方の鍔付き筒状物の直立を妨げることがない。更に、鍔部（１２０）の長尺側の端部は、図５（ｂ）に示すように、中央部（１２１）に窪みが形成されるものであってもよい。このような窪み（１２１）と他の鍔付き筒状物（１００）の胴体部（１１５）の外周との嵌合により鍔付き筒状物（１００）の回転を確実に防止することができる。
本発明における鍔部（１２０）の形状は、上記に限定されるものではない。例えば、略楕円形の鍔部（１２０）であっても、図１に示す態様の鍔部（１２０）を９０°回転させて胴体部（１１５）に連接させる態様であってもよい。これを図６に示す。図１との相違は、胴体部（１１５）と鍔部（１２０）の回転方向のみである。また、図７に、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図６に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図を示す。前記図５（ａ）の実線で示す鍔部（１２０）と相違して、図７では、薄層部（１１６）が２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の中心を結ぶ線上に背中合わせに形成され、電極どうしの接触による短絡をより効果的に回避することができる。なお、２つの鍔部（１２０）の短径と短径とが接触するため、直立する鍔付き筒状物（１００）の自由回転が防止され安定する。
【００３８】
更に、図８に示すように、鍔部（１２０）は変形したものであってもよい。図８(ａ)はこのような変形鍔部（１２０）を有する鍔付き筒状物の平面図、図８（ｂ）は正面図、図８(ｃ)は底面図である。図８で示す鍔付き筒状物の鍔部（１２０）は、一部が短径となった変形円であり、前記短径が鍔付き筒状物の正面側となるように配設される態様を示す。また、図９に、蓋部（２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に図８に示す鍔付き筒状物（１００）を、背面部を対向させて直立させた場合の平面図を実線で示す。前記図７と同様に、薄層部（１１６）が２つの貫通孔の中心を結ぶ線上に背中合わせに形成されている。また、２つの鍔部（１２０）の短径と短径とが接触するため、直立する鍔付き筒状物（１００）の自由回転が防止され安定し、電極どうしの接触による短絡を防止することができる。なお、鍔部（１２０）の長径は、蓋部（１２０）に形成した貫通孔（ｅ１、ｅ２）に鍔付き筒状物を直立させた場合、一方の鍔付き筒状物の直立を妨げるものであってはならない。このような使用を可能とするため、前記鍔部（１２０）の長径の突出幅（ｗ３）は、蓋部（２０）に設けた２つの貫通孔（ｅ１、ｅ２）の外周間（ｗ２）未満とすることが好ましい。更に、鍔部（１２０）の長尺側の端部は、図９（ｂ）に示すように、中央部に窪み（１２３）が形成されるものであってもよい。このような窪み（１２３）と他の鍔付き筒状物（１００）の胴体部（１１５）または貫通孔挿入部（１１７）の外周との嵌合により鍔付き筒状物（１００）の回転を確実に防止することができる。この態様を図１０に示す。図１０は、図９（ｂ）に示す中央に窪み（１３３）が形成される鍔部（１２０）を有する鍔付き筒状物（α、β）の２本をウェル（Ｅ）に形成した貫通孔（ｅ１）、貫通孔（ｅ２）にそれぞれ装着した状態の側面図である。２つの鍔付き筒状物（１００）の鍔部（１２０）の窪み（１２３）が対向するように貫通孔（ｅ１）と貫通孔（ｅ２）とに挿入されると、鍔付き筒状物（α）の鍔部（１２０）の窪み（１２３）が、鍔付き筒状物（β）の胴体部（１１５）と嵌合し、鍔付き筒状物（β）の鍔部（１２０）の窪み（１２３）が、鍔付き筒状物（α）の貫通孔挿入部（１１７）と嵌合してする。２つの鍔部（１２０）は、鍔付き筒状物（α）の鍔部（１２０）の下面が、鍔付き筒状物（β）の鍔部（１２０）の上面と接触するため段差を生じるが、相互の胴体部（１１５）または貫通孔挿入部（１１７）と窪み（１２３）とが嵌合するため、安定して直立することができる。なお、前記図５（ｂ）の鍔部（１２０）も同様である。
【００３９】
更に、本発明の鍔付き筒状物において、前記薄層部（１１６）は、図３の態様に限定されるものではなく、図８（ｂ）に示すように、端部が太くなるしずく状であってもよい。図１１に薄層部（１１６）の断面図を示す。図１１（ａ）は、このような薄層部（１１６）のＡ−Ａ線断面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線縦断面図である。本発明の鍔付き筒状物（１００）を、貫通孔挿入部（１１７）を下に向けて直立させた際の水平線に対し、前記薄層部の貫通孔挿入部（１１７）側の傾斜角（θ１）と三方活栓接続部（１１１）側の傾斜角（θ２）とを異ならせている。前記傾斜角（θ１）は、５０〜８５°であることが好ましく、一方傾斜角（θ２）は３〜１０°であることが好ましい。図１１（ａ）に示すように、縦方向の一方になだらかな傾斜角（θ１）を形成させ、マチバリなどの電極をこの傾斜に沿って挿入することができる。なお、このような薄層部（１１６）の形状は、図８に示す鍔付き筒状物に限定して形成されるものではなく、図１、図６などの鍔付き筒状物において形成されるものであってもよい。
（４）蓋部の貫通孔
前記したように、蓋部（２０）に形成する貫通孔（２５）の形状は、マイクロスケール実験部材を容易に支持しうるものであれば、特に限定はない。図１８に示す貫通孔で例示すれば、環状突出部の内側に線状の貫通孔が少なくとも２つ形成された環状突出部（Ａ）を有する蓋部（２０）を使用して、ボルタ電池の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ａ）に希硫酸をいれ、ウェル（Ａ）の上部を環状突出部（Ａ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、環状突出部（Ａ）に形成された線状の貫通孔（ａ２）から亜鉛板（２４０）を挿入し、環状突出部（Ａ）に形成された線状の貫通孔（ａ４）から銅板（２５０）を挿入する。電圧計で前記亜鉛板（２４０）と銅板（２５０）とをつなぎ、電圧を測定することができる。なお、メロディをつなぐと音をならすことができる。
【００４０】
また、環状突出部の内側に線状の貫通孔が少なくとも２つ形成された環状突出部（Ｂ）、環状突出部（Ｃ）とを有する蓋部（２０）を使用して、ろ紙片の塩橋を使用したダニエル電池の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｂ）に硫酸銅溶液と銅板（２５０）とを入れ、ウェル（Ｃ）に硫酸亜鉛溶液と亜鉛板（２４０）を入れ、ウェル（Ｂ）、ウェル（Ｃ）の上部を環状突出部（Ｂ）、環状突出部（Ｃ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｂ）に形成された線状の貫通孔（ｂ２）から銅板（２５０）を挿入し、環状突出部（Ｃ）に形成された線状の貫通孔（ｃ４）から亜鉛板（２４０）を挿入し、環状突出部（Ｂ）や環状突出部（Ｃ）の内側に形成された線状の貫通孔（ｂ４、ｃ２）から、ウェル（Ｂ）、ウェル（Ｃ）をまたぐ様にろ紙の塩橋（２６０）を挿入する。
【００４１】
また、環状突出部の内側に小円形の貫通孔が２つと、線状の貫通孔が少なくとも１つ形成された環状突出部（Ｄ）を有する蓋部（２０）を使用して、指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｄ）に硫酸ナトリウム水溶液とフェノールフタレインをいれ、ウェル（Ｄ）の上部を環状突出部（Ｄ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、環状突出部（Ｄ）に形成された小円形の貫通孔（ｄ１）、貫通孔（ｄ５）に鉛筆の芯などからなる電極（２７０）をそれぞれ挿入し、線状の貫通孔（ｄ３）からろ紙（２８０）を挿入して前記電極（２７０）を仕切り、前記電極（２７０）に電流電圧を印加する。硫酸ナトリウムが電気分解され、ろ紙で仕切った一方の電極側に水酸化ナトリウムが生成されると、フェノールフタレインによる赤色を観察することができる。
【００４２】
また、環状突出部の内側に小円形の貫通孔が形成された環状突出部（Ｆ）と、環状突出部の内側に大円形の貫通孔が形成された環状突出部（Ｈ）とを有する蓋部（２０）を使用して、爆鳴気と呼ばれる燃焼実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｆ）に洗剤液を入れ、ウェル（Ｆ）、ウェル（Ｈ）の上部を環状突出部（Ｆ）、環状突出部（Ｈ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｈ）に形成された大円形の貫通孔（ｈ）からウェル（Ｈ）にポリスポイト（２１０'）を挿入し、ポリスポイト（２１０'）の先端を環状突出部（Ｆ）の貫通孔（ｆ２）から洗剤液を入れたウェル（Ｆ）に導入して、実験をすることができる。電極に直流電圧を印加し、ウェル（Ｆ）に溜まった気体を洗剤液の泡に閉じ込め、この泡に点火すればよい。
【００４３】
更に、環状突出部の内側に弧状の貫通孔と線状の貫通孔とが形成された環状突出部（Ｇ）を有する蓋部（２０）を使用して、半透膜を使用するダニエル電池の実験を行うことができる。図１８に示すウェル（Ｇ）に硫酸銅水溶液をいれ、ウェル（Ｇ）の上部を環状突出部（Ｇ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｇ）に形成された弧状の貫通孔（ｇ２）からウェル（Ｇ）に亜鉛板（２４０）が挿入された前記半透膜（２３０）を挿入し、線状の貫通孔（ｇ１）に銅板（２５０）を挿入する。
【００４４】
また、環状突出部の内側に中円形の貫通孔が２つと、線状の貫通孔が１つ形成された環状突出部（Ｉ）を有する蓋部（２０）を使用して、指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｉ）に硫酸ナトリウム水溶液とフェノールフタレインをいれ、ウェル（Ｉ）の上部を環状突出部（Ｉ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、環状突出部（Ｉ）に形成された中円形の貫通孔（ｉ１）、貫通孔（ｉ３）に炭素棒などからなる電極（２７０）をそれぞれ挿入し、線状の貫通孔（ｉ２）からろ紙（２８０）を挿入し、前記電極に電流を流す。硫酸ナトリウムが電気分解され、水酸化ナトリウムが生成されると、フェノールフタレインによる赤色を観察することができる。
【００４５】
また、環状突出部の内側に２つの中円形の貫通孔が形成された環状突出部（Ｊ）が形成された蓋部を使用して塩化銅水溶液の電気分解の実験を行うことができる。図１８のウェル（Ｊ）に塩化銅水溶液を入れ、ウェル（Ｊ）の上部を環状突出部（Ｊ）が被覆するように蓋部（２０）を被せ、前記蓋部（２０）の環状突出部（Ｊ）に形成された中円形の貫通孔（ｊ１）、貫通孔（ｊ３）からウェル（Ｊ）に電極（２７０）を挿入して、電極を固定することができる。
（５）製造方法
本発明の鍔付き筒状物は、射出成形などの型抜き成形で製造することができる。
【００４６】
本発明の鍔付き筒状物を構成する部材としては、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂やポリアミド系樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ＡＳなどの透明樹脂を例示することができる。
【００４７】
なお、メモリ（１１３）や薄層部（１１６）を金型に形成することで、簡便に成形することができる。
（６）マイクロスケール実験キット
本発明の第二は、前記マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物が収納された、マイクロスケール実験キットである。
【００４８】
マイクロスケール実験は、各学年に適した実験を構成することができ、前記した水の電気分解と爆鳴気、ダニエル電池、塩化銅水溶液の電気分解の他にも指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験などが例示できる。本発明では、このようなマイクロスケール実験に使用する部材として上記鍔付き筒状物（１００）を収納し、および他の実験部材や試薬、前記マルチウェルプレートと蓋部を収納し、マイクロスケール実験キットとすることができる。
【００４９】
マイクロスケール化学の実験例として、水の電気分解実験および爆鳴気として、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、ポリピペット、ステンレス待ち針、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどの電解質、石鹸水を使用する。また、体積比に関する実験としては、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、注射器Ａ、注射器Ｂ、ステンレス針、ゴム管、三方活栓、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどの電解質を使用する。また、ダニエル電池に関する実験として、前記マイクロスケール実験器具、亜鉛板、銅板、半透膜、硫酸銅水溶液、硫酸亜鉛水溶液、電圧計、メロディを使用する。また、鉛蓄電池に関する実験として、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、鉛板、硫酸、電圧計、メロディを使用する。また、ボルタ電池に関する実験として、前記マイクロスケール実験器具、亜鉛板、銅板、硫酸、電圧計、メロディを使用する。また、指示薬などを加えた水溶液の電気分解の実験として、前記マイクロスケール実験器具、９Ｖ乾電池、ワニ口クリップ（赤黒）、炭素棒、硫酸ナトリウム、ＢＴＢ、フェノールフタレイン溶液を使用する。本発明の好適なマイクロスケール実験キットの斜視図を、図１２に示す。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、従来のマイクロスケール実験に使用するマルチウェルプレートとして、ウェルの上部に所定形状の貫通孔が形成された蓋部を装着してマイクロスケール実験器具とすることができ、安価に安全性と操作性に優れるマイクロスケール実験キットを調製することができ、有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１０・・・マルチウェルプレート、
１１・・・マルチウェルプレートの底面部、
１５・・・中空柱状のウェル、
１６・・・マルチウェルプレートの側壁部、
２０・・・マルチウェルプレートに装着しうる蓋部、
２１・・・蓋部の天面部、
２３・・・蓋部の側面部、
２５・・・蓋部の貫通孔、
２７・・・蓋部の環状突出部、
１００・・・本発明の鍔付き筒状物、
１１０・・・本発明の鍔付き筒状物の筒状本体部、
１１１・・・筒状本体部のの三方活栓接続部、
１１３・・・筒状本体部に形成したメモリ
１１５・・・筒状本体部の胴体部、
１１６・・・筒状本体部に形成した薄層部、
１１７・・・筒状本体部の貫通孔挿入部、
１２０・・・本発明の鍔付き筒状物の鍔部、
１２１，１２３・・・本発明の鍔付き筒状物の窪み、
２００・・・マルチウェルプレート、
２０１・・・ウェル、
２０３・・・硫酸ナトリウム水溶液、
２１０・・・鍔付き筒状物
２１０'・・・ポリスポイト、
２２０・・・マチバリ，
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、
両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、
前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物。
【請求項２】
前記鍔部は、略長楕円形であることを特徴とする、請求項１記載のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物。
【請求項３】
前記筒状本体部には、内容量を示すメモリと電極挿入用の薄層部とが形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物が収納された、マイクロスケール実験キット。
【請求項１】
マイクロスケール実験に使用されるマイクロスケール実験部材であって、
両端が開放された筒状本体部と、前記筒状本体部の外周に形成された鍔部とからなり、
前記鍔部は、前記筒状本体部の中央部と下端部との間に形成されたことを特徴とする、マイクロスケール実験用の鍔付き筒状物。
【請求項２】
前記鍔部は、略長楕円形であることを特徴とする、請求項１記載のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物。
【請求項３】
前記筒状本体部には、内容量を示すメモリと電極挿入用の薄層部とが形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロスケール実験用の鍔付き筒状物が収納された、マイクロスケール実験キット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１３１１９７（Ｐ２０１１−１３１１９７Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９５６９１（Ｐ２００９−２９５６９１）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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