(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置であって、
先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、
前記カンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを備え、
前記カンチレバーが振動することにより、前記コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする振動電流変換装置。
【請求項２】
ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置であって、
先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、
前記第１のカンチレバーと対向配置されると共に、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、
前記第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、
前記第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に前記第２のカンチレバーの先端側に設けられたマグネットとを備え、
前記第１のカンチレバーと前記第２のカンチレバーとの少なくとも一方又は両方が振動することにより、前記コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする振動電流変換装置。
【請求項３】
ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置であって、
先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、
前記第１のカンチレバーと対向配置されると共に、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、
前記第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第１のコイルと、
前記第２のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第２のコイルと、
前記第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを備え、
前記第１及び第２のカンチレバーが振動することにより、前記第１及び第２のコイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする振動電流変換装置。
【請求項４】
前記第１のカンチレバーと前記第２のカンチレバーとは、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、それぞれの基端側を片持ち支持する支持部と一体に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の振動電流変換装置。
【請求項５】
ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置であって、
所定の間隔で並んで設けられた複数の変換セルを備え、
前記変換セルは、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持されたカンチレバーと、前記カンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、前記カンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを有し、前記カンチレバーが振動することにより、前記コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする振動電流変換装置。
【請求項６】
ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置であって、
所定の間隔で並んで設けられた複数の変換セルを備え、
前記変換セルは、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、前記第１のカンチレバーと対向配置されると共に、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、前記第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、前記第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に前記第２のカンチレバーの先端側に設けられたマグネットとを有し、前記第１のカンチレバーと前記第２のカンチレバーとの少なくとも一方又は両方が振動することにより、前記コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする振動電流変換装置。
【請求項７】
ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置であって、
所定の間隔で並んで設けられた複数の変換セルを備え、
前記変換セルは、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、前記第１のカンチレバーと対向配置されると共に、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、前記第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第１のコイルと、前記第２のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第２のコイルと、前記第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを有し、前記第１及び第２のカンチレバーが振動することにより、前記第１及び第２のコイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする振動電流変換装置。
【請求項８】
前記複数の変換セルを構成するカンチレバーが、互いに同じ向きに平行に並んで配置されると共に、それぞれの基端側を片持ち支持する支持部と一体に形成されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の振動電流変換装置。
【請求項９】
前記第１のカンチレバーと前記第２のカンチレバーとは、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、それぞれの基端側を連結する連結部を介して支持部と一体に形成されていることを特徴とする請求項２，３，６，７の何れか一項に記載の振動電流変換装置。
【請求項１０】
前記カンチレバーの両面にコイルが配置されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の振動電流変換装置。
【請求項１１】
前記カンチレバーの先端側にオモリが配置されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の振動電流変換装置。
【請求項１２】
前記複数の変換セルは、異なる固有振動数を有することを特徴とする請求項５〜８の何れか一項に記載の振動電流変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製される振動電流変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造技術をベースにした高精度三次元加工技術を用いて、センサやアクチュエータなどの高機能デバイスをμサイズで作製する、いわゆるＭＥＭＳ技術が開発されている。また、このようなＭＥＭＳ技術を用いて、カンチレバーに生じる振動を電気エネルギーに変換して電流を取り出せるようにした超小型の振動電流変換装置も提案されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１を参照。）
【０００３】
このうち、下記非特許文献１には、図２１に示すような振動電流変換装置３００が記載されている。この振動電流変換装置３００は、支持部３０１を介して片持ち支持された複数のカンチレバー３０２と、各カンチレバー３０２の面上に形成されたコイル３０３と、これらカンチレバー３０２の近傍に配置されたマグネット３０４とを備えている。また、この振動電流変換装置３００は、各カンチレバー３０２を異なる固有振動数で振動させるため、互いに同じ向きに平行に並んで配置されたカンチレバー３０２の長さを順次異ならせている。そして、この振動電流変換装置３００では、各カンチレバー３０２が振動することにより、コイル３０３に誘導起電力を発生させることが可能となっている。
【０００４】
しかしながら、この非特許文献１に記載される振動電流変換装置３００では、各カンチレバー３０２とマグネット３０４との間の距離が異なっているために、これらカンチレバー３０２に配置されたコイル３０３に発生する起電力に差が生じやすいといった課題がある。また、この振動電流変換装置３００では、マグネット３０４の大きさによって装置全体が大きくなるといった課題もある。
【０００５】
また、振動電流変換装置３００において大きな起電力を発生させるためには、例えばカンチレバー３０２の固有振動数や振幅を増加させて磁束の変化を大きくすることが考えられる。しかしながら、従来の振動電流変換装置３００では、カンチレバー３０２の振幅を増加させることが難く、このカンチレバー３０２の振幅を大きくするために、例えばカンチレバー３０２の長さを長くすると、上述した装置の大型化を招くことになる。
【特許文献１】特開平７−１０７７５２号公報
【非特許文献１】Ｉｂｒａｈｉｍ Ｓａｒｉ，Ｔｕｎａ Ｂａｌｋａｎ  ａｎｄ  Ｈａｌｕｋ Ｋｕｌａｈ、「Ａ  ＷＩＤＥＢＡＮＤ  ＥＬＥＣＴＯＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＭＩＣＲＯ  ＰＯＷＥＲ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ  ＦＯＲ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＭＩＣＲＯＳＹＳＴＥＭＳ」、Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ＆ ＥＵＲＯＳＥＮＳＯＲＳ '０７、ｐ２７５−２７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置において、更なる小型化及び変換効率の向上を可能とした振動電流変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る振動電流変換装置は、ＭＥＭＳ技術を用いて作製されるものであって、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持されたカンチレバーと、カンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、カンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを備え、カンチレバーが振動することにより、コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする。
【０００８】
この振動電流変換装置では、カンチレバーの開口部の周囲にコイルが配置されると共に、カンチレバーの開口部の内側に進入可能にマグネットが配置された構成のため、カンチレバーが振動することにより、コイルの内側に進入可能なマグネットがコイルの軸心方向に相対移動することになる。これにより、コイルを貫くマグネットの磁束を大きく変化させることができるため、このコイルに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、カンチレバーに生じる振動を電流へと効率良く変換することが可能である。さらに、カンチレバーの開口部の内側にマグネットを進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。
【０００９】
また、本発明に係る別の振動電流変換装置は、ＭＥＭＳ技術を用いて作製されるものであって、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、第１のカンチレバーと対向配置されると共に、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に第２のカンチレバーの先端側に設けられたマグネットとを備え、第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとの一方又は両方が振動することにより、コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする。
【００１０】
この振動電流変換装置では、互いに対向配置された第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとのうち、第１のカンチレバーの開口部の周囲にコイルが配置されると共に、第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に第２のカンチレバーの先端側にマグネットが配置された構成のため、これら第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとの少なくとも一方又は両方が振動することにより、コイルの内側に進入可能なマグネットがコイルの軸心方向に相対移動することになる。これにより、コイルを貫くマグネットの磁束を大きく変化させることができるため、このコイルに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、第１のカンチレバー及び第２のカンチレバーに生じる振動を電流へと効率良く変換することが可能である。さらに、第２のカンチレバーに先端側に設けられたマグネットを第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。
【００１１】
また、本発明に係る別の振動電流変換装置は、ＭＥＭＳ技術を用いて作製されるものであって、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、第１のカンチレバーと対向配置されると共に、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第１のコイルと、第２のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第２のコイルと、第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを備え、第１及び第２のカンチレバーが振動することにより、第１及び第２のコイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする。
【００１２】
この振動電流変換装置では、互いに対向配置された第１及び第２のカンチレバーの開口部の周囲に第１及び第２のコイルが配置されると共に、第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側にマグネットが進入可能に配置された構成のため、これら第１及び第２のカンチレバーが振動することにより、第１及び第２のコイルの内側に進入可能なマグネットが第１及び第２のコイルの軸心方向に相対移動することになる。これにより、第１及び第２のコイルを貫くマグネットの磁束を大きく変化させることができるため、これら第１及び第２のコイルに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、第１のカンチレバー及び第２のカンチレバーに生じる振動を電流へと効率良く変換することが可能である。さらに、第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側にマグネットを進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。
【００１３】
また、上記第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとは、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、支持部と一体に形成されていることが好ましい。
この場合、上記振動電流変換装置の集積化を図ることが可能である。
【００１４】
また、本発明に係る別の振動電流変換装置は、ＭＥＭＳ技術を用いて作製されるものであって、所定の間隔で並んで設けられた複数の変換セルを備え、変換セルが、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持されたカンチレバーと、カンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、カンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを有し、カンチレバーが振動することにより、コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする。
【００１５】
この振動電流変換装置では、各変換セルのカンチレバーの開口部の周囲にコイルが配置されると共に、カンチレバーの開口部の内側に進入可能にマグネットが配置された構成のため、各カンチレバーが振動することにより、コイルの内側に進入可能なマグネットがコイルの軸心方向に相対移動することになる。これにより、各変換セルのコイルを貫くマグネットの磁束を大きく変化させることができるため、これらコイルに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、各変換セルのカンチレバーに生じる振動を電流へと効率良く変換することが可能である。また、この振動電流変換装置では、上記変換セルを複数備えることにより、大きな起電力を得ることが可能である。さらに、この振動電流変換装置では、各変換セルのカンチレバーの開口部の内側にマグネットを進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。
【００１６】
また、本発明に係る別の振動電流変換装置は、ＭＥＭＳ技術を用いて作製されるものであって、所定の間隔で並んで設けられた複数の変換セルを備え、変換セルが、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、前記第１のカンチレバーと対向配置されると共に、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回されたコイルと、第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に第２のカンチレバーの先端側に設けられたマグネットとを有し、第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとの少なくとも一方又は両方が振動することにより、コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする。
【００１７】
この振動電流変換装置では、各変換セルの互いに対向配置された第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとのうち、第１のカンチレバーの開口部の周囲にコイルが配置されると共に、第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に第２のカンチレバーの先端側にマグネットが配置された構成のため、これら第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとの少なくとも一方又は両方が振動することにより、コイルの内側に進入可能なマグネットがコイルの軸心方向に相対移動することになる。これにより、各変換セルのコイルを貫くマグネットの磁束を大きく変化させることができるため、これらコイルに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、各変換セルの第１のカンチレバー及び第２のカンチレバーに生じる振動を電流へと効率良く変換することが可能である。また、この振動電流変換装置では、上記変換セルを複数備えることにより、大きな起電力を得ることが可能である。さらに、この振動電流変換装置では、各変換セルの第２のカンチレバーに先端側に設けられたマグネットを第１のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。
【００１８】
また、本発明に係る別の振動電流変換装置は、ＭＥＭＳ技術を用いて作製されるものであって、所定の間隔で並んで設けられた複数の変換セルを備え、変換セルが、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバーと、第１のカンチレバーと対向配置されると共に、先端側に開口部が設けられて、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバーと、第１のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第１のコイルと、第２のカンチレバーの開口部の周囲に巻回された第２のコイルと、第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側に進入可能に配置されたマグネットとを有し、第１及び第２のカンチレバーが振動することにより、第１及び第２のコイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする。
【００１９】
この振動電流変換装置では、各変換セルの互いに対向配置された第１及び第２のカンチレバーの開口部の周囲に第１及び第２のコイルが配置されると共に、第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側にマグネットが進入可能に配置された構成のため、各変換セルの第１及び第２のカンチレバーが振動することにより、第１及び第２のコイルの内側に進入可能なマグネットが第１及び第２のコイルの軸心方向に相対移動することになる。これにより、各変換セルの第１及び第２のコイルを貫くマグネットの磁束を大きく変化させることができるため、これら第１及び第２のコイルに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、各変換セルの第１のカンチレバー及び第２のカンチレバーに生じる振動を電流へと効率良く変換することが可能である。また、この振動電流変換装置では、上記変換セルを複数備えることにより、大きな起電力を得ることが可能である。さらに、この振動電流変換装置では、各変換セルの第１及び第２のカンチレバーの開口部の内側にマグネットを進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。
【００２０】
また、上記複数の変換セルを構成するカンチレバーは、互いに同じ向きに平行に並んで配置されると共に、それぞれの基端側を片持ち支持する支持部と一体に形成されていることが好ましい。
この場合、上記振動電流変換装置の集積化を図ることが可能である。
【００２１】
また、上記第１のカンチレバーと上記第２のカンチレバーとは、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、それぞれの基端側を連結する連結部を介して支持部と一体に形成されている構成としてもよい。
この場合、第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとが連結部を介して連結されることにより、いわゆる音叉型となり、これら第１のカンチレバーと第２のカンチレバーとが互いに共鳴しながら大きく振動することになる。したがって、このような構成とした場合、大きな起電力を得ることが可能である。
【００２２】
また、上記振動電流変換装置では、カンチレバーの両面にコイルが配置された構成としてもよい。
この場合、カンチレバーの両面に配置されたコイルに大きな誘導起電力を発生させることができる。
【００２３】
また、上記振動電流変換装置では、カンチレバーの先端側にオモリが配置された構成としてもよい。
この場合、カンチレバーの振幅を増加させることによって、大きな起電力を得ることが可能である。また、オモリの重量を変更することで、幅広い振動の周波数に対応させることが可能である。
【００３８】
また、上記複数の変換セルは、異なる固有振動数を有することが好ましい。
この場合、上記振動電流変換装置では、幅広い振動の周波数に対応することができ、固有振動数の異なる変換セルの何れかのカンチレバー又は振動子を共振させることにより、カンチレバー又は振動子を効率良く振動させることができ、この振動を電流へと効率良く変換することが可能である。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、ＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置において、更なる小型化及び変換効率の向上を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を適用した振動電流変換装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００４１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態として図１に示す振動電流変換装置１について説明する。
この振動電流変換装置１は、図１に示すように、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールである。なお、ＭＥＭＳとは、１つのチップ上に機械部品と電子回路とを融合させた微小な電気機械システムのことを言う。
【００４２】
具体的に、この振動電流変換装置１は、ベース２と、このベース２の一端から立ち上がり形成された支持部３と、この支持部３に片持ち支持されたカンチレバー４とを備えている。
【００４３】
このうち、ベース２は、例えば矩形平板状のシリコンからなる。支持部３は、ベース２と一体に形成されると共に、ベース２の主面に対してほぼ直角に立ち上がり形成されている。カンチレバー４は、長尺状の弾性支持片からなり、ベース２の主面に対向して配置されると共に、支持部３と一体に形成されている。また、カンチレバー４は、その基端側が支持部３の上端に片持ち支持されることによって、その先端側がベース２の主面に対して近接又は離間する方向に振動可能となっている。
【００４４】
カンチレバー４の先端側には、開口部５が設けられている。この開口部５は、後述するマグネット８を内側に進入可能とするものであり、カンチレバー４を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部５は、図１において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【００４５】
カンチレバー４の上面には、開口部５の周囲に巻回されたコイル６が設けられている。このコイル６は、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いてカンチレバー４上にパターン形成されている。具体的に、このコイル６は、開口部５を中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン６ａと、コイルパターン６ａの内周側の端部から当該コイルパターン６ａとは絶縁された状態でカンチレバー４の基端側へと引き延ばされた引出し配線６ｂと、コイルパターン６ａの外周側の端部からカンチレバー４の基端側へと引き延ばされた引出し配線６ｃとを有している。また、内側及び外側の引出し配線６ｂ，６ｃは、それぞれ支持部３の上面に設けられた電源回路７と電気的に接続されている。そして、この電源回路７は、コイル６に流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【００４６】
一方、ベース２の主面上には、マグネット８が設けられている。このマグネット８は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、このマグネット８は、カンチレバー４の開口部５の内側に進入可能に、ベース２の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット８は、図１において円柱状を為しているが、開口部５の内側に進入可能であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【００４７】
以上のような構造を有する振動電流変換装置１では、カンチレバー４が振動することにより、コイル６に誘導起電力を発生させることが可能である。すなわち、この振動電流変換装置１では、カンチレバー４が振動することによって、コイル６の内側に進入可能なマグネット８がコイル６の軸心方向に相対移動することになる。この場合、コイル６を貫くマグネット８の磁束を大きく変化させることができるため、このコイル６に大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【００４８】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置１では、カンチレバー４に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、カンチレバー４の開口部５の内側にマグネット８を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置１において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として図２に示す振動電流変換装置２０について説明する。
この振動電流変換装置２０は、上記振動電流変換装置１と同様に、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールであり、上記振動電流変換装置１を１つの変換セル（発電セル）２１とし、この変換セル２１を複数備えた構造を有している。
【００５０】
具体的に、この振動電流変換装置２０は、ベース２２と、このベース２２の一端から立ち上がり形成された支持部２３と、この支持部２３に片持ち支持された複数のカンチレバー２４とを備えている。
【００５１】
このうち、ベース２２は、例えば矩形平板状のシリコンからなる。支持部２３は、ベース２２と一体に形成されると共に、ベース２２の主面に対してほぼ直角に立ち上がり形成されている。複数のカンチレバー２４は、長尺状の弾性支持片からなり、互いに同じ向きにベース２の主面に対向して配置されると共に、支持部２３と一体に形成されている。また、複数のカンチレバー２４は、それぞれの基端側が支持部２３の上端に片持ち支持されることによって、それぞれの先端側がベース２２の主面に対して近接又は離間する方向に振動可能となっている。さらに、複数のカンチレバー２４は、当該カンチレバー２４と直交する方向に所定の間隔で平行に並んで配置されると共に、固有振動数を異ならせるために、それぞれの長さを順次異ならせている。
【００５２】
各カンチレバー２４の先端側には、それぞれ開口部２５が設けられている。この開口部２５は、後述するマグネット２８を内側に進入可能とするものであり、カンチレバー２４を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部２５は、図２において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【００５３】
各カンチレバー２４の上面には、開口部２５の周囲に巻回されたコイル２６が設けられている。このコイル２６は、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いてカンチレバー２４上にパターン形成されている。具体的に、このコイル２６は、開口部２５を中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン２６ａと、コイルパターン２６ａの内周側の端部から当該コイルパターン２６ａとは絶縁された状態でカンチレバー２４の基端側へと引き延ばされた引出し配線２６ｂと、コイルパターン２６ａの外周側の端部からカンチレバー２４の基端側へと引き延ばされた引出し配線２６ｃとを有している。
【００５４】
また、各カンチレバー２４の上面に設けられたコイル２６は、互いに隣り合う内側の引出し配線６ｂと外側の引出し配線６ｃとが、それぞれ支持部３の上面に設けられた電源回路２７と電気的に接続された構造を有している。そして、この電源回路２７は、各コイル２６に流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【００５５】
一方、ベース２の主面上には、複数のマグネット２８が並んで設けられている。これらマグネット８は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、これらマグネット２８は、各カンチレバー４の開口部５の内側に進入可能に、ベース２の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット８は、図２において円柱状を為しているが、開口部５の内側に進入可能であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【００５６】
この振動電流変換装置２０では、上記振動電流変換装置１と同様の構成、すなわち、先端側に開口部２５が設けられて、基端側が片持ち支持されたカンチレバー２４と、カンチレバー２４の開口部２５の周囲に巻回されたコイル２６と、カンチレバー２４の開口部２５の内側に進入可能に配置されたマグネット２８とから１つの変換セル２１が構成されている。そして、振動電流変換装置２０では、このような変換セル２１が複数並んだ構造を有することによって集積化が図られている。
【００５７】
以上のような構造を有する振動電流変換装置２０では、各変換セル２１のカンチレバー４が振動することにより、コイル２６に誘導起電力を発生させることが可能である。すなわち、この振動電流変換装置２０では、各変換セル２１のカンチレバー２４が振動することによって、コイル２６の内側に進入可能なマグネット２８がコイル２６の軸心方向に相対移動することになる。この場合、各変換セル２１のコイル２６を貫くマグネット２８の磁束を大きく変化させることができるため、これらコイル２６に大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【００５８】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置２０では、各変換セル２１のカンチレバー２４に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、カンチレバー２４の開口部２５の内側にマグネット２８を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置２０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【００５９】
さらに、この振動電流変換装置２０では、固有振動数を異ならせた複数の変換セル２１を備え、これら変換セル２１の何れかのカンチレバー２４を共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これらカンチレバー２４を効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置２０では、上述した変換セル２１を複数備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として図３に示す振動電流変換装置３０について説明する。
この振動電流変換装置３０は、上記振動電流変換装置１と同様に、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールである。
【００６１】
具体的に、この振動電流変換装置３０は、支持部３１と、この支持部３１に片持ち支持された第１のカンチレバー３２と、この第１のカンチレバー３２と対向配置されると共に、支持部３１に片持ち支持された第２のカンチレバー３３とを備えている。
【００６２】
このうち、支持部３１は、例えば直方体状のシリコンからなる。第１のカンチレバー３２及び第２のカンチレバー３３は、長尺状の弾性支持片からなり、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、支持部３１と一体に形成されている。また、第１のカンチレバー３２と第２のカンチレバー３３とは、その基端側が支持部３１に片持ち支持されることによって、その先端側が互いに近接又は離間する方向に振動可能となっている。
【００６３】
第１のカンチレバー３２の先端側には、開口部３４が設けられている。この開口部３４は、後述するマグネット３７を内側に進入可能とするものであり、第１のカンチレバー３２を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部３４は、図３において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【００６４】
第１のカンチレバー３２の上面には、開口部３４の周囲に巻回されたコイル３５が設けられている。このコイル３５は、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いて第１のカンチレバー３２上にパターン形成されている。具体的に、このコイル３５は、開口部３４を中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン３５ａと、コイルパターン３５ａの内周側の端部から当該コイルパターン３５ａとは絶縁された状態で第１のカンチレバー３２の基端側へと引き延ばされた引出し配線３５ｂと、コイルパターン３５ａの外周側の端部から第１のカンチレバー３２の基端側へと引き延ばされた引出し配線３５ｃとを有している。また、内側及び外側の引出し配線３５ｂ，３５ｃは、それぞれ支持部３１の上面に設けられた電源回路３６と電気的に接続されている。そして、この電源回路３６は、コイル３５に流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【００６５】
一方、第２のカンチレバー３３の第１のカンチレバー３２と対向する面上には、マグネット３７が設けられている。このマグネット３７は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、このマグネット３７は、第１のカンチレバー３２の開口部３４の内側に進入可能に、第２のカンチレバー３３の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット３７は、図３において円柱状を為しているが、開口部３４の内側に進入可能な形状であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【００６６】
以上のような構造を有する振動電流変換装置３０では、第１のカンチレバー３２と第２のカンチレバー３３との少なくとも一方又は両方が振動することにより、コイル６に誘導起電力を発生させることが可能である。すなわち、この振動電流変換装置３０では、第１のカンチレバー３２又は第２のカンチレバー３３が振動することによって、コイル３５の内側に進入可能なマグネット３７がコイル３５の軸心方向に相対移動することになる。この場合、コイル３５を貫くマグネット３７の磁束を大きく変化させることができるため、このコイル３５に大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【００６７】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置３０では、第１のカンチレバー３２及び第２のカンチレバー３３に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、第２のカンチレバー３３に先端側に設けられたマグネット３７を第１のカンチレバー３２の開口部３４の内側に進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置３０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【００６８】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態として図４に示す振動電流変換装置４０について説明する。
この振動電流変換装置４０は、上記振動電流変換装置３０と同様に、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールであり、上記振動電流変換装置３０を１つの変換セル（発電セル）４１とし、この変換セル４１を複数備えた構造を有している。
【００６９】
具体的に、この振動電流変換装置４０は、支持部４２と、この支持部４２に片持ち支持された複数の第１のカンチレバー４３と、これら第１のカンチレバー４３と対向配置されると共に、支持部４２に片持ち支持された複数の第２のカンチレバー４４とを備えている。
【００７０】
このうち、支持部４２は、例えば直方体状のシリコンからなる。第１のカンチレバー４３及び第２のカンチレバー４４は、長尺状の弾性支持片からなり、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、支持部４２と一体に形成されている。また、第１のカンチレバー４３と第２のカンチレバー４４とは、それぞれの基端側が支持部４２に片持ち支持されることによって、それぞれの先端側が互いに近接又は離間する方向に振動可能となっている。さらに、複数の第１及び第２のカンチレバー４３，４４は、当該カンチレバー４３，４４と直交する方向に所定の間隔で平行に並んで配置されると共に、固有振動数を異ならせるために、それぞれの長さを順次異ならせている。
【００７１】
各第１のカンチレバー４３の先端側には、それぞれ開口部４５が設けられている。この開口部４５は、後述するマグネット４８を内側に進入可能とするものであり、第１のカンチレバー４３を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部４５は、図４において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【００７２】
各第１のカンチレバー４３の上面には、開口部４５の周囲に巻回されたコイル４６が設けられている。このコイル４６は、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いて第１のカンチレバー４３上にパターン形成されている。具体的に、このコイル４６は、開口部４５を中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン４６ａと、コイルパターン４６ａの内周側の端部から当該コイルパターン４６ａとは絶縁された状態で第１のカンチレバー４３の基端側へと引き延ばされた引出し配線４６ｂと、コイルパターン４６ａの外周側の端部から第１のカンチレバー４３の基端側へと引き延ばされた引出し配線４６ｃとを有している。
【００７３】
また、各第１のカンチレバー４３の上面に設けられたコイル４６は、互いに隣り合う内側の引出し配線４６ｂと外側の引出し配線４６ｃとが、それぞれ支持部４２の上面に設けられた電源回路４７と電気的に接続された構造を有している。そして、この電源回路４７は、各コイル４６に流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【００７４】
一方、各第２のカンチレバー４４の第１のカンチレバー４３と対向する面上には、それぞれマグネット４８が設けられている。このマグネット４８は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、このマグネット４８は、第１のカンチレバー４３の開口部４５の内側に進入可能に、第２のカンチレバー４４の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット４８は、図４において円柱状を為しているが、開口部４５の内側に進入可能な形状であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【００７５】
この振動電流変換装置４０では、上記振動電流変換装置３０と同様の構成、すなわち、先端側に開口部４５が設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバー４３と、第１のカンチレバー４３と対向配置されると共に、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバー４４と、第１のカンチレバー４３の開口部４５の周囲に巻回されたコイル４６と、第１のカンチレバー４３の開口部４５の内側に進入可能に第２のカンチレバー４４の先端側に設けられたマグネット４８とから１つの変換セル４１が構成されている。そして、振動電流変換装置４０では、このような変換セル４１が複数並んだ構造を有することによって集積化が図られている。
【００７６】
以上のような構造を有する振動電流変換装置４０では、各変換セル４１の第１のカンチレバー４３と第２のカンチレバー４４との少なくとも一方又は両方が振動することにより、コイル４６に誘導起電力を発生させることが可能である。すなわち、この振動電流変換装置４０では、各変換セル４１の第１のカンチレバー４３又は第２のカンチレバー４４が振動することによって、コイル４６の内側に進入可能なマグネット４８がコイル４６の軸心方向に相対移動することになる。この場合、各変換セル４１のコイル４６を貫くマグネット４８の磁束を大きく変化させることができるため、これらコイル４６に大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【００７７】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置４０では、各変換セル４１の第１のカンチレバー４３及び第２のカンチレバー４４に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、各変換セル４１の第２のカンチレバー４４に先端側に設けられたマグネット４８を第１のカンチレバー４３の開口部４５の内側に進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置４０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【００７８】
さらに、この振動電流変換装置４０では、固有振動数を異ならせた複数の変換セル４１を備え、これら変換セル４１の何れかのカンチレバー４３，４４を共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これらカンチレバー４３，４４を効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置４０では、上述した変換セル４１を複数備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【００７９】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態として図５に示す振動電流変換装置５０について説明する。
この振動電流変換装置５０は、上記振動電流変換装置１と同様に、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールである。
【００８０】
具体的に、この振動電流変換装置５０は、ベース５１と、このベース５１の一端から立ち上がり形成された支持部５２と、この支持部５２に片持ち支持された第１のカンチレバー５３と、この第１のカンチレバー５３と対向配置されると共に、支持部５２に片持ち支持された第２のカンチレバー５４とを備えている。
【００８１】
このうち、ベース５１は、例えば矩形平板状のシリコンからなる。支持部５２は、ベース５１と一体に形成されると共に、ベース５１の主面に対してほぼ直角に立ち上がり形成されている。第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４は、長尺状の弾性支持片からなり、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、支持部５２と一体に形成されている。また、第１のカンチレバー５３と第２のカンチレバー５４とは、その基端側が支持部５２に片持ち支持されることによって、その先端側が互いに近接又は離間する方向に振動可能となっている。
【００８２】
第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４の先端側には、それぞれ開口部５５，５６が設けられている。これら開口部５５，５６は、後述するマグネット５９を内側に進入可能とするものであり、第１及び第２のカンチレバー５３，５４を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部５５，５６は、図５において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【００８３】
第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４の上面には、それぞれの開口部５５，５６の周囲に巻回された第１のコイル５７Ａ及び第２のコイル５７Ｂが設けられている。これら第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂは、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いて第１及び第２のカンチレバー５３，５４上にそれぞれパターン形成されている。
【００８４】
具体的に、第１のコイル５７Ａは、開口部５５を中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン５７ａと、コイルパターン５７ａの内周側の端部から当該コイルパターン５７ａとは絶縁された状態で第１のカンチレバー５３の基端側へと引き延ばされた引出し配線５７ｂと、コイルパターン５７ａの外周側の端部から第１のカンチレバー５３の基端側へと引き延ばされた引出し配線５７ｃとを有している。また、第１のカンチレバー５３の内側及び外側の引出し配線５７ｂ，５７ｃは、それぞれ支持部５２の上面に設けられた電源回路５８と電気的に接続されている。
【００８５】
一方、第２のコイル５７Ｂも、第１のコイル５７Ａと同様に、開口部５６を中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターンと、コイルパターンの内周側の端部から当該コイルパターンとは絶縁された状態で第２のカンチレバー５４の基端側へと引き延ばされた引出し配線と、コイルパターンの外周側の端部から第２のカンチレバー５４の基端側へと引き延ばされた引出し配線とを有している。
【００８６】
また、第２のカンチレバー５４の内側及び外側の引出し配線は、それぞれ支持部５２内に形成された埋込み配線（図示せず。）と接続されると共に、これら埋込み配線を介して支持部５２の上面に設けられた電源回路５８と電気的に接続されている。そして、電源回路５８は、これら第１のコイル５７Ａ及び第２のコイル５７Ｂに流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【００８７】
ベース５１の主面上には、マグネット５９が設けられている。このマグネット５９は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、このマグネット５９は、第１及び第２のカンチレバー５３，５４の開口部５５，５６の内側に進入可能に、ベース５１の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット５９は、図５において円柱状を為しているが、開口部５５，５６の内側に進入可能であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【００８８】
以上のような構造を有する振動電流変換装置５０では、第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４が振動することにより、第１のコイル５７Ａ及び第２のコイル５７Ｂに誘導起電力を発生させることが可能である。すなわち、この振動電流変換装置５０では、第１及び第２のカンチレバー５３，５４が振動することによって、第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂの内側に進入可能なマグネット５９が、これら第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂの軸心方向に相対移動することになる。この場合、第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂを貫くマグネット５９の磁束を大きく変化させることができるため、これら第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【００８９】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置５０では、第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、第１及び第２のカンチレバー５３，５４の開口部５５，５６の内側にマグネット５９を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置５０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【００９０】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態として図６に示す振動電流変換装置６０について説明する。
この振動電流変換装置６０は、上記振動電流変換装置５０と同様に、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールであり、上記振動電流変換装置５０を１つの変換セル（発電セル）６１とし、この変換セル６１を複数備えた構造を有している。
【００９１】
具体的に、この振動電流変換装置６０は、ベース６２と、このベース６２の一端から立ち上がり形成された支持部６３と、この支持部６３に片持ち支持された複数の第１のカンチレバー６４と、これら第１のカンチレバー６４と対向配置されると共に、支持部６３に片持ち支持された複数の第２のカンチレバー６５とを備えている。
【００９２】
このうち、ベース６２は、例えば矩形平板状のシリコンからなる。支持部６３は、ベース６２と一体に形成されると共に、ベース６２の主面に対してほぼ直角に立ち上がり形成されている。第１のカンチレバー６４及び第２のカンチレバー６５は、長尺状の弾性支持片からなり、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、支持部６３と一体に形成されている。また、第１のカンチレバー６４と第２のカンチレバー６５とは、それぞれの基端側が支持部６３に片持ち支持されることによって、それぞれの先端側が互いに近接又は離間する方向に振動可能となっている。さらに、複数の第１及び第２のカンチレバー６４，６５は、当該カンチレバー６４，６５と直交する方向に所定の間隔で平行に並んで配置されると共に、固有振動数を異ならせるために、それぞれの長さを順次異ならせている。
【００９３】
各第１のカンチレバー６４及び第２のカンチレバー６５の先端側には、それぞれ開口部６６，６７が設けられている。これら開口部６６Ａ，６６Ｂは、後述するマグネット６９を内側に進入可能とするものであり、第１及び第２のカンチレバー６４，６５を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部６６Ａ，６６Ｂは、図６において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【００９４】
各第１のカンチレバー６４及び第２のカンチレバー６５の上面には、それぞれの開口部６６Ａ，６６Ｂの周囲に巻回された第１のコイル６７Ａ及び第２のコイル６７Ｂが設けられている。これら第１及び第２のコイル６７Ａ，６７Ｂは、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いて第１及び第２のカンチレバー６４，６５上にそれぞれパターン形成されている。
【００９５】
具体的に、第１のコイル６７Ａは、開口部６６Ａを中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン６７ａと、コイルパターン６７ａの内周側の端部から当該コイルパターン６７ａとは絶縁された状態で第１のカンチレバー６４の基端側へと引き延ばされた引出し配線６７ｂと、コイルパターン６７ａの外周側の端部から第１のカンチレバー６４の基端側へと引き延ばされた引出し配線６７ｃとを有している。
【００９６】
また、各第１のカンチレバー６４の上面に設けられた第１のコイル６７Ａは、互いに隣り合う内側の引出し配線６７ｂと外側の引出し配線６７ｃとが、それぞれ支持部６３の上面に設けられた電源回路６８と電気的に接続された構造を有している。
【００９７】
一方、第２のコイル６７Ｂも、第１のコイル６７Ａと同様に、開口部６６Ｂを中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン６７ａと、コイルパターン６７ａの内周側の端部から当該コイルパターン６７ａとは絶縁された状態で第２のカンチレバー６５の基端側へと引き延ばされた引出し配線６７ｂと、コイルパターン６７ａの外周側の端部から第２のカンチレバー６５の基端側へと引き延ばされた引出し配線６７ｃとを有している。
【００９８】
また、第２のカンチレバー６５の内側及び外側の引出し配線６７ｂ，６７ｃは、それぞれ支持部６３内に形成された埋込み配線（図示せず。）と接続されると共に、これら埋込み配線を介して支持部６３の上面に設けられた電源回路６８と電気的に接続されている。そして、電源回路６８は、これら各第１のコイル６７Ａ及び第２のコイル６７Ｂに流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【００９９】
ベース６２の主面上には、複数のマグネット６９が並んで設けられている。これらマグネット６９は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、これらマグネット６９は、各第１及び第２のカンチレバー６４，６５の開口部６６Ａ，６６Ｂの内側に進入可能に、ベース６２の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット６９は、図６において円柱状を為しているが、開口部６６Ａ，６６Ｂの内側に進入可能であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【０１００】
この振動電流変換装置６０では、上記振動電流変換装置５０と同様の構成、すなわち、先端側に開口部６６Ａが設けられて、基端側が片持ち支持された第１のカンチレバー６４と、第１のカンチレバー６４と対向配置されると共に、先端側に開口部６６Ｂが設けられて、基端側が片持ち支持された第２のカンチレバー６５と、第１のカンチレバー６４の開口部６６Ａの周囲に巻回された第１のコイル６７Ａと、第２のカンチレバー６５の開口部６６Ｂの周囲に巻回された第２のコイル６７Ｂと、第１及び第２のカンチレバー６４，６５の開口部６６Ａ，６６Ｂの内側に進入可能に配置されたマグネット６９とから１つの変換セル６１が構成されている。そして、振動電流変換装置６０では、このような変換セル６１が複数並んだ構造を有することによって集積化が図られている。
【０１０１】
以上のような構造を有する振動電流変換装置６０では、各変換セル６１の第１のカンチレバー６４及び第２のカンチレバー６５が振動することにより、第１のコイル６７Ａ及び第２のコイル６７Ｂに誘導起電力を発生させることが可能である。すなわち、この振動電流変換装置６０では、各変換セル６１の第１及び第２のカンチレバー６４，６５が振動することによって、第１及び第２のコイル６７Ａ，６７Ｂの内側に進入可能なマグネット６９が、これら第１及び第２のコイル６７Ａ，６７Ｂの軸心方向に相対移動することになる。この場合、第１及び第２のコイル６７Ａ，６７Ｂを貫くマグネット６９の磁束を大きく変化させることができるため、これら第１及び第２のコイル６７Ａ，６７Ｂに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【０１０２】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置６０では、各変換セル６１の第１のカンチレバー６４及び第２のカンチレバー６５に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、各変換セル６１の第１及び第２のカンチレバー６４，６５の開口部６６Ａ，６６Ｂの内側にマグネット６９を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置６０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１０３】
さらに、この振動電流変換装置６０では、固有振動数を異ならせた複数の変換セル６１を備え、これら変換セル６１の何れかの第１及び第２のカンチレバー６４，６５を共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これらカンチレバー６４，６５を効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置６０では、上述した変換セル６１を複数備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１０４】
（その他の実施形態）
なお、本発明は、上記第１〜６の実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記振動電流変換装置２０，４０，６０を構成する変換セル２１，４１，６１の数については特に限定されるものではなく、任意に調整することが可能である。
【０１０５】
また、上記振動電流変換装置２０，４０，６０は、上記支持部２３，４２，５２を挟んだ一方の側に上記複数の変換セル２１，４１，６１が互いに同じ向きに並んで配置された構成に限らず、上記支持部２３，４２，５２を挟んだ両側に上記複数の変換セル２１，４１，６１が互いに逆向きに並んで配置された構成や、互いに対向する支持部２３，４２，５２の両側に上記複数の変換セル２１，４１，６１が互いに逆向きに並んで配置された構成とすることも可能である。
【０１０６】
さらに、上記振動電流変換装置５０，６０を構成する第１のカンチレバー５３，６４及び第２のカンチレバー５４，６５については、これら一対のものに限らず、先端側の開口部の周囲にコイルが巻回されたカンチレバーを積層方向に複数（２つ以上）並べて配置した構成とすることも可能である。
【０１０７】
また、上記振動電流変換装置３０，４０，５０，６０を構成する第１のカンチレバー３２，４３，５３，６４と第２のカンチレバー３３，４４，５４，６５とは、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、それぞれの基端側を連結する連結部を介して支持部３１，４２，５２，６３と一体に形成されている構成としてもよい。
【０１０８】
この場合、第１のカンチレバー３２，４３，５３，６４と第２のカンチレバー３３，４４，５４，６５とが連結部を介して連結されることにより、いわゆる音叉型となり、これら第１のカンチレバー３２，４３，５３，６４と第２のカンチレバー３３，４４，５４，６５とが互いに共鳴しながら大きく振動することになる。したがって、このような構成とした場合、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１０９】
例えば図７に示す振動電流変換装置５０Ａは、上記振動電流変換装置５０を音叉型に変更した場合を例示したものである。なお、この振動電流変換装置５０Ａでは、上記振動電流変換装置５０と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１１０】
この振動電流変換装置５０Ａでは、図７に示すように、第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４が、互いに同じ向きに平行に並んで対向配置されると共に、それぞれの基端側を連結する連結部５０ａを介して支持部５２と一体に形成されている。また、第１のカンチレバー５３と第２のカンチレバー５４とは、その基端側が連結部５０ａを介して連結されることにより、いわゆる音叉型となっている。これにより、第１のカンチレバー５３と第２のカンチレバー５４とは、その先端側が互いに近接又は離間する方向に共鳴しながら振動可能となっている。それ以外は、上記振動電流変換装置５０とほぼ同様の構造を有している。
【０１１１】
以上のような構造を有する振動電流変換装置５０Ａでは、第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４が振動することにより、第１のコイル５７Ａ及び第２のコイル５７Ｂに誘導起電力を発生させることが可能である。すなわち、この振動電流変換装置５０Ａでは、第１及び第２のカンチレバー５３，５４が振動することによって、第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂの内側に進入可能なマグネット５９が、これら第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂの軸心方向に相対移動することになる。この場合、第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂを貫くマグネット５９の磁束を大きく変化させることができるため、これら第１及び第２のコイル５７Ａ，５７Ｂに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【０１１２】
さらに、この振動電流変換装置５０Ａでは、第１のカンチレバー５３と第２のカンチレバー５４とが連結部５０ａを介して連結されることにより、いわゆる音叉型となっており、これら第１のカンチレバー５３と第２のカンチレバー５４とが互いに共鳴しながら大きく振動するため、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１１３】
以上のように、この振動電流変換装置５０Ａでは、第１のカンチレバー５３及び第２のカンチレバー５４に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、第１及び第２のカンチレバー５３，５４の開口部５５，５６の内側にマグネット５９を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置５０Ａにおいて、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１１４】
また、上記第１〜６の実施形態では、カンチレバーの片面にコイルが配置された構成となっているが、カンチレバーの両面にコイルが配置された構成としてもよい。
例えば図８に示す振動電流変換装置１Ａは、上記振動電流変換装置１を構成するカンチレバー４の両面にコイル６Ａ，６Ｂを配置した場合を例示したものである。この場合、カンチレバー４の両面に配置されたコイル６Ａ，６Ｂに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。なお、この図８に示す振動電流変換装置１Ａにおいて、上記振動電流変換装置１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１１５】
また、上記第１〜６の実施形態では、カンチレバーの先端側にオモリが配置された構成としてもよい。また、オモリについては、カンチレバーと一体に形成されたものでも、カンチレバーの先端に別体に取り付けられたものであってもよい。
【０１１６】
例えば図９に示す振動電流変換装置１Ｂは、上記振動電流変換装置１を構成するカンチレバー４の先端にオモリ９を配置した場合を例示したものである。この場合、カンチレバー４の振幅を増加させることによって、大きな起電力を得ることが可能である。また、オモリ９の重量を変更することで、幅広い振動の周波数に対応させることが可能である。なお、この図９に示す振動電流変換装置１Ｂにおいて、上記振動電流変換装置１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１１７】
（振動電流変換装置の製造方法）
次に、本発明を適用した振動電流変換装置の製造方法として、上記振動電流変換装置１を製造する場合を例に挙げて説明する。
上記振動電流変換装置１は、図１０に示すように、ベース２と、このベース２の一端から立ち上がり形成された下側支持部３ａと、ベース２の面上に形成されたマグネット８とを含む下側基板１１と、先端側に開口部５が形成されたカンチレバー４と、このカンチレバー４の基端側に形成された上側支持部３ｂと、この上側支持部３ｂの面上に形成されたコイル６及び電源回路７とを含む上側基板１２とを用意し、カンチレバー４の開口部５からマグネット８が臨むように下側支持部３ａと上側支持部３ｂとの位置を合わせて接合し、これら下側基板１１と上側基板１２とを一体化することで作製される。
【０１１８】
また、上記振動電流変換装置１を製造する際は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、上記下側基板１１となる部分が同一面上に複数形成された１枚の下側母基板１１Ａと、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、上記上側基板１２となる部分が同一面上に複数形成された１枚の上側母基板１２Ａとを用意した後に、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、これら下側母基板１１Ａと上側母基板１２Ａとを接合した接合ブロック１３を個々のチップとして切り出すことによって、複数の振動電流変換装置１を一括して作製することが可能である。
【０１１９】
なお、上記下側母基板１１Ａにはガラス基板を用い、上記上側母基板１２Ａにはシリコン基板を用いることができ、これら下側母基板１１Ａと上側母基板１２Ａとの接合には陽極接合を用いることができる。また、下側母基板１１Ａ及び上側母基板１２Ａには、個々のチップに分割し易くするため、各チップの分割線に沿った溝部１４，１５を形成してもよい。また、上記下側基板１１のうちベース２と下側支持部３ａとの間の段差は、例えばダイシングやエッチング、レーザー加工などを用いて形成することができる。また、上記マグネット８をベース２に取り付ける際は、例えばマイクロマニピュレータなどを用いることができる。なお、作製された振動電流変換装置１の大きさは、例えば最大長さが１００〜１０００μｍ程度、最大厚みが０．５〜１０μｍ程度である。
【０１２０】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置１の製造方法では、上述したＭＥＭＳ技術を用いて、複雑な工程を経ることなく、大幅に小型化された振動電流変換装置１を精度良く一括して作製することが可能である。
【０１２１】
なお、本例では、上記振動電流変換装置１を製造する場合を例に挙げて説明したが、その他の振動電流変換装置についても、同様に一括作製することが可能である。具体的に、上記振動電流変換装置３０，５０（５０Ａ）については、下側(母)基板１１（１１Ａ）の上に、上記第１のカンチレバー３２，５３側の構成を含む第１の(母)基板と、上記第２のカンチレバー３３，５４側の構成を含む第２の(母)基板とを順次積層した接合ブロックを作製し、この接合ブロックを個々のチップとして切り出すことで、一括して作製することが可能である。また、上記振動電流変換装置２０，４０，６０については、上述した接合ブロックを複数の変換セル２１，４１，６１を備えたチップ毎に切断することで、一括して作製することが可能である。
【０１２２】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態として図１４に示す振動電流変換装置７０について説明する。
この振動電流変換装置７０は、図１４に示すように、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールである。
【０１２３】
具体的に、この振動電流変換装置７０は、ベース７１と、このベース７１の面上にバネ７２を介して取り付けられた振動子７３と、振動子７３の面上に配置されたコイル７４と、ベース７１の面上に配置されたマグネット７５とを備えている。
【０１２４】
このうち、ベース７１は、例えば矩形平板状のシリコンからなる。バネ７２は、数十μｍ程度の長さで軸心方向に螺旋状に巻回されたコイルバネからなる。振動子７３は、例えば長尺状のシリコン基板からなる。この振動子７３は、ベース２の主面に対向して配置されると共に、その一端側がバネ７２を介して片持ちの状態で支持されている。これにより、振動子７３の他端側は、ベース７１の主面に対して近接又は離間する方向に振動可能となっている。
【０１２５】
コイル７４は、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いて振動子７３上にパターン形成されている。具体的に、このコイル７４は、スパイラル状に巻回されてなるコイルパターン７４ａと、コイルパターン７４ａの内周側の端部から当該コイルパターン７４ａとは絶縁された状態で振動子７３の一端側へと引き延ばされた引出し配線７４ｂと、コイルパターン７４ａの外周側の端部から振動子７３の一端側へと引き延ばされた引出し配線７４ｃとを有している。また、内側及び外側の引出し配線７４ｂ，７４ｃは、図示を省略するものの、ワイヤーボンディング等によりベース７１の上面に設けられた電源回路と電気的に接続されている。そして、この電源回路は、コイル７４に流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【０１２６】
マグネット７５は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、このマグネット７５は、直方体状に形成されて、その長手方向が振動子７３の長手方向と直交するように振動子７３の他端側近傍に配置されると共に、その短手方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット８は、図１４において直方体状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。また、着磁方向についても変更することが可能である。さらに、マグネット７５の配置についても、適宜変更して実施することが可能である。
【０１２７】
以上のような構造を有する振動電流変換装置７０では、振動子７３が振動することにより、コイル７４に誘導起電力を発生させることが可能である。具体的に、この振動電流変換装置７０では、ベース７１の面上にバネ７２を介して取り付けられた振動子７３が振動する構成のため、この振動子７３が振動するときの振幅を大きく確保することができ、また、振動の減衰が遅いために振動子７３が長期間に亘って振動することになる。
【０１２８】
これにより、マグネット７５がコイル７４の軸心方向に相対移動する距離が大きく変化することになり、コイル７４を貫くマグネット７５の磁束も大きく変化させることができるため、コイル７４に大きな誘導起電力を発生させると共に、このような誘導起電力を長時間に亘って発生させることが可能である。
【０１２９】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置７０では、振動子７３に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置７０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１３０】
（第８の実施形態）
次に、第８の実施形態として図１５に示す振動電流変換装置８０について説明する。
なお、この振動電流変換装置８０では、上記振動電流変換装置７０と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１３１】
この振動電流変換装置８０では、図１５に示すように、振動子７３の両端側が一対のバネ７２を介して両持ちの状態で支持されている。また、マグネット７５は、その長手方向が振動子７３の長手方向と平行となるように振動子７３の近傍に配置されている。それ以外は、上記振動電流変換装置７０とほぼ同様の構造を有している。
【０１３２】
以上のような構造を有する振動電流変換装置８０では、振動子７３が振動することにより、コイル７４に誘導起電力を発生させることが可能である。具体的に、この振動電流変換装置７０では、ベース７１の面上に一対のバネ７２を介して取り付けられた振動子７３が振動する構成のため、この振動子７３が振動するときの振幅を大きく確保することができ、また、振動の減衰が遅いために振動子７３が長期間に亘って振動することになる。
【０１３３】
これにより、マグネット７５がコイル７４の軸心方向に相対移動する距離が大きく変化することになり、コイル７４を貫くマグネット７５の磁束も大きく変化させることができるため、コイル７４に大きな誘導起電力を発生させると共に、このような誘導起電力を長時間に亘って発生させることが可能である。特に、ベース７１の面上に一対のバネ７２を介して両持ちの状態で支持される振動子７３は、片持ちの状態で支持された場合に比べて安定した振動特性を得ると共に、その振動数を向上させることが可能である。
【０１３４】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置８０では、振動子７３に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置８０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１３５】
なお、本発明を適用した振動電流変換装置では、上記振動電流変換装置７０，８０を１つの変換セル（発電セル）とし、この変換セルをベース上に複数備えた構造としてもよい。これにより、振動電流変換装置の集積化を図ることが可能である。さらに、これら複数の変換セルは、固有振動数を異ならせるために、それぞれの振動子７３の長さを順次異ならせてもよい。これにより、複数の変換セルの何れかの振動子７３を共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これら振動子７３を効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、上述した変換セルを複数備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１３６】
（第９の実施形態）
次に、第９の実施形態として図１６に示す振動電流変換装置９０について説明する。
なお、この振動電流変換装置９０では、上記振動電流変換装置８０と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１３７】
この振動電流変換装置９０では、図１６に示すように、振動子７３に開口部７６が形成されると共に、上記コイル７４の代わりに、この開口部７６の周囲に巻回されたコイル７７が配置されている。また、ベース７１の主面上には、上記マグネット７５の代わりに、上記振動子７３の開口部７６の内側に進入可能なマグネット７８が配置されている。それ以外は、上記振動電流変換装置８０とほぼ同様の構造を有している。
【０１３８】
具体的に、開口部７６は、マグネット７８を内側に進入可能とするものであり、振動子７３の略中央部を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部７６は、図１６において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【０１３９】
コイル７７は、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いてカンチレバー４上にパターン形成されている。具体的に、このコイル７７は、開口部７６を中心にスパイラル状に巻回されてなるコイルパターン７７ａと、コイルパターン７７ａの内周側の端部から当該コイルパターン７７ａとは絶縁された状態で振動子７３の一端側へと引き延ばされた引出し配線７７ｂと、コイルパターン７７ａの外周側の端部から振動子７３の一端側へと引き延ばされた引出し配線７７ｃとを有している。また、内側及び外側の引出し配線７７ｂ，７７ｃは、図示を省略するものの、ワイヤーボンディング等によりベース７１の上面に設けられた電源回路と電気的に接続されている。そして、この電源回路は、コイル７４に流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【０１４０】
マグネット７８は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、このマグネット７８は、振動子７３の開口部７６の内側に進入可能に、ベース７１の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット７８は、図１６において円柱状を為しているが、開口部７６の内側に進入可能であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【０１４１】
以上のような構造を有する振動電流変換装置９０では、振動子７３が振動することにより、コイル７４に誘導起電力を発生させることが可能である。具体的に、この振動電流変換装置９０では、ベース７１の面上に一対のバネ７２を介して取り付けられた振動子７３が振動する構成のため、この振動子７３が振動するときの振幅を大きく確保することができ、また、振動の減衰が遅いために振動子７３が長期間に亘って振動することになる。
【０１４２】
これにより、マグネット７５がコイル７４の軸心方向に相対移動する距離が大きく変化することになり、コイル７４を貫くマグネット７５の磁束も大きく変化させることができるため、コイル７４に大きな誘導起電力を発生させると共に、このような誘導起電力を長時間に亘って発生させることが可能である。特に、ベース７１の面上に一対のバネ７２を介して両持ちの状態で支持される振動子７３は、片持ちの状態で支持された場合に比べて安定した振動特性を得ると共に、その振動数を向上させることが可能である。
【０１４３】
さらに、この振動電流変換装置９０では、コイル７７の内側に進入可能なマグネット７８がコイル７７の軸心方向に相対移動することになる。この場合、コイル７７を貫くマグネット７８の磁束を大きく変化させることができるため、このコイル７７に大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【０１４４】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置８０では、振動子７３に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、振動子７３の開口部７６の内側にマグネット７８を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置８０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１４５】
（第１０の実施形態）
次に、第１０の実施形態として図１７に示す振動電流変換装置１００について説明する。
なお、この振動電流変換装置１００では、上記振動電流変換装置９０と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１４６】
この振動電流変換装置１００は、上記振動電流変換装置９０を１つの変換セル（発電セル）１０１とし、この変換セル１０１をベース７１Ａ上に複数備えた構造を有している。さらに、これら複数の変換セル１０１は、所定の間隔で平行に並んで配置されると共に、固有振動数を異ならせるために、それぞれの振動子７３の長さを順次異ならせている。それ以外は、上記振動電流変換装置９０とほぼ同様の構造を有している。
【０１４７】
以上のような構造を有する振動電流変換装置１００では、このような変換セル１０１が複数並んだ構造を有することによって集積化が図られている。そして、この振動電流変換装置１００では、各変換セル１０１の振動子７３が振動することにより、コイル７４に誘導起電力を発生させることが可能である。具体的に、この振動電流変換装置１００では、各変換セル２１のベース７１Ａの面上に一対のバネ７２を介して取り付けられた振動子７３が振動する構成のため、これら振動子７３が振動するときの振幅を大きく確保することができ、また、振動の減衰が遅いために振動子７３が長期間に亘って振動することになる。
【０１４８】
これにより、各変換セル１０１のマグネット７５がコイル７４の軸心方向に相対移動する距離が大きく変化することになり、コイル７４を貫くマグネット７５の磁束も大きく変化させることができるため、コイル７４に大きな誘導起電力を発生させると共に、このような誘導起電力を長時間に亘って発生させることが可能である。特に、各変換セル１０１のベース７１の面上に一対のバネ７２を介して両持ちの状態で支持される振動子７３は、片持ちの状態で支持された場合に比べて安定した振動特性を得ると共に、その振動数を向上させることが可能である。
【０１４９】
さらに、この振動電流変換装置１００では、各変換セル１０１のコイル７７の内側に進入可能なマグネット７８がコイル７７の軸心方向に相対移動することになる。この場合、各変換セル１０１のコイル７７を貫くマグネット７８の磁束を大きく変化させることができるため、これらコイル７７に大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【０１５０】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置１００では、各変換セル１０１の振動子７３に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、振動子７３の開口部７６の内側にマグネット７８を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置１００において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１５１】
さらに、この振動電流変換装置１００では、固有振動数を異ならせた複数の変換セル１０１を備え、これら変換セル１０１の何れかの振動子７３を共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これら振動子７３を効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置１００では、上述した変換セル１０１を複数備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１５２】
（第１１の実施形態）
次に、第１１の実施形態として図１８に示す振動電流変換装置１１０について説明する。
この振動電流変換装置１１０は、図１８に示すように、半導体製造技術やレーザー加工技術をベースにしたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術と呼ばれる高精度三次元加工技術を用いてμサイズで作製される超小型発電モジュールである。
【０１５３】
具体的に、この振動電流変換装置１１０は、ベース１１１と、ベース１１１の面上にバネ１１２Ａを介して取り付けられた第１の振動子１１３Ａと、第１の振動子１１３Ａと対向配置されると共に、ベース１１１の面上にバネ１１２Ｂを介して取り付けられた第２の振動子１１３Ｂと、第１の振動子１１３Ａの面上に配置された第１のコイル１１４Ａと、第２の振動子１１３Ｂの面上に配置された第２のコイル１１４Ｂと、ベース１１１の面上に配置されたマグネット１１５とを備えている。
【０１５４】
このうち、ベース１１１は、例えば矩形平板状のシリコンからなる。バネ１１２Ａ，１１２Ｂは、数十μｍ程度の長さで軸心方向に螺旋状に巻回されたコイルバネからなり、第１の振動子１１３Ａ側のバネ１１２Ａよりも第２の振動子１１３Ｂ側のバネ１１２Ｂが長尺に形成されている。
【０１５５】
第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂは、例えば長尺状のシリコン基板からなり、第１の振動子１１３Ａよりも第２の振動子１１３Ｂが長尺に形成されている。第１の振動子１１３Ａは、ベース１１１の主面に対向して配置されると共に、その両端側が一対のバネ１１２Ａを介して両持ちの状態で支持されている。一方、第２の振動子１１３Ｂは、第１の振動子１１３Ａの上方に位置して第１の振動子１１３Ａと平行に並んで配置されると共に、第１の振動子１１３Ａの外側に位置して、その両端側が一対のバネ１１２Ｂを介して両持ちの状態で支持されている。これにより、第２の振動子１１３Ｂの下方に第１の振動子１１３Ａが位置すると共に、第１の振動子１１３Ａと第２の振動子１１３Ｂとが積層された状態となっている。
【０１５６】
また、第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂの略中央部には、開口部１１６Ａ，１１６Ｂが設けられている。これら開口部１１６Ａ，１１６Ｂは、後述するマグネット１１５を内側に進入可能とするものであり、第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂを貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部１１６Ａ，１１６Ｂは、図１８において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【０１５７】
第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂは、例えばニッケルや銅、金など導電性の金属薄膜からなり、フォトリソグラフィ技術などを用いて第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂ上にパターン形成されている。具体的に、第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂは、スパイラル状に巻回されてなるコイルパターン１１４ａと、コイルパターン１１４ａの内周側の端部から当該コイルパターン１１４ａとは絶縁された状態で第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂの一端側へと引き延ばされた引出し配線１１４ｂと、コイルパターン１１４ａの外周側の端部から第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂの一端側へと引き延ばされた引出し配線１１４ｃとを有している。また、内側及び外側の引出し配線１１４ｂ，１１４ｃは、図示を省略するものの、ワイヤーボンディング等によりベース１１１の上面に設けられた電源回路と電気的に接続されている。そして、この電源回路は、第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂに流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【０１５８】
マグネット１１５は、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものからなる。また、このマグネット１１５は、第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂの開口部１１６Ａ，１１６Ｂの内側に進入可能に、ベース１１１の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられると共に、その上下方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。なお、マグネット１１５は、図１８において円柱状を為しているが、開口部１１６Ａ，１１６Ｂの内側に進入可能であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【０１５９】
以上のような構造を有する振動電流変換装置１１０では、第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂが振動することにより、第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂに誘導起電力を発生させることが可能である。具体的に、この振動電流変換装置１１０では、ベース１１１の面上にバネ１１２Ａを介して取り付けられた第１の振動子１１３Ａと、第１の振動子１１３Ａと対向配置されると共に、ベース１１１の面上にバネ１１２Ｂを介して取り付けられた第２の振動子１１３Ｂとが振動する構成のため、これら第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂが振動するときの振幅を大きく確保することができ、また、振動の減衰が遅いために第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂが長期間に亘って振動することになる。
【０１６０】
これにより、マグネット１１５が第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂの軸心方向に相対移動する距離が大きく変化することになり、第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂを貫くマグネット１１５の磁束も大きく変化させることができるため、第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂに大きな誘導起電力を発生させると共に、このような誘導起電力を長時間に亘って発生させることが可能である。特に、ベース１１１の面上に一対のバネ１１２Ａ，１１２Ｂを介して両持ちの状態で支持される第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂは、片持ちの状態で支持された場合に比べて安定した振動特性を得ると共に、その振動数を向上させることが可能である。
【０１６１】
さらに、この振動電流変換装置１１０では、第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂの内側に進入可能なマグネット１１５が第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂの軸心方向に相対移動することになる。この場合、第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂを貫くマグネット１１５の磁束を大きく変化させることができるため、これら第１及び第２のコイル１１４Ａ，１１４Ｂに大きな誘導起電力を発生させることが可能である。
【０１６２】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置１１０では、第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂに生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂの開口部１１６Ａ，１１６Ｂの内側にマグネット１１５を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置１１０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１６３】
さらに、この振動電流変換装置１１０では、第１の振動子１１３Ａと第２の振動子１１３Ｂとの長さが異なるため、その固有振動数も異なっている。この場合、何れかの振動子１１３Ａ，１１３Ｂを共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これら振動子１１３Ａ，１１３Ｂを効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置１１０では、上述した長さの異なる第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂを備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１６４】
なお、本発明を適用した振動電流変換装置では、上記振動電流変換装置１１０を１つの変換セル（発電セル）とし、この変換セルをベース上に複数備えた構造としてもよい。これにより、振動電流変換装置の集積化を図ることが可能である。さらに、これら複数の変換セルは、固有振動数を異ならせるために、それぞれ第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂの長さを順次異ならせてもよい。これにより、複数の変換セルの何れかの第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂを共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これら第１及び第２の振動子１１３Ａ，１１３Ｂを効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、上述した変換セルを複数備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１６５】
（第１２の実施形態）
次に、第１２の実施形態として図１９に示す振動電流変換装置１２０について説明する。
この振動電流変換装置１２０は、図１９に示すように、ベース１２１と、ベース１２１の面上にバネ１２２を介して取り付けられると共に、開口部１２３が設けられた振動子１２４と、振動子１２４の開口部１２３の内側に進入可能にベース１２１の面上に配置されたコア１２５と、コア１２５の周囲に巻回されたコイル１２６とを備えている。
【０１６６】
このうち、ベース１２１は、例えば矩形平板状のシリコンからなる。バネ１２２は、数十μｍ程度の長さで軸心方向に螺旋状に巻回されたコイルバネからなる。開口部１２３は、振動子１２４の略中央部を貫通する孔部によって形成されている。なお、開口部１２３は、図１９において円形状を為しているが、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状などであってもよい。
【０１６７】
振動子１２４は、マグネットを含むものであり、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)中にサマリウムコバルトの磁性粉末を分散させたものを長尺状に形成したものからなり、その厚み方向においてＮ極とＳ極とが着磁されている。そして、この振動子１２４は、ベース１２１の主面に対向して配置されると共に、その両端側が一対のバネ１２２を介して両持ちの状態で支持されている。
【０１６８】
コア１２５は、例えば鉄粉等を固めたものや鉄心などの強磁性体からなり、振動子１２４の開口部１２３の内側に進入可能に、ベース１２１の主面から上方に向かって円柱状に突出して設けられている。なお、コア１２５は、図１９において円柱状を為しているが、開口部１２３の内側に進入可能であれば、このような形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば角柱状などであってもよい。
【０１６９】
コイル１２６は、銅等の線材からなり、コア１２５の外周面に螺旋状に巻回されてなる。また、このコイルの両端は、図示を省略するものの、ベース１２１の上面に設けられた電源回路と電気的に接続されている。そして、この電源回路は、コイル１２６に流れる電流を整流・平滑し、交流から直流へと変換して出力する。
【０１７０】
以上のような構造を有する振動電流変換装置１２０では、マグネットを含む振動子１２４が振動することにより、コア１２５の周囲に巻回されたコイル１２６に誘導起電力を発生させることが可能である。具体的に、この振動電流変換装置１２０では、ベース１２１の面上にバネ１２２を介して取り付けられた振動子１２４がマグネットを含み、この振動子１２４の開口部１２３の内側に進入可能にコア１２５の周囲に巻回されたコイル１２６が配置された構成のため、この振動子１２４が振動するときの振幅を大きく確保することができ、また、振動の減衰が遅いために振動子１２４が長期間に亘って振動することになる。
【０１７１】
これにより、振動子１２４の開口部１２３の内側に進入可能なコア１２５が軸心方向に相対移動する距離が大きく変化することになり、コア１２５の周囲に巻回されたコイル１２６を貫くマグネットの磁束も大きく変化させることができるため、コイル１２６に大きな誘導起電力を発生させると共に、このような誘導起電力を長時間に亘って発生させることが可能である。特に、ベース１２１の面上に一対のバネ１２２を介して両持ちの状態で支持される振動子１２４は、片持ちの状態で支持された場合に比べて安定した振動特性を得ると共に、その振動数を向上させることが可能である。
【０１７２】
以上のように、本発明を適用した振動電流変換装置１２０では、振動子１２４に生じる振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。さらに、振動子１２４の開口部１２３の内側にコア１２５の周囲に巻回されたコイル１２６を進入可能に配置することで、装置の小型化を図ることが可能である。したがって、本発明によれば、このようなＭＥＭＳ技術を用いて作製される振動電流変換装置１２０において、更なる小型化及び変換効率（発電効率）の向上を図ることが可能である。
【０１７３】
なお、本発明を適用した振動電流変換装置では、上記振動電流変換装置１２０を１つの変換セル（発電セル）とし、この変換セルをベース上に複数備えた構造としてもよい。これにより、振動電流変換装置の集積化を図ることが可能である。さらに、これら複数の変換セルは、固有振動数を異ならせるために、それぞれの振動子１２４の長さを順次異ならせてもよい。これにより、複数の変換セルの何れかの振動子１２４を共振させることによって、幅広い振動の周波数に対応しながら、これら振動子１２４を効率良く振動させることができ、これらの振動を電流（電力）へと効率良く変換することが可能である。したがって、この振動電流変換装置では、上述した変換セルを複数備えることによって、大きな起電力を得ることが可能である。
【０１７４】
（その他の実施形態）
なお、本発明は、上記第７〜１２の実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第７〜１２の実施形態では、上記バネ７２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１２２として、コイルバネを用いた構成となっているが、振動子７３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１２４を振動可能に支持するものであれば、このようなコイルバネを用いた構成に必ずしも限定されるものではない。
【０１７５】
例えば図２０に示す振動電流変換装置１２０Ａは、上記振動電流変換装置１２０を構成するバネ１２２の代わりに、金属等からなる線材を折り曲げることにより形成されたバネ１２７を配置した場合を例示したものである。この場合も、バネ１２７を介して振動子１２４を振動可能に支持することが可能である。
【０１７６】
また、上記第７〜１２の実施形態では、振動子７３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１２４の一端又は両端側がバネ７２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１２２を介して振動可能に支持された構成となっているが、例えば振動子７３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１２４の中央部分をバネを介して振動可能に支持する構成としてもよく、バネの配置や数についても適宜変更して実施することが可能である。
【０１７７】
また、本発明では、カンチレバー又は振動子の固有振動数を異ならせるため、これらカンチレバー又は振動子の長さを調整したものに必ずしも限定されるものではなく、例えばカンチレバー又は振動子を同一形状としながら、これらカンチレバー又は振動子の材質や重量等を変更することで、互いの固有振動数を異ならせて幅広い振動の周波数に対応させることが可能である。
【０１７８】
また、本発明では、上記何れかの実施形態により開示された構成を適宜組み合わせたものを採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
なお、本発明を適用した振動電流変換装置は、上述した振動を電流へ変換して電力を得る超小型発電モジュールに適用したものに必ずしも限定されるものではなく、例えば振動を電流に変換することにより当該振動を検出するセンサなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】図１は、第１の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図２】図２は、第２の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図３】図３は、第３の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図４】図４は、第４の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図５】図５は、第５の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図６】図６は、第６の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図７】図７は、本発明を適用した振動電流変換装置の一変形例を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明を適用した振動電流変換装置の別の変形例を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明を適用した振動電流変換装置の別の変形例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明を適用した振動電流変換装置の分解斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明を適用した振動電流変換装置の製造工程を説明するための図であり、（ａ）は１つの下側基板を示す平面図、（ｂ）は下側母基板を示す平面図である。
【図１２】図１２は、本発明を適用した振動電流変換装置の製造工程を説明するための図であり、１つの上側基板を示す平面図、（ｂ）は上側母基板を示す平面図である。
【図１３】図１３は、本発明を適用した振動電流変換装置の製造工程を説明するための図であり、１つの振動電流変換装置を示す平面図、（ｂ）は接合ブロックを示す平面図である。
【図１４】第７の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図１５】第８の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図１６】第９の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図１７】第１０の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図１８】第１１の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図１９】第１２の実施形態として示す振動電流変換装置の斜視図である。
【図２０】本発明を適用した振動電流変換装置の一変形例を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、従来の振動電流変換装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１８１】
１…振動電流変換装置（第１の実施形態）  ２…ベース  ３…支持部  ４…カンチレバー  ５…開口部  ６…コイル  ７…電源回路  ８…マグネット
１Ａ，１Ｂ…振動電流変換装置（変形例）  ９…オモリ
１１…下側基板  １１Ａ…下側母基板  １２…上側基板  １２Ａ…上側母基板  １３…接合ブロック  １４，１５…溝部
２０…振動電流変換装置（第２の実施形態）  ２１…変換セル  ２２…ベース  ２３…支持部  ２４…カンチレバー  ２５…開口部  ２６…コイル  ２７…電源回路  ２８…マグネット
３０…振動電流変換装置（第３の実施形態）  ３１…支持部  ３２…第１のカンチレバー  ３３…第２のカンチレバー  ３４…開口部  ３５…コイル  ３６…電源回路  ３７…マグネット
４０…振動電流変換装置（第４の実施形態）  ４１…変換セル  ４２…支持部  ４３…第１のカンチレバー  ４４…第２のカンチレバー  ４５…開口部  ４６…コイル  ４７…電源回路  ４８…マグネット
５０…振動電流変換装置（第５の実施形態）  ５１…ベース  ５２…支持部  ５３…第１のカンチレバー  ５４…第２のカンチレバー  ５５，５６…開口部  ５７Ａ…第１のコイル  ５７Ｂ…第２のコイル  ５８…電源回路  ５９…マグネット
５０Ａ…振動電流変換装置（変形例）  ５０ａ…連結部
６０…振動電流変換装置（第６の実施形態）  ６１…変換セル  ６２…ベース  ６３…支持部  ６４…第１のカンチレバー  ６５…第２のカンチレバー  ６６Ａ，６６Ｂ…開口部  ６７Ａ…第１のコイル  ６７Ｂ…第２のコイル  ６８…電源回路  ６９…マグネット
７０…振動電流変換装置（第７の実施形態）  ７１，７１Ａ…ベース  ７２…バネ  ７３…振動子  ７４…コイル  ７５…マグネット  ７６…開口部  ７７…コイル
８０…振動電流変換装置（第８の実施形態）
９０…振動電流変換装置（第９の実施形態）
１００…振動電流変換装置（第１０の実施形態）  １０１…変換セル
１１０…振動電流変換装置（第１１の実施形態）  １１１…ベース  １１２Ａ，１１２Ｂ…バネ  １１３Ａ…第１の振動子  １１３Ｂ…第２の振動子  １１４Ａ…第１のコイル  １１４Ｂ…第２のコイル  １１５…マグネット
１２０…振動電流変換装置（第１２の実施形態）  １２１…ベース  １２２…バネ  １２３…開口部  １２４…振動子  １２５…コア  １２６…コイル  １２７…バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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