(57)【要約】  【課題】従来は、微量な物質の検出を安価かつ低消費電力で行える技術および装置が存在しない。また、特定の物質に反応する極微量電磁波検出技術および装置、特定の物質の特定の極微量電磁波検出技術および装置、極低消費電力アクチュエータ等も存在しない。環境測定などで上記技術ならびに装置が必要とされている。【解決手段】本願発明は、細孔を持つ粒子に誘電物質などを吸着させ、それに電場を与え振動を誘起することにより吸着物質の極微量検出を可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電運動センサであって、細孔を持つ粒子に双極子二重モーメントを有する物質を吸着させ、該粒子に電場を与え振動を誘起することにより、吸着物質の極微量検出を可能とすることを特徴とする静電運動センサ。
【請求項２】
上記粒子は、シリカゲルであることを特徴とする請求項１に記載の静電運動センサ。
【請求項３】
上記双極子二重モーメントを有する物質は、誘電物質であることを特徴とする請求項１に記載の静電運動センサ。
【請求項４】
上記粒子は、シリカゲルであり、上記双極子二重モーメントを有する物質は、酸化チタンであることを特徴とする請求項１に記載の静電運動センサ。
【請求項５】
静電運動センサであって、細孔を持つ粒子に超音波により状態が変化する物質を吸着させ、該粒子に超音波を与え振動を誘起することにより、吸着した物質の極微量検出を可能とすることを特徴とする静電運動センサ。
【請求項６】
静電運動センサであって、細孔を持つ粒子に電磁波を感知する物質を吸着させ、該粒子に電磁波を与え振動を誘起することにより、該電磁波の検出を可能とすることを特徴とする静電運動センサ。
【請求項７】
アクチュエータであって、細孔を持つ粒子に双極子二重モーメントを有する物質を吸着させ、該粒子に電場を与え振動を誘起することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
アクチュエータであって、細孔を持つ粒子に超音波を感知する物質を吸着させ、該粒子に超音波を与え振動を誘起することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項９】
アクチュエータであって、細孔を持つ粒子に電磁波を感知する物質を吸着させ、該粒子に電磁波を与え振動を誘起することを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、細孔を持つ粒子に誘電物質等を吸着させ、該粒子に電場を与え振動を誘起することにより、吸着物質の極微量検出を可能とする技術である。また、本願発明は、吸着物質の同定及び物質の微量検出に利用できるばかりでなく、特定超音波や電磁波の検出にも利用可能な技術である。
【背景技術】
【０００２】
微量な物質の検知には、種々の方法が考えられているが、シリカゲルに湿分及びガスを吸着させ、ＬＣＲ共振回路の電気抵抗の変化を検出し、湿分及びガス量を検知するものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上記装置は、ＬＣＲ共振回路等の外部の精密な装置を必要としており、装置としても高価であるという欠点を有している。
【特許文献１】特開２００５−４９３３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、従来は、微量な物質の検出を安価かつ低消費電力で行える技術および装置が存在しない。また、特定の物質に反応する極微量電磁波検出技術および装置、特定の物質の特定の極微量電磁波検出技術および装置、極低消費電力アクチュエータ等も存在しない。環境測定などで上記技術ならびに装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は、細孔を持つ粒子に誘電物質などを吸着させ、それに電場を与え振動を誘起することにより吸着物質の極微量検出を可能とする。
【０００６】
一般に微細粒子は、近傍電極に吸引される。粒子が電極に接触するとその粒子が適当な電気抵抗値（１ＭΩ〜１ＧΩ）を持っていれば、瞬時に電極と同じ電荷を持つ。そのとき（その電極の）対極が適当な距離にあると対極に向かって吸引される。この動作は無限に続き、粒子は振動する。ただし粒子の電気抵抗が絶縁体の領域（＞ＧΩ）にあると振動は起こらない。
【０００７】
シリカゲルには、微細な孔が多数存在し、その孔に毛管凝縮現象により水（あるいは、さまざまな物質）を吸着する。その吸着物質によりシリカゲルの物性はさまざまに変化する。その変化は、上記の振動数に影響する。これを電気的に検出することが可能である。
【０００８】
粒子素材は、多孔質の半導体であれば何でもよく、実際、ゼオライト、活性炭の粒に静電場をかけると同じように振動する。これらの素材もシリカゲルと同様使用可能である。シリカゲルとの固体構造上の相違により細孔の性質が違い、それを利用可能である。シリカゲルは、特に中性処理をしなくて良い。細孔の性質を利用しない場合は、米粒のようなものでも良い。その場合の目的は、粒子自体の性質を調べることである。
【０００９】
装置の概要としては、図１に示すように、粒子が電極間において、永久振動するように電極、粒子を絶縁体のチューブの中に置き、粒子と電極の位置関係が不変になるようにする。
【００１０】
該チューブは、テフロン（登録商標）、アクリル系の合成樹脂、石英、ガラスが好ましい。チューブ内を真空に引き、かつ内面を極力平滑にすると更に良い。
【００１１】
球状粒子の大きさは、直径１〜２．５mm程度がよく、該粒子の端から端までの電気抵抗は、1MΩ〜1GΩである。また、印加する静電場は、２ｋＶ／ｍｍより大きく、電極の材質は、粒子振動とは関係が無い。電極の形状は粒子が球状ならば粒子よりも曲率の小さい凹面にした方が良い。電極断面長は粒子直径よりも大きくする。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明は、吸着物質の同定や物質の微量検出に利用できるばかりでなく、特定超音波や電磁波の検出も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本願発明を実施するための一形態を示す。本例は可視性を重要視したものである。
【実施例１】
【００１４】
図１に示すように、内径２．３ｍｍのアクリル樹脂チューブの中に、直径２ｍｍのアルミニュウム電極を２．３ｍｍ離間して配置し、該電極間に、予め外部において空気中に放置して吸湿した、直径１．６mm、密度２〜２．５ｇ／ｃｍ３、重さ４〜５mgのシリカゲル（球状）を設けた。シリカゲル球は塩化コバルト等で着色したものでも良い。吸湿の目的はシリカゲルの細孔に水を導入し、電気伝導度を上げるためである。細孔内に酸化チタンなどの物質がすでに導入されているシリカゲルの場合は、吸湿する必要はなく３７０ｎｍ付近の光を照射すれば良い。
【００１５】
印加電圧（直流）は、１ｋＶ（絶縁抵抗計sanwa DM1528Sの出力）であり、この時の抵抗指示値は、３０秒間測定しても絶縁計の針は全く動かず、アナログメータの最大値である２ＧΩ以上であり、検出不可能であった。
【００１６】
シリカゲル球の直径の両端間の電気抵抗は、1.3-20MΩ(250V), 0.5-20MΩ(500V)であり、測定値は、プローブの当て方（圧力）により変化した。１ｋVで測定すると、火花が出て測定不能であった。
【００１７】
この状態において、電圧を印加すると、シリカゲル球は、電極間を激しく往復することが観測された。粒子振動により電極間に電流が流れるが、その大きさは測定限界(1μA)以下であった。したがって、電力の損失は微小である。電源を切断しても電極に蓄えられた微小電荷により、シリカゲル粒子は数秒間振動した。
【００１８】
１ｋV、電極間隔３．１mmのときの動かせる最大シリカゲル球の直径は、２．１８mm（１１〜１３mg）であった。このときも、電流値は、測定不能である。
電圧を２．８ｋＶとすると球は激しく振動し電極と接触する際、火花を発し、３０秒以上経過するとシリカゲルから水蒸気が放出される。粒子直径を大きくしても、電圧を上げれば振動するが、熱発生と粒子と電極の衝突の副作用が無視できなくなる。電極間隔も同様である。
【００１９】
電極間電圧２．８ｋＶ以下ではチューブ内部を粘性の小さい絶縁液体であっても、液体で満たすことはできない。
【実施例２】
【００２０】
市販されている酸化チタンをシリカゲル孔に入れた光触媒シリカゲルを用いた。酸化チタンは、絶縁体であるが、360nm-420nmの光を照射すると半導体となる。従って、光触媒シリカゲルを粒子とし振動させれば光の検出器となる。その他の条件は実施例１と同じである。
【００２１】
シリカゲルは吸着させる物質により様々な特性を有するので応用範囲は広い。
シリカゲル＋吸着物質（例えば、水（液体））は超音波とも作用するので、超音波を使って吸着物の推測も可能である。
【実施例３】
【００２２】
本願発明のシリカゲル粒子は、時間的に交互に正負に帯電しており、運動の方向が「可視化した電流」である。シリカゲルを着色すれば視認性は良い。それを利用し、静電モータ（アクチュエータ）などの教材とすることが出来る。
【実施例４】
【００２３】
細孔を持つ粒子に電磁波を感知する物質を吸着させ、該粒子に電磁波を与え振動を誘起することにより、該電磁波の検出を可能とすることも可能である。この場合、電磁波を感知する物質としては、３６０−４２０ｎｍ領域ならば酸化チタンである。
【実施例５】
【００２４】
穀物粒子の性質を測定することも可能である。穀粒に電圧を負荷し振動を誘起し、生じる電流波形を観測して穀粒の性質（重さ、含水率、電気伝導度：澱粉と水の相互作用としての）を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明に係る装置の概要図
【図１】
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