(57)【要約】【課題】水銀等の有害物質を含むデバイスを廃棄する際に毒性を低減する。【解決手段】スイッチ本体４０２は、界面４２０で連通する第一のチャンバ４０４及び第二のチャンバ４０８が形成され、第一のチャンバ中に液体水銀４０６が、第二のチャンバ中に中和物質４１０が封入される。界面４２０は制御構造４２２によって封止されている。通常の動作時、液体水銀は第一のチャンバ内で作動する。廃棄時、液体水銀は毛細管４２４を通じて第二のチャンバに移動可能とされ、中和物質４１０と混合されて混合物質が形成され、毒性が低減される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有毒物質を含む第一のチャンバと、
前記有毒物質の毒性を低減することが出来る中和物質を含む第二のチャンバと、
前記有毒物質と前記中和物質とを選択的に混合して前記有毒物質よりも毒性の低い混合物質を作る為の制御構造と
を具備したことを特徴とする、有毒物質を含有するデバイス。
【請求項２】
前記有毒物質が液体水銀を含むものであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記中和物質が金属を含むものであることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記混合物質が金属間化合物合金を含むものであることを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記デバイスが液体水銀スイッチを含むものであることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記制御構造が、前記第一及び第二のチャンバ間の界面に配設される封止構造を含むものであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記制御構造が、前記第一及び第二のチャンバ間の界面に配設される毛細管構造を含むものであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
有毒物質含有デバイス中の有毒物質の毒性を低減する為の方法であって、
前記デバイス中の前記有毒物質の毒性を低減することが出来る中和物質を前記デバイス中に設けることと、
前記有毒物質と前記中和物質とを混合することにより前記有毒物質よりも毒性の低い混合物質を生成することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記有毒物質及び前記中和物質を混合する以前の期間においては、前記有毒物質及び前記中和物質が混合されるのを防止することを更に含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記有毒物質が液体水銀を含み、前記有毒物質含有デバイスが液体水銀含有デバイスを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体水銀等の毒性を有する物質がパッケージ中に封入されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体水銀は温度計、スイッチ及びリレーを含む数多くの重要な製品に使用されている。しかしながら液体水銀は強い毒性を持つものであり、この結果、環境問題に対する厳しさを増した現在の風潮においては、液体水銀を含有するデバイスには相当な関心が向けられている。特に問題となっているのは、液体水銀を含有するデバイスの廃棄である。一般に、このようなデバイスは液体水銀が液体状態で廃棄される。この結果、水銀がデバイスから漏れ出して、環境に悪影響を及ぼしたり、健康を害する可能性を生じたりする場合があるというリスクがある。
【０００３】
液体水銀の利用に関する問題から、液体水銀含有デバイスの廃棄は行政介入の積極的対象となった。例えば、現在多くの自治体において施行されている条例では、１つのデバイスに含まれていてもよい液体水銀の量が規制されており、また、一部には民生用デバイスにおける液体水銀の利用を最終的には完全に禁止することになる要件を含む条例もある。ヨーロッパにおいては、０．１重量％を超える水銀を含有する類似物質に規制を課すことになる条例が現在検討されている。これらの条例が施行された場合、液体水銀を含有する全デバイス（医療機器と制御及び監視機器は例外）と共に、水銀を含有する合金等、他の状態に結合した水銀を含有するデバイスも規制対象となり得るのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、液体水銀又は他の有毒物質を含有するデバイスの利用及び廃棄を規制する現行及び将来的条例は、これらのデバイスの市場性を著しく制約するものである。本発明の課題は、このような問題を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、有毒物質含有デバイス及び有毒物質含有デバイスにおける有毒物質の毒性を低減する為の方法が提供される。有毒物質含有デバイスは、有毒物質を含む第一のチャンバと、有毒物質と混合された場合に有毒物質の毒性を低減することが出来る中和物質を含む第二のチャンバとを有する。制御構造により、有毒物質と中和物質の選択的混合が可能となっており、有毒物質よりも毒性が低い混合物質が作られる。本デバイス及び方法は、デバイス中に含まれる液体水銀又は他の有毒物質の毒性を許容レベルにまで低減し、デバイスの安全な廃棄を促進するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
上述したことに対して付加的な、あるいは代替の実施の形態と他の特徴及び利点を以下に示す。これらの特徴及び利点の多くは、添付図を参照しつつ以下の説明を読むことにより明らかとなる。
【０００７】
本発明の実施の形態は、有毒物質含有デバイス及び有毒物質含有デバイスにおける有毒物質の毒性を低減する為の方法を提供するものである。
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る液体水銀スイッチを描いた概略図である。スイッチは全体として符号１００で示されており、液体水銀１０６を含む第一のチャンバ１０４及び液体水銀の毒性を低減することが出来る中和物質１１０を含む第二のチャンバ１０８を有するスイッチ本体１０２を含んでいる。
【０００９】
第二のチャンバ１０８中の中和物質１１０は液体水銀と混合することにより水銀と中和物質の両方を含有する、液体水銀よりも毒性の低い化合物を形成することが出来るものである。本発明の一実施例によれば、中和物質１１０は、液体水銀の吸収及びこれとの混合の両方が可能であり、これにより金属間化合物合金を形成することが出来る金属又は金属合金である。液体水銀を吸収し、これと混合して金属間化合物合金を形成する中和物質の例としては金、スズ及びインジウムが含まれるが、本発明をいずれかの特定の中和物質に限定する意図はない。実際、多くのアプリケーションにおいて選択される特定の中和物質は、デバイスの種類及びサイズ次第であり、このように容易に中和物質をデバイスへと組み込むことができる。
【００１０】
中和物質１１０を含む第二のチャンバ１０８は、液体水銀スイッチ１００の本体１０２中に、スイッチ１００の性能を劣化させる（例えば、液体水銀と中和物質の混合が不十分となってしまう、又はスイッチのＲＦ性能に悪影響を及ぼす）ことがない状態で設けられることが望ましい。しかしながら第一のチャンバ１０４及び第二のチャンバ１０８は、その間に界面１２０を設けて相互配置される。界面１２０はチャンバ１０４及び１０８間の連通を許容するものであり、第一のチャンバ１０４中の液体水銀１０６は第二のチャンバ１０８へと流入して第二のチャンバ１０８中の中和物質１１０と混合することが可能であり、これにより液体水銀よりも毒性の低い混合物質が提供されるのである。
【００１１】
制御構造１２２は界面１２０に配置されており、液体水銀と中和物質との混合を選択的に制御するものである。具体的には、制御構造１２２は、第一のチャンバ１０４中にある液体水銀１０６が第二のチャンバ１０８中へと流れ込み、中和物質１１０と混合することがないように、通常は界面１２０を閉鎖している構造である。本発明の一実施例によれば、制御構造１２２はスイッチ１００の通常の使用時には液体水銀１０６と中和物質１１０との混合を阻止している。しかし、例えばスイッチ１００が耐用年数を超えた等、スイッチ１００の廃棄が望まれた場合、制御構造１２２が起動されることにより、液体水銀１０６は界面１２０を通じて第二のチャンバ１０８へと流れ込むことが可能となり、中和物質１１０と混合するのである。
【００１２】
制御構造１２２に可能な形態は幾つかある。図１に示した本発明の実施の形態においては、制御構造１２２は通常は界面１２０を閉鎖しておく封止を含んでいる。スイッチの廃棄が望まれた場合、封止１２２が除去（移動）されることにより、第一のチャンバ１０４中にある液体水銀１０６は第二のチャンバ１０８へと流れ込むことが可能となり、中和物質１１０と混合するのである。
【００１３】
図２は本発明の一実施の形態に基づき、図１に示した液体水銀スイッチに、その中にある有毒物質の毒性を低減する為の変化が加えられるプロセスを描いた図である。図２に示したように、封止１２２は除去されて所定位置には無く、液体水銀１０６は界面１２０を通って第二のチャンバ１０８へと流れ込み、中和物質１１０と混合されつつあり、第二のチャンバ１０８中で混合物質２３０が作られている。
【００１４】
封止１２２を界面１２０から除去する方法は幾つかある。例えば、封止１２２はガラス又はプラスチックのような壊れやすい材料で作られた裂開型封止とし、スイッチ１００を物理的に押し潰すことにより封止を破壊する、又は第一のチャンバ１０４に過剰な圧力を加えることにより第一のチャンバ１０４中にある液体水銀を押し出して封止を破壊することが出来る。代わりに、封止１２２はパラフィンのような融解性材料で作り、スイッチ１００の廃棄が望まれた時に溶かすようにすることも出来る。封止の融解は、例えば封止１２２の近傍にあるスイッチ中に設けられた１つ以上の加熱構造を起動することにより実施することが出来る。
【００１５】
界面１２０から封止１２２が除去されると、第一のチャンバ１０４中にある液体水銀１０６は第二のチャンバ１０８へと自由に流れ込むことが可能となり、中和物質１１０と混合して液体水銀よりも毒性の低い混合物質２３０が作られる。図３は、本発明の一実施の形態に基づき、図１の液体水銀スイッチがその中にある液体水銀の毒性を低減するように変化した後の状態を概略的に描いたものである。図３に示したように、第一のチャンバ１０４にあった液体水銀は、現時点（図３に示す状態）では全て第二のチャンバ１０８へと流れ込んで中和物質と混合しており、第二のチャンバ１０８中に混合物質２３０が出来ている。
【００１６】
液体水銀を中和物質１１０と完全に混合して混合物質２３０を作る為に要する時間は、使用される特定の中和物質、混合される液体水銀と中和物質の分量及び他の要因に依存する。本発明に基づく一実施例においては、物質の完全な混合には数日から数週間以上を要する場合がある。これに関しては、液体水銀が中和物質へとより迅速に吸収及び混合されることになるように、一般には中和物質１１０を、その表面積が最大化されることになるような形状で設けることが望ましい。
【００１７】
本発明の一実施の形態によれば、混合物質２３０の毒性がスイッチの安全廃棄を実現出来るレベルとなるように、第二のチャンバ１０８中の中和物質１１０の量は、混合物質２３０中の液体水銀のパーセンテージが十分に小さくなるように選択される。更には、混合物質２３０中の液体水銀のパーセンテージが、水銀含有デバイスの廃棄に関わるあらゆる政府の条例を満たすよう十分少ないことが望ましい。例えば、第二のチャンバ１０８中にある物質１１０の量（重量）を、第一のチャンバ１０４中にある液体水銀１０６の量（重量）の少なくとも１０００倍とすれば、混合物質の水銀含有量は０．１重量パーセント以下となり、これは水銀の取り扱いに関する現行及び将来的に施行され得る条例を満足させるに足るものである。
【００１８】
本発明の一実施例によれば、液体水銀スイッチ１００は集積回路チップ等に利用される小型液体水銀スイッチである。このようなデバイスの第一のチャンバ１０４中にある液体水銀１０６の量は、代表的には約１００μｇ未満である。従って、この中にある液体水銀の毒性を安全なレベルへ低減させる為には、約１００，０００μｇ（１００ｍｇ）の中和物質が必要となる。他の液体水銀含有デバイスにおいては、第一のチャンバ１０４中にある液体水銀量はこれよりも相当に多い場合もあり、本発明を特定量の液体水銀を含むデバイスに限定する意図は無い。
【００１９】
図４は本発明の更なる実施の形態に基づく液体水銀スイッチの概略図である。液体水銀スイッチは全体として符号４００で示されており、液体水銀４０６を含む第一のチャンバ４０４と中和物質４１０を含む第二のチャンバ４０８との間の界面４２０を、通常は閉鎖している制御構造４２２を有するスイッチ本体４０２を含んでいる。制御構造４２２は、その中を複数の毛細管４２４が延びる毛細管構造である。スイッチ４００の通常作動においては、毛細管構造４２２は界面４２０を閉鎖しており、液体水銀が第二のチャンバ４０８へと流入することを防いでいる。しかしながら、スイッチの廃棄が望まれた場合、毛細管機構４２２は、液体水銀が毛細管群４２４を通って第二のチャンバ４０８へと流入し、第二のチャンバ中にある中和物質と混合することが可能な状態となる。
【００２０】
本発明に基づく一実施の形態によれば、毛細管構造４２２は、内部ヒーター４３５、又は毛細管群４２４を通じて液体水銀を運ぶ為にチャンバ４０４及び４０８間に圧力勾配を作り出す他の構造を含むものとすることが出来る。或いは、毛細管構造４２２は静電気を利用して液体水銀を第一のチャンバ４０４から第二のチャンバ４０８へと移動させる、電気的に湿潤させる毛細管構造（毛細管内における物質の移動性、流動性を電気的に制御可能な構造）を含むものであってもよい。
【００２１】
図５は本発明の一実施の形態に基づく、有毒物質含有デバイスの有毒物質の毒性を低減させるための方法を説明するフローチャートである。方法は、全体的には符号５００で示されており、デバイス中にある有毒物質の毒性を低減することが出来る中和物質をデバイス中に設けること（ステップ５０２）から開始される。有毒物質含有デバイスの廃棄が望まれた場合（例えばデバイスが耐用年数を超えた場合）、有毒物質と中和物質が混合され、その有毒物質よりも毒性の低い混合物質が作られる（ステップ５０４）。その後デバイスは安全かつ効率的な方法で廃棄される（ステップ５０６）。
【００２２】
これまでに説明してきた内容は本発明の実施例を構成するものではあるが、本発明はその範囲から外れることなく、様々に異なる方法で実施することが出来るものと認識されるべきである。例えば、本明細書においては本発明の実施の形態を、液体水銀スイッチを含むものとして説明して来たが、本発明は他の液体水銀含有デバイスをも包含しており、その中には水銀温度計、水銀リードリレー、あらゆるサイズの水銀スイッチ、又はその他の液体水銀含有デバイスが含まれるものであり、本発明を特定の液体水銀含有デバイスに限定することを意図したものではないことを理解されたい。更には、本発明は例えば液体水銀合金のような液体水銀以外の有毒物質を含有するデバイスをも包含するものであり、本発明を特定の種類の有毒物質が含有される有毒物質含有デバイスに限定することを意図したものではないことは明らかである。
【００２３】
本発明に基づく実施の形態は数多くの様々な態様とすることが出来る為、本発明は本願請求項の範囲によってのみ条件付けられるものに限定されるものであることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に基づく液体水銀スイッチの概略図である。
【図２】図１に示した液体水銀スイッチが、本発明の一実施の形態に基づいてその中に含まれる液体水銀の毒性を低減する為に変化を加えられつつあるプロセスを示す概略図である。
【図３】図１に示した液体水銀スイッチが、本発明の一実施の形態に基づいてその中に含まれる液体水銀の毒性を低減する為に変化を加えられた後の状態を示す概略図である。
【図４】本発明の更なる実施の形態に基づく液体水銀スイッチの概略図である。
【図５】本発明の一実施の形態に基づき、有毒物質含有デバイス中の有毒物質の毒性を低減する為の方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１００、４００  有毒物質含有デバイス（液体水銀スイッチ）
１０４、４０４  第一のチャンバ
１０６、４０６  有毒物質（液体水銀）
１０８、４０８  第二のチャンバ
１１０、４１０  中和物質
１２０、４２０  界面
１２２、４２２  制御構造
２３０  混合物質
４２４  毛細管
【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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