(57)【要約】  電気回路で使用されるコイル体に関する。コイル体は、非導電性の三次元表面を有する剛性な基体と；前記基体の上に、半導体物質によって（例えば、らせん状など）三次元に形成される、少なくとも１つの半導体物質コイルと；前記少なくとも１つの半導体物質コイルの上に配置され、導電性金属によって三次元に形成される金属コイルと、を有する。導電性金属によって形成される金属コイルは、コイルが低質量電子に誘導される場合、前記金属コイルが、前記半導体物質によって形成される前記少なくとも１つの半導体物質コイルにクーロンドラッグを引き起こすよう、少なくとも１つの前記半導体物質の近くに配置される。半導体物質は、光伝導物質または低質量電子である物質によって形成される。【選択図】  図２
2013544437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性の三次元表面を有する、剛性な基体と；
前記基体の上に、半導体物質によって三次元に形成される、少なくとも１つの半導体物質コイルと；
前記少なくとも１つの半導体物質コイルの上に配置され、導電性金属によって三次元に形成される金属コイルと、を有するコイル体。
【請求項２】
前記半導体物質は、光伝導物質を含む、請求項１に記載のコイル体。
【請求項３】
導電性金属によって形成される前記金属コイルは、前記少なくとも１つの半導体物質コイルの少なくとも一部が、光伝導を促進する照明の光に露出されるように配置される、請求項２に記載のコイル体。
【請求項４】
前記導電性金属によって形成される前記金属コイルは、前記金属コイルが低質量電子に誘導される場合、前記金属コイルが、前記半導体物質によって形成される前記少なくとも１つの半導体物質コイルにクーロンドラッグを引き起こすよう、少なくとも１つの前記半導体物質の近くに配置される、請求項１に記載のコイル体。
【請求項５】
前記少なくとも１つの半導体物質コイルは、前記基体の表面に、らせん状に形成される、請求項１に記載のコイル体。
【請求項６】
前記導電性金属によって形成される前記金属コイルは、前記基体の表面の前記半導体物質コイルの形状に合わせて、らせん状に形成される、請求項５に記載のコイル体。
【請求項７】
前記導電性金属によって形成される前記金属コイルは、前記基体の表面にらせん状に形成され；
前記少なくとも１つの半導体物質コイルは、リング状に形成された複数のコイルを含む、請求項１に記載のコイル体。
【請求項８】
前記導電性金属によって形成される前記金属コイルは、前記基体の表面に形成された前記半導体物質コイルに電気的に接続する、請求項１に記載のコイル体。
【請求項９】
前記導電性金属によって形成される前記金属コイルは、前記基体の表面に形成された前記少なくとも１つの半導体物質コイルより、電気的に絶縁される、請求項１に記載のコイル体。
【請求項１０】
前記基体は、第１端部と第２端部とを有する円筒状であり、
前記第１端部及び前記第２端部は、少なくとも１つの凸部が形成され、前記凸部は前記少なくとも１つの半導体コイルに電気的に接続され、第１コイルの前記少なくとも１つの半導体コイルと、第２コイルの前記少なくとも１つの半導体コイルとは、前記凸部によって接続される、請求項１に記載のコイル体。
【請求項１１】
前記第１端部及び前記第２端部には複数の凸部が形成され、前記複数の凸部はそれぞれ放射状に配置され、前記複数の凸部によって複数のコイル体が互いに接続される、請求項１０に記載のコイル体。
【請求項１２】
前記基体は、直径と、第１端部と、第２端部とを有する円筒部であり；
前記第２端部は、直径が前記円筒部よりも大きいフランジを有しており、前記フランジは半導体物質コイルに電気的に接続され、第１コイル体の少なくとも１つの半導体コイルの第１端部と、第２コイル体の少なくとも１つの半導体コイルの第２端部とが、平行に接続される、請求項１に記載のコイル体。
【請求項１３】
請求項１に記載された複数のコイル体が結合された、コイルアセンブリ。
【請求項１４】
結合された前記コイル体の数は偶数であり、前記コイル体の前記少なくとも１つの半導体コイルは電気的に接続され、対応する前記導電性金属は電気的に接続される、請求項１３に記載のコイルアセンブリ。
【請求項１５】
前記コイル体の対応する前記コイルは、一組で接続される、請求項１４に記載のコイルアセンブリ。
【請求項１６】
前記コイル体の対応する前記コイルは、閉ループで接続される、請求項１４に記載のコイルアセンブリ。
【請求項１７】
前記コイル体の対応する前記コイルは、水平方向で接続される、請求項１４に記載のコイルアセンブリ。
【請求項１８】
さらに中心コイルを有しており、前記複数のコイル体は、前記中心コイルの周りに放射状に配置され、前記複数のコイル体は、前記中心コイルと平行である、請求項１３に記載のコイルアセンブリ。
【請求項１９】
非導電性の三次元表面を有する半導体面を、剛性な基体の上に形成する工程と；
前記基体の上に、半導体物質によって三次元に形成される、少なくとも１つの半導体コイルを形成する工程と；
前記少なくとも１つの半導体コイルの上に、導電性金属によって三次元に形成される金属コイルを配置する工程と、を含む、コイル体の製造方法。
【請求項２０】
前記半導体物質によって三次元に形成される、前記少なくとも１つの半導体物質コイルの形成方法は：
前記基体の表面の少なくとも一部に、前記半導体物質の薄膜を一面に形成する工程と；
前記基体の表面から前記半導体物質の薄膜の一部を取り除き、残りの半導体物質の薄膜によって少なくとも１つの半導体物質の三次元コイルを形成する工程と、を含む、請求項１９に記載のコイル体の製造方法。
【請求項２１】
前記残りの半導体物質の薄膜は、らせん状である、請求項２０に記載のコイル体の製造方法。
【請求項２２】
前記残りの半導体物質の薄膜は、１つまたは複数の三次元で形成されたリングである、請求項２０に記載のコイル体の製造方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの半導体物質コイルの上に、前記導電性金属によって三次元に形成される前記金属コイルを配置する方法は：
前記半導体物質コイルとは別に、前記導電性金属によって三次元に形成される前記金属コイルを形成する工程と；
前記少なくとも１つの半導体物質コイルの上に、前記導電性金属で三次元に形成される金属コイルを配置する工程と、を含む、請求項１９に記載のコイル体の製造方法。
【請求項２４】
前記薄膜の一部を取り除く工程は、切削ツールまたはレーザー光線を用いて、前記半導体物質の薄膜を取り除く工程である、請求項２０に記載のコイル体の製造方法。
【請求項２５】
非導電性の三次元表面を含む剛性な基体と、前記基体の表面に半導体物質によって三次元に形成される、少なくとも１つの半導体物質コイルと、前記少なくとも１つの半導体物質コイルの上に配置され、導電性金属によって形成される金属コイルと、によって構成され、軸に対して放射状に配置される複数のコイル体と；
前記複数のコイル体とは同軸上で配置され、前記複数のコイル体とは誘導的に結合される出力コイルと；
前記複数のコイル体の軸方向に対応して配置され、前記複数のコイル体が放射状に配置されることにより、前記複数のコイル体が誘導的に結合される、中心コイルと、を含む、電気回路。
【請求項２６】
前記半導体物質は、光伝導性物質を含み、前記回路は、前記光伝導性物質を照射し、コイル体を励起する照射手段を含む、請求項２５に記載の電気回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体物質によって形成される少なくとも１つの三次元コイルと、導電性金属によって形成される少なくとも１つの三次元コイルとによるコイル体に関する。詳しくは、本開示は、少なくとも金属コイルはらせん構造であり、少なくとも１つ以上のらせん構造の半導体コイル、または複数の円筒状半導体コイルより伸びて形成されるコイル体に関する。更に詳しくは、本開示はこの様な構造のコイルを１つまたはそれ以上有するコイルアセンブリ及び電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
殆どの半導体物質（幾つかの光伝導物質を含む）より、三次元のコイルを形成することは非常に難しい。殆どの半導体物質は、化学蒸着、物理蒸着、エピタキシー、スパッタ、または吸引蒸着など、表面層を形成する様々な技術を利用し、複数の層（二次元または二次元構造の層）として形成される。このような層を形成する技術は、実質的に二次元の層を形成する場合は有用であるが、このような物質で三次元構造の層を、ＭＥＭＳよりも大きいスケールで形成するのは非常に難しい。本開示における、「三次元」構造とは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に寸法がそれぞれ形成され、従来の半導体の層を形成する技術によって形成された層よりも、それぞれの軸方向の寸法が大きい構造を指す。例えば、半導体または金属の薄膜によって形成されたコイルは、そのｘ軸、ｙ軸、ｚ軸が、薄膜の厚みよりも大きい場合、「三次元」構造である。
【０００３】
米国特許公開公報第２００７−０００７８４４号（特開２００９−５２９３１４号）によると、三次元コイルは半導体と金属とによって形成されており、金属コイルに光伝導物質がコーティングされた技術が用いられている。先に金属ワイヤで形成された金属コイルが形成され、金属コイルの上に光伝導物質などの半導体物質がコーティングされる。しかし、金属コイルにスラリー状の半導体を塗布した場合であっても、金属コイルに光伝導物質を十分に塗布するのは非常に困難であった。さらに、これらのコイルは物理的に支持されていないため、実際の使用時は非常に壊れやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５２９３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実用的かつ信頼性のある三次元の半導体及び金属からなるコイルを形成する方法、およびその装置について、下記に開示する。
【０００６】
特に、実施例に開示されている半導体金属からなるコイルは、三次元で形成された基体の誘電体の表面に、半導体物質の薄膜を形成する方法である。三次元コイルの大きさと形状によって、基体の表面の大きさ及び形が（例えば円筒状に）定められる。薄膜で形成された半導体物質のうち、指定された領域が誘電体の表面から取り除かれることにより、基体の表面の残りの半導体薄膜は、少なくとも１つの半導体コイルを形成し、半導体コイルは、らせん状または別の三次元形状を有する。好ましくは、半導体物質とは反応しない金属によって形成された導電性金属コイルは、半導体コイルの外部表面に配置されることにより、少なくとも１層の半導体コイルと、１層の金属コイルとを有するコイル体が形成される。各コイル体は、複数のコイル体が容易に機械的に接合され、隣接するコイル体が自動的に電気接続されるように構成される。
【０００７】
半導体コイルを形成するための半導体物質は、硫化カドミウム、硫化鉛など、様々な光伝導性物質によって形成されることが好ましいが、材料はこれに限られない。光伝導性物質（または、半導体物質）は、複数の光伝導性物質（または半導体）の混合でもよい。
【０００８】
本発明に開示されるコイル体は、様々な電気供給装置に使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コイル体を形成するための三次元基体の斜視図である。
【図２】半導体物質によって、らせん状の三次元コイルが形成され、半導体コイルの表面に、対応する導電性金属コイルが配置されることによって三次元コイル体が形成される、図１の三次元基体の斜視図である。
【図３Ａ】円筒状の基体に薄膜の（光伝導性）半導体物質が形成された後、複数のリング状の領域が取り除かれ、円筒状の基体の表面の半導体に複数のリング状のコイルが形成された、変形例の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに図示された基体の斜視図であり、半導体コイルが配置された円筒状の表面に、らせん状に形成された金属コイルが配置されている。さらに、図３Ｂは、複数のＬＥＤが光伝導性物質に向けて照射している状態を示している。
【図４】図２に記載されている２つのコイル体が、各コイル体の一方の端部に配置されたフランジによって結合され、電気的に接続された状態を示している。
【図５】図２における４つのコイル体が結合及び接続され、電源供給装置が形成されたコイル体を一方の端部から見た図である。
【図６Ａ】コイル体の基体の変形例を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示される基体を用いて、半導体物質によるらせん状のコイル、及び導電性金属によるらせん状のコイルを形成する、第２実施例のコイル体の斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに図示される４個のコイルが、Ａ軸を中心として放射状に結合された状態である。
【図７】少なくとも１個のコイル体を有する電源供給装置の配線接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面は発明の一般的な設計方法を示すものであり、必ずしも実寸通りではない。本実施例は、本発明の内容を包括的に開示するものであり、当業者に対して発明の内容を十分に伝えるものである。しかし、本願における図面及び詳細の説明は、実施可能である全ての例を記載するものではなく、また本実施例の範囲を制限するものではない。
【００１１】
本発明は、以下の実施例によって開示されるが、これは本実施例の範囲を制限するものではない。
【００１２】
本明細書および特許請求の範囲に記載されている、単数形を示す用語（「a」、「an」、「the」など）は、特に明確にされている場合を除き、複数形で用いられる場合を含む。さらに、「含む」には「有する」の意味も含まれる。さらに、「結合される」には、機械的にまたは実質的に物を結合する意味を包含しており、結合される物と物との間に媒介物が存在する場合も含まれる。
【００１３】
本開示における物や方法は、発明の内容を制限するものではない。本開示は全て、新規性及び非自明性を有する特徴及び開示された様々な実施例の効果について説明されている。開示された物及び方法は、本発明の特徴や解釈、及び組み合わせを限定するものではなく、また開示された物や方法によって問題を解決するには１つ以上の特別な利点が必要となることはない。
【００１４】
開示された方法を実施するには、説明を容易にするために順番に記載されているが、下記に記された言語によって順番に実施することが必要である場合を除き、詳細の説明は変形してもよい。例えば、順番に説明されている操作は、いくつかの場合によっては、順番を変更し、または同時に行なってもよい。また、説明をシンプルにするために、添付の図面は他の物や方法と同時に使う、実施形態の変形例を記載しない場合がある。さらに、開示された方法を説明するために、詳細な説明には「生成する」または「提供する」などの用語が用いられる。これらの用語は、実際に行われる機能の高いレベルの抽象である。これらの用語に対応する実際の機能は、特別な実現により、また当業者にとって実施可能である。
【００１５】
以下の説明において、「上」、「下」、「上部」、「下部」、「水平」、「垂直」、「左」、「右」などの用語が用いられる。これらの用語は、相対的な位置関係を明確にする場合に用いられる。しかし、これらの用語は絶対的な位置、配置及び／または方向を示すものではない。例えば、物に関しては、「上」面をひっくり返すことによって、「下」面になるが、物は同じである。
【００１６】
（実施例１）
本開示では、コイル体、コイル体の製造方法、及び少なくとも１つ以上のコイル体を有するコイルアセンブリ及び電気装置について説明する。コイル体の一例の形状は三次元であり、基体はコイルを配置するに三次元で形成された非導電性の表面を有する。従って、対応するコイルの形状も三次元である。コイルは、基体の外面に配置され半導体物質によって形成される少なくとも１つのコイルと、半導体物質によって形成されるコイルの少なくとも一部を覆う、少なくとも１つの導電性金属コイルと、によって構成される。半導体物質による１つまたは複数のコイルが、基体の外側の表面に三次元で形成されることにより、半導体によるコイルは物理的に頑丈に支持される。半導体コイルに導電性コイルを形成、配置、塗布または付着しても、その頑丈性には影響を及ぼさない。本発明に開示されているコイル体によって、これまでは半導体を三次元構造でしっかりと支持することが難しかった問題が解決される。
【００１７】
特に、コイル体を形成するために有利な半導体物質は、光伝導性の半導体物質である。これらの物質は、「光伝導性物質」と呼ばれる。光伝導性物質の例としては、硫化カドミウム（ＣｄＳ）が挙げられるが、物質はこれに限定されない。本発明では、「半導体」には光伝導物質が含まれる。
【００１８】
コイル体において、最も有用なコイルの形状はらせん状であり、誘電体または少なくとも１層以上の誘電体物質の層を含む円筒状の基体の外部表面に、コイルが三次元の構造で簡単に形成される。有用な実施形態として、半導体コイルはまず基体に形成され、その後半導体コイルの表面に金属コイルが配置される。
【００１９】
（三次元コイル体）
コイル体の実施例では、実質的に円筒状の管１０または同様の形状を有する頑丈な非導電性（誘電体）基体の外側の表面に、半導体の物質の薄膜が形成される。尚、円筒状の管の外部表面は、三次元表面であることは自明である。半導体物質は、例えば多結晶または非結晶質であり、半導体薄膜の厚みは、物質の質を保つために、適切または有用な厚みで形成されてよい。半導体コイルは、半導体薄膜を形成するための様々な技術を用いて、基体に形成される。
【００２０】
コイル体で使用する半導体物質のうち、特に有用な半導体物質は、様々な光伝導物質であり、光伝導物質有機化合物、光伝導物質シリコン、光伝導物質混合物、少なくとも１つの半導体を含む化合物及びグラフェン（graphene）などが含まれる。光伝導物質は、物質が電圧低下の影響を受けている間に、適切な波長を有する少なくとも１つ以上の光に照らされることにより、電流を発する。標準質量の伝導電子の伝搬、及び質量が標準よりも低い伝導電子の伝搬によって、電流が発生する。特定の物質によって、このようないわゆる低質量電子は光によって移動され、電流を運ぶ。ある場合において、低質量電子は、特定の環境条件にある物質によって、自発的に生成される。
【００２１】
基体の表面に薄膜の半導体物質を形成した後、半導体物質の選択した領域が取り除かれ、基体の表面の上には１つ以上のコイルが薄膜半導体の残りの領域によって形成される。半導体物質は例えば、剥離、機械加工、エッチング、レーザー剥離などによって取り除かれる。剥離は手作業、細い剥離、切削工具または自動切削器具などを使って行われる。レーザー剥離は、基体の表面にレーザー光線を照射し、レーザーが物質の位置に照射すると同時に、レーザー、基体、及び両方が取り除かれる工程である。結果として、基体の円筒状表面に形成された半導体の対応する領域が取り除かれ、薄膜で形成された半導体の残りの部分が基体上の半導体表面のコイル（例：円状またはらせん状）を形成する。例えば、薄膜の表面から半導体のらせん状の形成を補完する領域を取り除くことによって、薄膜の半導体物質が、らせん状のコイルを形成する。半導体物質の対応する領域を取り除くことにより、基体の表面に形成された残りの半導体は、らせん状またはその他三次元の形状を有する半導体を、基体に形成する。薄膜の半導体の一部を選択的に取り除いた後に形成される半導体コイルには、複数の折り返しまたは「巻状」が形成されており、かつ外部表面を有する。
【００２２】
基体の表面にコイル状の半導体物質を形成した後、導電性金属によって形成される少なくとも１つのコイルが、半導体コイルの外面に形成、適合、付着または塗布される。導電性金属によるコイルを形成する特定の物質の条件は、一般的に、金属と半導体物質とが互いに反応しないことである。さもなければ、１つまたは両方のコイルは、互いに反応を起こすことによって、著しい劣化が起こる。従って、ステンレス鋼は、金属コイルを形成するために良い物質である。様々な実施形態において、金属コイルと半導体コイルとのピッチは同じであるため、金属コイルのループと対応する半導体コイルのループとは互いに適合する。金属コイルは、好ましくは下面に配置される半導体コイルに接触するが、他の実施形態においては、例えば金属コイルと半導体コイルとの間に１つまたはそれ以上の誘電体の層を配置することにより、金属コイルと半導体コイルとの接触を防いでもよい。（金属コイルと半導体コイルとの間に誘電体の薄膜を配置する場合、金属コイルは半導体コイルに反応する物質によって形成されてもよい。）半導体コイルとの適合性が高く、剛性な金属片を形成するにあたり、金属片は別々に形成されてもよく、半導体コイルの外部表面にコイルを適合する行う前に、半導体コイルの直径よりも小さく形成してもよい。いずれにしても、金属コイルは半導体コイルの付近に適切に配置され、コイルが励起された場合、金属コイルの巻状が対応する半導体コイルにクーロンドラッグ（Coulombic drag）を引き起こす。
【００２３】
この様な方法で形成されたコイル体は、導電性金属により形成されたコイルの表面に半導体物質により形成されたコイルを直接形成する際に、従来であれば発生していた課題をクリアすることができる。
【００２４】
一般的に、コイル体の形成は、基体の外側の表面に、少なくとも１つの半導体物質による層（または重ねられた層）を形成することによって開始する。半導体の層が複数の半導体物質の層によって構成されている場合、これらの層は、組成上の観点または構成上の観点、または両方により、互いに同様の形状を有している、または異なる形状を有している。半導体の層は、化学浴析方法、化学蒸着方法、（グラフェン等の）スプレー、またはスラリー状の半導体物質の微結晶を塗布する技術など、様々な方法によって形成される。スラリー状の半導体物質を基体の表面に塗布する場合、スラリーに含まれる液体は（例：オーブンで熱を加えるなど）後程取り除かれ、必要であれば、残りの半導体物質に焼結が行われる。１度の薄膜形成プロトコルの実施によって所望の薄膜の厚みを形成できない場合、半導体物質が所望の厚みに達成するまで、このプロトコルを実施してもよい。基体の内部表面は、目的とする電流を抑制する制御不可能な電流を生成する、第２の薄膜半導体が形成されるのを防ぐよう、半導体物質によって覆われていないことが好ましい。
【００２５】
半導体物質は、基体の外面全体に塗布された後に、上述の通りに特定の領域の半導体物質を取り除くことにより、基体の表面に形成された残りの半導体物質から、１つまたはそれ以上のコイルを形成することが可能となる。望ましくは、特定の領域における半導体の取り除きは、基体全体の長方向全体に対して行うことによって、コイル体を電気装置として使用する際に複数のコイル体の結合を促進する特徴を備えている。幾つかの電気装置においては、半導体及び金属コイルによって閉ループ回路を形成するために、複数のコイル体（例えば、２、４、６、８個）が結合（及び接続）される。
【００２６】
（コイル基体）
コイル体を形成するにあたり、一般的には円筒状または円筒状のような形状の基体が用いられる。変形例として、実施するコイルの用途により、基体の形状は様々な形状（例：四角形）であってもよい。基体は、コイルが使われる際に（特に、励起光子が基体の内側ルーメンから活性化する際に）励起光子の波長が通過し、剛性があり且つ不活性物質から製造される。さらに、基体は非導電性であり、例えばコイルが形成される層の上に、少なくとも１つまたはそれ以上の誘電材料または誘電体の層が形成される。誘電材料によって形成される基体の例としては、ホウケイ酸ガラス、硬質ポリマー、または同様の物質が考えられる。
【００２７】
図１において、円筒状の基体１０の実施例が記載されている。基体１０は、第１端部１２と、第２端部１４と、第１端部１２と、第２端部１４との間に形成される三次元構造の基体表面１６とによって構成される。基体表面１６の直径は一定であることが好ましい。本実施例においては、第２端部１４はフランジ１８(いわゆる周端部)を含み、フランジ１８の直径は第１端部１２または基体表面１６の直径よりも大きい。フランジ１８が第１端部１２には無く第２端部１４のみに配置されることにより、隣接するコイルの結合が容易になるため、対応する半導体コイルと導電性の金属コイルとの接続が即時に行われる。
【００２８】
（第１実施例のコイル体）
図２において、コイル体３０の実施例が記載されている。コイル体３０は、上述の非導電性基体１０と、半導体物質により形成される第１コイル３２と、導電性物質により形成される第２コイル３４とによって形成される。基体１０は、三次元で構成される、円筒状の外部表面を有しており、外部表面の周りにコイル３２，３４が形成される。第１コイル３２は、上述の通り、基体１０の外部表面に薄膜の半導体物質が直接形成された後、薄膜のらせん状に形成された領域３６が選択的に取り除かれるため、他の金属とは別々に形成される。細い剥離装置またはレーザーなどを用いて、半導体物質は、領域３６から取り除かれることによって、基体の一方の端部から他方の端部に向けて、らせん状となる半導体の薄膜を形成する。取り除かれた領域３６は、基体１０の周りに、第１端部３８から、フランジ４２を含めて第２端部４０にかけて巻きつく。従って、領域３６は、残った半導体の層を、基体の外側に巻きつけられた半導体の第１コイル３２として定義付ける。第１コイル３２は外部表面を有している。導電性金属によって形成される第２コイル３４は、第１コイル３２の外側の表面に、第１コイル３２の長さに合わせて形成される。第１コイル３２及び第２コイル３４は、どちらも基体の外側に配置されており、基体の周りに巻き付いて、らせん状を形成される。
【００２９】
図２には、ほぼ同じピッチで形成される第１コイル３２及び第２コイル３４が図示されているが、形状はこれに限定されない。必要であれば、コイルのピッチはそれぞれ異なっていてもよい。また、図２の第１コイル及び第２コイルの巻きつけの幅は軸方向にほぼ一定となっているが、形状はこれに限定されない。必要であれば、第２コイル３４の巻きつけの幅は、第１コイル３２より狭くてもよい。第１コイル３２の半導体物質が光伝導物質である場合、第２コイル３４の巻き付けの幅が狭いことが有効であり、第２コイルの巻きつけの幅が狭いことによって第１コイルが光伝導または光の刺激を受ける領域を実質的に形成することが可能となる。例えば、第２コイル３４の巻きつけの幅を狭くすることにより、第２コイル３４による第１コイル３２の過度の障害を防ぐ。また、図２の第１コイル３２及び第２コイル３４は、ほぼ同じピッチで形成され、巻きつけの幅はコイル３０の軸方向にほぼ一定となっているが、形状はこれに限定されない。第１コイル３２または第２コイル３４の片方、または両方のコイルは、ピッチが異なっていてもよい。さらに、図２の第２コイル３４の巻き付けは１層によって構成されているが、形状はこれに限定されない。第２コイル３４の巻き付けは１層以上で構成されていてもよい。
【００３０】
導電性金属による第２コイル３４の巻きつけは、ワイヤ、テープ、または金属を第１コイルの上に、基体に沿ってらせん状に巻きつけることによって形成される。この巻き付けは、手作業または機械作業である。代替案として、例えば、第２コイル３４は別々に形成した後、基体の上に配置された第１コイルにフィットするように適合（例：slipped：はめ込み）されてもよい。尚、この手順は手作業または機械作業でよい。さらに、第２コイルは、第１コイル３２に影響を与えない限りは、あるがままの状態で適合または形成されてもよい。金属及び半導体物質の巻きつけは、基体の長さ方向ほぼ全体に伸びることが好ましい。基体の端部で、第１コイルの巻きつけは分岐し、第１コイルの巻きつけの端部はそれぞれの位置または基体の端部の付近に配置され、複数のコイル体がコイルアセンブリに（例えば平行に）結合され、それぞれの対応する半導体コイルの電気的接続が自動的に行われるのを促進することが望ましい。コイルアセンブリでは、隣接するコイル体の対応する金属コイルを接続するために、金属ストリップまたはジャンパ線を利用してもよい。ジャンパ線と金属コイルの端部とを接続するにあたり、クリップファスナー、小型のリベット、または小型のボルトを利用してもよい。
【００３１】
一般的に、第２コイルの巻きつけは、第１コイルの巻きつけに精密に合わせる必要は無い。コイルの配置に関する主な基準は、第２コイルから第１コイルに流れる電子によってクーロンドラッグを引き起こすよう、第２コイルの巻きつけが第１コイルの巻きつけに隣接していることである。上述の通り、第１コイルと第２コイルとの接触は、一般的には問題ではない。（但し、いくつかの実施例では、金属コイルと半導体コイルとの接触は無い；第１コイルと第２コイルとの間に、１層または複数層の誘電材料を配置することにより、接触を防ぐことが可能となる。）
【００３２】
（コイル体の第２実施例）
図３Ａ−３Ｂに記載されているコイル体６０は、第１実施例と同様に、誘電材料で形成された円筒状（三次元）の基体６２の外側に半導体物質が形成されている。半導体物質によって形成された細い帯６４は、剥離、レーザー剥離などによって取り除かれ、基体６２に巻きつけられる複数のリング６６を形成する。（リング６６は、それぞれ１ループ状になっているコイルとみなすことができる。）ステンレススチールなどの反応しない物質によって形成される帯状の細い金属は、半導体物質によって形成されるリング６６の表面に、巻きつけられる、またはらせん状に配置される。金属コイル６７は、基体６２の一端から他端に向かって伸びるため、半導体物質のリング６６の一部を覆う。半導体が光伝導物質である場合、金属帯６８は適切な幅であり、それぞれの半導体物質のリング６６の大半の部分が、近くに配置されたＬＥＤ７０などの光によって励起光子を受け取り、半導体物質によるリング状のコイルに適切な光が照射されることが望ましい。
【００３３】
本実施形態によるコイル体を電気装置に適用するにあたり、装置の「送信」コイル（図示しない）はコイル体６０に沿って平行に配置される。コイル体の金属コイルに振動を引き起こすために、コイル体６０を互いに並行に配置し、放射状に送信コイルを囲むようにしてもよい。
【００３４】
変形例の構造として、本実施例の金属コイル６７は、第２コイルを使用せずに、送信コイルとして直接使用することも可能である。金属コイル６７に供給される振動電流は、半導体物質のリング６６にクーロンドラッグを引き起こす。半導体リング６６の電気的振動は、出力コイル（図示しない）の電気的励振を引き起こすために使用されてもよい。金属コイル６７の端部には孔部７２が形成され、例えば導電性ジャンパ（図示しない）を使った相互接続を促進する。
【００３５】
（コイルアセンブリに複数のコイル体を相互接続）
図４は、第１コイル体８２ａ、第２コイル体８２ｂが隣接して配置され、第１コイル体８２ａの第１端部８３と第２コイル体８２ｂの第２端部８４とが隣接して配置され、第１コイル体８２ａの第２端部８５と第２コイル体８２ｂの第１端部８６とが隣接して配置された、コイルアセンブリ８０の実施例である。この配置によって、隣接する半導体コイルの電気的接続（半導体と半導体との接続）が容易になり、幾つかの実施例では隣接する金属コイルの電気的接続が容易になる。特に、第１コイル体８２ａの半導体コイルの第１端部８８は、フランジ９２と第１コイル体８２ａの第１端部８８の側面とを接続することにより、第２コイル体８２ｂの半導体コイルの第２端部９０に接続される。必要であれば、第１コイル体８２ａのフランジ９６と、第２コイル体８２ｂの第１端部９８との間に誘電物質の板９４を配置し、コイルアセンブリ８０の反対側の端部の接触を防いでもよい。尚、本実施例において、第１コイル体８２ａの金属コイルの端部１００と、第２コイル体８２ｂの金属コイルの端部１０２とは、導電性ジャンパ線１０４によって電気的に接続される。ジャンパ線１０４と金属コイルの端部１００、１９２とは、ろう付け（はんだ付け）、溶接、またはファスナ、リベット、ボルトなどのよって互いに接続されている。同様に、図４のコイル体に、別のコイル体を接続してもよく（図示しない）、複数の金属コイル及び複数の半導体コイルが互いに接続されてもよい。
【００３６】
図４では、金属コイルはらせん状であり、影付きの帯状で図示されている。基体の表面に配置された半導体物質の一部が剥離された線は、らせん状のコイルで形成されており、図面中で太い波線で示されている。
【００３７】
図５は、図２に示されている、４つのコイル体１５２ａ、コイル体１５２ｂ、コイル体１５２ｃ、コイル体１５２ｄを含むコイルアセンブリ１５０、または図４に示されている、２つのコイル体のアセンブリの上面図である。コイル体１５２同士の間隔を狭くし、機能性を上げるためにコイル体１５２ａ〜１５２ｄを出来るだけ近づけて配置する方法を示している。特に、コイル体１５２ａ〜１５２ｄを互いに平行に配置し、中心軸Ａを囲むように放射状に配置することによって、機能性が向上する。さらに、第１コイル体１５２ａ及び第３コイル体１５２ｃのフランジ１５４ａ及び１５４ｃ、並びに第２コイル体１５２ｂ及び第４コイル体１５２ｄのフランジ１５４ｂ及び１５４ｄがそれぞれ図示されている。フランジ１５４ａ及び１５４ｃは、実物を上から見た場合、フランジ１５４ｂ及び１５４ｄよりも近くに配置される。さらに、第１コイル体１５２ａ及び第２コイル体１５２ｂのワイヤコイル１５６ａ及び１５６ｂを接続する金属ジャンパ１５５ａ、第２コイル体１５２ｂ及び第３コイル体１５２ｃのワイヤコイル１５６ｂ及び１５６ｃを接続する金属ジャンパ１５５ｂ、第３コイル体１５２ｃ及び第４コイル体１５２ｄのワイヤコイル１５２ｃ、１５２ｄを接続する金属ジャンパ１５５ｃ、及び第４コイル体１５２ｄ及び第１コイル体１５２ａのワイヤコイル１５２ｄ、１５２ａを接続する金属ジャンパ１５５ｄが図示されている。これらの半導体コイルは、図４及び上述の通り相互に接続されている。低質量電子を誘導するにあたり、半導体コイルは隣接して接続されることが重要である。
【００３８】
必要であれば、円筒状の基体のルーメンに、出力コイル１５８ａ〜１５８ｄを各軸に沿って設置してもよい。さらに、コイル体１５２ａ〜１５２ｄによって構成されるアセンブリ１５０の軸Ａ上に送信コイル１６０を配置してもよい。
【００３９】
（第３実施例のコイル体）
【００４０】
図６Ａ、６Ｂには、コイル体の第３実施例が図示されている。図６Ａにおいて、円筒状のコイル体１２０の基体１２２は、第１端部１２４と第２端部１２６とを有している。第１端部１２４には少なくとも１つ以上の凸部１２８、１２９が形成されており、第２端部１２６は少なくとも１つ以上の凸部１３０、１３１が形成されている（図には、其々の端部に２つの凸部が図示されている）。第１端部１２４の凸部１２８、１２９の反対側には、第２端部１２６の凸部１３０、１３１が、反対側の凸部とは直線状に配置される。
図６Ｂには、図６Ａに図示されている基体を含むコイル体１４０が開示される。半導体コイル１４３のらせん状の巻き付けを表す剥離線１４２が図示されている。さらに、金属コイルの巻き付け１４４及び凸部１２８−１３１が図示されている。
【００４１】
向かい合った凸部１２８〜１３１によって、隣接するコイルが機械的に接続される。例えば、図６Ｃに示される通り、４つのコイル体１２０ａ〜１２０ｄは、それぞれのコイル体の端部に（それぞれ９０度の間隔で）配置される、凸部１２８〜１３１によって接続されている。それぞれのコイル体の各端部には、少なくとも１個の凸部が半導体コイルの端部に接続されている。結果として、図示されている通り、４つのコイル体によってコイルアセンブリが形成される場合、それぞれの半導体コイルの全体が自動的に接続され、４個の半導体コイルによって閉ループ回路が形成される。アセンブリは、Ａ軸を中心として放射状に配置され、それぞれのコイル体がＡ軸と平行となることが好ましい。上述の通り、コイル体のアセンブリを組み立てる際に金属ジャンパ線を使用してそれぞれのワイヤコイルを接続してもよく、またはそれぞれのコイル体の第２凸部を使用してもよい。いずれの場合でも、４つのコイルを配置することにより、さらにもう１個のコイル（例：送信コイル）を（Ａ軸方向に）配置するための空間１３３が形成される。
【００４２】
本実施例の凸部には、（ナイロンまたは同様の物質による）ボルト、またはファスナを挿入し、コイル体を保持するための孔部１３５が形成される。孔部は、スロットでもよい。また、ボルトの代わりにクリップ状のファスナを使用してもよい。
【００４３】
図６Ｃには、４個のコイル体が形成されるコイルアセンブリが図示されているが、これに限定されない。複数の半導体コイル及び導電性コイルを含む、閉じた回路を形成するために、放射状に配置するコイル体の数は、偶数であれば数量は限られない。放射状に配置されるコイル体の数は、コイル体に放射状に配置された隣接する凸部の間の角度によって定められる。図示されている通り、隣接する凸部の間の角度が９０度である場合、コイルアセンブリは４個のコイル体によって構成される。隣接する凸部の間の角度が１３５度である場合、コイルアセンブリは８個のコイル体によって構成される。
【００４４】
図６Ｃに図示されている構成によると、回路が低質量電子を誘導するために使用される場合は、全てのコイル体の半導体コイルは閉ループで接続される。低質量で誘導される電子のドリフト速度は一般的に大きい。一定の用途で使用中に半導体コイルの破損が発生した場合、半導体コイル全体に電流が流れる代わりに、電流がほぼ一瞬で蓄積される。基体は、半導体コイルを物理的に支持するため、導電性金属コイルも物理的に支持している。
【００４５】
（低質量電子）
幾つかの物質における幾つかの条件によって、伝導電子は標準の伝導電子よりも慣性質量が小さい特性を有する。標準の質量よりも少ない電子は、同じ力によって標準の質量の電子が加速されるよりも大きい力の適用によって加速される。ラーモア（Larmor）の定理によると、誘導光子の放射（電子など）は運動している電荷の２乗に比例する。
【００４６】
参考文献：Larmor (1897)”On the Theory of Magnetic Influence of Spectra and on the Radiationfrom Moving Ions”Phil. Mag. 63:503-578.
質量が標準よりも低い電子を生成することが出来る物質の例として、半導体、光伝導物質、及び超電導体が挙げられる。低質量電子は、光伝導性の有機化合物、光伝導性シリコン、グラフェン状の炭素などの物質によって生成される。このような物質の低質量誘導電子は、一般的に高い移動性とドリフト速度を有している。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）によって形成される半導体の低質量誘導電子のドリフト速度は、約１００ｋｍ／ｓである。
【００４７】
参考文献： Rodriques (2006), ”Electron Drift Velocity in n-Doped Wurtzite GaN”
グラフェンの低質量誘導電子のドリフト速度は、約１，０００ｋｍ／ｓである。標準質量の誘導電子のドリフト速度は、一般的には１ｃｍ／ｓよりも少ないが、全ての標準質量の誘導電子は互いにドリフトする。
【００４８】
誘導力は、隣接する金属導体に対し、磁場によってではなく、偏光方向の光子によって伝搬される。これは、極性が適切な磁石はアルミホイルを通して引き付け合うが、ネストされたコイルなどの、コイル間の誘導力はアルミホイルによって妨げられることによって明らかである。金属における標準質量の誘導電子の濃度の高さと比較すると、殆どの半導体の低質量誘導電子は濃度が低いため、半導体の電気振動は誘導光子によって直接引き起こされないことがある。これは、化学的に生成された硫化鉛と鉛で形成されたワイヤとの組み合わせなど、薄膜の半導体物質がそのままの状態で金属ワイヤと組み合わせられている場合は、問題ではない。金属ワイヤより誘発された電子振動は、クーロンドラッグにより、金属の振動電流により硫化鉛に伝搬される。
【００４９】
（電力供給装置として使用されるコイル体）
図７には、４つのコイル体２０２によって形成される電源供給装置２００の実施例が開示されている。コイル体２０２は、閉ループ回路２０４によって互いに接続されている。電源供給装置２００には、閉ループ回路２０８によって振動電源２０５に接続される送信コイル（中心コイル）２０６が含まれる。必要であれば、送信コイル２０４は、鉄またはフェライト状のコア２１０を有してもよい。さらに、電源供給装置２００には、閉ループ回路２１６で負荷２１４と共に接続されており、互いに接続されている４つの出力コイル２１２を有している。出力コイル２１２は、対応するコイル体２０２の内部に、同軸上にネストされていることが好ましく、さらに個別の鉄またはフェライト２１８を有している。振動電流が電源２０５から中心コイル２０６に供給されることにより、対応するコイル体２０２の金属コイルの振動電流が誘発される。金属コイルの振動電流は、クーロンドラッグによって、コイル体２０２のそれぞれの半導体コイルに伝搬される。コイル体２０２の半導体コイルから低質量電子を生成するために光伝導が必要である場合、半導体コイルは光誘導体を有しており、コイル体２０２の光伝導コイルの露出された領域に対して光振動が行われる。
【００５０】
コイル体２０２の半導体コイルから生成される光子によって誘発されたエネルギーは、一般的な導電性ワイヤによって形成され、出力コイルとして使用されるコイル２１２に伝搬される。前述の通り、出力コイル２１２は対応するコイル体２０２の内部に、同軸上でネストされていることが好ましい。出力コイル２１２は、図示されている通り、電気的に接続されてもよく、または負荷２１４の機能を高めるために並列で接続してもよい。変形例として、これらは独立してワイヤされてもよい。
【００５１】
（実施例）
実施例として、長さ４インチ（１０ｃｍ）及び直径１．５インチ（３．８ｃｍ）のコイル体を４つ用意した。それぞれのコイル体の半導体コイルには、円筒状のガラス筒に硫化カドミウム（ＣｄＳ）の薄膜を塗布した。２つのコイル体の硫化カドミウムは比較的に厚めに形成され、測定可能な光伝導を示した。残り２つの硫化カドミウムが付着されたコイル体は、光伝導を示さなかった。しかし、硫化カドミウムが塗布された４つのコイルによる閉ループ回路を形成するために十分な低質量電子を誘導した。４つの全てのコイル体において、らせん状の半導体コイルの上にそれぞれ金属コイルが形成されていた。それぞれの金属コイルは、ステンレス鋼の薄板によって、らせん状に形成され、対応する硫化カドミウムコイルに適合された。金属コイルは、閉ループ回路を形成するために、互いに接続された。４つのコイルアセンブリは、図６Ｃに図示されている通り、放射状に接続された。コイルアセンブリの中心には、標準の絶縁体と強磁性コアとによって形成される、長さ３．５インチ（８．９ｃｍ）の「送信」コイルが配置された。コイルアセンブリには、強磁性コアをそれぞれ有する、長さ３．５インチ（８．９ｃｍ）の対応するワイヤコイルがネストされた。これらのコイルは電気的に接続され、回路には５０オームの付加抵抗が接続された。ワイヤとコイルとの回路には、外部電源は供給されなかった。
【００５２】
関数発生器から、５０オームの抵抗が接続された中心コイルに向けて、正弦波の１ｋＨｚ電流が供給された。半導体及び金属コイルの光伝導を引き起こさないよう、暗い状態で１５分ほど放置した後、装置から生成された出力電源が特定された。以下の数式を用いて計算された出力電源は、入力電源の４３％にあたる。電源−アンプ＝Ｖ２／Ｒ。
【００５３】
その後、装置の４つの半導体及び金属コイルは、殆どのエネルギーは硫化カドミウムの光励起曲線外である標準の部屋の光に照射された。照射された硫化カドミウムの殆どは、半導体及び金属コイルの端部であった。その他の状態は暗い状態と同じであった。照射された状態においては、電源−アンプ＝Ｖ２／Ｒで計算される出力電源は入力電源の３倍に増幅された。従って、照射によって、１ｋＨｚの出力が７倍に増幅された。
【００５４】
前述の装置が受け取った照射の出力をテストするため、チューブの片方の端部に、色は５０７ｎｍ、電圧は３．７Ｖ、電流は２０ミリアンプ（７４ｍＷ）のＬＥＤを照射した。尚、殆どの照射は硫化カドミウムを通過している。光伝導物質によってＬＥＤからの光を遮断した照射は、ＬＥＤによって供給された出力よりも約１．４倍上昇した。
【００５５】
装置はシールドされていないため、装置の金属コイルは、付近の電気機器による、６０Ｈｚ及び４７Ｈｚの迷放射線を受信するアンテナとして、及び使用される電気装置としての役割を果たす。照射される条件において出力される６０Ｈｚの出力は、暗い条件において出力される６０Ｈｚの出力よりも、約２．６倍上昇した。照射される条件で得られる４７Ｈｚの出力は、暗い条件で得られる場合よりも約１３倍上昇したため、周波数が高くなるにつれて、出力が上がることが確認された。
【００５６】
本発明は、代表的な実施例を用いて詳細に記載されたが、本実施例の範囲を限定するものではない。本開示には、全ての代替案、変形例、及びそれに準じるものを含むとし、このようなバリエーションは本開示より離れるものではなく、全ての変形例は本開示の観点の範囲であると主張する。
【図１】
2013544437.tif 000003
【図２】
2013544437.tif 000004
【図３Ａ】
2013544437.tif 000005
【図３Ｂ】
2013544437.tif 000006
【図４】
2013544437.tif 000007
【図５】
2013544437.tif 000008
【図６Ａ】
2013544437.tif 000009
【図６Ｂ】
2013544437.tif 000010
【図６Ｃ】
2013544437.tif 000011
【図７】
2013544437.tif 000012
【国際調査報告】
2013544437.tif 000013
2013544437.tif 000014