(57)【要約】  時変電気信号をエレクトロルミネセントデバイスに印加することによって発光を生成する方法が開示されており、これにより、システム全体が開回路のままである。少なくとも１つの物品、物質または材料、「対象物」は、エレクトロルミネセントデバイスの領域への電気信号を、発光を変化させるのに十分なレベルに変化させるように使用される。このようにして生成された光強度を対象物の特性に関連付け、それによって特性の測定を可能にする方法が開示されている。電気信号を変化させる物質、材料、または対象物は、伝送媒体の一部を構成するか、またはエレクトロルミネセントデバイス上または近接して配置され得る。この方法は、任意選択で、１つまたは複数の追加の回路構成要素を使用し得る。
2021531454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の物理的特性を測定するためのエレクトロルミネッセンス法であって、
ａ．  時変電気信号を電源からエレクトロルミネセントデバイスの第１の端子に送信するステップであって、前記エレクトロルミネセントデバイスは、電源に対して開回路のままである、ステップ；
ｂ．  前記時変電気信号が前記エレクトロルミネセントデバイスに送信されている間、前記対象物をエレクトロルミネセントデバイスに近接して配置するステップであって、前記対象物の物理的特性が前記エレクトロルミネセントデバイスを通る前記時変電気信号を変化させ、これにより、前記エレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射を変化させる、ステップ；
ｃ．  前記エレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射の変化を測定するステップ；及び、
ｄ．  電磁放射の測定された変化を対象物の物理的特性に関連付けるステップ；
を含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２】
複数の前記物理的特性が測定されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３】
複数の前記時変電気信号が使用されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４】
２つ以上の前記エレクトロルミネセントデバイスが使用されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項５】
前記対象物が、誘電体材料によって前記エレクトロルミネセントデバイスから分離されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項６】
前記エレクトロルミネセントデバイスが３つ以上の端子を有することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項７】
閉回路エレクトロルミネッセンス法と組み合わされることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項８】
前記物理的特性が、体積、質量、面積、長さ、距離、位置、配向、速度、加速、変位、密度、溶液中の濃度、ｐＨ、イオン強度、化学組成、混合物中の２つの物質の比率、極性、電位、電荷含有量、導電率、抵抗率、容量、温度、磁気透過性、電気許容度、屈折率、電流密度、振動、振動、変位、ひずみ、応力、圧力、反射率、透明度、色、相対輝度、テクスチャ、剛性、形状、水分含有量、吸収率、エネルギー、強度、振幅、周波数、質量対電荷比、不純物、接続性、移動度、粘度、及びパターンからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項９】
前記時変電気信号が複数の波形からなることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１０】
前記エレクトロルミネセントデバイスが、有機発光ダイオード、無機発光ダイオード、エレクトロルミネッセンス量子ドット、エレクトロルミネッセンスナノ結晶、不活性ガス、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１１】
前記エレクトロルミネセントデバイスが、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１２】
前記エレクトロルミネセントデバイスが、赤外線から紫外線の波長で発光することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１３】
前記エレクトロルミネセントデバイスが、発光材料の組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１４】
前記対象物が固相であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１５】
前記対象物が液相であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１６】
前記対象物が気相であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１７】
前記対象物が環境条件であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１８】
前記時変電気信号が、前記電源から前記エレクトロルミネセントデバイスに無線で送信されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項１９】
ｅ．  前記時変電気信号を前記電源から一次コイルに送信するステップ；
ｆ．  前記一次コイル内の前記時変電気信号が二次コイル内に時変信号を誘導するように前記二次コイルを前記一次コイルに結合するステップ；及び、
ｇ．  前記二次コイルを前記エレクトロルミネセントデバイスの第１の端子に取り付けるステップ；
をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２０】
前記複数の物理的特性を測定することが、１つの対象物の異なる特性を測定することを含むことを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２１】
前記複数の物理的特性を測定することが、異なる対象物の１つの特性を測定することを含むことを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２２】
複数の前記対象物の同一の物理的特性が測定されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２３】
前記測定の少なくとも１つが閉回路で行われることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２４】
対象物の物理的特性を測定するためのエレクトロルミネッセンス法であって、
ａ．  時変電気信号を電源からエレクトロルミネセントデバイスの第１の端子及び回路構成要素に送信するステップであって、前記エレクトロルミネセントデバイス及び前記回路構成要素は開回路のままである、ステップ；
ｂ．  前記回路構成要素に近接して対象物を配置するステップであって、前記対象物の物理的特性の変化が前記回路構成要素と前記エレクトロルミネセントデバイスを通る時変電気信号を変化させ、これにより、前記エレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射を変化させる、ステップ；
ｃ．  前記エレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射の変化を測定するステップ；及び、
ｄ．  電磁放射の測定された変化を前記対象物の物理的特性に関連付けるステップ；
を含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２５】
前記回路構成要素及び前記エレクトロルミネセントデバイスは、直列構成、並列構成、または、これらの組み合わせで構成されることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２６】
前記回路構成要素が、対象物の電気抵抗率を測定する抵抗器、対象物の容量特性を測定するコンデンサ、対象物の誘導特性を測定するインダクタ、光学特性を測定するフォトダイオードから選択され、
前記対象物のうち、熱電対は対象物の熱特性を測定する熱電対、圧電センサは対象物の機械的特性を測定する圧電センサ、及び、電気化学セルは対象物の電位を測定する電気化学セルであることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２７】
前記フォトダイオードが、光電池、熱光起電力、サーモパイル、及び光検出器からなる群から選択されることを特徴とする請求項２６に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２８】
前記物理的特性が、体積、質量、面積、長さ、距離、位置、配向、速度、加速、変位、密度、溶液中の濃度、ｐＨ、イオン強度、混合物中の２つの物質の比率、極性、導電率、抵抗率、容量、温度、透過率、誘電率、屈折率、電流密度、振動、振動、変位、ひずみ、応力、圧力、反射率、透明度、色、相対輝度、テクスチャ、剛性、形状、水分含有量、吸収率、エネルギー、強度、振幅、周波数、質量対電荷比、不純物、接続性、移動度、密度、及び、パターンからなる群から選択されることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項２９】
複数の前記回路構成要素が使用されることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３０】
前記回路構成要素が絶縁材料内に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３１】
前記回路構成要素及び前記エレクトロルミネセントデバイスが、直列に構成されることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３２】
前記回路構成要素及び前記エレクトロルミネセントデバイスが、並列に構成されることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３３】
前記対象物が第２の回路構成要素であることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３４】
前記第２の回路構成要素が、抵抗器、インダクタ、電気化学セル、直流電源、及び時変電源からなる群から選択されることを特徴とする請求項３３に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３５】
前記時変電気信号が、前記電源から前記エレクトロルミネセントデバイスに無線で送信されることを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３６】
ｅ．  時変電気信号を前記電源から一次コイルに送信するステップ；
ｆ．  二次コイルを一次コイルに結合するステップであって、これにより、前記一次コイル内の時変電気信号が前記二次コイル内に時変信号を誘導する、ステップ；及び
ｇ．  前記二次コイルを前記エレクトロルミネセントデバイスの第１の端子に取り付けるステップ；
をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３７】
前記時変電気信号の特性が調整され、前記時変電気信号の特性が、振幅、周波数、波形、電流、位相角、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３８】
前記時変電気信号の調整及び前記電磁放射の変化は、前記対象物の物理的特性に関連付けられることを特徴とする請求項３７に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項３９】
前記電源への電圧入力が、前記エレクトロルミネセントデバイスに送信される時変電気信号を変更し、これにより、前記電磁放射を事前に選択された強度で放出させ、入力電圧を対象物の前記特性に関連付けるように調整されることを特徴とする請求項３８に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４０】
前記エレクトロルミネセントデバイスに近接して配置された対象物の存在が、前記エレクトロルミネセントデバイスを通る前記時変電気信号の振幅を増加させることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４１】
前記エレクトロルミネセントデバイスが複数のＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４２】
複数の色の前記ＬＥＤが使用されることを特徴とする請求項４１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４３】
前記エレクトロルミネセントデバイスが、透明な平面電極と、前記平面電極の表面上に堆積された蛍光体材料層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４４】
前記蛍光体材料層が、電極の表面の１つまたは複数の別個の領域を覆うことを特徴とする請求項４３に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４５】
複数の異なる蛍光体材料が使用され、前記領域それぞれが単一の蛍光体材料で覆われ、前記異なる蛍光体材料のそれぞれが異なる色の光を放出することを特徴とする請求項４４に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４６】
時変電流が、導電性リードまたは流体から選択される単一の送信導体によって電前記源から前記エレクトロルミネセントデバイスに伝播されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４７】
前記エレクトロルミネセントデバイスに近接する対象物が、身体の一部、人の指先、または組織切片から選択されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４８】
対象物が容器に含有された液体であり、前記容器が前記エレクトロルミネセントデバイスに接触することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項４９】
時変電流が、１Ｈｚ〜２００ｋＨｚの範囲の周波数を有する交流であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項５０】
前記時変電気信号が、正弦波、正方形、鋸歯状、及びパルス波形からなる群から選択される波形を有することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス法。
【請求項５１】
流体の特性を測定するための方法であって、
電源から単一の電気端子を介して時変電気信号を、流体を介してエレクトロルミネセントデバイスに送信するステップであって、前記エレクトロルミネセントデバイスは開回路のままである、ステップ；
前記時変電気信号が前記エレクトロルミネセントデバイスに送信されている間、対象物をエレクトロルミネセントデバイスに近接して配置するステップであって、これにより、対象物は、前記エレクトロルミネセントデバイスを通る前記時変電気信号の振幅を増加させ、これにより、前記エレクトロルミネセントデバイスから光を生成する、ステップ；
前記エレクトロルミネセントデバイスによって放出される光強度を測定するステップ；及び、
測定された前記光強度を前記流体の特性に関連付けるステップ；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５２】
前記特性が、質量、体積、導電率、誘電率、極性、溶質の濃度、及びｐＨからなる群から選択されることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記流体が、固定された断面及び長さの管に含まれ、前記エレクトロルミネセントデバイスによって生成される光強度が前記管の長さに比例する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記流体が、前記エレクトロルミネセントデバイスと前記電源との間に配置されることを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記流体が、前記エレクトロルミネセントデバイスを取り囲むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連するアプリケーションへの相互参照］
この出願は、２０１８年７月５日に出願された米国ユーティリティ出願第１６／０２７，４７１号及び２０１９年４月５日に出願された米国ユーティリティ出願第１６／３７６，６４３号に優先権を主張する。上記の各出願の開示全体が本明細書に組み込まれる。参照による。
【０００２】
本願は、開回路条件下でエレクトロルミネセントデバイスから光を生成するための方法及びデバイスに関する。本願はさらに、試験方法及び検出方法のサービスにおける本願の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
このセクションでは、必ずしも先行技術ではない本願に関連する背景情報を提供する。このセクションは、開示の一般的な要約を提供するものであり、その全範囲またはすべての機能の包括的な開示ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１５／２４０，２７１号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１５／２４０，４０７号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１６／０２７，４２１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１８／００５１２０９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来の交流エレクトロルミネセントデバイスは、第１の電極を介してデバイスに電流を供給するための第１のリード、ワイヤ、または導体と、エレクトロルミネセント材料を横切って電流のソースから電流を戻すための離間した位置にある第２のリード、ワイヤまたは導体と、を必要とする。出願人は、電源または電気エネルギー源との間で回路を閉じたり戻したりする電極及びリードが必要ないことを発見した。エレクトロルミネセントデバイスに電界を生成し、電界が全体に亘って十分に増加し、エレクトロルミネセントデバイスを励起する手段を提供するために、所定のレベルの単一のリード、ワイヤ、または導体を備えた時変電気信号をエレクトロルミネセントデバイスに供給することのみが必要である。これは、エレクトロルミネセントデバイスに近接して、ELデバイス全体の電界を増加させる物体または物質を提供することによって達成し得る。
【０００６】
適用性のさらなる領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この発明の概要における説明及び特定の例は、例示のみを目的としており、本願の範囲を限定することを意図するものではない。
【０００７】
本明細書に記載の図面は、選択された実施形態の例示のみを目的としており、すべての可能な実施形態ではなく、本願の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】容器内の水量に比例してエレクトロルミネッセンスを生成するためのＬＥＤランプを使用するシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図２】本願の一実施形態を使用して、光強度と水量との間の関係を示すグラフである。
【図３】水量に比例してエレクトロルミネッセンスを生成するために蛍光体層を使用するシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図４】本願の一実施形態を使用して、光強度と水量との間の関係を示すグラフである。
【図５】電気エネルギーが誘電体層によって遮断される容器内の水量に応じてエレクトロルミネッセンスを生成するためのシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図６】図５に示される実験設定を使用した、光強度と水量との間の関係を示すグラフである。
【図７】電気エネルギーが直列の２つのＬＥＤに供給される容器内の水量に比例してエレクトロルミネッセンスを生成するためのシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図８】サンプルを通る電気エネルギーの伝達を使用して、サンプル中のアナライトに比例してエレクトロルミネッセンスを生成するためのシステムの例示的な実施形態の図である。
【図９】サンプル中のアナライトに比例してエレクトロルミネッセンスを生成するためのシステムの例示的な実施形態の図である。
【図１０】接触して配置された対象物の画像を取得するための平面エレクトロルミネセントデバイスを有する例示的な実施形態の図である。
【図１１】図１０のデバイスで得られた指紋の画像である。
【図１２】接触して配置された対象物の画像を得るための誘電体層を備えた平面エレクトロルミネセントデバイスを有する例示的な実施形態の図である。
【図１３】図１２のデバイスで得られた指紋の画像である。
【図１４】接触して配置された対象物の画像を取得するための２つの誘電体層を備えた平面エレクトロルミネセントデバイスを有する例示的な実施形態の図である。
【図１５】図１４のデバイスで得られた指紋の画像である。
【図１６】発光に対する様々な液体の影響を示すグラフである。
【図１７】導電性媒体に浸漬された市販のＬＥＤを使用してエレクトロルミネッセンスを生成するためのデバイスの図である。
【図１８】導電性媒体に浸漬された蛍光体被覆電極を使用してエレクトロルミネッセンスを生成するためのデバイスの図である。
【図１９】同じく導電性媒体に浸漬された電源及び／または電界増加体を備えた蛍光体被覆電極を使用してエレクトロルミネッセンスを生成するためのデバイスの図である。
【図２０】対象物を画像化するために使用され、透明電極上に蛍光体層を有する本発明のＥＬデバイスの一部の図である。
【図２１】対象物を画像化するために使用され、誘電体層でコーティングされた透明電極の一部上に蛍光体層を有する、本発明のＥＬデバイスの一部の図である。
【図２２】対象物を画像化するために使用され、透明電極上の誘電体層の間に挟まれた蛍光体層を有する本発明のＥＬデバイスの一部の図である。
【図２３】対象物を画像化するために使用され、透明電極上の誘電体層の間に挟まれた複数の蛍光体層を有する本発明のＥＬデバイスの一部の図である。
【図２４】対象物を画像化するために使用され、透明電極上の誘電体層の間に挟まれた金属ナノ粒子層及び蛍光体層を有する本発明のＥＬデバイスの一部の図である。
【図２５】対象物を画像化するために使用され、透明電極上の誘電体層の間に挟まれたいくつかのセグメントに蛍光体層４を有する本発明のＥＬデバイスの一部の図である。
【図２６】選択された対象物または対象物が、入力電気信号を変化させることによって異なる強度の光を生成する、エレクトロルミネッセンスを生成するためのシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図２７】水で満たされたホースを使用して時変電気エネルギーを伝達するエレクトロルミネッセンスを生成するためのシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図２８】図２７のシステムを使用した、水で満たされたホースの長さによる光強度の変化を示すグラフである。
【図２９Ａ】本願の実施形態で使用される装置を示す図である。
【図２９Ｂ】本願の一実施形態による、時変入力電圧に対するＬＥＤの輝度応答を示すグラフである。
【図２９Ｃ】本願の一実施形態による、ＬＥＤに送信されるＡＣ信号を生成する電源へのＤＣ入力電圧を変調する関数としての光強度（輝度）の変化を示すグラフである。
【図３０Ａ】電気端子が流体と直接接触している、封じ込められた流体のエレクトロルミネッセンス測定のためのシステムの例示的な実施形態を説明する概略図である。
【図３０Ｂ】電気端子が流体を遠隔で感知する、含まれる流体のエレクトロルミネッセンス測定のためのシステムの例示的な実施形態を説明する概略図である。
【図３１Ａ】回路構成要素が対象物と直接接触している対象物のエレクトロルミネッセンス測定のためのシステムの例示的な実施形態を説明する概略図である。
【図３１Ｂ】回路構成要素が対象物を遠隔で感知する対象物のエレクトロルミネッセンス測定のためのシステムの例示的な実施形態を説明する概略図である。
【図３２】変圧器を使用して対象物のエレクトロルミネッセンス測定のためのシステムの例示的な実施形態を説明する概略図である。
【図３３】未知の液体のタイプ及び量の両方のエレクトロルミネッセンス測定のためのシステムの例示的な実施形態を説明する図である。対応する参照番号は、図面のいくつかのビュー全体で対応する部品を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、例示的な実施形態を、添付の図面を参照してより完全に説明する。
【００１０】
本願は、定量化可能なエレクトロルミネッセンスを生成するための方法、材料、及びデバイスに関する。本発明はさらに、開回路エレクトロルミネッセンス（ＯＣＥＬ）と称される、開回路でエレクトロルミネッセンスを生成するための方法、材料、及びデバイスに関する。特に、本願は、このような方法でエレクトロルミネッセンスの生成を引き起こす特性の能力に基づいて、材料、対象物、または物質の特性を検出及び測定する方法に関する。
【００１１】
本願において、対象物の物理的特性は、対象物に近接するエレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射の変化を測定することを含む方法によって決定される。本願全体で使用される「変化及び変」との用語は、電磁放射の強度の増加及び減少、並びにエレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射の周波数または周波数範囲の変化の両方を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、電源から時変（時間的に変化する）電気信号は、エレクトロルミネセントデバイスの１つの端子に送信される。対象物は、エレクトロルミネセントデバイスの第２の端子に近接して設置され、対象物は、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射の変化を引き起こすように構成される。エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射の変化は、電磁放射検出器によって測定され、対象物の物理的特性に関連している。
【００１３】
本願は、開回路エレクトロルミネッセンス（ＯＣＥＬ）と称される、開回路でエレクトロルミネッセンスを生成するための方法、材料、及びデバイスに関する。特に、本願は、開回路構成で電気信号の伝搬を中断し、従って、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射の変化を引き起こす特性の能力に基づいて、対象物の特性を測定する方法に関する。本願において、開回路は、時変電気信号が、電子回路が不完全なままである間に、電源から電気発光デバイス及び他の任意の回路構成要素に送信される電子回路を説明する。出願人は、電源からエレクトロルミネセントデバイスへ、そして電源へ戻る回路を閉じる第２の追加の電極及びリードの使用が必要でないことを発見した。開回路構成の電気信号は、それが伝播する媒体の物理的特性の変化に特に反応する。本発明の方法は、電気信号が伝播する媒体の物理的特性の変化に対するこの応答性を利用している。ここで、エレクトロルミネセントデバイス全体の電気信号の変化が検出され、電気信号が伝播する媒体の物理的特性の変化に関連付けられる。本願では、電気信号が伝搬する媒体は、本明細書で説明されるように一般的に「対象物」と称され限定することなく材料または回路構成要素を含む。
【００１４】
一実施形態では、以下を含む、対象物の物理的特性を測定するための方法が提供される。
ａ．  時変電気信号を電源からエレクトロルミネセントデバイスに送信するステップであって、エレクトロルミネセントデバイスは開回路のままである、ステップ；
ｂ．  時変電気信号がエレクトロルミネセントデバイスに送信されている間、エレクトロルミネセントデバイスの端子に近接して対象物を配置するステップであって、これにより、対象物の物理的特性の変化がエレクトロルミネセントデバイス全体の時変電気信号を変化させ、これにより、エレクトロルミネセントデバイスからの電磁放射の強度を変化させる、ステップ；
ｃ．  エレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射の強度の変化を測定するステップ；及び
ｄ．  電磁放射の強度の測定された変化を対象物の物理的特性に関連付けるステップ。
【００１５】
別の実施形態では、以下を含む対象物の特性を測定するための方法が提供される。
時変電気信号を電源から単一の電気端子を介してエレクトロルミネセントデバイスに送信するステップであって、エレクトロルミネセントデバイスは常に開回路のままである、ステップ；
時変電気信号がエレクトロルミネセントデバイスに送信されている間、対象物をエレクトロルミネセントデバイスに近接して配置するステップであって、これにより、対象物は、エレクトロルミネセントデバイス全体の時変電気信号の振幅を増加させ、これにより、エレクトロルミネセントデバイスから光を生成する、ステップ；
エレクトロルミネセントデバイスによって放出される光強度を測定するステップ；及び
測定された光強度を対象物の特性に関連付けるステップ。
【００１６】
別の実施形態では、この方法は、光強度を測定するステップ、及び、光強度を対象物または物質の存在、位置、または量に関連付けるステップをさらに含む。
【００１７】
別の実施形態では、材料、対象物、または物質の特性を測定するための方法が提供され、以下を含む。
時変電気信号を電源から単一の電気端子を介してエレクトロルミネセントデバイスに送信するステップであって、エレクトロルミネセントデバイスは、電極と、電極の表面に堆積された蛍光体材料層と、を備え、エレクトロルミネセントデバイスは常に開回路のままである、ステップ；
時変電気信号がエレクトロルミネセントデバイスに送信されている間、対象物をエレクトロルミネセントデバイスに近接して配置するステップであって、これにより、対象物は、エレクトロルミネセントデバイス全体の時変電気信号の振幅を増加させ、これにより、エレクトロルミネセントデバイスから光を生成する、ステップ；
エレクトロルミネセントデバイスによって放出される光強度を測定するステップ；及び
測定された光強度を対象物の特性に関連付けるステップ。
【００１８】
さらなる実施形態では、上記の方法は、光強度を測定するステップ、及び、光強度を対象物または物質の存在、位置、または量に関連付けるステップをさらに含む。
【００１９】
別の実施形態では、流体の特性を測定するための方法が提供され、以下を含む。
電源から単一の電気端子を介して時変電気信号を、流体を介してエレクトロルミネセントデバイスに送信するステップであって、エレクトロルミネセントデバイスは常に開回路のままである、ステップ；
時変電気信号がエレクトロルミネセントデバイスに送信されている間、対象物をエレクトロルミネセントデバイスに近接して配置するステップであって、これにより、対象物は、エレクトロルミネセントデバイス全体の時変電気信号の振幅を増加させ、これにより、エレクトロルミネセントデバイスから光を生成する、ステップ；
エレクトロルミネセントデバイスによって放出される光強度を測定するステップ；及び
測定された光強度を流体の特性に関連付けるステップ。
【００２０】
［定義］
【００２１】
回路構成要素：  電子回路は、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ソレノイド、変圧器、熱電対、サーモパイル、電気化学セル、電源、フィルタ、ダイオード、及びトランジスタなどの個々の回路構成要素から構成される。回路構成要素は、電子回路に作動可能に結合されている。いくつかの実施形態では、導電性ワイヤを使用して、回路構成要素を電子回路に作動可能に結合する。電子回路に作動可能に結合されると、回路構成要素は、電子回路を介して送信される電気信号に影響を与える可能性がある。
【００２２】
近接：  エレクトロルミネセントデバイスでの電場の変化を増加させるのに有効な任意の近接した空間的関係を示し、実際の物理的接触、またはゼロ分離距離を含む。分離が電界の変化を可能にする限り、ゼロより大きい距離、すなわち非接触も使用できる。実際の一般的な距離は、一般的に１ｃｍ以下のオーダーであり、多くの場合１ｍｍ以下である。誘電体の層は、エレクトロルミネセントデバイスと試験対象物との間に物理的障壁を提供し、従って物理的分離の距離を決定する。このように使用される誘電体は、０．００１ｍｍから１ｍｍの範囲の厚さを有し得る。
【００２３】
コンデンサ電極：  コンデンサ電極は、その両端に異なる電位を有する電極として定義される。「プレート」が反対の極性、つまり正と負の電荷を蓄積するコンデンサと同様に、コンデンサ電極はその長さ全体で不均等な電位を保持し、ゼロ以外の残留電界をもたらす。この残留電界の存在は、コンデンサ電極に沿って伝搬する電気信号に影響を与える。コンデンサ電極は、一次元、例えばワイヤ、プレートなどの二次元、または三次元、すなわち半球シェルであり得る。
【００２４】
含有液体：  含有液体とは、限定することなく、体積、高さ、及び誘電率を含む物理的特性が重要である液体を指す。液体は容器に収容され、その物理的特性が測定される。液体はガソリンなどの可燃性であり得る。液体は、電気信号の伝播に抵抗、遮断、または伝導し得る。
【００２５】
含有固体：  含有固体とは、限定することなく、体積、高さ、及び誘電率を含む物理的特性が重要である固体を指す。固体は容器に収容され、その物理的特性が測定される。固体は、スラブまたはブロックなどの一体またはユニットであり得るか、またはそれは、類似または異なるサイズの固体断片の集合体、例えば、粉末または粒状材料であり得る。固体は、電気信号の伝播に抵抗、遮断、または伝導し得る。本発明の方法はまた、例えば、金属の水分含有量、化学組成、または電気伝導率を評価するために使用され得る。
【００２６】
含有ガス：  含有ガスは、限定することなく、体積、圧力、温度、誘電率、または水分含有量を含む物理的特性が重要である気相の対象物である。気相の対象物は、比率が決定される異なるガスの混合物を指し得る。ガスはまた、液体の蒸気を含み得る。
【００２７】
本願全体で使用される対象物との用語は、個々の対象物または物、並びに、容器に含まれ得る液体などの所定量の材料、または、所定の長さのワイヤ、または、所定量のシート、フィルム、ファイルを意味すると見なされることを理解されたい。対象物との用語は、材料、物質、または対象物と同じ意味で使用され得る。
【００２８】
対象物または物質の特性は、様々な物理的または化学的特性のいずれかであり得る。以下に示す様々な実施形態において、特性は、体積、質量、面積、長さ、距離、溶液中の濃度、ｐＨ、イオン強度、混合物中の２つの物質の比率、極性、導電率、容量、及び温度から選択される群のうちの１つであり得る。対象物または物質の特性を検出、測定、または定量化する方法として、様々な例示的なフォーマット及びそれに基づく本方法を使用する手段が、いくつかの非限定的な例示的な実施形態において以下により詳細に説明される。
【００２９】
発光ダイオード（ＬＥＤ）：いくつかの実施形態では、本方法のうち、エレクトロルミネセントデバイスは、発光ダイオードまたはＬＥＤである。従来のＬＥＤは、アノードとカソードのワイヤが突き出たエポキシシェルで囲まれた半導体チップを備えている。半導体チップは、ｐ領域とｎ領域を有し、ｐｎ接合を形成するようにドープされている。ＬＥＤの特徴は、電流が一方向に流れることである。本願において、どの電極を電源に接続するかの選択は重要ではないことが見出された。本発明の方法で使用可能なＬＥＤに見られる代表的な半導体材料には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、及びＺｎＳｅが含まれる。このようなＬＥＤは市販されており、可視スペクトルの任意の色を生成するために個々のライトが利用可能である。本願の方法は、エレクトロルミネッセンスを生成するために２つ以上のＬＥＤ電球の使用を含み得る。二次元または三次元形状のアレイは、異なる発光色のＬＥＤのアセンブリと同様に、本方法の範囲内である。
【００３０】
本発明の方法の別の態様では、エレクトロルミネセントデバイスは、電極と、電極の表面上に層として堆積された少なくとも１つの蛍光体材料と、を備える。いくつかの実施形態では、蛍光体材料層は、電極の表面の個別の領域を覆う。いくつかの実施形態では、蛍光体材料層は、電極の表面の複数の別個の領域を覆い得る。領域は、任意の形状または寸法であり得、複数の領域が発生する場合、サイズ及び形状が同じであっても異なっていてもよい。複数の異なる蛍光体材料が使用され、各領域が単一の蛍光体材料で覆われている特定の実施形態では、異なる蛍光体材料のそれぞれを選択して、異なる色の光を放出し得る。このようにして、様々なパターンが生成され得、或いは、領域が小さい場合、異なる色の光になり得る。公知の例では、赤、緑、青の混合による白色光の生成である。
【００３１】
別の実施形態では、蛍光体材料層は、異なる蛍光体材料の混合物を含む。これは、上記のように、新しい色または混合色を生成する別の方法として実行され得る。さらに別の実施形態では、蛍光体材料は、誘電体材料に組み合わされるか、または埋め込まれ得る。
【００３２】
電極：  本発明の方法で使用される電極は、それが表面上に蛍光体材料の層を支持することができる限り、任意の実用的または便利な形状または寸法であり得る。いくつかの実施形態では、電極は平面であり得る。いくつかの実施形態では、電極は湾曲していてもよい。電極は、当技術分野で既知のように、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ＳｎＯ２、ＡｌドープＺｎＯ、ＧａドープＺｎＯ、または他の三元または四元遷移金属酸化物でコーティングされたガラスなど、光学的に透明であることが有利である。グラフェン、カーボンナノチューブ、金属ナノ粒子及び／またはナノワイヤでコーティングされたガラスも、使用可能な電極材料の範囲内であると見なされる。
【００３３】
本願の方法を実行するためのデバイスの構築及び組み立てにおいて、導体、金属要素（クリップ、ねじ、ナット／ボルト、ピンなど）などの補助材料を使用することができると予想される。このような材料の選択は当業者の能力の範囲内であり、本明細書に開示される本発明の概念から逸脱しない。
【００３４】
蛍光体：本願で使用可能な蛍光体材料は、交流または直接電気信号の印加によって電磁放射を生成することが知られている任意の既知の物質または材料であり得る。例示的な材料は、半導体粒子、ドープされた半導体粒子、元素Ｓｉ粒子、元素Ｇｅ粒子、量子ドット、蛍光モノマー、蛍光オリゴマー、蛍光ポリマー、蛍光モノマー、蛍光オリゴマー、蛍光ポリマー及びそれらの混合物からなる群から選択され得る。蛍光体材料はまた、蛍光、遅延蛍光、またはリン光を示す特性の少なくとも１つを有し得る。いくつかの実施形態では、蛍光体は、タングステンワイヤ及び金ナノ粒子などの導電性ワイヤ及び白熱要素のリストから選択される。
【００３５】
粒子状蛍光体材料：  いくつかの実施形態では、蛍光体材料は、典型的には約０．１ｍｍ（１００マイクロメートル）未満のサイズの小さな粒子の形態で有利に提供される。いくつかの実施形態では、粒子は約１マイクロメートル未満である。他の実施形態では、粒子は、約１ｎｍ〜１００ｎｍのサイズ範囲のナノ粒子である。一実施形態では、ナノ粒子は、量子ドット半導体コア材料及び別個の半導体材料のシェルから構成される。コアとシェルは通常、タイプＩＩ−ＶＩ、ＩＶ−ＶＩ、及びＩＩＩ−Ｖの半導体、例えばＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、及びＩｎＡｓ／ＣｄＳｅで構成される。いくつかの実施形態では、エレクトロルミネセントデバイスは、エレクトロルミネッセンスを生成することができることが当技術分野で既知の材料タイプの所定量のナノ粒子を含む。通常、これらの粒子は無機半導体材料でできている。このようなエレクトロルミネセント材料の１つのクラスは、第２の金属でドープされたＺｎＳを含む。ナノ結晶に少量のドーパント元素を組み込むことで、ナノ粒子からのエレクトロルミネッセンス発光の色または波長を調整できる。これらの中には、遷移金属または希土類金属がドープされたＺｎＳが含まれる。代表的な例としては、Ｍｎ（黄橙色の発光）、Ｃｕ（緑色の発光）、Ａｌ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕなどがある。他の使用可能な材料には、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などのＩＩＩ族及びＶ族元素を含む半導体が含まれる。ドープされていない及びドープされた半導体粒子は、任意選択で酸化物コーティングされ得る。
【００３６】
別の実施形態では、ナノ粒子は、一般的に所有されている同時係属中の特許文献１及び特許文献２に開示されているように、多孔質支持材料の助けを借りて合成された粒子のファミリーを含む。このような材料は、支持材料の有無に関わらず使用され得る。
【００３７】
本出願で使用される粒子は、特定の形状に限定されず、球、立方体、ロッド、ワイヤ、またはプレート、または任意の所与のサンプル部分内の形状の混合物を含む、異なる形状を有し得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、蛍光体材料は、有機発光材料の連続層を含むであろう。多数のこのような化合物が文献で知られており、現在、例えば薄膜デバイスの製造に使用されている。このような資料のリストは、この主題に関する多くの標準的な論文に見られる。一般的に使用されるＯＬＥＤ材料には、ポリフェニレン（ＰＰＰ）、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレン、ポリアニリン、ポリチオフェン（ＰＴ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＤＯＴ）などの高分子材料、並びに、Ａｌｑ３、金属フタロシアニン、及びイリジウムまたはルテニウム有機金属錯体などの小分子が含まれる。このような材料の使用は、本方法の範囲内であると見なされる。各層に異なる有機発光材料を有する２つ以上の層を含むポリアミドデバイスのみが、特に複数の色の光を生成する場合、または、赤、緑、青の発光の組み合わせによって白色光を生成するために一般的に行われているように様々な色のエミッタを組み合わせて複合色を生成する場合に、本開示の方法で使用可能であると特に考えられる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、エレクトロルミネセントデバイスは、例えば、透明電極の反対側の蛍光体層の表面上の誘電体コーティングのような層またはコーティングとしての誘電体材料の使用をさらに含む。いくつかの実施形態では、エレクトロルミネセントデバイスは、透明電極と蛍光体層との間に誘電体コーティングをさらに備える。或いは、誘電体コーティングは、透明電極の反対側の蛍光体層の表面上、及び透明電極と蛍光体層との間の両方で使用され得る。本明細書で使用される層は、塗布され、必要に応じてその場で乾燥される液体材料を含む。層は、事前に製造された薄膜またはテープとして適用され得る。誘電体の層の厚さは、必要に応じて、そして特許及び技術文献に報告されている多数の例を参照することによって決定及び調整され得る。典型的な層は、例えば、１ミクロン〜１ｍｍの範囲であり得、任意選択で均一な厚さであり得る。誘電体層の適用方法は、特定の技術に限定されず、浸漬、液体層の適用及び拡散、スピンコーティング、及び当技術分野で公知の他の方法を含み得る。
【００４０】
誘電材料：本発明の方法において誘電材料として有用な材料には、限定することなく、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸ストロンチウムバリウム、チタン酸銅カルシウム、ニトリルゴム、ビニルグローブ材料、パラフィン、ポリエチレンを含むポリマー、ポリスチレン、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ナイロンポリマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ビニルゴム、ガラス、及びグラフェンが含まれる。混合誘電体材料の使用、及び、複数の個別の誘電体材料を組み合わせての使用が考えられる。
【００４１】
対象物：本明細書で使用される場合、導電性であり得る物質、材料、及び物品もまた、一般的に含まれると見なされる。例示的なリストには、限定することなく、金属、金属合金、粒状または粒子状材料及びそれらの混合物を含む任意の形状またはサイズの他の固体物質、極性液体の中から選択される液体、並びに、任意の比率の２つ以上の液体の混合物が含まれ、溶解した溶質、固体または液体の導電性ポリマーなどの他の導電性材料を含む溶液は、本願の方法において有用な材料の範囲内であると見なされる。植物及び動物、生体の一部、体組織の一部または組織切片を含む生体はすべて、本方法においてその性能で役立ち得る。上記のように、一部の方法及びアプリケーションでは、追加された回路構成要素も、以下で説明するように対象物として機能し得る。例示的な材料のより広範な説明は、特許文献３に記載されている。
【００４２】
対象物が液体または気体の物質である場合、液体または気体が器または容器内に収容され得ることが理解されるべきである。前記器または容器は、エレクトロルミネセントデバイスに接触し得る。一般的な器及び容器には、カップ、テストストリップ、試験管、マイクロウェル、マイクロウェルストリップまたはプレート、及び一般的な実験室で使用される他の従来の容器が含まれる。このような実施形態では、器または容器は、厚さを有する１つまたは複数の壁を備え、厚さは、エレクトロルミネセントデバイスと、本方法で使用されるときに電場を変化させる物質との間の分離距離を確立する。
【００４３】
物理的特性は：  限定することなく、体積、質量、面積、長さ、距離、位置、配向、速度、加速、変位、密度、溶液中の濃度、ｐＨ、イオン強度、化学組成、混合物中の２つの物質の比率、極性、電位、電荷含有量、導電率、抵抗率、容量、温度、磁気透過性、電気許容度、屈折率、電流密度、振動、振動、変位、ひずみ、応力、圧力、反射率、透明度、色、相対輝度、テクスチャ、剛性、形状、水分含有量、吸収率、エネルギー、強度、振幅、周波数、質量対電荷比、不純物、接続性、移動度、粘度、及び、パターンを含む対象物または物質の任意の測定可能な特性を含む。
【００４４】
電源：いくつかの実施形態における電源は、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）インバータであり得る。ＣＣＦＬインバータは、高電圧（数ボルトから数十キロボルト）及び高周波（１０−５０ｋＨｚ）で動作します。ＣＣＦＬは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルのバックライトによく使用される。ＣＣＦＬモデルには、例えば、ＪＫＬ構成要素（ＢＸＡ−２４５２９、ＢＸＡ−６０１）、ＴＤＫ（ＣＸＡ−Ｍ１０Ｍ−０６Ｙ１５Ｒ、ＣＸＡ−Ｐ１６１２−ＶＪＬ、ＣＸＡ−Ｌ０５０５−ＮＪＬ）などが含まれる。ＣＣＦＬ回路は通常、０〜２４ＶＤＣの入力電圧で作動する。ＣＣＦＬの電圧出力は、インバータ回路要素を変更したり、入力電圧を変更したりすることで調整され得る。後者は、バッテリー、ＡＣ／ＤＣ変圧器（アダプター）、及び／または、ラボグレードの可変直流（ＤＣ）電源を使用して実現される。特に、ＶＯＬＴＥＱ  ＨＹ３００６Ｄは、安定化されたリニアＤＣ電源であり、０〜３０ＶＤＣ及び０〜６Ａで連続的に調整可能である。プラグアンドプレイシステムもまた、本願の範囲内である。この場合、電源は、０−１１０／２２０ＶＡＣの出力電圧と５０／６０Ｈｚの周波数を有する単相ユニットを備えた典型的な北米／ヨーロッパの電源コンセントである。他の商用波発生器も使用され得る。例えば、ＳＩＧＬＥＮＴ  ＳＤＧ８０５  ５ＭＨｚ  １２５ＭＳａ／ｓの任意波形発生器を使用して、正弦波、方形波、ランプ波、パルス波、任意／カスタム波形など、様々な波形の時変電気信号で生成する。波形発生器はさらに、｜Ｖｐｐ｜＜２０ボルト、及び、ｆ＜５ＭＨｚの範囲の電圧及び周波数スイープを生成するために使用され、ここで、Ｖｐｐ及びｆは、それぞれ最大振幅電圧及び波動周波数を表す。
【００４５】
時変電気信号：  本願で使用されるように、広範囲の周波数の正弦波形を有する交流などの変調電気信号を含む。本発明の方法の実施に有用な周波数は、１Ｈｚ〜２００ｋＨｚ、またはいくつかの実施形態では２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲であり得る。時間に関して変化を提供する他の形態の変調された振幅信号は、方形波、のこぎり波、及び１つまたは複数のパルス電気信号など、本発明の範囲内であると見なされる。電気信号の特性には、振幅、周波数、波形、位相角などが含まれる。従って、電気信号を変更することは、これらの特性の少なくとも１つを変更することを意味し得る。いくつかの実施形態では、時変電気信号は、方形波など、１つまたは複数の状態の間で切り替わり、システム性能を改善する、かつ/または、電力消費を低減する。
【００４６】
送信媒体：  時変電気エネルギーは、送信導体によって電源からエレクトロルミネセントデバイスに送信される。振動電場と見なされる、電気信号を送信することができる任意の材料を、本方法の送信媒体として使用することができる。金、銀、銅、アルミニウムなどの従来の金属線、リード、及びコネクタを使用できる。しかしながら、電源に戻る必要な導電経路がないため、時変電力をエレクトロルミネセントデバイスに伝達するための材料の選択はより広い。いくつかの実施形態では、送信導体は、流体、より具体的には液体であり得る。有利には、液体は導電性液体であり得る。塩を含む水及び水溶液、例えば、この容量で使用できる。時変電力が流体によってエレクトロルミネセントデバイスに伝達される本願の実施形態では、エレクトロルミネセントデバイスによって生成される光強度が流体の量に比例することが発見された。従って、この実施形態に従って実行されるこのような方法は、流体の量、例えばその質量または体積を測定する方法として役立ち得る。より具体的には、この方法は、流体を含む管に含まれる流体の柱の長さを測定する方法として役立ち得る。他の実施形態では、エレクトロルミネセントデバイスによって生成される光強度は、流体の別の特性に比例する。これらの他の特性には、例えば、導電率、誘電率、極性、体積、溶質の濃度、またはｐＨが含まれる。さらに他の実施形態は、２つ以上の異なる材料、例えば、導電性ワイヤ及び液体で満たされた管の組み合わせを使用し得る。送信導体または媒体が流体を含む実施形態では、エレクトロルミネセントデバイスに近接する材料または対象物は、市販のＬＥＤランプの１つの端子などの単純な金属線であり得る。
【００４７】
いくつかの実施形態では、送信媒体は、エレクトロルミネセントデバイスと電源との間に配置される。さらに他の実施形態では、送信媒体は、エレクトロルミネセントデバイスを２次元で完全にまたは部分的に取り囲むか、または３次元で完全に包むことさえできる。このようなフォーマットでは、エレクトロルミネセントデバイスは、誘電体材料で部分的または完全に覆われ得るが、本願の方法は、これらの場合に限定されず、誘電体層またはバリアを必要としない。
【００４８】
エレクトロルミネッセンスを生成するための従来のデバイス及び装置は、エレクトロルミネセントデバイスに結合または接続されたリード線または電極にワイヤを介して伝達され、かつ、ワイヤを介して電流を電流源に戻して、いわゆる「閉回路」構成の電気回路を閉じる第２のリード線または電極をさらに有する電流源を特徴とする。出願人は、電源または電気エネルギー源からエレクトロルミネセントデバイスに、かつ、電源に戻る回路を閉じる第２の追加の電極及びリードの使用が必要ないことを発見した。言い換えると、エレクトロルミネセントデバイスは「開回路」にあり、それでも光を生成する。時変電気信号をエレクトロルミネセントデバイスに供給し、エレクトロルミネセントデバイスの周囲の空間の領域で電界が十分に増加する手段を提供することだけが必要である。これは、エレクトロルミネセントデバイスに近接して、ＥＬデバイス全体の電界を増加させる対象物または物質を提供することによって達成し得る。特定の作動理論に拘束されることを望まないが、本願の方法でこの目的を果たすことができる物質、材料、及び対象物には、電荷を蓄積できる、すなわち静電容量を示すことができるものが含まれる。
【００４９】
さらに、時変電気エネルギーは、他のタイプの伝送媒体を介してエレクトロルミネセントデバイスに伝送され得ることが見出された。代表的な伝送媒体には、水などの液体、空気などの気体、及び固体が含まれる。
【００５０】
作動中、開回路エレクトロルミネッセンス（ＯＣＥＬ）を生成するための本願の方法は、従来の閉回路システムと比較して多くの利点をもたらす。従来技術の閉回路技術は、電極並びに誘電体層及び発光層の容量特性によって支配される方法で作動する。本発明の方法は、電極、ＥＬデバイス、誘電体層、伝送媒体、及びＥＬデバイスを通過する電気信号の増強を引き起こす材料または物質の特性における環境変動に敏感である。環境条件への応答性は、（限定することなく）以下を含む有利な運用及び設計の柔軟性特性をもたらす。
【００５１】
１．いくつかの物質を同時に検査することができる。本発明の方法及びシステムは、システムの必要な要素、すなわち、時変電源、通電電極、及び、発光ＥＬデバイスを変更する必要なしに、様々な材料及びそれらの容量性及び／または（電磁）伝導特性を調べることができる。誘電体層はオプションであり、様々な材料／物質の組み合わせにし得る。この機能は、センサ、検出器、分析機器などのアプリケーションにとって非常に興味深いものである。
【００５２】
２．パターン認識できる。ＥＬ材料及び／または誘電体層の組み合わせを使用して、ＯＣＥＬシステムはパターンを検出できる。この機能は、指紋の特性評価、組織構造検査などのパターン認識テクノロジーにとって特に重要である。パターン認識機能の解像度は２ｎｍである。
【００５３】
３．発光ＥＬ層は、最適な結果を得るために変更され得る。以下の実験で示唆されているように、様々な蛍光体は、特定の周波数範囲と電界強度内で最良好に反応する。同じシステム内でＥＬ層を変更できるため、ＯＣＥＬが作動できる実験条件が広がる。
【００５４】
４．ワイヤレスで動作する。強い電磁場が存在する場合、ＯＣＥＬシステムは、時変電源と電極の間に物理的な接触を必要とせずに作動できる。
【００５５】
５．様々な媒体内で動作する。以下に示すように、ＯＣＥＬは極性（導電性）媒体に沈められた状態で動作できます。この場合、水槽は、高温電極及び／またはＥＬデバイス全体の電界の強化を可能にする物質のいずれかとして機能することができる。
【００５６】
６．他の光学的及び電気的デバイスと併せて作動する。ルミノメータ、分光計、ＣＣＤカメラ、光ファイバー、パッシブ及び補償光学をＯＣＥＬデバイスと組み合わせて、光出力を通信可能な信号に送信することができる。
【００５７】
７．作動するのに小さな入力電力を必要とする。ＯＣＥＬは数ワット以下で作動する。
【００５８】
８．効率的である。ＯＣＥＬは、入力電力の大部分を放射に変換します。ＯＣＥＬの容量特性により、競合するテクノロジーに関連する電力の浪費（熱、電流リークなど）が排除される。
【００５９】
９．安全である。ＯＣＥＬは、労働安全衛生局のガイドライン（＜３ｍＡ）をはるかに下回る１〜２００μＡのＲＭＳ電流範囲内で作動する。
【００６０】
１０．自由形状である。ＯＣＥＬシステムは、サブ構成要素の特定の形状に限定されない。既存のＥＬデバイスは、平面（サンドイッチ）または同一平面形状でのみ提供される。様々な１Ｄ、２Ｄ、及び３Ｄ形式のＯＣＥＬデバイスが正常にテストされる。
【００６１】
１１．ＥＬ材料は、様々な形状に鋳造することができ、場合によっては、誘電体材料及び／または電極で所定の位置に保持され得る。ＬＥＤとは異なり、発光層は目的の形状に形成され得る。この形状が通電すると発光する。この特性は、消費財、エンターテインメント、及び、照明アプリケーションにとって特に重要である。
【００６２】
１２．複数のデバイスを結合することができる。同じ時変電源から複数のＯＣＥＬデバイスを操作できる。
【００６３】
１３．調整可能な発光色である。最適な周波数及び／または電流範囲のために、複数のＥＬ材料を使用できる。さらに、この機能により、様々な色の照射を生成できる。
【００６４】
１４．調整可能な解像度である。様々なＥＬ材料を使用して、ＥＬデバイスの解像度を変更できる。
【００６５】
１５．調整可能なＥＬ層の寿命である。既存のＥＬデバイスは、ＩＴＯガラスなどの有限の光吸収を持つ電極を使用している。これは、ＥＬデバイスを目的の光出力で作動させるために、より高い電圧を印加する必要があることを意味する。電圧が高くなると、ＥＬ材料の寿命が短くなる。ＯＣＥＬは、吸収を期待できない局所的な電界（水など）を強化するのに役立つ物質を処理する。必要な電圧が低いほど、ＥＬデバイスの寿命が長くなる。
【００６６】
１６．耐久性を改善し、デバイスの寿命を延ばすために、絶縁材料で発光層をコーティングすることができる。
【００６７】
１７．ＥＬ層は、高温電極上、またはＥＬデバイス全体の電界を増強するのを助けるか、または独立した層である材料または物質の表面上に適用され得る。この機能により、様々なアプリケーション、特にワイヤレスアプリケーションが可能になる。
【００６８】
１８．支持材料を必要とせずに機能する。既存のすべてのＥＬテクノロジーは、ＥＬデバイスと誘電体層を所定の位置に保持するための支持部材としての電極に依存している。自由形状のＯＣＥＬは、ＥＬ材料が容器内に浮いている（取り付けられていない）環境でも機能する。
【００６９】
１９．加えられた時変電気エネルギーの方向とは無関係に機能する。他の一方向のダイオードのようなＥＬデバイスとは異なり、ＯＣＥＬは入力電圧の方向（正から負または負から正）に関係なく作動する。これは、ＥＬデバイスに任意の方向で通電できることを意味する。信号は、正または負のオフセットを有し得る。信号の時間平均は、ゼロより下または上になり得る。
【００７０】
２０．改善されたコントラスト比：  ＥＬ材料及び／または異なる誘電体層の組み合わせの使用は、電気エネルギーＥ１及びＥ２＝（Ｅ１）／２の光出力が容易に区別できるシステムの製造を可能にする。この機能により、ＯＣＥＬはＥＬ層全体に適用される電気エネルギーの小さな変動に独自に敏感になる。
【００７１】
２１．調整可能な誘電体層：  厚さ（ＥＬデバイスと導電体との間の距離）の変化、または電極及び／または導電体の表面積は、発光強度を変化させることができる。さらに、光強度は、使用する誘電体のタイプ（例えば、異なる誘電率の溶液）に応じて変化し得る。
【００７２】
電界を増加させる物質及び材料−導電性を示す物質、材料及び対象物もまた、一般的に、このカテゴリーに含まれると考えられている。金属及び金属合金は、代表的な例示的な材料である。本願の実施に有用な金属は、限定することなく、金、銀、銅、亜鉛、ニッケル、アルミニウム、真鍮を含む合金、青銅、鋼、及び、ステンレス鋼を含む。
【００７３】
いくつかの実施形態において、電界を増加させるのに役立つ対象物は、水を含む極性液体、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、グリセロールなどのアルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリルを含む極性非プロトン性溶媒、並びに、任意の比率の２つ以上の液体の混合物から選択される所定量の液体であり得る。固体または液体の導電性ポリマーなどの他の導電性材料は、本願の方法において有用な材料の範囲内であると見なされる。
【００７４】
様々な物質、材料または対象物は、電界を増加させ、それにより、時変電流がそこに伝達されたときにエレクトロルミネセントデバイスから発光を引き起こすために、エレクトロルミネセントデバイスに近接して配置するための本方法において有用である。これらの物質、材料、または対象物は、それらの物理的なサイズや形状によって特に制限されない。いくつかの実施形態では、物質、材料、または対象物が固体である場合、これらは、任意の都合のよい長さのワイヤなど、略一次元の形状であり得る。他の実施形態では、それらは、シート、リーフ、ロール、または材料のパネルなどの略二次元の形状であり得、特定の幾何学的形状に限定されない。さらに他の実施形態では、それらは三次元であり得、任意の所望の形状をとることができる。特定の実施形態では、電界増加効果を局所的な領域またはエリアに集中させるために、エレクトロルミネセント材料に近接する物質、材料、または対象物の物理的領域を制限することが望ましい場合がある。
【００７５】
エレクトロルミネセントデバイスに近接した液体物質がＥＬデバイスを通過する電界を増加させるように作用する実施形態では、液体は、器または容器内に収容され得る。器または容器は、エレクトロルミネセントデバイスに接触し得る。一般的な器及び容器には、カップ、テストストリップ、試験管、マイクロウェル、マイクロウェルストリップまたはプレート、及び一般的な実験室で使用される他の従来の容器が含まれる。このような実施形態では、器または容器は、厚さを有する１つまたは複数の壁を含み、厚さは、エレクトロルミネセントデバイスと、本方法で使用されるときにＥＬデバイス全体の電界を増加させる物質との間の分離距離を確立する。
【００７６】
ＥＬデバイスを通過する電界を増加させる液体物質は、いくつかの実施形態では、溶媒及び少なくとも１つの溶質を含む溶液であり得る。いくつかの実施形態では、溶液は水溶液であり得る。１つまたは複数の溶質は、限定することなく、酸、塩基、無機塩、有機塩、水溶性有機溶媒、水溶性ポリマー、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、薬物、染料、酵素、酵素基質、ヌクレオチド、ヌクレオシド、及び、アミノ酸及びそれらの混合物からなる群から有利に選択され得る。
【００７７】
大量の水を含む生体、及び生体の一部は、局所電場を増加させる能力で機能し、エレクトロルミネッセンスを生成する現在の方法に役立つことができる。生体には、哺乳類を含む動植物、特に人体が含まれる。一実施形態では、本方法は、識別またはセキュリティの目的で指紋の画像を作成するための信号を生成するサービスに使用され得る。本発明の方法は、皮膚の他の領域、他の動物の体の領域、さらには無生物の画像を画像化し、接触している対象物のテクスチャなどのサイズまたは表面特性を含む特性に関する情報を取得するために適用され得る。
【００７８】
別の実施形態では、人体の一部は、体組織または組織切片の一部を含む。組織または組織切片のこのような部分は、顕微鏡技術で使用されるタイプの従来のスライドガラスに都合よく塗布または付着される。このような切片は、任意の便利な厚さであり得、従って、この点に関して特に限定されない。十分に小さいサイズまたは直径の半導体蛍光体粒子の使用により、顕微鏡画像化が実行され得る。
【００７９】
ＥＬデバイス全体の電界を増加させるために使用される物質は、任意の都合のよい順序または関係で、システムの他の要素に対して配置され得る。本明細書では、物質という用語は、電界を増加させるのに役立つ材料を説明するために使用されるが、一緒に機能する複数のこのような物質を使用することができる。一実施形態では、ワイヤまたは銅テープ、或いはその両方が一緒になってエレクトロルミネセントデバイスに直接接触することができ、ワイヤの別の端部が液体または別の固体物質の容器と接触して配置される。このような物質の多くの追加の例示的な組み合わせが、以下の例に示されている。いくつかの実施形態では、例えば、エレクトロルミネセントデバイスが、一方の表面に適用された蛍光体層を有する平面支持体である場合、電界増加対象物は、材料または物質は、蛍光体材料に関して電源から遠位に位置する領域に配置され得る。エレクトロルミネセントデバイスがＬＥＤ電球である実施形態では、電流は、カソードまたはアノードの脚部の一方、及び他方の脚部に近接して配置された電界増加対象物、材料、または物質に伝達され得る。他の実施形態では、電界を増加させる対象物、材料、または物質を、エレクトロルミネセントデバイスと電源との間に配置することができる。さらに他の実施形態では、電界を増加させる対象物、材料、または物質は、エレクトロルミネセントデバイスを２次元で全体的または部分的に取り囲むか、または３次元で完全に包み込むことさえできる。このようなフォーマットでは、エレクトロルミネセントデバイスは、部分的または完全に誘電体材料で覆われ得るが、本願の方法はこれらの場合に限定されず、誘電体層またはバリアを必要とされない。
【００８０】
発光及び光検出−本願のエレクトロルミネセントデバイスは、使用される蛍光体材料の発光特性によって支配される波長、より正確には波長範囲の光を生成する。一般的に、光は、紫外、可視、及び近赤外の波長に亘る電磁スペクトルの領域で生成される。本願の方法では、蛍光体を意図的に選択することにより、１つまたは複数の色の光を生成することができる。
【００８１】
本発明の方法で生成されるエレクトロルミネッセンス光は、任意の適切な手段によって検出され得、特定の検出または視覚化のモードに限定されない。スペクトルの可視部分で生成された光は、例えば目で検出できる。射出された光を検出する他の手段には、デジタルカメラ、写真フィルム、ＣＣＤチップ、及びセンサレイが含まれる。市販または専用のルミノメータを使用して、本発明の方法で生成されたエレクトロルミネッセンスを検出及び測定することもできる。Ｔｕｒｎｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎｓ  ＴＤ２０／２０などの単一のサンプルチューブを収容するように設計された測定チャンバーを備えたルミノメータを使用することができる。或いは、９６−ウェルマイクロプレートを受け取り、各ウェルを測定するように設計されたルミノメータを使用することもできる。いくつかの実施形態では、射出される光の波長の一部を選択することが望ましい場合がある。このような場合、この方法は、モノクロメータ（プリズムまたはグレーティング）、またはローパス、ハイパス及びノッチまたはバンドパスフィルタを含む光学フィルタの使用をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、光学倍率のために様々なレンズを使用し、焦点面を選択する顕微鏡を含む光学システムを使用することができる。
【００８２】
本発明の方法の適用−本願の方法は、エレクトロルミネセントデバイスによって生成される光強度が、エレクトロルミネセントデバイスに近接して配置された物質に関連するパラメータに比例するという事実を利用することによって、多くの適用可能領域を見出す。いくつかの実施形態では、パラメータは、物質の量、例えば、サンプルのカラムの表面積、質量、体積、または長さに基づく。他の実施形態では、光強度は、物質のいくつかの固有の特性に基づくパラメータに関連するであろう。本明細書で比例という用語が使用される場合、単純な１対１の関係または線形依存だけでなく、二次、他の多項式次数、対数、指数関数などの他の数値形式の関係も理解することが理解される。重要な特徴は、光信号強度と測定されたパラメータまたは特性の依存性が、値の範囲をカバーするサンプルのセットの測定を通じて確立されることである。これにより、検量線または比例定数を導き出すことができる。本願の技術を使用するこのような方法を使用することにより、定量的、半定量的、定性的、はい／いいえ、カットオフまたは閾値タイプの試験であり得る分析試験方法を開発することができる。
【００８３】
流体レベル感知−流体レベル測定システムのいくつかの異なる構成を考案することができ、米国特許＊＊＊（ＡｌｉＢの開回路先行技術アプリ）と同様の構成であり、すべてが本方法の範囲内にあると見なされる。この構成のシステム例を図３０Ａ及び図３０Ｂに示される。各構成において、時変電気信号は、電源３１１から電磁放射検出器３１３内に含まれるエレクトロルミネセントデバイス３１２に送信される。図３０Ａでは、コンデンサ電極３１４は、対象物３１５、この場合はガソリンと直接接触している。図３０Ｂでは、対象物３１５とコンデンサ電極３１４は、誘電体の層または容器の壁のいずれかによって分離されている。例えば、適切な方法には、以下のものが含まれる。
【００８４】
１）センサは、容器の底に向かう壁に沿って、流体容器の内側にある。
【００８５】
２）リモートセンサは、容器の壁に沿って、容器の外側にある（この構成のバージョンは、センサが誘電体でコーティングされ、容器の内側にあるが、誘電体のための流体と直接接触していない変更された構成１である）。
【００８６】
３）流体容器の下の大きなプレートのリモートセンサ（小さなプレートは、流体レベルと信号との間の線形相関を与えず、むしろ、異なるタイプの流体を区別する）。
【００８７】
４）容器は、容器が導電性材料である場合のように電極として機能し、その中の流体のレベルを測定するために使用される。
【００８８】
５）容器は電極として機能し、容器は絶縁されているがセンサの役割を果たす導電性シェルコーティング層を有するか、または、容器は導電性であるが誘電体の層が容器を流体との直接接触の状態から分離している。
【００８９】
電圧掃引−別の方法では、定電圧で流体の異なるレベルの信号の変化を監視する代わりに、エレクトロルミネセントデバイスが事前に選択された信号強度で発光するまで、電源の入力電圧を調整して、出力の時変電気信号の大きさに影響を与える。次に、電圧値は容器内の液体のレベルと相関する。例えば、流体サンプルの量は、電圧と流体量の検量線とから導き出され得る。
【００９０】
試験方法−いくつかの実施形態において、時変電気信号を変化させる物質は、溶質を含む水溶液であり、電気発光デバイスによって生成される光強度は、水溶液中の溶質の量または濃度に比例する。いくつかの実施形態では、溶質は、化学反応または生化学反応の生成物である。このようにして、この方法は、反応の進行または程度を監視する目的で使用され得る。進行状況を監視できる反応の例は、イオン種を生成または消費する反応である。生成または消費される溶質が酸または塩基である場合、本願の方法は、溶液のｐＨの変化の指標を提供することができる。
【００９１】
いくつかの実施形態では、反応溶液は、酵素及び酵素基質、並びに任意選択で酵素活性を促進し、これにより、酵素が基質と反応し、かつ、反応生成物の量が生成される光強度に比例する、可溶性反応生成物及び反応量を生成する緩衝液及び補因子を含む溶液を含む。
【００９２】
別の実施形態では、時変電気信号を変化させる物質は、２つの液体の混合物であり、このそれぞれは、電場を増加させることができるが、程度は異なる。このような実施形態では、生成される光は、２つの液体の相対的な量または比率に応じて異なるであろう。この比率は、任意の適切な形式で表すことができる。例えば、それぞれの重量パーセント、体積パーセント、またはモル比として表すことができる。
【００９３】
本願の方法によって可能になる追加の用途には、指紋検出、例えば液体輸送システムにおける漏れとしての液体の検出、アナライト検出、酵素アッセイ、深度センサ、距離センサ、及び導電率測定が含まれる。本明細書に具体的に列挙されていない本方法の他の使用は、本明細書に記載の実施形態及び本明細書に開示される実施例を参照することにより当業者によって考えることができる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、この方法は、対象物の物理的特性の単一の値を測定するために使用され得る。例えば、対象物を上記のようにエレクトロルミネセントデバイスに近接させて、これにより放出される電磁放射の強度を測定し、この強度を、対象物がない場合に放出される強度と比較する。このように測定された強度は、対象物の特性に関連している。強度は、オプションで、対象物がない場合に放出される強度と比較できる。
【００９５】
他の実施形態では、この方法は、対象物の物理的特性のセットまたは一連の値、すなわち変化する値を測定するために使用され得る。このような方法では、特性の値が変化する対象物を、上記のようにエレクトロルミネセントデバイスに近接させる。これによって放出される電磁放射の強度は、一定期間にわたって一定または不規則な間隔で測定され、強度は各時点で測定される。このように測定された強度は、対象物の特性の値の変化に関連付けられる。ＥＬ放射を物理的特性に関連付けるための情報は、表に記載されているか、調査中のセットアップ用に特別に生成された検量線から導き出される。この方法は、特性の変化が継続的なプロセスであり、例えば、対象物の様々な領域、対象物の様々なサンプル、または様々な時間を測定することによって測定が継続的または間隔で行われる場合、及び、特性の変化が離散的な特性のものである場合を想定している。
【００９６】
いくつかの実施形態では、時変電気信号は無線で送信される。他の実施形態では、時変電気信号は、ワイヤまたは金属、他の導電性固体、導電性液体、及びプラズマを含む他の導電性媒体によって、電源から電気発光デバイスの端子に送信される。
【００９７】
含有液体の物理的特性が調査される例示的な実施形態が提供される。物理的特性は、量、高さ、レベル、体積、誘電率、極性、及び導電率の非網羅的なリストから選択される。コンデンサ電極は、開回路構成で構成されたエレクトロルミネセントデバイスから含有液体に電気信号を送信するために使用される。他の実施形態では、固体及び気体材料の物理的特性が調査される。
【００９８】
本発明の方法はまた、対象物の複数の物理的特性を測定するために結合することができる。これを達成するために、既知の特性の１つ（または複数）の電気信号が、少なくとも１つの電源から１つ（または複数）のエレクトロルミネセントデバイスに送信される。次に、複数のコンデンサ電極を使用して、エレクトロルミネセントデバイスから、１つまたは複数のコンデンサ電極と直接接触していてもいなくてもよい、含まれている液体に電気信号を送信する。エレクトロルミネセントデバイスの少なくとも１つが開回路のままであることが必要である。
【００９９】
本願の他の実施形態では、複数の異なる対象物の特性、または１つのタイプの対象物または物質の複数の量を測定することができる。後者の例は、マイクロウェルプレートの各ウェルを測定することである。この方法は、既知の特性の電気信号を電源から１つ（または複数）のエレクトロルミネセントデバイスに送信することによって実現できる。次に、各ウェルのコンデンサ電極を使用して、エレクトロルミネセントデバイスから、１つまたは複数のコンデンサ電極と直接接触していてもいなくてもよい、含まれている液体に電気信号を送信する。検出器付きのＬＥＤなどの個別のエレクトロルミネセントデバイスを各ウェルに使用できる。または、１つの検出器を備えた１つのＬＥＤをすべてのウェルに使用でき、一度に１つのウェルのみをプローブするシステムが使用され得る。別の実施形態では、複数のエレクトロルミネセントデバイスを使用して電磁放射を生成し、複数のエレクトロルミネセントデバイスのそれぞれからの電磁放射は、光ファイバーなどの電磁波ガイドを介して１つの検出器に向けられる。
【０１００】
別の代表的な実施形態では、２つのコンデンサ電極を使用して、容器内の液体サンプルの２つの独立した特性、例えば、タイプ及び量を測定する。以下に、２つのコンデンサ電極を使用して測定する例示的な実施形態が含まれる。１つ目はエタノール含有量を測定し、２つ目はガソリンの量を測定する。１つの特定の実施形態では、２つの独立したＯＣＥＬ方法が、可変量及びエタノール含有量のガソリンサンプルに近接して配置されている。この方法は、ガソリン中のサンプル量とエタノール含有量の測定を可能にする２つの測定を実行できる。
【０１０１】
この実施形態は、例示のみであり、対象物の複数の物理的特性を測定することの可能な組み合わせの包括的なリストを提示することを意図するものではない。例えば、使用される方法の組み合わせが互いに独立して機能する必要はない。また、複数の電源、エレクトロルミネセントデバイス、または電極タイプ、すなわち絶縁コンデンサ電極を使用する必要はない。さらに、１つ（または複数）の電源によって生成される電気信号は、限定することなく、振幅、周波数、波形、及び位相を含む、同一の特性のものであっても、そうでなくてもうよい。最後に、すべての物理的特性をエレクトロルミネッセンス法で測定する必要はなく、この方法は、分光法などの対象物の物理的特性を決定する従来の方法と組み合わされ得、かつ、「閉回路」方法と組み合わされ得る。
【０１０２】
出願人は、ＯＣＥＬ技術を使用する測定の範囲及び範囲が、追加の回路構成要素を使用してさらに拡大され得ることを発見した。
【０１０３】
一実施形態では、対象物は回路構成要素であり得、回路構成要素の物理的特性は変化され得る。この構成のシステム例を図３１Ａ及び３１Ｂに示す。図３１Ａでは、対象物３２６は、電磁放射検出器３２３内に含まれるエレクトロルミネセントデバイス３２２に接続されたワイヤ３２４によって回路構成要素３２５に近接して配置されている。図３１Ｂでは、回路構成要素３２５は、電源３２１とエレクトロルミネセントデバイス３２２との間にある。回路構成要素の物理的特性の変化は、回路構成要素が結合されているエレクトロルミネセントデバイス全体の時変電気信号を変化させ、エレクトロルミネセントデバイスによって放出される電磁放射を変化させる。次に、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射の変化が測定され、回路構成要素の物理的特性に関連付けられる。
【０１０４】
回路構成要素は、回路構成要素が受容的である物理的特性のタイプに基づいて選択される。例えば、インダクタを使用して、対象物の磁気特性を測定することができ、すなわち、対象物の磁気特性がインダクタを通る電気信号の特性に影響を与える程度を決定することができる。エレクトロルミネセントデバイス及び回路構成要素が取り付けられる順序は様々である。エレクトロルミネセントデバイス及び回路構成要素は、直列または並列構成で結合され得る。
【０１０５】
追加的な回路構成要素は、限定することなく、インダクタ、ソレノイド、変圧器、フォトダイオード及びサーモパイルなどの電磁放射センサ、熱電対、熱電センサ、並びに、圧電センサのリストから選択される。これらの構成要素は、測定可能な物理的特性のタイプを拡張するために、本願発明と組み合わされる。以下の実施形態では、対象物は、本願で論じられるＯＣＥＬ方法に結合された回路構成要素に近接して配置される。対象物の物理的特性の変化は、回路構成要素を介して、従ってエレクトロルミネセントデバイスを通って伝播する電気信号の特性を変化させる。
【０１０６】
追加的な回路構成要素は、対象物の１つまたは複数の特性を測定するための方法で採用され得る。構成要素は、エレクトロルミネセントデバイスに電気的に結合され、エレクトロルミネセントデバイスを通って伝播する電気信号を変更するように構成される。このような構成要素は、電源とエレクトロルミネセントデバイスとの間に挿入することができ、またはエレクトロルミネセントデバイスが電源と追加の回路構成要素との間にあるように配置することができる。どちらの構成でも、エレクトロルミネセントデバイスは開回路のままである。
【０１０７】
インダクタ：いくつかの実施形態では、インダクタを使用して、エレクトロルミネセントデバイス全体の電気信号に変化を引き起こす。インダクタは、コイル、チョーク、またはリアクトルとして定義される。インダクタは回路部品であり、通常、電流が流れると磁場にエネルギーを蓄える２端子の電気部品である。インダクタは通常、コイルに巻かれた絶縁ワイヤで構成される。他の実施形態では、インダクタとの用語は、コアの周りのコイルに巻かれたワイヤを指すために使用される。インダクタを使用して測定可能な特性／対象物には、変位、距離、位置、方向、振動、振動、組成、体積、表面積、長さ、及び導電率が含まれる。
【０１０８】
１つの実験では、２つの端子を備えたコアの周りのコイルに巻かれたワイヤを含むインダクタが、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を備えたエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。インダクタの２つの端子は、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。結合インダクタは、時変電気信号を受信した。金属片をインダクタの表面から０．１ｍｍの既知の距離に配置した結果、ＥＬデバイスの電磁放射が変化した（０ＲＬＵから１３，０００ＲＬＵ、ＲＬＵ＝相対光単位）。金属片とインダクタとの間の距離を大きくすると、電磁放射が徐々に減少する（距離０．１〜１．４ｍｍでそれぞれ１３，０００〜１０，４００ＲＬＵ）。距離の測定には、解像度０．０１ｍｍのデジタルノギスを使用した。距離が０．０１ｍｍ変化した場合、測定された電磁放射強度に６０ＲＬＵの変化があった。
【０１０９】
別の実験では、２つの端子を備えたコアの周りのコイルに巻かれたワイヤを含むインダクタが、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を有するエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。インダクタの２つの端子は、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。結合インダクタは、時変電気信号を受信した。電磁石をインダクタに近接して（１ｃｍ）配置した。インダクタと電磁石の間のインダクタの上部に金属片を配置した結果、ＥＬデバイスの電磁放射が変化した（１，８５０ＲＬＵから２，０００ＲＬＵ）。電磁石は電源に接続されていた。通電すると、電磁石は金属片を引き付け、インダクタ表面から分離することができた。金属片とインダクタの間の距離を大きくすると、電磁放射が減少した（２，０００ＲＬＵから１，８５０ＲＬＵ）。電磁石に接続された電源は、２００及び５００ｍＨｚの方形波を生成するように設定され、その間、電磁石は定期的に通電された。電磁放射の変化は、電磁石の通電の変化、従って金属片の位置の変化と同相であった。測定の分解能は、電磁放射検出器の分解能によって設定される。
【０１１０】
別の実験では、２つの端子を備えたコアの周りのコイルに巻かれたワイヤを含むインダクタが、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を備えたエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。インダクタの２つの端子は、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。結合インダクタは、時変電気信号を受信した。ホイールがあらかじめ決められた方法で編成された４つの金属片を支持する。ホイールと支持された金属片とは、インダクタの表面から既知の距離に配置された。各金属片は、インダクタに対するホイール上のタイプや位置に応じて、ＥＬデバイスの電磁放射に変化をもたらした。４つの金属片のそれぞれの電磁放射が測定された（金属１：４１７０ＲＬＵ、金属２：４１１０ＲＬＵ、金属３：４１００ＲＬＵ、及び、金属４：４０７０ＲＬＵ）。次に、ホイールをその軸を中心に手動で回転させる。角回転の周期は、４つの金属片による電磁放射の変化に基づいて決定された。測定の分解能は、金属片の固有の組み合わせの数の関数である。ホイールの半径を知っていると、ホイールの角速度を示すことができる。さらに、ホイールが停止する角度は、電磁放射データから導き出された。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、回路構成要素の物理的特性を操作することができる。例えば、インダクタのコアの物理的特性を変更できる。次の実施形態では、その特性がエレクトロルミネセントデバイスの両端の電気信号を変化させる対象物は、インダクタのコアと見なされる。この特定の実施形態では、インダクタは、容器の周りに巻かれたコイルで構成される。様々な量の液体が容器に追加され、エレクトロルミネセントデバイス全体の電気信号が変化する。電磁放射の変化は、液体の量に関連している。
【０１１２】
１つの実験では、２つの端子を備えたコアの周りのコイルに巻かれたワイヤを含むインダクタが、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を有するエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。インダクタの２つの端子は、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。結合インダクタは、時変電気信号を受信した。インダクタの表面から０．１ｍｍの既知の距離にダートパイルが配置されたため、ＥＬデバイスの電磁放射が変化した（６，２２０ＲＬＵから６，６２０ＲＬＵ）。ダートパイルの含水率を上げると、電磁放射が徐々に増加しました。例えば、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射は、ダートパイルに１ｍＬの水を追加すると６，２２０ＲＬＵから６，８２０ＲＬＵに増加しました。電磁放射は、水の添加量が少ないほど小さくなった（例えば、１００ｕＬの水に対して電磁放射が２０ＲＬＵ増加する）。出願人は、農業用途のために、穀物などの製品及び土などの対象物の水分含有量を測定するためのセンサを想定している。
【０１１３】
ばね電極：ばね電極はソレノイドに類似しており、密に詰まった螺旋に巻かれたコイルである。ソレノイドと比較して、ばね電極は柔軟性がある。ばね電極の柔軟性は、その剛性定数係数に関連している。ばね電極に取り付けられた対象物に衝撃を与える力は、ばね電極を変位させる。フックの法則に基づいて、ばね電極の変位は、その剛性定数係数と力の関数である。ばね電極を使用して測定できる特性には、変位、重量、及び加速度が含まれる。
【０１１４】
１つの実験では、２つの端子を備えたコイルに巻かれたワイヤを含むばね電極（ソレノイド）が、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を備えたエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。ばね電極の一方の端子は、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。結合されたばね電極は、時変電気信号を受信した。ばね電極の第２の端子は、２００グラムの静止質量に接続された。この時点で、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射は７，７００ＲＬＵと測定された。質量が解放されると、ばねが引き伸ばされた。ばね電極の長さの変化は、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射の変化をもたらした。電磁放射の変化から、振動と振動の減衰の時定数とを測定した。ばね電極が平衡状態で静止しているときの電磁放射、つまり、２００グラムの質量による最大伸縮が８，４００ＲＬＵと測定された。実験は様々な質量に対して行われ、その間に個々のテスト質量の電磁放射の変化が記録された。
【０１１５】
別の実験では、４つのばね電極が、二次元スクリーン上のレバーの位置を決定する目的で使用された。これを実現するために、４つのばね電極を一端のレバーと６“ｘ１２”の寸法の長方形スクリーンの各コーナーの導電性ピンに接続した。レバーを長方形のスクリーン内で水平に動かした。画面上のレバーの位置の変化により、４つのばね電極が異なって変位、つまり伸びた。次に、エレクトロルミネセントデバイスを導電性ピンのそれぞれに接続し、４つのばね電極のそれぞれが伸ばされた程度を測定することによって、レバーの位置を決定した。出願人は、ジャイロスコープなどのセンサを想定している。
【０１１６】
他の実施形態では、熱電対電極、電磁放射検出器、及び圧電センサなどの回路構成要素を、対象物の特性を検出する方法で使用することができ、その特性は、温度、圧力、電磁放射、及び振動などの環境条件の非網羅的なリストから選択され得る。
【０１１７】
熱電対：熱電対は、異なる熱伝導特性を有する一対の同一でない導電性電極を含む。熱電効果により、２つの異なる電極間に残留電位差が形成される。この残留電位は、熱電対を伝搬する電気信号に影響を与える可能性がある。残留電位差の大きさは温度の関数である。
【０１１８】
一実施形態では、熱電対は、ＯＣＥＬシステムのエレクトロルミネセントデバイスの第２の端子に取り付けられている。熱電対を取り巻く環境の温度は、ヒートガンを使用して操作される。温度が変化すると、熱電対の内部に電流が発生する。マイクロアンペアのオーダーで生成された電流が、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射に変化を引き起こす。電磁放射の変化は、熱電対の温度の変化量に関連付けられる。
【０１１９】
１つの実験において、異なる物理的特性の一対の金属線を含む熱電対は、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を備えたエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。熱電対の一対のワイヤは、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。熱電対の結合された一対のワイヤは、時変電気信号を受信した。次に、熱電対のワイヤのペアをヒートガンに近接して配置した結果、熱電対一対のワイヤの温度が上昇した。温度の変化とその結果としての電磁放射の変化が記録された。ある実験では、熱電対の一対のワイヤのペアの温度がそれぞれ４５℃から７０℃に変化すると、電磁放射は８，０００ＲＬＵから７，３００ＲＬＵに低下した。
【０１２０】
電磁放射センサ：いくつかの実施形態では、光センサ及びサーモパイルを含むがこれらに限定されない電磁放射センサ。入ってくる電磁放射により、マイクロアンペアのオーダーの小さな電流がセンサを流れ、それを収集して測定可能な信号に変えることができる。この現象は「光電効果」として知られている。
【０１２１】
１つの実験では、複数の端子を含むサーモパイルが、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を備えたエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。サーモパイルの２つの端子は、ＥＬデバイスの２番目の端子に直接接続されていました。結合されたサーモパイルは、時変電気信号を受信しました。次に、サーモパイルは、赤外線放射を放出する熱エネルギー源にさらされた。バックグラウンド電磁放射は７，８００ＲＬＵで記録された。赤外線放射源がオンになると、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射は２５秒以内に９，２００ＲＬＵまでゆっくりと増加した。赤外線放射源をオフにすると、電磁放射は、１５０秒以内に７，８００ＲＬＵの元の電磁放射値にゆっくりと戻った。
【０１２２】
別の実験では、複数の端子を含むフォトダイオードが、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を備えたエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。フォトダイオードの２つの端子は、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。結合されたフォトダイオードは、時変電気信号を受信した。次に、サーモパイルを懐中電灯にさらした。バックグラウンド電磁放射は８，０００ＲＬＵで記録された。フラッシュライトが「薄暗い」にオンになると、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射はすぐに８，１７０ＲＬＵに増加した。フラッシュライトが明るくなると、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射は８，２５０に増加した。さらに、フラッシュライトが点滅する電磁放射を生成するように設定された場合、つまり特定の周波数でオンとオフを切り替える場合、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射は１０Ｈｚで８，０００〜８，２００ＲＬＵの間で変調され、フラッシュライトが「オフ」と「やや明るい」ステータスの間で切り替えられた周波数を示唆した。
【０１２３】
圧電センサ：圧電センサは、ここでは、いわゆる「圧電効果」を使用して機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するセンサとして定義される。機械的エネルギーは、加速度、圧力、温度、振動、振動、ひずみ、または力の形をとり得る。
【０１２４】
１つの実験では、複数の端子を含む圧電センサが、電源から時変電気信号を受信する第１の端子及び第２の端子を備えたエレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。圧電センサの２つの端子は、ＥＬデバイスの第２の端子に直接接続された。結合された圧電センサは、時変電気信号を受信した。次に、圧電センサを機械的エネルギー源にさらした。機械的エネルギーは、誘電体補助ロッドによって提供された。バックグラウンド電磁放射は１２，７６０ＲＬＵで記録された。補助ロッドからの衝撃により、圧電センサが偏向し、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射が１２，６６０ＲＬＵに減少した。より影響力のあるイベントは、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射に大きな変化をもたらした。例えば、エレクトロルミネッセンス放射は、衝撃によって圧電センサが元の位置から略９０度まで偏向したときに、１２，５２５ＲＬＵに減少した。
【０１２５】
変圧器：本願のいくつかの実施形態では、電源からの電気信号は、２つのコイルを含む変圧器の一次コイルに送信することができる。変圧器の二次コイルは、レシーバとして使用できる。次の実施形態では、エレクトロルミネセントデバイスは、電源に取り付けられた一次コイルによって送信された電気信号を受信するコイルに取り付けられている。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、２つの絶縁コイル（一次コイル及び二次コイル）は、時変電気信号が２つのコイル間で転送され得るように結合される。一次コイルと二次コイルは、電源からの電気信号をコイル間で、無線で転送できるように結合されている。この場合、一次コイルの時変電気信号は、二次コイルの時変電気信号を誘導する。
【０１２７】
１つの実験では、一次コイル及び二次コイルを含む変圧器が、エレクトロルミネセントデバイスに作動可能に結合された。この構成の例示的な教示を図３２に示す。変圧器の一次コイル３３２は電源３１に接続された。変圧器の二次コイル３３３は、第１のコイルと作動可能に結合された。エレクトロルミネセントデバイス３３４の第１の端子は、二次コイルに接続され、従って、電源及び送信一次変圧器コイルのシステムから時変電気信号を受信した。エレクトロルミネセントデバイス３３４は、３３５の検出ゾーンに収容され、対象物３３６に近接して配置される。別の実験では、一次及び二次変圧器コイルがマイクロタイターウェルの周りに配置された。エレクトロルミネセントデバイスのバックグラウンド電磁放射は、９，７５０ＲＬＵで記録された。マイクロタイターウェル内に水滴を追加すると、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射が変化した。追加の水滴ごとに、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射が２５ＲＬＵ増加した。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、二次コイルは、エレクトロルミネセントデバイスの第１の端子に取り付けられている。他の実施形態では、変圧器は、一次コイルと二次コイルの両方が巻かれるコアを含む。コアの特性を変更すると、電気信号が変化する可能性があり、従って、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射が変化する可能性がある。次の実施形態では、その特性がエレクトロルミネセントデバイスを通過する電気信号を変化させる対象物は、変圧器のコアと見なされる。この特定の実施形態では、変圧器は、一次コイル及び二次コイルからなり、コイルの少なくとも１つが容器の周りに巻かれている。様々な量の液体が容器に追加され、エレクトロルミネセントデバイス全体の電気信号が変化する。電磁放射の変化は、液体の量に関連付けられる。
【０１２９】
開示された方法はさらに、複数の技術を使用して対象物の物理的特性を測定することを可能にする。この手法には、少なくとも１つのＯＣＥＬ方法が含まれる。一実施形態では、既知の寸法の容器内に入った液体の体積は、以下を介して測定される。
【０１３０】
容量性電極：容量性電極は、容器の本体の内部に設置され、容器の本体に沿って延在する。
【０１３１】
インダクタ：インダクタは、容器の下に取り付けられ、液体から電気的に絶縁されている。
【０１３２】
超音波レベルインジケータ：超音波レベルコントローラは、容器の蓋の上に設置され、超音波信号を能動的に送信し、反射信号を測定して液高を決定するように構成される。
【０１３３】
この３つの技術は、含有液体の推定量を独立して報告する。次に、３つの独立した測定値を相互校正して比較し、測定精度を向上させることができる。いくつかの実施形態では、独立した技術は、含有液体の品質をさらに特定することができる。次に、この情報を使用して、含まれている液体の体積を導き出すことができる。いくつかの他の実施形態では、容器の形状、すなわち寸法は事前に決定されている。
【０１３４】
電気化学セル：電気化学セルは、化学反応を介して電気を生成するためのデバイスを指す。電気を使って化学反応を起こす装置は、電気化学セルとしても知られている。電気化学セルの一例は、複数の半電池からなる電池を含む。バッテリーは、電気デバイスに電力を供給するために提供される外部接続を備えた１つ以上の電気化学セルで構成されるデバイスである。デバイスに電力を供給するために、接続されたバッテリー内の酸化還元反応は、高エネルギーの反応物を低エネルギーの生成物に変換する。自由エネルギーの差は、電流としてデバイスに提供される。
【０１３５】
一実施形態では、ＯＣＥＬシステムを使用して、化学反応によって電気が生成される速度を決定する。一実施形態では、電気化学セルの２つの半電池間に形成される電流は、時変電気信号のソースに接続されたエレクトロルミネセントデバイスを通って電流が引き起こす変化の量によって測定される。別の実施形態では、容量性電極を使用して、電気化学セル、すなわちバッテリー内に蓄積された電荷を測定する。
【０１３６】
一実施形態では、未知の蓄積電荷のコンデンサが、ＯＣＥＬシステムに近接させられる。ＯＣＥＬシステムのＥＬデバイスの電磁放射の変化は、コンデンサ内に蓄積された電荷量に関連付けられる。
【０１３７】
例示的な実施形態は、添付の図面を参照してより完全に説明される。
【０１３８】
図２９を参照した代表的な時変電力供給の説明−一実施形態では、調整可能な入力電圧を有する高周波（３５ｋＨｚ）ＣＣＦＬ回路を使用して、赤色ＬＥＤの応答輝度プロファイルを実証した。ＣＣＦＬ回路ＣＸＡ−Ｍ１０Ｍ−０６Ｙ１５Ｒは、ウェーブジェネレータ（ＢＫ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ４０５２）から電力を供給されていた。開回路形式でＬＥＤ（Ｍｏｕｓｅｒ  Ｐ／Ｎ：６３８−ＭＶ８１１３）に直接接続され、ルミノメータ（ＴＤ−２０／２０、Ｔｕｒｎｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎｓ）を使用して測定されたＣＣＦＬ回路のシステム構成を図２９Ａに示す。この例では、電界を変化させてＬＥＤ全体を強化する物質または材料は、未知の特性のワイヤである。５０ｍＨｚで１．５〜３ＶＤＣの間で線形に変化するランプ波形が、高周波ＣＣＦＬ回路に供給された。この入力電圧に対するＬＥＤの輝度応答を図２９Ｂに示す。同様に、図２９Ｃは、ＤＣ電圧の変調の関数としてＬＥＤの輝度がどのように変化するかを示している。多項式フィットは、ＬＥＤの輝度が入力ＤＣ電圧の２次多項式関数として定義できることを示している。ＤＣ入力電圧を変調することにより、ＥＬデバイス全体の電界を経時的に変化させる材料または物質の特性の変化を監視できる。多項式関数はまた、限定することなく誘電率を含む、関心のある物質または材料の物理的特性に関する情報を与えることができる。
【０１３９】
これにより、関心のある任意の物質または材料の入力電圧の関数としての輝度の変化を調べて比較することができる。今説明したシステムでの入力電圧の試行調整により、以下に説明するいくつかの例で、必要な感度とダイナミックレンジの測定値を取得するために使用することができた。特に明記されていない限り、この例で説明されているシステムは、以下の機能した例に組み込まれている。
【０１４０】
図１及び２を参照する実施例１−第１の例示的な実施形態では、ＥＬデバイスを本願の方法で使用して、異なる体積の水のサンプルが光強度に及ぼす影響を測定した。エレクトロルミネセントデバイスとして赤色ＬＥＤ１１を使用した。ＬＥＤ１１は、ルミノメータ１３内に配置され、ＬＥＤの一方の端子は上述の時変電源１２に単線で接続された。ＬＥＤの他方の端子は、マイクロ容器１４の底部に固定された。エレクトロルミネセントデバイスが開回路になるように。ＬＥＤによって生成された光強度を、ルミノメータによって測定し、経時的にプロットした。空のマイクロ容器１４を備えた開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度をバックグラウンドとして設定した。マイクロ容器１４に２μＬの水を加え、ルミノメータを使用して開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度の変化を記録した。同様に、さらに２μＬの水をマイクロ容器に追加し、信号の変化を記録した。抽出されたデータは、エレクトロルミネセントデバイスからの光強度とマイクロ容器に追加された水量との間の線形関係を図２に示している。
【０１４１】
図３及び４を参照する実施例２−別の実施例では、光強度に対する水量の影響を同様に測定したが、ＩＴＯガラスの導電側にミクロンサイズのＣｕドープＺｎＳ粒子（蛍光体粒子）を使用した。エレクトロルミネセントデバイス。エレクトロルミネセントデバイスを製造するために、蛍光体粒子３１の層がＩＴＯガラス３２上に堆積され、粒子は誘電体テープ３３の層で覆われた。エレクトロルミネセントデバイスは、ルミノメータ３４の内部に配置された。上述の時変電源３５は、単線でＩＴＯガラスに接続された。直径約５ｍｍの円形の導電性銅テープ３７を使用して、銅線３６を誘電体層上に固定した。銅線のもう一方の端は、マイクロ容器３８の底に固定され、これにより、エレクトロルミネセントデバイスが開回路になるようにした。エレクトロルミネセントデバイスによって生成された光強度をルミノメータによって測定し、結果を経時的にプロットした。空のマイクロ容器を備えた開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度をバックグラウンドとして設定した。マイクロ容器に２μＬの水を加え、ルミノメータを使用して開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度の変化を記録した。同様に、さらに２μＬの水をマイクロ容器に追加し、追加するたびにシグナルの変化を記録した。抽出されたデータは、エレクトロルミネセントデバイスからの光強度とマイクロ容器に追加された水量との間の線形関係を図４に示している。
【０１４２】
図５及び６を参照する実施例３−別の実施形態では、光強度に対する水サンプルの効果を、時変電気エネルギー源からＥＬへの電流の流れを試験システムで調べた。デバイスは誘電体層によって中断されている。これを達成するために、エレクトロルミネセントデバイスとして使用される赤色ＬＥＤ５１がルミノメータ５２の内部に配置された。上述の時変電源５３は、単線によって第１の金属ストリップ３４に接続された。誘電体５５の層が、第１の金属ストリップ５４を覆い、第２の金属ストリップ５６を誘電体層５５の上に配置した。第２の金属ストリップ５６をＬＥＤ５１の一方の端子に接続した。ＬＥＤ５１の他方の端子をマイクロ容器５７の底部に固定し、これにより、エレクトロルミネセントデバイスは開回路になるようにした。ＬＥＤ５１によって生成された光強度を、ルミノメータ５２によって測定し、経時的にプロットした。空のマイクロ容器を備えた開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度をバックグラウンドとして設定した。マイクロ容器５７に２μＬの水を加え、ルミノメータを使用して開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度の変化を記録した。抽出されたデータは、エレクトロルミネセントデバイスからの光強度とマイクロ容器に追加された水量との間の線形関係を図６に示している。
【０１４３】
図７を参照する実施例４−別の実施形態では、光強度に対する水サンプルの効果を、２つのＬＥＤシステムを用いて調べた。第１の赤色ＬＥＤ７１をエレクトロルミネセントデバイスとして使用した。第１のＬＥＤは、ルミノメータ７２の内部に配置された。上述の時変電源７３は、第２の赤色ＬＥＤ７４の第１の端子に接続された。金属線７５を使用して、第２のＬＥＤ７４の他の端子を第１のＬＥＤ７１の第１の端子に接続した。第１のＬＥＤのもう一方の脚部は、マイクロ容器７６の底部に固定され、これにより、電気発光デバイスは開回路になるようにした。第２のＬＥＤによって生成された光強度を、ルミノメータによって測定し、経時的にプロットした。空のマイクロ容器７６を備えた開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度をバックグラウンドとして設定した。マイクロ容器７６に２μＬの水を加え、開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度の変化を、ルミノメータを使用して記録した。第１のＬＥＤ７１も点灯することに留意されたい。
【０１４４】
図８を参照する実施例５−イオン溶液の濃度の測定−別の実施形態では、本願の方法を使用して、溶液に溶解した溶質の量の測定を実施した。赤色ＬＥＤ８１をエレクトロルミネセントデバイスとして使用した。ＬＥＤは、ルミノメータ８２の内部に配置された。上述の時変電源８３は、単一の金属線８４に接続された。金属線８４の他端は、容器８５内に固定された。別の金属線８６の一端もまた、金属線８４と金属線８６が互いに分離され、容器の底部から同じ距離に固定されるように、容器の内部に配置される。金属線８６の他端は、ＬＥＤの一方の端子に接続された。ＬＥＤのもう一方の端子は何にも接続されていないため、エレクトロルミネセントデバイスは開回路になっている。１Ｍから１０−６Ｍの範囲のＮａＣｌ濃度でＮａＣｌ水溶液の連続希釈液のセットを用意した。１００μＬの１０−６ＭＮａＣｌ溶液を容器に加えて、これにより、ワイヤ８４の端とワイヤ８６の端とが溶液と接触していた。得られたエレクトロルミネセントデバイスの光強度を、ルミノメータを使用して記録した。同様に、エレクトロルミネセントデバイスの光強度を、異なる濃度のＮａＣｌについて記録した。生成される光強度は、ＮａＣｌの濃度に比例して変化した。ワイヤ８４とワイヤ８６の端が溶液と接触するように、１００μＬの１０−６ＭＮａＣｌ溶液を容器に加えました。得られたエレクトロルミネセントデバイスの光強度を、ルミノメータを使用して記録した。同様に、エレクトロルミネセントデバイスの光強度を、異なる濃度のＮａＣｌについて記録した。生成される光強度は、ＮａＣｌの濃度に比例して変化しました。ワイヤ８４とワイヤ８６の端が溶液と接触するように、１００μＬの１０−６ＭＮａＣｌ溶液を容器に加えました。得られたエレクトロルミネセントデバイスの光強度を、ルミノメータを使用して記録した。同様に、エレクトロルミネセントデバイスの光強度を、異なる濃度のＮａＣｌについて記録した。生成される光強度は、ＮａＣｌの濃度に比例して変化した。
【０１４５】
図９を参照する実施例６−酵素活性の測定−別の実施形態では、本願の方法を使用して、基質上の酵素の活性のアッセイを実施した。赤色ＬＥＤ９１をエレクトロルミネセントデバイスとして使用した。ＬＥＤは、ルミノメータ９２の内部に配置された。上述の時変電源９３は、単線でＬＥＤ９１の第１の端子に接続された。ＬＥＤ９１の第２の端子は、第１の金属線９４の一端に接続された。第１の金属線９４の他端は、容器９５内に固定された。第２の金属線９６の一端もまた、容器９５内に配置され、これにより、第１の金属線９４と第２の金属線９６とが互いに分離され、容器９５の底から同じ距離に固定された。第２の金属線９６の他端は、エレクトロルミネセントデバイスが開回路になるように何にも取り付けられなかった。
【０１４６】
一組の酵素反応は、２つの溶液を混合することによって別々に用意された。溶液１は、既知の濃度の酵素基質（酢酸エチル）の水中での作業溶液である。溶液２は、酵素（エステラーゼ）の水溶液の段階希釈のセットの１つであり、酵素濃度は１０ｍｇ／ｍＬから１μｇ／ｍＬの範囲であった。酵素と基質の酢酸エチルとの反応により、酵素はエタノールと酢酸に変換される。基質と１μｇ／ｍＬ酵素の間の設定された酵素反応１００μＬを容器に加え、エレクトロルミネセントデバイスの光強度を、ルミノメータを使用して記録した。同様に、各酵素希釈液を使用して反応溶液を用意し、エレクトロルミネセントデバイスの光強度を各酵素反応について記録した。生成される光強度は、酵素の濃度に比例して変化した。
【０１４７】
図８を参照する実施例７−酵素活性の代替測定−別の実施形態では、本願の方法を使用して、基質上の酵素の活性のアッセイを実施した。このバリエーションでは、アッセイサンプルを電源とＥＬデバイスの間に配置しました。赤色ＬＥＤ８１をエレクトロルミネセントデバイスとして使用した。ＬＥＤは、ルミノメータ８２内に配置された。上述の時変電源８３は、第１の金属線８４に接続された。第１の金属線８４の他端は、容器８５内に固定された。第２の金属線８６の一端もまた、容器８５の内部に配置され、これにより、第１の金属線８４と第２の金属線８６が互いに分離され、かつ、容器８５の底部から同じ距離に固定された。第２の金属線８６の他端は、ＬＥＤ８１の第１の端子に接続された。ＬＥＤ８１の第２の端子は、エレクトロルミネセントデバイスが開回路になるように、何にも接続されなかった。酵素反応のセットが、溶液１と溶液２とを混合することによって別々に用意された。ここで、溶液１は既知の濃度の酵素基質（酢酸エチル）の作業溶液であり、溶液２は酵素の水溶液（エステラーゼ）の段階希釈であり、酵素濃度は、１０ｍｇ／ｍＬから１μｇ／ｍＬの範囲の酵素濃度であった。基質と１μｇ／ｍＬ酵素との間の設定された１００μＬの酵素反応を容器８５に添加し、エレクトロルミネセントデバイスの光強度を、ルミノメータを使用して記録した。同様に、エレクトロルミネセントデバイスの光強度を、酵素の異なる濃度での異なるセットの酵素反応について記録した。生成される光強度は、酵素の濃度によって異なる。
【０１４８】
図１０及び１１を参照する実施例８−別の実施形態では、ＩＴＯガラス上にコーティングされた誘電体が埋め込まれた蛍光体粒子を有する画像センサを使用して、指紋を得た。デバイスを準備するために、ミクロンサイズのＣｕドープＺｎＳ粒子（ＧＧ６４）（Ｏｓｒａｍ  Ｓｙｌｖａｎｉａ  Ｉｎｃ．）とシリコーンエラストマー硬化剤を組み合わせて「混合物」１０１を形成した。混合物１０１をＩＴＯガラス１０２の導電性側に分散させ、かつ、７０°Ｃで３０分間硬化して、ＩＴＯガラス上に誘電体が埋め込まれた蛍光体層を形成した。上述の時変電源１０３は、単線でＩＴＯガラス１０２に接続された。硬化した混合物１０１上に指１０４を置くと、図１１に示す発光指紋が混合物１０１からＩＴＯガラス１０２を介して観察された。指紋の画像は、ＣＣＤカメラをＩＴＯガラスの反対側に向けて作成した。
【０１４９】
図１２及び１３を参照する実施例９−別の実施形態では、誘電体上層を有するＩＴＯガラス上にコーティングされた誘電体が埋め込まれた蛍光体ナノ粒子を有する画像化センサを使用して指紋を得た。デバイスを準備するために、特許文献４に開示された方法によって用意されたＪＳ−４３と称される５ｎｍのＭｎドープＺｎＳナノ粒子の分散液を水中で用意した。ナノ粒子１２１の層は、ＩＴＯガラス上で懸濁液を乾燥させることにより、ＩＴＯガラス１２２の導電性側に堆積された。ビニルまたはニトリルゴムフィルムなどの誘電体層１２３がナノ粒子層１２１を覆った。上述の時変電源１２４をＩＴＯガラス１２２に接続した。誘電体層１２３上に指１２５を置くと、図１３に示す発光指紋がＩＴＯガラス１２２を介してナノ粒子層１２１で観察された。
【０１５０】
図１４及び１５を参照する実施例１０−別の実施形態では、ＩＴＯガラス上にコーティングされた２つの誘電体層の間に挟まれた蛍光体粒子を有する画像センサを使用して指紋を得た。デバイスを準備するために、第１の誘電体層（市販のバインダー樹脂中のチタン酸バリウム、または薄いポリマー層）１４１をＩＴＯガラス１４２上にコーティングした。ＧＧ６４粒子層１４３を第１の誘電体層１４１上に堆積させ、続いてリン材料層１４３上の第２の誘電体層１４４を堆積させた。上述の時変電源１４５は、単線によってＩＴＯガラス１４２に接続された。指１４６を誘電体層１４４上に置くと、図１５に示される発光指紋が、ＩＴＯガラス１４２を介してリン材料層１４３上で観察された。
【０１５１】
図１６を参照する実施例１１−別の実施形態では、発光に対する異なる物質の効果を調べた。赤色ＬＥＤ１６１がエレクトロルミネセントデバイスとして使用された。ＬＥＤ１６１は、ルミノメータ１６３の内部に配置され、ＬＥＤの一方の端子は、単線によって、上述の時変電源１６２に接続された。ＬＥＤのもう一方の端子は、マイクロ容器１６４の底部に固定され、これにより、エレクトロルミネセントデバイスは開回路になった。ＬＥＤによって生成された光強度を、ルミノメータによって測定し、経時的にプロットした。空のマイクロ容器１６４を備えた開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度をバックグラウンドとして設定した。電界を増加させる対象物または物質として、様々な溶媒のセットが使用された。異なる溶媒のセットからの各溶媒について、５ｍＬの溶媒を容器１６４に加え、開回路エレクトロルミネセントデバイスの光強度を、ルミノメータを使用して記録した。図１６及び表１に示す結果は、光強度が材料の極性の増加とともに増加することを示している。
【０１５２】
【表１】
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【０１５３】
図１７を参照した実施例１２−これらの実施形態では、ＥＬデバイスは、図１７に示されるデバイスを使用して導電性媒体中で励起された。これらの実施形態では、絶縁ＬＥＤが水中に沈められた。水は、導電性を高めるために必要に応じてミネラルを含み得る。ＬＥＤリード線は、絶縁されたワイヤを介して、一方の端で時変電源に接続され、もう一方の端でアースに接続された。この例における代替の実施形態のそれぞれにおいて、ＥＬデバイスを通過する電界を増加させる対象物は、水槽及びＥＬ装置に直接接続された付随的な第２の対象物である。生成される光強度は、電界増強対象物の存在とサイズに相関する。以下の組み合わせがテストされ、エレクトロルミネッセンス光が生成された。
【０１５４】
両方のＬＥＤリード線は、時変電源及びＥＬデバイス全体の電界を増強する材料または物質に直接接続された。図１７に示されるように、ＬＥＤ端子１７１及び１７４は、誘電体層１７２及び１７３なしで、ＥＬデバイス及び上述の時変電源を通過する電界を増強する材料または物質に直接接続されている。防水層１７５は、ＬＥＤ１７６を水槽１７７から分離する。
【０１５５】
Ｂ．両方のＬＥＤリード線は、時変電源と、誘電体層を介してＥＬデバイス全体の電界を増強する材料または物質に接続された。この実施形態では、ＬＥＤ端子１７１及び１７４は、それぞれ誘電体層１７２及び１７３を介して、ＥＬデバイス及び上記の時変電源を通過する電界を増強する材料または物質に接続された。防水層１７５は、ＬＥＤ１７６を水槽１７７から分離した。
【０１５６】
Ｃ．一方のＬＥＤリード線は、時変電源に直接接続され、他方のリード線は、誘電体層を介してＥＬデバイス全体の電界を増強する材料または物質に接続された。この実施形態では、ＬＥＤ端子１７１は、誘電体層１７２なしで、上記の時変電源に直接接続され、他方のＬＥＤ端子１７４は、誘電体層１７３を介してＥＬデバイスを通過する電界を増強する材料または物質に接続された。防水層１７５は、ＬＥＤ１７６を水槽１７７から分離した。
【０１５７】
Ｄ．一方のＬＥＤリードは、ＥＬデバイス全体の電界を増強する材料または物質に直接接続され、他方のリードは、誘電体層を介して時変電源に接続された。この実施形態では、ＬＥＤ端子１７１は、誘電体層１７２なしで、ＥＬデバイスに亘って電界を増強する材料または物質に直接接続され、同時に、他方のＬＥＤ端子１７４は、誘電体層１７３を介して上述の時変電源に接続される。防水層１７５は、ＬＥＤ１７６を水槽１７７から分離した。
【０１５８】
Ｅ．すべての構成要素は、絶縁され、水中に沈められた。この実施形態では、ＬＥＤ端子１７１及び１７４は、誘電体層１７２及び１７３を介して、ＥＬデバイス及び上述の時変電源に亘る電界を増強する材料または物質に接続された。防水層１７５は、ＬＥＤ１７６を水槽１７７から分離した。
【０１５９】
図１８を参照する実施例１３−これらの実施形態では、ＥＬデバイスは、図１８に示されるデバイスを使用して導電性媒体中で励起された。これらの実施形態では、市販の蛍光体材料が、他の絶縁電極の露出した先端に直接塗布された。次に、蛍光体材料をチタン酸バリウム誘電体層でコーティングし、風乾した。蛍光体でコーティングされた電極を水に沈めた。これらの実施形態に使用されるデバイスは、図１８に示されている。この例の代替実施形態のそれぞれにおいて、ＥＬデバイスに亘って電界を増加させる対象物は、水槽及びＥＬ装置に水槽を通して直接または間接的に接続された付随的な第２の対象物である。生成される光強度は、電界増強対象物の存在とサイズに相関している。
【０１６０】
水槽が通電されている間、絶縁電極は外部グランドに直接接続された。図１８に示すように、ＥＬ層１８６に取り付けられた電極１８１は、水１８３から絶縁され、誘電体層１８２なしで本体に直接接続されている。水槽１８７は、単線によって誘電体１８５なしで電極１８４を介して上述の時変電源に接続される。
【０１６１】
絶縁電極は、水槽が通電されている間、誘電体層を介して外部接地に接続された。図１８に示すように、ＥＬ層１８６に取り付けられた電極１８１は、水１８３から絶縁され、誘電体層１８２を介して本体に接続されている。水槽１８７は、誘電体１８５なしで電極１８４を介して単一の前記時変電源に接続される。
【０１６２】
絶縁電極は、水槽が接地されている間、外部の時変電源に直接接続された。図１８に示すように、ＥＬ層１８６に取り付けられた電極１８１は、水１８３から絶縁され、誘電体層１８２なしで、単線によって上記の時変電源に直接接続されている。水槽１８７は、誘電体１８５なしで電極１８４を介して本体に接続される。
【０１６３】
Ｄ．絶縁電極は、水槽が接地されている間、誘電体層を介して外部の時変電源に単線で接続された。図１８に示すように、ＥＬ層１８６に取り付けられた電極１８１は、水１８３から絶縁され、誘電体層１８２を介して上記の時変電源に単線で接続されている。水槽１８７は、誘電体１８５のなしで電極１８４を介して本体接続される。
【０１６４】
図１９を参照する実施例１４−これらの実施形態では、ＥＬデバイスは、図１９に示されるデバイスを使用して導電性媒体中で励起された。これらの実施形態では、市販の蛍光体材料が、他の絶縁電極の露出した先端に直接適用された。次に、蛍光体材料をチタン酸バリウム誘電体層でコーティングし、風乾した。蛍光体でコーティングされた電極を水に沈めた。これらの実施形態に使用されるデバイスは、図１９に示されている。この例の代替実施形態のそれぞれにおいて、ＥＬデバイス全体の電界を増加させる対象物は、水槽を通して水槽及びＥＬデバイスに直接または間接的に接続された付随的な第２の対象物である。生成される光強度は、電界を増加させる対象物の存在とサイズに相関している。
【０１６５】
水槽にエネルギーを与えている間、絶縁電極を水中の絶縁接地に直接接続した。以下の概略図では、ＥＬ層１９６に取り付けられた電極１９１は、水１９３から絶縁され、誘電体層１９２なしで本体１９９に接続されている。本体１９９は、水密封容器１９８に収容されている。水槽１９７は、誘電体１９５のなしで電極１９４を介して上述の時変電源に単線で接続される。
【０１６６】
絶縁電極は、水槽が通電されている間、誘電体層を介して水中の絶縁接地に接続された。以下の概略図では、ＥＬ層１９６に取り付けられた電極１９１は、水１９３から絶縁され、誘電体層１９２を介して本体１９９に接続されている。本体１９９は、水密封容器１９８に収容されている。水槽１９７は、誘電体１９５のなしで電極１９４を介して上述（図示せず）の時変電源に単線で接続される。
【０１６７】
水槽が接地されている間、絶縁電極は水中の絶縁電源に直接接続された。以下の概略図では、ＥＬ層１９６に取り付けられた電極１９１は水１９３から絶縁されており、誘電体層１９２を介して上述の時変電源１９９に単線で接続される。電源は水中に収容される。  −密封された容器１９８。水槽１９７は、誘電体１９５なしで電極１９４を介して本体に接続される。
【０１６８】
絶縁電極は、水槽が接地されている間に、誘電体層を介して水中の絶縁電源に接続された。以下の概略図では、ＥＬ層１９６に取り付けられた電極１９１は水１９３から絶縁されており、誘電体層１９２を介して上述の時変電源１９９に単線で接続される。電源は水密封容器１９８に収容される。水槽１９７は、誘電体１９５のなしで電極１９４を介して本体に接続される。水槽及びＥＬデバイスは、すべて水に沈められた水密封本体及び水密封電源に（直接または誘電体層を介して）接続される。
【０１６９】
図２０を参照する実施例１５−単線法で使用するための平面ＥＬデバイスを準備する際に、電極、ＥＬ層、及び誘電体層の様々な組み合わせを調べた。一実施形態では、導電体２０１は、ＥＬ層２０２上に直接接続される。ＥＬ層は、単線によって時変電源に接続される透明電極２０３の真上に位置する。ＥＬ層と電極との間に誘電体層は適用されない。図２０に示されるように、励起されると、導電体２０１の存在による局所的な増強のためにパターン２０４が現れる。
【０１７０】
図２１を参照する実施例１６−別の実施形態では、ＢａＴｉＯ３の誘電体層２１０は、単線によって時変電源に接続された透明電極２１５の表面上に配置される。次に、ＥＬ層２１３が誘電体層の一部の上に配置される。図２１に示すように、２つの対象物２１１及び２１２がＥＬデバイスの上面に直接接続される。ＥＬ層を用いたセットアップは、対象物２１の存在による局所的な増強のために、発光パターン２１６をもたらす。一方、ＥＬ層のないセットアップでは、発光は観察されない２１７。
【０１７１】
図２２を参照する実施例１７−この実施形態では、本体２２１は、２つの誘電体層２２２がこれらの間にＥＬ層２２３を挟むＥＬデバイスに接続される。誘電体層及びＥＬ層のシステムは、単線によって時変電源に接続されている透明電極２２４上に配置されている。励起すると、対象物２２１の存在による局所的な増強のために、パターン２２５が現れる。
【０１７２】
図２３を参照する実施例１８−複数のＥＬ層の使用を実証する。その結果、励起条件に応じて様々な色が生成されることが示された。これらの実施形態では、本体２３１がＥＬデバイスに取り付けられている。ＥＬデバイスは、ＥＬ層２３３を分離する誘電体層２３２からなる。２つ以上のＥＬ層は、分離する必要はなく、すなわち、これらは、互いに直接接触するか、または誘電体層によって分離され得る。誘電体層及びＥＬ層のシステムは、単線によって時変電源に接続されている透明電極２３４の上に配置される。印加電圧に応じて、本体２３１の存在による局所的な増強により観察された発光パターン２３５は異なって見える。この違いは、出力色、光強度などであり得る。さらに、ＥＬ層を励起する電極が複数存在する可能性がある。代替の実施形態では、示されるＥＬ層の１つは、放射または非放射エネルギー伝達によって他の層からの発光の波長をシフトするのに役立つ蛍光またはリン光材料の層であり得る。
【０１７３】
図２４を参照する実施例１９−局所的な電界増強のための金属ナノ粒子またはナノ構造（例えば、ナノチューブ）の使用：ＥＬ層に亘って電界強度を改変するために、パターン化された金属ＮＰの層が誘電体層とＥＬ層との間に追加される。これにより、部分的でより強い励起のために、電界をＥＬ層の一部にのみ選択的に集束させることができる。
【０１７４】
この実施形態では、本体２４１は、ＥＬデバイスに接続される。ＥＬデバイスは、誘電体２４２のいくつかの層を含む。導電層２４３は、ＥＬ層の一部のみが発光するように、ＥＬ層２４４全体に電界を集束させる。単線によって時変電源に接続されている透明電極２４５を励起すると、導電性材料でコーティングされたＥＬ層の部分のみが、本体２４１による局所的な増強のために光２４６を射出する。さらなる実施形態では、所望のように（例えば、ピクセル、バーコードなど）導電層をパターン化することによって、バイナリ出力を有効にできる。
【０１７５】
図２５を参照する実施例２０−この実施例は、離散画像要素内の対象物を画像化するためのデバイスを生成するための本方法の使用を示す。
【０１７６】
この例では、本体２５１は、ＥＬ装置に取り付けられる。ＥＬデバイスは、異なるＥＬ層を分離する誘電体２５２のいくつかの層からなる。様々なＥＬ層を実装できる。例えば、１つのＥＬ層２５３は、均一な出力のために誘電体層を均一にコーティングすることができる。他方、区画化されたＥＬ層２５４は、異なるサイズ及び表面積の対象物を区別するために使用することができる。図２５に示される実施形態では、ＥＬ層は、下部構造（すなわち、ピクセル）からなる。誘電体層及びＥＬ層は、単線によって時変電源に接続されている透明電極２５５の上に位置する。本体２５１のサイズと表面積に応じて、独特で特徴的なパターン２５６または２５７が表示される。
【０１７７】
図２６を参照する実施例２１−別の実施形態では、入力電気エネルギーが変化する間、（電極２６３に取り付けられた）電界増加対象物のサイズは一定に保たれた。デバイスの輝度が測定され、入力電気エネルギーの関数としてプロットされた。この方法は、入力電気エネルギーを一定に保ちながら、輝度の関数として地面のサイズを変化させる代替の接地サイズの測定を補完する。どちらの状況でも、未知の接地サイズは、輝度と可変入力電気エネルギーまたは地面のサイズとの関係から導き出すことができる。
【０１７８】
この例では、透明電極２６１は、時変電源に直接接続される。ＥＬ層と誘電体層２６２の混合物が透明電極上に適用される。電極２６３は、未知のサイズ（図示せず）の材料または物質をＥＬ層に接続するために使用される。入力電気エネルギーの変化による輝度の変化は、ルミノメータによって記録される。輝度対電流のプロットは、第１の式で表すことができる曲線を示す。同じ材料の異なるサイズのサンプルでこのプロセスを繰り返すと、それぞれが独自の特性方程式で表されるこのような曲線のファミリーが生成される。従って、試験材料のサイズまたは他の特性を導き出すことができる。或いは、テーブルは輝度対サイズ、または、異なる入力エネルギーで物質または材料の興味ある特性で構成され得、かつ、システムを校正し、結果を標準化するように閲覧され得る。
【０１７９】
この実施例に記載される同じ技術はまた、異なる極性または誘電率の同じサイズの物質に適用され得、これにより、未知の物質または材料の特徴的な極性または誘電率を導き出す。
【０１８０】
図２７及び２８を参照する実施例２２−別の例示的な実施形態では、本発明の方法を使用して、光強度に対する電界経路の長さの影響を測定した。赤色ＬＥＤ２７１をエレクトロルミネセントデバイスとして使用した。ＬＥＤ２７１は、ルミノメータ２７２の内部に配置された。ＬＥＤの一方の端子は、水道水で満たされた調節可能な長さ２７３の管の内部に固定された。時変電源２７４からの単線が管２７３の反対側の内側に固定された。ＬＥＤ２７１のもう一方の脚は何にも取り付けられなかったので、エレクトロルミネセントデバイスは開回路であった。管２７３の異なる長さでの信号の強度が試験された。ＬＥＤからの信号の強度を、管の長さを変えてルミノメータに記録した。図２８に示す抽出データは、ＬＥＤからの信号の強度が電界経路の長さに反比例することを示している。
【０１８１】
実施例２３：（センサとしての直接−遠隔−容器）−実施例１の装置は、流体レベル感知方法で使用された。エレクトロルミネセントデバイス（ＬＥＤ）の第２の端子をワイヤに接続し、ワイヤを容器の内壁に沿って容器内に固定した。容器内の液体のレベルが上がると、エレクトロルミネセントデバイスの信号が増え、光センサによって記録された。別の例では、ワイヤはエレクトロルミネセントデバイスの第２の端子に接続され、容器の壁に沿って容器の外側に固定された（リモートセンシング）。容器内の液体を変えると、エレクトロルミネセントデバイスの信号が変わった。さらに別の例では、容器は導電体であった。エレクトロルミネセントデバイスの第２の端子は容器に接続され、容器はセンサとして機能した。
【０１８２】
図３３を参照した実施例２４（異なる方法で複数の特性を測定する）−この実施例は、測定されている未知の液体のタイプ及び量の両方を示している。この例では、エレクトロルミネセントデバイスはＬＥＤ３４１であった。エレクトロルミネセントデバイスの第１の端子は、時変電気信号送信端子を介して電源３４２に接続された。ＬＥＤの第２の端子は、２つの切り替え可能な出力端子を備えたスイッチ３４３に接続された。１つの出力端子は、容器３４５の下に配置された小板３４４（タイプセンサ）に接続された。第２の出力端子は、容器の内壁に沿って容器内に固定されたワイヤ３４６（体積センサ）であった。光センサ３４７は、エレクトロルミネセントデバイスからの電磁放射の大きさを記録した。容器内の液体を交換すると、タイプセンサの信号は、容器内の液体のタイプに関連するプラトー値に達した（表２）。ボリュームセンサの信号は、液体の量を示した（表３）。
【０１８３】
別の例では、スイッチを有する代わりに、２つのエレクトロルミネセントデバイスが、タイプセンサ及びボリュームセンサのために別々に使用された。
【０１８４】
複数の特性を測定するための他の例が提示される。実験例では、一定量のサンプルが、タイプと量が不明な流体の大部分から分離されました。一定量のサンプルのエレクトロルミネセントデバイスの信号は流体のタイプを示し、流体の大部分のエレクトロルミネセントデバイスの信号はサンプルの量を決定する。
【０１８５】
【表２】
2021531454.tif 000004
【０１８６】
【表３】
2021531454.tif 000005
【０１８７】
ＥＬ放射線を物理的特性に関連付けるための情報は、表で提供されるか、または研究中のセットアップのために特に生成された検量線から導き出され得る。
【０１８８】
別の例では、目的は、それらのタイプに基づいて同じ体積の金属リベットを区別することであった。これを達成するために、エレクトロルミネセントデバイスの第１の端子は、時変電気信号供給に接続され、エレクトロルミネセントデバイスの第２の端子は、導電性表面であるセンサ（ＩＴＯガラス）に接続された。エレクトロルミネセントデバイスの応答は、各サンプルについて、光センサによって記録された。サンプルには、アルミニウムリベット、スチールリベット、及び未知のタイプのリベットが含まれた。エレクトロルミネセントデバイスの出力値は、テストされた金属のタイプを示す。３つのリベットの電磁放射強度の順序（信号は、最大から最小）は、１）鋼（４００ＲＬＵ）、２）アルミニウム（３５０ＲＬＵ）、及び３）未知（１００ＲＬＵ）であった。測定はさらに、未知のリベットが鋼でもアルミニウムでもないことを示した。出願人は、上記の設定を使用する対象物選別機を想定している。
【０１８９】
同様の実験において、サンプルは、同じタイプの異なる体積（質量）の金属リベットを含む。センサに近接して配置された金属リベットの数を変更することにより、センサ上のサンプルの総量が変化する。センサを変えることで、出力電磁放射が変化する。次に、出力電磁放射の変化はリベットの数に関連付けられた。
【０１９０】
実施例２５（気相）−別の実施例では、気相中の異なる材料のタイプは、開回路エレクトロルミネセントデバイスを使用して測定される。この例では、エレクトロルミネセントデバイスの第１の端子は、時変電気信号供給に接続されている。エレクトロルミネセントデバイスの第２の端子はワイヤに接続されており、ワイヤは、異なる沸点を有する２つの溶媒の混合物のオーバーヘッドスペースにある容器内にある。ヒーターが溶媒を沸点に近づけ、沸点の低い溶媒が沸騰し始め、頭上の空間を満たす。エレクトロルミネセントデバイスは、気相の第１の溶媒に関連する信号を検出する。第１の溶媒が完全に蒸発し、第２の溶媒（沸点が高い）が沸騰し始めるまで、信号は一定のままである。この時点で、オーバーヘッドスペースの第１の溶媒を気相の第２の溶媒に置き換えると、エレクトロルミネセントデバイスの出力信号が変化する。
【０１９１】
実施例２６電圧掃引−別の実施例では、電源の時変電気信号送信端子をＥＬ装置の一端に接続した。ＥＬデバイスは、光強度閾値を有する光センサを備えた光センサに対して配置された。ＥＬデバイスのもう一方の端は、容器の内側に固定されたワイヤに接続され、これにより、ワイヤの底が、容器の底と同じ高さになり、容器の高さに沿う。容器は、水で満たされ、この水のレベルが測定された。閾値電磁放射は事前に決定される。時変電気信号は、所定の電磁放射閾値に達するまで、未知の量の水サンプルごとに変化した。
【０１９２】
一例では、電源の入力電圧を、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射出力が３つの未知の水の量に対して１０００ＲＬＵに達するまで変化させた。水サンプルの量は、電圧と水量の検量線とから導き出された。
【０１９３】
実施例２７（溶液電位）−別の実施例では、目的は、溶液の電位を測定することであった。これを実現するために、電源の時変電気信号送信端子をＬＥＤの第１の端子に接続しました。ＬＥＤは光センサに対して配置され、ＬＥＤのもう一方の端子は水で満たされた容器に延在するワイヤに接続された。第２の電源の時変電気信号送信端子も水容器内に配置された。第２の電源の時変電気信号の振幅を変化させると、エレクトロルミネセントデバイスの電磁放射が変化した。いくつかの例では、第２の電源は電気化学セルによって供給され、電磁放射は電気化学セルの電位に関連付けられた。
【０１９４】
別の例では、容器の内容物を、未知の物理的特性を有する既知の量の溶質イオンで変化させながら、上記の設定を使用した。電磁放射は、溶液の未知の物理的特性に関連付けられた。
【０１９５】
実験２８（潜在指紋）−一実施形態では、本方法は、識別またはセキュリティ目的のために指紋の画像を作成するための信号を生成する際に使用され得る。本発明の方法は、皮膚の他の領域、他の動物の体の領域、さらには無生物の画像化、及び接触している対象物のテクスチャなどのサイズまたは表面特性を含む特性に関する情報を取得するために適用され得る。
【０１９６】
組織または組織切片のこのような部分は、顕微鏡技術で使用されるタイプの従来のスライドガラスに便利に塗布または接着される。このようなセクションは、任意の便利な厚さであり得、従って、この点に関して特に限定されない。十分に小さいサイズまたは直径の半導体蛍光体粒子の使用は、顕微鏡画像化を実行することを可能にする。
【０１９７】
本実施例は、対象物の表面から持ち上げられた潜熱指紋のエレクトロルミネッセンスイラストレーションのための方法の用途を説明する。この例では、被験者の指紋は、スライドガラスの表面に指を押し付けることによって表面に形成された。スライドガラスの表面にＥＬ蛍光体粉末のサンプルを振りかけ、ガラス表面に残った指先の残留物を付着させ、ブラシで余分な粉末を払い落とした。次に、透明なテープを使用して、形状及び分布が被験者の指紋のパターンを再現したＥＬ蛍光体粉末の残留物をスライドガラスから取り出した。ＥＬデバイスを構築するために、スライドガラスの表面から蛍光体粉末を除去したテープをＩＴＯガラスの導電性側に固定した。次に、電源の１本のワイヤをＩＴＯガラスに接続した。ＩＴＯガラスが、対電極としての導電面に対して配置され、これにより、テープの裏側が導電面に接触した。パターン化された蛍光体粉末は発光を放ち、指紋のパターンを再現した。別の例では、同じ方法を使用して、別の対象物の表面の特徴をマッピングした。このために、ＥＬ蛍光体粉末を対象物（この例ではコイン）の表面に振りかけ、次に透明なテープを使用して対象物からＥＬ蛍光体粉末を拾い上げ、表面の特徴を複製した。蛍光体粉末のＥＬは、対象物の表面の特徴を図示した。
【０１９８】
実施例２９導電性表面のトポグラフィー−この例では、ＥＬデバイス（センサ）は、ＩＴＯプラスチックの導電性側と誘電体（この例では透明テープ）との間にＥＬ蛍光体粉末を挟むことによって用意された。電源の熱線をＩＴＯプラスチックに接続した。センサは、表面特徴を有する導電性対象物の表面に対して配置され、その結果、表面特徴を有する導電性対象物は、対電極として機能した。得られたエレクトロルミネッセンス画像は、導電性対象物の表面の特徴を図示した。
【０１９９】
別の例では、ＥＬデバイス（センサ）は、ＥＬＯＨ蛍光体粉末をＩＴＯプラスチックの導電性側と誘電体（この例では透明テープ）との間に挟むことによって用意された。かみそりの刃を使用して、Ａｌプレートの表面に細かい傷を付けた。センサはＡｌプレートに対して配置され、Ａｌプレートが対電極として機能した。得られたエレクトロルミネッセンス画像は、Ａｌプレートの表面のスクラッチマップを示す。
【０２００】
実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提供されている。網羅的であったり、開示を制限したりすることを意図したものではない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般的に、その特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合、交換可能であり、具体的に示されていない、または説明されていない場合でも、選択された実施形態で使用することができる。同様に多くの方法で変形され得る。このような変形は、開示からの逸脱と見なされるべきではなく、このようなすべての変更修正は、開示の範囲内に含まれることを意図している。
【符号の説明】
【０２０１】
１１  ＬＥＤ
１２  時変電源
１３  ルミノメータ
１４  マイクロ容器
３１  電源
３１  蛍光体粒子
３２  ＩＴＯガラス
３３  誘電体テープ
３４  第１の金属ストリップ
３５  時変電源
３６  銅線
３７  導電性銅テープ
３８  マイクロ容器
５１  ＬＥＤ
５２  ルミノメータ
５３  時変電源
５４  第１の金属ストリップ
５５  誘電体
５６  第２の金属ストリップ
５７  マイクロ容器
７１  第１のＬＥＤ
７２  ルミノメータ
７３  時変電源
７４  第２のＬＥＤ
７５  金属線
７６  マイクロ容器
８１  ＬＥＤ
８２  ルミノメータ
８３  時変電源
８４  第１の金属線
８５  容器
８６  第２の金属線
９１  ＬＥＤ
９２  ルミノメータ
９３  時変電源
９４  第１の金属線
９５  容器
９６  第２の金属線
１０１  混合物
１０２  ＩＴＯガラス
１０３  時変電源
１０４  指
１２１  ナノ粒子
１２２  ＩＴＯガラス
１２３  誘電体層
１２４  時変電源
１２５  指
１４１  第１の誘電体層（市販のバインダー樹脂中のチタン酸バリウム、または薄いポリマー層）
１４１  第１の誘電体層
１４２  ＩＴＯガラス
１４３  粒子層
１４４  第２の誘電体層
１４５  時変電源
１４６  指
１７１  ＬＥＤ端子
１７２  誘電体層
１７３  誘電体層
１７４  ＬＥＤ端子
１７５  防水層
１７６  ＬＥＤ
１７７  水槽
１８１  電極
１８２  誘電体層
１８３  水
１８４  電極
１８５  誘電体
１８６  ＥＬ層
１８７  水槽
１９１  電極
１９２  誘電体層
１９３  水
１９４  電極
１９５  誘電体
１９６  ＥＬ層
１９７  水槽
１９８  水密封容器
１９８  容器
１９９  本体
１９９  時変電源
２０１  導電体
２０２  ＥＬ層
２０３  透明電極
２０４  パターン
２１０  誘電体層
２１１  対象物
２１２  対象物
２１３  ＥＬ層
２１５  透明電極
２１６  発光パターン
２２１  本体、対象物
２２２  誘電体層
２２３  ＥＬ層
２２４  透明電極
２２５  パターン
２３１  本体
２３２  誘電体層
２３３  ＥＬ層
２３４  透明電極
２３５  発光パターン
２４１  本体
２４２  誘電体
２４３  導電層
２４４  ＥＬ層
２４５  透明電極
２４６  光
２５１  本体
２５２  誘電体
２５３  ＥＬ層
２５４  ＥＬ層
２５５  透明電極
２５６  パターン
２５７  パターン
２６１  透明電極
２６２  誘電体層
２６３  電極
２７１  ＬＥＤ
２７２  ルミノメータ
２７４  時変電源
３１１  電源
３１２  エレクトロルミネセントデバイス
３１３  電磁放射検出器
３１４  コンデンサ電極
３１５  対象物
３２１  電源
３２２  エレクトロルミネセントデバイス
３２３  電磁放射検出器
３２４  ワイヤ
３２５  回路構成要素
３２６  対象物
３３２  一次コイル
３３３  二次コイル
３３４  エレクトロルミネセントデバイス
３３６  対象物
３４１  ＬＥＤ
３４２  電源
３４３  スイッチ
３４４  小板
３４５  容器
３４６  ワイヤ
３４７  光センサ
【図１】
2021531454.tif 000006
【図２】
2021531454.tif 000007
【図３】
2021531454.tif 000008
【図４】
2021531454.tif 000009
【図５】
2021531454.tif 000010
【図６】
2021531454.tif 000011
【図７】
2021531454.tif 000012
【図８】
2021531454.tif 000013
【図９】
2021531454.tif 000014
【図１０】
2021531454.tif 000015
【図１１】
2021531454.tif 000016
【図１２】
2021531454.tif 000017
【図１３】
2021531454.tif 000018
【図１４】
2021531454.tif 000019
【図１５】
2021531454.tif 000020
【図１６】
2021531454.tif 000021
【図１７】
2021531454.tif 000022
【図１８】
2021531454.tif 000023
【図１９】
2021531454.tif 000024
【図２０】
2021531454.tif 000025
【図２１】
2021531454.tif 000026
【図２２】
2021531454.tif 000027
【図２３】
2021531454.tif 000028
【図２４】
2021531454.tif 000029
【図２５】
2021531454.tif 000030
【図２６】
2021531454.tif 000031
【図２７】
2021531454.tif 000032
【図２８】
2021531454.tif 000033
【図２９Ａ】
2021531454.tif 000034
【図２９Ｂ】
2021531454.tif 000035
【図２９Ｃ】
2021531454.tif 000036
【図３０Ａ】
2021531454.tif 000037
【図３０Ｂ】
2021531454.tif 000038
【図３１Ａ】
2021531454.tif 000039
【図３１Ｂ】
2021531454.tif 000040
【図３２】
2021531454.tif 000041
【図３３】
2021531454.tif 000042
【国際調査報告】
2021531454.tif 000043
2021531454.tif 000044