(57)【要約】【課題】二重アクチュエータのユニークな特性を用いたトランスジューサーを提供する。【解決手段】トランスジューサー１０は、二重コイル３と、制御装置４とを備える。二重コイル３は、導体１，２と、スペーサ１Ｂ，１Ｃとから成る。制御装置４は、導体１と導体２との間に接続される。制御装置４は、導体１と導体２との間に電圧を印加すると、二重コイル３は、矢印５の方向に縮む。また、導体１に正の電荷を帯電させ、第１及び第２の導体１，２と制御装置４との間で電荷の移動を停止した状態で二重コイル３を矢印５の方向へ引張り、その後、第１及び第２の導体１，２と制御装置４との間で電荷の移動を可能にした状態で、二重コイル３を矢印５の方向に縮めると、制御装置４は、第１の導体１と第２の導体２との間で増加した電気エネルギーを受ける。【選択図】        図１
2004159430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に巻回され、バネ機能を有する第１の導体と、
螺旋状に巻回され、前記第１の導体に対向して設けられたバネ機能を有する第２の導体と、
前記第１の導体及び前記第２の導体に接続された制御装置とを備え、
前記第１及び第２の導体は、周囲から絶縁されている、トランスジューサー。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１の導体と前記第２の導体との間に所定の電圧を印加する、請求項１に記載のトランスジューサー。
【請求項３】
前記制御装置は、電圧レベルを切換えて前記所定の電圧を前記第１の導体と前記第２の導体との間に印加する、請求項２に記載のトランスジューサー。
【請求項４】
前記第１及び第２の導体は、外部からの運動エネルギーによって伸びる方向に運動して前記運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、
前記制御装置は、前記変換された電気エネルギーを受ける、請求項１に記載のトランスジューサー。
【請求項５】
前記第１の導体と前記第２の導体との間に設けられた誘電体を更に備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトランスジューサー。
【請求項６】
第１及び第２のアームと、
前記第１のアームを前記第２のアームに接続するジョイントと、
前記第１のアームと前記第２のアームとの間に並列に接続される第１及び第２の二重コイルと、
制御装置とを備え、
前記第１及び第２の二重コイルの各々は、
螺旋状に巻回され、バネ機能を有する第１の導体と、
螺旋状に巻回され、前記第１の導体に対向して設けられたバネ機能を有する第２の導体とを含み、
前記制御装置は、前記第１及び第２の二重コイルに含まれる前記第１の導体と第２の導体との間に印加する電圧をオン／オフする、ロボットアーム。
【請求項７】
碁盤目状に編まれた複数の線部材と、
制御装置とを備え、
前記複数の線部材の各々は、
螺旋状に巻回され、バネ機能を有する第１の導体と、
螺旋状に巻回され、前記第１の導体に対向して設けられたバネ機能を有する第２の導体とを含み、
前記制御装置は、前記第１の導体と前記第２の導体との間に印加する所定の電圧をオン／オフする、可動布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エネルギー変換が可能なトランスジューサー、及びそれを用いたロボットアーム及び可動布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、特別の仕様を満足する種々のアクチュエータが開発されている。特に、筋肉の機能に類似したアクチュエータが小型ロボット用に開発されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
そして、二重コイルアクチュエータは、短い応答時間で引張応答を示すフレキシブルな直動アクチュエータの一種である。
【０００４】
【非特許文献１】
ロイ  コーンブル（Ｒｏｙ  Ｋｏｒｎｂｌｕｈ）、ロン  ペルリン（Ｒｏｎ  Ｐｅｒｌｉｎｅ）、クィビング  ペイ（Ｑｉｂｉｎｇ  Ｐｅｉ）、セイキ  チバ（Ｓｅｉｋｉ  Ｃｈｉｂａ）著，「アップリケーションオブ  ディエレクトリック  エラストマ  アーティフィシャル  マスクル（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｍｕｓｃｌｅ）」：プロシーディングオブ  ザ  シックスス  インターナショナル  マイクロマシン  シンポジウム（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｓｉｘｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ），２００１／１０／３１〜１１／１１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなユニークな特性を、低コスト及び簡単な動作特性等の他の要因と組合わせた製品は開発されていない。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、二重アクチュエータのユニークな特性を用いたトランスジューサーを提供することである。
【０００７】
また、この発明の目的は、二重アクチュエータのユニークな特性を用いたロボットアームを提供することである。
【０００８】
更に、この発明の別の目的は、二重アクチュエータのユニークな特性を用いた可動布を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明によれば、トランスジューサーは、第１及び第２の導体と、制御装置とを備える。第１の導体は、螺旋状に巻回され、バネ機能を有する。第２の導体は、螺旋状に巻回され、第１の導体に対向して設けられ、更にバネ機能を有する。そして、第１及び第２の導体は、周囲から絶縁されている。制御装置は、第１の導体及び第２の導体に接続される。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、第１の導体と第２の導体との間に所定の電圧を印加する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、電圧レベルを切換えて所定の電圧を第１の導体と第２の導体との間に印加する。
【００１２】
好ましくは、第１及び第２の導体は、外部からの運動エネルギーによって伸びる方向に運動して運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。制御装置は、変換された電気エネルギーを受ける。
【００１３】
好ましくは、トランスジューサーは、第１の導体と第２の導体との間に設けられた誘電体を更に備える。
【００１４】
この発明によるトランスジューサーにおいては、制御装置が電気エネルギーを第１及び第２の導体に供給すると、第１及び第２の導体は、受けた電気エネルギーを運動エネルギーに変換する。即ち、第１の導体は、受けた電気エネルギーによって第２の導体の方へ移動し、第１の導体と第２の導体との距離は縮む。
【００１５】
また、この発明によるトランスジューサーにおいては、第１及び第２の導体は、外部から供給された運動エネルギーによって運動し、その運動によって第１の導体と第２の導体との間の距離が大きくなる。そして、第１及び第２の導体は、距離の増加分に比例して電気エネルギーを増加させ、外部から供給された運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。より詳細には、伸びにおけるエネルギーと縮みにおけるエネルギーとが異なるため、そのエネルギー差が変換される。
【００１６】
従って、この発明によれば、２つの導体を螺旋状に巻いた二重コイルの特性を用いて運動エネルギーと電気エネルギーとを相互変換するトランスジューサーを容易に実現できる。
【００１７】
また、この発明によれば、ロボットアームは、第１及び第２のアームと、ジョイントと、第１及び第２の二重コイルと、制御装置とを備える。ジョイントは、第１のアームを第２のアームに接続する。第１及び第２の二重コイルは、第１のアームと第２のアームとの間に並列に接続される。
【００１８】
第１及び第２の二重コイルの各々は、第１及び第２の導体を含む。第１の導体は、螺旋状に巻回され、バネ機能を有する。第２の導体は、螺旋状に巻回され、第１の導体に対向して設けられ、更にバネ機能を有する。そして、制御装置は、第１及び第２の二重コイルに含まれる第１の導体と第２の導体との間に印加する電圧をオン／オフする。
【００１９】
この発明によるロボットアームにおいては、制御装置は、第１の二重コイルの第１及び第２の導体に電圧を印加し、第２の二重コイルの第１及び第２の導体に電圧を印加しない。その結果、第１の二重コイルは縮み、第１のアームは、第１の二重コイルが縮むことにより発生する引張力によって移動し、第１の二重コイルにより発生した引張力が第２の二重コイルが伸びることにより発生する引張力と釣り合う位置で第１のアームは停止する。
【００２０】
従って、この発明によれば、二重コイルの特性を用いてロボットアームを容易に作製できる。
【００２１】
更に、この発明によれば、可動布は、複数の線部材と、制御装置とを備える。複数の線部材は、碁盤目状に編まれる。複数の線部材の各々は、第１及び第２の導体を含む。第１の導体は、螺旋状に巻回され、バネ機能を有する。第２の導体は、螺旋状に巻回され、第１の導体に対向して設けられ、更にバネ機能を有する。そして、制御装置は、第１の導体と第２の導体との間に印加する所定の電圧をオン／オフする。
【００２２】
この発明による可動布においては、制御装置は、碁盤目状に編まれた複数の線部材のうち、一方の方向に配置された線部材に電圧を印加し、一方の方向に直交する他方の方向に配置された線部材に電圧を印加しない。その結果、一方の方向に配置された線部材は縮み、可動布は変形する。
【００２３】
また、一方の方向に配置された線部材に印加する電圧と、他方の方向に配置された線部材に印加する電圧とを制御することにより、可動布は、各種の形に変形する。
【００２４】
従って、この発明によれば、二重コイルの特性を用いて印加する電圧によって形を制御可能な可動布を実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、この発明によるトランスジューサーの概略図を示す。トランスジューサー１０は、二重コイル３と、制御装置４とを備える。二重コイル３は、導体１，２とスペーサ１Ｂ，１Ｃとから成る。導体１は、螺旋状に巻回される。導体２は、導体１に対向しており、螺旋状に巻回される。そして、導体１，２は、螺旋状に巻回されることによりバネの機能を有する。また、導体１，２は、周囲から絶縁されている。スペーサ１Ｂは、二重コイル３の一方端の導体１と導体２との間に設けられる。スペーサ１Ｃは、二重コイル３の他方短の導体１と導体２との間に設けられる。そして、スペーサ１Ｂ，１Ｃが導体１と導体２との間に発生する力の作用点になる。
【００２７】
従って、導体１，２は、矢印５の方向に導体１，２を伸縮されることにより、その伸縮に反発する反発力を発生する。
【００２８】
導体１，２は、例えば、ステンレススチールから成り、周囲は絶縁物により被覆されている。導体１，２が螺旋状に巻回されたときの直径Ｄは、二重コイル３が用いられる製品に応じて変化する。
【００２９】
制御装置４は、導体１及び導体２に接続される。そして、制御装置４は、導体１と導体２との間に所定の電圧を印加する。また、制御装置４は、導体１及び導体２が外部から受けた運動エネルギーによって運動することにより得られた電気エネルギーを受ける。
【００３０】
図２は、図１に示す領域Ａの断面図を示す。導体１は、ステンレススチール１１と、絶縁物１２とから成る。ステンレススチール１１は、四角形の断面形状を有する。絶縁物１２は、ステンレススチール１１を被覆する。
【００３１】
また、導体２は、ステンレススチール２１と、絶縁物２２とから成る。ステンレススチール２１は、四角形の断面形状を有する。絶縁物２２は、ステンレススチール２１を被覆する。
【００３２】
導体１，２の幅Ｗ及び厚さＴＨは、二重コイル３が用いられる製品に応じて変化する。
【００３３】
導体１の平坦面１３は、導体２の平坦面２３に対向している。そして、平坦面１３と平坦面２３との間隔はｄである。導体１のステンレススチール１１に電圧Ｖが印加され、導体２のステンレススチール２１が接地ノードＧＮＤに接続されると、次式で表わされる電気磁気力Ｆｅが発生する。
【００３４】
【数１】
2004159430.tif 000003
【００３５】
但し、ε０（Ｆ／ｍ）は、空気の誘電率であり、Ａ（ｍ２）は、導体１，２の平坦面１３，２３の面積であり、Ｖ（ｋＶ）は、印加電圧である。
【００３６】
電気磁気力Ｆｅは、導体１と導体２との間では、導体１の平坦面１３から導体２の平坦面２３へ向かう方向、及び平坦面２３から平坦面１３へ向かう方向を有する。つまり、電気磁気力Ｆｅは、導体１を導体２の方へ引っ張る。
【００３７】
式（１）から明らかなように、電気磁気力Ｆｅは、面積Ａ及び印加電圧Ｖに比例する。従って、導体１と導体２との間に印加される印加電圧Ｖが高くなると、電気磁気力Ｆｅは増加し、間隔ｄは、小さくなる。つまり、導体１，２は、印加電圧Ｖが印加されると、図３に示すように矢印５の方向へ縮み、その縮む度合いは、印加電圧Ｖに比例して大きくなる。
【００３８】
導体１，２が縮むのは、導体１と導体２との間の間隔ｄが小さくなるからであり、導体１と導体２との間に電圧が印加されることにより、バネとして機能する導体１，２のバネ定数が変化するためではない。
【００３９】
このように、二重コイル３は、電圧が導体１と導体２との間に印加されることにより、その長さＬは短くなり、印加される電圧レベルに応じて短くなる度合いが変化する。
【００４０】
図４は、二重コイル３の製造方法を示す図である。スリット板３０と、周囲が絶縁物によって被覆された２本の導体４１，２とを用意する（図４の（ａ）参照）。スリット板３０は、スリット３１，３２を有する。スリット３１，３２は、四角形の形状から成る。そして、スリット３１とスリット３２との間隔は、例えば、１ｍｍである。
【００４１】
スリット板３０の一方側から導体４１，４２をそれぞれスリット３１，３２に入れ、スリット板３０の他方側から導体４１，４２を矢印６の方向に引っ張る（図４の（ｂ）参照）。そして、導体４１，４２を最後まで引っ張ると、螺旋状に巻回された導体１，２が作製される。
【００４２】
人間の髪の毛を指と指とで挟んで引っ張ると、髪の毛が円形状に円くなる原理と同じ原理を用いて螺旋状に巻回された導体１，２を作製する。これにより、二重コイル３が作製される。
【００４３】
螺旋状に巻回された導体１，２の直径Ｄは、二重コイル３が用いられる製品によって異なるが、この直径Ｄは、導体４１，４２を引っ張る力によって変化する。即ち、直径Ｄを小さくするには、導体４１，４２を引っ張る力を強くし、直径Ｄを大きくするには、導体４１，４２を引っ張る力を弱くする。
【００４４】
また、最初に用意する導体４１，４２の断面形状は、四角形に限らず、円形等の四角形以外の形状であってもよい。導体４１，４２がスリット３１，３２を通過することにより、導体４１，４２は、その断面形状がスリット３１，３２の形状である四角形に変えられるからである。
【００４５】
なお、螺旋状に巻回された導体１，２の作製方法は、図４に示す方法に限らず、螺旋状に巻回された導体１，２のサイズが小さい場合、２本の微小ワイヤーを一緒に針に巻き付け、巻き付けが終了した後に針を引き抜くことによって螺旋状に巻回された導体１，２を作製してもよい。
【００４６】
更に、導体１，２の幅Ｗ及び厚さＴＨは、二重コイル３が用いられる製品によって変化するが、スリット３１，３２に通す前に導体４１，４２を引張り、導体４１，４２の断面形状のサイズを希望するサイズに概ね適合させておけば、希望するサイズの断面形状を有する導体１，２を得ることができる。
【００４７】
図５は、二重コイル３の他の断面図を示す。この発明においては、導体１と導体２との間に誘電体７を挿入したものであってもよい。式（１）から明らかなように、電気磁気力Ｆｅは、導体１と導体２との間に存在する物質の誘電率に比例するので、誘電率が空気よりも大きい誘電体７を導体１と導体２との間に挿入することにより、電気磁気力Ｆｅが強くなり、導体１と導体２との間に電圧を印加することにより導体１，２が縮む割合を大きくできる。
【００４８】
図６は、導体１，２の他の例を示す断面図である。この発明においては、二重コイル３は、導体１，２を導体１Ａ，２Ａに代えたものであってもよい。導体１Ａは、ステンレススチール１１Ａと、絶縁物１２Ａとから成る。ステンレススチール１１Ａは、略半円形の断面形状を有する。絶縁物１２Ａは、ステンレススチール１１Ａを覆う。導体２Ａは、ステンレススチール２１Ａと、絶縁物２２Ａとから成る。ステンレススチール２１Ａは、略半円形の断面形状を有する。絶縁物２２Ａは、ステンレススチール２１Ａを覆う。
【００４９】
導体１Ａは、平坦面１３Ａを有し、導体２Ａは、平坦面２３Ａを有する。そして、導体１Ａのステンレススチール１１Ａに電圧Ｖが印加され、導体２Ａのステンレススチール２１Ａが接地ノードＧＮＤに接続されると、式（１）によって表わされる電気磁気力Ｆｅが発生する。
【００５０】
従って、断面形状が略半円形の導体１Ａ，２Ａを用いても、導体１Ａと導体２Ａとの間に電圧Ｖを印加することにより、導体１Ａ，２Ａは長手方向に縮む。
【００５１】
なお、この発明においては、導体１，２の断面形状は、四角形及び略半円形に限らず、少なくとも１つの平坦面を有する断面形状であればよい。
【００５２】
図７は、二重コイル３を超小型ロボットのアームに応用した例を示す。超小型ロボットは、例えば、細胞を移動させるロボットである。ロボットアーム５０は、アーム５１，５２と、二重コイル３Ａ，３Ｂと、ジョイント５３とから成る。アーム５２は、超小型ロボットの本体６０に固定されている。ジョイント５３は、アーム５１をアーム５２と接続する。アーム５１は、ある平面内において矢印７Ａの方向に移動可能である。なお、ジョイント５３は、関節に相当する。
【００５３】
二重コイル３Ａ，３Ｂは、アーム５１とアーム５２との間に並列に接続される。二重コイル３Ａ，３Ｂが超小型ロボットに応用される場合、二重コイル３Ａ，３Ｂの直径Ｄは、１０〜３０μｍの範囲であり、二重コイル３Ａ，３Ｂの長さＬは、１０〜５０μｍの範囲であり、二重コイル３Ａ，３Ｂを構成する導体１，２の幅Ｗは、１〜１５μｍの範囲であり、導体１，２の厚さＴＨは、１〜１５μｍの範囲である。このように、二重コイル３Ａ，３Ｂは、微小なサイズを有する場合であっても、図４に示した作製方法によって作製可能である。
【００５４】
本体６０は、制御装置４を含む。制御装置４は、配線５４を介して二重コイル３Ａの導体１，２間に所定の電圧ＶＡを印加し、配線５５を介して二重コイル３Ｂの導体１，２間に所定の電圧ＶＢを印加する。この場合、電圧ＶＡ，ＶＢの範囲は、０〜１０００Ｖの範囲である。
【００５５】
二重コイル３Ａは、制御装置４から受ける電圧ＶＡの電圧レベルに応じて長さが変化し、二重コイル３Ｂは、制御装置４から受ける電圧ＶＢの電圧レベルに応じて長さが変化する。また、二重コイル３Ａ，３Ｂは、電圧ＶＡ，ＶＢの電圧レベルが０Ｖである場合、バネとして機能する。
【００５６】
従って、二重コイル３Ａが０Ｖよりも高い電圧ＶＡを受け、二重コイル３Ｂが０Ｖの電圧ＶＢを受けたとき、二重コイル３Ａは縮み、二重コイル３Ｂはバネとして機能するので、アーム５１は、二重コイル３Ａの縮みにより発生する引張力Ｆ１によって矢印７Ｂの方向へ引かれ、二重コイル３Ｂが伸びたことにより発生する引張力Ｆ２が引張力Ｆ１と釣り合った位置で停止する。その結果、アーム５１は、細胞５６を所定量だけ矢印７Ｂの方向へ移動できる。
【００５７】
また、二重コイル３Ａは、電圧ＶＡの電圧レベルが高くなるに従って、その長さＬが短くなるので、引張力Ｆ１が強くなる。従って、二重コイル３Ａに供給する電圧ＶＡの電圧レベルを制御することにより、引張力Ｆ１の強さを制御でき、細胞５６の移動量を制御できる。
【００５８】
図８は、二重コイル３Ａ，３Ｂにそれぞれ電圧ＶＡ，ＶＢを供給する場合の制御装置４の回路図を示す。制御装置４は、電圧供給回路７０，８０を含む。電圧供給回路７０は、抵抗７１〜７ｋ（ｋは自然数）と、端子７１０〜７１ｋと、スイッチＳ１とを含む。
【００５９】
抵抗７１〜７ｋは、電源ノードＶＤＤと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。抵抗７１〜７ｋは、同じ抵抗値Ｒを有する。端子７１０〜７１ｋは、それぞれ、ノードＮ１０〜Ｎ１ｋに接続される。スイッチＳ１は、制御信号ＣＳ１によって端子７１０〜７１ｋのいずれかに接続される。
【００６０】
電源ノードＶＤＤに供給される電圧をＶ０とすると、ノードＮ１ｉ（ｉ＝０〜ｋ）は電圧（ｋ−ｉ）Ｖ０／ｋを端子７１ｉへ供給する。そして、スイッチＳ１は、制御信号ＣＳ１によって接続された端子７１ｉから電圧（ｋ−ｉ）Ｖ０／ｋを受け、その受けた電圧（ｋ−ｉ）Ｖ０／ｋを電圧ＶＡとして二重コイル３Ａへ供給する。
【００６１】
電圧供給回路８０は、抵抗８１〜８ｋと、端子８１０〜８１ｋと、スイッチＳ２とを含む。抵抗８１〜８ｋは、電源ノードＶＤＤと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。抵抗８１〜８ｋは、同じ抵抗値Ｒを有する。端子８１０〜８１ｋは、それぞれ、ノードＮ２０〜Ｎ２ｋに接続される。スイッチＳ２は、制御信号ＣＳ２によって端子８１０〜８１ｋのいずれかに接続される。
【００６２】
ノードＮ２ｊ（ｊ＝０〜ｋ）は、電圧（ｋ−ｊ）Ｖ０／ｋを端子８１ｊへ供給する。そして、スイッチＳ２は、制御信号ＣＳ２によって接続された端子８１ｊから電圧（ｋ−ｊ）Ｖ０／ｋを受け、その受けた電圧（ｋ−ｊ）Ｖ０／ｋを電圧ＶＢとして二重コイル３Ｂへ供給する。
【００６３】
なお、制御信号ＣＳ１，ＣＳ２は、超小型ロボットに含まれるコントローラから電圧供給回路７０，８０へそれぞれ供給される。コントローラは、ロボットアーム５０により細胞５６を移動させる移動量ｘ、移動量ｘを実現するための電圧ＶＡ，ＶＢの組合わせ、及び電圧ＶＡ，ＶＢを供給する端子７１ｉ，８１ｊを相互に対応付けて記憶しており、細胞５６を移動させる移動量が決定されれば、その決定された移動量に対応する電圧ＶＡ，ＶＢを抽出し、その抽出した電圧ＶＡ，ＶＢを供給する端子７１ｉ，８１ｊを決定する。そして、コントローラは、スイッチＳ１，Ｓ２をそれぞれ決定した端子７１ｉ，８１ｊに接続するための制御信号ＣＳ１，ＣＳ２を生成してそれぞれスイッチＳ１，Ｓ２へ出力する。
【００６４】
このようにして、制御装置４は、二重コイル３Ａ，３Ｂに供給する電圧ＶＡ，ＶＢの電圧レベルを制御し、ロボットアーム５０は、供給された電圧ＶＡ，ＶＢの電圧レベルに応じて細胞５６を移動させる。
【００６５】
図９は、二重コイル３を可動布に応用した例を示す。可動布１００は、複数の細線１１０と複数の細線１２０とを碁盤目状に編み合わせた構造から成る。そして、複数の細線１１０，１２０の各々は、二重コイル３から成る。二重コイル３が可動布１００に応用される場合、二重コイル３の直径Ｄは、０．１〜２．０ｍｍの範囲であり、二重コイル３の長さＬは、０．１〜２０ｍの範囲であり、二重コイル３Ａ，３Ｂを構成する導体１，２の幅Ｗは、０．０１〜０．１ｍｍの範囲であり、導体１，２の厚さＴＨは、０．０１〜０．１ｍｍの範囲である。このようなサイズを有する二重コイル３は、図４に示した作製方法によって作製可能である。
【００６６】
複数の細線１１０，１２０は、それぞれ、電圧ＶＡ，ＶＢを独立に受ける。この場合、電圧ＶＡ，ＶＢは、０〜１０００Ｖの範囲である。そして、複数の細線１１０は、電圧ＶＡを受けることにより、矢印８の方向に縮み、複数の細線１２０は、電圧ＶＢを受けることにより、矢印９の方向に縮む。なお、複数の細線１１０，１２０は、それぞれ、図８に示す電圧供給回路７０，８０から電圧ＶＡ，ＶＢを受ける。
【００６７】
複数の細線１１０が０Ｖよりも高い電圧ＶＡを受け、複数の細線１２０が０Ｖの電圧ＶＢを受けると、図１０に示すように、複数の細線１１０は矢印８の方向に縮み、可動布１００は、矢印１５の方向に湾曲する。
【００６８】
また、複数の細線１１０が０Ｖの電圧ＶＡを受け、複数の細線１２０が０Ｖよりも高い電圧ＶＢを受けると、図１１に示すように、複数の細線１２０が矢印９の方向に縮み、可動布１００は、矢印１６の方向に湾曲する。そして、矢印１５，１６の方向へ湾曲する度合いは、電圧ＶＡ，ＶＢの電圧レベルによって変わる。
【００６９】
このように、可動布１００は、複数の細線１１０，１２０に印加される電圧ＶＡ，ＶＢの電圧レベルに応じて変形する。
【００７０】
また、複数の細線１１０，１２０が同時に縮むにようにしてもよいし、複数の細線１１０，１２０の一部のみが縮むようにしてもよい。このようにすることにより、可動布１００を多種多様に変形できる。
【００７１】
上述した可動布１００は、例えば、サポータとして用いられる。可動布１００を衣服に組み込み、可動布１００に印加する電圧ＶＡ，ＶＢの電圧レベルを制御することにより、瞬間的に緊縛するサポータを実現できる。このようなサポータは、外科的外傷を負った患者のリハビリ治療において、普段は柔軟な布として機能し、固定の必要があるときにのみギブスとして機能する。
【００７２】
また、健常者であっても、可動布１００を腕または足に巻き付け、物を持ち上げるような瞬間的に力を出す必要がある場合に、可動布１００を緊縛し、筋力を最大限活用するためのサポータとして可動布１００を使用できる。
【００７３】
上記においては、二重コイル３，３Ａ，３Ｂには正の電圧が印加されると説明したが、この発明においては、負の電圧が印加されてもよい。負の電圧が印加された場合、電気磁気力Ｆｅは、その方向が逆転するだけであり、導体１と導体２との間隔ｄが小さくなり、二重コイル３，３Ａ，３Ｂの長さが短くなることに変わりはないからである。
【００７４】
図１２は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換装置に二重コイル３を応用した例を示す。この場合、二重コイル３の直径Ｄは、０．１ｍｍ〜１０ｃｍの範囲であり、二重コイル３の長さＬは、１ｍｍ〜１０ｃｍの範囲であり、二重コイル３Ａ，３Ｂを構成する導体１，２の幅Ｗは、０．５ｍｍ〜５ｃｍの範囲であり、導体１，２の厚さＴＨは、０．０５〜１ｍｍの範囲である。
【００７５】
制御装置４は、電池４４と、ダイオード４５とを含む。電池４４の負極は、ダイオード４５を介して二重コイル３の導体１に接続される。電池４４の正極は、二重コイル３の導体２に接続される。また、電池４４の正極側は接地ノードＧＮＤに接続される。
【００７６】
平行平板のコンデンサーにおいて、両端の電圧を一定に保持したまま、電極間の距離を距離ｘから距離ｄｘだけ広くすると、静電エネルギーは、ｄＵｘ＝−ε０ＳＶ２ｄｘ／（２ｘ２）となり、減少する。この場合、Ｓは電極の面積であり、Ｖは、電極間の一定電圧である。
【００７７】
一方、コンデンサーに電荷のみを帯電させておいて、外部に何も接続しない状態で、電極間の距離を距離ｘから距離ｄｘだけ広くすると、静電エネルギーは、ｄＵｘ＝ε０ＳＶ２ｄｘ／（２ｘ２）となり、増加する。
【００７８】
従って、電池を接続しない状態で電極間の距離を広くするように電極を引っ張り、その後、電池に接続した状態で電極間の距離を縮めると、増加した電気エネルギーが電池に供給され、電池は充電される。
【００７９】
この原理を用いて二重コイル３により運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００８０】
導体１に正の電荷を帯電させた状態で二重コイル３を矢印１７の方向に引っ張る。この場合、導体１に帯電された正の電荷は電池４４に移動しないので、導体１，２は、電池４４から切離された状態となる。そして、二重コイル３を十分に伸ばし、導体１，２に蓄積された静電エネルギーを増加させた状態で、次に、二重コイル３を矢印１８の方向に縮める。
【００８１】
その結果、電池４４から電荷が移動し、電圧が一定の状態での動作が実現され、増加した静電エネルギーが電池４４に蓄積される。
【００８２】
このように、二重コイル３を用いれば、運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、その変換した電気エネルギーを電池４４に蓄えることができる。
【００８３】
二重コイル３，３Ａ，３Ｂをロボットアーム又は可動布に応用した場合、制御装置４は、電気エネルギーを二重コイル３，３Ａ，３Ｂに供給し、二重コイル３，３Ａ，３Ｂは、供給された電気エネルギーを運動エネルギーに変換する。また、二重コイル３をエネルギー変換装置に応用した場合、二重コイル３は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、制御装置４は、変換された電気エネルギーを受ける。
【００８４】
従って、この発明によるトランスジューサーは、運動エネルギーと電気エネルギーとの間で相互変換を行なうものである。
【００８５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトランスジューサーの概略図である。
【図２】図１に示す領域Ａの断面図である。
【図３】図１に示す二重コイルの斜視図である。
【図４】図１に示す二重コイルの作製方法を示す図である。
【図５】図１に示す二重コイルの他の断面図である。
【図６】図１に示す二重コイルの他の断面図である。
【図７】図１に示す二重コイルをロボットアームに応用した例を示す図である。
【図８】図１に示す二重コイルをロボットアームに応用した場合における制御装置の回路図である。
【図９】図１に示す二重コイルを可動布に応用した例を示す図である。
【図１０】図９に示す可動布の動作状態を示す図である。
【図１１】図９に示す可動布の他の動作状態を示す図である。
【図１２】図１に示す二重コイルをエネルギー変換装置に応用した例を示す図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，２，２Ａ，４１，４２  導体、１Ｂ，１Ｃ  スペーサ、３，３Ａ，３Ｂ  二重コイル、４  制御装置、５，６，７Ａ，７Ｂ，８，９，１５〜１８  矢印、７  誘電体、１０  トランスジューサー、１１，１１Ａ，２１，２１Ａ  ステンレススチール、１２，２２  絶縁物、１３，１３Ａ，２３，２３Ａ  平坦面、３０  スリット板、３１，３２  スリット、４４  電池、４５  ダイオード、５０  ロボットアーム、５１，５２  アーム、５３  ジョイント、５４，５５配線、５６  細胞、６０  本体、７０，８０  電圧供給回路、７１〜７ｋ，８１〜８ｋ  抵抗、１００  可動布、１１０，１２０  細線、７１０〜７１ｋ，８１０〜８１ｋ  端子、Ｓ１，Ｓ２  スイッチ。
【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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