JPH01136034A

JPH01136034A - 光情報変換素子

Info

Publication number: JPH01136034A
Application number: JP29346387A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakanishi; 博中西
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1989-05-29
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07104205B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は光情報変換素子に関し、更に詳しくは膜の光化
学反応による物性の変化を利用した光情報変換素子に係
る。

（従来の技術）電気及び電子機器において、画像、文字、記号等の認識
変換は人間と機械とのインターフェイスにおける中心的
役割を果している。周知のように、電子的な認識変換は
、近年急激に技術的進歩を遂げ、情報処理機器、通信機
器、計測機器等の分野に革新をもたらすとともに、我々
の日常生活に密着した領域にも広く進出するようになっ
た。

これらの認識技術はこれまでそのほとんどが、半導体を
主として用いた素子あるいはそれらの組１）せからなる
ものである。

これに対して、生命又は生体現象の解明に伴い、生体現
象に特有な考え方に基づいた新規な材料や素子の開発へ
の期待が高まっている。これは、生体現象を模倣し、情
報処理、認識等の面でこれまでの考え方と異なる原理に
より、エレクトロニクス技術を担うという考え方に基づ
いている。ここで、生体系に特有な多くの現象のなかで
、最も基本的な情報変換の形態は化学物質の反応に基づ
くものである。例えば、感覚系の情報変換のなかで、現
在量もその機能が明らかになっている視覚系における情
報変換では、その初期過程において外部からの入力光情
報により化学物質の変化が起こり、更にこれらの情報は
パルス的な電気信号として神経系を介して脳へ伝達され
ることが解明されてきている。

ところで、従来、生体現象を模倣した情報変換素子とし
ては、以下のようなものが知られている。

例えば、情報に対応する化学物質の濃度の変化により膜
の自助的な発振パターンが変化することぢ同周した素子
が考えられている。また、溶液に浸漬した１対の電極を
電気的発振回路の一部に組込み、味成分やにおい成分の
添加による電極間の容は変化により発振パターンが変化
することを利用した物質センサーの提案がなされている
（Ｋ。

Ｙｏｓｌｋａｖａ　ｅｔ　ａｌ、　；　Ｂ　Ｉｏｃｈａ
ｍ、　Ｂ　１ｏｐｂｙｓ、　Ｒｅｓ。

Ｃｏ＋ｎ＋ｎｕｎ、、　　１３７，９７８　（１９Ｈ）
　、Ｋ、　Ｙｏｓｉｋａｖａ　ｅｔａｌ、　　；　Ｊ、
　　Ｃｏ１１ｏｉｄ　　Ｉｎｔｅｒｒａｃｅ　　Ｓｅｔ
、、　１１３゜５８５　（１９８［ｉ）　）。

しかしながら、従来は外部からの光情報を化学的な反応
に変換して伝達する素子については全く考えられていな
かった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、外部からの光情報を光化学反応に変換して伝達する
新規な光情報変換素子を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の光情報変換素子は、水溶液を収容したセルと、
光化学反応物質を含有し、上記セルを２室に分割する機
能膜と、該機能膜により分割されたセル内の２室の水溶
液にそれぞれ浸漬された１対の電極と、該１対の電極に
接続され、上記機能膜の光化学反応による電極間の電気
容量又は抵抗の変化に応じて発振パターンを変化させる
発振回路とを具備したことを特徴とするものである。

°　本発明において、機能膜に含有される光化学反応物
質としては、種々の反応形態を有するものが使用可能で
ある。特に、外部からの光照射に対して照射中のみ反応
形態が変化するもの、又は光照射を断ち切っても変化し
た状態を維持し外部から＋ｌｉ度異なる刺激（光、熱、
電気等）を与えると元の状態に戻るものが望ましい。こ
うした反応を生じる物質としては、例えばケト型とエノ
ール型の互変異性などのようなプロトン移動反応を行な
う物質、スピロピラン系分子のメロシアニン系分子への
フォトクロミズムのようなヘテロ環の開裂反応を行なう
物質、アゾベンゼン類、スチルベン類などのようなシス
−トランス異性化を行なう物ス、ツルボナシエンとクア
ドキシレンとの間にような歪み変形を伴う物質、又は電
子供与体と電子受容体との２種の分子間の電子移動反応
を行なう物質等を挙げることができる。

本発明において、機能膜としては光化学反応物質の光化
学反応により電気容量又は抵抗の変化するものであれば
どんなものでもよく、特に限定されるものではない。例
えば、多孔質膜中に光化学反応物質を含む脂質分子を含
浸したもの、膜上に光化学反応物質を含む脂質分子を累
積したもの、高分子膜中に光化学反応物質を含む脂質分
子を分散したもの等が挙げられる。上記多孔質膜や高分
子膜としては、例えばアセチルセルロースなどのセルロ
ース系、フッ素樹脂系、塩化ビニル系などの多孔質フィ
ルタ、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等
の汎用高分子膜を挙げることができる。

本発明において、セル内に収容される水溶液は特に限定
されるものではないがＫＣｉ、ＮａＣｌ等の電解質を含
んだものが好ましい。

本発明において、水溶液に浸漬される電極を構成する物
質としては、化学的な安定性からはＰｔ１Ａｕ、カーボ
ン、有機導電物質等が挙げられるが、卑金属を利用して
もさしつかえない。また、機能膜に含有された光化学反
応物質への光の照射を妨げることがないように、網状の
電極や透明電極等を用いてもよい。このうち、透明電極
を構成する物質としては、通常知られているＩＴＯ膜や
ネサ膜を有するガラス、光が透過できる程度に薄く形成
したＡｕ等の金属薄膜を挙げることができる。

本発明において、発振回路としては機能膜により分割さ
れたセル内の２室の水溶液にそれぞれ浸潰された１対の
電極と組合せることにより発振を生起するものであれば
どのような形態であってもよい。

（作用）本発明の光情報変換素子は、機能膜に光を照射していな
いときに、発振回路、電極間距離、電極面積、溶液組成
、機能膜組成等によって決まる一定の発振パターンを示
している。そして、外部から機能膜に光を照射すると、
機能膜中の光化学反応物質が分子構造又は電子構造の変
化を起こし、その結果機能膜の電気容量又は抵抗が変化
するため、発振の周波数、波形、振幅等が変化する。し
たがって、光の情報変換を行なうことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、セル１内には水溶液２が収容され、セ
ル１の中央部に設置された機能膜３によりセル１は２室
に分割されている。分割された２室の水溶液２にはそれ
ぞれ１対の電極４．４が浸漬され、これら電極４．４は
発振回路５に接続されている。

」二足機能膜３は、ポアサイズ３ＩＩＪＲのアセチルセ
ルロース−ニトロセルロース混合系多孔質フィルタに、
トリオレインと光化学反応物質として４゛−ｎ−オクチ
ル−アゾベンゼン−４−オキシブチリックアシッドとを
モル比で４＝１に混合した脂質を含浸させたものである
。上記光化学反応物質は、光を照射しないときはトラン
ス型であるが、光を照射することによりシス型に異性化
する。また、水溶液２として０．１Ｍ　Ｋ　ＣＩ！を用
い、電極４として表面積０．５Ｃ１１２の白金電極を用
いた。

上記の構成で、光を照射していないときには５０Ｈｚの
発振パターンが得られた。そして、外部に設けられた１
５０ＷのＸｅランプ（図示せず）から機能膜３に波長３
Ｂ０ｎａ＋の光６を照射したところ、約１０分後に発振
周波数がＧＯＨｚに変化した。

［発明の効果］以−１−詳述したように本発明の光情報変換素子によれ
ば、極めてＩｌｌ純な構成で外界の光情報を発振パター
ンの変化として観ａ１＋１することができ、従来にない
新規な光情報認識が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における光情報変換素子の構成
図である。１・・・セル、２・・・水溶液、３・・・機能膜、４・
・・電極、５・・・発振回路、６・・・光。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

水溶液を収容したセルと、光化学反応物質を含有し、上
記セルを２室に分割する機能膜と、該機能膜により分割
されたセル内の２室の水溶液にそれぞれ浸漬された１対
の電極と、該１対の電極に接続され、上記機能膜の光化
学反応による電極間の電気容量又は抵抗の変化に応じて
発振パターンを変化させる発振回路とを具備したことを
特徴とする光情報変換素子。