JPH07104205B2 - 光情報変換素子 - Google Patents
光情報変換素子Info
- Publication number
- JPH07104205B2 JPH07104205B2 JP62293463A JP29346387A JPH07104205B2 JP H07104205 B2 JPH07104205 B2 JP H07104205B2 JP 62293463 A JP62293463 A JP 62293463A JP 29346387 A JP29346387 A JP 29346387A JP H07104205 B2 JPH07104205 B2 JP H07104205B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- functional film
- optical information
- information conversion
- substance
- conversion element
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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。
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合せから
なるものである。
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合せから
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、
現在最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。
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、
現在最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励的な発
振パターンが変化することを利用した素子が考えらてい
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
間の容量変化により発振パターンが変化することを利用
した物質センサの提案がなされている（K.Yosikawa et
al.;Biochem.Biophys.Res.Commun.,137,978（1986）、
K.Yosikawa et al.;J.Colloid Interface Sci.,113,585
（1987））。
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励的な発
振パターンが変化することを利用した素子が考えらてい
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
間の容量変化により発振パターンが変化することを利用
した物質センサの提案がなされている（K.Yosikawa et
al.;Biochem.Biophys.Res.Commun.,137,978（1986）、
K.Yosikawa et al.;J.Colloid Interface Sci.,113,585
（1987））。
しかしながら、従来は外部からの光情報は化学的な反応
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。
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。
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、水溶性を収容したセルと、
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。
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、機能膜に含有された光化学反応物質と
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再度異なる刺激（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質、ノルボナジエンとクァド
キシレンとの間にような歪み変形を伴う物質、又は電子
供与体と電気受容体との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。
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再度異なる刺激（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質、ノルボナジエンとクァド
キシレンとの間にような歪み変形を伴う物質、又は電子
供与体と電気受容体との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。
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KCl、NaCl等の電解質を含んだも
のが好ましい。
されるものではないがKCl、NaCl等の電解質を含んだも
のが好ましい。
本発明において、水溶液に含浸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Pt、Au、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
質への光の照射が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
等の金属膜を挙げることができる。
質としては、化学的な安定性からはPt、Au、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
質への光の照射が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漬された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。
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、機能膜中に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、光の情報変化を行なうことができる。
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、機能膜中に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、光の情報変化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
発振回路に接続されている。
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
発振回路に接続されている。
上記機能膜３は、ポアサイズ３μｍ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0.1MKClを用い、電極４として表面
積0.5cm2の白金電極を用いた。
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0.1MKClを用い、電極４として表面
積0.5cm2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150Wの
Xeランプ（図示せず）から機能膜３に波長360nmの光６
を照射したところ、約10分後に発振周波数が60Hzに変化
した。
パターンが得られた。そして、外部に設けられた150Wの
Xeランプ（図示せず）から機能膜３に波長360nmの光６
を照射したところ、約10分後に発振周波数が60Hzに変化
した。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の光情報変換素子によれば、
極めて単純な構成で外界の光情報を発振パターンの変化
として観測することができ、従来にない新規な光情報認
識が可能となる。
極めて単純な構成で外界の光情報を発振パターンの変化
として観測することができ、従来にない新規な光情報認
識が可能となる。
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。
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。
Claims (1)
- 【請求項１】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含
浸された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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62293463A JPH07104205B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 光情報変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62293463A JPH07104205B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 光情報変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01136034A JPH01136034A (ja) | 1989-05-29 |
| JPH07104205B2 true JPH07104205B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17795073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62293463A Expired - Lifetime JPH07104205B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 光情報変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104205B2 (ja) |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62293463A patent/JPH07104205B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01136034A (ja) | 1989-05-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |